KR20010110749A - Personal identification device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 지문을 이용한 개인 식별장치에 관한 것이다. 상기 장치는 손가락의 앞부분을 조명 및/또는 투사하기 위한 적어도 하나의 광원과, 지문의 광학적 이미지를 기록하기 위한 적어도 하나의 섬유광학 손가락 받침을 구비한다. 이 손가락 받침은 지문의 광학적 이미지를 수신하는데 사용된다. 광학적 이미지는 센서장치에서 전기적인 신호로 변환될 수 있다. 주변광이 주 광원으로서 제공된다.The present invention relates to a personal identification device using at least one fingerprint. The apparatus includes at least one light source for illuminating and / or projecting the front of the finger and at least one fiber optic finger rest for recording an optical image of the fingerprint. This fingerrest is used to receive an optical image of the fingerprint. The optical image can be converted into an electrical signal at the sensor device. Ambient light is provided as the main light source.
Description
본 발명은 손가락의 앞부분을 조명(illuminating) 및/또는 투사(transilluminating)하기 위한 적어도 하나의 광원과, 지문의 광학적 이미지를 기록하기 위한 적어도 하나의 섬유광학(fiber-optic) 손가락 받침을 구비하며, 이 손가락 받침에 의해 광학적 이미지를 전기적인 신호로 변환시킬 수 있는 적어도 하나의 센서장치로 상기 광학적 이미지를 전달하는 적어도 하나의 지문을 이용한 개인 식별장치에 관한 것이다.The invention comprises at least one light source for illuminating and / or transilluminating the front of the finger, and at least one fiber-optic finger rest for recording an optical image of the fingerprint, A personal identification device using at least one fingerprint for transmitting the optical image to at least one sensor device capable of converting the optical image into an electrical signal by the finger rest.
PCT/WO 98/27509에 기술된 바와 같은 종류의 장치들은 지문을 기록하고 처리하는 것으로, 은행 및 재정분야뿐만 아니라 컴퓨터 기술, 입장 허가 시스템(Admission system), 범죄학, 의학, 보호 시스템과 같이 개인 식별이 요구되는 모든 분야에 사용될 수 있다.Devices of the kind described in PCT / WO 98/27509 record and process fingerprints and identify individuals, such as computer technology, admission systems, criminology, medicine, and protection systems, as well as banking and finance. It can be used in all fields that are required.
이러한 시스템의 일반적인 특징은 투사할 손가락 위에 위치하는 적어도 하나의 광원을 가짐으로써 손가락이 광원과 손가락 받침 사이에 놓이게 된다는 것이다. 상기 광원에 의해 조사된 빛은 손가락의 앞부분을 통과하여 지문에 대한 정보를 기록한 후, 손가락 받침대의 광섬유를 통해 손가락 받침대 아래에 위치한 광학적 이미지를 전기적인 신호로 변환시킬 수 있는 센서장치로 전달된다.A common feature of such a system is that the finger is placed between the light source and the finger rest by having at least one light source located above the finger to be projected. The light irradiated by the light source passes through the front part of the finger to record information on the fingerprint, and then is transmitted to a sensor device capable of converting an optical image located below the finger rest into an electrical signal through an optical fiber of the finger rest.
상기와 같은 이른바 직접적인 광학적 방법에 있어서는 지문에 의해 식별할 사람이 광원과 손가락 받침대 사이의 공간 또는 구멍에 문제의 손가락을 반드시 넣어야 하는 문제가 있다. 이것은 식별할 사람이 손가락의 끝과 같이 자신의 몸의 노출된 부분을 그 안이 눈에 보이지 않는 구멍 안으로 넣어야 하기 때문에 불안감을 느낄 수 있어 심리학적인 관점에서 볼 때 매우 좋지 않으며 이러한 장치를 사용하는데 대한 저항감을 높이는 문제가 있다.In the so-called direct optical method as described above, there is a problem that a person to be identified by a fingerprint must put a finger in question in the space or hole between the light source and the finger rest. This is very bad from a psychological point of view and can be anxious because the person to identify must put an exposed part of his or her body into an invisible hole, such as the tip of a finger, which is very bad from a psychological point of view and resistance to using such a device. There is a problem to increase.
본 발명의 목적은 충분한 신뢰성을 가지고 손가락의 끝부분을 조명 및/또는 투사할 수 있는 개인 식별장치를 제공하는 데 있다. 상기 개인 식별장치는 식별할 사람이 확실하게 시각적으로 확인할 수 있을 뿐만 아니라 그 식별과정을 확실하게 이해할 수 있다.It is an object of the present invention to provide a personal identification device capable of illuminating and / or projecting the tip of a finger with sufficient reliability. The personal identification device can not only reliably visually confirm the person to be identified, but also can clearly understand the identification process.
상기한 본 발명의 목적은 주 광원(primary light source)으로서 주변광(ambient light)이 제공되는 본 발명의 특허청구범위의 전제부에 의한 장치에 의해 달성된다.The object of the present invention described above is achieved by a device by the preamble of the claims of the present invention in which ambient light is provided as a primary light source.
상기 "주변광"은 예컨대 햇빛과 같은 자연광과 실내조명 또는 가로등과 같이 본 발명의 장치를 위해 특별하게 마련되지 않은 인공조명으로부터의 빛을 모두 포함한다.The "ambient light" includes both natural light, such as sunlight, and light from artificial light, not specifically provided for the device of the invention, such as indoor lighting or street lamps.
상기 주변광은 손가락의 앞부분을 충분하게 조명 및/또는 투사함으로써 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 손가락의 앞부분이 손가락 받침대의 반대측으로부터 조명 및/또는 투사될 수 있다. 또한, 본 발명은 전송광 기술(transmitted light technology)에 어느 정도 기초한 것으로, 지문의 광학적 이미지는 전송된 광 이미지로서 처리된다.The ambient light can be illuminated and / or projected from the opposite side of the finger rest according to a preferred embodiment of the present invention by sufficiently illuminating and / or projecting the front of the finger. In addition, the present invention is based, to some extent, on transmitted light technology, wherein the optical image of the fingerprint is processed as a transmitted light image.
돌기 모양의 선들을 가진 손가락의 앞부분은 개인 식별과정동안 손가락 받침대에 놓여지기 때문에 손가락 받침대의 광섬유의 입력영역을 상기 돌기모양의 선들이 막게 된다. 따라서 이 부분에서는 손가락 안으로 산란된 전송광이 손가락 받침대로 거의 도달하지 못하게 된다.Since the front part of the finger with the protruding lines is placed on the finger rest during the personal identification process, the protruding lines block the input area of the optical fiber of the finger rest. Therefore, in this part, the transmitted light scattered into the finger hardly reaches the finger rest.
상기 돌기모양의 선들 사이의 요부(凹部)에 해당하는 영역에서는 산란광이 더 많이 손가락 받침대의 광섬유로 입력되어 이 손가락 받침대를 통과하여 센서장치로 인가됨으로써 지문을 기초로 한, 특히 돌기모양의 선들과 이 선들 사이의 요부를 이용한 개인 식별을 위한 매우 민감한 장치가 얻어진다.In the region corresponding to the recesses between the protruding lines, the scattered light is inputted to the optical fiber of the finger rest more and is applied to the sensor device through the finger rest so that it is based on the fingerprint, in particular the protruding lines and the like. A very sensitive device for personal identification using the lumen between these lines is obtained.
기록된 지문의 광학적 이미지는 손가락 받침의 광섬유를 통과하여 광학적 이미지를 전기적 신호로 바꿀 수 있는 센서장치로 입력된다.The optical image of the recorded fingerprint passes through the optical fiber of the finger rest and is input to a sensor device capable of converting the optical image into an electrical signal.
본 발명에 의한 장치는 식별될 사람이 자신의 손가락 끝을 종래의 장치(PCT/WO 98/27509 참조)에서와 같이 구멍 안으로 넣지 않고 심리적으로 편안하게 손가락 받침위에 놓기만 하면 되기 때문에 본 발명의 장치 및 이 장치에 의한 개인 식별과정은 그 사용자에 의해 완전하게 이해될 수 있다는 점이 특히 중요하다.The device of the present invention is a device of the present invention because the person to be identified only needs to place his or her fingertips psychologically and comfortably on the finger rest, as in a conventional device (see PCT / WO 98/27509), without psychological comfort. And it is particularly important that the personal identification process by this device can be fully understood by the user.
또한, 본 발명의 장치의 중요한 광학적 특징은 완전한 "생명 유지(life support)" 시스템의 설계에 있다. 다시 말하면, 본 발명의 장치는 돌기 모양의 선들과 이 선들 사이의 영역을 기초로 한 것이다. 또한, 본 발명에 의하면 예컨대 손가락의 앞부분과 같은 조명된 물체가 살아 있는 것인지 아닌지를, 즉, 피가 흐르는지 또는 맥박이 뛰는지를 관찰하거나 조사할 수 있다.In addition, an important optical feature of the device of the present invention lies in the design of a complete "life support" system. In other words, the device of the present invention is based on the projection-shaped lines and the area between them. In addition, according to the present invention, it is possible to observe or investigate whether an illuminated object such as the front of the finger is alive or not, that is, whether blood is flowing or the pulse is beating.
따라서 본 발명은 현재의 맥박율(pulse rate)이 저장된 맥박율을 기준으로 10%이내에서 올라가거나 내려가는 경우에만 사용자를 식별하도록 하는데 사용될 수 있다. 따라서 맥박율은 개인 식별을 위한 또 다른 기준이 된다. 맥박과 관련된 이러한 부가적인 생물측정학적(biometric) 데이터는 식별할 사람의 살아 있는 손가락을 이전에 채취한 이 손가락의 지문과 구별할 수 있도록 해 주기 때문에 식별과정에 있어서의 오류의 가능성을 줄여 준다. 손가락 앞부분의 투과도의 변화에 관한 데이터를 이용하면 식별할 사람의 맥박을 컴퓨터에 의해 결정할 수 있으며 이에 따라 얻어진 투과도 곡선을 의학용으로 사용되는 심전도(electrocardiogram;EKG)와 유사하게 사용할 수 있다.Therefore, the present invention can be used to identify the user only when the current pulse rate rises or falls within 10% based on the stored pulse rate. Therefore, pulse rate is another standard for personal identification. This additional biometric data related to the pulse reduces the possibility of errors in the identification process by allowing the person's living finger to be distinguished from the fingerprint of the previously taken finger. Using data on changes in the permeability of the front of the finger, the pulse of the person to be identified can be determined by the computer, and the resulting transmittance curve can be used similarly to the electrocardiogram (EKG) used for medical purposes.
확산 조명 조건과 같은 외부적인 요인과 본 발명의 장치의 배치, 기능 및/또는 사용에 의해 결정될 수 있는 특정 조건하에서 상기 주 광원, 즉, 주변광은 하나의 광원이 아닌 것이 유리할 수 있다.It may be advantageous that the main light source, i.e., the ambient light, is not one light source under certain conditions, which may be determined by external factors such as diffuse lighting conditions and the arrangement, function and / or use of the device of the invention.
이에 따라 본 발명의 식별 장치에 의하면, 적어도 하나의 인공 광원을 손가락 받침의 옆에 위치하는 제2의 광원으로서 연결할 수 있다. 이 제2광원의 빛은 손가락 받침의 측면방향으로 조사되고 센서장치로부터 반사되어 손가락 앞부분이 놓인 곳으로 제공된다.Accordingly, according to the identification device of the present invention, at least one artificial light source can be connected as a second light source positioned next to the finger rest. The light of this second light source is irradiated in the lateral direction of the finger rest and reflected from the sensor device to provide where the front part of the finger rests.
상기 제2광원이 손가락 받침 옆에 위치하고 이 제2광원으로부터의 광이 센서장치의 반대쪽을 향하고 있는 손가락 앞부분을 지지하기 위해 마련된 손가락 받침면에 조사되지만, 손가락 앞부분을 충분히 조명 및/또는 투사하기 위한 본 발명의목적은 달성될 수 있다.Although the second light source is located next to the finger rest and the light from the second light source is irradiated to the finger rest surface provided to support the front part of the finger facing the opposite side of the sensor device, it is sufficient to illuminate and / or project the front part of the finger. The object of the invention can be achieved.
이는 제2광이 손가락의 앞부분과 주로 측면에서 부딪히며, 적어도 제2광의 일부는 손가락 앞부분의 안으로 침투하여 그 안에서 산란되며 이 산란은 광학섬유 손가락 받침대의 방향을 포함한 모든 방향에서 일어나기 때문에 가능하게 된다. (이른바 투과광 기술, 즉, 지문의 광학적 이미지는 전송광 이미지로서 처리된다.)This is possible because the second light strikes mainly on the side of the front of the finger and at least a portion of the second light penetrates into and scatters inside the front of the finger and this scattering occurs in all directions including the direction of the fiber optic finger rest. (The so-called transmitted light technique, ie the optical image of the fingerprint is processed as a transmitted light image.)
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제2광원은 센서장치를 향한 손가락 받침면 측에 위치한다. 제2광원으로부터의 광은 센서장치의 반대쪽을 향하고 있는 손가락의 앞부분을 지지하기 위해 마련된 손가락 받침대의 면을 향해 조사된다. 즉, 식별할 사람의 손가락 끝이 밑에서부터 측면으로 조사된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the second light source is located on the side of the fingerrest facing the sensor device. Light from the second light source is irradiated toward the face of the finger rest provided for supporting the front of the finger facing away from the sensor device. In other words, the fingertip of the person to be identified is irradiated from the bottom to the side.
또한, 제2광원은 횡방향으로 센서장치와 떨어져 위치할 수 있다. 이러한 제2광원과 센서장치의 구조적인 분리는 광이 제2광원에서 센서장치로 집적 입사되어 식별장치가 정상동작을 하지 않는 경우에만 제안된다. 그렇지 않으면, 제2광만 센서장치로 입사되어 실리콘에 의해 동작하게 되는데 제2광은 손가락 앞부분의 내부로 사전에 산란된 것으로 돌기모양의 선들, 즉, 지문에 대한 정보를 가진다.In addition, the second light source may be located away from the sensor device in the lateral direction. This structural separation of the second light source and the sensor device is proposed only when the light is integrated into the sensor device from the second light source and the identification device does not operate normally. Otherwise, only the second light is incident on the sensor device and operated by the silicon, which is previously scattered into the front of the finger and has information about the projection lines, that is, the fingerprint.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 제2광원으로부터의 광은 센서장치의 반대쪽을 향하고 있는 손가락의 앞부분을 지지하기 위해 마련된 손가락 받침면에 횡방향으로 조사될 수 있다. 이러한 구성은 제2광원이 센서장치의 반대쪽에 위치하는 경우에 특히 고려되는 구성이다. 또한, 제2광원은 손가락 받침의 아래쪽에 위치하여 광이 손가락 앞부분 상에 평탄하게 조사되도록 할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the light from the second light source can be irradiated laterally to the finger rest surface provided for supporting the front portion of the finger facing away from the sensor device. This configuration is particularly contemplated when the second light source is located on the opposite side of the sensor device. In addition, the second light source may be positioned below the finger rest so that the light is flatly irradiated on the front part of the finger.
제2광원은 광펄스를 조사하기 위해 설계된 광펄스 소오스로서 설계될 수 있다. 조사되는 광펄스의 펄스 지속시간은 약 1msec가 바람직하다. 이에 따라 본 발명에 의한 장치는 제2광원을 제어하기 위한 적어도 하나의 펄스장치를 가질 수 있다. 이 펄스장치는 제2광원과 센서장치를 위한 적어도 하나의 제어장치 사이에 위치하는 것이 바람직하다.The second light source can be designed as a light pulse source designed to irradiate light pulses. The pulse duration of the irradiated light pulse is preferably about 1 msec. Accordingly, the apparatus according to the present invention may have at least one pulse device for controlling the second light source. This pulse device is preferably located between the second light source and at least one control device for the sensor device.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 식별할 사람에게 식별장치의 동작상태를 알리기 위하여 장치의 다양한 동작상태를 표시하는 표시장치가 제공된다. 이 표시장치는 식별장치의 다양한 동작상태들(예를 들면, 녹색광: 장치가 개인 식별을 위해 준비중임, 적색광: 장치가 개인식별을 위해 준비중이 아님)을 알려주는 적어도 하나의 단색 또는 다색의 발광 디스플레이를 가진다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a display device for displaying various operating states of a device in order to inform the person to be identified which operating state. The display is at least one monochromatic or multicolored light that indicates various operating states of the identification device (e.g., green light: device is ready for personal identification, red light: device is not ready for personal identification). Has a display.
본 발명의 장치를 특별히 세련되고 콤팩트하게 설계하고자 하는 경우에는 상기 표시장치를 제2광원과 통합시키거나 표시장치와 제2광원을 동일하게 설계할 수 있다.When the device of the present invention is particularly designed to be refined and compact, the display device may be integrated with the second light source, or the display device and the second light source may be designed identically.
본 발명에 개인식별장치에 의하면, 제2광원은 자신과 관련된 적어도 하나의 광학 시스템을 가진다. 이러한 광학 시스템은 특정한 보호기능을 가진다. 즉, 상기 광학 시스템은 지문으로 식별할 사람이 민감하고 쉽게 손상되는 부분에 손가락을 대어 제2광원을 만지는 것을 방지한다.According to the personal identification device of the present invention, the second light source has at least one optical system associated with it. Such optical systems have specific protection. In other words, the optical system prevents the person to be identified by the fingerprint from touching the second light source by placing a finger on a sensitive and easily damaged area.
그러나 상기 광학 시스템의 바람직한 모델은 제2광원으로부터의 빛을 센서장치의 반대쪽을 향한 손가락 받침면으로 편향시키고 제2광원에 의해 조사되는 빛을 상기 센서장치의 반대쪽을 향한 손가락 받침면상에 확산시켜 분배하도록 설계된다.However, a preferred model of the optical system deflects light from the second light source onto the fingerrest facing away from the sensor device and diffuses and distributes the light emitted by the second light source onto the fingerrest facing away from the sensor device. It is designed to.
손가락 앞부분을 균일하게 조명하면 이 부분으로부터 지문의 광학적 이미지를 확실하게 얻을 수 있다. 이것은 본 발명에 의한 장치의 동작을 확실하게 하는데 중요하다.Uniform illumination of the front of the finger ensures an optical image of the fingerprint from this area. This is important for ensuring the operation of the device according to the invention.
상기 광학 시스템은 적어도 하나의 렌즈와, 적어도 하나의 프리즘, 적어도 하나의 광가이드 및 적어도 하나의 광가이드 부품 및/또는 적어도 하나의 거울의 형태를 가진다. 상기 광학 부품들은 사용가능한 공간 또는 원하는 조명의 정도에 따라 사용한다.The optical system has the form of at least one lens, at least one prism, at least one lightguide and at least one lightguide component and / or at least one mirror. The optical components are used depending on the space available or the degree of illumination desired.
광을 분배하고 상기한 보호기능을 수행하기 위해서는 상기 광학 시스템의 재료로 플라스틱을 선택하는 것이 좋다. 플라스틱은 특히 투과모드에서 광학적 성질을 확실하게 하는 경제적이고 견고한 물질이다.In order to distribute the light and to perform the above protective function, it is preferable to select plastic as the material of the optical system. Plastics are economical and robust materials that ensure optical properties, especially in transmission mode.
상술한 보호기능을 수행하기 위해서는 상기 제2광원과 마주보지 않는 적어도 상기 광학 시스템의 측면은 광을 투과하는 물질로 코팅하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 민감한 광학 시스템이 스크래칭 및/또는 오염으로부터 보호되며, 상기 광투과성 물질의 코팅에 의해 광학 시스템의 세척이 용이해진다.In order to perform the above-mentioned protective function, at least the side surface of the optical system that does not face the second light source is preferably coated with a light transmitting material. This protects the sensitive optical system from scratching and / or contamination and facilitates cleaning of the optical system by coating the light transmissive material.
센서장치의 반대쪽을 향한 손가락 받침면도 광투과성 물질로 코팅하는 것이 바람직하다. 본 발명의 식별장치의 적절한 동작을 위해서는 깨끗하고 상처가 없는 손가락 받침대가 필요하다는 점에서 손가락 받침대를 상기와 같이 코팅하는 것은 중요하다.It is also desirable to coat the fingerrests facing away from the sensor device with a light transmissive material. It is important to coat the finger rest as described above in that a clean and undamaged finger rest is required for proper operation of the identification device of the present invention.
광학 시스템과 손가락 받침대의 두 경우 모두에 있어서, 상기 광투과성 물질은 본 발명의 일실시예에 의해 칠해진다(painted).In both cases of the optical system and the finger rest, the light transmissive material is painted by one embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이 적어도 하나의 제2광원은 본 발명의 구성에서 중요한 기능을 수행한다. 손가락 앞부분의 균일한 조명을 위해 대부분의 실제적인 응용에서는 하나 이상의 제2광원이 제공될 수 있다는 것에 유념해야 한다. 예를 들면, 센서장치를 중심으로 대칭적이거나 수평으로 또는 원형으로 두 개 또는 네 개의 제2광원을 배치할 수 있다.As described above, at least one second light source performs an important function in the configuration of the present invention. It should be noted that more than one second light source may be provided in most practical applications for uniform illumination of the front of the finger. For example, two or four second light sources may be arranged symmetrically, horizontally or circularly about the sensor device.
이 경우, 제2광원은 발광 다이오드(LED)인 것이 유리하다. 발광 다이오드의 장점은 그 크기가 매우 작아서 본 발명의 장치가 작을 경우에도 사용할 수 있다는 것이다. 또 다른 장점은 가볍고 견고하고 동작전압이 낮고 수명이 길다는 점이다.In this case, it is advantageous that the second light source is a light emitting diode (LED). The advantage of the light emitting diode is that its size is so small that it can be used even when the device of the present invention is small. Another advantage is the light, robust, low operating voltage and long life.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 제2광원은 적외선광을 방사한다. 이 적외선광은 예컨대 약 950nm의 파장을 가진다. 제2광원 자체는 식별장치로부터 발산되는 비교적 높은 열을 피하기 위해 약 25mw의 파워를 가져야 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the second light source emits infrared light. This infrared light has a wavelength of about 950 nm, for example. The second light source itself should have a power of about 25mw to avoid the relatively high heat dissipated from the identification device.
본 발명의 개인 식별장치에 일정 수준의 안정성을 제공하기 위해 상기 센서장치는 캐리어 장치상에 탑재하는 것이 바람직하다. 이 캐리어 장치는 PC보드장치에 탑재할 수 있다.In order to provide a certain level of stability to the personal identification device of the present invention, the sensor device is preferably mounted on a carrier device. This carrier device can be mounted on a PC board device.
손가락 앞부분으로부터 나오는 지문의 광학적 이미지를 가지고 있는 광을 손가락 받침대를 통해 센서장치로 적절하게 전송하기 위해 본 발명에 의한 손가락 받침대내의 광섬유들은 반드시 평행하게 배열된다.The optical fibers in the finger rest according to the present invention must be arranged in parallel so as to properly transmit the light having the optical image of the fingerprint coming from the front of the finger to the sensor device through the finger rest.
본 발명에 의한 상기 손가락 받침내의 광섬유들은 서로 α의 각도를 가지고 배열된 두 개의 방향을 가질 수 있다. 바람직한 실시예에 의하면, 손가락 받침의 광섬유들은 층을 이루어 배열된다. 이러한 광층(light layer)내의 광섬유들은 서로 평행하게 배열되며 인접한 층의 광섬유들은 서로에 대해 α의 각도를 가진다.The optical fibers in the finger rest according to the present invention may have two directions arranged at angles of each other. According to a preferred embodiment, the optical fibers of the finger rests are arranged in layers. The optical fibers in this light layer are arranged parallel to each other and the optical fibers in adjacent layers have an angle of α with respect to each other.
상술한 바람직한 실시예에 있어서, 다른 방향에 대해 α의 각도를 이루면서 일방향으로 배열된 손가락 받침의 광섬유들은 센서장치의 반대쪽을 향한 손가락 받침면으로 광을 전달하며, 상기 다른 방향으로 배열된 손가락 받침대의 광섬유들은 지문의 광학적 이미지를 상기 센서장치로 전달한다.In the above-described preferred embodiment, the optical fibers of the finger rests arranged in one direction at an angle of α with respect to the other direction transmit light to the finger rests facing away from the sensor device, Optical fibers deliver an optical image of the fingerprint to the sensor device.
상기한 바와 같이 광섬유들을 두 방향으로 배열하는 경우, 일방향의 광섬유들에 대해 α각도로 배열된 다른 방향의 광섬유들에 의한 손가락 앞부분의 균일한 조명이 보장된다면 광학 시스템을 생략할 수 있다.When the optical fibers are arranged in two directions as described above, the optical system may be omitted if uniform illumination of the front of the finger is ensured by the optical fibers of the other direction arranged at an angle with respect to the optical fibers in one direction.
상기 광학시스템의 생략이라는 관점과는 별개로 손가락 받침대를 연장시킬 수 있다. 즉, 손가락 받침대를 제2광원 상부의 영역으로 연장시킴으로써 제2광원을 사람들의 손으로부터 보호한다.The finger rest can be extended independently from the viewpoint of omission of the optical system. That is, the second light source is protected from people's hands by extending the finger rest to the area above the second light source.
지문의 광학적 이미지에 대한 정보를 가진 광만이 센서장치로 전송되기 때문에, 즉, 상기 광이 손가락 앞부분에 의해 산란되기 때문에 광을 투과시키지 않는 장벽층을 손가락 받침대 내에 제공하는 것이 바람직하다. 이 장벽층은 제2광원으로부터 나온 광이 센서장치로 직접 전송되는 것을 방지한다. 즉, 상기 광이 손가락 앞부분에서 산란되지 않도록 한다. 상기 장벽층은 예컨대 폐쇄된 광섬유의 형태로 만들 수 있다.Since only light having information about the optical image of the fingerprint is transmitted to the sensor device, that is, the light is scattered by the front of the finger, it is desirable to provide a barrier layer in the finger rest that does not transmit light. This barrier layer prevents light from the second light source from being transmitted directly to the sensor device. That is, the light is not scattered in front of the finger. The barrier layer can be made, for example, in the form of a closed optical fiber.
빛을 투과시키지 않는 적어도 하나의 장벽층을 손가락 받침대 안에 제공할 수 있다. 상기 장벽층은 제2광원과 센서장치 사이에 제공할 수 있다.At least one barrier layer that does not transmit light may be provided in the finger rest. The barrier layer may be provided between the second light source and the sensor device.
빛을 투과시키지 않는 장벽층내의 물질은 예컨대 페인트할 수 있다.Materials in the barrier layer that do not transmit light can, for example, be painted.
상기 센서장치는 CMOS기술에 기초한 구조 또는 CMOS기술에 기초한 회로일 수있다.The sensor device may be a structure based on CMOS technology or a circuit based on CMOS technology.
적어도 하나의 전하결합(charge-coupled) 구조 소자 또는 적어도 하나의 전하결합 회로(CCD=charge coupled device)가 센서장치로서 제공될 수 있다. 상기 소자는 광검출소자로서 동작하며 광으로부터 보호되는 특별한 영역을 가지지 않는 적어도 하나의 2-영역 CCD일 수 있다.At least one charge-coupled structure element or at least one charge coupled device (CCD = charge coupled device) may be provided as the sensor device. The device may be at least one two-region CCD that acts as a photodetector and does not have a special area protected from light.
다음에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예, 특징 및 장점을 더욱 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments, features, and advantages of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 개인 식별장치의 제1실시예를 나타낸 도면.1 is a view showing a first embodiment of a personal identification device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 개인 식별장치의 제2실시예를 나타낸 도면.Figure 2 shows a second embodiment of a personal identification device according to the present invention.
도 3A는 본 발명에 의한 개인 식별장치의 제3실시예를 나타낸 도면.Fig. 3A shows a third embodiment of a personal identification device according to the present invention.
도 3B는 도 3A의 개인 식별장치의 손가락 받침대 부분을 나타낸 도면.FIG. 3B illustrates a finger rest portion of the personal identification device of FIG. 3A.
도 3C는 도 3B의 손가락 받침대 부분의 부분적인 입면도.3C is a partial elevation view of the finger rest portion of FIG. 3B.
도 1 내지 도 3C에 본 발명에 의한 장치의 동일한 구성요소들을 동일한 참조부호로 나타내었다.1 to 3C the same components of the device according to the invention are shown with the same reference numerals.
도 1 내지 도 3A에 도시한 적어도 하나의 지문을 이용한 개인 식별장치의 세 개의 실시예들은 지문을 입력하여 처리하는 것으로, 개인 식별이 필요한 모든 분야, 예를 들면, 은행 및 재정분야를 비롯하여 컴퓨터 기술, 입장허가 시스템, 범죄학, 의학 및 보호 시스템 분야에 사용될 수 있다.Three embodiments of the personal identification device using at least one fingerprint shown in Figs. 1 to 3A are processing by inputting a fingerprint, including computer technology including all fields requiring personal identification, such as banking and finance. It can be used in the field of admission system, criminology, medicine and protection system.
도 1 내지 도 3A에 도시한 적어도 하나의 지문을 이용한 개인 식별장치의 세 개의 실시예들은 손가락 앞부분의 조명 및/또는 투사가 충분히 신뢰성 있는 결과를 나타내며, 개인 식별장치 자체를 볼 수 있고 개인 식별과정을 사용자가 이해할 수 있다는데 그 특징이 있다.Three embodiments of the personal identification device using the at least one fingerprint shown in Figs. 1 to 3A show that the lighting and / or projection of the front of the finger is sufficiently reliable, the personal identification device can be seen and the personal identification process The user can understand this feature.
이는 도 1 내지 도 3A에 도시한 적어도 하나의 지문을 이용하는 개인 식별장치의 실시예들에서 주 광원으로서 주변광이 제공된다는 사실에 의해 달성된다.This is achieved by the fact that ambient light is provided as the main light source in embodiments of the personal identification device using at least one fingerprint shown in Figs.
"주변광(ambient light)"이라는 용어는 예컨대 햇빛과 같은 자연광원으로부터 나오는 빛과 예컨대 실내조명 또는 가로등과 같이 본 발명에 의한 장치를 위해 특별히 마련되지 않은 인공광원으로부터 나오는 빛을 모두 포함한다.The term "ambient light" includes both light from natural light sources such as sunlight and light from artificial light sources not specifically provided for the device according to the invention, such as indoor lighting or street lamps, for example.
상기 주변광은 손가락 앞부분을 조명 및/또는 투사하며, 손가락 받침대(30)의 광섬유에 의해 손가락 앞부분이 조명 및/또는 투사되어 지문의 광학적 이미지를 기록하는 충분히 신뢰성 있는 결과를 제공한다. 본 발명은 어느 정도 전송광 기술(Transmitted light technology)에 기초한 것으로, 지문의 광학적 이미지는 전송광 이미지로서 처리된다.The ambient light illuminates and / or projects the front of the finger, and the front of the finger is illuminated and / or projected by the optical fiber of the finger rest 30 to provide a sufficiently reliable result of recording an optical image of the fingerprint. The present invention is based, to some extent, on transmitted light technology, in which the optical image of the fingerprint is treated as a transmitted light image.
개인 식별과정에 있어서, 돌기 모양의 선들을 가진 손가락 앞부분의 표면을 손가락 받침대(30)에 놓으면, 돌기 모양의 선들이 손가락 받침(30)의 광섬유들(310)의 입력을 "폐쇄"함으로써 돌기 모양의 선들에 의해 폐쇄된 이 영역에서는 손가락 앞부분의 내부에서 산란된 전송광이 손가락 받침(30)에 거의 도달하지 못한다.In the personal identification process, when the surface of the front of the finger with the projection-like lines is placed on the finger rest 30, the projection-shaped lines "protrude" by closing the input of the optical fibers 310 of the finger rest 30. In this region, which is closed by the lines of, the transmitted light scattered inside the front of the finger hardly reaches the finger rest 30.
반면에, 상기 돌기 모양의 선들 사이의 요부(凹部) 영역에서는 산란된 빛이손가락 받침(30)의 광섬유들(310)로 더 많이 들어가 손가락 받침(30)을 통과하여 센서장치(40)로 전송됨으로써 돌기모양 선들의 영역과 돌기모양의 선들 사이의 영역을 기초로 한 지문을 이용한 개인 식별을 위한 매우 민감한 장치가 제공된다.On the other hand, in the recessed area between the protruding lines, the scattered light enters the optical fibers 310 of the finger rest 30 more and passes through the finger rest 30 to be transmitted to the sensor device 40. This provides a highly sensitive device for personal identification using a fingerprint based on the area of the projection lines and the area between the projection lines.
따라서 기록된 지문의 광학적 이미지는 손가락 받침(30)의 광섬유들(310)을 통과하여 손가락 받침(30)과 연결된 센서장치(40)로 전달된 다음, 센서 장치(40)와 연결된 평가장치에 의해 분석되고 처리된다.Therefore, the optical image of the recorded fingerprint passes through the optical fibers 310 of the finger rest 30 to the sensor device 40 connected with the finger rest 30, and then by the evaluation device connected with the sensor device 40. Analyzed and processed.
돌기모양 선들의 영역과 돌기모양의 선들 사이의 영역간의 밝기의 차이를 기초로 하여 도 1 내지 도 3C에 도시한 본 발명은 조명된 물체, 예컨대 손가락의 앞부분이 살아 있는 것인지 아닌지, 다른 말로 하면, 피가 흐르는지 또는 맥박이 뛰는지를("생명 유지적") 결정할 수 있다.On the basis of the difference in brightness between the areas of the protruding lines and the areas between the protruding lines, the invention shown in FIGS. 1 to 3C shows whether an illuminated object, for example, the front of a finger, is alive or in other words, It may be determined whether blood is pulsating or pulses ("life sustained").
도 1 내지 도 3C에 도시한 본 발명에 있어서, 어떤 사람의 실제 맥박율이 저장된 맥박율에서 상하 10%이상 차이나지 않으면 이 사람은 인증되거나 식별될 수 있다. 따라서 맥박율은 개인 식별을 위한 부가적인 기준이 된다.1 to 3C, the person can be authenticated or identified unless the person's actual pulse rate is more than 10% above and below the stored pulse rate. Pulse rate is thus an additional criterion for personal identification.
맥박과 관련된 이러한 부가적인 생물측정학적 데이터는 식별할 사람의 손가락과 사전에 기록된 식별할 사람의 살아 있는 손가락을 이전에 채취한 이 손가락의 지문과 구별할 수 있도록 해 주기 때문에 식별과정에 있어서의 오류의 가능성을 줄여 준다. 손가락 앞부분의 투과도의 변화에 관한 데이터를 이용하면 식별할 사람의 맥박을 컴퓨터에 의해 결정할 수 있으며 이에 따라 얻어진 투과도 곡선을 의학용으로 사용되는 심전도(EKG)와 같은 식으로 사용할 수 있다.This additional biometric data related to the pulse allows the identification of the person's finger and the previously recorded living finger of the person to be distinguished from the fingerprints of the previously taken finger. Reduce the likelihood of errors Using data on changes in the permeability of the front of the finger, the pulse of the person to be identified can be determined by the computer, and the resulting transmittance curve can be used in the same way as an electrocardiogram (EKG) used for medical purposes.
도 1 내지 도 3A의 실시예에 나타낸 본 발명에 의한 장치는 완전하게 투명하며, 식별할 사람이 자신의 손가락 끝을 구멍으로 넣지 않고 심리적으로 안정된 상태로 단순히 손가락 받침위에 올려 놓기 때문에 사용자가 개인 식별과정을 명백하게 이해할 수 있다.The device according to the invention shown in the embodiments of Figs. 1 to 3A is completely transparent and the user is able to personally identify it because the person to be identified simply puts it on the finger rest in a psychologically stable state without inserting his fingertip into the hole. The process can be clearly understood.
예컨대 확산 조명 조건과 같은 외부적인 요인과 본 발명에 의한 장치의 배치, 기능 및/또는 사용에 의해 결정되는 특정한 조건하에서 상기 주 광원, 즉, 주변광은 하나의 광원이 아닌 것이 유리할 수 있다.It may be advantageous that the main light source, i.e., ambient light, is not one light source under certain conditions determined by external factors such as, for example, diffuse lighting conditions and the arrangement, function and / or use of the device according to the invention.
이에 따라 도 1 내지 도 3A에 나타낸 본 발명의 식별 장치에 있어서, 손가락 받침(30) 측면에 위치하는 제2광원(10)으로서 센서장치(40)에 대해 대칭으로 위치하는 두 개의 인공광원을 연결하여 손가락의 앞부분을 조명할 수 있다. 상기 제2광원의 빛은 센서장치(40)의 반대쪽을 향하고 있으며 손가락 앞부분을 지지하기 위해 마련된 손가락 받침면의 방향으로 조사될 수 있다.Accordingly, in the identification device of the present invention shown in FIGS. 1 to 3A, two artificial light sources symmetrically with respect to the sensor device 40 are connected as the second light source 10 positioned on the side of the finger rest 30. To illuminate the front of the finger. The light of the second light source is directed toward the opposite side of the sensor device 40 and may be irradiated in the direction of the finger rest surface provided to support the front part of the finger.
제2광원(10)이 손가락 받침(30)의 측면에 위치하고 이 제2광원으로부터의 빛이 센서장치(40)의 반대쪽을 향하고 있으며 손가락 앞부분을 지지하기 위해 마련된 손가락 받침(30)면의 방향으로 조사될 수 있지만, 손가락 앞부분을 충분히 신뢰성 있게 조명 및/또는 투사할 수 있다.The second light source 10 is located on the side of the finger rest 30 and the light from the second light source faces the opposite side of the sensor device 40 and in the direction of the face of the finger rest 30 provided to support the front of the finger. Although irradiated, the front of the finger can be illuminated and / or projected with sufficient reliability.
제2광이 측면으로부터 손가락의 앞부분에 떨어짐으로써 이 빛의 적어도 일부분은 손가락 앞부분의 내부로 침투하여 그 안에서 산란되며 이 산란은 광학섬유 손가락 받침대(30)의 방향을 포함한 모든 방향에서 일어난다.(이른바 투과광 기술, 즉, 지문의 광학적 이미지는 전송광 이미지로서 처리된다.)As the second light falls from the side to the front of the finger, at least a portion of the light penetrates into and scatters inside the front of the finger, which scattering takes place in all directions, including the direction of the fiber optic finger rest 30. The transmitted light technique, i.e. the optical image of the fingerprint, is processed as a transmitted light image.)
지문의 광학적 이미지는 손가락 받침(30)에 의해 센서장치(40)로 전달되고,센서장치에서 상기 지문의 광학적 이미지는 전기적인 신호로 변환된다. 센서장치(40)는 캐리어 장치(50)상에 탑재되며, 캐리어장치(50)는 PC 보드장치(60)상에 탑재된다.The optical image of the fingerprint is transmitted to the sensor device 40 by the finger rest 30, where the optical image of the fingerprint is converted into an electrical signal. The sensor device 40 is mounted on the carrier device 50, and the carrier device 50 is mounted on the PC board device 60.
도 1 및 도 2에 도시한 본 발명의 제1 및 제2실시예들에 있어서, 렌즈로서 설계된 플라스틱으로 만들어진 광학 시스템(20)이 제2광원(10)과 연결된다. 이 광학 시스템(20)은 특정한 보호기능을 가진다. 즉, 광학 시스템(20)은 지문에 의해 식별할 사람이 그의 손가락 앞부분을 민감하여 손상되기 쉬운 제2광원(10)에 대는 것을 방지한다.In the first and second embodiments of the invention shown in FIGS. 1 and 2, an optical system 20 made of plastic designed as a lens is connected with the second light source 10. This optical system 20 has a specific protective function. That is, the optical system 20 prevents the person to be identified by the fingerprint from touching the front part of his finger to the second light source 10 which is sensitive and easily damaged.
광학 시스템(20)은 제2광원(10)으로부터 조사되는 광이 센서장치(40)의 반대쪽을 향한 손가락 받침면으로 편향되도록 설계되고, 제2광원(10)에 의해 조사된 광은 상기 센서장치(40)의 반대쪽을 향한 손가락 받침면상에 확산되도록 분배된다.The optical system 20 is designed such that the light irradiated from the second light source 10 is deflected toward the finger support surface facing away from the sensor device 40, and the light irradiated by the second light source 10 is transmitted to the sensor device. It is dispensed so as to spread on the finger rest surface facing the opposite side of 40.
이에 따라 손가락 앞부분을 균일하게 조명할 수 있어 손가락 앞부분으로부터 지문의 광학적 이미지를 얻을 수 있다. 이는 본 발명에 의한 장치의 동작을 확실하게 하는데 중요하다.Accordingly, the front part of the finger can be uniformly illuminated to obtain an optical image of the fingerprint from the front part of the finger. This is important to ensure the operation of the device according to the invention.
도 2에 나타낸 제2실시예는 제2광원(10)이 센서장치(40)를 향한 손가락 받침면상에 위치한다는 점이 도 1에 나타낸 제1실시예와 다르다. 도 2에서 제2광원(10)은 손가락 받침(30)의 아래에 위치한다. 이것은 제2광원(10)으로부터의 광이 손가락 받침(30)에서 손가락 앞부분을 지지하기 위한 면에 조사되기 위한 충분한 전제 조건이 된다. 즉, 식별할 사람의 손가락 앞부분이 밑에서부터 측면으로 조사된다.The second embodiment shown in FIG. 2 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the second light source 10 is located on the finger rest surface facing the sensor device 40. In FIG. 2, the second light source 10 is positioned under the finger rest 30. This is a sufficient precondition for the light from the second light source 10 to be irradiated to the surface for supporting the front part of the finger in the finger rest 30. In other words, the front of the finger of the person to be identified is irradiated from the bottom to the side.
또한, 제3실시예에 있어서, 제2광원(10)은 횡방향으로 센서장치와 떨어져 위치한다. 이러한 제2광원(10)과 센서장치(40)의 구조적인 분리는 본 발명의 장치의 적절한 동작을 위하여 광이 제2광원(10)으로부터 센서장치(40)로 직접 전송되는 것을 방지하고자 하는 경우에 유리하다. 이에 따라 손가락 앞부분의 내부에서 산란된 광만이 센서장치(40)로 입사되며 이 광은 돌기 모양의 선들, 즉, 지문에 대한 정보를 가진다.Further, in the third embodiment, the second light source 10 is located away from the sensor device in the lateral direction. The structural separation of the second light source 10 and the sensor device 40 is to prevent the light from being directly transmitted from the second light source 10 to the sensor device 40 for the proper operation of the device of the present invention. It is advantageous to Accordingly, only light scattered inside the front part of the finger is incident on the sensor device 40, and the light has projection lines, that is, information about a fingerprint.
도 1 및 도 3에 도시한 제1 및 제2실시예들은 손가락 앞부분으로부터 나오는 지문의 광학적 이미지를 가진 빛을 손가락 받침(30)을 통해 센서장치(40)로 적절하게 전송하기 위하여 손가락 받침(30)의 광섬유들(310)이 서로 평행하게 배열된 점에서 도 3에 나타낸 제3실시예와 다르다.The first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 3 provide the fingerrest 30 to properly transmit light with an optical image of the fingerprint coming from the front of the finger to the sensor device 40 through the finger rest 30. 3 is different from the third embodiment shown in FIG. 3 in that the optical fibers 310 of FIG.
제3실시예(도 3A, 3B, 3C 참조)의 손가락 받침(30)내의 광섬유들(310,320)은 약 45°의 각도의 두 방향을 가진다. 손가락 받침(30)의 광섬유들(310,320)은 하나의 층안에서 서로 평행하게 위치하며, 인접한 층들의 광섬유들(310,320)은 서로에 대해 약 45°의 각도를 가진다.The optical fibers 310 and 320 in the finger rest 30 of the third embodiment (see FIGS. 3A, 3B and 3C) have two directions at an angle of about 45 °. The optical fibers 310, 320 of the finger rest 30 are located parallel to each other in one layer, and the optical fibers 310, 320 of adjacent layers have an angle of about 45 ° with respect to each other.
제3실시예(도 3A, 3B, 3C 참조)에 있어서, 광섬유들(320)은 손가락 받침(30)의 다른 방향에 대해 45°를 가지면서 배열되며 제2광원(10)으로부터의 광을 센서(40)의 반대쪽을 향한 손가락 받침면으로 전달한다. 손가락 받침의 다른 방향으로 배열된 광섬유들(310)은 지문의 광학적 이미지를 센서장치(40)로 전송한다.In a third embodiment (see FIGS. 3A, 3B, 3C), the optical fibers 320 are arranged with 45 ° relative to the other direction of the finger rest 30 and sensor the light from the second light source 10. Pass the finger rest toward the opposite side of the 40. The optical fibers 310 arranged in the other direction of the finger rest transmit the optical image of the fingerprint to the sensor device 40.
광섬유들(310,320)에 대한 두 개의 바람직한 방향을 가진 도 3A, 3B, 3C에 도시한 실시예에 의하면, 또 다른 방향에 대해 45°각도로 배열된 손가락 받침(30)의 광섬유들(320)에 의해 손가락 앞부분의 균일한 조명을 보장할 수만 있다면 도 1및 도 2에 의한 광학 시스템(20)은 생략할 수도 있다.According to the embodiment shown in FIGS. 3A, 3B, 3C with two preferred directions for the optical fibers 310, 320, the optical fibers 320 of the finger rest 30 are arranged at an angle of 45 ° to another direction. The optical system 20 according to FIGS. 1 and 2 may be omitted as long as uniform illumination of the front of the finger can be ensured.
광학 시스템(20)의 생략과는 별개로 손가락 받침(30)을 제2광원(10) 상부 영역까지 연장하여 제2광원에 사용자의 손이 닿는 것을 방지할 수 있다. (도 2 및 도 3A 참조)Apart from omitting the optical system 20, the finger rest 30 may extend to the upper region of the second light source 10 to prevent the user's hand from reaching the second light source. (See Figures 2 and 3A)
손가락 앞부분에 의해 산란되는 지문의 광학적 이미지에 대한 정보를 가진 광만이 센서장치(40)에 도달하므로 도 2에 도시한 본 발명의 제2실시예에 있어서는 손가락 받침(30)의 내부에 두 개의 장벽층(130)이 제공된다. 이 장벽층은 제2광원(10)으로부터의 빛을 투과시키지 않는다. 이 장벽층(130)은 제2광원(10)으로부터 나오는 광이 손가락 앞부분에서 산란되지 않고 센서장치(10)로 직접 전송되는 것을 방지한다.Since only the light having information on the optical image of the fingerprint scattered by the front of the finger reaches the sensor device 40, in the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2, two barriers are provided inside the finger rest 30. Layer 130 is provided. This barrier layer does not transmit light from the second light source 10. The barrier layer 130 prevents light from the second light source 10 from being transmitted directly to the sensor device 10 without being scattered at the front of the finger.
두 개의 장벽층(140)은 손가락 받침(30)내의 장벽층(130)과 동일한 목적을 수행한다(도 2 참조). 상기 장벽층(140)은 도 1 내지 도 3A에 도시한 세 개의 실시예에 모두 제공되는바, 제2광원(10)과 센서장치(40) 사이에 제공된다. 이 장벽층도 제2광원(10)으로부터의 광을 투과시키지 않는다.The two barrier layers 140 serve the same purpose as the barrier layer 130 in the finger rest 30 (see FIG. 2). The barrier layer 140 is provided in all three embodiments shown in FIGS. 1 to 3A, and is provided between the second light source 10 and the sensor device 40. This barrier layer also does not transmit light from the second light source 10.
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