KR20030095726A - Apparatus and method for sensing a hematocele of finger for fingerprint input device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지문입력기의 혈류 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 적외선 발광부로 손가락의 지문부위에 적외선을 발광하고 손가락으로부터 반사되어 되돌아오거나 손가락을 투과한 적외선을 적외선 수광부를 통해 수광하여 수광된 적외선의 양에 의해 손가락의 혈류를 감지함으로써, 신원인식을 요구하는 사람의 손가락에 대한 생사 및 위조여부를 확인할 수 있으며, 기존의 지문 형상에만 의존하였던 보안상의 취약점을 보완하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a blood flow detecting device and a method of a fingerprint input device, wherein the infrared light emitting unit emits infrared rays to the fingerprint area of the finger and reflects the infrared rays reflected back from the finger or transmitted through the infrared light received by the infrared light receiving unit. By detecting the blood flow of the finger, it is possible to check whether the finger of the person who requires identity recognition and whether the forgery, and can improve the reliability by supplementing security vulnerabilities that depended only on the existing fingerprint shape.
Description
본 발명은 지문입력기의 혈류 감지장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혈류감지에 의하여 지문입력기를 이용하고자 하는 사람의 손가락에 대한 생사 및 위조여부를 판독함으로써 오류인식을 방지하고 보안성을 높인 지문입력기의 혈류 감지장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting blood flow of a fingerprint input device, and more particularly, to prevent an error recognition and increase security by reading whether or not the finger of a person who wants to use the fingerprint input device by blood flow is detected. The present invention relates to a blood flow detection device and a method of a fingerprint input device.
일반적으로, 인간의 생체정보 중 지문정보를 획득하는 방법으로는 손가락의 지문부위를 종이에 날인한 후 스캐너나 이미지센서와 같은 화상 입력장치를 이용하여 수치화하는 간접적인 방법과 광학 또는 전기장 등과 같은 비광학적인 원리를 이용하는 직접적인 방법이 있다.In general, the fingerprint information of the human biometric information is obtained by imprinting the fingerprint part of the finger on paper and digitizing it using an image input device such as a scanner or an image sensor and a non-inductive method such as an optical or electric field. There is a direct way to use the optical principle.
이중 가장 효율적이면서 보편화된 방법이 광학적인 방법인데, 광학적으로 지문을 입력하는 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 손가락의 지문부위에 빛을 비추는 광원(1)과, 프리즘(3)과, 프리즘의 지문 채취면(3-a)에 형성되는 지문을 결상(結像)하는 렌즈(4)와, 렌즈(4)에 결상된 지문형상을 전기적 신호로 바꾸는 고체촬상소자(Charge Coupled Device; "CCD")인 이미지센서(5)를 포함하여 구성된다.The most efficient and generalized method is an optical method. An optically inputting device includes a light source 1, a prism 3, and a light source that illuminates a fingerprint portion of a finger, as shown in FIG. A lens 4 for imaging a fingerprint formed on the fingerprint sampling surface 3-a of the prism and a solid-state imaging device for converting a fingerprint image formed on the lens 4 into an electrical signal; CCD " ").
이러한 광학 지문입력장치는 프리즘(3)의 지문입력면(3-a)에 손가락의 지문부위를 접촉시키면 광원(1)의 빛이 지문의 골과 융선에서 반사 또는 흡수되고, 이중 반사된 빛이 렌즈(4)로 입사되어 이미지센서(5)에 지문이미지 영상이 입력된다.In such an optical fingerprint input device, when a fingerprint portion of a finger is brought into contact with the fingerprint input surface 3-a of the prism 3, the light of the light source 1 is reflected or absorbed from the valley of the fingerprint and the ridge, and the double reflected light The fingerprint image is inputted to the lens 4 and input to the image sensor 5.
그런데, 상기한 종래의 지문입력장치는 프리즘의 지문입력면으로부터 나온 이미지정보를 이미지센서로 받아들임에 있어, 지문의 잔상이나 절단된 타인의 손가락 등 위조손가락에 대한 보안책이 없는 문제점이 있었다.However, the conventional fingerprint input device has a problem in that there is no security measure against a forged finger such as an afterimage of a fingerprint or a cut finger of another person when receiving image information from a fingerprint input surface of a prism as an image sensor.
이러한 문제점은 광학식 이외에 전기장 등의 원리를 이용해 지문을 입력하는 기타 다른 지문입력장치에서도 동일하다.This problem is the same in other fingerprint input devices that input fingerprints using principles such as electric fields in addition to optical.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 손가락의 지문부위에 적외선을 조사하여 혈액의 흐름을 감지함으로써, 살아있는 사람의 손가락인지의 여부를 확인하여 위조지문의 입력을 방지할 수 있는 지문입력기의 혈류 감지장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, by detecting the flow of blood by irradiating infrared to the fingerprint portion of the finger, to check whether the finger of a living person to prevent the input of the fake fingerprints. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for detecting blood flow of a fingerprint input device.
도 1은 종래의 일반적인 광학식 지문입력기의 개략적인 구조도,1 is a schematic structural diagram of a conventional general optical fingerprint input device,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치에 대한 개략적인 블록구성도,Figure 2 is a schematic block diagram of a blood flow detection device of the fingerprint input device according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 1에 도시된 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제1 실시예를 나타낸 개략도,3 is a schematic view showing a first embodiment of the fingerprint input and blood flow scanning means shown in FIG.
도 4는 도 1에 도시된 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제2 실시예를 나타낸 개략도,4 is a schematic view showing a second embodiment of the fingerprint input and blood flow scanning means shown in FIG.
도 5는 도 1에 도시된 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제3 실시예를 나타낸 개략도,5 is a schematic view showing a third embodiment of the fingerprint input and blood flow scanning means shown in FIG.
도 6은 도 5의 평면도,6 is a plan view of FIG. 5;
도 7은 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제4 실시예를 나타낸 개략도,7 is a schematic view showing a fourth embodiment of a fingerprint input and blood flow scanning means,
도 8은 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제5 실시예를 나타낸 개략도,8 is a schematic view showing a fifth embodiment of a fingerprint input and blood flow scanning means;
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 혈류 감지방식의 원리를 설명하기 위한 개략도.9 and 10 are schematic diagrams for explaining the principle of the blood flow detection method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 지문 입력 및 혈류 스캔수단 101: 프리즘100: fingerprint input and blood flow scanning means 101: prism
102: 광원 103: 렌즈102: light source 103: lens
104: 이미지센서 110: 적외선 발광부104: image sensor 110: infrared light emitting unit
111: 적외선 수광부 200: 인터페이스부111: infrared light receiving unit 200: interface unit
210: 필터부 220: 증폭부210: filter unit 220: amplification unit
230: 아날로그 투 디지털 변환부 300: 신호처리/판단부230: analog to digital conversion unit 300: signal processing / determination unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치는, 지문입력기에 있어서, 프리즘과, 상기 프리즘의 손가락이 접촉되는 지문입력면에 대향되는 모서리에 배치되어 적외선을 발광하는 적외선 발광부와, 상기 적외선 발광부가 위치한 프리즘의 모서리에 배치되어 손가락으로부터 반사되어 프리즘으로 입사되는 적외선을 수광하고 수광된 적외선의 양에 상응하는 감지신호를 발생하는 적외선 수광부 및, 상기 적외선 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 적외선의 양을 식별하고 식별된 적외선의 양에 의해 손가락에 혈액의 흐름이 있는지의 유무를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 혈류 감지 수단으로구성된 것을 특징으로 한다.Blood flow detection device of the fingerprint input device according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object, in the fingerprint input device, the prism and the finger of the prism is disposed on the edge opposite to the fingerprint input surface contacting the infrared ray An infrared light emitting unit for emitting light, an infrared light receiving unit disposed at an edge of the prism in which the infrared light emitting unit is located, receiving infrared rays reflected from a finger and incident on the prism, and generating a detection signal corresponding to the amount of received infrared rays; It is characterized in that it consists of blood flow detection means for identifying the amount of infrared rays by the signal processing signal generated from the signal to determine whether there is blood flow in the finger by the identified amount of infrared rays and generate the data as a result of the determination. .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치는, 지문입력기에 있어서, 프리즘과, 상기 프리즘의 손가락이 접촉되는 지문입력면에 면하는 양모서리 중 어느 한쪽의 모서리에 배치되어 적외선을 발광하는 적외선 발광부와, 상기 적외선 발광부가 위치한 프리즘의 모서리에 배치되어 손가락으로부터 반사되어 프리즘으로 입사되는 적외선을 수광하고 수광된 적외선의 양에 상응하는 감지신호를 발생하는 적외선 수광부 및, 상기 적외선 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 적외선의 양을 식별하고 식별된 적외선의 양에 의해 손가락에 혈액의 흐름이 있는지의 유무를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 혈류 감지 수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.A blood flow detection device of a fingerprint input device according to a second embodiment of the present invention for achieving the above object, the fingerprint input device, either of the prism and the two edges facing the fingerprint input surface that the finger of the prism is in contact. An infrared light emitting unit disposed at an edge to emit infrared light, and an infrared light emitting unit arranged at a corner of the prism in which the infrared light emitting unit is located to receive infrared light reflected from a finger and incident to the prism and generating a detection signal corresponding to the amount of received infrared light Blood flow detection means for signal processing of the light receiving unit and the detection signal generated from the infrared light receiving unit to identify the amount of infrared rays and to determine whether there is blood flow in the finger by the amount of the identified infrared rays and to generate data as a result of the determination Characterized in that consisting of.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치는, 지문입력면에 손가락의 지문부위를 대어 지문정보를 입력하는 지문입력기에 있어서, 지문입력면의 상부 일측에 손가락의 측부를 향하도록 배치되어 적외선을 발광하는 적외선 발광부와, 상기 지문입력면의 상부 타측에 상기 적외선 발광부와 대향되게 설치되어 손가락을 투과한 적외선을 수광하도록 배치되어 수광된 적외선의 양에 상응하는 감지신호를 발생하는 적외선 수광부 및, 상기 적외선 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 적외선의 양을 식별하고 식별된 적외선의 양에 의해 손가락에 혈액의 흐름이 있는지의 유무를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 혈류 감지 수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.A blood flow detection device of a fingerprint input device according to a third embodiment of the present invention for achieving the above object, in the fingerprint input device to input the fingerprint information by placing the fingerprint portion of the finger on the fingerprint input surface, on the upper side of the fingerprint input surface An infrared light emitting unit disposed to face the side of the finger and emitting infrared light; and an infrared light emitting unit disposed opposite to the infrared light emitting unit on the other side of the fingerprint input surface to receive the infrared light transmitted through the finger. Infrared light receiving unit for generating a corresponding detection signal and the detection signal generated from the infrared light receiving unit by signal processing to identify the amount of infrared rays and by judging whether there is blood flow in the finger by the identified amount of infrared rays And blood flow detection means for generating result data.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 실시예에 따른 혈류 감지장치는,지문입력면에 손가락의 지문부위를 대어 지문정보를 입력하는 지문입력기에 있어서, 지문입력면에 근접한 위치에 손가락의 바닥면을 향하도록 배치되어 적외선을 발광하는 적외선 발광부와, 상기 적외선 발광부에 근접한 위치에 손가락의 바닥면을 향하도록 배치되어 손가락으로부터 반사되어 되돌아오는 적외선을 수광하고 수광된 적외선의 양에 상응하는 감지신호를 발생하는 적외선 수광부 및, 상기 적외선 수광부로부터 발생된 감지신호를 신호처리하여 적외선의 양을 식별하고 식별된 적외선의 양에 의해 손가락에 혈액의 흐름이 있는지의 유무를 판단하여 그 판단결과 데이터를 발생하는 혈류 감지 수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.A blood flow detection device according to a fourth embodiment of the present invention for achieving the above object, in the fingerprint input unit to input the fingerprint information by placing the fingerprint portion of the finger on the fingerprint input surface, the bottom of the finger in a position close to the fingerprint input surface An infrared light emitting part disposed to face the surface to emit infrared light, and an infrared light emitting part arranged to face the bottom surface of the finger at a position proximate to the infrared light emitting part to receive and return the infrared light reflected from the finger and corresponding to the amount of received infrared light Infrared light receiving unit for generating a detection signal and the detection signal generated from the infrared light receiving unit by processing the signal to identify the amount of infrared rays, and by the amount of the identified infrared light to determine whether there is blood flow in the finger and the result of the determination data Characterized in that consisting of blood flow detection means for generating a.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈류 감지방법은, 지문입력기의 지문입력면에 접촉하는 손가락을 향해 적외선을 발산하는 스텝과, 손가락으로부터 반사되어 되돌아오는 적외선 양을 감지하는 스텝과, 상기 감지된 적외선의 양에 의해 손가락의 혈액이 흐르는지의 유무를 판단하여 그 판단결과에 대한 데이터를 발생하는 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Blood flow detection method according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object, the step of emitting infrared rays toward the finger in contact with the fingerprint input surface of the fingerprint input unit, and detecting the amount of infrared rays reflected from the finger back And determining whether the blood of the finger flows based on the detected amount of infrared rays, and generating data on the determination result.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 혈류 감지방법은, 지문입력기의 지문입력면에 접촉하는 손가락을 향해 적외선을 발산하는 스텝과, 손가락을 투과하는 적외선 양을 감지하는 스텝과, 상기 감지된 적외선의 양에 의해 손가락의 혈액이 흐르는지의 유무를 판단하여 그 판단결과에 대한 데이터를 발생하는 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.A blood flow detection method according to a second embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: emitting infrared rays toward a finger in contact with the fingerprint input surface of the fingerprint input unit; And determining whether blood of a finger flows based on the detected amount of infrared rays, and generating data on a result of the determination.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치에 대한 개략적인 블록구성도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 지문입력기의 혈류 감지장치는, 지문 입력 및 혈류 스캔 수단(100)과 인터페이스부(200)와 신호처리/판단부(300)로 구성된다.Figure 2 is a schematic block diagram of a blood flow detection device of the fingerprint input device according to a preferred embodiment of the present invention, as can be seen with reference to the same figure, blood flow detection device of the fingerprint input device according to the present invention, the fingerprint input and Blood flow scanning means 100, the interface unit 200 and the signal processing / judging unit 300.
상기 지문입력 및 혈류 스캔 수단(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 프리즘(101)과 이 프리즘(101)의 한 모서리에 위치한 광원(102)과 프리즘(101)을 통해 빛의 정보를 모으는 렌즈(103)와, 이 렌즈(103)에 의한 이미지를 디지털형태의 영상데이터로 변환하여 출력하는 이미지센서(104)와, 프리즘(101)의 지문입력면(101a)에 대향된 모서리 부분(101-e1)에 배치된 적외선 발광부(110)와, 프리즘(101)의 지문입력면(101a)에 대향된 모서리 부분(101-e1)에 배치되어 프리즘(101)을 통해 수광되는 적외선의 양에 상응하는 감지신호를 발생하는 적외선 수광부(111)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the fingerprint input and blood flow scanning means 100 collects light information through the prism 101 and the light source 102 and the prism 101 located at one corner of the prism 101. A lens 103, an image sensor 104 for converting the image by the lens 103 into image data in digital form, and an edge portion 101 opposed to the fingerprint input surface 101a of the prism 101; the amount of infrared light received by the prism 101 at the corners 101-e1 opposite to the fingerprint input surface 101a of the prism 101 Infrared light receiving unit 111 for generating a corresponding detection signal.
일예로, 상기 적외선 발광부(110)는 적외발광다이오드(Infrared Emitting Diode)일 수 있고, 상기 적외선 수광부(111)는 포토트랜지스터(photo-transistor)일 수 있다.For example, the infrared light emitting unit 110 may be an infrared emitting diode (Infrared Emitting Diode), and the infrared light receiving unit 111 may be a photo-transistor.
상기 인터페이스부(200)는 적외선 수광부(111)로부터 받아들인 감지신호로부터 DC(Direct Current)성분을 제거하는 필터부(210)와, 주변 노이즈(noise)를 제거하고 신호를 증폭하는 증폭부(220)와, 이 증폭부(220)에서 증폭된 신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그 투 디지털변환기(Analog to Digital Converter; 이하, "ADC"라 약칭함)(230)로 구성된다. 일예로, 상기 필터부(210)는 저항과 캐피시터를이용해 구성한 RC 필터회로일 수 있으며, 상기 증폭부(220)는 연산증폭기(OP AMP)를 이용하여 구성된 증폭회로일 수 있다.The interface unit 200 includes a filter unit 210 that removes a DC (Direct Current) component from a detection signal received from the infrared light receiving unit 111, and an amplifier unit 220 that removes ambient noise and amplifies the signal. And an analog-to-digital converter (hereinafter, abbreviated as "ADC") 230 for converting the signal amplified by the amplifier 220 into a digital signal. For example, the filter unit 210 may be an RC filter circuit configured using a resistor and a capacitor, and the amplifier 220 may be an amplifier circuit configured using an operational amplifier (OP AMP).
상기 신호처리/판단부(300)는 인터페이스부(200)로부터 입력된 신호를 디지털신호처리(Digital Signal Processing) 과정을 거쳐 모세혈관의 팽창/수축에 의한 혈액의 흐름 즉, 혈류(血流)를 판단하는 것으로, 예컨대, 상기 신호처리/판단부(300)는 컴퓨터 단말기(400)일 수 있다.The signal processing / determination unit 300 receives a signal input from the interface unit 200 through a digital signal processing process, and thus, flows blood, that is, blood flow due to expansion / contraction of capillaries. For example, the signal processing / determination unit 300 may be a computer terminal 400.
이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 동작예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.An operation example of the present invention configured as described above will now be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)에 손가락(F)의 지문부위를 접촉시켜 이에 대한 지문이미지를 입력하게 되는데, 광원(102)과 적외선 발광부(110)로부터 각각 발생된 가시광선 및 적외선은 프리즘(101)의 3면(101-a ∼101-c) 중 입사면(101-c)에 대해 굴절되어 입사된다. 이때, 광원(102)과 적외선 발광부(110)는 번갈아가며 점등될 수도 있다.First, the fingerprint portion of the finger F is brought into contact with the fingerprint input surface 101-a of the prism 101 to input a fingerprint image thereof, respectively, which is generated from the light source 102 and the infrared light emitting unit 110. Visible light and infrared rays are refracted with respect to the incident surface 101-c of the three surfaces 101-a to 101-c of the prism 101 and are incident. In this case, the light source 102 and the infrared light emitting unit 110 may be alternately turned on.
광원(102)과 적외선 발광부(110)의 위치가 프리즘(101)의 모서리부분(101-e1)에 위치하고 있기 때문에, 광원(102)과 적외선 발광부(110)로부터 프리즘(101)의 입사면(101-c)을 통해 입사되어 지문입력면(101-a)에 도달한 가시광선 및 적외선은 지문입력면(101-a)에 대해 임계각보다 작은 각으로 입사하므로, 지문입력면(101-a)에서 반사되지 않고 밖으로 투과되어 나간다.Since the positions of the light source 102 and the infrared light emitting unit 110 are located at the corner portions 101-e1 of the prism 101, the incident surface of the prism 101 from the light source 102 and the infrared light emitting unit 110 is provided. Visible light and infrared rays incident through the 101-c and reaching the fingerprint input surface 101-a are incident at an angle smaller than the threshold angle with respect to the fingerprint input surface 101-a. ) Is not reflected, but is transmitted outside.
이 경우에는 렌즈(103)를 통해 이미지센서(104)로 반사되어 들어오는 가시광선이 없으므로 이미지센서(104)를 통해 얻게 되는 이미지는 전체적으로 검은 상태가 되며, 또, 적외선 수광부(111)로 반사되어 들어오는 적외선이 없게 되어 적외선 수광부(111)로부터는 적외선 감지신호가 출력되지 않는다.In this case, since there is no visible light reflected through the lens 103 to the image sensor 104, the image obtained through the image sensor 104 becomes a black state as a whole, and is reflected by the infrared light receiving unit 111. Since there is no infrared ray, the infrared detection signal is not output from the infrared light receiving unit 111.
이때, 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)에 손가락의 지문부위를 접촉시키면 지문부위의 융선에서 가시광선 및 적외선은 난반사가 일어난다. 그 중 일부의 가시광선은 렌즈(103) 방향으로 진행하여 렌즈(103)를 통해 이미지센서(104)로 입사되고, 적외선 수광부(111)의 방향으로 진행한 적외선은 적외선 수광부(111)로 입사됨에 따라 적외선 수광부(111)로부터는 그 입사된 적외선의 양에 상응하는 감지신호가 출력된다.At this time, when the fingerprint portion of the finger is brought into contact with the fingerprint input surface 101-a of the prism 101, visible light and infrared rays are diffusely reflected at the ridge of the fingerprint portion. Some of the visible light proceeds toward the lens 103 and enters the image sensor 104 through the lens 103, and the infrared light traveling toward the infrared light receiver 111 enters the infrared light receiver 111. Accordingly, the infrared light receiving unit 111 outputs a detection signal corresponding to the amount of incident infrared light.
상기 적외선 수광부(111)로부터 출력된 감지신호는 인터페이스부(200)를 통해 인터페이스 과정을 거치게 된다.The detection signal output from the infrared light receiving unit 111 is subjected to an interface process through the interface unit 200.
즉, 적외선 수광부(111)로부터 출력된 감지신호는 필터부(210)에 의해 DC성분이 제거되어 AC(Alternating Current)성분만이 남게 되고, 이 필터부(210)에 의해 필터링된 감지신호는 증폭부(220)에 의해 주변 노이즈성분이 제거되어 소정의 증폭률로 증폭되며, 이 증폭부(220)에 의해 증폭된 신호는 ADC(230)에 의해 디지털신호로 변환되어 출력된다.That is, the detection signal output from the infrared light receiving unit 111 is a DC component is removed by the filter unit 210 so that only the AC (Alternating Current) component remains, the detection signal filtered by the filter unit 210 is amplified The ambient noise component is removed by the unit 220 and amplified at a predetermined amplification rate. The signal amplified by the amplifier 220 is converted into a digital signal by the ADC 230 and output.
상기 ADC(230)에 의해 디지털화된 신호는 신호처리/판단부(300)로 입력되고, 신호처리/판단부(300)에서는 디지털신호처리 과정에 의해 ADC(230)로부터 입력된 신호를 분석하여 손가락(F)의 혈류에 의한 모세혈관의 팽창/수축 여부를 판단하여 그 판단결과를 출력한다.The signal digitized by the ADC 230 is input to the signal processing / decision unit 300, and the signal processing / decision unit 300 analyzes the signal input from the ADC 230 by a digital signal processing process and performs a finger finger. It is determined whether or not the capillary blood vessel is expanded / contracted by the blood flow of (F), and the determination result is output.
즉, 신호처리/판단부(300) 또는 상위의 제어장치(도시되지 않음)에서는 상기판단된 혈류에 의한 모세혈관의 팽창/수축 여부에 의해 프리즘(101)의 지문입력면(101a)에 접촉한 손가락(F)의 위조여부를 판단한다.That is, in the signal processing / determination unit 300 or an upper control device (not shown), the signal processing / determination unit 300 (not shown) contacts the fingerprint input surface 101a of the prism 101 by the expansion / contraction of the capillaries due to the determined blood flow. It is determined whether the finger F is forged.
이때, 신호처리/판단부(300) 또는 상위의 제어장치는, 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)에 손가락(F)을 접촉할 때 적외선 수광부(111)로 반사되어 들어오는 적외선광원의 양으로부터 지문의 접촉여부를 알 수 있는 바, 본 발명에 따른 혈류 감지장치로 접촉센서의 역할을 할 수도 있다.At this time, the signal processing / determination unit 300 or the upper control device is an infrared light source reflected by the infrared light receiving unit 111 when the finger F contacts the fingerprint input surface 101-a of the prism 101. It can be seen whether the contact of the fingerprint from the amount of, blood flow detection device according to the present invention may serve as a touch sensor.
한편, 도 4는 도 1에 도시된 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제2 실시예를 나타낸 개략도로서, 동도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문 입력 및 혈류 스캔수단은, 도 3에 도시된 제1 실시예의 지문 입력 및 혈류 스캔수단과 비교하여 적외선 발광부(120) 및 적외선 수광부(121)의 위치를 달리하여 배치한 것으로, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)의 양 모서리 중 상단에 있는 모서리(101-e2)에 적외선 발광부(110) 및 적외선 수광부(111)가 배치된다.On the other hand, Figure 4 is a schematic diagram showing a second embodiment of the fingerprint input and blood flow scanning means shown in Figure 1, as shown in the same figure, fingerprint input and blood flow scanning means according to a second embodiment of the present invention Is different from the positions of the infrared light emitting unit 120 and the infrared light receiving unit 121 in comparison with the fingerprint input and blood flow scanning means of the first embodiment shown in FIG. 3, according to the second embodiment of the present invention. The infrared light emitting unit 110 and the infrared light receiving unit 111 are disposed at the corners 101-e2 at the top of both edges of the fingerprint input surface 101-a of the prism 101.
이러한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 지문 입력 및 혈류 스캔수단은, 적외선 발광부(120) 및 적외선 수광부(121)가 상단에 위치함으로써, 지문입력면(101-a)에 접촉하는 손가락(F)에 적외선이 입사 및 반사되는 광경로를 단축하여 접촉매질인 프리즘(101)을 통과할 때 적외선의 광량이 감소하는 것을 최소화한 구성이다.In the fingerprint input and blood flow scanning means according to the second embodiment of the present invention, since the infrared light emitting unit 120 and the infrared light receiving unit 121 are positioned at the upper end thereof, the finger contacting the fingerprint input surface 101-a ( In this case, it is possible to minimize the reduction in the amount of infrared light when passing through the prism 101, which is a contact medium, by shortening the optical path through which the infrared light is incident and reflected.
다른 한편, 도 5는 도 1에 도시된 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제3 실시예를 나타낸 개략도로서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 지문 입력 및 혈류 스캔수단은, 도 3에 도시된 제1 실시예의 지문 입력 및 혈류 스캔수단과 비교하여 적외선발광부(130) 및 적외선 수광부(131)의 위치를 달리하여 배치한 것으로, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 적외선 발광부(130)는 프리즘(101)의 지문입력면(101-a)의 상부 일측에 손가락의 측부를 향하도록 배치되고, 적외선 수광부(131)는 지문입력면(101-a)의 상부 타측에 적외선 발광부(130)와 대향되게 설치되어 손가락을 투과한 적외선을 수광하도록 배치된다.On the other hand, Figure 5 is a schematic diagram showing a third embodiment of the fingerprint input and blood flow scanning means shown in Figure 1, the fingerprint input and blood flow scanning means according to a third embodiment of the present invention, The infrared light emitting unit 130 and the infrared light receiving unit 131 are disposed at different positions in comparison with the fingerprint input and blood flow scanning means of the first embodiment. According to the third embodiment of the present invention, the infrared light emitting unit 130 is The infrared light receiving unit 131 is disposed on the upper side of the fingerprint input surface 101-a of the prism 101 so as to face the side of the finger, and the infrared light emitting unit 130 is located on the other side of the fingerprint input surface 101-a. It is installed so as to face and is arranged to receive the infrared rays transmitted through the finger.
이에 따라 도 6을 참조하면 알 수 있듯이, 지문입력면(101-a)에 손가락을 접촉하면 적외선 발광부(130)로부터 발생된 적외선이 손가락(F)을 투과하여 적외선 수광부(131)로 입사된다. 따라서. 적외선 수광부(131)로 입력되는 적외선의 광량에 따라 손가락(F)에 혈류가 있는지를 판단할 수 있다.Accordingly, as can be seen with reference to FIG. 6, when the finger touches the fingerprint input surface 101-a, infrared light generated from the infrared light emitting unit 130 passes through the finger F and enters the infrared light receiving unit 131. . therefore. It may be determined whether there is blood flow in the finger F according to the amount of infrared light input to the infrared light receiver 131.
또한, 손가락(F)을 지문입력면(101-a)에 접촉하지 않았을 때 적외선 수광부(131)로 입사되는 적외선의 광량과 손가락이 지문입력면(101-a)에 접촉하였을 때 적외선 수광부(131)로 입사되는 적외선의 광량의 차이에 따라 지문입력면(101-a)에 손가락(F)이 접촉되었는지의 여부를 확인할 수 있는 바, 본 발명의 제3 실시예에 따른 혈류 감지장치를 이용하면 접촉센서의 역할을 할 수도 있다.In addition, the amount of infrared light incident on the infrared light receiving unit 131 when the finger F is not in contact with the fingerprint input surface 101-a and the infrared light receiving unit 131 when the finger is in contact with the fingerprint input surface 101-a. When the finger F is in contact with the fingerprint input surface 101-a according to the difference in the amount of infrared light incident on the bar, it is possible to use the blood flow detection apparatus according to the third embodiment of the present invention. It can also serve as a touch sensor.
한편, 상기한 제1 ∼ 제3 실시예에서는 지문입력수단으로 프리즘과 렌즈 및 이미지센서를 이용한 경우만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 제4 실시예는 적외선 반사형 구조를 전기장 등의 원리를 이용하는 지문입력장치에 적용한 예이다.Meanwhile, in the above first to third embodiments, only the case of using the prism, the lens, and the image sensor as the fingerprint input means has been described as an example, but the fourth embodiment of the present invention uses the principle of an infrared reflecting structure using an electric field or the like. This is an example applied to the fingerprint input device.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 혈류 감지장치는,적외선 발광부(140)가 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면에 근접한 위치에 손가락(F)의 바닥면을 향하도록 배치되고, 적외선 수광부(141)가 적외선 발광부에 근접한 위치에 손가락의 바닥면을 향하도록 배치된다.As shown in FIG. 7, in the blood flow detecting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the infrared light emitting unit 140 is positioned near the fingerprint input surface of the fingerprint sensor 400. The infrared light receiving unit 141 is disposed to face the bottom surface of the finger at a position proximate to the infrared light emitting unit.
이와 같이 구성된 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 적외선 발광부(140)로부터 발생된 빛이 손가락(F)의 바닥면으로부터 반사되어 적외선 수광부(141)로 수광된다.According to the fourth embodiment of the present invention configured as described above, the light generated from the infrared light emitting unit 140 is reflected from the bottom surface of the finger F and received by the infrared light receiving unit 141.
도 8은 지문 입력 및 혈류 스캔수단의 제5 실시예를 나타낸 개략도로서, 제4 실시예의 지문 입력 및 혈류 스캔수단과 비교하여 적외선 발광부(150) 및 적외선 수광부(151)의 위치를 달리하여 배치한 것으로, 본 발명의 제5 실시예에 따르면, 적외선 발광부(150)는 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면의 일측에 손가락(F)의 측부를 향하도록 배치되고, 적외선 수광부(151)는 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면의 타측에 적외선 발광부(150)와 대향되게 설치되어 손가락을 투과한 적외선을 수광하도록 배치된다.FIG. 8 is a schematic view showing a fifth embodiment of the fingerprint input and blood flow scanning means, and the infrared light emitting portion 150 and the infrared light receiving portion 151 are arranged differently compared to the fingerprint input and blood flow scanning means of the fourth embodiment. According to the fifth embodiment of the present invention, the infrared light emitting unit 150 is disposed to face the side of the finger F on one side of the fingerprint input surface of the electrostatic fingerprint sensor 400, and the infrared light receiving unit ( The 151 is installed on the other side of the fingerprint input surface of the electrographic fingerprint sensor 400 so as to face the infrared light emitting unit 150 and is arranged to receive infrared light transmitted through the finger.
이에 따라, 전기장식 지문감지센서(400)의 지문입력면에 손가락(F)을 접촉하면 적외선 발광부(150)로부터 발생된 적외선이 손가락(F)을 투과하여 적외선 수광부(151)로 입사된다. 따라서. 적외선 수광부(151)로 입력되는 적외선의 광량에 따라 손가락(F)에 혈류가 있는지를 판단할 수 있다.Accordingly, when the finger F is in contact with the fingerprint input surface of the electrostatic fingerprint detection sensor 400, the infrared rays generated from the infrared light emitting unit 150 pass through the finger F and enter the infrared light receiving unit 151. therefore. It may be determined whether there is blood flow in the finger F according to the amount of infrared light input to the infrared light receiver 151.
이처럼 적외선광원을 이용하여 손가락에서 반사/투과되는 적외선을 수광소자로 받아들여 혈액의 흐름을 감지하고, 접촉여부를 판단하는 구성은 광학 지문입력장치 및 전기장 등의 원리를 이용하는 어떠한 형태의 지문입력장치에도 적용이 가능하다.In this way, the infrared light source reflects the infrared rays reflected / transmitted from the finger to the light receiving element to detect the flow of blood and determine whether the contact is any type of fingerprint input device using the principles such as an optical fingerprint input device and an electric field. It is also applicable to.
참고적으로, 상기한 본 발명의 혈류 감지장치에 대한 원리를 설명하면 다음과 같다.For reference, the principle of the blood flow detection apparatus of the present invention described above is as follows.
위조손가락이 아닌 살아있는 사람의 손가락은 심장의 박동 시에 생기는 모세혈관의 팽창/수축 과정을 통해 혈류가 형성된다. 이 손가락 부분의 모세혈관에 적외선을 조사하면, 손가락의 살부분은 적외선을 일부 투과시키지만 혈액이나 혈관은 저항의 성질을 나타낸다.The fingers of a living person, not a forgery finger, form blood flow through the capillary expansion / contraction process that occurs when the heart beats. When the capillaries in the finger portion are irradiated with infrared rays, the flesh portion of the finger transmits some infrared rays, but the blood and blood vessels exhibit resistance properties.
즉, 손가락에 적외선을 조사하면 적외선은 뼈 등의 부분에서 반사되어 다시 돌아오는데, 도중의 모세혈관이 심장의 박동에 의해 팽창/수축되므로 적외선이 이에 따라 명암의 차를 보이는 신호로 변조되며, 이것을 수광소자로 받아들이면 모세혈관의 미세한 움직임이 전기신호로 얻어진다.In other words, when irradiated with infrared rays to the finger, the infrared rays are reflected back from the bones, etc., and the capillaries in the middle are expanded / contracted by the heartbeat, so the infrared rays are modulated into a signal showing the difference in contrast accordingly. When received as a light-receiving element, minute movements of capillaries are obtained as electrical signals.
또한 손가락에서 반사된 양이 아닌 투과된 양으로도 측정이 가능한데, 이는 손가락으로 입사된 적외선은 흡수, 투과, 반사된 빛을 모두 합하면 초기 광원에서 방출한 에너지와 같기 때문이다.In addition, it is possible to measure not only the amount reflected from the finger but also the transmitted amount, because the infrared rays incident on the finger are equal to the energy emitted from the initial light source when the absorbed, transmitted, and reflected light is added together.
도 9와 도 10은 적외선이 손가락에서 반사하는 경우와 투과하는 경우를 각각 나타낸 것으로, 적외선 발광부(500)으로부터 발광하여 손가락(F) 쪽으로 향한 적외선은, 손가락내부로 흡수되는 적외선(A)과, 반사되는 적외선(R), 그리고 투과되는 적외선(T)으로 각각 구분된다.9 and 10 show a case where infrared rays are reflected from a finger and a case where they are transmitted, respectively. Infrared rays A emitted from the infrared light emitting unit 500 and directed toward the finger F include infrared rays A absorbed into the fingers and , Reflected infrared ray (R), and transmitted infrared ray (T), respectively.
도 9와 같은 형태에서는 손가락(F)에서 반사되는 적외선(R)을 적외선 수광부(501)로 받아들여 혈류를 측정한다. 이때, 반사되는 적외선은 모세혈관의 팽창/수축에 따라 그 양이 미세하게 변하게 된다.In the form as shown in FIG. 9, the infrared ray R reflected from the finger F is received by the infrared light receiving unit 501 to measure blood flow. In this case, the amount of reflected infrared light is slightly changed according to the expansion / contraction of the capillaries.
도 10은 손가락(F)으로 입사한 적외선이 투과되어 나오는 경우로, 적외선 발광부(500)로부터 손가락(F)의 내부로 흡수되는 적외선(A)과 난반사되는 적외선(R), 그리고 투과되는 적외선(T)으로 구분된다.10 is a case in which infrared rays incident on the finger F are transmitted, infrared rays A absorbed into the inside of the finger F from the infrared light emitting unit 500, infrared rays R diffused, and infrared rays transmitted. It is divided into (T).
도 10과 같은 형태에서는 손가락을 투과해서 나오는 적외선(T)을 적외선 수광부(501)로 받아들여 측정하는데, 이때 투과되는 적외선(T)은 모세혈관의 팽창/수축에 따라 그 양이 미세하게 변하게 된다.In the form as shown in FIG. 10, the infrared ray T passing through the finger is measured by the infrared light receiving unit 501, and the amount of infrared ray T transmitted changes slightly depending on the expansion / contraction of the capillaries. .
상기와 같이 본 발명이 심장의 박동시 생기는 모세혈관의 팽창/수축에 의한 혈액의 흐름여부를 판단하는 것이므로, 도 9와 같은 경우와 도 10과 같은 경우를 모두 사용할 수 있으며, 반사된 적외선 양과 투과된 적외선 양은 하기의 수학식 1과 같은 관계를 갖는다.As described above, since the present invention determines whether blood flows due to expansion / contraction of the capillaries generated at the heartbeat, both the same case as in FIG. 9 and the same case as in FIG. 10 can be used, and the amount of reflected infrared rays and transmission The amount of infrared rays has the same relationship as in Equation 1 below.
여기서, A : 흡수된 빛, T : 투과된 빛, R : 반사된 빛이다.Where A is absorbed light, T is transmitted light, and R is reflected light.
손가락에 입사한 적외선으로부터 혈액의 흐름을 측정하는 이론은 다음과 같다.The theory of measuring blood flow from infrared rays incident on a finger is as follows.
두께가 D인 균일한 물질에 입사광 Iinput을 입사시켰을 때 투과된 광을 투과광 Itrans라고 한다면 하기의 수학식 2와 같은 관계식이 성립한다.If the transmitted light is called transmitted light I trans when the incident light I input is incident on a uniform material having a thickness D, a relation expressed by Equation 2 below is established.
여기서, E : 광흡수도, C : 물질의 농도, ε: 흡광계수, D : 두께이다.Where E is the light absorption, C is the concentration of the substance, ε is the extinction coefficient, and D is the thickness.
상기한 수학식 2의 관계를 Beer-Lambert의 법칙이라 한다. 이 법칙은 광 산란이 없으며 동종(homogeneous)의 흡광물의 경우 잘 적용된다.The relationship of Equation 2 is referred to as Beer-Lambert's law. This law has no light scattering and works well for homogeneous absorbers.
생체조직은 혈액과 혈액을 제외한 조직과의 혼합물로 구성되어 있으므로, 혈액이 흐르는 혈관에 입사량 Iinput을 조사하여 그 때의 투과광 Itrans를 측정하게 된다면 그 값은 순수 혈액뿐만 아니라 조직의 영향을 포함한 값이 된다. 즉, 전체 광흡수도는 각 성분의 광학적 광흡수도의 합과 같게 된다.Since the living tissue is composed of blood and a mixture of tissues other than blood, if the amount of input I input is measured to the blood vessel through which blood flows, and the transmitted light I trans at that time is measured, the value of the tissue may affect not only pure blood but also tissue. It will be the value you include. In other words, the total light absorption is equal to the sum of the optical light absorption of each component.
따라서, 조직의 두께 D가 ΔD만큼 증가하면 투과광은 ΔI만큼 감소하므로 광흡수도의 변화분 ΔE는 하기의 수학식 3과 같이 표시 할 수 있다.Therefore, when the thickness D of the tissue increases by ΔD, the transmitted light decreases by ΔI. Therefore, the change ΔE of the light absorbency may be expressed as in Equation 3 below.
따라서, 이 Beer-Lambert의 법칙을 이용하면 심장박동에 의한 모세혈관의 팽창/수축의 변화를 광도(optical density)의 변화량으로 표시할 수 있다.Therefore, using Beer-Lambert's law, the change in capillary expansion / contraction due to the heartbeat can be expressed as the change in optical density.
상기의 혈류감지는 심장박동에 의한 모세혈관의 팽창/수축의 변화를 광도(optical density)의 변화량으로 표시하는 것을 원리로 한다. 따라서, 이 원리는 다음과 같이 사용될 수도 있다.The blood flow detection is based on the principle that the change in the expansion / contraction of the capillaries due to the heartbeat is expressed as a change in optical density. Thus, this principle may be used as follows.
젤라틴 또는 그와 비슷한 성질의 재질을 이용하여 위조지문을 조성할 경우,순수 손가락만 있을 때와는 달리 손가락에서 반사/투과되는 광량이 변하게 된다. 따라서, 지문 접촉시 손가락에서 반사/투과되는 광량이 일정범위를 벗어날 경우, 위조지문으로 간주할 수 있다.When a fake fingerprint is formed by using gelatin or a similar material, the amount of light reflected / transmitted from the finger changes, unlike when only a pure finger is present. Therefore, if the amount of light reflected / transmitted from the finger during fingerprint contact is out of a certain range, it can be regarded as a fake fingerprint.
상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.The present invention is described above by illustrating specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can easily make various changes and modifications to the present invention, and it should be noted that such variations or modifications are included within the scope of the present invention as long as the features of the present invention are used.
상술한 바와 같이 본 발명은, 적외선을 이용해 손가락의 혈류를 감지함으로써, 지문의 잔상이나 절단된 타인의 손가락 등의 위조손가락에 의한 오류인식을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of preventing error recognition by a forgery finger such as an afterimage of a fingerprint or a cut finger of another person by sensing blood flow of a finger using infrared rays.
또한, 본 발명을 이용하면, 지문입력면에 대한 손가락의 접촉여부를 감지할 수 있으므로, 별도의 접촉감지센서가 필요치 않게 된다.In addition, using the present invention, it is possible to detect whether the finger touches the fingerprint input surface, there is no need for a separate touch sensor.
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20040521 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event date: 20050119 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20040521 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |