KR920010481B1

KR920010481B1 - 요철 표면 데이타 검출장치

Info

Publication number: KR920010481B1
Application number: KR1019890008709A
Authority: KR
Inventors: 마사유끼 가또오; 세이고오 이가끼; 후미오 야마끼시; 히로유끼 이께다; 다까시 신자끼
Original assignee: 후지쓰 가부시끼가이샤; 야마모도 다꾸마
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1992-11-28
Also published as: FI893028A0; CA1319433C; US4924085A; FI893028A; KR910001586A; DE68924929T2; EP0348182B1; DE68924929D1; EP0348182A2; EP0348182A3

Abstract

내용 없음.

Description

요철 표면 데이타 검출장치

제1도는 본 발명의 요철 표면(uneven-surface)데이타(지문) 검출장치구주의 원리를 설명하는 도식적 측면도,

제2도는 이 발명의 실시예의 단면도,

제3도는 제1도 및 2도에서 보여진 실시예에서 광 시스템의 작동을 설명하는 개략도,

제4도에는 제3도에서 보여진 광 시스템도,

제5도는 계산에 의해 결정된 영상위치을 설명하는 다이어그램,

제6도는 구멍을 갖는 전체 반사방지 수단의 실시예를 설명하는 도식적 측면도,

제7도는 본 발명의 지문 검출장치를 그안에 제공하는 문의 개략도,

제8도는 본 발명의 지문 검출장치가 설치된 컴퓨터 키보오드의 투시도,

제9도는 본 발명의 지문 검출장치의 광 시스템의 또다른 실시예의 측면도,

제10도는 본 발명의 지문 검출장치의 또다른 구조도,

제11도는 본 발명의 지문 검출장치에서 사용되는 투명체의 실시예의 측면도,

제12도는 본 발명의 지문 검출장치에서 사용되는 또다른 투명체의 측면도,

제13,14도 및 제15도는 프리즘을 사용하는 본 발명의 광 시스템의 각 실시예도,

제16도는 본 발명의 지문 검출장치의 더 실시예의 원리 구조를 설명하는 도식적 단면도,

제17도는 제16도에서 보여진 지문 검출장치의 실시예를 상세히 설명하는 단면도,

제18도 및 제19도는 제17도에서 보여진 실시예에서 사용된 가이드 부재(guide member)의 평면조 및 투시도,

제20도는 광학적 생명체 검출장치로서 또한 사용되는 지문 검출장치의 실시예의 단면도, 및

제21도 및 22도는 종래 기술에서 알려진 요철 표면 데이타 검출장치를 설명하는 개략도.

본 발명은 직원 신분확인 장치에서, 사람 지문등과 같은 요철 표면의 데이타를 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 얇은 구조를 갖는 요철 표면 데이타 검출 장치에 관한 것이다.

오늘날의 정보 하이테크시대에서 더나은 컴퓨터 시스템 보안기술에 대한 강한 요우가 일어났다.

특히, 비밀 데이타를 보호하기 위하여, 그러한 시스템을 담당하는 직원에 대해서 신뢰성있는 신분확인이 이루어져야하고, 컴퓨터방에 들어갈 때, 엄격한 조사가 매우 중요하게 되었다. 과거에 패스춰드 및 신분(ID)카드가 사용되었고, 지금은 지문을 사용하는 개인 신분확인 시스템이 크게 사용된다.

요철 표면 데이타(즉, 지문)를 입럭하기 위한 제1기준 방법에서, 잉크를 사용하여 지문이 종이상에 인쇄되고나서, 영상 센서를 사용하여 감지된다. 그러나, 이경우에 손가락은 지문이 입력되어야할때미다 잉크로 더럽혀져야 하고, 잉크이 요철 코팅이나 흐림은 입력작업을 크게 방해한다.

제2기존방법에서 빛은 입사각 또는 그보다 큰 각으로 유리/공기 접촉 영역상에 입사하고나서, 요철 표면 패턴이 동시에 얻어진다. 이 방법에서, 제21도에서 보여진대로, 요철 데이타 검출장치는 프리즘(2)을 사용하고, 돌출부(용기)(6)와 구석진곳(홈)을 갖는 손가락(1)의 손가락표면(요철 표면)패턴이 프리즘(2)의 빛면 부위에 눌러지고, 광원(3)으로 부터의 빛이 거기에서부터 입사각 또는 그보다 큰 각으로 빛면 부위상에 입사된다.

입사한 빛이 돌출부(6)에 의해서 흩어지고, 구석진곳(5)에서 유리/공기 접촉 영역에 의해서 전반사되고, 요철표면 패턴을 그것에 의하여 검출되도록 검출기(즉, 영상 엘리멘트)(4)상에 입사된다.

그렇지만, 빛은 남아있는 지문 또는 습기에 의해 야기되는 깨끗하지 않은 경사 표면을 통하여 누출되고 이러한 누출빛은 지문의 구석진 부위(5)를 조사하고 흩어진다. 그러므로 돌출된 부위(6)로 부터의 신호빛의 레벨이 낮아지고나서, 요철 표면 패턴의 대조도 또한 낮아진다. 더욱이 프리즘이 사용된이래, 장치의 총두께가 줄어들 수 없다.

제22도에서 보여진 것처럼(그리고 미합중국 특허번호 제4,728,186에서와 같이 발표된), 제3의 알려진 방법에서 장치는 유리 또는 플라스틱으로 만들어지고, 서로에 평행한 하부표면(7-1)과 상부표면(7-2)을 갖는 투명체(7) 및 렌즈를 포함하는 회절 그레이딩(8)를 포함한다.

손가락의 손가락표면(요철 표면)패턴이 표면들중 한 표면, 즉 상부 표면(7-2)에 눌러지고, 빛은 투명체(7)에 거의 직각인 방향으로 하부표면(7-1)으로부터 조사된다.

공기층이 손가락의 구석진곳에 존재하여, 구석진곳(5)에 들어가는 빛이 구석진곳(5)의 표면상의 위치에서 반사되고 임의 방향으로 흩어진다.

그빛의 대부분은 다시 투명 기저(7)에 들어가고, 빛이 기저(7)에 들어가는 것과같은 각으로 다른 표면(7-1)으로부터 방출된다.

한편 볼록렌즈(6)에 도달하는 빛은 투명 기저(7)로 흩어져, 빛의 일부가 R2에서 보여진 대로 투명기저(7)로부터 방출되고, 나머지는 R3에서 보여진 대로 투명 기저(7)를 통하여 전반사되고 전달된다.

빛(R3)이 회절 그레이딩(8)에서 유도되고, 지문 영상이 얻어질수 있는 CCD와 같은 영상센서(4)에 들어간다.

제21 및 22도에서 보여진 대로, 알려진 지문검출장치에서 영상센서, 회절 그레이딩등과 같은 광 엘리멘트가 지문 접촉표면의 맞은편에 두어지고, 표면으로부터 일정하게 간격이 두어져야 하고, 그러므로 상대적으로 큰 간격이 지문의 영상 데이타를 얻는데 요구된다. 즉, 종래의 알려진 장치는 상대적으로 큰 두께를 가져야하고, 이것은 문에 있는 그러한 지문검출장치, 검퓨터 단말기의 키보오드등을 통합시키는 것을 어렵게 한다.

본 발명의 목적은 그러한 장치가 쉽게 문에서 통합될수 있도록 상대적으로 얇은 두께를 갖는 지문검출장치, 컴퓨터 단말기의 키보오드등과 같은 요철 표면 데이타 검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 관련된 종래의 기술을 참고하여 위에서 언급된 단점을 극복할수 있는 요철 표면 데이타 검출장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 돌출된 부위 및 구석진 부위를 갖는 요철 표면을 검출하기 위한 요철 표면데이타 검출장치를 제공하는데 있고, 제1 및 제2표면을 갖고, 상기 제1표면의 최소한 일부가 요철 표면 접촉 부분을 정하는 투명기저 ; 구석진 부위로부터 유도된 빛이 튜명 기저에 들어가고, 그로부터 나오며, 돌출된 부위로부터 유도된 빛의 최소한 일부가 상기 제1표면 맞은편의 제2표면에 의해서 최소한 한번 저반사 되도록 상기 요철표면 접촉부위상의 상기 요철표면을 조명하고, 동시에 요철 표면의 상기 돌출된 부위 및 구석진 부위를 조명하는 광원 ; 상기 투명 기저상에 완전히 형성되거나 완전히 부착되고 상기 투명 기저로부터 상기 전반사된 빛을 끌기위한 위치에 있는 촛점 렌즈 ; 및 상기 돌출되고 구석진 부위를 포함하는 상기 요철 표면의 영상을 검출하기 위한 상기 투명 기저의 외부에 밸열된 영상 센서를 포함하고 있다.

본 발명에서 촛점렌즈는 투명 기저상에 완전히 형성되거나 그 기정에 완전시 부척된다. 그러므로 광 시스템을 포함하는 본장치의 두께는 줄어들 수 있고, 문에 있는 장치, 컴퓨터 단말기의 키보오드등을 통합시키는 것이 가능하다. 촛점 렌즈는 볼록렌즈를 포함한다. 장치는 구멍을 갖고 빛이 상기 구멍의 영역에서 전반사될수있도록, 상기 구멍이 상기 볼록렌즈의 반경의 굴곡의 중심에 해당하는 위치에 있는 방법으로 배열되는 조리개를 바랍직하게 포함한다. 그러한 전반사 방지수단은 상기 투명 기저에 배열되거나 부착된 금속판을 포함할수 있다. 다른 방법으로 그러한 전반사방지수단은 금속의 증착에 의해 형성된 금속막, 거친 표면 또는 상기 투명 기저사에 도금된 빛 흡수 페인트 막을 포함할수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 상기 시준의(視準儀)렌즈는 상기 투명 기저에 완전히 연결된 한쪽끝과 볼록렌즈 부위로 완전히 형성된 다른 한쪽을 갖는 원통형 부위를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 투명 기저는 상기 제1 및 제2표면에 기울어진 제3표면을 갖고, 상기 거울 표면에 의해 반사된 빛의 전파 방향이 상기 제1 및 제2표면에 거의 평행하게 이끌어지는 식으로, 상기 제2표면에 의해서 일단 전반사된 빛이 상기 거울 표면에 의해 반사되도록 상기 제3표면이 거울 표면으로서 형성된다.

또 실시예에서, 상기 장치는 영상 센서를 수용하는 빛 보호 상자, 벽을 포함하는 상기 보호 상자 상기 조리개에 의해 정해지는 상기 벽의 일부를 포함한다. 전반사 방지수단은 상기 투명 기정에 부착된 금속판을 포함하며, 상기 볼록렌즈는 상기 볼록렌즈가 상기 구멍을 통하여 상기 투명 기저에 완전히 연결되는 식으로 상기빛 보호상자의 내부로부터 상기 금속판에 부착된다. 좀더 다른 실시예에서, 상기 장치는 상기 프리즘과 상기 영상 센서 사이에 프리즘 또는 제2렌즈를 포함한다. 검출되는 물체는 지문을 갖는 사람 손가락일 수 있고 ,상기 장치는 상기 요철 표면 접촉부위상의 손가락을 유도하기위한 상기 제1표면상에 제공되며, 상기 광원과 통합되는 가이드부재(guide member)를 더 포함하여, 빛이 상기 손가락을 통하여 요철 표면을 비추게 한다.

전형적인 실시예에서, 투명 기저의 제1 및 제2표면은 서로 평행하다. 그러나, 사실, 제1 및 제2표면이 항상 서로에 평행할 필요는 없고, 유일한 필요성은 돌출된 부위 또는 융기로 부터의 빛이 제2맞은편 표면에 의해서 최소한 한번 전반사되어야 한다는 것이다.

이제 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 요철 표면 데이타 검출 장치의 기본 원리가 제1도의 참조로 설명된다.

사람손가락(10)과 같은 요철 표면을 갖는 물체는 서로에 거의 평행한 하부 표면(7-1)과 상부표면(7-2)를 갖는 투명 또는 빛 전달기저(7)(즉, 우리)에 눌러진다. 제1도에서, 손가락(10)의 지문을 구성하는 돌출된 부위(용기)(6a)와 구석진 부위(홈)(6b)가 강조된다. 도면에서 보여질수 있는 것처럼, 돌출된 부위(6a)는 상부표면(7-2)과 접촉되고, 공기층이 구석진부위(6b)와 상부표면(7-2)사이에 형성되도록 구석진 부위(6b)가 상부표면(7-2)에서 분리된다.

빛은 화살표(A)에 의해서 나탄내진대로, 그로부터 하부표면측(7-1)으로부터 투명기저(7)에 발산되고, 공기층이 돌출된 부위(6a)에 형성되지 않았기 때문에, 기저(7)의 내부에 들어가는 빛은 돌출된 부위(6a)에 의해서 임의로 반사되고, 그에 의해서 모든 방향으로 흩어진다.

기저(7)의 전반사조건을 만족시키는(즉, 임계각보다 더 큰 각을 갖는)흩어진 빛은, 제1도에 대쉬라인(dashed line)에 의해서 표시된 대로, 기저(7)의 하부표면(7-1)(P1에서)에 의해서 전반사되고 거기서부터 상부표면(7-2)(P2)에 의해서 전반사되고, 거기서부터 하부표면(7-1)(P3에서)에 의해서 다시 전반사되며, 투명 기저(7)의 외부에 배열된 영상센서(12)에 의해서 검출되도록 촛점렌즈(11)를 통과한다.

한편, 구석진부분(6b)에서, 공기층이 거기에서 형성되기 때문에 빛이 기저(7)에서부터 통과한다. 손가락(10)의 구석진부위(6b)에 도달한 빛이 구석진부위(6b)의 표면에 의해서 임으로 반사되며 흩어진 빛으로 전환된다. 스넬의 법칙(Snell˝s law)(연속선에 의해 표시된 대로)에 따라, 이것은 다시 그것으로부터 상부표면(7-2)으로부터 기저(7)에 들어가고나서, 거기서부터 입사각과 같은 각에서 기저(7)의 하부표면(7-1)으로부터 외부로 방출된다. 그러므로, 구석진 부위(6b)로부터 흩어진 빛은 기저(7)의 내부를 통하여 더 이상 전달되지 않는다.

따라서 기저(7)의 내부를 통하여 전달된 전반사된 빛만이 요철 표면 패턴 영상을 얻도록 영상센서(12)에 의해서 검출된다. 그리하여, 돌출부 데이타와 구석진 곳 에이타는 연속선에의해 나타내진대로, 구석진 부위(6b)에 의해 흩어진 모든 빛 성분이 기저(7)의 외부로 방출되기 때문에 공기층의 투명 기저(7)와 손가락(10)사이에 형성되었는지의 여부에 따라 구별된다. 한편, 기저(7)의 내부를 통하여 전파하는 빛 성분은 돌출된 부위(6a)로부터의 데이타에 해당하고, 좋은 대조를 갖는 요철 표면 패턴 데이타를 얻기 위하여만 검출되어야 한다. 빛 성분은 기저(7)의 내부를 통하여 전파되고, 투명 기저(7)의 경사진 표면상에 완전히 형성되거나 완전히 부착되는 시준의 렌즈에 대응하는 부위에 이른다.

전반사 조건은 이 위치에서 더 이상 만족될수 없기 때문에 빛 성분은 촛점 렌즈(11)를 통하여 그리고 투명기저(7)로부터 외부로 유도되고나서 돌출부(6a)의 빛 성분부터의 패넌 데이타는 영상센서(12)에 의해서 검출된다.

소니회사의 018-L과 같은 전하 결합소자(CCD)가 그러한 영상센서(12)로서 유리하게 사용될수 있다.

제1도에서, 부재번호(15)는 구멍(15a)을 갖는 조리개(15)를 표시한다. 투명기저(7)는 유리 또는 플라스틱 같은 투명 또는 빛전달가능 물질로 만들어 질 수 있다. 영상센서(12)는, 수차(收差)를 최소화하기 위해서, 그것으로부터 입력 표면이 영상 센서(12)에 들어가는 빛의 전파방향으로 경사지도록 배열된다.

재2도는 본발명의 실시예를 설명한다. 여기에서, 투명기저(7)의 경사진 표면상에 설치된 촛점렌즈(11)는 투명 기저(7)에 완전히 연결된 한쪽끝을 갖는 원통형부위(13)와 볼록렌즈부위(14)와 완전히 형서왼는 다른 끝을 포함한다.

구멍(15a)가 볼록렌즈부위(14)의 반경의 굴곡의 중심에 대응하는 위치에 두어지는 식으로 열린구멍(15a)을 갖는 조리개(15)는 투명기저(7)의 경사진 표면상에 유리하게 형성되고나서, 구멍(15a)은 투명기저(7)와 촛점렌즈(11)사이에 연결부위에 두어진다.

제2도에서, 촛점렌즈(11)로부터 방출된 빛이 투명기저(7)의 외부로 배열된 거울(16)에 의해서 반사되고나서, 영상센서(12)에 들어간다.

제2도에서, 손가락(10)이 투명기저(7)의 상부표면(7-2)상의 요철 표면 검출 부위상에 놓여질 때, 지문의 돌출된 부위(6a)에 의해서 흩어진 빛이 점선에 의해서 보여진 대로 전달되고, P1점, P2점, 그리고 P3점 순으로 전반사되고 렌즈(11)에 의해서 집중되고나서 거울(16)에 의해서 반사된다.

제3도는 제1도 및 제2도의 실시예에서 직선의 광 통로(optical path)를 설명한다.

P1점, P2점, P3점, 그리고 거울(16)을 통과하는 빛의 광통로를 간단히 설명하기 위하여, 지문의 돌출부부위(6a)로 부터의 직선의 빛이 광축으로서 가정된다는 조건하에서 흩어진 빛통로를 따라 전개된다고 가정될 때 투명기저(7)가 보여질수 있다.

부재(7)의 하나의 표면 즉, 상부 표면(7-2)(지문거출표면)이 광축(optical axis)에 대해 기울어져 있기 때문에 영상센서(12)의 압력 표면도 기울어져야 한다.

볼록렌즈에 의해 빛을 모을 때 일어나는 두드러진 수차 때문에 볼록렌즈의 굴곡 반경의 중심에 대응하는 위치에 열린구멍(15a)의 위치를 정하는 것이 필요하다.

사실, 지문 입력 표면이 광축으로 기울고, 그러므로 지문 영상의 길이와 폭 비율은 렌즈의 촛점거리에 따라 변화되기 때문에 영상센서(12)의 데이타 입력을 취급할 때 변화를 고려하는 것이 필요하다.

제4오는 제3도에서 보여진 광 시스템의 다이어그램도이고, 지문 입력표면과 영상센서 표면사이의 관계를 설명하고 여기에서 광 시스템은 굴곡 반경(γ)을 갖는 반구(半球)렌즈를 사용한다.

제4도에서 원점(0)이 렌즈의 굴곡 반경의 중심이라고 가정하면, 광축의 방향이 Z이고, 열린 구명(15)를 제공하는 조리개는 Y이고, Y축과 X축에 수직이고 시트(sheet)에 수직인 방향은 X이다.

그러고나서, B는 지문 입력표면(손가락 접촉표면)상의 돌출된 부위 및 Z축의 연장T상에 위치된 한점을 말하고 BO의 거리(L1)는 90mm이고, AB와 BC의 거리는 각각 10mm이고, 투명기저(7)의 굴절율은 1.5이고, 곡률반경(γ)은 100mm이다. 제5도는 센서 표면상에서 얻이진 영상의 면화에 대한 계산 결과를 설명한다.

제5도에 따라, OB´의 거리(L2)는 약 37.5mm이고, 영상의 원잠(평편한 표면)이 대시선(dashed line)에 의해서 표시된 대로라고 하더라도, 계산 결과에 따른 영상은 A´, B´ 및 C´점을 포함하는 연속선에 의해서 표시된 대로이다.

B´점에서, 영상은 200μ 또는 그이하로 Z-축의 방향으로 벗어나져 있다. 그렇지만, 단일 손가락의 전체의 지문은 단일의 구면 볼록렌즈에 의하여 센서 표면상에 완전히 촛점이 맞추어질수 있도록, 그러한 작은 벗어남은 렌즈의 촛점 심도안에 들어온다.

제6도는 개방구멍(22a)을 갖는 전반사 방지수단(조리개)의 실시예를 설명한다. 볼록렌즈(11)의 곡률반경의 중심(P)은 투명 기저(7)의 상부표면(7-2)상의 지문 검출부위 맞은편의 하나의 표면(즉, 표면(7-1)상에 위치하는 방법으로 투명 기저(7)의 두께가 선택되고, 비스듬한 구멍(22a)(전 반사 방지 수단막이 형성되지 않은 영역)은 전반사 방지막(22)상에 형성된다.

그러므로, 비스듬한 구멍의 영역에 입사하는 빛은 전반사된다. 한편, 비스듬한 구멍의 외부 영역에 입사하는 빛은 반사될수 없고, 막(film)부분에 의해서 흡수된다. 구멍이 비스듬한 형태를 가져야하는 이유는 광빔이 반사표면에 대해서 기울어지는 것이다.

물론, 그러한 비스듬한 구멍은 일반적인 광 시스템에서 원형의 열린 구멍과 같은 방법으로 작동한다.

제7도는 본 발명에 따라 요철 표면(지문) 데이타 검출장치를 사용하는 예를 설명한다. 직원 출입제어가 개개의 사람의 지문을 확인함으로써 행해져야 하는 곳에서, 지문 데이타 검출장치를 문에 두는 것이 바람직하다. 특히, 쉬운 작동과 우수한 모양을 얻기위하여 이를 완전히 문의 두께에 의해 정해진 영역에 삽입하는 것이 바람직하다.

제7도에 보여진대로, 투명기저(7)는 거기에서부터 일부가 굽혀지고, 손잡이(18)근처에서 문에 묻히는 방법으로 만들어진다. 지문 영상 데이타를 영상센서(12)에 넣는 광시스템은 이리하여 문(17)의 모양에 영향을 주지않고 보여진대로 배열될 수 있다. 출입제어를 하기 위하여 필요한 모든 것은 문의 투명기저(7)의 지문 접촉표면상에 손가락을 두는 것이다. 제7도에서, 똑같은 부재번호는 위에서 언급된 실시에서와 똑같은 부분을 나타낸다.

제8도는 컴퓨터 시스템에 있는 데이타 베이스를 억세스(access)할 수 있는 사람을 확인하기 위해서 본 발명의 지문 데이타 검출장치를 사용하는 또다른 응용예를 설명한다. 이 경우에 쉬운 동작과 우수한 모양을 얻기위하여 독립된 지문 데이타 입력 장치를 제공하는 것이 아니고, 지문 데이타 입력장치를 키보오드에 통합시키는 것이 바람직하다.

제8도에서 보여진 에에서 부재번호(19)는 키보오드를 나타내고, 부재번호(20)는 컴퓨터의 단말기 장치를 나타낸다.

제9도는 본 발명의 지문 검출장치의 광시스템의 또다른 실시예의 측면도이다.

여기에서 지문 접촉표면(7-2)으로부터의 빛이 하부표면(7-1)에 의해 일단 전반사되고나서, 투명체(7)의 기울어진 종단면(end face)상에 형성된 거울(24)에 의하여 반사되어 상부 지문 접촉표면(7-2) 및 투명체(7)의 하부표면(7-1)에 거의 평행하고, 거기를 통하여 투명체(7)의 다른 종단면에 부착될 수 있는 반구렌즈(14)로 통과된다. 또한, 조리개(15)의 열린 구멍은 반구렌즈(14)의 반경의 굴곡의 중심에 두어진다.

제10도는 본 발명의 지문 검출장치의 또다른 구조를 보여준다. 이 실시예에서 제9도의 실시예에서와 같은 방법으로 지문 접촉표면(7-2)으로부터의 빛은 맞은편 표면(7-1)에 의해서 일단 전반사되고 나사 투명체(7)의 기울어진 면상에 형성된 거울(24)에 의해서 반사된다.

구멍(15a)이 L상에 놓여지는 방법으로 구멍(15a)를 갖는 금속판(25)은 투명체(7)의 다른 종단면, 즉 L에 수직한 표면(s)에 적당한 광부착에 의해서 부착된다. 여기에서 L은 지문접촉표면(7-2)으로 전달되고 거울(24)에 의해서 반사된 빛의 광축으로서 정해진다.

볼록렌즈부위(14)의 굴곡반경의 중심이 구멍(15a)에 두어지도록 제2도에서 보여진 렌즈와 비슷한 볼록렌즈부분(14)과 원통부분(13)을 갖는 렌즈가 투명체(7)의 맞은편부터 금속벽(25)에 적당한 광부착에 의해서 부착된다.

광의 자기(磁器)보호상자(30)는 열린 종단을 갖고있고 그 안에 인쇄회로기판(31)상에 설치된 CCD와 같은 영상센서(12)를 수용한다.

보호상자(30)는, 보호상자(30)의 열려진 종단이 금속판(25)에 의해서 닫혀지는 방법으로 금속판(25)에 완전히 연결되고 센서(12)의 빛수신 표면이 광축에 대해 어떤 각으로 기울어진다. 영상센서(12)로부터의 신호는 케이블(32)에 의해서 보호 상사(30)으로부터 외부에 출력된다. 영상센서(12)가 매우 작은 핀홀, 즉 구멍(15)을 통하여 광학상으로 외부에 열려있기 때문에 보호상자(30)가 완전히 보호되거나 닫혀지고나서, 영상센서(12)에 영향을 주는 자기영향 또는 불리한 빛이 효과적으로 피해질 수 있다.

제11도는 본 발명의 지문 검출장치에 사용된 투명체(7)의 실시예를 설명한다.

이 실시예에서 투명체(7)가 거의 L-모양의 구성을 갖도록 투명체(7)는 손가락 접촉표면(7-2)에 대하여 45℃로 기울어진 거친 표면(15)를 갖는다. 표면(15), 촛점렌즈(14)의 반경의 굴곡의 중심에 두어진 구멍(15a)을 정하는 매끄러운 부분을 갖는다. 거친부분(15)은 전반사를 막지만, 거기에서 빛 입사를 흡수한다. 거친 영역915)상에 입사되는 빛이 흩어지고 촛점렌즈(14)에 들어가지 않고, 매끄러운 영역(즉, 구멍)(15a)상에 입사되는 빛만이 전반사되고, 촛점렌즈(14)를 통하여 영상센서(12)에 들어가기 때문에 구멍(15a)는 전반사를 허용하고, 그러므로 손가락접촉표면(7-2)의 빛은 P1에서 맞은편 표면(7-2)에 의해서, P3에서 표면(7-1)에 의해서 그리고나서 15a에서 기울어진 표면에 의해서 전반사된다.

제12도는 또 다른 투명체를 설명하고, 여기에서는 투명체(7)가 거의 J-모양의 구성으로 90°로 두번 구부러져 있다. 즉, 투명체(7)는 손가락 접촉표면(7-2)에 대해서 45℃로 기울어진 제1전반사(또는 거울) 표면(7-3), 제1전반사 표면(7-3)에 대해 45℃로 기울어진 연속적인 제2전반사 표면(7-4), 제2표면(7-4)에 평행한 맞은편 전반사표면(7-5), 그리고 제3표면(7-3)에 대해 45℃로 기울어진 거친표면(15)을 갖는다.

상기 실시예에서 전반사 방지 수단을 금속판 즉, 증착에 의해서 형성되는 금속막, 거친표면, 광흡수 페인트막(paint film)같은 것중 어느 한가지에 의해서 구성될 수 있다.

그리하여 표면(15)은 촛점렌즈(14)의 반경의 굴곡의 중심에 두어진 구멍(15a)을 정하는 매끄러운 부위를 갖는다. 그리하여 손가락 접촉표면(7-2)으로부터의 빛이 P1에서 맞은편 표면(7-1)에 의해서, P2에서 표면(7-3)에 의해서, P3에서 표면(7-5)에 의해서, P4에서 표면(7-4)에 의해서 다시 P5에서 표면(7-5)에 의해서 그리고나서 15a에서 경사진 표면에 의해서 전반사된다.

거친 영역(15)으로 들어가는 빛이 흩어지고 촛점렌즈(14)에 들어가지않고 매끄러운 영역(즉 구멍), (15a)으로의 빛입력이 전반사되고 촛점렌즈(14)에 들어가고, 영상센서(12)상에 촛점이 맞춰진다.

제13, 14, 그리고 15도는 지문 검출장치, 특히 프리즘을 사용하는 광시스템의 실시예를 설명한다.

제13도에서 보여진 실시예는 영상센서(12)상에 입사하는 빛통로의 광길이가 지문 영상의 전체 영상에서 균일하게 되는 방법으로 프리즘(26)이 촛점렌즈(14)와 영상센서 사이에서 배열되는 것을 제외하고, 제9도의 것과 비슷하다. 그러므로 영상센서(12)의 감지 표면상에서 얻어진 영상은 더욱 적은 수차 또는 찌그러짐을 갖는다.

제14도에서 보여진 실시예는 프리즘(26)에 의해서 수정된 빛이 이 렌즈(27)에 의해서 촛점이 맞춰지고 영상센서(12)에 들어가는 방법으로 제2렌즈(27)가 프리즘(26)과 영상센서(12)사이에 더욱 배열되는 것을 제외하면, 제13도의 것과 비슷하다.

제15도에 보여진 실시예에서 프리즘부위(28)가 투명기저(7)에서 통합된다.

이 프리즘부위(28)는 투명기저(7)의 굴절율(n₁)보다 더 큰 굴절율(n₂)을 갖는다. 그러므로 빛통로의 길이가 지문 영상의 전 영역에서 균일하게 되는 방법으로 빛(지문 접촉표면(7-2)으로부터 나오고 최소한 한번 하부표면(7-1)에 의해서 전반사되는)이 촛점렌즈(14)에 의해서 촛점이 모이기 전에 수정된다. 그러므로 영상센서(12)의 감지 표면상에서 얻어진 영상은 더 작은 수차와 찌그러짐을 갖는다.

제16도에서 20도까지는 본 발명의 지문 검출장치의 더 실시예의 설명도이다. 검출되고, 돌출된 부위와 구석진 부위를 갖는 요철 표면을 갖는 물체와 투명하거나, 최소한 부분적으로 빛이 전달될 수 있고, 빛을 흩뜨리는 표면(사람 손가락이 그러한 물체이다.)을 갖는다면 요철표면을 비추기위한 광원(light source)은 제16도에서 보여진대로, 투명체(7)의 상부 표면쪽에 위치될 수 있다. 이런 경우에 요철표면이 물체(손가락)그 자체를 통하여 전달되는 빛에 의하여 조명되어 이전의 실시예에서와 같은 방법으로 빛의 일부가 돌출된 부위(P)로부터 방출되고, 나머지는 구석진부위(Q)로부터 방출될 수 있다.

제17, 18 및 19도에서 거의 U모양의 가이드부재(41)가 투명기저(7)의 상부 지문접촉표면(7-2)상에 제공된다. 가이드부재(41)는 손가락(10)이 삽입되는 가이드구멍(42)을 갖는다. U형의 가이드부재(41)가 투명기저(7)의 상부 표면(7-2)에 고정되기 때문에, 손가락이 가이드구멍(42)이 삽입될 때 지문은 소정의 위치에서 표면(7-2)과 접촉한다. 레이저 다이오드 또는 LED, 소형 램프등과 같은 한쌍의 광원(43)이 삽입되고, 제17도에서 보여진대로 한쌍의 구석진곳(44)에 고정된다.

구석진곳(44)의 각각은 U형의 가이드부재(41)의 내부쪽의 조명영역을 넓히도록 원뿔모양의 구멍(46)과 바람직하게 통신된다. 한쌍의 또는 다수쌍의 그러한 광원(43)이 제공될 수 있다.

제19도에서 보여진대로 레이저 다이오드 또는 LED배열(45)이 또한 사용될 수 있다. 그리하여 접촉표면(7-2)상의 지문이 U형의 가이드 부재(41)의 각 측에서 나오고, 손가락 자체를 지나는 빛에 의하여 균일하게 조명된다. 빛이 높은 빛 전달가능 특성을 보이는 어떤 파장을 갖도록 본 실시에에서 사용된 빛이 바람직하게 선택된다.

제20도에서, U형의 가이드부재(41)는 위에서 언급된 LED와 같은 한쌍의 빛방출소자(43), 및 빛 수신소자(48)로 통합된다. 빛 방출소자(43)로부터 방출된 빛은 지문 접촉표면(7-2)상에 놓여진 손가락 지나고, 빛 수신소자(48)에 의해서 수신된다. 빛 방출소자(43)로부터 방출된 빛의 일부가 손가락 자체를 통하여 지문을 조명한다. 잘 알려진 것처럼, 손가락과 같은 사람몸의 일부의 적혈구의 분배와 같은 혈액의 조건은 혈액맥박 때문에 주기적으로 변하기 쉽다. 그리하여 빛수신 소자(48)에 의해 수신된 빛의 진폭이 또한 주기적으로 바뀌고, 그러므로 사람의 손가락이 이 장치에 정확히 놓여지면, 이것은 손가락 지문의 검출 이전에 검출된다.

이리하여 빛수신소자(48)가 빛의 어떤 주기적으로 변하는 진폭을 수신한다면, 사람의 손가락이 가이드부재(41)에 정확히 삽입되었다고 생각될 수 있고, 그후에 지문의 검출이 시작될 수 있다.

예를 들면 장갑을 끼고있는 동안에 삽입된 것처름, 손가락이 부정확하게 삽입되거나 다른 물품이 가이드부재(41)에 삽입된다면, 그러한 주기적으로 변하는 빛의 진폭이 빛 수신소자(48)에 의해서 수신될 수 없다.

이런 경우에 지문의 검출이 시작될 수 없다. 미국 특허번호 4,728,186은 검출된 데이타 및 등록된 데이타를 미리 구별하기 위한 시스템과 같은 개인 신분확인 시스템을 발표하고 있고 똑같은 시스템이 여기에서 사용될 수 있다.

Claims

돌출된 부위와 구석진 부위를 갖는 요철 표면을 검출하기 위한 요철표면데이타 검출 장치에 있어서, 제1 및 제2표면을 갖고, 상기 제1표면의 최소한 일부가 요철표면접촉부분을 정하는 투명기저 ; 구석진 부위로부터 유도된 빛이 투명 기저에 들어가고, 그로부터 나오면, 돌출된 부위로부터 유도된 빛의 최소한 일부가 상기 제1표면 맞은편의 제2표면에 의해서 최소한 한번 전반사되도록 상기 요철표면접촉 부위상의 상기 요철표면을 조명하고, 동시에 상기 요철표면의 상기 돌출된 부위 및 구석진 부위를 조명하는 광원 ; 상기 투명 기저상에 완전히 형성되거나 완전히 부착되고 상기 투명 기저로부터 상기 전반사된 빛을 끌기위한 위치에 있는 촛점렌즈 ; 및 상기 돌출되고 구석진 부위를 포함하는 상기 요철표면의 영상을 검출하기 위한 상기 투명기저의 외부에 배열된 영상센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철표면 데이타 검출장치.
제1항에 있어서, 상기 촛점렌즈는 볼록렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 구멍을 갖고, 빛이 상기 구멍의 영역에서 전반사될 수 있도록, 상기 구멍이 상기 볼록렌즈의 곡률 반경의 중심에 대응하는 위치에 있는 방법으로 정렬되어 있는 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 조리개는 상기 투명 기저에 배열 되거나 부착된 금속판을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 조리개가 상기 투명기저상에 금속증착에 의해서 형성된 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 조리개가 상기 투명기저상에 형성된 거친표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 조리개가 상기 투명 기저상에 도금된 광흡수 페인트막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 조리개가 상기 투명기저의 상기 제1 및 제2표면의 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 조리개가 상기 투명기저의 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 촛점렌즈가 그 다음부터 일부로서 상기 투명 기저와 완전히 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 촛점렌즈가 상기 투명 기저에 완전히 연결되는 한 종단과, 볼록렌즈 부분과 완전히 형성되는 다른 종단을 갖는 원통 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2표면이 서로에 거의 평행하고, 상기 투명기저는 상기 제1 및 제2표면에 경사진 제3표면을 갖고, 상기 촛점렌즈는 상기 투명기저의 상기 제3표면상에 형성되거나 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2표면이 서로에 거의 평행하고, 상기 볼록렌즈의 반경의 굴곡의 중심에 대응하는 위치에 장소를 정하며 상기 제3표면에 형성되는 구멍을 갖는 상기 제3표면에 형성되는 전반사방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 거울 표면에 의해서 반사되는 빛의 전파방향이 투명기저에서 검출되는 방법으로 상기 제2표면에 의해 일단 전반사된 빛이 상기 거울 표면에 의해 반사되도록 상기 제1 및 제2표면은 서로에 거의 평행하고 상기 투명 기저는 상기 제1 및 제2표면에 대해 경사진 제3의 표면을 갖고 상기 제3표면은 거울로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 상기 영상센시를 수용하며, 벽과 상기 조리개에 의해 정해지는 벽의 일부를 포함하는 보호상자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항에 있어서, 상기 볼록렌즈가 상기 구멍을 통하여 상기 투명기저에 완전히 연결되는 방법으로 상기 조리개가 상기 투명기저에 부착된 금속판을 포함하며 상기 볼록렌즈가 상기 보호상자의 내부로부터 상기 금속란에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2표면에 의해서 최소한 한번 전반사되는 빛이 상기 경사진 제3표면에 의해서 반사되도록 상기 제1 및 제2표면이 서로에 거의 평행하고, 상기 투명기저는 제1 및 제2표면에 대해 경사진 제3표면은 전반사 표면 또는 거울표면으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제17항에 있어서, 상기 경사진 제3표면에 의해 반사되는 빛이 상기 제4 및 제5표면에 의해 그때 차례로 전반사되도록 상기 제1 및 제2표면이 서로에 거의 평행하고 상기 투명 기저는 서로에 거의 평행하고, 상기 제2 및 제1표면 각각에 거의 수직인 제4 및 제5표면을 갖고, 상기 경사진 제3표면이 상기 제4 및 제5표면 사이에 정해지는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 투명체로부터 나오는 빛이 상기 프리즘을 지나도록 상기 촛점렌즈와 상기 영상센서사이에 배열되는 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2표면에 의해서 최소한 한번 전반사되는 빛이 상기 프리즘 부위를 지나도록, 상기 투명기저는 그안에 상기 투명 기저의 곡률과 다른 곡률을 갖는 프리즘 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 빛이 상기 투명 기저를 통하여 요철표면을 조명하도록 상기 요철표면을 조명하는 상기 광원이, 상기 요철표면 접촉부위가 정해지는 상기 제1표면 맞은편의 상기 제2표면쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 빛이 상기 물체를 통하여 요철표면을 조명하도록, 상기 요철표면을 갖고 있고, 검출되는 물체가 빛 전달 가능체이고, 상기 요철표면을 조명하기 위한 상기 광원이 상기 요철표면 접촉부위가 정해지는 상기 제1표면쪽에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제22항에 있어서, 돌출된 부위가 구석진 부위를 갖는 상기 요철표면으로서 검출되는 상기 물체가 지문을 갖는 사람 손가락인 장치에 있어서, 상기 요철표면 접촉부위에 손가락을 유도하기 위해 상기 제1표면에 제공되고, 빛이 상기 손가락을 통하여 요철표면을 조명하도록 상기 광원과 통합되는 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제23항에 있어서, 상기 빛 방출 소자로부터 방출되는 빛이 상기 요철표면접촉부위상에 놓여진 상기 손가락을 통과하고, 상기 빛 수신소자에 의해서 수신되고, 상기 빛 방출소자로부터 방출되는 빛의 일부분이 상기 손가락을 통하여 요철표면을 조명하는 방법으로 상기 가이드부재가 빛 방출 소자의 일부분과 통합되는 것을 특징으로 하는 장치.
제24항에 있어서, 상기 가이드부재가 거의 U모양인 것을 특징으로 하는 장치.
돌출된 부위와 구석진 부위를 갖는 요철표면을 검출하기 위한 요철표면 데이타 검출장치에 있어서, 제1 및 제2표면을 갖고, 상기 제1표면의 최소한 일부분이 요철표면 접촉부위를 정하는 투명 기저 ; 구석진 부위로부터 유도된 빛이 상기 투명기저에 들어가고 거기로부터 나오고, 돌출된 부위에서 유도된 빛의 최소한 일부분이 상기 제1표면 맞은편의 제2표면에 의해 최소한 한번 전 반사되도록 상기 요철표면 접촉부위상의 상기 요철표면을 조명하고, 상기 요철표면의 돌출된 부위가 구석진 부위를 동시에 조명하기 위한 광원 ; 상기 투명 기저상에 완전히 형성되거나 완전히 부착되며, 상기 투명기저로부터 상기 전반사된 빛을 끌기 위한 위치에 정해지는 제1촛점렌즈 ; 상기 돌출되고 구석진 부위를 포함하는 상기 요철표면의 영상을 검출하기 위하여 상기 투명 기저의 외부에 배열되는 영상센서 ; 및 상기 투명체로부터 끌어지는 빛이 상기 제2촛점렌즈를 통과하도록, 상기 제1촛점렌즈와 상기 영상센서사이에 배열되는 제2촛점렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철표면 데이타 검출장치.
제26항에 있어서, 상기 제1 및 제2촛점렌즈사이에 배열된 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.