KR920007329B1

KR920007329B1 - 지문인식기용 광학장치

Info

Publication number: KR920007329B1
Application number: KR1019900007896A
Authority: KR
Inventors: 양근영
Original assignee: 금성사 주식회사; 이헌조
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1992-08-31
Also published as: US5189482A; JPH0573666A; KR910020596A; DE69118439T2; JPH0642258B2; DE69118439D1; EP0459712A3; EP0459712B1; EP0459712A2

Abstract

내용 없음.

Description

지문인식기용 광학장치

제1도는 종래 지문인식기용 광학장치 구성도.

제2도는 제1도에 의한 지문의 결상상태도.

제3도는 본 발명의 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 지문의 결상상태도.

제5도는 본 발명의 콜리메터용 홀로그램 제작구성도.

제6도는 본 발명의 지문 결상용 홀로그램 제작구성도.

제7도는 본 발명의 결상용 홀로그램의 결상원리도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이저 2 : 콜리미터용 홀로그램

3 : 디퓨저 4 : 프리즘

5 : 지문결상용 홀로그램 6 : 면적CCD

7 : 차흡판

본 발명은 홀로그램을 사용하여 영상을 결상시키는 장치에 관한것으로, 특히 대량생산이 용이한 홀로그램을 프리즘에 직접 접촉시켜 영상을 얻도록 하여 광학계 크기를 소형화시키며, 또한 프리즘에 형성된 지문을 CCD상에 정확하게 접촉시켜 결상레이저를 보전하도록 하므로써 지문인식기의 신뢰도를 향상시키고자 발명한 지문인식기용 광학장치에 관한것이다.

종래의 지문인식기용 광학장치는 제1도 및 제2도와 같이, 손가락지문에 빛을 조사하는 광원으로써 LED어레이판(20), 디퓨저(3), 프리즘(4), 프리즘빗변에 형성되는 지문을 결상하는 결상용 렌즈계(30), 결상광학계에 의해 결상된 지문형상을 전기적 신호로 바꾸는 면적CCD(area Charge Coupled Device)(6), 그리고 면적CCD로부터의 신호를 증폭하고 분석하는 회로(19)로 구성되어 있다.

이러한 광학장치는 프리즘(4)빗변에 손가락을 접촉하고 LED어레이판(20)으로부터 발사된 빛을 디퓨저(3)를 통하여 조사하면 지문의 요철에서 프리즘(4) 빗변에 접촉된 부위는 빛이 흡수되고 접촉되지 않은 부분은 빛이 전반사되어 이 전반사된 빛을 결상용 렌즈계(30)가 면적CCD(6)상에 결상시킴으로써 지문영상을 얻는다. 면적CCD(6)는 결상된 상의 밝기정도를 전기적신호로 바꾸고 이 전기적신호를 증폭, 분석하므로써 지문이 인식되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 광학장치는 제2도와 같이 결상용 렌즈계(30)가 결상하는 물체측(프리즘빗변에 형성된 지문형상)이 결상렌즈의 광축과 기울어져 있어 결상되는 상(40)도 면적CCD(6)위치에서 기울어지게 되므로 지문의 영상이 광축 근처에서는 명확하고 광축과 멀어질수록 희미해진다. 이는 지문을 인식하는데 에러 발생요인으로 작용하며, 또한 결상렌즈계가 상술한 현상을 어느정도 보정하기 위해 여러장의 렌즈로 구성하여야 되므로 광학계크기가 커질뿐만 아니라 원가가 상승되는 결점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해결하고자 한것으로, 빛의 발산원인 레이저(1)와, 레이저(1)로부터 발산하는 구면파(10)로부터 평면파(11)를 얻기위한 콜리미터용 홀로그램(2), 상기 평면파(11)를 산란시키는 디퓨저(3)와, 디퓨저(3)에 의해 산란된 빔(12)을 지문형상에 따라 반사시키는 프리즘(4)과, 프리즘(4)에 의해 반사된 빔(12)으로부터 집속된 구면파(13)를 얻기위한 지문결상용 홀로그램(5)과, 상기 홀로그램(5)에 의해 집속된 지문형상을 전기적 신호로 바꾸는 면적CCD(6)순으로 구성된다. 상기 프리즘(4)의 수직면에는 빛을 흡수 및 차단하는 차흡판(7)을 일체화되게 접착고정한다. 상기 지문결상용 홀로그램(5)은 프리즘(4)에 직접 접촉되게 한다. 이때 지문결상용 홀로그램(5)은 제4도와 같이 프리즘(4) 빗변의 중심점(Co)로부터 θ1의 각도를 이루면서 거리 L1인곳에 접합하며, 면적CCD(6)는 홀로그램(5)의 중심(C1)으로부터 θ2의 각도를 이루면서 거리 L2인 위치에 설치한다. 여기서 θ1과 θ2, L1과 L2는 θ1=θ2, 25°＜θ1, θ2〈35°L1 Cosθ1=2nL2 Cosθ2(n : 프리즘의 굴절률)의 조건을 만족하도록 구성한다.

상기 지문 결상용 홀로그램(5)의 동작원리는 제6도와 같이 참조광으로 P2에서 발산하는 구면파(15)와 P3에서 접속되는 접속구면파(16)로 홀로그램판(5')을 만들고 제작된 홀로그램판(5')에 제작시와 같은 위치 P2에서 발산하는 구면파를 조사시키면 P3에 접속되는 구면파가 생성되고, 그의 제7도와 같이 B-평면상에 있는 다른점 P2'에서 발산하는 구면파는 결상평면인 C-평면상의 P3'로 집속되는 구면파를 생성시킨다. 레이저(1)는 콜리미터용 홀로그램(2)과 θ3의 각도를 유지하도록 하고, 디퓨저(3)는 콜리미터용 홀로그램(2)과 프리즘(4)사이에 삽입하여 평행광으로 된 레이저빔(11)을 산란광(12)으로 만든다.

콜리미터용 홀로그램(2)는 제5도와 같이 평면파(17)와 발산 구면파(18)를 일정각도 θ4를 이루게 하여 홀로그램판(2')에 조사하므로써 제작되며 θ3=θ4, Lo=ιo의 조건을 만족하도록 하고, 지문결상용 홀로그램(5)은 발산구면파(15)와 집속구면파(16)과 θ5＋θ6의 각도를 이루며 홀로그램판(2°)상에 조사하게 제작한다.

또한 θ1=θ5, θ2=θ6, L1=nι1, L2=ι2 25°＜θ5, θ6＜35°의 관계를 만족시키도록 한다.

여기서, 부호 10은 레이저빔(구면파), 11는 콜리미터용 홀로그램에 의해 재생되는 평면파, 12는 디퓨저에 의한 산란빔, 13은 프리즘 빗변으로부터 전반사된 산란빔, 15는 지문결상용 홀로그램 제작용 참조광인 평면파, 16은 지문결상용 홀로그램 제작용 물체광인 집속구면파, 17은 콜리미터용 홀로그램 제작용 물체광인 평면파, 18은 콜리미터용 홀로그램제작용 참조광인 발산구면파, 19는 신호증폭 및 분석회로, Lo는 레이저로부터 콜리미터용 홀로그램까지의 거리, L1은 지문결상용 홀로그램의 중심점 C1으로부터 프리즘 빗변 중심 Co까지의 거리, L2는 지문결상용 홀로그램의 중심점 C1으로부터 면적 CCD중심까지의 거러이다.

상기 콜리미터용 홀로그램(2)의 동작원리는 참조광(Reference wave)으로서 P1으로부터 발산하는 구면파(18)와 물체광(object wave)으로서 평면파(17)를 제5도와 같은 방법으로 홀로그램을 만든후 그 홀로그램에 제작시와 같은 위치 P1에서 발산하는 구면파만을 조사시키면 물체광 즉 평면파가 재생된다.

이와같이 구성된 본 발명은 레이저(1)로부터 발산하는 구면파(10)는 콜리미터용 홀로그램(2)에 의해 상술한 바와같은 원리로 평면파(11)로되며, 디퓨저(3)에 의해 산란되어 산란된 빔(12)이 프리즘(4)의 빗변상에서 발산하는 구면파로 된다. 이렇게 산란된 빔(12)은 지문의 요철에 따라 빗변상에 접촉된 부분(제4도의 "가")에서는 빛이 흡수되고 접촉되지 않은부분(제4도의 "나")에서는 반사되어 이 반사된 빔(13)이 상술한 지문 결상용 홀로그램(5)의 원리에 따라 면적CCD(6)상에 집속되어 면적CCD(6)상에 지문형상을 맷히게 한다. 이렇게 결상된 지문형상을 면적CCD(6)가 전기적 신홀르 바꾸고 이 전기적 신호를 증폭, 분석하므로써 지문을 인식하게 되는 것이다.

이와같이 본 발명은 대량생산이 용이한 홀로그램을 프리즘에 직접접촉시켜 영상을 취득하므로써 광학계크기를 소형화할 수 있으며, 또한 프리즘상에 형성된 지문을 면CCD상에 정확하게 집속시키므로써 종래 장치에서 발생하는 결상에러를 보정할 수 있어 지문인식기의 신뢰도를 높힐수가 있고, 홀로그램은 대량생산이 용이하여 지문인식장치의 저렴화가 가능하게 되는 것이다.

Claims

레이저(1)로부터 발산하는 구면파(10)로부터 평면파(11)를 얻기위한 콜리미터용 홀로그램(2)과, 상기 평면파(11)를 산란시키는 디퓨저(3)와, 디퓨저(3)에 의해 산란된 빔(12)을 지문형상에 따라 반사시키는 프리즘(4)과, 프리즘(4)에 의해 반사된 빔(12)으로부터 집속된 구면판(13)를 얻기위한 지문결상용 홀로그램(5)과, 상기 홀로그램(5)에 의해 집속된 지문형상을 전기적 신호로 바꾸는 면적CCD(6)를 순서대로 설치하고, 상기 프리즘(4)의 수직면에는 지문 결상용 홀로그램(5)과 차흡판(7)을 직접 접촉되게 구성한 것을 특징으로 하는 지문인식기용 광학장치.
제1항에 있어서, 상기 지문결상용 홀로그램(5)은 프리즘(4)빗변의 중심Co로부터 θ1의 각도를 이루면서 일정거리 L1인 곳에 접합되며, 면적CCD(6)는 지문결상용 홀로그램(5)의 중심 C1로부터 θ2의 각도를 이루면서 일정거리 L2인 위치에 설치되고,θ1=θ2, 25°＜θ1, θ2＜35°, L1 Cosθ1=2nL2 Cosθ2(n : 프리즘의 굴절율)의 조건을 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 지문인식기용 광학 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 콜리미터용 홀로그램(2)은 참조광으로서 P1에서 중심 C2으로부터 θ4의 각도를 이루면서 일정거리 ιo인 곳에 발산하는 구면파(18)와 물체광으로서 평면파(17)를 갖는 홀로그램을 형성하고, 지문결상용 홀로그램(5)은 참조광으로서 P2에서 중심 C3로부터 θ5의 각도를 이루면서 일정거리 ι1인곳에 발산하는 구면파(15)와 P3에서 중심 C3로 θ6의 각도를 이루면서 일정거리 ι2인곳에 집속되는 집속구면파(16)를 갖는 홀로그램을 형성하며, θ3=θ4, Lo=ιo, θ1=θ5, θ2=θ6, L1=nι1, L2=ι2, 25°＜θ5, θ6〈35°(단, θ3는 레이저에서 콜리미터용 홀로그램으로 발산되는 레이저빔의 발산각도, Lo는 레이저로부터 콜리미터용 홀로그램까지의 거리)의 조건을 갖도록 구성한 것을 특징으로 하는 지문인식기용 광학장치.