KR101392885B1

KR101392885B1 - 모바일용 홍채인식 카메라시스템

Info

Publication number: KR101392885B1
Application number: KR1020140033535A
Authority: KR
Inventors: 최경용
Original assignee: 이광희
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2014-05-12
Also published as: KR20140043109A

Abstract

본 발명은 IR LED(적외선 엘이디)광원소자의 상하에 경사면을 가지거나 요철부(디퓨져부)가 형성된 FPCB 덮개를 설치하여 홍채 주변의 밝기 균일도가 향상되어 홍채인식이 향상되고, 또한 IR LED광원소자를 통해서 정전기가 내부 장치로 전달되는 것을 효과적으로 차단하고, 생체인 진짜 눈을 식별하여 작동하도록 하며, 홍채유도거울로 최적화된 타원경을 사용함으로서 카메라의 크기/부피를 최소화하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 센서 및 부속회로, 렌즈, FPCB 덮개, 조명광원소자, 표시광원소자와 IR LED광원소자 등을 포함하는 조명광원으로 구성된 홍채인식용 카메라에 있어서,
상기 조명광원은 카메라의 렌즈 중심의 둘레에 일정거리 떨어져 설치되어 있고,
조명광원은 플렉시블 피시비에 부착하여 카메라 렌즈 중심의 상,하,좌,우로 둘레에 설치하고, 이를 보호하도록 덮어주는 FPCB 덮개를 구성하며, 사용자가 자신의 홍채를 촬영할 수 있도록 하는 유도거울을 가지며,
IR LED광원소자는 렌즈의 상,하,좌,우에 설치되어 일시에 조명하거나 상하, 좌우로 교차 조명하거나 미리 정해놓은 순서에 따라 조명함으로써 홍채의 패턴 형상을 확인하여 위조된 홍채를 식별할 수 있도록 하며, 또한 위조홍채 식별을 보완하도록 적외선의 파장은 두 종류의 이상의 것으로 구성하며,
FPCB 덮개는 상면, 하면, 상하 양면에 미세한 요철(부식)을 두거나 덮개의 재질의 빛을 산란시키는 것이나 표면에 코팅하여 제작하고, 단면을 설계하여 조명의 방사각과 방향을 조정하도록 한다.

Description

모바일용 홍채인식 카메라시스템{IRIS IDENTIFICATION CAMERA SYSTEM FOR MOBILE DEVICE}

본 발명은 IR LED(적외선 엘이디)광원소자를 FPCB(플렉시블 피시비)에 부착 설치하고 FPCB 덮개(가이드) 양면에 빛을 산란시킬 수 있도록하기 위한 요철부를 형성 또는 FPCB 덮개의 재질에 빛을 산란/산광시키는 기능이 있는 물질을 섞어 제작하거나 표면에 코팅함으로서 조명의 밝기와 조명범위, 조사방향을 의도하는 데로 설계하고, 홍채 주변의 밝기 균일도를 향상시켜 홍채인식의 효율을 향상하고, 또한 IR LED광원소자를 플렉시블 PCB에 다수(최소 4개 이상) 분산 장착하여 카메라 둘레에 배치함으로서 카메라의 크기를 효과적으로 조정하도록 설계하며, 홍채인식이 처리되고 있음을 시각적으로 표시해 줌으로서 사용자의 편의를 제공함은 물론, 홍채를 유도하는데 최적화된 타원경의 거울을 적용하여 카메라의 크기를 최소화하여 구현할 수 있는 모바일용 홍채인식 카메라시스템에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 인터넷 쇼핑은 물론 온라인 뱅킹, 모바일 주식 거래, 인터넷 민원서류 발급 등 거의 모든 전자 상거래 분야에서 공인 인증서가 널리 이용되고 있다.

이러한 공인인증서는 편리한 인터넷 거래를 위해 본인을 확인하기 위하여 꼭 필요한 온라인 신분증이지만 해킹에 의해 공인인증서 파일과 비밀번호가 유출될 수 있기 때문에 보안에는 취약한 부분이 있다.

따라서 기존의 방법으로는 본인을 확인하는 데에 문제점이 노출되어 있기 때문에 생체 정보를 이용하려는 방안이 강구되고 있으며, 생체 인식 기술은 편리성과 안전성을 가진 사용자 인증 기술로 각광을 받으면서, 미국 MIT대학, Gartner Group 등에 의해 “21세기에 유망한 10대 기술” 중 하나로 선정된 바 있다.

이러한 생체 인식 기술에 있어 사람의 홍채는 같은 패턴이 존재할 확률이 60억 분의 1에 불과해 현재 구현되고 있는 생체 인식 기술 중 가장 뛰어난 보안성을 갖고 있다고 알려져 있다. 그리고 현재 미국·일본·영국·독일 등 각국에서 홍채 인식을 통한 본인 확인을 신원 확인 수단으로 사용하고 있다.

통상, 홍채 인식에 IR LED(적외선 엘이디)광원소자가 사용되고 있고, 상기 IR LED광원소자의 방사각(조명각)은 발산광의 최대치의 절반이 되는 각도의 2배를 방사각 (조명각)으로 정한다.

방사각의 예를 들면 아래와 같다. 이 경우에 방사각(조명각)은 약 125도이다.

그리고 홍채 인식용 카메라 렌즈에는 일정한 가시범위(Field of Vision 또는 Field of View)가 존재하며, 그 각도범위 안의 영상을 센서에 결상할 수 있다. 규격으로 말할 때에는 각도로 표시한다.

렌즈 시야각은 렌즈와 눈과의 거리와 홍채를 촬영하기 위한 이미지 센서의 해상도(또는 화소수) 그리고, 홍채 영상으로부터 본인을 확인하기 위한 장치의 성능과 그 처리를 위한 프로그램의 구조에 따라 여러 가지의 조합을 생각할 수 있다.

예를 들면, 렌즈와 눈 사이의 거리를 5~15 cm 정도의 가까운 거리로 하고, 수백 MHz의 속도인 보편적인 신호처리장치로서 홍채 촬영 영상으로 본인 인증을 하려고 할 경우, 이미지 센서는 640 x 480 화소 정도의 해상도이면 충분한 것으로 판단한다.

이 경우에 렌즈의 시야각은 눈동자 크기의 약 2~3 배 정도가 바람직하며, 약 15도 정도가 무난하다.

조명 범위는 렌즈의 시야각 범위 보다 조금 큰 것이 바람직하며, 이 경우에 조명 밝기의 균일도는 홍채 영상을 순조롭게 처리하기 위한 영상 품질을 보장하는 수준이어야 한다. 즉, 최소 70~80% 이상인 것이 바람직하다.

밝기의 균일도를 정하는 기준은 여러 가지 방법이 있으나, 가장 간단한 방법을 인용하면, 밝기_최대/밝기_최소 값으로 비교하여 상대적인 밝기 균일도를 비교하여 볼 수 있다.

또한, 조명을 효과적으로 하기 위하여 렌즈의 시야각 보다 조금 큰 범위, 즉 20~50% 넓은 것이 바람직하다.

즉, 조명 범위가 너무 좁을 경우에는 IR LED광원소자의 방사 특성상 밝기의 균일도를 확보하기 위하여 여러 가지 부가적이 수단이 필요하다. 반대로 조명 범위를 넓게 하면, 상대적으로 강한 조명이 필요하여 소모전력을 크게 해야 하는 단점과 조명용 부품이 늘어나는 단점이 있다. 조명의 밝기는 조명 면적의 제곱에 반비례하므로 같은 조명 범위를 2배로 하면 같은 밝기를 위하여 4배의 광량이 필요하다.

첨부도면 도 1 및 도 3을 참조하면, IR LED광원소자(20)를 FPCB(10)에 수직 배치한 경우, 카메라(70)의 중심으로부터 일정거리에 있는 눈의 홍채를 촬영하려면 홍채주변에 적정량의 조명을 비추기 위하여 방사각(조명각)이 넓어져야 하므로 많은 광량이 필요하게 되어 IR LED광원소자(20)가 소모하는 전력이 커진다.

또한, IR LED광원소자(20)가 외부의 정전기를 내부 기계장치(미 도시함)에 전달하는 전도체 역할을 하는 단점이 있으며, 근거리 조명으로 사용하는 경우 홍채주변의 밝기 균일도가 나빠지는 단점이 있다.

첨부도면 도 2 및 도 5를 참조하면, IR LED광원소자(20)를 FPCB(10)에 배치하지 않는 경우, IR LED광원소자(20)를 고정시키면서 임의의 방사각(조명각)을 결정하여 일정하게 유지하도록 별도의 지지대(미 도시함) 등을 부가하여야 하는데, 이는 조립상 애로가 있으며, 또한, 조립 후 육안으로 일정각도를 판별하기가 용이하지 않아 대량 생산시에 품질관리가 극히 어려운 단점이 있다.

그리고 IR LED광원소자(20)가 지지대(미 도시함)에 배치되는 경우 불필요한 공간이 생기고 외관상 보기가 좋지 않으며 외형이 커지는 단점이 있다.

또한, 이와 같이 IR LED광원소자(20)를 배치하는 방법도 도 3에서와 마찬가지로 외부에 직접 IR LED광원소자(20)가 노출되어 있어서 외부의 정전기에 취약하고, 눈의 홍채주변의 밝기 균일도가 나쁜 단점이 있다.

그리고 첨부도면 도 5와 같이, 상, 하면이 평면인 FPCB 덮개(60)를 적용할 경우에 홍채주변의 밝기 균일도를 개선할 수 있으나, IR LED광원소자(20)의 방사각을 최적화하는 것에는 다소의 단점이 여전히 있다.

이러한 IR LED광원소자(20)는 소정의 광출력을 얻기 위하여 일정한 전력을 소모하여 동작시에 열이 발생하므로 방열효과를 얻기 위하여 금속제 가이드를 사용한다.

이 경우에 사용중에 인체 또는 공기 중으로부터 수 천볼트에 달하는 정전기가 전원을 공급하는 FPCB(10)를 따라 내부회로를 통하여 방전하게 되므로 내부장치 회로의 오동작을 유발하기도 한다.

그리하여 정전기 방지수단으로 통상 정전기 흡수소자를 사용하게 되는데, 가격 상승요인이 있으며, 또한 그 방지 수단이 단순하게 정전기 흡수소자 이외에 별도의 대책이 강구되는 경우가 있어서 홍채를 촬영하기 위한 카메라 모듈이 복잡하게 구성되는 것은 물론, 카메라의 크기를 최소화하는 데에 방해가 되므로 휴대가 가능한 모바일 제품에 적용하기 어려운 단점이 있다.

그래서 본 발명은, 휴대성의 모바일 제품에 탑재 가능한 홍채인식시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

즉, 본 발명은 IR LED광원소자를 홍채영상취득에 접합하도록 배치하여 홍채주변의 밝기 균일도를 개선하고, 정전기가 내부회로로 방전되는 것을 차단하며, 사용자가 홍채의 촬영지점을 편리하게 알 수 있도록 유도하고, 사용자의 편의를 위하여 홍채인식처리가 진행중 임을 표시해 주면서, 또한 홍채 촬영용 카메라를 구비한 홍채인식시스템을 최소화(1㎤ 이내)의 크기로 제공함에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 모바일용 홍채인식 카메라시스템은,

센서 및 부속회로, 렌즈 그리고 조명광원소자, 표시광원소자, IR LED광원소자가 구비된 조명광원으로 구성된 홍채촬영용 카메라를 포함하되,

상기 조명광원은 카메라의 렌즈 중심선과 일정거리 이격되어 다수의 광원이 렌즈를 둘러싸고 있고,

렌즈의 물체면(object plane)은 홍채가 놓이는 위치이고, 렌즈의 끝으로부터 일정거리 떨어져 있으며, 실질적으로는 렌즈 중심선 주변의 영역이 되고, 렌즈의 결상면(結像面)은 이미지 센서면이며,

조명중심선은 렌즈의 물체면을 향하도록 렌즈의 렌즈중심선과 아크탄젠트 만큼의 조명경사 각도를 갖도록 구성됨이 바람직하다.

여기에서, 상기 조명광원은 상기 카메라의 렌즈중심선과 평행하게 또는 평행에 가깝게 배치하고, 상기 조명광원을 보호하도록 안전하게 덮을 수 있는 FPCB 덮개를 설치하여 구성된다.

또한, 상기 FPCB 덮개는 상,하면을 부식(미세한 요철)하여 빛을 산란시키거나 표면에 빛을 산란시키는 소자를 섞은 재질로 코팅함으로서 상기 조명이 비춰진 홍채표면의 밝기를 균일 또는 고르게 하도록함이 바람직하다.

또한, 상기 FPCB 덮개는 입사면과 출사면의 각도를 오목구면, 볼록구면 또는 프리즘 역할을 할 수 있도록 성형하여 상기 IR LED광원소자의 조명 밝기 값과 카메라의 조사방향을 초점거리에서 만나도록 최초 설계시에 조정하여 제조함이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 홍채영상 촬영에 필요한 조건을 최적화하여 구성물을 간단하게 하고, 홍채인식 소모 전력을 최소화하고, 조명의 균일도를 개선한 효과적인 수단을 제공하며, 외부의 간섭을 완전하게 차단하여 정전기 등에 의한 오동작을 방지하고, 정확한 홍채촬영 위치에 있음과 홍채인식처리가 진행중 임을 알려줌으로서 사용자의 편의성을 증대하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 홍채 촬영용 카메라의 크기를 최소화(약 1㎤ 이내) 함으로써, 모바일기기(스마트폰, 태블릿PC) 등 DSP를 내장하고 있는 제품에 손쉽게 장착할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 고성능의 홍채인식 카메라를 저가로 소비자에게 공급함으로써 생체인식으로 소비자의 사회적, 경제적 개인보관을 강화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 정면방향에서 도시한 정면 개략도이다.
도 2는 도 1의 종단방향의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1의 플렉시블 피시비(FPCB)만을 발췌 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 플렉시블 피시비(FPCB)에 장착된 광원소자들의 배치상태를 보여주는 전개도이다.
도 5는 본 발명에 적용된 FPCB 덮개의 정면도로서, 다양한 실시의 단면형태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용된 유도거울과 유도거울에 비추어진 홍채의 모습을 묘사한 도면이다.

본 발명은 IR LED(적외선 엘이디)광원소자의 상, 하에 경사면을 가지거나 빛의 확산 또는 산란기능의 요철부가 형성된 FPCB 덮개를 설치하여 홍채 주변의 밝기 균일도가 향상되어 홍채인식이 향상되고, 또한 IR LED광원소자를 통해서 정전기가 내부 장치로 전달되는 것을 효과적으로 차단하고, 생체인 진짜 눈을 식별하여 작동하도록 하며, 홍채유도경으로 최적화된 타원경을 사용함으로서 카메라의 크기/부피를 최소화하는 것을 핵심적 기술요지로 한다.

이하, 첨부되는 도면과 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 설명에 있어, 도면 제시된 구성요소의 구조 및 크기는 발명의 설명에 문제되지 않는 한 단순화되거나 간략화될 수 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 모바일용 홍채인식 카메라시스템은 이미지 센서 및 부속회로(미 도시함), 카메라(70), 표시광원소자(50), 조명광원소자(40)과 IR LED광원소자(20)을 포함하는 플렉시블 피시비(FPCB : 10)와 FPCB 덮개(60) 및 사용자를 유도하는 유도거울(30)로 구성된다.

상기 표시광원소자(50)는 사용자의 홍채가 렌즈의 물체면에 정확하게 놓이도록 안내하는 역할을 하는 것으로서, 사용자에게 홍채인식이 진행중 임을 시각으로 알려주는 것이나 음성소자를 이용하여 청각으로 알려줄 수 있고, 상기 표시광원소자(50)와 음성소자 두가지 모두를 함께 이용할 수도 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 상기 조명광원소자(40)는 카메라(70)의 렌즈(80) 중심선(O)과 일정거리 이격되어 있으며, 불빛의 강도를 변화하여 동공의 크기를 인위적으로 변화시키므로써 홍채인식 카메라시스템의 생체확인과정(가짜 눈 배제)을 지원한다.

상기 렌즈(80)의 물체면(object plane)은 홍채가가 놓이는 위치이고, 카메라(70)의 끝으로부터 일정거리 떨어져 있으며, 실질적으로는 렌즈 중심선(0) 주변의 영역이 되고, 렌즈(80)의 결상면(結像面)은 이미지 센서 면이다.

조명중심선은 카메라 렌즈(80)의 물체면을 향하도록 카메라(70)의 렌즈중심선(0)과 아크탄젠트(arctan) 만큼의 조명경사각을 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 카메라(70)의 렌즈중심선(0)과 평행하게 또는 평행에 가깝게 조명광원(20,40,50)을 배치하고, 상기 카메라(70)의 렌즈중심선(0)과 이격시키고 물체면을 향하여 조명하도록 FPCB 덮개(60)를 도안하여 설치한다.

도 3에 도시된 것과 같이 상기 IR LED광원소자(20)는 두가지 이상의 적외선 파장을 가지도록 구성하되, 카메라(70)의 중심 외곽을 둘러싸도록 배치하며, 일시에 조명하기도 하고 카메라 렌즈(80) 중심의 상, 하 또는 좌, 우에 배치된 IR LED광원소자(20)를 대각선 방향으로 교차조명을 하든지 또는 미리 정해진 순서대로 조명하면서 촬영한 홍채의 영상을 분석함으로서 사진 또는 동영상 등 가짜 홍채를 구분하여 처리함이 바람직하다.

이는 아래 그림에서 보여주듯이, 실제 홍채는 그 모양이 입체적이라서 조명의 방향에 따라 그림자의 영향을 받음으로서 홍채패턴의 형상이 변화된다. 그러나 동영상이나 사진의 경우에는 조명의 방향을 아무리 바꾸어도 패턴형상이 바뀌지 않는다.

< 홍채에 있는 입체적 무늬 > < 빛의 방향에 따라 달라지는 무늬 >

위의 그림에서 보여주듯이, 홍채의 무늬는 입체적인 모양에 의하여 나타나게 되는데, 그 입체의 크기와 깊이는 형태에 따라 모두 다르다. 홍채를 촬영하기 위하여 조명을 하게 되면 조명의 방향과 홍채무늬굴곡(골)의 깊이에 따라 패턴의 형상에 변화가 생기는데 그림이나 동영상의 경우는 변화가 생기지 않는다.

또한, 조명하는 적외선의 파장에 따라 살아있는 눈은 휘도(밝기)값이 달라지므로 적외선의 파장이 다른 IR LED광원소자(20) 두개 이상을 구비하여 교차 조명하는 것도 가짜 눈을 구별해 내는데 바람직하다.

그리고 도 5에 도시된 것과 같이, 상기 FPCB 덮개(60)는, 상,하면에 미세한 요철(부식)을 만들거나, FPCB 덮개(60)의 재질에 빛을 산란시키는 소자를 섞어서 제작 또는 표면에 코팅함으로서 IR LED광원소자(20)의 빛을 균일하게 방사할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

상기 FPCB 덮개(60)는 도 5의 단면 확대도에 보여주듯이, 상기 IR LED광원소자(20)의 방사각도나 조사거리 등을 고려하여 빛의 방사각도나 조사방향 등을 인위적으로 변화시킬 수 있도록 상기 FPCB 덮개(60)의 단면형태를 다양하게 설계할 수 있다.

이러한 FPCB 덮개(60)의 구성은 일반적으로 IR LED광원소자(20)는 발화점을 덮고 있는 물질(예 : 유리재질)의 곡률이나 모양은 물론 조사되는 거리에 따라 그 균일도가 일정하지 않은 점을 고려한 것이다. 아래의 그림에서 보여주듯이, 발광소자에서 직접 조명된 면의 밝기 균일도와 발광소자가 FPCB 덮개(60)를 씌워 조명한 면의 밝기 균일도를 비교해 보면 현저하게 개선되는 것을 알 수 있다.

< 직접 조명 균일도 > < FPCB 덮개 조명 균일도 >

도 6에 도시된 것과 같이, 사용자가 자신의 눈 모습을 보면서 최적의 위치에서 홍채를 촬영하도록 유도거울(30)을 설치한다. 이 유도거울은 일정한 거리에서만 똑바른 영상을 볼 수 있도록 오목거울을 이용하는 것이 바람직하나, 영상의 크기를 조정하고 카메라의 크기를 최소화하기 위하여 타원경의 거울을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

이러한 본 발명은 IR LED광원소자(20)는 간단한 조립 치구를 이용하면 수직조립이 가능하여 상대적으로 작업하는 것이 용이하며, 육안으로도 수직으로 조립되어 졌는가를 판단하기가 용이하여 생산 품질을 유지하기가 쉽다.

그리고 외부의 정전기 영향을 차단함으로서 오동작이 없고, 균일한 광량을 확보하는 것도 성공적이다. 즉, 균일한 조명으로 항상성 있는 홍채영상을 촬영할 수 있다.

다른 응용을 할 경우에는 도 5에서 보듯이 FPCB 덮개(60)의 단면을 조정하여 렌즈중심선과 조명중심선 사이의 불일치성을 해결하도록 빛의 방향이나 방사각도를 바람직하게 설계하여 적용할 수 있다.

홍채인식을 하기 위해서는 사용자가 본인의 홍채를 카메라(70)의 물체면에 정확히 위치시켜야 하는데 이를 위하여 영상의 선명도를 측정하는 프로그램을 이용하여 초점이 맞았음을 안내하는 음성안내 등으로 사용자에게 알려줌으로써 사용자의 홍채가 카메라(70)의 물체면에 정확히 위치되도록 유도한다.

그러나 선명도 측정의 임계값이 홍채의 무늬가 많고 적음에 따라 일정하지가 않아서 초점이 맞았다고 표시되어도 실제로는 홍채영상이 선명하지 않아 인식이 실패하는 경우(홍채 무늬가 많음)가 있다.

이와 반대로 홍채영상이 선명함에도 불구하고 초점이 맞지 않았다고 표시됨으로서 인식이 실패하는 경우(홍채 무늬가 적음)가 있어서 홍채영상의 선명도를 측정된 임계값에 따라 판단하는 것에는 문제가 있다.

본 발명에서는 사용자가 본인의 홍채를 카메라(70)의 물체면에 정확하게 위치시키도록 하기 위해, 타원경으로 제작된 유도거울(30)을 이용하여 1차적으로 유도한 후에 입력되는 홍채크기와 명도대비(CONTRAST)를 측정하여 홍채인식처리가 가능한 영상임을 측정하는 프로그램을 이용하여 홍채인식이 진행되고 있음을 안내하도록 음성소자(미 도시됨)나 표시광원소자(50)를 통해 시각 또는 청각으로 사용자에게 알려주어 2차적으로 정확한 위치에서 홍채를 촬영하도록 함으로써 홍채인식 성공률을 높일 수 있게 한다.

즉, 홍채의 선명도에 관계없이 초점이 맞았는지 여부를 평가하는 기준값에 따라서 정확한 위치인지를 판단했던 종래의 방식과 달리, 홍채의 선명도와 처리 가능한 영상인지, 그리고 미리 정해진 규격의 홍채인지를 시각 또는 청각으로 사용자에게 알려주는 것이다.

본인이 자신의 홍채를 일정한 지점에서 위치시키기 위해서는 거울을 본다든가, 거리센서 등을 사용하여 홍채의 위치를 감지한 후, 상,하,좌,우,전,후로 홍채를 이동하도록 안내하여 위치를 잡아주는 기술이 이용되고 있다. 그러나 거울은 일정한 거리에서 반사되는 홍채의 영상을 볼 수는 있으나 그 반사된 영상의 크기를 조정하여 볼 수 없다. 또한 거리센서를 이용하는 경우에는 센서의 작동속도 및 제한사항으로 근거리에서의 측정오차가 심하여 홍채를 정확한 지점에서 위치하도록 유도하는 것이 어렵다.

본 발명에서는 홍채를 정확한 촬영지점에 위치시키기 위하여 타원경으로 홍채를 유도하는 것이다.

타원경을 수직좌표(x축,y축)로 도식화 하면 다음과 같으며,

x²/a² + y²/b² = 1 (a > b)

이를 그래프로 설명해 보면 다음과 같다.

좌표는 A = (a,0), B = (0,b), A' = (-a,0), B' = (0,-b)로 표시할 수 있으며, 중심으로부터 A와 A' 까지의 거리는 a 이고, B와 B'까지의 거리는 b 이다.

또한, 초점 F(c,0)와 F'(-c,0), P에 연결된 길이(2a)의 점 P(x,y)의 궤도는 A,B,A'B'를 지나는 타원으로 나타난다. 즉 a와 b값을 조절하여 타원의 형태 및 타원경의 초점거리(A에서 F까지의 거리)를 변경할 수가 있다.(b² = a² - c² 이고, a,b,c는 양수이다.)

본 발명은 타원을 회전시켜 타원경을 만들고 A 지점을 중심으로 타원경의 일부를 잘라내어 홍채를 유도하는데 사용하는 것이다. 타원경 중심 A로부터 타원경의 초점 F까지 거리는 a-c(초점거리)이다. 초점 F에 홍채를 위치시키는 것은 손쉽게 할 수 있으며, 또한 초점거리 이격(전후 이동)에 따라서 선명도가 급격하게 변화하므로 정확한 지점을 찾는 것이 용이하다. 그리고 동일한 초점거리에서 타원경에 반사되는 홍채영상의 크기를 조정하고자 하는 경우에는 a, b 값을 변환하므로서 원하는 크기의 홍채영상이 반사되어 보이도록 할 수가 있다.

즉, 타원경으로 제작된 원형 또는 사각형 등의 유도거울(30)을 카메라(70)의 앞단에 설치한다.

< 실 시 예 >

도 1과 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, IR LED광원소자(20)를 FPCB(10)에 수직으로 배치하고, 적외선 파장의 범위를 750~900nm 중에서 서로 다른 파장을 다수 결정하고, IR LED광원소자(20)를 카메라(70) 렌즈의 중심에서 상,하,좌,우로 일정거리 이격하여 배치한다. 또한, IR LED광원소자(20)는 일시에 조명하거나, 카메라렌즈(80) 중심의 상하 또는 좌우에서 교차로 조명하거나, 미리 정해놓은 순서에 따라 조명함으로서 생체의 눈인지 가짜 눈인지를 식별하여 처리하도록 한다.

도 5에 도시되어 있는 FPCB 덮개(60)는 상면, 하면 또는 상하 양면에 미세한 요철(부식)을 만들거나 빛을 산란시키는 재질 또는 그 표면에 코팅하여 제작함으로써 IR LED광원소자(20)의 조명을 균일하게 할 수 있다. 또한 그 단면을 설계함으로써 조명의 방사각이나 방향을 바람직한 상태로 유도할 수 있으며, 외부를 차단하여 IR LED광원소자(20)를 보호하고 정전기 영향을 받지 않도록 함으로서 오작동을 방지하고, 제작과 조립이 간단하여 생산성을 높이고 좋은 품질을 유지할 수 있다.

도 6에 도시되어 있는 유도거울(30)은 오목경보다 곡률이 큰 타원경을 사용함으로써, 동일한 거리에서 봤을 때 유도거울(30)에 비춰지는 홍채의 크기를 작게 한다. 따라서 유도거울(30)의 크기를 축소함으로써 카메라 크기를 최소화하여 모바일 기기에 장착이 가능한 부피(1㎤ 이내)로 구현할 수 있다.

기존의 카메라를 사용하는 경우, 카메라를 작게 만들면 사용자가 자신의 홍채를 촬영하는 것이 어렵고, 거리센서 또는 유도거울 등을 사용하도록 만들면 카메라의 크기가 커서 휴대폰 등 모바일 제품에 적용하는 것이 거의 불가능하다.

사용자가 자신의 홍채를 관찰하면서 편안하게 촬영하는 것이 가능하면서 카메라의 크기/부피를 최소화해서 휴대용 장비에 장착하여 사용하도록 제공함으로써, 최근 활성화되고 있는 스마트폰, 태블리PC 등의 모바일기기에서 저렴한 가격으로 널리 사용할 수 있다.

10 : 플렉시블 피시비(FPCB) 20 : IR LED 광원소자
30 : 유도거울(타원경) 40 : 조명광원소자
50 : 표시광원소자 60 : FPCB 덮개
70 : 카메라 80 : 렌즈
90 : 이미지 센서

Claims

센서 및 부속회로, 렌즈, 조명광원소자, 표시광원소자와, IR LED광원소자를 포함하는 조명광원으로 구성되고, 상기 조명광원은 카메라의 렌즈 중심의 둘레 상, 하, 좌, 우에 일정거리 떨어져 설치되어 있으며, 상기 조명광원은 플렉시블 피시비(FPCB)에 부착하여 이를 보호하도록 덮어주는 FPCB 덮개를 구성하여 사용자가 자신의 홍채를 관찰하면서 편히 촬영할 수 있도록 유도거울이 구비된 모바일용 홍채인식 카메라시스템에 있어서,
상기 유도거울은 거울에 비친 자기의 홍채를 관찰하면서 촬영하도록 촬영거리와 홍채영상 크기를 고려하여 설계된 타원경이며, 상기 타원경은 가시광선은 반사하고 적외선은 투과하는 물질을 코팅되고, 상기 IR LED광원소자는 카메라 렌즈의 상,하,좌,우에 설치되어 일시에 조명하거나 상하, 좌우로 교차 조명하거나, 미리 정해 놓은 순서에 따라 1차적으로 조명함으로써, 홍채의 패턴 형상을 확인하여 위조된 홍채를 식별할 수 있도록 하며, 위조 홍채 식별을 강화하도록 적외선의 파장을 2차적으로 800nm 이상으로 설정하여서 살아있는 홍채만을 식별하여 처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 모바일용 홍채인식 카메라시스템.