KR101767941B1 - 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라는 일반 촬영모드 및 홍채인식 촬영모드를 운용하는 카메라에 있어서, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)로 구성되고, 적외선 영역을 차단하는 필터를 구비하는 광각 컨버터 광학계와, 제3 렌즈(L3) 모듈을 통해 가시광선 영역과 적외선 영역이 통과하는 듀얼 밴드 패스 필터를 구비하는 카메라 렌즈 모듈 및 상기 광각 컨버터 광학계를 선택된 촬영모드에 따라 상기 카메라 렌즈 모듈 상위로 이동시켜 선택적으로 중첩시키는 구동부를 포함한다.

Description

일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라{Dual camera device for iris identification and normal photographing}

본 발명은 일반 촬영 및 홍채 촬영 겸용 카메라에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구조의 카메라 장치로 일반 가시광선 파장대의 이미지와 홍채 인식용 적외선 파장대의 이미지를 선택적으로 촬영하는 일반 촬영 및 홍채 촬영 겸용 카메라에 관한 것이다.

최근 출입통제시스템, 컴퓨터보안시스템 등을 중심으로 인간의 신체적 특징을 이용하여 개인의 신원을 확인하는 생체인식기술을 적용하는 경우가 크게 증가하고 있으며, 생체인식기술의 범위도 종래에는 지문인식이 주류를 이루었으나 최근에는 홍채인식, 음성인식, 정맥인식 등과 같이 그 범위가 점차 확대되고 있다.

특히 눈의 동공을 둘러싸고 있는 홍채는 일란성 쌍둥이도 완전히 다른 패턴을 가질 정도로 개인별 특성이 뚜렷하고, 지문에 비해 훨씬 구별력이 탁월한 것으로 알려져 있어, 홍채 인식 기술을 적용하는 사례가 크게 늘어나고 있다.

홍채인식을 위해서는 광학계를 이용하여 홍채의 영상을 획득하는 과정과, 홍채의 영상 데이터로부터 특징을 추출하여 홍채코드를 생성하는 과정, 생성된 홍채코드를 저장된 홍채코드와 대비하여 일치여부를 확인하는 과정 등을 거치게 된다.

한편, 홍채영상을 소프트웨어적으로 처리하여 특징을 정확하게 추출하기 위해서는 홍채의 직경이 11~12mm, 물체거리가 300mm라고 할 때, 카메라 모듈의 이미지 센서에 맺히는 상이 통상 세로방향으로 200픽셀 이상 되어야 하는 것으로 알려져 있다.

최소형(1/10인치) VGA급 센서(640*480)의 픽셀크기가 2.25㎛이므로 200 픽셀의 크기는 0.45mm이고, 홍채크기 12mm와 대비하면 광학계의 배율은 0.0375배가 된다. 따라서 사용자가 촬영에 큰 불편을 느끼지 않을 정도의 거리(약, 300mm)에서 홍채를 촬영하여 만족할만한 영상을 얻기 위해서는 VGA급 센서를 기준으로 이 정도 배율 이상을 구현해야한다.

그리고 홍채 인식용 광학계는 좁은 화각을 사용하여 영상을 촬영하며 홍채인식을 위해서는 적외선 영역도 촬영을 해야 한다. 그로 인하여 일반 영상을 촬영하면 적외선의 차단으로 인하여 붉은 영상이 촬영된다. 이로 인하여 기존에 사용되던 적외선 필터의 구조와 렌즈의 화각을 변경하여야만 일반촬영이 가능하게 된다.

통상의 보안장치에 탑재되는 광학계라며 이 정도의 전장이 큰 문제가 되지는 않지만, 전체 두께가 10mm보다 얇은 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 휴대용 전자기기에 이러한 광학계를 장착하는 것은 불가능하다.

결론적으로 종래의 홍채인식 카메라는 적외선 영역만을 차단하며 화각이 좁고 전장이 긴 광학계를 이용하여야만 홍채를 촬영할 수 있는 문제점이 있으며, 기존의 모바일용 일반 촬영용 카메라의 경우에는 70도 이상의 넓은 화각을 가지며, 가시광선 영역만 차단이 가능한 필터 모듈을 구비하기 때문에 홍채인식 촬영이 불가능하다.

따라서 본 발명의 목적은 전술된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한 대의 카메라 장치로 홍채인식 촬영 모드와 일반 촬영모드를 선택적으로 실행할 수 있으며, 작은 크기로 구현하여 핸드폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같이 소형 전자기기에 탑재할 수 있는 겸용 카메라를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라는 일반 촬영모드 및 홍채인식 촬영모드를 운용하는 카메라에 있어서, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)로 구성되고, 적외선 영역을 차단하는 필터를 구비하는 광각 컨버터 광학계와, 제3 렌즈(L3) 모듈을 통해 가시광선 영역과 적외선 영역이 통과하는 듀얼 밴드 패스 필터를 구비하는 카메라 렌즈 모듈 및 상기 광각 컨버터 광학계를 선택된 촬영모드에 따라 상기 카메라 렌즈 모듈 상위로 이동시켜 선택적으로 중첩시키는 구동부를 포함한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라는 하나의 카메라 장치로 홍채인식 촬영 모드와 일반 촬영모드를 선택적으로 실행할 수 있으며, 작은 크기로 구현할 수 있어 핸드폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같이 소형 전자기기에 탑재하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라를 도시한 투시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈(100)의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광각 컨버터 광학계(200)의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라의 광학계 측면 수차도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 듀얼 밴드 패스 필터의 스펙트럼 특성을 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 적외선 투과 필터의 스펙트럼 특성을 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 적외선 차단 필터의 스펙트럼 특성을 도시하는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성 요소들에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.

마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라를 도시한 투시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라의 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라 렌즈 모듈(100)의 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광각 컨버터 광학계(200)의 측단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라의 광학계 측면 수차도이다.

도 7은 본 발명의 듀얼 밴드 패스 필터의 스펙트럼 특성을 도시하는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 적외선 투과 필터의 스펙트럼 특성을 도시하는 그래프이며, 도 9는 본 발명의 적외선 차단 필터의 스펙트럼 특성을 도시하는 그래프이다.

카메라 렌즈 모듈(100)의 구조에서는 제3 렌즈(L3) 모듈을 통해 가시광선 영역과 적외선 영역이 모두 통과하는 듀얼 밴드 패스 필터(Dual band pass filter, F1)를 적용하여 홍채인식이 가능하게 한다. 카메라 렌즈 모듈(100)은 40도 화각을 가지는 적외선과 가시광선을 모두 투과시키고, 300mm의 거리에서 홍채 영상을 획득할 수 있다.

여기서 300mm 는 한정된 거리가 아니며 필요에 따라 렌즈나 필터의 사양을 바꾸어 변경될 수 있음은 당연하다.

이미지 센서(I1)는 가시광선 파장대와 적외선 파장대를 모두 검출하여 해당 이미지를 얻을 수 있는 CCD(Charge coupled device) 또는 CMOS(Complementary metaloxide semiconductor) 이미지 센서를 사용할 수 있다. 듀얼 밴드 패스 필터(F1)는 도 7에 도시된 그래프와 같이 가시광선 파장대와 적외선 파장대의 빛을 모두 투과시킨다.

카메라 렌즈 모듈(100)에 광각 컨버터 광학계(200)를 중첩시켜 적외선 영역의 빛은 차단시키고, 가시광선영역의 빛만 투과시킬 수 있다.

구체적으로, 광각 컨버터 광학계(200)는 촬영모드에 따라 제어부(500)의 지시에 따라 구동부(300)에 의해 카메라 렌즈 모듈(100)의 상위로 이동한다. 즉, 일반 촬영 모드시에는 도 1의 위쪽그림과 같이 구동부(300)가 광각 컨버터 광학계(200)를 카메라 렌즈 모듈(100)의 상위에 위치하도록 이동시키고, 홍채 인식 촬영 모드 시에는 도 1의 아래쪽그림과 같이 광각 컨버터 광학계(200)는 광각 컨버터 광학계(200)가 카메라 렌즈 모듈(100)의 상위에 겹치지 않도록 바깥쪽으로 이동시킨다.

이러한 이동은 최소한의 공간에서 가능하도록 하기 위해 회전을 통해 가능하게 하였으며, 필요에 따라 직선왕복운동을 통해 구현도 가능하다.

광각 컨버터 광학계(200)는 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)로 구성되고, 적외선 영역을 차단하는 필터를 구비한다. 제1 렌즈(L1)는 광학계 물체측으로부터 양(+)의 굴절력을 갖고, 제1 렌즈(L1)로부터 제2 렌즈(L2)까지는 음의 굴절력을 갖고, 제2 렌즈(L2)는 양의 굴절력을 가지는 두 렌즈가 순서대로 배치되고, 제1 렌즈(L1)의 물체측면의 광축을 중심으로 형성된 제1 투과면은 볼록한 양의 굴절에서 제1 렌즈(L1)의 음(-) 쪽은 오목한 곡면의 음(-)의 값을 정하며, 제2 렌즈(L2)의 투과면은 볼록한 양의 굴절을 가진다.

제1 렌즈(L1)의 제1 투과면(S1)은 볼록한 구면이고, 제2 투과면(S2)은 오목한 구면이며, 제3 투과면(S3)은 볼록한 구면이고, 제4 투과면(S4)은 비구면이다.

여기서 제2 렌즈(L2)의 제3 투과면(S3)은 적외선을 차단하는 코팅이 도포되어 있어 적외선을 차단하므로, 일반 촬영모드 즉, 일반 카메라 모듈의 기능을 수행할 수 있다. 제2 렌즈(L2)를 통과한 가시광선 영역의 이미지는 이미지 센서에서 피사체의 칼라 이미지가 맺히어 검출된다.

제2 렌즈(L2)는 도 9에 도시된 그래프와 같이 적외선 파장대의 빛을 차단시킨다.

또한, 본 발명의 추가 광학계는 광학계의 전장(제1 렌즈 L1 첫면에서 센서면까지의 거리)를 T, 광학계의 전체 초점거리를 F라고 할 때, T/F > 0.5의 조건을 만족하는 것을 구비할 수 있다. 이때 제1 투과면(S1)은 물체측으로 오목한 곡면으로 구비할 수 있다.

구동부(300)는 카메라 렌즈 모듈(100)의 일측에 구비되되, 광각 컨버터 광학계(200)를 카메라 렌즈 모듈(100) 상위의 평면상에서 360도 회전하거나, 미리 설정된 소정 각도 이내에서 광각 컨버터 광학계(200)가 카메라 렌즈 모듈(100)과 중첩되거나 또는 이탈하도록 회전하도록 구비될 수 있다. 구동부(300)는 이러한 구동을 위해 소형 전동모터 또는 피에조 모터를 이용할 수 있다.

상기 구동부(300)는 상화에 따라 카메라 렌즈 모듈(100)의 상단이나, 카메라 모듈의 내부 및 필요에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있음은 당연하다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라에서 촬영모드는 다양한 입력장치를 통하여 사용자가 사용 프로그램을 확인하여 카메라 촬영모드를 선택한 후 일반 촬영모드와 홍채인식 촬영모드 둘 중에서 하나를 선택한다.

제어부(500)는 상기와 같은 방법으로 선택된 촬영모드를 확인한다.(S610) 홍채인식 촬영모드를 선택한 경우에 제3 렌즈를 구비한 카메라 렌즈 모듈(100)만을 이용(S620)하여 촬영을 실행(S630)한다. 이때는 광각 컨버터 광학계(200)가 카메라 렌즈 모듈(100)의 상위에 중첩되지 않는다. 일반 촬영모드를 선택한 경우에는 제1 렌즈 및 제2 렌즈로 구성된 광각 컨버터 광학계(200)를 카메라 렌즈 모듈(100)의 상위에 중첩시켜(S640), 가시광선 영역의 이미지를 획득한다(S650). 이후 다양한 출력방법을 통하여 사용자로 하여금 일반촬영 모드를 연속진행할지 홍채인식 촬영모드로 전환할지 알리는 단계를 포함한다.

이상에서 상세하게 살펴본 바와 같이 본 고안은 하나의 카메라 장치로 홍채인식 촬영 모드와 일반 촬영모드를 선택적으로 실행할 수 있으며, 작은 크기로 구현할 수 있어 핸드폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등과 같이 소형 전자기기에 탑재하는 것이 가능하다.

한편, 본 명세서와 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 발명된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100: 홍채인식용 카메라 모듈 200: 광각 렌즈
300: 구동부 L1: 제1 렌즈
L2: 제2 렌즈 L3: 제3 렌즈(홍채인식 렌즈)
F1: Dual Band Pass 필터 H1: 렌즈고정 하우징
H2: 상부 구조물 하우징 I1: 이미지 센서
P1: PCB S1: 제1 투과면
S2: 제2 투과면 S3: 제3 투과면
S4: 제4 투과면

Claims (6)

1. 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라를 통해 일반 촬영모드 및 홍채인식 촬영모드를 운용하는 카메라에 있어서,
   상기 일반촬영과 홍채인식 촬영이 가능하도록 하기 위해
   적외선 영역을 차단하는 필터를 구비하는 광각 컨버터 광학계;와
   가시광선 영역과 적외선 영역이 통과하는 듀얼 밴드 패스 필터를 구비하는 카메라 렌즈 모듈;과
   상기 광각 컨버터 광학계를 선택된 촬영모드에 따라 상기 카메라 렌즈 모듈 상위로 이동시켜 선택적으로 중첩시키는 구동부;를 포함하고
   상기 광각 컨버터 광학계는 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)로 구성되되, 상기 제2 렌즈(L2)의 제3 투과면(S3)은 적외선을 차단하는 코팅이 도포되어 있어 적외선을 차단하며,
   상기 제1 렌즈(L1)는 광학계 물체측으로부터 양(+)의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈(L1)로부터 상기 제2 렌즈(L2)까지는 음의 굴절력을 갖으며, 상기 제2 렌즈(L2)는 양의 굴절력을 가지는 두 렌즈가 순서대로 배치되고, 상기 제1 렌즈(L1)의 물체측면의 광축을 중심으로 형성된 제1 투과면은 볼록한 양의 굴절에서 제1 렌즈(L1)의 음(-) 쪽은 오목한 곡면의 음(-)의 값을 정하며, 상기 제2 렌즈(L2)의 투과면은 볼록한 양의 굴절을 갖고,
   상기 카메라 렌즈 모듈은 제3 렌즈(L3)와 이미지 센서(I1)를 포함하되,
   상기 제3 렌즈(L3) 모듈을 통해 가시광선 영역과 적외선 영역이 통과하는 듀얼 밴드 패스 필터를 구비하고 상기 듀얼밴드 패스필터를 통과한 가시광선 파장대와 적외선 파장대를 모두 검출하며,
   상기 이미지 센서(I1)는 가시광선 파장대와 적외선 파장대를 모두 검출하여 해당 이미지를 얻을 수 있는 CCD(Charge coupled device) 또는 CMOS(Complementary metaloxide semiconductor) 이미지 센서이고,
   상기 구동부는 상기 카메라 렌즈 모듈의 일측에 구비되되, 상기 광각 컨버터 광학계를 상기 카메라 렌즈 모듈 상위의 평면상에서 360도 회전하거나, 미리 설정된 소정 각도 이내에서 상기 광각 컨버터 광학계가 상기 카메라 렌즈 모듈과 중첩되거나 또는 이탈하도록 회전시키며,
   촬영모드에 따라 상기 광각 컨버터 광학계를 제어하는 제어부;를 더 포함하되
   상기 제어부는 선택된 촬영모드를 확인한 다음 홍채인식 촬영모드가 선택된 경우에 상기 제3 렌즈를 구비한 상기 카메라 렌즈 모듈만을 이용하여 촬영하여 홍채인식 촬영모드를 실행하며, 일반 촬영모드가 선택된 경우에는 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈로 구성된 상기 광각 컨버터 광학계를 상기 카메라 렌즈 모듈의 상위에 중첩시켜, 일반 촬영모드를 실행하여 하나의 카메라에서 홍채이식 촬영모드와 일반 촬영모드를 실행하는 것을 특징으로 하는, 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 구동부는 이러한 구동을 위해 소형 전동모터 또는 피에조 모터를 이용하는 것을 특징으로 하는, 일반 촬영 및 홍채인식 촬영이 가능한 겸용 카메라.

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