KR20200012973A

KR20200012973A - 라이브니스 검출을 구비한 지문 센서

Info

Publication number: KR20200012973A
Application number: KR1020197038902A
Authority: KR
Inventors: 콜자 보겔; 로버트 뮐러; 온드레치 코노프카; 라딤 스마트
Original assignee: 넥스트 바이오메트릭스 그룹 에이에스에이
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2020-02-05
Also published as: US20200302143A1; TW201907286A; US11194992B2; WO2018220415A1; TWI709072B; EP3634230A1; EP3634230A4; US10664684B2; US20190294852A1; CN111093497A

Abstract

라이브니스 검출 능력이 내장된(built-in) 지문 센서 디바이스는, 기판 상면에 배치되는 영역 센서; 상기 기판의 저면 아래에 배치되는 스티프너(stiffener); 상기 스티프너의 아래에 배치되는 상기 영역 센서에 전기적으로 연결되는 인쇄 회로; 및 광원과 광 검출기를 포함한다. 상기 광원 및 광 검출기 중에서 적어도 하나는 상기 영역 센서의 아래에서 상기 인쇄 회로 상에 배치된다. 상기 스티프너는, 상기 광원 또는 광 검출기에 상대적으로 배치되어, 상기 광원에서 방출된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 영역 센서 상에 배치되는 지문을 향하여 투과될 수 있게 하거나, 상기 지문에서 반사된 광이 상기 스티프너를 관통하여 상기 광 검출기에 도달할 수 있게 하는 적어도 하나의 관통홀을 포함한다.

Description

라이브니스 검출을 구비한 지문 센서

본 발명은 지문 센서에 관한 것이다.

생체정보(Biometrics)는 신원-증명(proof-of-identity) 및 주어진 거래(transaction)를 체결하는 사용자의 의도에 대한 어느 정도의 증거를 확증할 수 있다. 실질적인 응용에 있어서, 생체정보의 유용성은, (오일치율 및 오불일치율(false match and false non-match rates)로 포착되는) 생체인식 방법의 정확도와 시스템-수준 구현의 품질에 의하여 제한된다.

생체인식 시스템과 관련한 하나의 문제점은, 생체인식 시스템이 스푸핑 될 수 있다는 것(spoofed), 즉, 기만되어 진정한 생체인식 특성이 아닌 다른 무엇인가를 수용한다는 점이다. 예를 들면, 얼굴-인식 시스템은 사진을 사용하여 스푸핑 될 수 있다. 아울러 대부분의 지문 센서는, 종이 출력물(print-outs), 고무, 젤라틴, 실리콘 수지, 목재 접착제(wood glue) 등을 포함하는 다른 물질로, 특히 도전성이 있게 만들어지는 경우, 제조되는 가짜 손가락으로 스푸핑 될 수 있다.

이른바 "활성 열 원리(active thermal principle)"를 채택한 지문 센서는, 모두 Ngoc Minh Dinh 명의로 출원된 미국 특허 제6,097,837호 및 7,910,902호에 개시되어 있다. 열 활성 지문 센서의 기본 원리는, 인간 지문의 융선(ridges)과 골(valley) 영역에서의 열 전도는 다르기 때문에, 인간 지문의 융선 및 골을 구별할 수 있도록 열 센서로 PIN 다이오드의 배열(array)을 사용하는 것이다. (PIN 다이오드는, p-타입 반도체와 n-타입 반도체 영역 사이에 넓은, 도핑되지 않은 진성 반도체 영역이 구비된 다이오드이다. 상기 p-타입 영역과 n-타입 영역은 통상적으로 과량 도핑되어, 오믹 콘택츠(ohmic contacts)를 형성한다.) 이러한 종류의 디바이스가 가지는 통상적인 문제점은, 센서 상에서 사용자로부터 남겨진 잠재 지문(latent prints)이 스캐닝 될 수 있고, 센서는 실제 손가락이 센서를 터치하는 경우를 결정할 수 없다는 점이다. 이러한 스푸핑 기법 및 잠재적 지문과 관련한 문제점을 극복하기 위하여, 라이브니스 검출 기법(liveness detection scheme), 즉, 지문 검출을 위하여 실제 대상(live subject)이 손가락을 제시하고 있는지의 여부를 결정하기 위한 기법이 사용될 수 있다.

센서는, 감지 기술을 기판 소재에 적용하여 통상적으로 제조된다. 이러한 증착(deposit)은 이어서 보호 코팅으로 피복된다. 활성 감지 영역을 에워싸는 기판 소재의 영역은, 환경(예컨대, 정전 방전, 습기)으로부터 해당 영역을 보호할 수 있도록 피복될 필요가 있다. 따라서 개별 라이브니스 검출 센서는 해당 센서 영역 외측에 배치될 수 없다.

지문 센서에 있어서 라이브니스 검출 기법을 식별할(characterize) 수 있는 여러 개의 방법이 존재한다. 이들 기법을 식별할 수 있는 한 가지 방법은 전용(dedicated) 라이브니스 검출 센서를 필요로 하는 방법들로부터 대역 내(in-band) 방법들을 구별하는 것이다. 대역 내 방법들은 지문 센서로부터 생체 이미지(live image)를 관찰하고, 스푸핑 표적(spoofing targets)에서 복제하기 어려운 실제 손가락(live fingers)의 특징을 구별하려고 시도한다. 정적(static) 대역 내 방법은, 땀구멍(pores)과 같이, 융선 크기보다 작은 특징을 관찰한다. 동적(dynamic) 대역 내 방법은, 시간 경과에 따라 생체 이미지의 특징이 어떻게 변하는지, 예를 들어, 손가락을 센서에 올려놓았을 때 손가락이 변형(deform)되는 방식이나, 압력이 증가함에 따라 땀이 융선으로부터 멀어지는 방식을 관찰한다. 대역 내 방식의 장점은, 이러한 방식들이 전용 하드웨어를 요구하지 않는다는 점이다. 이러한 방식의 주요한 단점은, 이들 방식은 센서의 공간적, 시간적 해상도(resolution)에 의해 제한된다는 점이다.

하드웨어-기반 라이브니스 검출 방법은 전용 센서를 필요로 한다. 관련 기술분야에서 3개의 주요 방법이 알려져 있다. 알려진 한 가지 방법은, 맥박산소측정법(pulse oximetry)을 통한 혈중 산소포화도(blood oxygenation) 측정에 근거한다. 이 방법은 산소화된(oxygenated) 헤모글로빈과 탈산소화된(deoxygenated) 헤모글로빈 사이에서 상대적인 흡광(absorption) 차이에 의존하는데, 이는 산소화된 헤모글로빈은 적외선 스펙트럼에서 보다 많은 광을 흡수하는 반면, 탈산소화된 헤모글로빈은 적색 스펙트럼에서 보다 많은 광을 흡수하기 때문이다. 통상적인 혈중 산소 모니터는 2개의 LED를 구비하여 작동하는데, 2개의 LED 중에서 하나는 660 nm의 피크 파장(적색)을 가지며, 다른 하나는 940 nm에 근접한 피크 파장(적외선)을 갖는다. 적색 광에 대하여 투과된 적외선의 비율을 사용하여 혈중 산소포화도를 평가할 수 있다.

다른 기법은 이른바 표백 효과(blanching effect)에 근거한다. 일반적인 원리는, 손가락이 센서 상에 놓일 때, 압력이 증가함에 따라 손가락이 서서히 멀어지고, 손가락의 컬러가 변화, 즉 점점 밝아진다는 점이다. 이 기법은, 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 병합되어 있는, Hengfoss et. Al, "Dynamic Liveness and Forgeries Detection of the Finger Surface on the Basis of Spectroscopy in the 400-1650 nm Region", Forensic Science International 212 (2011) 61-68에 기술되어 있다.

다른 공지된 기법은 레이저 도플러 혈류속법(laser-Doppler flowmetry)에 근거하고 있다. 이 기법은, 혈액 입자의 운동을 검출하기 위하여 도플러 효과(Doppler shift effect)를 이용한다.

실시형태에서, 라이브니스(liveness) 검출 성능이 내장된(built-in) 지문 센서 디바이스로서, 상기 지문 센서 디바이스는 기판 상면에 배치되는 영역 센서; 상기 기판 저면 아래에 배치되는 스티프너(stiffener); 상기 스티프너의 아래에 배치되며 상기 센서로 전기적으로 연결되는 인쇄 회로; 광원; 및 광 검출기를 포함한다. 상기 광원 및 상기 광 검출기 중에서 적어도 하나는 상기 영역 센서 아래에서 상기 인쇄 회로에 배치된다. 상기 스티프너는, 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 영역 센서에 배치된 손가락을 향해 투과될 수 있게 하거나, 상기 손가락에서 반사된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 광 검출기로 향할 수 있도록, 상기 광원 또는 광 검출기에 대하여 배치되는 적어도 하나의 관통홀을 포함한다.

실시형태에서, 라이브니스(liveness) 검출 성능이 내장된 지문 영역 센서 디바이스는 기판 상면에 배치되는 영역 센서로서, 통합된 압력 센서 또는 근접 센서를 포함하는 영역 센서; 상기 기판 저면 아래에 배치되는 스티프너; 상기 센서로 전기적으로 연결되는 연성 인쇄 회로로서, 상기 기판의 상면으로부터 상기 스티프너의 저면까지 연장되는 연성 인쇄 회로; 및 상기 연성 인쇄 회로에 배치되는 광원 및 광 검출기를 포함한다. 상기 스티프너는, 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 영역 센서에 배치된 손가락을 향해 투과될 수 있도록, 상기 광원에 대하여 배치되는 제 1 관통홀을 포함하고, 상기 손가락에서 반사된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 광 검출기로 향할 수 있도록, 상기 광 검출기에 대하여 배치되는 제 2 관통홀을 포함한다. 마이크로컨트롤러가 상기 연성 인쇄 회로 상에 배치되고, 라이브니스 검출 분석에서 사용할 수 있도록, 통합된 압력 센서 또는 근접 센서를 통하여 상기 영역 센서 상에서 손가락을 검출하면, 반사광 데이터를 얻을 수 있도록 구성된다.

실시형태에서, 방법은 제 1 검출 문턱 값을 사용하여 지문 영역 센서 상의 손가락의 존재를 검출하는 단계; 상기 제 1 검출 문턱 값을 사용하여 상기 손가락의 존재를 검출하면, 상기 지문 영역 센서의 센싱 영역 아래에 배치된 광원 및 광 검출기를 사용하여 라이브니스 검출 측정을 수행하는 단계; 상기 제 1 검출 문턱 값보다 큰 제 2 검출 문턱 값을 사용하여 상기 지문 영역 센서 상의 상기 손가락의 존재를 검출하는 단계; 및 상기 제 2 문턱 값을 사용하여 상기 손가락의 존재를 검출하면, 상기 손가락의 지문 스캐닝을 수행하는 단계를 포함한다.

첨부한 도면은 본 개시와 관련한 다른 정보는 물론이고, 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타낸다.
도 1은 마운팅 브라켓(mounting bracket) 상의 하우징 내에 장착된 지문 센서 모듈을 가지는 디바이스의 단면도이다.
도 2는 지문 센서 모듈에 대하여 400 내지 1000 nm 범위에서 측정된 흡광 스펙트럼을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 각각 광원의 병렬(side-by-side) 배열과 적층(stacked) 배열을 개략적으로 나타낸다.
도 5 내지 도 5f는 라이브니스 검출을 위해 구성된 지문 센서의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 광을 전송하고 반사광을 통과시킬 수 있도록 관통홀(through-holes)을 구비한 스티프너(stiffners)의 실시형태를 나타낸다.
도 7은 센서 모듈에 대하여 라이브니스 검출과 지문 스캐닝 방법이 조합된 실시형태를 나타낸 순서도이다.
도 8은 내장형(embedded) 센서 모듈에 대하여 라이브니스 검출과 지문 스캐닝 방법이 조합된 실시형태를 나타내는 순서도이다.
도 9는 센서의 활성 영역에 대한 평면도이다.
도 10은 라이브니스 검출을 위해 구성된 지문 센서의 다른 실시형태에 대한 단면도이다.

예시적인 실시형태에 대한 설명은 첨부하는 도면과 연계되어 읽혀지도록 의도되며, 첨부하는 도면은 전체 작성된 설명의 일부로 고려되도록 의도된다. 설명에서 "낮은(lower)", "높은(upper)", "수평한(horizontal)", "수직한(vertical)", "위쪽(above)", "아래쪽(down)", "상부(top)", "하부(bottom)"와 같은 상대적인 용어와, 이들의 파생어(예컨대, 수평하게, 수직하게, 아래쪽으로, 위쪽으로 등)은 막 기술된 바와 같이, 또는 논의되고 있는 도면에서 나타낸 바와 같은 방향(orientation)을 언급하는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것으로, 달리 언급하지 않는 한, 해당 장치가 특정 방향으로 구성되거나 작동하는 것으로, 또한 상호간에 접촉하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "중첩(overlap)"과 같은 용어는 도해적으로(graphically) 피복하는 것을 가리키며, 상호간에 반드시 접촉하는 것을 가리키지 않는다. "연결된(connected)" 및 "상호연결된(interconnected)"과 같이, 부착, 결합 등과 관련된 용어는, 본 명세서에서 명백하게 달리 표현하지 않는 한, 구조들이 직접 또는 중간 구조물을 통하여 간접적으로 상호간에 고정 또는 부착되어 있는 관계는 물론이고, 2개의 이동성 또는 견고한 부착이나 관계를 가리킨다. 마찬가지로, 전기적 "연결(connection)" 및 "결합(coupling)"과 관련한 용어들은, 달리 언급하지 않는 한, 컴포넌트들이 직접 또는 중간 구조물을 통하여 상호간에 전기적으로 통신하는 관계를 가리킨다.

본 명세서에 개시된 실시형태들에서, 센서 기판 아래쪽에서 비용-효율적이고, 하드웨어-기반의, 작은 부피(footprint)의 동적 라이브니스 검출이 실현된다. 본 명세서에 개시된 실시형태들에서, 예를 들어, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 병합되어 있으며, Ngoc Minh Dinh을 발명자로 하는 미국 특허 제6,091,837호와 7,910,902호에 기술된 바와 같이, 활성 열 원리를 채택한 지문 센서에 대한 라이브니스 검출 기법이 설계된다.

본 명세서에 기술된 기법은, 이미지를 호스트(host)에 전송하도록 구성되는 센서 모듈이나, 이미지 처리, 특징 추출 및 매칭(feature extraction and matching)이 일어나는 내장형(embedded) 모듈과 함께 사용될 수 있다. 센서 모듈의 경우, 라이브니스는 호스트(예를 들어, 디바이스 드라이버 수준에서)에서 계산(computed)될 수 있다. 내장형 모듈의 경우, 라이브니스는 해당 모듈의 마이크로컨트롤러, 예를 들어, 166 MHz에서 작동하는 ARM 사의 CORTEX® M4 프로세서에서 계산될 수 있다.

도 1은 마운팅 브라켓(14) 상에서 하우징(12) 내에 장착된 지문 센서 모듈(16)을 가지는 디바이스(10)의 단면도를 나타낸다. 예를 들어, 상기 모듈(16)은 노르웨이 오슬로 소재의 NEXT Biometrics사로부터 입수할 수 있는 NB-2023-S2 (SPI 인터페이스) 지문 영역 센서 모듈 또는 NB-2023-US (USB 인터페이스) 지문 영역 센서 모듈일 수 있다. 마운팅 브라켓(14)은 스크류(screw) 또는 리벳(rivets, 18)을 통하여 하우징(12)에 연결되어 있다. 하우징(20)은 개구(opening, 22)를 갖는다. 지문 센서 모듈(16)은, 손가락 가이드(finger guide)로 기능하는 베젤(bezel, 20)을 포함할 수 있다. 센서 어레이의 어드레싱(addressing), 아날로그-디지털 변환 및/또는 신호 처리와 같은 기능을 구현하는 전자장치(electronics, 24)가 지문 센서 모듈에 연결되어 있다. 연성 인쇄 회로(도시하지 않음)은 센서(160)의 상부에 결합되고, 센서 모듈(160)의 측면을 에워싸면서, 마운팅 브라켓(14)과 접촉하게 되어, 센서 모듈(16)에 대한 접지 접속(ground connection)을 제공한다.

지문 센서 모듈(16)은, 통상적으로 글라스(glass) 또는 폴리에틸렌인 기판 층(substrate layer); 저온 폴리실리콘으로 제조되는 것과 같은 센싱 층(sensing layer); 센싱 층에 대한 기계적 지지력을 제공하는 스티프너(stiffener); 그 상부에 처리 컴포넌트(processing components)를 구비하는 인쇄회로기판 또는 연성 인쇄 회로일 수 있는 신호 처리 층을 포함한다. 이러한 특징들은 하기 기술되는 도 5에서 보다 상세하게 도시되어 있다. 센서 기술 자체와 보호 코팅(protective coating)은 투명하지 않지만, 또한 완전히 불투명(opaque)하지도 않다. 기판 소재는 투명한 것으로 선택될 수 있으며, 예를 들어 글라스이다. 도 2는 NEXT Biometrics사의 NB-S510-P2 센서 글라스에 대하여 400 내지 1000 nm 범위에서 흡광(absorption) 스펙트럼을 나타낸다. 흡광 스케일은 밑이 10인 로그 값으로, 값 1은 10^-1 투과율(10%)에 대응되고, 값 2는 10^-2 투과율(1%)에 대응되며, 나머지도 같다.

실시형태에서, 1개 이상의 광원(예를 들어, LEDs)와 0개 이상의 광 검출기(photodetectors, 예를 들어, 포토다이오드)가 센서 표면 아래에 배치될 수 있다. 이러한 배치는, 표백 효과(blanching effect)를 측정하기 위한 것이거나 혈중 산소포화도(blood oxygenation)를 측정하기 위한 것(후자의 경우에, 적어도 2개의 LED가 필요)일 수 있다. 병렬(side-by-side) 또는 적층(stacked) 배치가 가능하다. 도 3은, LED(110)와 포토다이오드(112) 사이에서 직사 광로(direct light path)를 차단하는 격리부(separator)를 구비하고 있는, LED(110)와 포토다이오드(112)의 병렬 배치(100)의 실시형태를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4는 포토다이오드(112) 상부에 배치된 LED(110)를 구비하고 있는 적층 배치(100A)로서, LED(110)와 포토다이오드(112) 사이에 직사 광로가 없는 배치를 보여준다. LED에서부터 포토다이오드까지 직사 광로가 존재하지 않는다면, 광원(LED)와 광 검출기(포토다이오드)의 배향은 반대가 될 수 있어서, LED 상부에 포토다이오드가 구비될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

광 검출기에 의해 수신되는 광은 손가락으로 입사되는 광이 될 수 있도록, 광원(예컨대, LED)와 광 검출기(예컨대, 포토다이오드) 사이에 직사 광로를 차단하는 것이 바람직하다. 이러한 배치는 도 5와 함께 도시되어 있다. 도 5는 하드웨어 기반 광학 라이브니스 검출(hardware based optical liveness detection)과 통합된 지문 센서 모듈(200)을 나타낸다. 지문 센서 모듈(200)은 센서(202, 활성 영역(205) 내의 센서 소자(elements) 어레이를 포함함)와, 보호 코팅 층(204)을 포함한다. 센서 층(202)은 기판 층(206) 상에 형성된다. 기판 층(204) 아래에 스티프너(208)가 제공된다. 실시형태에서, 스티프너(208)는, 예를 들면 0.1 mm 내지 2 mm, 실시형태에서 적어도 0.2 mm 범위의 두께를 가지는 알루미늄 시트 또는 알루미늄 플레이트일 수 있다. 연성 인쇄 회로(210)는 지문 센서(202)와 전자장치들(221) 사이에 전기적 연결을 형성한다. 아날로그-디지털 변환, 센서 어드레싱 및/또는 신호 처리와 같은 추가적인 전자 컴포넌트(212)가 연성 인쇄 회로 상에 배치될 수 있다. 센서의 접촉은 모듈의 손가락-방향 측(finger-facing side)이고, 전자부품들은 반대 측이기 때문에, 연성 인쇄 회로가 사용된다. 센서 모듈이 구부러지는 것(bending)을 막기 위하여 스티프너(208)가 사용되어, 기계적 손상에 대하여 연성 인쇄 회로(210) 상의 컴포넌트들이 구부러지는 것을 방지한다. 스티프너(208) 아래에 1개 이상의 광원(214, 예컨대, LEDs) 및 1개 이상의 광 검출기(216, 예컨대, 포토다이오드)가 배치된다. 디바이스의 기계적 건전성(mechanical integrity)를 제공하는 것 이외에도, 스티프너(218)는, 광원(들)(214)으로부터 광 검출기(들)(216)로의 직사 광로를 방지할 수 있도록 구성되어 있다. 실시형태에서, 광원(들)(214) 상부에 스티프너(208)를 관통하는 1개 이상의 관통홀(through-holes, 218)이 형성되어, 광원(들)(214)에서 투과된 광이 그렇지 않으면 불투명한(opaque) 스티프너(208)를 통과하여 손가락에 도달할 수 있다. 1개 이상의 관통홀(219)이 또한 스티프너(208)를 관통하여 형성되어, 손가락에서 반사된 광이 광 검출기(들)(216)에 의해 수신될 수 있게 된다.

연성 인쇄 회로(210), 스티프너(208) 및 기판(206) 사이에 간극(gap)이 도시되어 있으나, 이는 단지 도 5의 개략적인 도시에서 이들 층을 나타내기 위한 것이라는 점이 이해되어야 한다. 이들 층 사이의 임의의 간극은 반사를 제어할 수 있도록 최소화되어야 한다.

광 검출기(216)에 의해 포획되는 반사광의 양을 최대로 하기 위해서, 투과광(transmitted light) 관통홀(218)과 반사광(reflected light) 관통홀(219) 사이의 거리가 좁아야(small) 한다. 실시형태에서, 그 거리는 0.1 mm 내지 0.4 mm의 범위이다. 실시형태에서, 그 거리는 0.25 mm 미만이다. 스티프너의 기계적 안정성을 훼손하지(compromising) 않으면서, 상기 관통홀들(218, 219) 사이의 작은 유효 거리(상기 관통홀들(218, 219) 사이에 형성된 세그먼트(segment, 208a) 상의 거리(D)로 도시됨)를 달성할 수 있는 한 가지 방법은, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 광원(214) 및 광 검출기(216)로부터 멀어지는 방향으로(facing away) 보다 큰 직경을 가지는 원추형 보어(conical bore)로서 1개 (또는 2개) 관통홀(218, 219)을 형성하는 것이다. 세그먼트(208a)는 도 3에 나타낸 격리부로 기능하여, 광원과 광 검출기 사이에서 임의의 직사 광로를 차단한다. 제조할 때, 반대 방향으로부터 2개의 동심 보어-홀(concentric bore-holes)을 스티프너 내부에 배치함으로써 이러한 구조를 달성할 수 있다. 상기 보어-홀 중의 하나는 보다 큰 직경을 가지고 있어서, 이 보어-홀은 전체 스티프너의 두께를 관통하지 않기 때문에(travel through), 그 결과 형성되는 관통홀에 원추 형상이 생성된다.

도 5b와 도 5c는 각각 지문 센서 모듈(200A, 200B)의 실시형태를 나타낸다. 유사한 특징들은 도 5의 유사한 참조 번호로 표시되어 있다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 연성 인쇄 회로(201A)는 기판(206) 및 스티프너(208A)의 측면 주변으로부터 스티프너(208A)의 저면을 에워싸면서, 활성 영역(205)의 외측에서 기판(206) 상에 형성된 도전성 저온 폴리실리콘 영역을 통하여 센서(202)에 전기적으로 연결되는 기판(206)의 상면으로부터 연장되어 있다. 광원(214A), 광 검출기(216A) 및 1개 이상의 추가적인 전자장치 컴포넌트(212, 예컨대 아날로그-디지털 변환 및/또는 신호 처리)는 스티프너(208A)의 저면에서부터 멀어지는 방향으로 연성 인쇄 회로9220)의 일면에 배치된다. 스티프너(208A) 내의 관통홀(218A)을 정렬시킬 수 있도록(align with) 관통홀(220)이 연성 인쇄 회로(210A) 내에 형성된다. 관통홀(220, 218A)로 인하여, 광원(214A)에서 방출된 광은 연성 인쇄 회로(210A) 및 스티프너(208A)를 통과하여, 센서(202) 상에 배치되는 손가락으로 향하게 된다. 스티프너(208A) 내의 관통홀(219A)을 정렬시킬 수 있도록 관통홀(224)이 연성 인쇄 회로(210A) 내에 형성된다. 관통홀(219A, 224)로 인하여, 손가락에서 반사된 광은 스티프너(208A) 및 연성 인쇄 회로(210A)를 통과하여, 광 검출기(216A)로 향하게 된다. 연성 인쇄 회로(210A)가 충분히 투명하여(translucent), 라이브니스 검출이 손상되지 않는다면, 연성 인쇄 회로(210A) 내의 관통홀(220, 224)은 필요 없다. 선택적으로, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 광원(214B) 및 광 검출기(216B)는, 스티프너(208B)와 마주하는, 연성 인쇄 회로(210B)의 일면에 위치할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 광원(214B) 및 광 검출기(216B)는 스티프너(208B) 내부의 관통홀(218B, 219B) 내에 각각 적어도 부분적으로 배치된다. 이러한 방식으로, 광원(214B)에서부터 손가락을 향하여 투과된 광과, 손가락에서부터 광 검출기(216B)에 의해 수신되는 광을 간섭하는 연성 인쇄 회로(210B)와 관련한 아무런 이슈가 없으며, 스티프너(208B)는 광원(214B)과 광 검출기(216B) 사이에서 임의의 직사 광로를 차단한다.

실시형태에서, 관통홀(220)과 관통홀(224)을 분리하는 연성 회로부가 광원(214A)에서부터 방출되는 광 및 광 검출기(216A)에서 수신되는 광을 충분히 차단할 수 있다고 가정하면(assuming), 상기 관통홀(218A) 및 관통홀(219A)은 2개의 관통홀(220, 224)을 모두 덮는 하나의 관통홀 일 수 있다.

실시형태에서, 광 검출기는 광원(예컨대, LED) 아래에 배치될 수 있다. 예를 들면, LED와 광 검출기는, 각각의 활성 면이 동일한 방향을 향하면서, 연성 인쇄 회로의 다른 면에 배치된다. 손가락에서부터 멀어지는 방향으로 연성 인쇄 회로의 일면(face)에 배치되는 컴포넌트는 반대로 장착될 것이다. 실시형태에서, 도 5c의 광원(214B)은 도 5c의 광 검출기(216A)와 함께 사용될 수 있다. 선택적으로, 상기 광원은 상기 광 검출기의 아래에 배치될 수 있다. 즉, 도 5b의 광원(214A)이 도 5c의 광 검출기(216B)와 함께 사용될 수 있다. 경우에 따라(as the case may be), 상면에 배치되는 소자(element)가 반사광(광원이 상부에 배치되는 경우) 또는 투과광(광원이 아래에 배치되는 경우)을 차단하여, 라이브니스 검출 분석을 수행하는 능력에 악영향을 미치지 않는 한, 상기 광원과 상기 광 검출기는 상호간에 측 방향으로 보완되거나(laterally offset), 또는 심지어는 상호간에 수직하게(vertically) 배열될 수도 있다.

광원/광 검출기/스티프너 구성(300)에 대한 실시형태를 도 6a에 나타낸다. 도 6a는 평면도(좌측) 및 단면도(우측)을 모두 나타낸다. 스티프너(308)는 그 내부에 형성된 2개의 상대적으로 큰 사각형 슬롯 또는 개구를 포함하는데, 제 1 개구(310)는 광원(302)에서부터 광이 투과될 수 있게 하고, 제 2 개구(312)는 반사광이 포토다이오드(304)를 통과할 수 있게 한다. 센서 글라스 기판의 형상은 점선(306)으로 표시되어 있다. 단면에서 알 수 있는 바와 같이, 광원 및 광 검출기 사이의 광로가 스티프너 세그먼트(308a)에 의해 완전히 또는 실질적으로 차단될 수 있도록(즉, 광 검출기(304)에서 수신되는 광의 거의 전부는, 광원(302)에서부터 광 검출기(304)로의 직접 반사되는 광이 아니라, 손가락에서부터의 반사광이 될 수 있도록), 광원(302) 및 광 검출기(304)는 개구(310, 312) 내에 수용되거나 또는 그렇지 않으면 개구(310, 312)에 대하여(즉, 인접하여) 배치된다. 이러한 구성(300)으로 인하여, 손가락으로 방출되는 광과 손가락에서 반사되는 광이 최대로 되고, 실험 장비(experimental set-ups)에서 양호하게 작동하였다. 하지만, 스티프너(308) 내의 개구(312)의 크기에 기인하여, 이러한 구성은 광 검출기에서 수신되는 주변광(ambient light)에 민감하다(susceptible). 주변광은, 시스템의 신호대잡음비(signal-to-noise ratio, S/N)을 감소시키는 본질적으로 잡음이다.

도 6b는 광원/광 검출기/스티프너 구성(400)의 대아적인 실시형태를 나타낸다. 도 6b는 평면도(좌측) 및 단면도(우측)를 모두 보여준다. 스티프너(408)는 그 내부에 상대적으로 작거나 좁은 원통 슬롯 또는 개구를 가지고 있는데, 제 1 개구(410)는 스티프너(408)를 통과하는 광원(402)으로부터 광이 투과할 수 있게 하고, 제 2 개구(412)는 반사광이 스티프너(408)를 관통하여 광 검출기(404)에 도달할 수 있게 한다. 센서 글라스의 형상은 점선(406)으로 표시되어 있다. 단면에서 알 수 있는 바와 같이, 광원 및 광 검출기 사이의 직사 광로가 스티프너 세그먼트(408a)에 의해 완전히 또는 실질적으로 차단될 수 있도록(즉, 광 검출기(404)에서 수신되는 광의 거의 전부는, 광원(402)으로부터의 투과광이 아니라, 손가락에서부터의 반사광이 될 수 있도록), 광원(402) 및 광 검출기(404)는 개구(410, 412) 내에 수용되거나 또는 그렇지 않으면 개구(310, 312)에 대하여(즉, 인접하여) 배치된다. 이러한 구성(400)으로 인하여, 환경적 주변광에 덜 민감해지고, 신호(손가락으로 투과되는 광 및 손가락에서 포토다이오드로의 반사광)는 또한 더 약해진다. 도 5a에 도시한 원추형 보어 설계가 도 6a 및 6b의 구성과 함께 사용될 수 있다는 점이 인식되어야 한다.

광원/광 검출기/스티프너 구성은 환경광(environmental light)을 제어할 수 있도록 설치되어야 한다(setup). 도 6a 및 6b의 구성은 모두 광원과 광 검출기 사이의 직사 광로를 차단한다. 하지만, 도 6b의 구성이 환경광에 덜 민감하다. 그렇지만, 이러한 구성은 또한 신호(손가락에서 반사되는 광원으로부터의 광)에 덜 민감하다. 도 6a의 상부 절반에서 도 6a의 구성은 손가락을 보다 균일하게 조사하고(illuminates), 손가락으로부터 보다 많은 반사광이 광 검출기에 도달할 수 있게 한다. 하지만, 이는 또한 보다 많은 환경광을 진입시킨다. 실시형태에서, 환경광을 제어하기 위한 하나의 비-하드웨어 접근법은 광원(LED)을 OFF한 상태에서 1개 이상의 기준측정(baseline measurements)을 수행하고, LED의 스위치를 ON 시킨 상태에서의 측정 값과 이들 기준측정을 비교하는 것이다. 이들 측정값 사이에서의 차이(또는 평균값의 차이)는 소망되는 신호이다.

이러한 개시에 근거하여, 당해 기술분야의 통상의 기술자라면, 유효 잡음인 주변광을 제외하고, 손가락으로의 투과 및 손가락으로부터의 광의 수신과 관련한 주어진 설계를 최적화할 수 있도록, 스티프너 내에서의 홀(holes)의 형상, 이들의 위치, 크기 및 이격(spacing)은 물론이고, 홀에 대한 광원 및 광 검출기의 위치를 설정할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 실시형태에서, 손가락으로 광을 투과시키게 하는 스티프너 관통홀(들)의 형상 및/또는 크기는, 반사광이 광 검출기를 관통시키게 하는 스티프너 관통홀(들)의 형상이 상이하다. 광원에서부터 방출되는 광의 방향성(directionality)을 증가시킬 수 있도록, 즉, 보다 협소한 집속 빔(focused beam)을 제공할 수 있도록 노력이 이루어져야 한다. 만약 빔(beam)의 각도가 지나치게 크면, 너무나 많은 광이 기판 소재 내에 확산되어, 충분한 광이 손가락으로부터 반사되지 않을 것이다. 광원 및 광 검출기의 배향(orientation) 역시 중요하다. 실험 장비에서, 광원을 구비한 인쇄회로기판(PCB)가 센서의 글라스 기판에 접착되었다. 손가락의 압력이 증가하면서, 기판과 PCB가 구부러졌고, 손가락 위에 알루미늄 포일(aluminum foil)을 배치함으로써, 검출기는 기만(fooled)될 수 있다. 따라서, 스티프너는 실제로 "빳빳해야(stiff)"한다는 점이 중요하다. 알루미늄 스티프너를 가정하면, 1.5 mm의 두께가 충분한 것으로 입증되었다. 다른 소재나 스티프니스(stiffness) 및 관통홀 구성을 고려하면, 보다 얇은 스티프너가 또한 작동할 것이라는 점이 가능하다. 실시형태에서, 최소 스티프니스는, 상기에서 기술한 바와 같이 디바이스에 대한 기계적 보호를 제공하면서, 동시에 상기에서 기술한 바와 같이 디바이스가 기만될 수도 있는 (구부러짐을 통한) 비-평면성(non-planarity)을 야기할 수 있는 구부러짐에 대한 보호를 제공하기에 충분한 스티프니스이다. 광원에 대한 다른 파장이 시도되었다. 570-580 nm의 피크 파장을 가지는 LED가 최고로 입증되었다. 넓은 스펙트럼 (백색) LED가 좁은 스펙트럼 (녹색) LED보다 양호하게 작동하는 것처럼 보였다.

표백효과를 사용하여, 라이브니스 검출에 근거한 실험이 수행되었다. 실험에서, 표백효과를 압도할 수 있는(overlay) 온도 드리프트 효과(temperature drift effect)가 관찰되었다. 따라서, 손가락-배치 과정에서 초기에 관찰을 시작하는 것이 중요하다는 점이 결정되었다. 시간 고해상도 측정(high temporal measurement resolution)이 표백효과로부터 온도 드리프트 효과를 구분하는데 도움을 줄 수 있으며, 250 Hz 이상의 시간 해상도(temporal resolution)(즉, 단위 시간 당 측정 회수)가 추천된다.

바람직한 실시형태는 표백효과를 이용한다. 이 해결책은 2가지 이유에서 혈중 산소측정법(blood oxymetry) 및 혈류 검출(blood flow detection)보다 바람직하다. 첫째, 이 방법은 비용이 적게 든다. 적외선 LEDs와 포토다이오드에 대하여 통상적으로 요구되는 보다 고가인 갈륨비소(Gallium Arsenide, GaAs)를 대신하여, 가시광선 스펙트럼에서 LEDs와 포토다이오드는 저렴한 갈륨인(Gallium phosphide, GaP)으로 제조될 수 있다. 적외선 LEDs와 검출기는 혈중 산소측정법에서 요구된다. 혈류 검출 시스템에서 도플러 효과를 측정하기 위해 요구되는 표면실장장치(surface mount device, SMD) 레이저 소자는 심지어 훨씬 고가이다. 둘째, 표백효과 기법은 신속하다. 센서 상에서 손가락의 배치(landing)에 대한 역학을 측정하는 것은 단지 수백 밀리초가 소요된다. 반면, 혈중 산소포화도를 신뢰성 있게 측정하기 위해서는 몇 개의 맥박 주기(pulse cycle)가 필요하다(즉, 몇 초).

상기에서 기술한 바와 같이, 하나의 바람직한 실시형태는 LED와 포토다이오드를 상호간에 바로 인접하게 배치시킨다. 하지만, 광로에 직접 배치되는 금속 스티프너에 의하여 직사 광로가 방지된다. 실시형태에서, 스티프너는 원추형 구멍(conical burrows)을 가지고 있으며, 손가락으로부터 반사되는 광량을 최대화할 수 있도록, 원추형 구멍은 스티프너의 상부 표면에서 서로 정확히(just) 접촉(또는 거의 접촉하는) 보다 큰 반경을 구비하고 있다. 실시형태에서, 광원(들) 및 광 검출기(들)은 지문 모듈 내의 연성 인쇄 회로 상에 배치된다. 이러한 연성 인쇄 회로는 또한 지문 센서를 위한 신호 처리 소자(elements)를 포함하고 있다. 실시형태에서, 라이브니스 검출을 수행할 수 있도록, 지문의 신호 처리를 위해 사용되는 동일한 마이크로컨트롤러가 광원(들) 및 광 검출기(들)에 의해 수신되는 처리 신호를 제어하기 위하여 사용된다. 광 검출기에서 수신된 아날로그 신호를 디지털 정보로 변환하기 위하여, 아날로그-디지털 변환기가 상기 마이크로컨트롤러 내부에 통합될 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 전용(dedicated) 아날로그-디지털 변환기가 사용될 수 있다. 실시형태에서, 비트 심도(bit depth, 즉 주어진 신호를 정량화(quantify)하는데 사용될 수 있는 비트의 개수)는 최소한 10 비트이다. 만약 연성 인쇄 회로가 충분히 투명하다면, 광은 연성 인쇄 회로를 통하여 이동할 수 있다(도 5 참조). 선택적으로, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 광이 자유롭게 이동할 수 있도록, 연성 인쇄 회로는 스티프너의 관통홀들과 정렬하는 관통홀들을 가질 수 있다. 선택적으로, 광원 및 광 검출기는 (연성) 인쇄 회로의 일면과 마주하는(facing) 스티프너 상에 위치하여, 스티프너 내의 관통홀들과 정렬될 수 있다.

표백효과 원리가 사용되는 경우, 실시형태에서, 지문 센서 내에 내장된(built) (정전용량 센서 또는 압전 센서와 같은) 개별 센서로부터의 압력을 연계(correlate)시키는 것이 유익할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 확인된 NEXT Biometrics사의 지문 센서는 내장된(built-in) 정전용량 근접 센서(그 신호는 손가락 압력에 연계시킨다)를 가지며, 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 정전용량 센서에 의해 검출되는 바와 같이, 손가락이 센서 표면을 터치하기 시작한 이후 수백 밀리초 내에 라이브니스 검출 측정이 일어나야 한다. 상기에서 논의된 NEXT Biometrics사의 스캐너는, 정전용량 힘 센서(force sensor)를 통하여 손가락을 감지한 후에 지문을 스캐닝 하는데 대략 400 밀리초가 소요되며, 이는 스캐닝 시간 내에 라이브니스 검출을 수용하기에(accommodate) 충분한 시간이다. 실시형태에서, 손가락이 센서를 터치할 때, 지문 스캐닝이 시작되기 전에 라이브니스 검출 측정이 시작된다. 지문 스캐닝 시간과 라이브니스 검출 시간은 중첩될 수 있다. 이러한 설계 지침(directives)을 사용하여, 적지만 충분히 견고한 표백효과가 관찰될 수 있다.

근접 센서 또는 압력 센서로부터의 신호가 소정 범위, 바람직하게는 지문 센서 내에 통합된 정전용량 센서에 있는 경우에만 포토다이오드로부터의 신호가 평가된다.

실시형태에서, 원하지 않는 반사를 최소화할 수 있도록, 광원 및/또는 광 검출기와 기판의 표면 사이에 글라스의 굴절률과 유사한 굴절률을 가지는 콘택트 오일(contact oil, 예컨대 실리콘 오일)이 배치될 수 있다. 실시형태에서, 콘택트 오일은 기판의 저면과 스티프너의 상면 사이에 배치된다.

(표면효과 기법과 비교하여) 그러한 측정을 위해서 보다 긴 시간이 요구되는 것이 예상되더라도, 라이브니스 검출 측정으로서 혈중 산소포화도 측정이 또한 센서를 통하여 수행될 수 있다는 점이 인식되어야 한다.

실시형태에서, 혈중 산소포화도를 측정하기 위하여, 피크 파장이 각각 600 nm와 940 nm인 2개의 LED가 사용될 수 있다. 실시형태에서, 다른 파장의 반사광을 수집할 수 있도록, 다른 피크 감도와 가능한 한 감도가 중첩되지 않는 다른 광 검출기가 제공될 것이다.

실시형태에서, 혈류를 검출하기 위하여 도플러 효과를 사용하는 SMD 레이저 광원이 사용될 수도 있다.

실시형태에서, 광 검출기(예컨대, 포토다이오드)는 센싱 층에 직접 통합된다.

도 9는 센서의 활성 영역(900)의 평면도이다. 상기에서 기술한 바와 같이, 활성 영역(900)은 센서 소자(908)의 (열과 행으로 배열된) 어레이(902)를 포함한다. 예를 들어 활성 열 원리를 사용하여, 지문 이미지 데이터를 포획하기 위하여 이들 소자가 사용된다. 정전용량 근접 센서(904)는 긴 모서리와 평행하게, 센서 영역의 중앙을 관통하는 선으로 표시되어 있다. 실시형태에서, 센싱 어레이(902)의 선택 픽셀은 광 검출기(910)로 대체, 즉 열 감지가 아닌 광 검출로 전용될 수 있다. 이들 픽셀은 센서 중앙에 인접한 영역(906) 내에 이상적으로 집중되어 있다. 도 5d는 지문 센서 모듈(200C)의 실시형태의 단면도를 나타낸다. 이러한 센서 모듈(200C)은, 도 9와 연계하여 상기에서 기술한 것과 같은 1개 이상의 광 검출기를 포함하는 활성 영역(205A)이 구비되는 센서(202A)를 포함하고 있다. 그와 같이, 스티프너 층(208C)은, 연성 인쇄 회로(210C) 상에 배치되는 광원(214B)에서부터 투과된 광을 통과시키기 위한 관통홀(218A)만을 포함하고 있을 뿐이고, 연성 인쇄 회로는 그 상부에 배치되는 광 검출기는 가지고 있지 않다. 센서(202A)로부터 다른 연결과 동일한 방식으로, 영역(205A) 내에서 광 검출기에서부터 전자장치(212)의 연결이 이루어질 수 있다.

실시형태에서, 광 검출기로서 LED의 충분한 감도를 가정하면, 광원 및 광 검출기 모두로서 단일 LED가 사용될 수 있다. 이러한 실시형태의 예는, 지문 세선 모듈(200D)의 실시형태에 대한 단면도를 나타내는 도 5e에 도시되어 있다. 이 실시형태에서, 연성 인쇄 회로(212) 상의 소자(230)는 광원 및 광 검출기 양자로 기능한다. 스티프너(208D)는, 투과광 및 반사광이 모두 통과하는 관통홀(232)을 포함한다.

도 5f는 지문 센서 모듈(200E)의 다른 실시형태에 대한 단면도이다. 도 5e의 실시형태와 같이, 스티프너(208E)는 투과광 및 반사광이 모두 통과하는 관통홀(234)을 포함한다. 이 실시형태에서, 광원(214B, 216B)는 연성 인쇄 회로(210E) 상에 서로 인접하게, 동일한 관통홀(234) 내부 또는 관통홀을 중심으로 배치된다. 이 실시형태에서, 광 검출기(216B)에 의하여 반사된 광을 검출하는 동안 간섭광(interfering light)이 방출되는 것을 회피할 수 있도록, 광원(214B)은 높은 속도로 섬광(strobed)될 수 있다. 상기에서 기술한 바와 같이, 광원 및 광 검출기는 연성 인쇄 회로의 동일한 면에 장착될 필요는 없다.

실시형태에서, 센서 상에 손가락의 배치를 검출하고 라이브니스 검출 측정을 유발할 수 있도록 전용 근접 센서 또는 압력 센서가 사용된다.

연성 인쇄 회로와 별개 스티프너(예컨대 박형 알루미늄 플레이트)를 사용하는 실시형태가 상기에 기술되었다는 점에 주목하라. 실시형태에서, 강성(rigid, 비-연성) 인쇄회로기판 조립체(printed circuit board assembly, PCBA)가 인쇄 회로 및 스티프너라는 동일한 2개의 기능에 기여할 수 있다. 이 경우, PCBA와 센서를 연결하기 위하여, 바이어스(vias) 또는 개별 연성 인쇄 회로(FPC)나 연성 평면 케이블(flexible flat cable, FFC)이 사용될 수 있다. 이러한 실시형태의 예가 도 10에 도시되어 있다. 도 10은 지문 센서 모듈(1000)의 단면도를 나타낸다. (활성 영역(1006) 내의 센서 소자 어레이를 포함하는) 센서(1004)와 보호 코팅 층(1008)은 기판(1002) 상에 배치된다. 기판은 PCBA(1010) 상면에 배치된다. 상기에서 기술한 바와 같이, 센서 어레이의 어드레싱, 아날로그-디지털 변환 및/또는 신호 처리와 같은 기능을 구현하기 위한 전자장치(1020)가 PCBA의 저면에 배치되고, 센서 모듈(1004)에 연결된다. PCBA(1010)를 통과하는 관통홀(1016)이 형성되어 PCBA의 저면에 배치되는 광원(1012)과 정렬되고, PCBA(1010)를 통과하는 관통홀(1018)이 형성되어 PCBA(1010)의 저면에 배치되는 광 검출기(1014)와 정렬된다. 물로, 상기에서 기술한 바와 같이, 광원 및 광 검출기 중의 하나가 PCBA(1010) 상에 배치되는 실시형태는 물론이고, PCBA(1010) 내에 하나의 관통홀이 있는 실시형태가 고려된다.

도 7은 호스트 디바이스가 저장된 지문 템플릿(template)에 대한 지문 비교를 수행할 수 있도록, 호스트 디바이스에 접속된 센서 모듈에 대하여 라이브니스 검출과 지문 스캐닝 방법이 조합된 실시형태를 나타낸다. 이러한 센서 모듈의 예는 NEXT Biometrics사의 NB-2023-S2 및 NB-2023-US 지문 영역 센서 모듈을 포함한다.

702 단계에서, 센서 상에서 지문의 존재가 검출된다. 이 단계는 제 1(감소된) 문턱 값을 사용하는 것으로서, 정전용량 지문-존재 검출(finger-present detection) 방법을 사용할 수 있다.

704 단계에서, 제 1 문턱 값이 충족되거나 넘는다고 가정하면, 라이브니스 검출 기법이 개시된다. 이 단계에서, 광원(LEDs)이 켜진다(turned on).

706 단계에서, 광 검출기(들)을 사용하여 동적 라이브니스 검출 측정이 행해진다. 제 1 문턱 값보다 큰 제 2 (증가된) 문턱 값에서 손가락 존재 검출이 행해질 때까지(단계 708), 다른 손가락 압력에서 수 차례의 측정이 행해진다.

710 단계에서, 제 2 문턱 값에서 손가락 압력 검출이 수행된 후, 분석하기 위하여, 즉, 예를 들어 알려진 표백효과를 사용하여, "살아있는(live)" 손가락이 존재하는지의 여부를 결정하기 위하여, 측정된 라이브니스 검출 데이터가 호스트 디바이스로 전송된다.

712 단계에서, 지문 스캐닝이 개시된다.

714 단계에서, 알려진 기법을 사용하여, 특징 추출 및 저장 또는 다른 용도를 위하여 저장된 템플릿과 비교하기 위하여 스캐닝 된 지문 이미지가 호스트로 전송된다.

716 단계에서 방법은 종료한다.

도 7은 증가된 문턱 값(단계 708)에서 손가락을 검출하는 것으로 종료하는 라이브니스 검출 측정을 나타내고 있으나, 실시형태에서, 라이브니스 검출 측정은 지속되고, 단계 708은 지문 측정을 종료하는 것이 아니라 지문 스캐닝을 개시하는 것을 유발하는 것으로서만 사용된다.

도 8은 내장된 지문 매칭 성능을 가지는 내장형 센서 모듈에 대하여 라이브니스 검출 및 지문 스캐닝 방법이 조합된 실시형태를 나타낸다. 이러한 센서 모듈의 예는 NEXT Biometrics사의 NB-1411-S 및 NB-1411-U 지문 영역 내장형 센서 모듈이다. 지문 매칭을 처리하는 프로세서, 또는 그 모듈의 일부는 다른 프로세서가 라이브니스 검출 결정을 수행하기 위하여 구성되어 있다.

802 단계에서, 센서 상에서 손가락의 존재가 검출된다. 이 단계는 제 1 (감소된) 문턱 값을 사용하는 정전용량 손가락-존재 검출을 사용할 수 있다.

804 단계에서, 제 1 문턱 값이 충족되거나 초과한다고 가정하면, 라이브니스 검출 기법이 개시된다. 이 단계에서, 광원(LED(s))이 켜진다.

806 단계에서, 광 검출기(들)을 사용하여 동적 라이브니스 검출 측정이 행해진다. 제 1 문턱 값보다 큰 제 2 (증가된) 문턱 값에서 손가락 존재 검출이 행해질 때까지(단계 808), 다른 손가락 압력에서 수 차례의 측정이 행해진다.

810 단계에서, 제 2 문턱 값으로서 손가락 존재가 검출된 후, 분석을 위하여 라이브니스 검출 데이터를 호스트 디바이스로 전송하지 않고, 라이브니스 검출 결정이 수해된다. 예를 들면, 결정은 표백효과에 근거한다.

실시형태에서, 812 단계에서, 라이브니스 검출 결과가 연산되는 것과 동시에, 지문 스캐닝이 개시된다. 실시형태에서, 이미지 처리 및 매칭(단계 818)을 처리하는 프로세서는 스캐닝 동작 과정에서 작동하지 않는데(idle), 이는 이미지 처리 및 매칭 동작에 의하여 평가되기(taxed) 전에 자유롭게 라이브니스 검출 처리를 처리한다는 것을 의미한다.

814 단계에서, 라이브니스 검출 연산이 살아있는(생체) 손가락인지 아닌지의 여부가 결정된다. 살아있는 손가락이 아니라면, 실패(failure, 즉, 인증 실패 코드의 형태로)가 호스트에 전송된다(816 단계). 단계 818에서, 라이브니스 검출이 살아있는 손가락으로 나타나면, 특징 추출 및 매칭이 수행된다. 단계 819의 결과, 즉, 긍정 인증 코드 또는 부정 인증 코드는 단계 820dptj 호스트로 전송된다. 방법은 822 단계에서 종료한다.

예시적인 실시형태에 관하여 본 발명이 기술되었으나, 본 발명은 예시적인 실시형태로 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명의 범위 및 균등 범위를 이탈하지 않으면서, 해당 업계에서의 통상의 기술자에 의해 추고될 수 있는 본 발명에 대한 다른 변형 및 실시형태를 포함하는 것으로 첨부하는 청구범위가 넓게 해석되어야 한다.

Claims

라이브니스(liveness) 검출 성능이 내장된 지문 영역 센서 디바이스로서,
기판 상면에 배치되는 영역 센서;
상기 기판 저면 아래에 배치되는 스티프너(stiffener);
상기 스티프너의 아래에 배치되며 상기 센서에 전기적으로 연결되는 인쇄 회로;
광원; 및
광 검출기를 포함하고,
상기 광원 및 상기 광 검출기 중에서 적어도 하나는 상기 영역 센서 아래에서 상기 인쇄 회로에 배치되고,
상기 스티프너는, 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 영역 센서에 배치된 손가락을 향해 투과될 수 있게 하거나, 상기 손가락에서 반사된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 광 검출기로 향할 수 있도록, 상기 광원 또는 광 검출기에 대하여 배치되는 적어도 하나의 관통홀을 포함하는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 인쇄 회로와 상기 스티프너는 강성(rigid) 인쇄회로기판 조립체의 일부이며, 상기 인쇄 회로에 배치되는 상기 광원 또는 광 검출기는 상기 인쇄 회로 기판 조립체에 역 방향으로 장착되는(reverse mounted) 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 스티프너는 상기 광원과 상기 광 검출기 사이의 직사 광로(direct light path)를 차단하는 지문 영역 센서 디바이스.
제 3항에 있어서,
상기 스티프너는, 상기 광원 및 광 검출기에 대하여 각각 배치되는 제 1 및 제 2 관통홀을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 관통홀은 상호 인접하며, 상기 제 1 및 제 2 관통홀 사이에 배치되는 상기 스티프너의 세그먼트가 상기 직사 광로를 차단하는 지문 영역 센서 디바이스.
제 4항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 관통홀의 벽(walls)은 각각 상기 광원 및 광 검출기를 향하여 기울어져 있는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 인쇄 회로는, 상기 기판의 상면에서부터 사기 스티프너의 저면까지 연장되는 연성 인쇄 회로의 일부이고, 상기 연성 인쇄 회로는 상기 스티프너와 마주하는(facing) 제 1 면(sides)과, 상기 제 1 면의 반대 쪽인 제 2 면을 포함하고, 상기 광원 및 광 검출기는 상기 연성 인쇄 회로의 상기 제 2 면에 배치되는 지문 영역 센서 디바이스.
제 6항에 있어서,
상기 연성 인쇄 회로는 상기 광원에서부터 방출되는 광에 투명한(translucent) 지문 영역 센서 디바이스.
제 6항에 있어서,
상기 스티프너는 각각 상기 광원과 광 검출기에 대하여 배치되는 제 1 및 제 2 관통홀을 포함하고,
상기 인쇄 회로는 상기 스티프너의 상기 제 1 관통홀 및 상기 광원에 대하여 정렬된 제 1 관통홀을 포함하고,
상기 인쇄 회로는 상기 스티프너의 상기 제 1 관통홀 및 상기 광 검출기에 대하여 정렬된 제 2 관통홀을 포함하는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 인쇄 회로에 배치된 상기 광원 또는 광 검출기는 상기 관통홀 내에 적어도 부분적으로 배치되는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 지문 영역 센서 디바이스는, 상기 광 검출기에 연결되는 아날로그-디지털 변환기를 포함하고, 상기 광 검출기에 의해 검출된 광에 대응하는 데이터를 라이브니스 검출 분석을 위하여 호스트 디바이스로 전송하도록 구성되는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 광 검출기에 의하여 검출된 광에 근거한 라이브니스 검출 분석을 수행하기 위하여, 상기 광 검출기에 연결되는 마이크로컨트롤러를 더욱 포함하는 지문 영역 센서 디바이스.
제 11항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤러는 지문 매칭 분석을 수행하도록 더욱 구성되는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 스티프너는 알루미늄 시트(sheet)를 포함하고, 상기 인쇄 회로는 연성 인쇄 회로의 일부인 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서,
상기 광 검출기는 상기 영역 센서 내부에 형성되고, 상기 광원은 상기 영역 센서 아래에서 상기 인쇄 회로 상에 배치되는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1항에 있어서, 상기 광원 및 광 검출기는, 상기 영역 센서 아래에서 상기 인쇄 회로에 배치되는 1개의 통합 디바이스(integral device)에 의해 제공되는 지문 영역 센서 디바이스.
라이브니스(liveness) 검출 성능이 내장된(built-in) 지문 영역 센서 디바이스로서,
기판 상면에 배치되는 영역 센서로서, 통합된 압력 센서 또는 근접 센서를 포함하는 영역 센서;
상기 기판 저면 아래에 배치되는 스티프너;
상기 센서로 전기적으로 연결되는 연성 인쇄 회로로서, 상기 기판의 상면으로부터 상기 스티프너의 저면까지 연장되는 연성 인쇄 회로;
상기 연성 인쇄 회로에 배치되는 광원 및 광 검출기;
상기 스티프너는, 상기 광원으로부터 방출된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 영역 센서에 배치된 손가락을 향해 투과될 수 있도록, 상기 광원에 대하여 배치되는 제 1 관통홀을 포함하고,
상기 스티프너는, 상기 손가락에서 반사된 광이 상기 스티프너를 통과하여 상기 광 검출기로 향할 수 있도록, 상기 광 검출기에 대하여 배치되는 제 2 관통홀을 포함하며,
상기 연성 인쇄 회로 상에 배치되고, 라이브니스 검출 분석에서 사용할 수 있도록, 통합된 압력 센서 또는 근접 센서를 통하여 상기 영역 센서 상에서 손가락을 검출하면, 반사광 데이터를 얻을 수 있도록 구성되는 마이크로컨트롤러를 포함하는 지문 영역 센서 디바이스.
제 16항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤러는, 제 1 문턱 값을 사용하여 상기 영역 센서 상에 손가락이 검출되면 상기 반사광 데이터를 얻을 수 있도록 구성되고, 제 2 문턱 값을 사용하여 상기 영역 센서 상에 손가락이 검출되면 상기 손가락의 스캐닝을 개시하도록 더욱 구성되며, 상기 제 2 문턱 값은 상기 제 1 문턱 값보다 큰 지문 영역 센서 디바이스.
제 16항에 있어서,
상기 반사광 데이터는 표백효과에 근거하여 라이브니스 검출 분석에서 사용하기 위한 지문 영역 센서 디바이스.
제 18항에 있어서,
상기 광원으로부터 방출된 광은 570-580 nm 범위의 파장을 가지는 지문 영역 센서 디바이스.
제 1 검출 문턱 값을 사용하여 지문 영역 센서 상의 손가락의 존재를 검출하는 단계;
상기 제 1 검출 문턱 값을 사용하여 상기 손가락의 존재를 검출하면, 상기 지문 영역 센서의 센싱 영역 아래에 배치된 광원 및 광 검출기를 사용하여 라이브니스 검출 측정을 수행하는 단계;
상기 제 1 검출 문턱 값보다 큰 제 2 검출 문턱 값을 사용하여 상기 지문 영역 센서 상의 상기 손가락의 존재를 검출하는 단계; 및
상기 제 2 문턱 값을 사용하여 상기 손가락의 존재를 검출하면, 상기 손가락의 지문 스캐닝을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제 20항에 있어서,
라이브니스 검출 분석을 위하여 라이브니스 검출 측정 데이터를 호스트에 전송하는 단계와,
지문 매칭 분석을 위하여 지문 스캐닝 데이터를 상기 호스트에 전송하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
제 20항에 있어서,
라이브니스 검출 결정을 진행하고, 상기 결정의 표시(indication)를 호스트에 전송하는 단계와,
지문 매칭 분석을 수행하고 검증 결과를 상기 호스트에 전송하는 단계를 더욱 포함하는 방법.
제 20항에 있어서,
표백효과를 사용하여 라이브니스 검출을 수행하는 단계를 더욱 포함하는 방법.