KR20190087339A - 위조 지문을 인식하는 장치 및 방법, 그 장치 및 방법을 이용하는 지문 인식 장치 - Google Patents
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Abstract
위조 지문을 인식하는 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 핑거가 접촉하는 접촉부에 배치되는 전극과 연결되는 한 쌍의 포트; 상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극과 연결되는 제1 공진 회로; 상기 제1 공진 회로에 제1 교류 신호를 인가하는 제1 오실레이터; 및 상기 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수를 검출하고 상기 검출된 제1 공진 주파수에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉된 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 판정 회로;를 포함하고, 상기 제1 공진 회로는 제1 인덕터 및 제1 커패시터를 포함하며, 상기 제1 오실레이터는 상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극에도 상기 제1 공진 회로에 인가되는 상기 제1 교류 신호를 인가한다.
Description
본 발명은 지문을 인식하는 센서에 관한 것으로, 구체적으로는 위조 지문(페이크 핑거, Fake finger)을 구별하고 인식하는 회로, 및 그 회로를 이용하는 지문 인식 센서에 관한 것이다.
본 발명은 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원의 소재부품산업미래성장동력사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 1415152758, 과제명: 강화유리 적용과 초산비닐 ＆ 실리콘 그라파이트 소재의 위조지문 감별이 가능한 모바일 기기용 지문인식 센서 모듈 개발 및 사업화].
최근 보안 방법으로 생체 인식을 통한 보안 방법이 많이 행하여지고, 특히 스마트폰과 같은 전자기기 단말 등에 적용되면서 그 적용예가 다양해지고 그 수요도 많아지고 있는 상황이다. 이러한 생체 인식을 통한 보안방법 중 지문 인식은 출입통제 보안이나 전자기기 단말의 사용통제 보안 등에 널리 이용되고 대중화되고 있는 실정이다.
지문 인식 보안의 원리는 광학식, 축전식, 열감지식, 반도체식 등 다양한 방법이 있으며, 지문 인식 장치가 적용되는 상황과 지문 인식 원리의 특성에 따라 선택적으로 채택되고 있다.
복수개의 피드백 정전용량식 지문 센서 소자를 포함하여 구성되는 지문 검출 장치의 예시가 한국등록특허 KR 10-1502911호 등에 소개되어 있으며, 프리즘을 이용하는 광학식 지문영상 획득장치의 예시는 한국등록특허 KR 10-1177861호 등에 소개되어 있다.
이러한 지문 인식 보안 장치는 그 유용성에도 불구하고 위조될 수 있는 여지가 많다. 즉, 지문 몰딩 등으로 제작된 페이크 핑거(fake finger)를 이용하여 쉽게 보안 장치를 속일 수 있고 이러한 페이크 핑거로는 실리콘 러버 핑거(Silicone Rubber Finger)를 제작하거나, 몰딩 플라스틱(molding plastic)과 젤라틴(gelatin)을 이용하여 제작한 인공 핑거(gummy finger or artificial finger)를 들 수 있다. 이러한 페이크 핑거의 지문 인식률은 매우 높은 편이며 종래 지문 인식 보안 장치를 쉽게 뚫을 수 위조 방법으로 이용될 수 있다.
미국등록특허 제5,953,441호에서는 이러한 페이크 핑거의 속임수를 검출하기 위해 용량성 감지 매트릭스를 포함하는 용량성 지문 감지 장치용 속임수 검출장치에 대해 개시하고 있다. 그러나 이러한 종래 기술은 단순히 생체 핑거의 특징이 되는 신호들이 위조된 핑거 특징과 다름을 서술하고 있을 뿐 구체적으로 어떠한 페이크 핑거와 구별될 수 있는지, 페이크 핑거와 구체적으로 어떻게 다른 특성을 갖는지, 그리고 주파수 변화에 따른 임피던스 특성에 대하여 구체적으로 기술하고 있지 않다.
또한 한국등록특허 KR 10-0914615호에서도 광학식 지문인식장치에 투명 전극을 설치하고 투명 전극에 대한 정전용량의 변화를 이용하여 페이크 핑거와 실제 인체의 생체 핑거/라이브 핑거(live finger)를 구별하는 방식이 소개되나, 정전용량의 변화를 어떤 기준으로 이용하여 페이크 핑거와 라이브 핑거를 구별하는지는 구체적으로 기술하고 있지 않다.
따라서, 구체적으로 페이크 핑거와 생체 핑거의 차이점을 규명하고 이를 토대로 생체 핑거 여부를 판단하여 지문 인식 센서를 보완할 수 있는 장치에 대한 연구의 필요성이 대두된다.
생체 핑거와 페이크 핑거를 구별하는 기준을 제시한 최근의 선행기술로서 한국등록특허 제10-1806032호가 제안되었다. 이 방식은 광학식 지문인식장치에 별도의 전극(이격되며 서로 마주보는 한 쌍의 전극)을 설치하고, 한 쌍의 전극에 가변 주파수를 인가하여 그 (정전용량에 기반한) 임피던스 변화를 추적함으로써 페이크 핑거와 생체 핑거를 구별하는 방식이다.
그런데 상기 선행기술의 방식으로는 주파수를 가변하면서 스캔하여 그 임피던스 변화를 추적해야 하므로 페이크 핑거와 생체 핑거를 구별하는 과정에 매우 긴 시간이 소요된다.
일반적으로 지문 인식 과정은 기존의 전자회로에서 동작하는 시간에 비하여 상대적으로 긴 시간을 소요하므로, 사용자는 약간의 불편함을 느끼는데 주파수를 가변하면서 스캔하는 방식은 사용자 입장에서는 이러한 불편함을 더욱 증폭시킬 것이다.
따라서 일반적인 지문 인식 과정에 긴 시간을 부가하지 않으면서도 효과적으로 페이크 핑거를 검출해 내는 새로운 방식이 요구된다.
종래의 위조 지문/페이크 핑거를 생체 지문/라이브 핑거와 구별하는 방식은, 지문 인식 기법과 별도의 하드웨어를 사용하는 것은 물론이고, 동작 방식 자체가 지문 인식 기법과 상이하여 지문 인식이 수행되는 동안 병행하여 수행되지 못하고 지문 인식이 이루어진 이후에 비로소 수행되는 경우가 많았다.
또한 지문 인식 기법이 사용자에게 상대적으로 긴 시간이 소요되는 것으로 느껴지는데, 위조 지문 구별 과정이 별도로 수행되면서 사용자에게는 전체적인 지문 인식 과정에 더욱 길어지는 불편함을 제공하는 점도 문제로 지적되었다.
또한 지문 인식 기법과 별도의 하드웨어를 구비하여 위조 지문을 인식하는 과정에서, 별도의 하드웨어 추가로 인한 원가 상승 또한 종래 기술의 문제점으로 인식되고 있다.
또한 종래의 위조 지문 인식 기술은 지문 인식 기술이 광학식, 반도체식 또는 열감지식 중 어느 하나인 경우만을 가정하여 개발되었으므로 범용성이 떨어진다는 문제점도 가지고 있다.
본 발명은 상기의 종래 기술에서 나타난 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 위조 지문을 인식하는 과정에서 지문 인식 센서의 구성의 일부를 공유하여 활용함으로써 하드웨어 추가 비용을 절감하는 것을 하나의 목적으로 한다.
또한 본 발명은 위조 지문을 인식하는 과정에서 별도의 복수 주파수 성분에 대한 스캔 없이도 신속하게 위조 지문을 인식할 수 있는 회로 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 위조 지문을 인식하는 과정에서 공진 주파수의 편이(shift)를 효과적으로 검출할 수 있는 회로 및 동작 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 위조 지문을 인식하는 과정의 일부를 디지털화하여 노이즈에 강인한 검출 회로 및 동작 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 위조 지문을 인식하기 위해 추가적으로 발생하는 시간을 줄일 수 있는 회로 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 지문 인식 기법이 광학식, 반도체식, 열감지식인 경우를 불문하고 범용적으로 적용할 수 있는 위조 지문 인식 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 위조 지문을 인식하는 과정을 지문 인식 과정이 수행되는 동안, 지문 인식 과정이 수행되기 전 또는 후를 불문하고 병렬적으로 실행되어 지문 인식 센서에 대한 보안성을 더욱 높일 수 있는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
한편 종래의 위조 지문/페이크 핑거를 생체 지문/라이브 핑거와 구별하는 방식은, 기준 전위를 설정하기 위한 별도의 전극을 필요로 하였다. 이는 전자 회로는 배터리의 접지 전원을 기준 전위로 하는 반면, 인체는 지구를 기준 전위로 하기 때문에 생기는 현상이었다. 본 발명은 상대적으로 신호의 진폭의 변화에 강인하며(robust), 진폭에 큰 영향 없이 접근한 오브젝트가 위조 지문인지 생체 지문인지를 식별할 수 있는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 부가적인 전극을 최소화하고 지문 인식 과정에서 기본적으로 구비되는 전극을 이용하여 위조 지문을 식별할 수 있는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 도출된 구성으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치는 위조 지문을 인식하는 집적회로의 형태를 취할 수 있다. 본 발명의 장치는 핑거가 접촉하거나 근접하는 접촉부에 배치되는 전극과 연결되는 한 쌍의 포트; 상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극과 연결되는 제1 공진 회로; 상기 제1 공진 회로에 제1 교류 신호를 인가하는 제1 오실레이터; 및 상기 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수를 검출하고 상기 검출된 제1 공진 주파수에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 판정 회로를 포함하고, 상기 제1 공진 회로는 제1 인덕터 및 제1 커패시터를 포함하며, 상기 제1 오실레이터는 상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극에도 상기 제1 공진 회로에 인가되는 상기 제1 교류 신호를 인가한다.
이때 본 발명의 장치는 상기 제1 공진 회로와 동일한 임피던스를 가지는 제2 공진 회로; 및 상기 제1 오실레이터와 동일한 특성을 가지며 상기 제2 공진 회로에 레퍼런스 교류 신호인 제2 교류 신호를 인가하는 제2 오실레이터를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 공진 회로는 상기 제1 인덕터와 동일한 인덕턴스를 가지는 제2 인덕터; 및 상기 제1 커패시터와 동일한 커패시턴스를 가지는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 장치의 판정 회로는 상기 제2 교류 신호의 영향으로 상기 제2 공진 회로에 형성되는 제2 전기 신호의 레퍼런스 공진 주파수인 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이를 검출하고, 상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정할 수 있다.
본 발명의 장치의 상기 제1 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제1 교류 신호를 상기 제1 공진 회로에 인가하고, 상기 제2 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제2 교류 신호를 상기 제2 공진 회로에 인가하며, 상기 판정 회로는 상기 제1 전기 신호의 진폭 및 상기 제2 전기 신호의 진폭의 검출 과정으로부터 독립적인 검출 과정을 거쳐 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이를 검출할 수 있다. 본 발명의 장치는 단일 주파수 성분의 교류 신호를 인가하는 것만으로도 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 및 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정할 수 있으며, 제1 전기 신호의 진폭 검출 과정 및/또는 제2 전기 신호의 진폭 검출 과정을 거치지 않고도 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치는 지문 인식 센서의 형태를 취할 수 있다. 본 발명의 장치는 핑거가 접촉하거나 근접하는 접촉부; 상기 접촉부에 배치되는 전극; 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극과 연결되는 제1 공진 회로; 상기 제1 공진 회로에 제1 교류 신호를 인가하는 제1 오실레이터; 및 상기 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수를 검출하고 상기 검출된 제1 공진 주파수에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 판정 회로를 포함하고, 상기 제1 공진 회로는 제1 인덕터 및 제1 커패시터를 포함하며, 상기 제1 오실레이터는 상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극에도 상기 제1 공진 회로에 인가되는 상기 제1 교류 신호를 인가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법은 컴퓨팅 시스템 또는 프로세서에서 실행 가능한 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 프로세서에 로드되고 프로세서에 의하여 실행될 수 있다. 본 발명의 방법은 제1 오실레이터가, 핑거가 접촉하거나 근접하는 접촉부에 배치되는 전극과 한 쌍의 포트를 경유하여 연결되는 제1 공진 회로 및 상기 전극에 제1 교류 신호를 인가하는 단계; 상기 제1 교류 신호의 영향으로 상기 전극 및 상기 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수를 검출하는 단계; 및 상기 제1 공진 주파수에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 단계를 포함한다.
이때 본 발명의 방법은 상기 제1 오실레이터와 동일한 특성을 가지는 제2 오실레이터가, 상기 제1 공진 회로와 동일한 임피던스를 가지는 제2 공진 회로에 레퍼런스 교류 신호인 제2 교류 신호를 인가하는 단계; 및 상기 제2 공진 회로에 인가되는 상기 제2 교류 신호의 레퍼런스 공진 주파수인 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 단계는 상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 위조 지문/페이크 핑거를 생체 지문/라이브 핑거와 구별하는 방식과 달리 지문 인식이 수행되는 동안 병행하여 수행할 수 있을 뿐 아니라, 지문 인식이 수행되기 전 또는 후에 제약 없이 위조 지문을 인식할 수 있다.
본 발명에 따르면 전체적인 지문 인식이 수행되는 시간에 영향을 주지 않으면서 위조 지문을 인식할 수 있다. 또한 위조 지문을 인식하기 위한 하드웨어 추가 비용을 절감하고 위조 지문을 인식하는 과정 자체에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
본 발명에 따르면 광학식, 반도체식 또는 열감지식 등 현재 알려진 다양한 지문 인식 기술과 제한 없이 결합하여 위조 지문을 인식할 수 있는 회로 및 방법을 제공할 수 있다. 또한 위조 지문을 인식하는 과정에서 별도의 복수 주파수 성분에 대한 스캔 없이도 신속하게 위조 지문을 인식할 수 있다.
본 발명에 따르면 위조 지문을 인식하는 과정의 일부를 디지털화하여 노이즈에 강인한 검출 회로 및 동작 방법을 제공할 수 있다.
한편 종래의 위조 지문/페이크 핑거를 생체 지문/라이브 핑거와 구별하는 방식은, 기준 전위를 설정하기 위한 별도의 전극을 필요로 하였다. 이는 전자 회로는 배터리의 접지 전원을 기준 전위로 하는 반면, 인체는 지구를 기준 전위로 하기 때문에 생기는 현상이었다. 본 발명에 따르면 공진 현상을 이용하면서 공진 주파수의 변화를 이용하여 위조 지문/페이크 핑거를 검출하기 때문에, 상대적으로 신호의 진폭의 변화에 강인하며(robust), 진폭에 큰 영향 없이 접근한 오브젝트가 위조 지문인지 생체 지문인지를 식별할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 부가적인 전극을 최소화하고 지문 인식 과정에서 기본적으로 구비되는 전극을 이용하여 위조 지문을 식별할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 지문 인식 장치(100)는 제1 공진 회로(110), 제1 오실레이터(120), 판정 회로(130), 한 쌍의 포트(140), 및 접촉부(150)를 포함한다. 이때 제1 공진 회로(110), 제1 오실레이터(120), 판정 회로(130), 및 포트(140)는 위조 지문을 인식하는 장치를 구성한다.
본 발명의 일 실시예에 따라서는 지문 인식 장치(100)는 지문 인식을 위한 센서의 형태로 구현될 수 있다. 한편 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치는 위조 지문을 인식하기 위한 집적회로(IC)의 형태로 구현될 수 있으며, 지문 인식을 위한 센서의 내부에 포함될 수 있다.
외부의 핑거(160)가 접촉할 수 있도록 접촉부(150)가 지문 인식 장치(100)의 외표면에 배치된다. 접촉부(150)에는 전극(142)이 배치된다. 전극(142)과 제1 공진 회로(110)는 포트(140)를 경유하여 상호 연결될 수 있다. 이때 전극(142)은 지문 인식 장치(100)에서 지문을 인식하기 위해 설치된 전극의 일부로서 구현될 수 있다. 지문을 인식하기 위해 설치된 전극의 일부가 본 발명의 전극(142)으로 활용될 수 있다. 지문 인식 장치(100)는 공진 회로를 이용함으로써 접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하는 경우 뿐만 아니라 근접하는 경우까지 검출할 수 있으므로, 접촉부(150)의 전극(142) 위에 유리 또는 강화 유리가 배치되어도 핑거(160)가 접촉하거나 근접하였는지 여부를 검출하는 데에 문제가 없다.
제1 오실레이터(120)는 제1 공진 회로(110)에 제1 교류 신호를 인가한다. 제1 교류 신호의 인가에 의하여 제1 공진 회로(110)에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1)는 제1 공진 회로(110)의 임피던스 및 전극(142)과 외부의 핑거(160)가 상호 작용하여 형성되는 기생 커패시턴스의 결합에 기반하여 결정될 수 있다.
판정 회로(130)는 제1 공진 주파수(ω1)에 기반하여 접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하였는지 여부 및 접촉부(150)에 접촉된 핑거(160)가 페이크 핑거인지 라이브 핑거인지를 판정할 수 있다.
이때 제1 공진 회로(110)는 제1 인덕터(112) 및 제1 커패시터(114)를 포함한다. 제1 인덕터(112)는 코일의 형태를 취할 수도 있으나 제어 가능한 인덕턴스를 가지는 반도체 패턴의 형태로 구현될 수도 있다. 도 1을 참조하면 제1 공진 회로(110)에 형성되는 제1 기생 저항(116)이 도시된다. 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 제1 공진 회로(110)와 후술할 다른 회로들 간의 밸런싱을 위하여 저항기 R'(도시되지 않음)을 추가 배치할 수도 있다.
제1 오실레이터(120)는 포트(140)를 경유하여 전극(142)에도 제1 공진 회로(110)에 인가되는 제1 교류 신호를 인가할 수 있다. 이때 포트(140)는 제1 공진 회로(110)와 접촉부(150)의 전극(142) 간의 인터페이스 포트로서 기능한다. 본 발명의 위조 지문을 인식하는 장치는 지문 인식 장치(100) 내에 하나의 집적회로(IC)로서 배치될 수 있으며, 집적회로는 인터페이스 포트 기능을 가지는 포트(140)를 통하여 지문 인식 장치(100)의 다른 부분과 연결될 수 있다. 특히 위조 지문을 인식하는 장치인 집적회로와 지문 인식 장치(100)의 전극(142)은 포트(140)를 통하여 연결될 수 있다.
포트(140)를 통하여 제1 공진 회로(110)와 전극(142)이 상호 연결되므로, 제1 오실레이터(120)에 의하여 인가되는 제1 교류 신호가 제1 공진 회로(110) 뿐만 아니라 전극(142)에도 인가될 수 있다. 인가된 제1 교류 신호가 제1 공진 회로(110) 및 전극(142)의 합성 임피던스와 결합하여 제1 공진 회로(110) 및 전극(142)에는 제1 전기 신호가 형성된다. 이때 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1)는 핑거(160) 및 접촉부(150) 간의 접촉, 근접, 및/또는 상호 작용에 기반하여 결정될 수 있다. 또한 핑거(160)를 구성하는 물질, 및/또는 핑거(160)의 전기적 특성에 기반하여 제1 공진 주파수(ω1)가 결정될 수 있다. 즉, 전극(142)이 핑거(160)와의 사이에서 형성하는 기생 커패시턴스의 변화로 인하여 제1 공진 회로(110)의 임피던스 및 기생 커패시턴스가 합성된 합성 임피던스가 변화한다. 합성 임피던스는 제1 공진 회로(110) 및 전극(142)의 합성 임피던스를 의미한다. 제1 교류 신호와 합성 임피던스가 결합하여 제1 공진 회로(110)에 제1 공진 주파수(ω1)를 가지는 제1 전기 신호가 형성된다. 전극(142)에도 마찬가지로 제1 공진 주파수(ω1)를 가지는 제1 전기 신호가 형성된다.
판정 회로(130)는 공진 주파수에 대한 복수개의 기준값을 가질 수 있다. 판정 회로(130)는 복수개의 기준값들과 제1 공진 주파수(ω1)를 비교함으로써 접촉부(150)에 외부의 핑거(160)에 근접/접촉하여 기생 커패시턴스를 형성하였는지를 판정할 수 있다. 또한 판정 회로(130)는 복수개의 기준값들과 제1 공진 주파수(ω1)를 비교함으로써 접촉부(150)에 근접/접촉한 외부의 핑거(160)가 페이크 핑거인지, 라이브 핑거인지를 판정할 수 있다. 이 때의 기준값들은 접촉부(150)에 외부의 핑거(160)가 접촉하거나 근접하지 않은 경우의 제1 공진 주파수(ω1)의 제1 범위, 핑거(160)가 접촉부(150)에 접촉하거나 근접한 경우의 제1 공진 주파수(ω1)의 제2 범위, 접촉부(150)에 접촉하거나 근접한 경우의 핑거(160)가 페이크 핑거인 경우의 제1 공진 주파수(ω1)의 제3 범위, 및 접촉부(150)에 접촉하거나 근접한 경우의 핑거(160)가 라이브 핑거인 경우의 제1 공진 주파수(ω1)의 제4 범위에 대한 경계값들을 의미할 수 있다.
판정 회로(130)는 추가적으로 내부에 제1 오실레이터(120) 및 제1 공진 회로(110)의 동작을 제어하기 위한 제어부/컨트롤러/프로세서(도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있다. 제어부의 제어 명령에 의하여 제1 교류 신호가 제1 오실레이터(120)로부터 제1 공진 회로(110)에 인가되고, 제1 공진 회로(110)에 형성된 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1)에 대한 정보를 판정 회로(130)가 수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예로서 도 2에 도시된 지문 인식 장치(200)는 제1 공진 회로(110), 제2 공진 회로(210), 제1 오실레이터(120), 제2 오실레이터(220), 판정 회로(230), 포트(140), 접촉부(150), 및 전극(142)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 위조 지문을 인식하는 장치는 도 2에 도시된 지문 인식 장치(200)의 일부를 포함할 수 있다. 위조 지문을 인식하는 장치는 제1 공진 회로(110), 제2 공진 회로(210), 제1 오실레이터(120), 제2 오실레이터(220), 판정 회로(230), 및 포트(140)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 공진 회로(110), 제1 오실레이터(120), 포트(140), 접촉부(150), 전극(142), 및 외부의 핑거(160)는 도 1과 동일한 구성을 취할 수 있으므로 중복되는 부분의 설명은 생략한다. 또한 도 2의 판정 회로(230)의 동작 중 제1 오실레이터(120) 및 제1 공진 회로(110)의 동작을 제어하기 위한 동작에 대한 설명 역시 중복되므로 생략한다. 판정 회로(230)에 포함되는 제어부/컨트롤러/프로세서(도시되지 않음)에 의하여 제2 오실레이터(220) 및 제2 공진 회로(210)의 동작 또한 제어될 수 있다.
도 2에서는 도 1에 도시되지 않았던 제2 공진 회로(210), 및 제2 오실레이터(220)가 추가로 지문 인식 장치(200)에 포함된다. 판정 회로(230)는 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2)에 대한 정보를 수신하거나, 제1 공진 주파수(ω1)를 가지는 제1 전기 신호 및 제2 공진 주파수(ω2)를 가지는 제2 전기 신호를 수신할 수 있다.
제2 공진 회로(210)는 제1 공진 회로(110)와 동일한 임피던스를 가지도록 설계된다. 특히 제2 공진 회로(210) 내의 인덕터와 커패시터는 제1 공진 회로(110) 내의 제1 인덕터(112) 및 제1 커패시터(114)와 동일한 값을 가지도록 설계될 수 있다. 도 2에서는 제2 공진 회로(210) 내의 기생 저항 성분(R)이 도시되었으나, 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 제1 공진 회로(110) 및 제2 공진 회로(210)의 임피던스를 정확히 일치시키고 밸런싱을 개선하기 위하여 저항기 R'(도시되지 않음)이 추가로 포함될 수도 있다.
제2 오실레이터(220)에 의하여 인가되는 제2 교류 신호가 제2 공진 회로(210)에 인가된다. 인가된 제2 교류 신호가 제2 공진 회로(210)의 임피던스와 결합하여 제2 공진 회로(210)에는 제2 전기 신호가 형성된다. 제2 교류 신호는 레퍼런스 교류 신호이고, 이로 인하여 제2 공진 회로(210)에 형성되는 제2 전기 신호는 레퍼런스 전기 신호이다. 이때 제2 전기 신호는 레퍼런스 공진 주파수인 제2 공진 주파수(ω2)를 가진다.
제2 공진 회로(210)는 외부에 노출되지 않으므로 외부의 핑거(160)가 근접/접촉하더라도 제2 공진 회로(210)의 전기적 특성에는 영향이 없다. 따라서 제2 전기 신호는 외부의 핑거(160)의 근접/접촉에도 불구하고 레퍼런스 공진 주파수인 제2 공진 주파수(ω2)를 유지할 수 있다.
제1 공진 회로(110)에 형성된 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 회로(210)에 형성된 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수(ω2)가 판정 회로(230)로 전달된다. 판정 회로(230)는 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 기반하여 접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하였는지, 및/또는 접촉부(150)에 접촉된 핑거(160)가 페이크 핑거인지, 라이브 핑거인지를 판정할 수 있다.
도 2의 실시예에서도 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1)는 핑거(160) 및 접촉부(150) 간의 접촉, 근접, 및/또는 상호 작용에 기반하여 결정될 수 있다. 또한 핑거(160)를 구성하는 물질, 및/또는 핑거(160)의 전기적 특성에 기반하여 제1 공진 주파수(ω1)가 결정될 수 있다. 즉, 전극(142)이 핑거(160)와의 사이에서 형성하는 기생 커패시턴스의 변화로 인하여 제1 공진 회로(110)의 임피던스 및 기생 커패시턴스가 합성된 합성 임피던스가 변화한다.
제1 공진 회로(110)와는 달리 제2 공진 회로(210)는 핑거(160)의 접촉 및/또는 근접 여부와 관계 없이 제2 공진 주파수(ω2)를 그대로 유지한다. 따라서 제2 공진 회로(210)의 제2 전기 신호와 제1 공진 회로(110)의 제1 전기 신호 간의 주파수 차이를 검출하면 제1 공진 회로(100)의 제1 공진 주파수(ω1)가 제2 공진 주파수(ω2)에서 shift되었는지 여부, shift되었다면 그 정도에 대한 정량적인 분석이 가능하다.
판정 회로(230)는 캘리브레이션 과정을 수행할 수 있다. 판정 회로(230)는 접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하거나 근접하지 않은 상태에서 캘리브레이션 과정을 수행할 수 있다. 이때 캘리브레이션 과정을 통해 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이가 zero가 되도록 제1 공진 회로(110) 또는 제2 공진 회로(210)가 조정될 수 있다. 또한 캘리브레이션 과정을 통해 접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하거나 근접하지 않은 상태에서 검출되는 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이가 별도의 메모리 또는 스토리지(storage)에 저장되어 향후 위조 지문 인식 과정에서 오프셋 정보로 처리될 수 있다. 캘리브레이션을 거친 후 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 대한 조정은 가변 저항기 R' 의 값을 조정하는 등의 수단을 이용하여 실행될 수 있다.
판정 회로(230)는 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 대한 판정을 위한 복수개의 임계값을 가질 수 있다. 판정 회로(230)는 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이가 제1 임계값 이상이면 제1 공진 주파수(ω1)가 제2 공진 주파수(ω2)로부터 유의미한 변화를 일으킨 것으로 간주하고 접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하거나 근접한 것으로 판정할 수 있다.
판정 회로(230)는 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이가 제2 임계값 이상인지 여부에 기반하여 접촉부(150)에 접촉한 핑거(160)가 페이크 핑거인지 여부를 판정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제2 임계값이 제1 임계값보다 클 수 있다.
접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하거나 근접하지 않은 경우에는 전극(142) 측에서 형성되는 기생 커패시턴스는 제1 공진 회로(110)의 임피던스와 비교할 때 큰 영향을 주지 않고, 따라서 제1 공진 회로(110) 및 전극(142)의 합성 임피던스는 제2 공진 회로(210)의 임피던스와 큰 차이가 없다. 이때 제1 공진 주파수(ω1) 및 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이는 실질적으로 zero로 판정된다. 접촉부(150)에 핑거(160)가 접촉하거나 근접한 경우, 핑거(160)는 페이크 핑거일 수도 있고 라이브 핑거일 수도 있으며 약하든 강하든 전기 전도성을 가지므로 전극(142)과 핑거(160) 사이에 기생 커패시턴스가 형성된다. 전극(142) 측의 기생 커패시턴스는 제1 공진 회로(110)의 임피던스와 합성되어 제1 공진 회로(110)-전극(142)의 합성 임피던스에 변화가 발생한다. 제1 공진 회로(110)-전극(142)의 합성 임피던스의 변화에 의하여 제1 공진 주파수(ω1)가 변화하고, 제1 공진 주파수(ω1)는 기생 커패시턴스의 영향을 받지 않는 제2 공진 회로(210)의 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수(ω2)로부터 shift된다. 이때 shift되는 공진 주파수의 차이는 핑거(160)와 전극(142) 간의 상호 작용의 정도, 핑거(160)의 전기적 특성에 의하여 결정된다.
제1 임계값은 제1 공진 주파수(ω1)가 제2 공진 주파수(ω2)로부터 유의미한 변화를 일으켰는지를 판정하는 기준이므로, 제1 임계값 이상의 공진 주파수 차이가 검출된다면 핑거(160)가 접촉부(150) 및 전극(142)에 접촉하거나 근접한 것으로 판정될 수 있다.
제2 임계값은 제1 임계값보다 큰 값을 가지며, 유의미한 변화를 일으킨 제1 공진 주파수(ω1)의 변화 값에 기반하여 핑거(160)의 전기적 특성을 식별하기 위한 수단이다. 즉, 핑거(160)가 라이브 핑거인 경우와, 페이크 핑거인 경우의 전기적 특성을 구별하기 위한 기준으로 제2 임계값이 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예 중 하나로서 제2 임계값 이상의 공진 주파수 차이가 검출된 경우 제1 공진 주파수(ω1)가 제2 공진 주파수(ω2)로부터 충분히 크게 변화한 것으로 인지되어 핑거(160)가 라이브 핑거인 것으로 판정될 수 있다. 제1 임계값 이상의 공진 주파수 차이가 검출되었으나 공진 주파수 차이가 제2 임계값 미만인 경우에는 핑거(160)가 페이크 핑거인 것으로 판정될 수 있다. 페이크 핑거의 예시로는 실리콘 러버 핑거(Silicon Rubber Finger), 몰딩 플라스틱(molding plastic), 젤라틴(gelatin), 및 종이 등의 재질로 제조된 인공 핑거(Gummy finger or artificial finger)에 지문의 무늬를 입힌 경우 등을 들 수 있다. 예를 들어 페이크 핑거의 경우에 나타나는 공진 주파수 차이가 수십 kHz 범위이고, 라이브 핑거의 경우에 나타나는 공진 주파수 차이가 수백 kHz 범위라면 제2 임계값은 수백 kHz 범위의 라이브 핑거를 수십 kHz 범위의 페이크 핑거와 구별할 수 있도록 100 kHz 이상의 값을 가지도록 설계될 수 있다. 물론 이 같은 실시예들은 본 발명의 사상을 구현하기 위한 실시예들 중 하나로서, 본 발명의 사상이 이와 같은 실시예들에 의하여 국한되는 것은 아니다.
일반적으로 현재까지 알려진 위조 지문의 인식 기술은 가변 주파수 스캔을 통하여 복수의 주파수 신호를 순차적으로 입력한 이후 임피던스의 변화를 측정하는 것이었는데, 이 같은 방법은 신호의 크기를 정확히 검출하고 비교해야 하는 전제 조건이 있었다. 그런데 일반적인 지문 인식 장치에서 노이즈에도 불구하고 위조 지문을 인식하기 위한 수단으로 검출되는 신호들의 크기를 정확히 검출하는 것은 대단히 어려운 일이다.
본 발명은 신호들의 진폭을 주된 검출 대상으로 삼는 대신 공진 주파수의 변화를 주된 검출 대상으로 삼았으며, 또한 가변 주파수 스캔과 같은 방식을 채택하지 않고 동일 주파수의 교류 신호를 인가하는 수단만으로도 충분히 소기의 목적을 달성할 수 있다. 즉, 접근한 핑거(160)의 조성이 실제로 인체의 일부인 라이브 핑거인지, 페이크 핑거인지를 식별하는 것이다. 본 발명은 핑거(160)의 접근 여부 및 핑거(160)의 전기적 특성을 신속하게 식별하여 핑거(160)가 페이크 핑거인지 라이브 핑거인지를 효과적으로 판정할 수 있다. 이를 위하여 본 발명은 노이즈에 약한 복수의 주파수 성분들의 크기를 검출하는 대신 공진 주파수의 변화를 비교하고 검출하는 방식을 채택하였으며 노이즈에 강인하고 진폭의 변화에도 불구하고 효과적으로 페이크 핑거를 인식하는 수단을 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치 및 그 장치를 포함하는 지문 인식 장치를 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 장치는 제1 공진 회로(310), 제2 공진 회로(312), 제1 오실레이터(320), 제2 오실레이터(322), 및 판정 회로(330)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 지문 인식 장치(300)는 위조 지문을 인식하는 장치를 포함하며, 또한 외부의 핑거(160, 도시되지 않음)와 접촉할 수 있도록 배치된 접촉부(150)를 더 포함한다.
도 3의 제1 공진 회로(310), 제2 공진 회로(312), 제1 오실레이터(320)., 제2 오실레이터(322), 및 접촉부(150)는 도 2에 도시된 사항으로부터 충분히 설명되었으므로 중복된 설명은 생략한다. 도 3의 판정 회로(330)의 동작 또한 도 2의 판정 회로(230)와 중복되는 설명은 생략한다.
도 3에서 판정 회로(330)는 믹서 회로(332, mixer), 저역통과필터(334, Low Pass Filter), 타임-투-디지털 변환기(336, Time-to-Digital Converter)를 포함한다.
제1 전기 신호 및 제2 전기 신호가 믹서 회로(332)를 거치면 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 해당하는 제3 주파수 성분의 신호가 생성된다. 제3 주파수 성분의 저주파 신호가 저역통과필터(334)를 통과하면서 저주파 신호에 포함되는 고주파 성분이 제거된다.
타임-투-디지털 변환기(336)는 저역통과필터(334)의 출력단에 연결되어 제3 주파수 성분 신호의 주파수를 디지털 카운트한다. 이때 타임-투-디지털 변환기(336)는 제3 주파수 성분 신호의 주파수에 비례하는 디지털화된 값을 출력할 수 있다.
실시예에 따라서는 타임-투-디지털 변환기(336)는 제3 주파수 성분 신호의 제3 주파수 성분 신호의 주파수에 비례하는 제4 주파수를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있다. 제4 주파수는 제3 주파수 성분 신호의 주파수와 동일할 수도 있으나, 믹서 회로(332) 및 저역통과필터(334)를 거치면서 반영되는 전달 함수(Transfer function)의 영향으로 최초의 주파수와는 다른 제4 주파수를 가질 수도 있다. 타임-투-디지털 변환기(336)는 제4 주파수를 가지는 펄스 신호의 펄스 개수를 일정 시간 구간 동안 카운트하거나, 제4 주파수를 가지는 펄스 신호의 펄스폭 또는 주기에 대한 디지털 카운트 값을 생성할 수 있다.
판정 회로(330)에서 생성된 디지털화된 카운트값, 즉, 제3 주파수 성분 신호의 주파수에 비례하는 디지털화된 값은 지문 인식 장치(100, 200, 300)의 구성에 따라서 다시 디지털화된 값에 비례하는 아날로그 신호로 변환되어 지문 인식 장치(100, 200, 300)의 메인 프로세서 측으로 전달될 수도 있다. 이때 아날로그 신호의 전압, 전류, 주파수, 또는 진폭 등이 제3 주파수 성분 신호의 주파수에 비례하도록 변환될 수 있다.
앞선 실시예의 판정 회로(230)에서 적용되는 제1 임계값와 제2 임계값은 타임-투-디지털 변환기(336)의 출력으로 생성되는 디지털 카운트 값에 적용될 수 있다. 판정 회로(330)의 실시예에 따라서는 제3 주파수 성분 신호에 대한 샘플러 및 비교기(comparator)를 포함할 수 있는데, 이때 판정 회로(330)의 원활한 동작을 위하여 샘플러 및 비교기는 제2 임계값에 해당하는 주파수 성분보다 충분히 큰 동작 주파수를 선택하여 설계될 수 있다.
지문 인식 장치(100, 200, 300)가 지문을 인식하는 데에 소요되는 시간은 수백 밀리초 내지 수 초 수준인데, 본 발명의 위조 지문을 인식하는 과정은 수백 마이크로초 내지 수 밀리초 내에 완전히 결과를 검출할 수 있다.
본 발명의 판정 회로(330)는 디지털 카운트 값에 제1 임계값 및 제2 임계값을 적용하여 판정한 결과를 별도의 신호로 생성하여 지문 인식 장치(300)의 메인 프로세서에 전달할 수 있다. 이때 접촉/근접한 핑거(160)가 페이크 핑거로 인식되면 판정 회로(330)에 의하여 생성된 결과에 기반하여 지문 인식 장치(300)는 인식된 지문이 보안 인증 과정을 통과하였더라도 그 인증 과정을 취소하거나 중단할 수 있다. 또한 본 발명의 위조 지문을 인식하는 과정에 의한 결과가 지문 인식 과정의 결과보다 먼저 도출되고 페이크 핑거가 접촉/근접한 것으로 인식되면 해당 지문 인식 및 그로 인한 보안 인증 과정을 취소 또는 중단하도록 제어될 수 있다.
이처럼 본 발명의 위조 지문을 인식하는 과정의 결과에 기반하여 핑거(160)가 페이크 핑거인 경우 지문 인식 장치(300)는 스캔된 지문을 보안 인증에 적용하지 않고, 스캔된 지문에 의하여 보안 인증이 진행되는 것을 방지할 수 있다. 페이크 핑거의 접촉/근접이 인식된 경우 지문 판단 프로세스는 허용되지 않고 거절되며, 라이브 핑거의 접촉/근접이 인식된 경우에만 유효한 지문 정보로 인식하여 보안 인증 과정이 계속 진행된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다. 본 발명의 위조 지문을 인식하는 방법은 도 1의 지문 인식 장치(100) 및 그 내부의 위조 지문을 인식하는 장치, 또는 그 내부의 제어부(도시되지 않음)에 의하여 실행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 전극(142)과 제1 공진 회로(110)에 제1 교류 신호가 인가된다(S410). 제1 교류 신호의 인가는 제1 오실레이터(120)에 의하여 이루어지며, 제1 오실레이터(120)의 동작 또는 제1 교류 신호의 인가 동작은 제어부/컨트롤러/프로세서(도시되지 않음)에 의하여 제어될 수 있다.
제1 교류 신호의 인가로 인하여 전극(142)과 제1 공진 회로(110)에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1)가 검출된다(S420).
제1 공진 주파수(ω1)에 기반하여 핑거(160)가 접촉부(150)에 접촉하거나 근접하였는지 여부가 판정된다(S440).
핑거(160)가 접촉부(150)에 접촉하거나 근접하지 않았으면 현재의 프로세스는 종료된다. 필요에 따라 일정 시간 경과 후 또는 일정 조건이 충족되면 단계 S410이 다시 되풀이될 수 있다.
핑거(160)가 접촉부(150)에 접촉하거나 근접하였으면, 접촉한 핑거(160)가 페이크 핑거인지 여부가 제1 공진 주파수(ω1)에 기반하여 판정된다(S450).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법을 도시하는 동작 흐름도이다. 본 발명의 위조 지문을 인식하는 방법은 도 2의 지문 인식 장치(200) 및 그 내부의 위조 지문을 인식하는 장치, 또는 그 내부의 제어부/컨트롤러/프로세서(도시되지 않음)에 의하여 실행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 교류 신호가 전극(142)과 제1 공진 회로(110)에 인가된다(S510).
제1 전기 신호의 제1 공진 주파수(ω1)가 검출된다(S520).
제2 공진 회로(210)에 제2 교류 신호가 인가된다(S512).
제2 공진 회로(210)에 형성되는 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수(ω2)가 검출된다(S522).
단계 S512 및 단계 S522는 단계 S510 및 단계 S520과 병렬적으로 실행될 수 있다.
제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이가 검출된다(S530).
제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 기반하여 핑거(160)가 접촉부(150)에 접촉하거나 근접하였는지 여부가 판정된다(S540).
핑거(160)가 접촉부(150)에 접촉하였거나 근접하였으면, 접촉한 핑거(160)가 페이크 핑거인지 여부가 제1 공진 주파수(ω1)와 제2 공진 주파수(ω2) 간의 차이에 기반하여 판정된다(S550).
본 발명의 일 실시예에 따른 위조 지문을 인식하는 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명의 실시예와 도면에 소개된 길이, 높이, 크기, 폭 등은 이해를 돕기 위해 과장된 것일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300: 지문 인식 장치
110, 310: 제1 공진 회로
210, 312: 제2 공진 회로
130, 230, 330: 판정 회로
140: 한 쌍의 인터페이스 포트
150: 접촉부
160: 외부의 핑거
110, 310: 제1 공진 회로
210, 312: 제2 공진 회로
130, 230, 330: 판정 회로
140: 한 쌍의 인터페이스 포트
150: 접촉부
160: 외부의 핑거
Claims (9)
- 핑거가 접촉하거나 근접하는 접촉부에 배치되는 전극과 연결되는 한 쌍의 포트;
상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극과 연결되는 제1 공진 회로;
상기 제1 공진 회로에 제1 교류 신호를 인가하는 제1 오실레이터;
상기 제1 공진 회로와 동일한 임피던스를 가지는 제2 공진 회로;
상기 제1 오실레이터와 동일한 특성을 가지며 상기 제2 공진 회로에 레퍼런스 교류 신호인 제2 교류 신호를 인가하는 제2 오실레이터; 및
상기 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 회로에 형성되는 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 간의 차이를 제1 정보로서 검출하고, 상기 제1 정보에 기반하여 상기 접촉부에 상기 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 상기 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 판정 회로;
를 포함하고,
상기 제1 공진 회로는 제1 인덕터 및 제1 커패시터를 포함하고,
상기 제1 오실레이터는 상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극에도 상기 제1 공진 회로에 인가되는 상기 제1 교류 신호를 인가하고,
상기 제2 공진 회로는 상기 제1 인덕터와 동일한 인덕턴스를 가지는 제2 인덕터; 및 상기 제1 커패시터와 동일한 커패시턴스를 가지는 제2 커패시터;를 포함하며,
상기 제2 공진 주파수는 상기 제2 공진 회로에 인가되는 상기 제2 교류 신호의 영향으로 상기 제2 공진 회로에 형성되는 상기 제2 전기 신호의 레퍼런스 공진 주파수이고,
상기 제1 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제1 교류 신호를 상기 제1 공진 회로에 인가하고, 상기 제2 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제2 교류 신호를 상기 제2 공진 회로에 인가하며,
상기 판정 회로는
상기 제1 전기 신호의 진폭 및 상기 제2 전기 신호의 진폭의 검출 과정으로부터 독립적인 검출 과정을 거쳐 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이를 검출하는 위조 지문을 인식하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 판정 회로는
상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이가 제1 임계값 이상이면 제1 공진 주파수가 유의미한 변화를 일으킨 것으로 간주하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접한 것으로 판정하는 위조 지문을 인식하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 판정 회로는
상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이가 제2 임계값 이상인지 여부에 기반하여 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 위조 지문을 인식하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 판정 회로는
상기 제1 공진 주파수와 상기 제2 공진 주파수 간의 차이에 해당하는 제3 주파수 성분의 저주파 신호를 생성하는 믹서 회로(mixer);
상기 믹서 회로의 출력단에 연결되어 상기 저주파 신호에 포함된 고주파 성분을 제거하는 저역통과필터(Low pass filter); 및
상기 저역통과필터의 출력단에 연결되어 상기 제3 주파수 성분의 상기 저주파 신호의 주파수를 디지털 카운트하는 타임-투-디지털 변환기(Time-to-Digital Converter);
를 포함하는 위조 지문을 인식하는 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전극이 상기 핑거와의 사이에서 형성하는 기생 커패시턴스의 변화로 인하여 상기 제1 공진 회로의 임피던스 및 상기 기생 커패시턴스가 합성된 합성 임피던스가 변화하고, 상기 제1 교류 신호와 상기 합성 임피던스가 결합하여 상기 제1 공진 회로에 상기 제1 공진 주파수를 가지는 상기 제1 전기 신호가 형성되는 위조 지문을 인식하는 장치. - 핑거가 접촉하거나 근접하는 접촉부;
상기 접촉부에 배치되는 전극;
한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극과 연결되는 제1 공진 회로;
상기 제1 공진 회로에 제1 교류 신호를 인가하는 제1 오실레이터;
상기 제1 공진 회로와 동일한 임피던스를 가지는 제2 공진 회로;
상기 제1 오실레이터와 동일한 특성을 가지며 상기 제2 공진 회로에 레퍼런스 교류 신호인 제2 교류 신호를 인가하는 제2 오실레이터; 및
상기 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 회로에 형성되는 제2 전기 신호의 제2 공진 주파수 간의 차이를 제1 정보로서 검출하고, 상기 제1 정보에 기반하여 상기 접촉부에 상기 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 상기 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 판정 회로;
를 포함하고,
상기 제1 공진 회로는 제1 인덕터 및 제1 커패시터를 포함하고,
상기 제1 오실레이터는 상기 한 쌍의 포트를 경유하여 상기 전극에도 상기 제1 공진 회로에 인가되는 상기 제1 교류 신호를 인가하고,
상기 제2 공진 회로는 상기 제1 인덕터와 동일한 인덕턴스를 가지는 제2 인덕터; 및 상기 제1 커패시터와 동일한 커패시턴스를 가지는 제2 커패시터;를 포함하며,
상기 제2 공진 주파수는 상기 제2 공진 회로에 인가되는 상기 제2 교류 신호의 영향으로 상기 제2 공진 회로에 형성되는 상기 제2 전기 신호의 레퍼런스 공진 주파수이고,
상기 제1 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제1 교류 신호를 상기 제1 공진 회로에 인가하고, 상기 제2 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제2 교류 신호를 상기 제2 공진 회로에 인가하며,
상기 판정 회로는
상기 제1 전기 신호의 진폭 및 상기 제2 전기 신호의 진폭의 검출 과정으로부터 독립적인 검출 과정을 거쳐 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이를 검출하는 위조 지문을 구별하는 지문 인식 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이가 제1 임계값 이상이면 제1 공진 주파수가 유의미한 변화를 일으킨 것으로 간주하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접한 것으로 판정하고,
상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이가 제2 임계값 이상인지 여부에 기반하여 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 위조 지문을 구별하는 지문 인식 장치. - 제1 오실레이터가, 핑거가 접촉하거나 근접하는 접촉부에 배치되는 전극과 한 쌍의 포트를 경유하여 연결되는 제1 공진 회로 및 상기 전극에 제1 교류 신호를 인가하는 단계;
상기 제1 오실레이터와 동일한 특성을 가지는 제2 오실레이터가, 상기 제1 공진 회로와 동일한 임피던스를 가지는 제2 공진 회로에 레퍼런스 교류 신호인 제2 교류 신호를 인가하는 단계;
판정 회로가, 상기 제1 교류 신호의 영향으로 상기 전극 및 상기 제1 공진 회로에 형성되는 제1 전기 신호의 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 회로에 인가되는 상기 제2 교류 신호의 영향으로 상기 제2 공진 회로에 형성되는 제2 전기 신호의 레퍼런스 공진 주파수인 제2 공진 주파수 간의 차이를 검출하는 단계; 및
상기 판정 회로가, 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제1 교류 신호를 상기 제1 공진 회로에 인가하고, 상기 제2 오실레이터는 단일 주파수 성분의 상기 제2 교류 신호를 상기 제2 공진 회로에 인가하며,
상기 제1 전기 신호의 진폭 및 상기 제2 전기 신호의 진폭의 검출 과정으로부터 독립적인 검출 과정을 거쳐 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이를 검출하는 위조 지문을 인식하는 방법. - 제8항에 있어서,
상기 판정 회로가, 상기 제1 공진 주파수 및 상기 제2 공진 주파수 간의 차이에 기반하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접하였는지 여부 및 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 단계는
상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이가 제1 임계값 이상이면 제1 공진 주파수가 유의미한 변화를 일으킨 것으로 간주하여 상기 접촉부에 핑거가 접촉하거나 근접한 것으로 판정하는 단계; 및
상기 제2 공진 주파수와 상기 제1 공진 주파수 간의 차이가 제2 임계값 이상인지 여부에 기반하여 상기 접촉부에 접촉하거나 근접한 핑거가 페이크 핑거인지 여부를 판정하는 단계;
를 포함하는 위조 지문을 인식하는 방법.
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