KR960013820B1

KR960013820B1 - Fingerprint recognizing apparatus

Info

Publication number: KR960013820B1
Application number: KR1019890007486A
Authority: KR
Inventors: 양근영
Original assignee: Lg전자 주식회사; 구자홍
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2009-05-31
Also published as: KR900018868A

Abstract

a collimator making a beam from a laser diode to a parallel beam; a wide guide plate guiding the dispersed beam according to the protrusion of a finger print; an input side deflecting plate deflecting the collimated beam; an output side deflecting plate; a hologram where the finger print is projected; and a CCD converting the finger print shape on the hologram to an electrical signal.

Description

Fingerprint reader

제 1도는 종래 지문 인식광학계의 구성도.1 is a block diagram of a conventional fingerprint recognition optical system.

제 2도는 종래 지문 영상 결상광학계의 구성도.2 is a block diagram of a conventional fingerprint image imaging optical system.

제 3도는 본 발명의 지문 영상광학계의 구성도.3 is a block diagram of a fingerprint imaging optical system of the present invention.

제 4도는 본 발명의 지문 영상광학계의 광학계통도.4 is an optical system diagram of a fingerprint imaging optical system of the present invention.

제 5도는 본 발명의 홀로그램 제조광학계의 광학계통도.5 is an optical system diagram of a hologram manufacturing optical system of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 지문 인식광학계 2 : 레이저 다이오드1: fingerprint recognition optical system 2: laser diode

3 : 콜리미터 4 : 편광판3: collimator 4: polarizing plate

5 : 주사선 안내판 6 : 편광판5: scanning line guide plate 6: polarizing plate

7 : 홀로그램 8 : 에어리어 CCD.7: Hologram 8: Area CCD.

본 발명은 지문 인식장치에 관한 것으로, 특히 주사선 안내판과 홀로그램, 그리고 편광판을 사용하여 지문을 정확히 인식할 수 있도록 한 지문 인식장치에 관한 것이다. 종래 지문 인식장치는 제 1도 및 제 2도에 도시한 바와 같이 손가락 지문에 빛을 조사하는 광원으로서 엘이디 어레이판(LED Array Plate) (20), 손가락을 접촉시키는 프리즘(21), 프리즘(21)의 경사면에 형성되는 지문을 결상하는 결상렌즈계(25), 결상렌즈계(25)에 의해 결상된 지문형상을 전기적 신호로 바꾸는 에어리어 CCD(Area Charge Coupled Device) (22) 및, 에어리어 CCD(22)로부터의 신호를 증촉하고 분석하는 신호증폭 및 분석회로(23)로 구성된다. 이와 같은 종래의 장치는 프리즘(21)의 경사면에 손가락을 접촉시키고 엘이디 어레이판(20)으로부터 빛을 조사하면 지문의 요철에서 프리즘(21)의 경사면에 접촉된 부위는 밝게 빛나고, 접촉되지 않은 부위는 어둡게 되어 지문형상이 프리즘(21)의 경사면에 형성되며, 이 지문형상은 결상렌즈계(25)에 의해 에어리어 CCD(22)에 결상되며, 에어리어 CCD(22)는 결상된 상의 밝기 정도를 전기적 신호로 바꾸고, 이 전기적 신호를 신호증폭 및 분석회로(23)에 의해 증폭, 분석함으로써 지문을 인식하게 되는 것이다. 그러나 이러한 종래의 장 치에서는 제 1도에 도시한 바와 같이 결상렌즈계(25)의 광축이 결상하는 물체, 즉 프리즘(21) 경사면에 형성된 지문형상에 대해 45°로 경사져 있어 결상되는 상(24)도 제2도와 같이 에어리어 CCD(22)에 대해 45°경사지게 되므로 지문의 형상이 광축 근처에서는 명확하게 되지만 광측으로부터 멀어질수록 희미해지는 문제점이 있었다. 이는 지문을 인식하는데 에러(Error)외 요인으로 작용하계 된다.The present invention relates to a fingerprint recognition device, and more particularly, to a fingerprint recognition device capable of accurately recognizing a fingerprint using a scanning line guide plate, a hologram, and a polarizing plate. In the conventional fingerprint recognition apparatus, as shown in FIGS. 1 and 2, an LED array plate 20 as a light source for irradiating light to a finger fingerprint, a prism 21 for contacting a finger, and a prism 21 An imaging lens system 25 for imaging a fingerprint formed on an inclined surface of the surface), an area charge coupled device 22 for converting a fingerprint image formed by the imaging lens system 25 into an electrical signal, and an area CCD 22. And a signal amplification and analysis circuit 23 for raising and analyzing signals from the signal. In the conventional apparatus, when a finger touches an inclined surface of the prism 21 and irradiates light from the LED array plate 20, a portion of the fingerprint that is in contact with the inclined surface of the prism 21 shines brightly and is not in contact. Is darkened, and the fingerprint shape is formed on the inclined surface of the prism 21, and the fingerprint shape is formed on the area CCD 22 by the imaging lens system 25, and the area CCD 22 displays the degree of brightness of the formed image as an electrical signal. The fingerprint is recognized by amplifying and analyzing the electrical signal by the signal amplification and analysis circuit 23. However, in such a conventional apparatus, as shown in FIG. 1, the optical axis of the imaging lens system 25 forms an image 24 formed by inclining at an angle of 45 ° with respect to an object that forms an image, that is, a fingerprint shape formed on an inclined surface of the prism 21. As shown in FIG. 2, since the inclination is 45 ° with respect to the area CCD 22, the shape of the fingerprint becomes clear near the optical axis, but there is a problem that the farther it is from the light side, the more faint it is. This is a factor other than error in recognizing the fingerprint.

또한 위와 같은 문제점을 어느 정도 보상하기 위하여 여러장의 렌즈로 구성된 결상렌즈계(25)를 사용하고 있으나 충분한 보상이 이루어지지 않을 뿐만 아니라 광학계의 크기가 커지게 되고 광학계의 원가가 상승되는 문제점이 있었다.In addition, although the imaging lens system 25 composed of several lenses is used to compensate to the above problems to some extent, there is a problem that not only is not sufficiently compensated but also the size of the optical system is increased and the cost of the optical system is increased.

본 발명의 목적은 홀로그램과 주사선 안내판을 사용하여 지문의 형상이 에어리어 CCD상이 직각으로 결상되도록 함으로써 에러발생요인을 제거함과 아울러 편광방향이 서로 수직을 이루는 편광판을 레이저 다이오드와 지문구간 사이의 입력부분과 지문구간과 홀로그램 사이의 출력부분에 설치하여 주사선 안내판 내부에서 직접 반사되는 빔을 제거함으로써 선명한 지문의 영상을 얻을 수 있도록 하려는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 여러장으로 되는 결상렌즈를 사용하지 않고 주사선 안내판과 홀로그램을 사용함으로써 결상렌즈계를 소형화할 수 있음과 아울러 원가를 절감할 수 있도록 하여 실용성을 높일 수 있도록 하려는 것이다.The object of the present invention is to eliminate the error occurrence factors by using the hologram and the scanning line guide plate to form an image at right angles on the area CCD, and the polarizing plate having the polarization directions perpendicular to each other and the input portion between the laser diode and the fingerprint section. It is installed at the output part between the fingerprint section and the hologram to remove the beam reflected directly inside the scanning line guide plate so that a clear fingerprint image can be obtained. Another object of the present invention is to increase the practicality by using a scanning line guide plate and a hologram without using multiple imaging lenses to reduce the size of the imaging lens system and to reduce costs.

이하, 본 발명에 의한 지문 인식장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.Hereinafter, a fingerprint recognition device according to the present invention will be described in detail according to an embodiment shown in the accompanying drawings.

제 3도는 본 발명의 지문 인식광학계의 구성도, 제 4도는 본 발명의 지문 인식광학계의 광학계통도, 제 5도는 본 발명의 홀로그램 제조광학계의 광학계통도로서, 도면에서 1은 지문 인식용 광학계로서, 광원인 레이저 다이오드(2)와, 레이저 다이오드(2)로부터 발생한 레이저 빔을 평행광으로 만드는 콜리미터(3)과, 시준된 빔을 편광시키는 편광판(4)와, 주사선 안내관(Wave Guide Plate)(5)과, 상기 편광판(4)와 편광방향이 서로 직각이 되는 편광판(6) 및 홀로그램(7)로 구성된다.3 is a configuration diagram of a fingerprint recognition optical system of the present invention, FIG. 4 is an optical system diagram of a fingerprint recognition optical system of the present invention, and FIG. 5 is an optical system diagram of a hologram manufacturing optical system of the present invention. A laser diode 2 as a light source, a collimator 3 for making the laser beam generated from the laser diode 2 into parallel light, a polarizing plate 4 for polarizing the collimated beam, and a wave guide plate (5), and the polarizing plate 6 and the hologram 7 in which the said polarizing plate 4 and a polarization direction are orthogonal to each other.

상기 주사선 안내판(5)은 굴절율 n을 가지는 유리로서 제 3도와 같이 직육면체로 제작한다.The scanning line guide plate 5 is made of a rectangular parallelepiped as a glass having a refractive index n as shown in FIG.

상기 편광판(4,6)은 각각 레이저 다이오드(2)와 지문구간 사이의 입력부분과 지문구간과 홀로그램(7) 사이의 출력부분에 설치한다. 상기 홀로그램(7)은 제5도와 같은 제조광학계를 가지도록 설치한다. 즉, 발산구면파(W₂)와 집속구면파(W₁)의 중심축이 이루는 각도 θ1은 산란빔(11)이 홀로그램(7)에 입사 될때 홀로그램(7)의 법선과 이루는 각도이며, θ2는 접속구면파(W₁)와 발산구면파(W₂)의 중심축이 이루는 각도로서 θ₁=θ₂, 40°θ₁=θ₂45°의 조건을 만족하도록 한다.The polarizing plates 4 and 6 are respectively provided at the input portion between the laser diode 2 and the fingerprint section and at the output portion between the fingerprint section and the hologram 7. The hologram 7 is installed to have a manufacturing optical system as shown in FIG. That is, the angle θ1 formed by the central axis of the diverging spherical wave W ₂ and the focused spherical wave W ₁ is an angle formed with the normal of the hologram 7 when the scattering beam 11 is incident on the hologram 7, and θ 2 is a connection. The angle formed by the central axis of the spherical wave W ₁ and the diverging spherical wave W ₂ is satisfied to satisfy the conditions of θ ₁ = θ ₂ and 40 ° θ ₁ = θ ₂ 45 °.

또한 발산구면파(W2)의 발산위치와 홀로그램(7) 사이의 중심축 거리 L3는,In addition, the central axis distance L3 between the diverging position of the diverging spherical wave W2 and the hologram 7,

L₃=L₂×nL ₃ = L ₂ × n

여기서, L₂는 콜리미터(3)의 광축과 지문이 접촉하는 주사선 안내판(5) 표면에 만나는 점(P)으로부터 홀로그램(7)의 중심까지의 거리이며, n은 주사선 안내판(5)의 굴절율이다.Here, L ₂ is the distance from the point P where the optical axis of the collimator 3 meets the surface of the scanning line guide plate 5 in contact with the fingerprint to the center of the hologram 7, and n is the refractive index of the scanning line guide plate 5. to be.

또한 집속구면파(W₁)의 집속위치와 홀로그램(7) 사이의 거리 L₄는 홀로그램(7)에서 에어리어 CCD(8) 사이의 거리 L₁과 같게 한다.Further, the distance L ₄ between the focusing position of the focusing spherical wave W ₁ and the hologram 7 is equal to the distance L ₁ between the hologram 7 and the area CCD 8.

이와 같이 구성된 본 발명의 지문 인식장치는, 레이저 다이오드(2)로부터 나온 빔이 콜리미터 (3)에 의해 평행광(9)으로 된 후 주사선 안내판(5)의 입력부분에 부착된 편광판(4)에 의해 편광되면서 지문이 접촉되는 부분에 입삭되고 지문의 요철에 따라 산란된다.In the fingerprint recognition device of the present invention configured as described above, the polarizing plate 4 attached to the input portion of the scanning line guide plate 5 after the beam from the laser diode 2 becomes the parallel light 9 by the collimator 3. While polarized by, the fingerprint is touched and scattered according to the irregularities of the fingerprint.

이때 산란되는 빔(10,11)은 산란에 의해 편광판(4)에 의해 편광방향을 잃어버린다.In this case, the scattered beams 10 and 11 lose the polarization direction by the polarizer 4 due to scattering.

그러나 주사선 안내판(5)의 내부에서 직접 반사되는 빔(11)들은 편광판(4)에 의해 편광된 방향을 유지하게 된다.However, the beams 11 directly reflected inside the scanning line guide plate 5 maintain the polarized direction by the polarizing plate 4.

편광방향을 손실한 산란빔(10)중에 일부의 빔(11)은 주사선 안내판(5)의 저면과 상면에서 θ₁각도로 번갈아 반사하면서 편광판(6)과 홀로그램(7)에 입사되고, 홀로그램(7)에 의해 에어리어 CCD(8)상에 결상된다.Some of the beams 11 of the scattering beams 10 which have lost the polarization direction are incident on the polarizing plate 6 and the hologram 7 while alternately reflecting at the angle θ _{1 on} the bottom and top surfaces of the scanning line guide plate 5, and the hologram ( It forms in the area CCD 8 by 7).

주사선 안내판(5)의 내부에서 직접 반사되는 빔들은 편광판(4)에 의한 편광방향을 유지하고 있으므로 편광판(4)의 편광방향과 직각을 이루는 편광방향을 가지는 편광판(6)에 의해 차단되므로 지문 영상결상에 영향을 주지 못한다.Since the beams directly reflected inside the scanning line guide plate 5 maintain the polarization direction by the polarizer 4, the beams are blocked by the polarizer 6 having a polarization direction perpendicular to the polarization direction of the polarizer 4. It does not affect the imaging.

홀로그램(7)에 의해 결상된 지문 영상은 에어리어 CCD(8)에 의해 전기적 신호로 바뀌고, 신호증폭 및 분석회로(12)에 의해 분석되어 지문이 인식된다.The fingerprint image formed by the hologram 7 is converted into an electrical signal by the area CCD 8 and analyzed by the signal amplification and analysis circuit 12 to recognize the fingerprint.

이와 같이 본 발명은 홀로그램과 주사선 안내판을 사용하여 지문의 형상을 에어리어 CCD상에 수직으로 형성시키는 것이므로 종래 장치의 에러발생요인을 제거할 수 있으며, 편광방향이 서로 수직관개를 이루는 한쌍의 편광판과 레이저 다이오드와 지문구간 사이로 되는 입력부분과 지문구간과 홀로그램 사이로 되는 출력부분에 각각 설치하여 주사선 안내판 내부에서 직접 반사되는 빔을 제거함으로써 선면한 지문의 영상을 얻을 수 있고, 또한 주사선 안내판과 홀로그램을 사용하여 결상광학계를 구성하였으므로 광학계를 소형화할 수 있음과 아울러 원가절감을 기할 수 있게 되는 것이다.As described above, the present invention is to form the shape of the fingerprint vertically on the area CCD using the hologram and the scanning line guide plate, thereby eliminating the error occurrence factor of the conventional apparatus, and the pair of polarizing plate and the laser in which the polarization directions form vertical irrigation with each other. It is installed at the input part between the diode and the fingerprint section and the output part between the fingerprint section and the hologram, respectively, to remove the beam reflected directly inside the scanning line guide plate, so that the image of the front surface fingerprint can be obtained. Also, using the scanning line guide plate and the hologram, Since the imaging optical system is configured, the optical system can be miniaturized and cost can be reduced.

Claims

A laser diode serving as a light source, a collimator for making the beam from the laser diode into parallel light, a scanning line guide plate for guiding the beam scattered according to the irregularities of the fingerprint, and a collimation provided between one side of the scanning line guide plate and the collimator An input side polarizer for polarizing the beam, an output side polarizer disposed on the other side of the scanning line guide plate, and having an perpendicular polarization direction with the input side polarizer, and an imaging hologram in which a beam passing through the output side polarizer is incident to form an image of a fingerprint image And an area CCD for converting the fingerprint shape formed on the hologram into an electrical signal.

The fingerprint recognition device according to claim 1, wherein the imaging hologram is formed to satisfy the conditions of θ ₁ = θ ₂ , 40 ° θ ₁ = θ ₂ 45 °, and L ₃ = L ₂ × n. , θ ₁ is the angle formed by the normal of the hologram 7 when the scattering beam 11 is incident on the hologram 7 and θ 2 is the angle formed by the central axis of the focusing spherical wave (W ₁ ) and the diverging spherical wave (W ₂ ), L ₃ is the central axis distance between the divergence position of the diverging spherical wave W ₂ and the hologram 7, and L ₂ is the point P on the surface of the scanning line guide plate 5 in which the optical axis of the collimator 3 is in contact with the fingerprint. ) Is the distance from the center of the hologram (7), n is the refractive index of the scanning line guide plate (5)