정전 용량형 초음파 트랜스듀서의 임피던스 방식 지문 영상

Abstract

안면 인식, 홍채 인식 등과 더불어 지문 인식이 보안이나, 인증을 위한 생체 인식 시스템으로 널리 쓰이고 있다. 지문 인식 방법에는 크게 광학적, 정전 용량성 및 초음파 방식 등의 다양한 측정 방법이 있다. 광학적 방법의 지문 인식 방법은 지문 인식을 위한 시스템의 구성에 있어서 크기에 한계가 있다는 문제가 있으며, 정전 용량성 방법의 지문 인식은 지문에 땀과 물 등의 이물질의 영향이 크게 미친다는 단점이 있다. 펄스-에코 시스템은 초음파 방법 중 하나로써 주로 연구되어 왔으며 해상도가 뛰어나고 측정이 안정적이라는 장점이 있으나, 실험 구성의 부피가 크고 물과 같은 매질을 통하여 측정할 수 있다는 단점이 있다. 임피던스 방식의 지문 영상으로는 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers, PMUT)를 이용한 임피던스 방식이 연구되었다. 임피던스 방식의 지문 측정은 정전 용량형 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers, CMUT)를 기반으로 지문의 골과 융선으로부터 임피던스 차이를 측정하여 지문을 그려낸다. 이러한 방법은 이물질에 의한 영향이 적으며, 실험 구성이 간단하다는 이점이 있다. 또한 도파관을 이용하여 지문을 측정함으로써 유리와 같은 단단한 물질로 CMUT을 외부의 충격으로부터 보호하고, 지문 이미지 해상도의 개선 가능성을 보장한다. 본 논문에서는 CMUT을 이용한 임피던스 방식의 지문 영상 구현 시스템을 제시한다. CMUT과 지문의 직접 접촉 시스템과 도파관을 이용한 시스템을 비교, 분석하고, COMSOL 프로그램의 시뮬레이션을 통해 도파관 시스템에서의 임피던스 결과에 대한 현상을 에너지 손실 측면에서 분석한다.