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IC傳感器

指紋光學(xué)傳感器原理:光學(xué)屏內(nèi)指紋傳感器工作原理揭曉

發(fā)布日期:2022-05-11 點(diǎn)擊率:80


指紋光學(xué)傳感器原理:光學(xué)屏內(nèi)指紋傳感器工作原理揭曉  第1張

指紋光學(xué)傳感器原理:光學(xué)屏內(nèi)指紋傳感器工作原理揭曉

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發(fā)表于 09-14 06:59        ?

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發(fā)表于 09-14 06:20        ?

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發(fā)表于 09-14 06:08        ?

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matlab newton_妻子用iPhone取代iPhone,男子則購(gòu)買Apple Newton  精選資料分享

matlab newtonWell, I'm still working on the wife, trying to get her to give in on letting me have an iPhone. It's pr...

發(fā)表于 08-18 06:32        ?

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極客日?qǐng)?bào):蘋果或推出粉色款iPhone 13;拼多多再超阿里  精選資料分享

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發(fā)表于 07-29 06:31        ?

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蘋果秋季發(fā)布會(huì)打破慣例:最強(qiáng)芯片A14先用在iPad上!精選資料分享

從今天的結(jié)果看來,蘋果很可能在10月還有一場(chǎng)發(fā)布會(huì),推出5G網(wǎng)絡(luò)iPhone。但這場(chǎng)發(fā)布會(huì)也并不是沒有其他驚喜,A14的出現(xiàn),同.....

發(fā)表于 07-27 06:20        ?

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因代碼泄密,蘋果將在電腦上使用人臉識(shí)別  精選資料分享

本文轉(zhuǎn)載自IT之家,IT之家 3 月 11 日消息 據(jù)外媒 9to5Mac 報(bào)道,技術(shù)人員在 macOS Big Sur 上發(fā)現(xiàn)了 TrueDepth 攝像...

發(fā)表于 07-23 08:28        ?

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指紋光學(xué)傳感器原理:光學(xué)屏內(nèi)指紋傳感器工作原理揭曉  第2張

指紋光學(xué)傳感器原理:光學(xué)指紋傳感器的工作原理解析,優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用范圍介紹

光學(xué)指紋傳感器包括:基板;像素陣列,位于所述基板表面上;芯片,位于所述基板表面上;柔性印刷電路板綁定區(qū),位于所述基板表面上;所述像素陣列位于所述芯片和所述柔性印刷電路板綁定區(qū)之間。所述光學(xué)指紋傳感器的結(jié)構(gòu)性能提高。光學(xué)指紋傳感器利用光學(xué)照相和反射的原理工作的指紋傳感器,配合CMOS或者CCD光學(xué)器件,就可以收到不同明暗程度的圖片信息,以此完成指紋的采集。
光學(xué)指紋傳感器的工作原理解析
光學(xué)指紋傳感器主要是利用光的折攝和反射原理,將手指放在光學(xué)鏡片上,手指在內(nèi)置光源照射下,光從底部射向三棱鏡,并經(jīng)棱鏡射出,射出的光線在手指表面指紋凹凸不平的線紋上折射的角度及反射回去的光線明暗就會(huì)不一樣。用棱鏡將其投射在電荷耦合器件上CMOS或者CCD上,進(jìn)而形成脊線(指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、谷線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。
簡(jiǎn)單來說,光學(xué)指紋傳感器就像一部微型照相機(jī):當(dāng)你按壓手指的時(shí)候,它就對(duì)你的指紋進(jìn)行拍照。這樣你的指紋就采集好了,然后再傳遞給后端的處理器處理。
技術(shù)點(diǎn)講,當(dāng)你把手指放上去的時(shí)候,采集頭發(fā)射出來的光線會(huì)被你的手指擋回來。由于指紋上有脊(凸起的部分)有谷(凹下的部分),光線遇到它們后會(huì)發(fā)生不同的反射原理,導(dǎo)致返回的光線有明暗之分。反射回來的光線再經(jīng)過三棱鏡的折射,打在感光元件上,就可以成像。
光學(xué)指紋傳感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么?
光學(xué)指紋傳感器的優(yōu)點(diǎn):
光學(xué)指紋傳感器發(fā)展時(shí)間較早,相關(guān)工藝都比較成熟。另外,可以采集指紋的面積大,方便后期比對(duì)。相對(duì)于半導(dǎo)體指紋傳感器,價(jià)格也比較低。
光學(xué)指紋傳感器的缺點(diǎn):
光學(xué)指紋傳感器的原理和結(jié)構(gòu),注定讓它的體積會(huì)比較大,這嚴(yán)重影響了它的應(yīng)用范圍。如:手機(jī)上就絕對(duì)不可能使用光學(xué)傳感器。另外,由于依賴光的全反射,光學(xué)指紋傳感器對(duì)干手指的處理效果普遍都會(huì)比較差。
光學(xué)指紋傳感器的應(yīng)用范圍介紹
光學(xué)指紋傳感器的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為抗靜電能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性較好、使用壽命長(zhǎng),靈敏度特別的高,并能提供高分辨率的指紋圖像,技術(shù)也最成熟。故現(xiàn)在多家公司都大量使用,主要用于指紋門鎖,保險(xiǎn)箱,汽車指紋防盜。

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指紋光學(xué)傳感器原理:光學(xué)屏內(nèi)指紋傳感器工作原理揭曉  第2張

指紋光學(xué)傳感器原理:光學(xué)指紋識(shí)別真的一無是處?

1光學(xué)指紋識(shí)別的缺點(diǎn)有這些
現(xiàn)在指紋識(shí)別已經(jīng)十分普及了,而這其中很大的功勞要?dú)w功于AuthenTec(現(xiàn)已經(jīng)被蘋果收購(gòu))和FPC兩家生物識(shí)別制造商(詳情可見指紋識(shí)別模塊進(jìn)化史 不只是手機(jī)有!這篇文章)。而如今手機(jī)上采用的都是電容式指紋識(shí)別模塊,但是在智能鎖與很多考勤機(jī)等設(shè)備上,都采用的是光學(xué)指紋傳感器。
考勤機(jī)上多采用光學(xué)指紋傳感器
從研發(fā)歷史上來說,電容式指紋識(shí)別,尤其是按壓式指紋識(shí)別,和光學(xué)指紋識(shí)別相比還是一個(gè)“小鮮肉”。不過從普及的速度上來看,電容式指紋識(shí)別出盡了風(fēng)頭。
不過在智能鎖上,還是有很多產(chǎn)品在使用光學(xué)指紋識(shí)別。而電容式指紋識(shí)別是大趨勢(shì),為什么這些智能鎖還要采用老舊且不夠安全的光學(xué)指紋識(shí)別模塊呢?
部分智能鎖采用光學(xué)指紋頭
在這之前,我們要先了解光學(xué)指紋識(shí)別與電容式指紋識(shí)別相比,有哪些缺點(diǎn)。
1.不夠防偽
2.功耗較大
3.識(shí)別精度較低
4.體積較大
不夠防偽。這個(gè)是比較致命的。由于工作原理的不同,光學(xué)指紋識(shí)別無法識(shí)別仿造的指紋,而電容指紋識(shí)別模塊是可以識(shí)別的,也就是說像電影中那樣通過仿冒的指紋進(jìn)行解鎖,是無法通過電容指紋識(shí)別的認(rèn)證的。
制作指紋膜非常麻煩 需要按壓兩分鐘(圖片來源:淘寶網(wǎng))
但是!重點(diǎn)來了。如今指紋的印跡可以說遍地都是,而不用專業(yè)的工具是無法獲取清晰完整的指紋圖像的,即使獲取了清晰完整的指紋圖案,制造出指紋膜也是一件相當(dāng)麻煩的事。所以不夠防偽這點(diǎn),尤其在智能鎖上,電容指紋識(shí)別的優(yōu)勢(shì)不是特別明顯。
功耗較大。這個(gè)和電容式指紋識(shí)別比起來確實(shí)沒什么可以洗的。由于光學(xué)指紋頭需要在進(jìn)行驗(yàn)證的時(shí)候打出非常強(qiáng)烈的光,所以功耗較大。但是在智能鎖上,指紋識(shí)別的使用頻率并不像手機(jī)那么高,所以相對(duì)來說,僅在進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)費(fèi)點(diǎn)電,也不是什么大問題。
識(shí)別精度低。這里不是指圖像精度低,因?yàn)楝F(xiàn)在二者在圖像精度上區(qū)別不大。實(shí)際指的是在手干燥脫皮,或者指紋脊并不明顯的人來說,光學(xué)指紋識(shí)別獲取指紋圖像的精度不如電容指紋識(shí)別。
體積較大。主要的原因是蘋果最開始做出按壓式指紋識(shí)別并集成在手機(jī)中的時(shí)候,安卓陣營(yíng)需求量猛增,所以可以集成在手機(jī)里的電容指紋識(shí)別模塊就成為了重點(diǎn)研發(fā)的對(duì)象。而體積小是研發(fā)工程中帶來的紅利。而在智能鎖當(dāng)中,光學(xué)指紋識(shí)別模塊的缺點(diǎn)就不是非常明顯了。畢竟智能鎖和手機(jī)相比,體積要大很多很多……
光學(xué)指紋識(shí)別模塊很難集成到手機(jī)中
主要的缺點(diǎn)就是這四點(diǎn),其他的比如說強(qiáng)光下對(duì)識(shí)別率有影響等等都不是特別明顯的問題。說完了缺點(diǎn),我們?cè)賮碚f一下光學(xué)指紋識(shí)別的優(yōu)勢(shì)。
2優(yōu)勢(shì)才是光學(xué)指紋未被淘汰的主因
光學(xué)指紋識(shí)別的優(yōu)勢(shì):
1.環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)
2.壽命更長(zhǎng)
3.成本更低
環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。光學(xué)指紋識(shí)別模塊的采集窗一般采用鋼化玻璃,能夠一定程度的抗壓抗磨和耐酸堿、污漬的腐蝕。對(duì)工作環(huán)境的溫度適應(yīng)較好,適用范圍在-15攝氏度到55攝氏度,濕度20%-95%之間,且玻璃表面易于清潔,既可用于家庭等普通環(huán)境,也可用于潮濕、高溫和粉塵等特殊環(huán)境。
光學(xué)指紋傳感器的壽命要更長(zhǎng)
壽命更長(zhǎng)。電容式指紋識(shí)別模塊在使用時(shí),手指會(huì)直接按壓到識(shí)別模塊上,即使中間隔著藍(lán)寶石玻璃,手指也會(huì)直接按壓在識(shí)別區(qū)域。而光學(xué)指紋識(shí)別模塊在使用時(shí),手指僅按壓在玻璃上,然后再由CCD(類似于手機(jī)攝像頭的裝置,但是沒手機(jī)攝像頭復(fù)雜)讀取指紋圖像。中間并沒有接觸,所以也不會(huì)有壓壞的情況。
電容指紋頭(上)與光學(xué)指紋頭(下)價(jià)格差距較大(圖片來源:阿里巴巴)
成本更低。很多人之所以不買智能鎖,就是因?yàn)橹悄苕i的價(jià)格與傳統(tǒng)的機(jī)械鎖相比要高出很多,如果說機(jī)械鎖是神車五菱宏光,那智能鎖就是電動(dòng)轎跑特斯拉。都能滿足需求,但是價(jià)格卻差了幾十上百倍。而智能鎖廠商為了削減成本,才會(huì)在各個(gè)部件上進(jìn)行成本上的縮減(至于縮減成什么樣,就取決于廠商自己了)。
手機(jī)的發(fā)展推動(dòng)了生物識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步,而在科技領(lǐng)域,老的技術(shù)并不代表就是過時(shí)的。光學(xué)指紋識(shí)別正是這一類的代表。從安全性上來說,光學(xué)指紋確實(shí)稍遜于半導(dǎo)體指紋,但是光學(xué)指紋的使用成本更低,也更耐用。制造商上出于成本的原因,肯定是更愿意選擇光學(xué)指紋識(shí)別模塊的,不過電容指紋識(shí)別肯定是一個(gè)大趨勢(shì)。
采用光學(xué)指紋頭的智能鎖 指紋識(shí)別模塊會(huì)發(fā)光(圖片來源:淘寶)
很多商家在宣傳的時(shí)候會(huì)“忽悠”消費(fèi)者,明明用的是光學(xué)指紋頭,卻說是“電容指紋生物識(shí)別”“防假指紋”。這電容與光學(xué)指紋頭有著很明顯的區(qū)別:光學(xué)指紋頭接觸面是玻璃,為透明材質(zhì)。電容指紋頭接觸面多為樹脂、藍(lán)寶石玻璃等作為保護(hù),下面直接是識(shí)別區(qū)域,所以是不透明的。消費(fèi)者也要明確自己的需求,選擇具有適合自己需求指紋識(shí)別模塊的智能鎖。

指紋光學(xué)傳感器原理:指紋識(shí)別技術(shù)的工作原理

  2013年,蘋果發(fā)布了iPhone 5S,這是第一款帶 指紋識(shí)別 的iPhone.緊接著,搭載指紋識(shí)別的手機(jī)猶如雨后春筍般地冒出來,指紋識(shí)別以其方便、安全的特性贏得了消費(fèi)者們的喜愛。
  時(shí)至今日,雖然多數(shù)新款手機(jī)都加入了3D人臉識(shí)別,但同時(shí)依舊會(huì)搭載指紋識(shí)別。當(dāng)iPhone X使用3D 人臉識(shí)別的時(shí)候,一度有人認(rèn)為指紋識(shí)別將會(huì)在智能手機(jī)上銷聲匿跡,但是以目前的市場(chǎng)形勢(shì)看來,指紋識(shí)別的市場(chǎng),仍然廣闊。
  根據(jù)群智咨詢發(fā)布的《全球指紋識(shí)別芯片市場(chǎng)跟蹤與預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示,由于終端整體需求下降和3D面部識(shí)別的競(jìng)爭(zhēng),2018年指紋芯片的出貨量約為8.79億顆。在屏下指紋帶動(dòng)下,預(yù)計(jì)2019年全球指紋芯片的出貨量將達(dá)到9.9億顆。
  指紋識(shí)別技術(shù)很重要的一個(gè)指標(biāo)就是準(zhǔn)確率,而提高指紋識(shí)別準(zhǔn)確率的核心在于能否更準(zhǔn)確、高效的采集指紋圖像(當(dāng)然也可以通過后期算法來提升,但是提升的效果有限)。目前指紋識(shí)別采集技術(shù)主要有三種方式:光學(xué)識(shí)別、電容傳感器識(shí)別、生物射頻識(shí)別。
 1、 光學(xué)識(shí)別
  光學(xué)識(shí)別是應(yīng)用比較早的一種指紋識(shí)別技術(shù),比如之前很多的考勤機(jī)、門禁都采用的就是光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)。主要是利用光的折攝和反射原理,將手指放在光學(xué)鏡片上,手指在內(nèi)置光源照射下,光從底部射向三棱鏡,并經(jīng)棱鏡射出,射出的光線在手指表面指紋凹凸不平的線紋上折射的角度及反射回去的光線明暗就會(huì)不一樣。用棱鏡將其投射在電荷耦合器件上CMOS或者CCD上,進(jìn)而形成脊線(指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、谷線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。然后對(duì)比資料庫看是否一致。
  光學(xué)識(shí)別的缺點(diǎn)在于該類型指紋模塊對(duì)使用環(huán)境的溫度濕度都有一定的要求,并只能到達(dá)皮膚的表皮層,而不能到達(dá)真皮層,而且受手指表面是否干凈影響較大。如果,用戶手指上粘了較多的灰塵或者濕手指可能就會(huì)出現(xiàn)識(shí)別出錯(cuò)的情況。并且容易被假指紋欺騙。對(duì)于用戶而言,使用起來不是很安全和穩(wěn)定。
 2、電容傳感器
  而電容式指紋識(shí)別是利用硅晶元與導(dǎo)電的皮下電解液形成電場(chǎng),指紋的高低起伏會(huì)導(dǎo)致二者之間的壓差出現(xiàn)不同的變化,借此可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的指紋測(cè)定。該方式適應(yīng)能力強(qiáng),對(duì)使用環(huán)境無特殊要求,同時(shí),硅晶元以及相關(guān)的傳感原件對(duì)空間的占用在手機(jī)設(shè)計(jì)的可接受范圍內(nèi),因而使得該技術(shù)在手機(jī)端得到了比較好的推廣。
  目前的電容式指紋模塊也分為劃擦式與按壓式兩種,前者雖然占用體積較小,但在識(shí)別率以及便捷性方面有很大的劣勢(shì)。這也直接導(dǎo)致廠商全都將目光鎖定在了操作更加隨意、識(shí)別率更高的按壓式(電容)指紋模塊。
  不過電容傳感器對(duì)手指的干凈要求業(yè)也還是比較高的(相對(duì)光學(xué)式要低一些),而且傳感器表面使用硅材料,比較容易損壞。目前電容式指紋辨識(shí)技術(shù)廠商主要有Authentec(被蘋果收購(gòu))、FingerPrintCardsAB(FPC)、Synaptics(收購(gòu)了Validity)。
 3、生物射頻識(shí)別
  射頻傳感器通過傳感器發(fā)射微量的射頻信號(hào),可以穿透手指的表皮層獲取里層的紋路以獲取信息。比如高通在2015年的MWC展會(huì)上發(fā)布的Sense ID 3D超聲波指紋識(shí)別技術(shù)就是生物射頻識(shí)別技術(shù)的一種。
  相對(duì)于前兩種技術(shù)來說,射頻傳感器對(duì)手指的干凈程度要求較低,可以產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。此外,由于能夠采集高質(zhì)量圖像,所以可以在保證一定認(rèn)證可靠性的前提下減小傳感器面積,從而可以減少一定的成本,并且可以使得射頻傳感器可以應(yīng)用到各種小型化移動(dòng)設(shè)備當(dāng)中。不過,由于是需要主動(dòng)發(fā)射信號(hào),所以功耗相對(duì)電容式要高。另外目前應(yīng)用此類技術(shù)的廠商比較少,所以整體的成本還是相對(duì)比較高。

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