指紋傳感器與應(yīng)用,Fingerprint Sensor and its Applications,應(yīng)用物理學(xué)專業(yè) 陳旭東 編,光學(xué)全反射指紋傳感器,電容式指紋傳感器,始于1971年的光學(xué)傳感器是研究最早、應(yīng)用最廣泛的指紋傳感器。其技術(shù)關(guān)鍵是光的全反射，手指置于加膜臺(tái)板（一般是硬質(zhì)塑料，不同廠家材料有異），照射到壓有指紋的玻璃表面時(shí)，反射光經(jīng)電荷耦合器件（charge coupled device，CCD）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)，并傳輸后端進(jìn)一步處理。其中，反射光強(qiáng)度取決于兩方面因素：壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度、皮膚與玻璃間的油脂和水分。由于光線經(jīng)玻璃照射到谷的區(qū)域后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射至CCD，而射向脊的光線被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到其他地方，這樣，即可利用CCD將有深色脊和淺色谷構(gòu)成的指紋圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 。當(dāng)然，為獲得較高質(zhì)量的指紋圖像，還需采用自動(dòng)或手工方式調(diào)整圖像亮度等。,光學(xué)全反射指紋傳感器,光學(xué)指紋傳感局限性體現(xiàn)于潛在指印方面（潛在指印是手指在臺(tái)板上按完后留下的），不但會(huì)降低指紋圖像的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)，還可能導(dǎo)致2個(gè)指印重疊，顯然，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需要。此外，臺(tái)板涂層及CCD陣列會(huì)隨時(shí)間推移產(chǎn)生損耗，可能導(dǎo)致采集的指紋圖像質(zhì)量下降。但是具有無法進(jìn)行活體指紋鑒別、對(duì)干濕手指的適用性差等缺點(diǎn)。,光學(xué)指紋傳感器優(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)，能提供分辨力為500dpi（dot per inch 單位面積內(nèi)像素的多少 ）的圖像，特別是能實(shí)現(xiàn)較大區(qū)域的指紋圖像采集，但指紋圖像采集區(qū)域較大時(shí)所需焦距亦較長(zhǎng)，采集設(shè)備體積需隨之增大，否則，會(huì)導(dǎo)致采集的圖像邊緣線形發(fā)生扭曲。,光學(xué)全反射傳感器原理圖,電容指紋傳感器優(yōu)點(diǎn)為圖像質(zhì)量較好、一般無畸變、尺寸較小、易集成于各種設(shè)備。其發(fā)出的電子信號(hào)將穿過手指的表面和死性皮膚層，而達(dá)到手指皮膚的活體層（真皮層），直接讀取指紋圖案，從而大大提高了系統(tǒng)的安全性。,與光學(xué)設(shè)備多采用人工調(diào)整改善圖像質(zhì)量不同，電容傳感器采用自動(dòng)控制技術(shù)調(diào)節(jié)指紋圖像像素以及指紋局部范圍敏感程度，在不同環(huán)境下結(jié)合反饋信息生成高質(zhì)量圖像。由于提供了局部調(diào)整能力，即使對(duì)比度差的圖像（如手指壓得較輕的區(qū)域）也能被有效檢測(cè)到，并在捕捉瞬間為這些像素提高靈敏度，生成高質(zhì)量指紋圖像。,半導(dǎo)體指紋采集設(shè)備可以獲得相當(dāng)精確的指紋圖像,分辨率可高達(dá)600dpi,并且指紋采集時(shí)不需要象光學(xué)采集設(shè)備那樣,要求有較大面積的采集頭。且因半導(dǎo)體芯片其高性能、低成本、微功耗、小尺寸等特性非常適合便攜式產(chǎn)品要求，可廣泛用于指紋認(rèn)證、門禁控制、網(wǎng)絡(luò)登錄等指紋識(shí)別系統(tǒng)中。 當(dāng)然，半導(dǎo)體硅電容指紋傳感器也存在一定局限性，表現(xiàn)為易受靜電影響，嚴(yán)重時(shí)，傳感器可能采集不到圖像，甚至本身也會(huì)被損壞；手指汗液鹽分或其他污物，以及手指磨損等均會(huì)造成圖像采集困難，其耐磨性亦不及玻璃；大面積制造成本較高，故取像區(qū)域較??；綜上，指紋識(shí)別傳感器現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展得越來越成熟，傳感器穩(wěn)定性，特別是最優(yōu)性能等方面的完善將有待進(jìn)一步驗(yàn)證。,前景廣闊的指紋傳感器,在IT市場(chǎng)，現(xiàn)在指紋傳感器已經(jīng)很常見，不僅用于保護(hù)設(shè)備或數(shù)據(jù)，而且可以取代所有的個(gè)人密碼。實(shí)踐證明，生物識(shí)別幫助降低了企業(yè)IT支持的成本。另一方面，對(duì)于數(shù)字版權(quán)管理(DRM)這樣一個(gè)極其敏感的問題，指紋識(shí)別也是一個(gè)非常出色的解決方案。在臺(tái)式PC和筆記本電腦領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的廠商將指紋識(shí)別納入自己產(chǎn)品的功能集之中，指紋傳感器已成為保護(hù)電腦數(shù)據(jù)的可行手段，利用它可以提供安全的在線服務(wù)和其它互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。具有指紋傳感器的電腦和外設(shè)還可以鑒別使用者，對(duì)網(wǎng)上銀行、購物和其它互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供額外保護(hù)。,新型傳感器還具有更多功能，例如提供全面的導(dǎo)航能力，使用戶更方便地玩游戲和滾動(dòng)屏幕。這些傳感器還能讓用戶對(duì)自己的設(shè)備進(jìn)行功能定制，例如對(duì)其