原標題：傳感器技術(shù)介紹(五)，傳感器技術(shù)之指紋傳感器+發(fā)展歷程

指紋傳感器技術(shù)介紹及發(fā)展歷程

一、指紋傳感器技術(shù)介紹

指紋傳感器是一種用于采集指紋圖像的專用器件，是實現(xiàn)指紋自動采集的關(guān)鍵器件。指紋傳感器通過光學(xué)、電容、電感、熱敏、超聲波、射頻等多種技術(shù)原理，將手指表面的指紋圖像轉(zhuǎn)換為電信號或其他可處理的信息，以供指紋識別系統(tǒng)進一步處理和分析。指紋傳感器在自動指紋識別系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用，是指紋識別產(chǎn)品的數(shù)據(jù)輸入端。

1. 工作原理

• 光學(xué)指紋傳感器：利用光的折射和反射原理，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不一樣。CMOS或者CCD的光學(xué)器件收集到不同明暗程度的圖片信息，形成數(shù)字化的指紋圖像。

• 半導(dǎo)體指紋傳感器：包括電容式、電感式等。這類傳感器在一塊集成有成千上萬半導(dǎo)體器件的“平板”上，手指貼在其上與其構(gòu)成了電容（電感）的另一面。由于手指平面凸凹不平，凸點處和凹點處接觸平板的實際距離大小就不一樣，形成的電容/電感數(shù)值也就不一樣。設(shè)備根據(jù)這個原理將采集到的不同的數(shù)值匯總，形成指紋圖像。

• 超聲波指紋傳感器：利用超聲波具有穿透材料的能力，且隨材料的不同產(chǎn)生大小不同的回波。通過探測手指表面指紋凹凸不平的線紋對超聲波反射的差異，繪制出指紋圖像。

• 射頻指紋傳感器：原理與探測海底物質(zhì)的聲納類似，是靠特定頻率的信號反射來探知指紋的具體形態(tài)的。這一類指紋模塊最大的優(yōu)點便是手指無需與指紋模塊相接觸，因而不會對手機的外觀造成太大影響。

2. 性能特點

• 光學(xué)指紋傳感器：優(yōu)點包括抗靜電能力強、系統(tǒng)穩(wěn)定性較好、使用壽命長、靈敏度高、能提供高分辨率的指紋圖像（可以達到500 dpi）。缺點包括體積較大、功耗控制不好、對干濕手指的適用性差等。

• 半導(dǎo)體指紋傳感器：優(yōu)點包括體積小、易集成、成像精度高、功耗低、能夠?qū)崿F(xiàn)活體指紋識別。缺點包括可能受靜電干擾、成本相對較高（但近年來已大幅下降）、防水防污性不強等。

• 超聲波指紋傳感器：優(yōu)點包括濕手操作不會失效、準確度略高、可置于玻璃、金屬、塑料下方。缺點包括采集指紋的速度慢于目前的電容式指紋識別、價格昂貴、傳感器本身體積較大等。

• 射頻指紋傳感器：優(yōu)點包括手指無需與指紋模塊相接觸、不會對手機的外觀造成太大影響。缺點包括實現(xiàn)難度和技術(shù)成本較高、目前市場份額較小等。

二、指紋傳感器技術(shù)發(fā)展歷程

指紋識別技術(shù)從17世紀開始，經(jīng)歷了長期的探索與發(fā)展。以下是指紋傳感器技術(shù)的主要發(fā)展歷程：

1. 早期發(fā)展階段

• 17世紀至19世紀：醫(yī)生和人類學(xué)者對指紋進行了深入研究。1684年，英國生理學(xué)家Nehemiah Glue成為世界上第一個精確描述微觀指紋的人。隨后，指紋被用于身份鑒定，如簽訂協(xié)議和犯人身份存檔。

• 19世紀末至20世紀初：指紋學(xué)逐漸形成，并被警方廣泛應(yīng)用于案件偵破。高爾頓分類系統(tǒng)的提出，使得指紋鑒別法成為身份鑒定的主要方法。

2. 自動指紋識別系統(tǒng)（AFIS）的研發(fā)與應(yīng)用

• 20世紀60年代后：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，自動指紋識別系統(tǒng)（AFIS）開始研發(fā)，并逐漸在世界各國展開應(yīng)用。這一時期的指紋采集多采用油墨捺印的方式。

3. 個人計算機和光學(xué)掃描技術(shù)的發(fā)展推動指紋識別系統(tǒng)進步

• 20世紀80年代至今：個人計算機和光學(xué)掃描技術(shù)的發(fā)展推動了指紋識別系統(tǒng)的快速進步。光學(xué)指紋傳感器成為這一時期的主流技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用于門禁、考勤等領(lǐng)域。

4. 半導(dǎo)體指紋傳感器的崛起

• 20世紀90年代后期：基于半導(dǎo)體硅電容效應(yīng)的技術(shù)趨于成熟，半導(dǎo)體指紋傳感器開始崛起。由于其體積小、易集成、成像精度高等優(yōu)點，逐漸被廣泛應(yīng)用于手機、平板電腦等便攜式終端設(shè)備。

5. 新型指紋傳感器技術(shù)的發(fā)展

• 21世紀初至今：隨著技術(shù)的不斷進步，超聲波指紋傳感器、射頻指紋傳感器等新型指紋傳感器技術(shù)開始出現(xiàn)并逐漸成熟。這些新技術(shù)為指紋識別帶來了更多的可能性和應(yīng)用場景。

6. 屏下指紋傳感器技術(shù)的興起

• 近年來：隨著全面屏手機的普及，屏下指紋傳感器技術(shù)開始興起。這種技術(shù)將指紋識別功能集成到手機屏幕下方，實現(xiàn)了更加美觀和便捷的用戶體驗。屏下指紋傳感器技術(shù)主要包括光學(xué)式、超聲波式等。

綜上所述，指紋傳感器技術(shù)經(jīng)歷了從光學(xué)指紋傳感器到半導(dǎo)體指紋傳感器，再到新型指紋傳感器技術(shù)和屏下指紋傳感器技術(shù)的發(fā)展歷程。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的不斷拓展，指紋傳感器技術(shù)將在未來繼續(xù)發(fā)揮重要作用。