指纹识别传感器其实并不新鲜。早在十年前,一些基于Windows的PC早已使用指纹扫描器,这其实就是指纹识别传感器的前身。今天,在银行和政府办公室的门上安装指纹扫描器也越来越常见,我们每天上班时用到的考勤打卡器亦是如此。
虽然指纹识别器早已在日常生活中司空见惯,并在日益对我们的生活产生重要影响。大拿囿于指纹识别技术壁垒所限,指纹识别传感器发挥威力的场合大打折扣。直到2013年上半年,指纹门锁与指纹电脑由于每天用户所需指纹验证次数低,再加之技术不完善使用效果不佳,一直没有产生较大市场影响力。
但这一局面在2013年9月,随着iPhone 5s的上市被全面扭转,iPhone 5S的Touch ID是指纹识别首次在手机应用上取得成功,指纹识别传感器技术正式成为移动智能终端的标配。这不仅是苹果在指纹识别技术上的突破,更是苹果布局大平台战略,与谷歌、微软两大科技巨头上演科技版图中“三国演义”的重要砝码。
华南城网电子频道仔细梳理了指纹识别传感器迄今为止的三个阶段:
第一代:光学传感器。光学传感技术可以说是扫描仪的缩小版。使用时,用户将手指按在扫面设备的玻璃表面,光源光线照射到压有指纹的玻璃表面形成反射光线,反射光线再经过凸镜聚焦后由光电图像传感器去捕获成像,并对比资料库看是否一致。由于指纹的凹凸不同,形成的反射光的量也就不同。光学扫描技术发展成熟、成本低廉,耐用性也不错,因而成为早期指纹识别技术的主流。但也存在较多缺陷:光学识别只能达到皮肤表皮层,受手指表面灰尘和油脂影响,精心复制的指模也可将系统轻松欺骗;此外光学扫描设备体积庞大、耗电量高、图像获取时间较长,无法应用于笔记本电脑,移动电话等便携式电子产品中。
第二代:电容式指纹识别传感器。得益于硅晶体电容传感器诞生,电容式指纹识别技术才出现。如图所示电容传感器包含数万个金属导体阵列,外部一层绝缘保护层。手指放上面时,金属导体阵列/绝缘层/皮肤构成相应的小电容器阵列。利用指纹的凹凸,通过对每个像素点上充放电,便可检测到指纹的纹路情况,要求绝缘保护层很薄。电容式指纹识别技术才使指纹识别真正普及开来,进入每一个电子设备。然而,它也有一定的不足,比如稳定性不如光学传感技术,另外硅晶体电容传感器很容易受到静电影响,轻则影响图像取样,重则直接损坏传感器。
第三代:生物射频式指纹识别传感器。射频传感器在电容式传感器的基础上扩展的,通过发射微量的射频信号,穿透手指的表皮层获取里层的纹路以获取信息。相比之下,射频传感技术可以排除手指表面的污垢、油脂干扰,精确度很高。
在苹果的Touch ID指纹识别面世之前,与接触式传感器相比,由于划擦式传感器可以读取更大的指纹图像,使得匹配软件对于更多的数据进行分析,准确度高。同时,更小的“占地面积”使它更受移动智能终端产品青睐。
此外,由于iPhone 5s的Touch ID指纹传感器被放臵在Home键,这个用户与iPhone自然而然频频接触的地方。按钮表面由激光切割的蓝宝石水晶制成,可精确聚焦手指,保护传感器;该传感器会识别和记录指纹信息。按钮周围是不锈钢环,用于监测手指,激活传感器和改善信噪比。随后,软件将读取指纹信息,查找匹配指纹来解锁手机。这也代表了第三代生物射频式指纹识别传感器的优越的用户体验水平。