指纹识别(一)—— 电容式、光学式、超声波式介绍

指纹系列文章:
指纹识别(一)—— 电容式、光学式、超声波式介绍
指纹识别(二)—— 光学指纹场景使用OLED HBM功能

1.电容式指纹识别

1.1 原理和优缺点

原理:手指作为一方极板,手指指肚是高低不平的(脊和谷),手指极板和指纹传感器上的电容极板的间距不一样,电容值不一样。在相同的电压下,不同电容值的放电速度不同。(继续探究下去,就涉及电子这一块,暂且先点到为止)

优点:体积小。可以进行活体识别,安全性高。

缺点:易受干扰,手指上有水或污渍的话就不能解锁。
   穿透率低,不是透明的,无法放置在屏下。

刮擦式的指纹识别采用一维的线性传感器,需要手指从传感器上缓慢划过,之后再被拼接成完整的指纹进行识别。
作为第一代指纹识别技术,刮擦式指纹识别属于电容式指纹识别类

来源: Face ID来了,指纹识别终将成为过去?

2013年发布的vivo Xplay3S采用电容式指纹识别,刮擦式。
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2013年发布的iphone5s指纹采用电容式指纹识别,按压式。
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2016年Synaptics发布了第三代Natural ID玻璃内层(under-glass)指纹传感器- Natural ID™ FS4500,可以透过玻璃或陶瓷按键扫描指纹。

这种电容式屏下指纹适用于LCD屏,不需要借助屏幕的光。

2.光学式指纹识别

2.1 原理和优缺点

原理:利用OLED屏幕照亮手指,光线经过手指皮肤,发生反射。OLED屏幕像素之间有间隙,反射的光通过屏幕像素间隙到达指纹传感器。
OLED屏的HBM功能支持500nits以上的亮度,能提高指纹识别的成功率。

第一代是“准直器方案”[7][9][10]:指纹识别传感器采集准直光线成像,获得指纹信息。
准直是什么意思?通常光线是发散的,即开始相邻的两条光线传播后会相离越来越远。准直通俗说就是保持光线之间是平行的。[8]

第二代是"摄像头方案":利用摄像头捕捉指纹图像。
该方案可以利用相机技术来提高指纹识别率,比如多帧合成、划痕检测、智能降噪等等。vivo还推出了屏幕指纹DSP加速技术。


优点:屏下指纹。

缺点:指纹图标在固定区域经常显示,容易烧屏。
   功耗高。
   使用的是二维指纹图像,安全性不高。有些光学式指纹传感器带活体检测功能。

IQOO7搭载了屏下光学指纹,使用了短焦摄像头来采集指纹图像。
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图片来源: B站 微机分WekiHome【享拆】iQOO 7拆解:最强横屏旗舰?

超声波式指纹识别

原理:向手指表面发送超声波,传感器接收回波。

优点:穿透性强,手指上有水或污渍也能识别;
   理论上可以在屏的任何位置捕捉指纹(但是实际手机并不是任何位置)
   支持活体检测,安全性高。
   指纹录入简单。

缺点:成本高。一些保护膜会降低指纹识别率。

2021年发布的IQOO8 Pro配备了超声波指纹解锁:录入指纹只需按压一次。指纹区域比光学指纹要大,但是只有这么大吗?
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图片来源:B站 微机分WekiHome【享拆】iQOO 8 Pro拆解&体验:重新定义指纹解锁!

关于活体检测问题,从网上的资料看到电容式指纹和超声波式指纹具有活体检测功能,光电式指纹没有活体检测功能。有的说法是前两种能穿透手指表层皮,构造3D的指纹结构。
我没搞懂,但是先点到为止,后面有时间继续看。

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参考资料
[1] Face ID来了,指纹识别终将成为过去?
[2] 电容式指纹识别原理图
[3] 知乎问题《电容式指纹究竟是什么?原理又是什么?》伤痕的天空的回答
[4] 产研 | 风光不再,指纹芯片能否重回巅峰?
[5] 比超声波还牛?可完全透过玻璃的指纹识别技术来了
[6] B站 微机分WekiHome【享拆】iQOO 7拆解:最强横屏旗舰?
[7] 反其道而行之 屏幕指纹识别拒绝屏幕开孔
[8] 百度百科-准直
[9] 解锁体验全靠摄像头?揭露屏幕指纹识别背后的秘密
[10] 官方详解小米CC9 Pro新技术,全球首款超薄屏下光学指纹
[11] B站 微机分WekiHome【享拆】iQOO 8 Pro拆解&体验:重新定义指纹解锁!
[12] 专利–光学指纹识别和防伪方法及系统

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转载自blog.csdn.net/yuuu_cheer/article/details/129750169
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