电容式,光学式和超声波式三种指纹识别技术是怎么回事

- 2019-06-21-

      电容式、光学、超声波指纹识别上演三国杀,颜值是关键?应用于智能手机的指纹识别目前主要有三种技术:电容式,光学式和超声波式,目前市面上看到最成熟的指纹手机基本都是电容式的。然而当下火爆的全面屏手机,把“无处安放”的指纹识别技术,一下拉到众人面前,这三个指纹识别技术都是怎么一回事,在未来谁更有统治力?我们一起来看一看。
 
电容式指纹识别
      电容式指纹模块是利用指纹sensor与导电的皮下电解液形成电场,指纹的高低起伏会导致二者之间的压差出现不同的变化,借此可实现准确的指纹测定。该方式适应能力强,对使用环境无特殊要求,同时,硅晶元以及相关的传感原件对空间的占用在手机设计的可接受范围内,因而使得该技术在手机端得到了比较好的推广。

      虽说技术非常成熟,但在被炒的火热的全面屏手机概念,电容式似乎显得有些格格不入。指纹识别集成在手机上的形式无外乎就是这几种:后置和前置,还有侧边等。 

      正面指纹识别则是一种相对受欢迎的方案。从观感来说,正面位置更符合传统的交互审美,而且在操作上更加直观,用户不必拿起手机就可以通过指纹识别进行解锁。在追求极致屏占比的当下,正面识别处于一个非常尴尬的境地。
 
      背面指纹识别也是目前较为多见的位置方案。AuthenTec在正面电容按压式指纹识别领域积累了大量的核心专利,被苹果收购之后停止对外服务,并且最初的安卓机型多为虚拟按键,这便是背面指纹方案被大面积采用的原因。但就使用体验来说,用户想要解锁就得拿起手机,比较麻烦,而且一般都会有其他功能集成在指纹识别按键上,用户在使用这些功能时背部位置就显得不够直观。
 
      侧面位置虽然不会占用前后面板空间,但指纹模组的厚度会对屏幕的边框宽度产生影响,而且在手机越来越薄的当下,允许侧面指纹占据的空间越来越小,指纹识别扫描面积的缩小带来最直接的变化就是指纹识别率降低。所以侧面位置方案能成为最终的指纹识别形态的可能性较小。
 
光学指纹识别
     光学识别是应用比较早的一种指纹识别技术,比如之前很多的考勤机、门禁都采用的就是光学指纹识别技术。 

      主要是利用光的折摄和反射原理,将手指放在光学镜片上,手指在内置光源照射下,光从底部射向三棱镜,并经棱镜射出,射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。用棱镜将其投射在电荷耦合器件上CMOS或者CCD上,进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。然后对比资料库看是否一致。  

      在今年2月底的世界移动大会(MWC2017)上,汇顶科技也曾借助三星Galaxy S7 Edge展示了用手指直接按压屏幕就可以实现解锁的光学指纹解锁技术。 

      目前众多指纹芯片企业正在研发布局光学指纹市场,包括上海箩箕、新思、汇顶等,而在去年下半年,新思更是投资了上海箩箕。虽然目前很多指纹芯片市场都在布局,但是整体看来,距离市场量产仍有很长的一段距离。
 
     著名“苹果分析师”郭明池认为,光学式屏幕指纹识别现在的单价大约为目前主流电容式的3倍到5倍,预计在2018年下半年量产。不过,他也提到了这项技术现在穿透性不佳,很容易被光源和屏幕颜色所影响,出现识别错误的问题。并表示消费级光学式屏幕指纹识别将在明年下半年量产。
 
超声波指纹识别
      超声波指纹识别与电容式需要检测指纹表面不同,超声波具有穿透性,利用指纹模组发出的特定频率的超声波扫描手指,利用指纹的不同对超声波反射的不同,能够建立3D指纹图形,因此对手指表面的清洁程度并不用太过考虑。另外,由于超声波具有比较强的穿透性,可以穿透金属、玻璃等常用手机材质,因此对手机外观方面也不会有太多限制。 

      在2015年的MWC展会上,高通发布了Sense ID 3D超声波指纹识别技术。目前这种技术已经被不少专业机构和政府部门所使用,小米5S搭载的正是高通的超声波指纹识别芯片。在今年6月份的世界移动大会上,vivo展台上就展示了这样的一个使用场景:在水下通过超声波指纹传感器解锁手机,并在水下拍照。所以你的手机不仅能做到防水,而且还能在水下进行使用,这也是超声波指纹识别技术的一个特别优势。

 
      关于商用时间,高通也给出了答案:“我们预计在2018年上半年将应用于商用终端;面向显示屏的指纹传感器将会稍晚一点,当然我们已经展出了可以正常使用的demo,所以我们预计今年10月将开始工程出样,2018年年初开始商用出样,2018年夏天商用终端就会上市。”
 
      目前来看,几种指纹识别各有优势,电容式有无法抗拒的成本优势,而光学和超声波指纹识别因为技术欠成熟问题,迟迟不能在全面屏上大展拳脚。但在未来,智能手机等消费电子追求极致技术与美观的时代,更优越的技术才能带我们更多惊喜。