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大班科學(xué):《有趣的指紋》,有趣的指紋解鎖

大班云知道

手機(jī)指紋解鎖的原理是什么？

大班科學(xué):《有趣的指紋》,有趣的指紋解鎖


指紋識(shí)別模塊的原理和分類(lèi)指紋識(shí)別模塊是通過(guò)特定的感應(yīng)模組實(shí)現(xiàn)對(duì)于個(gè)體指紋特征的識(shí)別 。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，每一個(gè)指紋手機(jī)都會(huì)擁有一個(gè)指紋識(shí)別模塊，通過(guò)該模塊將用戶(hù)的指紋收集并轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在手機(jī)存儲(chǔ)的特定區(qū)域，在使用的時(shí)候進(jìn)行調(diào)用，而不同的指紋識(shí)別技術(shù)收集指紋的方式也有所不同 。根據(jù)收集指紋的方式不同，指紋識(shí)別模塊目前主要分為光學(xué)式指紋模塊、電容式指紋模塊、射頻式指紋模塊 。
光學(xué)式指紋技術(shù)原理（圖片引自Phone Arena）光學(xué)式指紋模塊是利用光線反射成像識(shí)別用戶(hù)指紋，該類(lèi)型指紋模塊對(duì)使用環(huán)境的溫度濕度都有一定的要求，并且在識(shí)別準(zhǔn)確度上并不理想，再加上這種模塊一般會(huì)占用更大的空間，使其難以在手機(jī)端有所作為 。電容式指紋技術(shù)原理（圖片引自Phone Arena）電容式指紋模塊是利用硅晶元與導(dǎo)電的皮下電解液形成電場(chǎng)，指紋的高低起伏會(huì)導(dǎo)致二者之間的壓差出現(xiàn)不同的變化，借此可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的指紋測(cè)定 。
該方式適應(yīng)能力強(qiáng)，對(duì)使用環(huán)境無(wú)特殊要求，同時(shí)，硅晶元以及相關(guān)的傳感原件對(duì)空間的占用在手機(jī)設(shè)計(jì)的可接受范圍內(nèi)，因而使得該技術(shù)在手機(jī)端得到了比較好的推廣 。目前的電容式指紋模塊也分為劃擦式與按壓式兩種，前者雖然占用體積較小，但在識(shí)別率以及便捷性方面有很大的劣勢(shì)，這也直接導(dǎo)致廠商全都將目光鎖定在了操作更加隨意、識(shí)別率更高的按壓式電容指紋模塊 。
電容紋識(shí)別模組主要由芯片、“藍(lán)寶石”、金屬環(huán)、軟板、載板等組成，其中芯片也就是傳感器部分，而“藍(lán)寶石”負(fù)責(zé)作為保護(hù)層（有廠商選擇其他材料做為保護(hù)層，成本相應(yīng)會(huì)降低），金屬環(huán)作為指紋識(shí)別的觸發(fā)裝置 。射頻指紋技術(shù)原理（圖片引自Phone Arena）射頻指紋模塊現(xiàn)階段包含無(wú)線電波探測(cè)與超聲波探測(cè)兩種，原理與探測(cè)海底物質(zhì)的的聲納類(lèi)似，是靠特定頻率的信號(hào)反射來(lái)探知指紋的具體形態(tài)的 。
射頻指紋模塊技術(shù)是通過(guò)傳感器本身發(fā)射出微量射頻信號(hào)，穿透手指的表皮層去控測(cè)里層的紋路，來(lái)獲得最佳的指紋圖像 。這一類(lèi)指紋模塊最大的優(yōu)點(diǎn)便是手指無(wú)需與指紋模塊相接觸，因而不會(huì)對(duì)手機(jī)的外觀造成太大影響 。基于這一點(diǎn)，射頻指紋模塊也成為了未來(lái)指紋識(shí)別的主要發(fā)展方向之一 。為什么手機(jī)指紋解鎖一見(jiàn)濕手就慫了？為什么指紋識(shí)別見(jiàn)水失靈？（圖片引自The Verge）一方面，現(xiàn)在絕大多數(shù)智能手機(jī)均利用指紋紋路凹凸不平形成的影像 。
當(dāng)手指按在玻璃板上，由于指紋是紋路性的，紋線是凸出的，會(huì)接觸到玻璃板，形成痕跡；而紋線之間是凹下去的，接觸不到玻璃板，不能形成痕跡，這樣，在玻璃板上就會(huì)形成明暗相間的條紋圖案 。但是當(dāng)手指濕潤(rùn)時(shí)，指紋表面有一層水膜，這個(gè)水填平了紋線之間的凹陷部分 。這樣，當(dāng)手指按到玻璃板上，就不會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋了，指紋自然無(wú)法識(shí)別了 。
另一方面，目前用在手機(jī)中利用率較高的，主要還是電容式 。電容式指紋識(shí)別技術(shù)當(dāng)然是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的；據(jù)了解，電容式技術(shù)的指紋識(shí)別傳感器周?chē)冇歇M長(zhǎng)的電極，當(dāng)手指觸摸傳感器表面時(shí)，由于人體電場(chǎng)，人體指紋紋路與傳感器表面會(huì)形成一個(gè)耦合電容，對(duì)于高頻電流來(lái)說(shuō)，電容是直接導(dǎo)體，于是手指就會(huì)從接觸點(diǎn)表面吸走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分從周?chē)碾姌O中流出，并且流經(jīng)周?chē)姌O的電流與指紋到周邊的距離成正比，控制器通過(guò)對(duì)電流比例的精確計(jì)算，從而得出觸摸指紋紋路 。

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