原标题：传感器技术介绍(五)，传感器技术之指纹传感器+发展历程

指纹传感器技术介绍及发展历程

一、指纹传感器技术介绍

指纹传感器是一种用于采集指纹图像的专用器件，是实现指纹自动采集的关键器件。指纹传感器通过光学、电容、电感、热敏、超声波、射频等多种技术原理，将手指表面的指纹图像转换为电信号或其他可处理的信息，以供指纹识别系统进一步处理和分析。指纹传感器在自动指纹识别系统中起着关键作用，是指纹识别产品的数据输入端。

1. 工作原理

• 光学指纹传感器：利用光的折射和反射原理，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。CMOS或者CCD的光学器件收集到不同明暗程度的图片信息，形成数字化的指纹图像。

• 半导体指纹传感器：包括电容式、电感式等。这类传感器在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面。由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样。设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，形成指纹图像。

• 超声波指纹传感器：利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波。通过探测手指表面指纹凹凸不平的线纹对超声波反射的差异，绘制出指纹图像。

• 射频指纹传感器：原理与探测海底物质的声纳类似，是靠特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态的。这一类指纹模块最大的优点便是手指无需与指纹模块相接触，因而不会对手机的外观造成太大影响。

2. 性能特点

• 光学指纹传感器：优点包括抗静电能力强、系统稳定性较好、使用寿命长、灵敏度高、能提供高分辨率的指纹图像（可以达到500 dpi）。缺点包括体积较大、功耗控制不好、对干湿手指的适用性差等。

• 半导体指纹传感器：优点包括体积小、易集成、成像精度高、功耗低、能够实现活体指纹识别。缺点包括可能受静电干扰、成本相对较高（但近年来已大幅下降）、防水防污性不强等。

• 超声波指纹传感器：优点包括湿手操作不会失效、准确度略高、可置于玻璃、金属、塑料下方。缺点包括采集指纹的速度慢于目前的电容式指纹识别、价格昂贵、传感器本身体积较大等。

• 射频指纹传感器：优点包括手指无需与指纹模块相接触、不会对手机的外观造成太大影响。缺点包括实现难度和技术成本较高、目前市场份额较小等。

二、指纹传感器技术发展历程

指纹识别技术从17世纪开始，经历了长期的探索与发展。以下是指纹传感器技术的主要发展历程：

1. 早期发展阶段

• 17世纪至19世纪：医生和人类学者对指纹进行了深入研究。1684年，英国生理学家Nehemiah Glue成为世界上第一个精确描述微观指纹的人。随后，指纹被用于身份鉴定，如签订协议和犯人身份存档。

• 19世纪末至20世纪初：指纹学逐渐形成，并被警方广泛应用于案件侦破。高尔顿分类系统的提出，使得指纹鉴别法成为身份鉴定的主要方法。

2. 自动指纹识别系统（AFIS）的研发与应用

• 20世纪60年代后：随着计算机技术的发展，自动指纹识别系统（AFIS）开始研发，并逐渐在世界各国展开应用。这一时期的指纹采集多采用油墨捺印的方式。

3. 个人计算机和光学扫描技术的发展推动指纹识别系统进步

• 20世纪80年代至今：个人计算机和光学扫描技术的发展推动了指纹识别系统的快速进步。光学指纹传感器成为这一时期的主流技术，并被广泛应用于门禁、考勤等领域。

4. 半导体指纹传感器的崛起

• 20世纪90年代后期：基于半导体硅电容效应的技术趋于成熟，半导体指纹传感器开始崛起。由于其体积小、易集成、成像精度高等优点，逐渐被广泛应用于手机、平板电脑等便携式终端设备。

5. 新型指纹传感器技术的发展

• 21世纪初至今：随着技术的不断进步，超声波指纹传感器、射频指纹传感器等新型指纹传感器技术开始出现并逐渐成熟。这些新技术为指纹识别带来了更多的可能性和应用场景。

6. 屏下指纹传感器技术的兴起

• 近年来：随着全面屏手机的普及，屏下指纹传感器技术开始兴起。这种技术将指纹识别功能集成到手机屏幕下方，实现了更加美观和便捷的用户体验。屏下指纹传感器技术主要包括光学式、超声波式等。

综上所述，指纹传感器技术经历了从光学指纹传感器到半导体指纹传感器，再到新型指纹传感器技术和屏下指纹传感器技术的发展历程。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，指纹传感器技术将在未来继续发挥重要作用。