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用超声波读取指纹 智能手机认证的新型传感器

作者: touchpanel     时间:2016-02-23     源于:日经技术在线    总点击:
【导读】:美国加州大学(University of California,UC)伯克利分校和戴维斯分校通过微纳机电系统(MEMS)技术,联合开发出了使用超声波的指尖大小的指纹传感器,并在目前正在举行的“ISSCC 2016”(2016年1月31日~2月4日,美国旧金山)上发布详情(“3-D Ultrasonic Fingerprint Sen
    北京时间02月23日消息,中国亿万先生网讯,     美国加州大学(University of California,UC)伯克利分校和戴维斯分校通过微纳机电系统(MEMS)技术,联合开发出了使用超声波的指尖大小的指纹传感器,并在目前正在举行的“ISSCC 2016”(2016年1月31日~2月4日,美国旧金山)上发布详情(“3-D Ultrasonic Fingerprint Sensor-on-a-Chip”(Paper 11.2))。设想应用于智能手机等的指纹认证用途。    本文来自:http://www.51touch.com/material/news/dynamic/2016/0223/40591.html
 
  此次开发的传感器具备超声波发送器和接收器的二维阵列,利用照射到指尖的超声波的反射来读取指纹。据介绍,在手指沾水的状态下也能准确读取,而且在有人企图利用印有指纹的纸张等进行作弊认证时,也可以识穿。还能进行距离手指表面几百μm左右的深层扫描。
  指纹传感器部分的超声波收发阵列在4.73mm×3.25mm的MEMS芯片上形成,重叠在读取用CMOS IC上。超声波收发阵列上铺设了保护用PDMS膜。利用纵排110×横排56个压电元件来发送和接收超声波。压电元件以43μ的纵间距和58μm的横间距来配置。为了准确读取波峰和波谷的间距为数百μm的指纹,将超声波频率设置成了14MHz。这是可防止超声波束扩散、而且不易在PDMS和皮肤上衰减的最佳频率值。
 
  读取指纹时,利用了PDMS与指尖的边界、以及指尖表皮与皮下组织的边界的超声波反射。在指纹中,与PDMS接触的波峰部分和与空气层接触的波谷部分在反射特性上大不相同。这样便可利用反射波来识别指纹。而且,还可利用表皮与皮下组织的边界产生的反射波,来识穿印有伪造指纹的纸张等。
 
  形成超声波收发阵列的压电元件是通过在下部带微腔的硅薄膜上设置压电材料而形成的,可施加电压使其发生振动。读取时,可以读取因振动而发生的电压变化。为了减小读取时的噪声,在各元件旁边设置了没有微腔、无法接收超声波的虚拟元件。将两种元件收到的超声波以外的信号视为噪声,利用差动电路来消除。

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