光學傳感器的發展曆史可能是最久的了，已經有30年的曆史了。實現的原理也是最簡單的。 tazhuyaoshiliyongguangdezheshehefansheyuanli
，jiangshouzhifangzaiguangxuejingpianshang，shouzhizaineizhiguangyuanzhaoshexia，guangcongdibushexiangsanlengjing
，bingjinglengjingshechu
，shechudeguangxianzaishouzhibiaomianzhiwenaotubupingdexianwenshangzheshedejiaodujifanshehuiqudeguangxianminganjiuhuibuyiyang。yonglengjingjiangqitoushezaidianheouheqijianshangCMOS或者CCD上，進而形成脊線（指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線）呈黑色、穀線（紋線之間的凹陷部分）呈白色的數字化的、可被指紋設備算法處理的多灰度指紋圖像。

 

 

圖1

 

光學指紋傳感器的優點主要表現為：

 

1. 抗靜電能力強
、係統穩定性較好、使用壽命長

 

2. 靈敏度特別的高

 

3. 能提供高分辨率的指紋圖像（可以達到500 dpi）。

 

缺點也很明顯：

 

1、潛在指印（多次按壓），會降低指紋圖像的質量

 

2、台板塗層及CCD陣列會隨時間推移產生損耗
，可能導致采集的指紋圖像質量下降

 

3、體積比較大，功耗控製不好

 

用途：

 

鑒於光學傳感器的體積都比較大
，因此它的應用領域主要集中在指紋門鎖
，保險箱，汽車指紋防盜。

 

發展：

 

光學傳感器在傳統對體積
、功耗要求不是苛刻的行業中還占有很大市場份額，但是在手機等移動終端這個大市場迷失了。

 

16年底SynapTIcs發布了FS9100這種新型的光學sensor，主要是看中了光學傳感器的穿透性（可以穿透1mm左右的glass），目標是underglass。而且隨著In Display屏內指紋識別的大趨勢，光學傳感器必然又會帶著新技術卷土重來。

 

電(dian)容(rong)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)該(gai)是(shi)目(mu)前(qian)手(shou)機(ji)及(ji)便(bian)攜(xie)式(shi)終(zhong)端(duan)設(she)備(bei)最(zui)熱(re)門(men)的(de)了(le)，當(dang)然(ran)，存(cun)在(zai)即(ji)合(he)理(li)。既(ji)然(ran)電(dian)容(rong)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)占(zhan)有(you)了(le)這(zhe)麼(me)大(da)的(de)市(shi)場(chang)，它(ta)有(you)什(shen)麼(me)優(you)勢(shi)呢(ne)
？

 

其qi原yuan理li是shi將jiang電dian容rong感gan整zheng合he於yu一yi塊kuai芯xin片pian中zhong
，當dang指zhi紋wen按an壓ya芯xin片pian表biao麵mian時shi，內nei部bu電dian容rong感gan測ce器qi會hui根gen據ju指zhi紋wen波bo峰feng與yu波bo穀gu而er產chan生sheng的de電dian荷he差cha
，從cong而er形xing成cheng指zhi紋wen影ying像xiang。如ru下xia簡jian圖tu，可ke以yi把ba上shang麵mian的de凹ao凸tu認ren為wei是shi指zhi紋wen的de穀gu和he脊ji，那na麼me同tong傳chuan感gan器qi就jiu會hui形xing成cheng不bu同tong的de電dian容rong差cha
，這zhe樣yang傳chuan感gan器qi就jiu可ke以yi根gen據ju這zhe些xie不bu同tong的de電dian容rong差cha畫hua出chu指zhi紋wen的de紋wen理li。

 

 

電容傳感器又分為主動式和被動式，我們可以先參考下麵兩張圖。

 

主動式：

 

原理主要是通過外加的驅動信號（如Ring）加jia載zai到dao手shou指zhi上shang以yi增zeng強qiang手shou指zhi表biao麵mian的de電dian荷he，使shi底di下xia的de感gan應ying陣zhen列lie接jie收shou電dian場chang信xin號hao並bing對dui信xin號hao進jin行xing放fang大da，根gen據ju指zhi紋wen凹ao凸tu不bu一yi致zhi底di下xia芯xin片pian感gan應ying到dao的de電dian場chang也ye不bu一yi致zhi從cong而er重zhong現xian指zhi紋wen（如下圖）：

 

這裏寫圖片描述

 

 

被動式

 

工作原理則不一樣；qishiliyongshouzhianzaixinpianbiaomianshi
，zhiwendebofengboguduixinpianneibudianrongshangxiadianjidianhefenpeidebiliyingxiangchengdulaiduizhiwenjinxingzhongxianzhiwen，wuxuewaizengjiaqudongyuan，xinpianjiegoufeichangdanchun（如下圖），也因為無額外驅動信號，所以模組也無需外置Ring，模組結構也非常簡單。

 

這裏寫圖片描述

 

 

 

zhudongshihebeidongshideyuanliyehenhaobianbie，zhudongshijiushiewaijialejilidianyuan。keyixiangxiangzhudongshidedianrongchuanganqichuantouhuibijiaoqiang，danshiwukehoufeidehuidailaigengduodezaosheng，suoyijiujingshizhudongshihaishibeidongshidechuanganqihao，bunengyigaierlun，haishiyaokangejiadejishu。

 

優點：

 

1
、芯片和模組可以做的很薄

 

2、功耗更容易控製

 

缺點：

 

1、穿透率比較低

 

2
、價格相對較高

 

3、防水、防汙性不強

 

發展：

 

電容式的傳感器到目前來說，是使用最普遍的。但是，眼看著指紋識別要向屏內指紋識別的方向發展，而電容式的穿透率大概在200umzuoyou，jibendeboligaibandouhennanchuantou，erqiexuyaotoumingxianshidewulitexingyewufamanzu。suoyi，dianrongshidechuanganqizaijianglaikendinghaishihuizhanjulechuanganqidedapianjiangshan
，danshigaoduanshichangshoudaodechongji
，quewunengweili。

 

如果把射頻傳感器劃到光學傳感器的範疇中未免有些牽強（光也是一種特殊的電磁波），射頻指紋模塊現階段包含無線電波探測與超聲波探測兩種，

射頻傳感器原理

 

原(yuan)理(li)與(yu)探(tan)測(ce)海(hai)底(di)物(wu)質(zhi)的(de)的(de)聲(sheng)納(na)類(lei)似(si)，是(shi)靠(kao)特(te)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)信(xin)號(hao)反(fan)射(she)來(lai)探(tan)知(zhi)指(zhi)紋(wen)的(de)具(ju)體(ti)形(xing)態(tai)的(de)。這(zhe)一(yi)類(lei)指(zhi)紋(wen)模(mo)塊(kuai)最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)便(bian)是(shi)手(shou)指(zhi)無(wu)需(xu)與(yu)指(zhi)紋(wen)模(mo)塊(kuai)相(xiang)接(jie)觸(chu)，因(yin)而(er)不(bu)會(hui)對(dui)手(shou)機(ji)的(de)外(wai)觀(guan)造(zao)成(cheng)太(tai)大(da)影(ying)響(xiang)。基(ji)於(yu)這(zhe)一(yi)點(dian)，射(she)頻(pin)指(zhi)紋(wen)模(mo)塊(kuai)也(ye)成(cheng)為(wei)了(le)未(wei)來(lai)指(zhi)紋(wen)識(shi)別(bie)的(de)主(zhu)要(yao)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)之(zhi)一(yi)。

 

超聲檢測原理是相同的，就是依靠反射波的時間差探知脊和穀的距離差
，根據這個距離差繪製出指紋圖像。

 

超聲波傳感器原理

 

特製的晶片（稱為換能器）在電脈衝的激勵下
，產生機械振動（類似於人摸一下電門渾身一抖）
，振動產生超聲波脈衝（pulse），超聲波脈衝在傳播過程中

，會被傳播介質（如人體）一部分一部分地被反射或者散射回來（echo），尤其是介質中物理性質不連續的地方，（比如手機上方的一根手指），fansheboyouweiqianglie。fanshehuosanshehuihuannengqidehuibo，youshihuannengqichanshengzhendong，zhezhongzhendongbeihuannengqizhuanhuanweidianxinhao，duiyudianxinhaojinxingbutongdechuli，keyidedaobutongdexinxi
，biruchuanbojiezhidejiegou，youmeiyouyundongdewutizaijiezhizhong，jiezhidedanxingdengdeng。

 

 

如果把超聲波的聲束想像成一條線
，那麼一次超聲PULSE-ECHO得到的通常隻有一條線的信息，指紋至少是一個麵，用超聲掃描的方式在不同的位置進行PULSE-ECHO就能夠得到一係列線的信息
，從而獲取整個指紋信息。醫院裏用的超聲成像設備也大多就是這樣的工作原理。

 

 

雖然從物理學角度講，可以通過力學（即按壓）或者熱學（即溫差）來實現脊和穀的判別。但是在實際實現的sensor卻沒有很大的可行性。

 

力的傳導需要一個比較硬的傳導載體

，但是如果載體比較硬，那麼指紋這麼微小的距離差異
，形成的圖像必然是模糊一片
；熱敏sensor也曾經被開發過，但是熱敏傳感器受外界溫度
、兩次按壓時間間隔影像太大，無法達到消費級電子的要求。因此這兩種傳感器都匿跡在時間的長河中。

 

其實不管是指紋傳感器
，還是其他各種傳感器，運用第一性原理，都可以找到原理的根源。對於我們這些工科生深入了解一個技術
、一個行業，都是有很大裨益。