Į

Išmanieji telefonai su pirštų atspaudų jutikliais užplūdo rinką, tačiau neilgai trukus šie jutikliai pradėjo naudotis biudžeto segmento išmaniaisiais telefonais. Šie jutikliai pastaruoju metu tapo greitesni ir saugesni. Todėl šiais laikais šie jutikliai pirmiausia naudojami išmaniųjų telefonų apsaugai.

Geros konkurencijos išmaniųjų telefonų pramonėje ir besivystančiose technologijose patekome į tą etapą, kai kas antrą dieną susiduriame su naujomis naujovėmis. Pirštų atspaudų jutikliai taip pat atėjo toli, o dabartinis madingas žodis yra ekrane esantys pirštų atspaudų jutikliai. Išmaniųjų telefonų gamintojai, tokie kaip „Xiaomi“, „Realme“ ir „Oppo“, pasirūpino, kad technologija neapsiribotų vien pavyzdiniais įrenginiais.

Naujausi prietaisai, tokie kaip „Realme X“, „Redmi K20“ ir „OPPO K3“, pirštų atspaudų skaitytuvus ekrane siūlo už sunkiai virškinamą kainą. Turėdami visa tai omenyje, sužinokime, kas yra ši ekrano pirštų atspaudų jutiklių technologija ir kaip ji veikia.

Istorija

Pradėkime nuo pradžių, kai viskas prasidėjo. Pasinerkę į pirštų atspaudų skaitytuvų istoriją mobiliuosiuose įrenginiuose, pateksime į „ Pantech GI100 “, išleistą dar 2004 m. Šiame įrenginyje buvo pirštų atspaudų skaitytuvas, pirmasis tokio tipo. Kiti „ G900“ ir „G500 “ tendencijas turintys įrenginiai atsirado iš tokių, kaip „Toshiba“ 2007 m. Vėliau tokie gamintojai kaip „HTC“, „Acer“ ir „Motorola“ prisijungė prie lygos su savo atitinkamais įrenginiais. „Apple“ taip pat prisijungė prie partijos 2013 m., Kai „iPhone 5s“ gavo pirštų atspaudų jutiklį. Paskambinta „Cupertino“ milžinė toliau pavadino ją „Touch ID“. Nuo to laiko pirštų atspaudų jutiklių technologijose įvyko keletas esminių pokyčių.

Technikos entuziastai gali žinoti, kad veikia trys skirtingos pirštų atspaudų autentifikavimo technologijos. Šiuo metu ekrane rodomų pirštų atspaudų technologijai naudingi tik abu.

Prieš patekdami į bendrą vaizdą, galime suprasti pagrindines darbų srities technologijas. Visi pirštų atspaudų jutikliai veikia stebėdami tas unikalias jūsų pirštų stebėjimo keteras ir linijas. Tačiau šiame stebėjimo procese gali būti naudojamos įvairios technologijos, įskaitant optinį nuskaitymą, talpinį nuskaitymą ar ultragarsinį nuskaitymą.

Pirštų atspaudų skaitytuvų tipai

1. Optiniai skaitytuvai (naudojami ekrano pirštų atspaudų jutikliuose)
2. Ultragarsiniai skaitytuvai (naudojami ekrano pirštų atspaudų skaitytuvuose)
3. Talpiniai skaitytuvai

Ekrane esantys optiniai skaitytuvai

Optiniai skaitytuvai egzistuoja gana ilgai ir yra seniausi pirštų atspaudų autentifikavimo metodai. Vis dėlto ekrane rodomi optiniai jutikliai išmaniesiems telefonams yra palyginti nauji. „MWC 2018“ parodoje pristatytas koncepcinis įrenginys „Vivo Apex“ išmaniųjų telefonų pramonėje pasuko daug galvų. Įrenginyje buvo „CLEAR ID 9500“ - optinis pirštų atspaudų jutiklis, kurį sukūrė JAV įsikūrusi „Sensaptics“ gamintoja „Synaptics“. Vėliau jis buvo pristatytas vartotojams nauju prietaisu, pavadintu „Vivo X20 Plus UD“. Netrukus naują dizainą perėmė tokios kompanijos kaip OPPO, „Samsung“, „Huawei“ ir kt. Dauguma matomų pirštų atspaudų jutiklių yra optiniai pirštų atspaudų jutikliai, kuriuos galima lengvai susieti su „Arduino“, „Raspberry pi“ ir kitais mikrovaldikliais.

Optinio pirštų atspaudų jutiklio darbas

Ši technologija remiasi piršto atspaudo atvaizdo užfiksavimu ir tolesniu analizavimu, ar dabartinis piršto atspaudas atitinka saugomą vaizdą. Krūvio prietaisas (CCD) sėdi prie optinio jutiklio, tuo pačiu davikliu kuri yra naudojama ir skaitmeninių kamerų širdies. Žmonėms, nežinantiems, CCD yra šviesai jautrių diodų, vadinamų fotosaitais, masyvas, generuojantis elektrinius signalus, reaguojant į šviesos fotonus.

Kai tik uždėsite pirštą ant jutiklio, užsidegs daugybė šviesos diodų (LED), kurie apšvies keteras ir spragas, o CCD kamera greitai užfiksuoja to paties vaizdą. CCD sistema sukuria apverstą piršto vaizdą, kai tamsesnės sritys atspindi daugiau atspindėtos šviesos (piršto keteros), o šviesesnės - mažiau atspindėtos šviesos (slėniai tarp keterų). Nufotografuotas vaizdas palyginamas su išsaugotu vaizdu.

Optinius jutiklius lengva apgauti, nes naudojama technologija fiksuoja 2D vaizdą, o geros kokybės vaizdas gali paversti šį saugumą. Verta paminėti, kad ši technologija veikia tik su OLED ekranais, kai galiniame plane yra spragų. Iš pradžių ekrane esantys pirštų atspaudų jutikliai nebuvo tokie patikimi ir greiti kaip dabar. Tačiau pastaruoju metu viskas pasikeitė šių jutiklių naudai.

Ekrane esantys ultragarso skaitytuvai

Ultragarsiniai jutikliai yra naujausios naudojamos pirštų atspaudų technologijos. Kaip rodo pavadinimas, šie jutikliai naudoja aukšto dažnio ultragarso garsą, kad atvaizduotų jūsų piršto atspaudą. „Samsung“ bendradarbiaudama su „Qualcomm“ atnešė pirmąjį įrenginį su ekrane esančiu ultragarso pirštų atspaudų jutikliu „Galaxy S10 / S10 +“. Įrenginyje taip pat buvo pirmasis „Qualcomm“ 3D „Sonic“ jutiklis, kuris yra „Sense ID“ kartojimas.

Naujausia „Qualcomm“ ultragarso technologija veikia iki 800 mikronų storio stiklo. Bendrovė teigia, kad atrakinimas užtruks 250 milisekundžių, o tai artima talpiųjų pirštų atspaudų skaitytuvui.

Ultragarsinio pirštų atspaudų jutiklio darbas

Šių skaitytuvų techninę įrangą sudaro ultragarso siųstuvas ir imtuvas. Nuskaitymo procesas prasideda iškart, kai ant jutiklio uždedamas piršto galiukas. Siųstuvas perduoda ultragarso impulsą, kuris susiduria su keteromis ir slėniais ant piršto galiuko, dalis impulso slėgio sugeriama, o dalis - atgal į jutiklį. Absorbcijos ir impulso atgal dydis skiriasi priklausomai nuo pirštų atspaudų. Judant toliau, jutiklis, galintis aptikti mechaninį įtempį, naudojamas apskaičiuojant grįžtančio ultragarso impulso intensyvumą skirtinguose skaitytuvo taškuose. Šie skaitytuvai gauna išsamią išsamią informaciją, todėl gaunama išsami nuskaityto piršto atspaudo 3D kopija.

Kadangi šie skaitytuvai yra po ekranu. Prieš pasiekdami pirštą, ultragarso jutiklių bangos turi sklisti per ekrano užpakalinę dalį, stiklą ir apsauginį dangtelį. Todėl gamintojai užtikrina, kad demonstravimui naudojamas stiklas nebūtų per storas. Tai sakant, patariama neįtraukti papildomos apsaugos, tokios kaip ekrano apsauga, kuri gali užkirsti kelią šios technologijos tinkamai veikti.

Nedaug prietaisų turi ultragarso jutiklį, kuris yra brangiausia iš galimų technologijų. Tokie pavyzdiniai prietaisai kaip „ Samsung Galaxy S10 / 10 +“ yra su ultragarso jutikliu. Tačiau dar reikia šiek tiek laiko, kol pamatysime, kad ši technologija skverbiasi į biudžeto segmentą.

Talpiniai skaitytuvai

Talpiniai jutikliai yra šiais laikais plačiausiai naudojami jutikliai, kuriuos galima rasti kiekviename kitame įrenginyje, su kuriuo susiduriate. Šie jutikliai naudoja kondensatorius kaip pagrindinį komponentą, kuris yra elektroninis komponentas, naudojamas elektros energijai kaupti. Šiuo metu ši technologija nenaudojama pirštų atspaudams ekrane nuskaityti.

Talpinio pirštų atspaudų jutiklio darbas

Šie jutikliai taip pat nuskaito keteras ir slėnius ant pirštų atspaudų. Tačiau šiuo atveju duomenims rinkti naudojama ne elektros, o elektros srovė. Kondensatorių masyvas dedamas po nuskaitymo paviršiumi, kad būtų galima surinkti pirštų atspaudų detales. Kai piršto galiukas yra ant nuskaitymo paviršiaus, kondensatoriuje laikomas krūvis pasikeičia. Šį įkrovos skirtumą stebi op-amp integratoriaus grandinė, kurią toliau įrašo analoginis-skaitmeninis keitiklis.

Užfiksuoti duomenys naudojami autentifikavimui. Verta paminėti, kad talpinių jutiklių gebėjimas didėja didėjant kondensatorių skaičiui. Šie skaitytuvai siūlo geresnį saugumą, todėl juos greitai ir beprotiškai sunku apgauti. Talpiniai jutikliai yra brangesni, palyginti su optiniais, ir tada buvo naudojami tik pavyzdiniuose įrenginiuose. Be to, tai yra 2019 m., O talpiniai jutikliai prasiskverbė į visus išmaniųjų telefonų pramonės segmentus. Talpiniai jutikliniai kilimėliai yra pigūs ir juos lengvai galima integruoti bet kokiu prietaisu.

Algoritmas ir kriptografija

Nuskaitymas yra tik pusė proceso, sakydamas, kad svarbu saugoti duomenis saugioje vietoje. Šiam procesui prie jutiklio pridedamas specialus IC, kuris nagrinėja nuskaitytus duomenis ir toliau juos perduoda procesoriui. Saugoma vieta yra nepasiekiama ir net įsišaknijimas negali padėti įsilaužti. Kiekvienas gamintojas turi skirtingą požiūrį ir naudoja skirtingus algoritmus nustatydamas pagrindines pirštų atspaudų savybes. Paprastai šie algoritmai ieško labai specifinių funkcijų, vadinamų smulkmenomis, kai jūsų piršto atspaudo linijos baigiasi arba dalijasi į dvi dalis. Vadinasi, skaitytuvas gali suderinti šias smulkmenas, užuot dar kartą nuskenavęs visą piršto atspaudą. Dėl to visas procesas šiek tiek greitesnis.

Žengdami toliau, šie jutiklių gamintojai turi atskiras sistemas saugojimui. ARM naudoja patikimos vykdymo aplinkos (TEE) pagrindu veikiančią „TrustZone“ technologiją, kuri saugo duomenis saugioje vietoje pagrindinio procesoriaus viduje. Kitoje pusėje esanti „Qualcomm“ naudoja „Qualcomm Secure Execution Environment“ (QSEE), kad apsaugotų privačius šifravimo raktus ir slaptažodžius. Šios sistemos gali turėti skirtingus pavadinimus, tačiau visų jų tikslas yra bendras - duomenų apsauga.

Kuris yra geresnis optinis ar ultragarsinis?

Be abejo, ultragarso skaitytuvai yra geresni, nes jiems naudingas 3D nuskaitymo procesas, o optiniai skaitytuvai tiesiog gali 2D nuskaityti, kaip minėta anksčiau. Be to, ultragarso jutikliai yra ypač mažo dydžio, naujausias „Qualcomm“ 3D garso jutiklis matuoja vos 0,2 mm. Mažas šių jutiklių formos faktorius atitinka dabartinį plonų ir be rėmelių turinčių prietaisų poreikį. Judant toliau, šiems jutikliams įtakos neturi ir dulkės, riebalai ar šlapios rankos.

Tačiau nėra daug prietaisų, kurie naudoja ultragarso jutiklius, ir tai visiškai susiję su gamybos sąnaudomis. Šie jutikliai yra brangūs ir yra prieinami tik tam tikruose pavyzdiniuose įrenginiuose.

Kokie naujausi įrenginiai su ekrane esančiais pirštų atspaudų skaitytuvais?

Dabar, kai žinote dabartines technologijas ir jų veikimą. Būtų dar geriau, jei žinote naujausius įrenginius su ekrane esančiais pirštų atspaudų jutikliais ir jų tipą.

Prietaisai su optiniais ekrano skaitytuvais	Prietaisai su ultragarsiniais ekrano skaitytuvais
„Redmi K20 / k20 Pro“	„Samsung Galaxy S10 / S10 +“
„Realme X“
„One Plus 7/7 Pro“
OPPO K3
„Samsung Galaxy A50 / A70 / A80“
OPPO K1
„Vivo V15 Pro“
„One Plus 6T“
„Huawei P30 Pro“
„Xiaomi Mi 9“