指纹传感器的选择

2.3.6　指纹传感器的选择

指纹传感器是指纹采集设备中的核心器件。如何在产品设计中做好传感器的选型是产品开发重要的一环。指纹传感器是指纹图像的自动采集和生成部分，是指纹识别产品的数据输入端。绝大多数指纹传感器通过光学扫描、半导体热敏、半导体电容等三种主要传感技术采集指纹图像。衡量一个指纹传感器的性能好坏，主要看以下几个方面:

(1)成像质量。指纹传感器成像质量是衡量指纹传感器性能的首要指标。成像质量主要表现在指纹图像的还原能力和去噪能力两个方面。性能良好的指纹传感器产生的图像“失真”和“形变”非常小，后续图像处理时可以忽略不计。分辨率是影响成像质量的另一个关键因素。分辨率越高，单位面积上传感单元越多，其获得的指纹图像就越细致真实。

(2)对不同类型手指的适应能力。不同手指指纹的纹路深浅不同，干湿度不同，污渍程度不同，老化程度不同。指纹传感器对所有这些情况的有效兼容程度，是其适应能力的表现。当然不是所有指纹传感器都能对这些类型手指做到“一网打尽式”的兼容，在选择指纹传感器时，需要针对应用场合的不同来选择。

(3)对气候环境的适应性。有的指纹传感器对潮湿和干燥的天气不能同时适应。尤其在中国，地域宽广，各地气候相差较大。在这种情况下，选择指纹传感器需要关注环境湿度和抗静电能力，即ESD参数。ESD一般分为四个等级，第四级要达到15kV以上。在南方湿度大的环境中使用时，需要关注其相对湿度方面的参数，确保指纹传感器可以正常工作。

(4)图像采集速度。采集速度是指从手指放到传感器接触面后到完成一次指纹采集的时间，或者单位时间内可以采集的次数。指纹采集速度的快慢直接影响到用户的使用。

(5)电气特性。电气特性是从产品化的角度考虑指纹传感器是否真正可用于某种产品。电气特性主要关注工作电压和功耗两个参数。如把指纹传感器应用到手机上，必然要考虑手机的现有供电方式能否满足增加了指纹传感器后的电压和功耗的要求。大部分指纹传感器的电压都在3.6V以下。

(6)硬件接口。硬件接口能力也是从产品化的角度来衡量指纹传感器的。硬件接口能力直接影响指纹图像数据的传送方式，影响着与指纹处理模块之间的通信方式和通信速度。目前USB接口已经成为外设与主机通信的最主要方式，已具备USB接口能力的指纹传感器，可以直接与USB端口相连。而没有USB接口的，就需要通过USB控制器来实现，给产品化增加了一道技术门槛。

(7)应用程序接口(SDK)。应用程序接口能力用于描述指纹传感器的功能，也就是与指纹传感器配套使用的程序接口的功能。一般在这些接口中定义了上层应用如何启动或终止指纹传感器，以及如何控制指纹传感器的数据传输。包括发送指纹传感器初始化命令，要求指纹传感器开始或停止捕获指纹图像的命令，以及询问手指是否在采集设备表面甚至可以驱动指纹传感器判断待扫描物体是否为指纹。对于滑动式(SWIPE)指纹采集芯片来讲，还包括指纹重构(拼接)的命令接口等。当指纹传感器用于嵌入式产品开发时，嵌入式开发包(EDK)的能力是考查指纹传感器能力的重要方面之一。

(8)使用寿命。在考查指纹传感器使用寿命时，一是从器件本身的衰变考虑，二是从指纹采集面的防磨损防腐蚀能力考虑。一般的光学采集传感器表面比较怕磨损刮擦，而半导体指纹传感器的表面都有坚固的涂层，以保护芯片避免被划伤。部分半导体指纹传感器表面可以用手指正常刮擦1000万次以上。对于需要经常在露天使用的指纹传感器，防腐蚀性能也是需要重点考虑的。

(9)可装配性。指纹传感器的体积、外形和封装以及使用对象(如劳工、军人与OFFICE人员)指纹的区别，对产品设计和生产也会产生较大影响。在进行指纹传感器选型时，这些都需要综合考虑。

(10)附加功能。部分半导体指纹传感器除了具备指纹图像采集能力之外，还能够感知手指的移动方向、手指的点击方式(单击双击)，这被称为导航能力。可以通过与软件配合来实现。