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Fingerabdruckscanner: Typen und seine Funktionsweise in Smartphones

Einführung in den Fingerabdruckscanner:

Ein Fingerabdruckscanner ist eine Art elektronisches Sicherheitssystem, das Fingerabdrücke zur biometrischen Authentifizierung verwendet. Früher sahen wir sie in Filmen und Fernsehsendungen oder lasen in Science-Fiction-Romanen über sie, aber jetzt sind sie Realität geworden. Sie finden sie in erstklassigen Smartphones und sogar in preisgünstigen Telefonen. Sie werden besser, schneller und viel genauer. Hier ist, was Sie über Fingerabdruckscanner, ihre Typen und ihre Funktionsweise wissen müssen.

Arten von Fingerabdruckscannern:

Hier sind die drei häufigeren Arten von Fingerabdruckscannern:

  1. Optische Scanner

Optische Scanner sind die älteste Methode zum Scannen von Fingerabdrücken. Ein optischer Scanner funktioniert, indem er Ihren Fingerabdruck mit hellem Licht beleuchtet und ein digitales Foto davon macht, das gespeichert wird. Der Scanner verwendet im Wesentlichen einen lichtempfindlichen Mikrochip, um ein digitales Bild zu erzeugen. Der Computer analysiert dann automatisch das Bild und erkennt die einzigartigen Muster auf der Oberfläche, wie z. B. Grate und Täler des Fingerabdrucks oder einzigartige Markierungen. Dann verwendet es eine ausgeklügelte Mustererstellungssoftware, um dies in Code umzuwandeln.

Je höher die Auflösung dieser Scanner ist, desto feinere Details können sie erfassen. Diese Scanner verwenden eine hohe Anzahl von Dioden pro Zoll und eine Reihe von LEDs, um diese Details zu erfassen. Dadurch wirkt das Smartphone allerdings deutlich wuchtiger im Design.

Der Hauptnachteil dieser Art von Scannern ist, dass ein digitales Foto leicht repliziert werden kann. Daher sind sie nicht sicher genug, um darauf zu vertrauen, dass Ihre sensiblen Informationen sicher bleiben. Das ist der gleiche Grund, warum sie langsam auslaufen. Mit dem neuen Trend zu rahmenlosen Displays könnten jedoch kleinere optische Module wieder zum Einsatz kommen, da sie unter dem Displayglas eingebettet werden können und nur eine kleine Grundfläche benötigen.

  1. Kapazitive Scanner

Kapazitive Scanner sind heutzutage die am häufigsten verwendeten Fingerabdruckscanner. Wie der Name schon sagt, werden Kondensatoren verwendet, um Ihren Finger elektrisch zu messen. Kondensatoren speichern elektrische Ladung und kapazitive Sensoren verwenden Anordnungen winziger Kondensatorschaltkreise, um Daten über einen Fingerabdruck durch leitfähige Platten auf der Oberfläche des Scanners zu sammeln. Diese leitfähigen Platten verfolgen Details eines Fingerabdrucks.

Wenn ein Fingerkamm über eine leitende Platte gelegt wird, ändert sich die im Kondensator gespeicherte Ladung leicht, während ein Luftspalt die gespeicherte Ladung vergleichsweise unverändert lässt. Eine Operationsverstärker-Integratorschaltung wird dann verwendet, um diese Änderungen zu verfolgen, die dann von einem Analog-Digital-Wandler aufgezeichnet werden.

Dieses System ist viel schwerer zu täuschen, da das Ergebnis nicht mit einem Bild repliziert werden kann. Es kann nur durch Hardware- oder Software-Hacking bewirkt werden.

Kapazitive Scanner waren anfangs ziemlich teuer, aber jetzt fallen sie in niedrigere Preisklassen. Mit diesen Scannern können Sie viel mehr als nur Fingerabdrücke lesen. Einige High-End-Smartphones unterstützen mit ihren Fingerabdruckscannern auch Wisch- und Navigationsfunktionen.

  1. Ultraschallscanner

Dies ist die neueste Art von Fingerabdruckscanner. Es wurde zuerst für das Le Max Pro Smartphone angekündigt. Qualcomm und seine Sense-ID-Technologie bilden ebenfalls einen wichtigen Teil dieses Designs. So wie Fledermäuse und Delfine die Echoortung verwenden, um Objekte zu finden und zu identifizieren, arbeiten Ultraschallscanner mit Schallwellen. Die Hardware besteht aus einem Ultraschallsender und -empfänger. Ultraschallimpulse werden übertragen und ein Teil dieses Impulses wird absorbiert, während andere von den Kämmen und Tälern des Fingerabdrucks reflektiert werden, und als Ergebnis wird eine 3D-Karte des Fingerabdruckmusters gebildet.

Im Moment erstellt Qualcomm Technologies Inc. Prototypen für Ultraschallsensoren und testet sie für den mobilen Einsatz. Dieser Ultraschall-In-Display-Fingerabdrucksensor wurde auch in Samsungs Flaggschiff Galaxy S10 und Galaxy S10 Plus übernommen.

Der einzige Nachteil dieser Scanner ist, dass sie nicht gut mit Displayschutzfolien funktionieren, was ihre Fähigkeit einschränkt, Fingerabdrücke korrekt zu lesen.

In-Display-Scanner:

Apropos In-Display-Scanner, Ultraschallscanner sind nicht die einzige Option. Es werden auch optisch-kapazitive Abtaster verwendet. Ultraschallwellen wandern durch die vielen Schichten, d. h. Display, Backplane, Glas, Schutzabdeckung, bevor sie Ihren Finger erreichen, und daher ist ihre Leistung begrenzt.

Bei dieser Methode muss das Panel nur dünn genug sein, damit es funktioniert. In-Display-Scanner, die von OnePlus 6T und Huawei Mate 20 Pro verwendet werden, sind optisch, nicht Ultraschall. In-Display-optisch-kapazitive Scanner benötigen jedoch eine Sichtverbindung, um das Licht auf Ihren Finger zu richten, und funktionieren daher nur mit OLED-Displays, die Lücken in der Rückwand aufweisen.

Schlussfolgerung: 

Da die Technologie voranschreitet und das IoT weiter wächst, wird die genaue Datenerfassung durch Sensoren immer wichtiger, ebenso wie die Sicherheit. Fingerabdruckscanner sind eine sichere Alternative zu anderen Methoden und genau deshalb werden wir sie in Zukunft in unsere alltäglichen Sicherheitssysteme integrieren sehen.


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