اثرانگشت خوان

اسکنرهای اثرانگشت سیستم های امنیتی بیومتریک هستند. آنها در ایستگاه های پلیس، صنایع امنیتی، گوشی های هوشمند و سایر دستگاه های تلفن همراه استفاده می شود.
همه افراد روی انگشتان خود نقش های برآمده ناشی از اختلاف سطح پوست دارند و این الگو، اثر انگشت نامیده می شود. اثر انگشت جزئیات منحصر به فردی دارد، در طول زندگی فرد پایدار است و تغییر آن دشوار می باشد. از آنجا که الگوهای بیشماری وجود دارد، اثر انگشت به ابزاری ایده آل برای شناسایی تبدیل شده است.
چهار نوع اسکنر اثرانگشت وجود دارد:[ ۱] شامل اسکنر نوری، اسکنر خازنی، اسکنر اولتراسونیک و اسکنر حرارتی. عملکرد اصلی اسکنرها، به دست آوردن تصویری از اثرانگشت یک فرد و یافتن مطابق آن در پایگاه داده موجود است. اندازه گیری کیفیت تصویر اثرانگشت برحسب نقطه در اینچ ( DPI ) است. [ ۲]
• اسکنرهای نوری با استفاده از دوربین دیجیتال یک تصویر بصری از اثر انگشت می گیرند. از قدیمی ترین نوع سنسورها هستند و به اسکنرهایی که از این سنسورها استفاده می شود اسکنرهای اپتیکال گویند. در این حسگرها تصویر شیارهای انگشت توسط نور روشن شده و از یک سنسور اپتیکال برای خواندن تصویر بدست آمده استفاده می شود.
• اسکنرهای خازنی یا CMOS از خازن ها و در نتیجه جریان الکتریکی برای تشکیل تصویری از اثر انگشت استفاده می کنند. این نوع اسکنر از نظر دقت از بهترین ها است. اسکنرهایی که از این سنسور استفاده میکنن اسکنر خازنی نامیده شده واین اسکنرها از جمله متداول ترین حسگرهای مورد استفاده در گوشی های هوشمند و دستگاه های کنترل تردد هستند. حسگرهای اثرانگشتی خازنی، از تعداد زیادی سلول خازنی تشکیل شده که هر سلول متشکل از دو صفحه رسانا است که سطح آن با لایه ای از مواد عایق الکتریسیته پوشانده شده است. پردازش اطلاعات ثبت شده توسط اسکنر به کمک سلول های خازنی انجام می شود. جریان الکترونیکی ذخیره شده در خازن ها در اثر اتصال به صفحات رسانای سطح اسکنر منجر به پردازش داده های ثبت شده توسط اسکنر می شود. در اثر تماس انگشت با سطح اسکنر، جریان ذخیره شده در خازن ها تغییر می کند. در حین تماس انگشت با سطح خازن، نقاط برجسته سر انگشت منجر به تغییر جریان خازن شده و این در حالی است که در قسمت های فرورفتگی اثر انگشت به دلیل شکاف هوا، هیچ تغییری در جریان موجود در هازن ایجاد نمی شود. این تغییرات جریان با استفاده از یک مدار انتگرالگیر تقویت کننده به عنوان مبدل آنالوگ به دیجیتال در سنسور ثبت می شوند. به این ترتیب اطلاعات هویتی فرد در دستگاه ثبت یا بازشناسایی می شود. سطح امنیتی بالا از مهمترین ویژگی های حسگرهای خازنی است که ناشی از طراحی هوشمندانه این حسگرها می باشد. عملاً دور زدن دستگاه حضور و غیاب یا هک دستگاه های مبتنی بر حسگرهای خازنی غیرممکن است. از دیگر ویژگی های دستگاه های دارای حسگر خازنی می توان به قیمت مناسب آن نسبت به سایر دستگاه های حضور و غیاب بیومتریک از جمله تشخیص چهره یا عنبیه اشاره کرد. تعداد بالای سلول های خازنی بکار رفته در ساختار این نوع حسگرها از معایب آن محسوب می شود. همچنین این حسگر مانند حسگرهای اپتیکال به تمیز بودن انگشتان جهت پردازش نهایی داده های ثبت شده توسط اسکنر حساس هستند.
• اسکنرهای اثر انگشت اولتراسونیک از امواج صوتی با فرکانس بالا برای نفوذ به لایه اپیدرمی ( خارجی ) پوست استفاده می کنند. با دقت بالاتر نسبت به حسگرهای خازنی که از پالس های فراصوت برای ثبت دقیق اثر انگشت ها استفاده می کنند. به منظور ثبت دقیق اثرانگشت پالس های فراصوت به سطح انگشت روی حسگر ارسال شده و با توجه به پالسی بازگشتی از سمت حسگر اطلاعات هویتی ثبت یا شناسایی می شود.
• اسکنرهای حرارتی تفاوت دما را در سطح تماس، بین برجستگی های اثر انگشت و فرورفتگی ها حس می کنند. در اسکنرهای حرارتی از حسگرهای دربردارندهٔ عناصر پیزوالکتریسه ( موادی که بر اثر دریافت حرارت، الکتریسیته تولید می کنند ) استفاده می شود. این نوع طراحی مشکل اختلاف دما و تبدیل آن به حرارت را حل می کند.
• اسکنرهای سیلیکونی حسگرهای سیلیکونی برای اولین بار در دههٔ ۱۹۹۰ مورد استفاده قرار گرفتند. حسگرهای سیلیکونی متشکل از آرایه ای از پیکسل ها است که هر پیکسل به تنهایی یک حسگر را تشکیل می دهد. در این نوع حسگرها کاربر به طور مستقیم سطح سیلیکون را لمس کرده و نیازی به استفاده از حسگرهای CMOS یا CCD خارجی نیست.
• حسگرهای فشاری در حسگرهای فشاری از آرایه ای از مواد اثرفشار برقی یا اثر پیزوالکتریک ( موادی که بر اثر فشرده شدن برق تولید می کنند ) که نسبت به فشار حساس هستند.
• حسگرهای دارای پوشش رسانا این حسگرها پوشش منعطفی دارد که لایه ای دوگانه از الکترود روی آن ها را پوشانیده است.
• حسگرهای دارای چیپ های میکروالترومکانیکی در این حسگرها از سوییچ های بسیار کوچک سیلیکونی استفاده شده که روی چیپ های سیلیکونی قرار گرفته است و زمانی که خطوط منحنی اثرانگشت با سوییچ تماس پیدا می کنند، سوییچ بسته می شود و اثرانگشت به صورت الکترونیکی تشخیص داده می شود.
• حسگر حرارتی در اسکنرهای حرارتی از حسگرهای دربردارندهٔ عناصر پیزوالکتریسه ( موادی که بر اثر دریافت حرارت، الکتریسیته تولید می کنند ) استفاده می شود. این نوع طراحی مشکل اختلاف دما و تبدیل آن به حرارت را حل می کند.