датчик отпечатка пальцев — это биометрический сенсор, который считывает уникальный рисунок папиллярных линий на пальце: гребни, борозды, разветвления, окончания линий, поры и микродетали.
При формированиии и сравнении шаблонов после распознавания используются Минуции, или «точки Гальтона» — участки папиллярного рисунка кожи, где отдельные линии сливаются, раздваиваются или обрываются, по которым определяется принадлежность отпечатка пальца. Другими словами, это уникальные для каждого отпечатка пальца точки, в которых изменяется структура папиллярных линий.
1. Общий принцип работы
Любой сканер отпечатка работает примерно по одной схеме:
Палец → считывание рисунка → цифровое изображение → выделение признаков → шаблон → сравнение
То есть система обычно не хранит фотографию пальца, а создает математический шаблон признаков.
Основные признаки:
- окончания линий
- разветвления
- изгибы
- островки
- дельты
- центры узора
- расстояния между точками
Основные виды датчиков отпечатка пальцев
Существием много физических принципов работы датчиков сканирования отпечатков пальце. например:
- Оптический датчик видит отпечаток как камера.
- Емкостный измеряет электрический рельеф кожи.
- Ультразвуковой строит объемную карту пальца с помощью звука.
- Термальный считывает тепловой след.
- Радиочастотный анализирует отклик тканей на радиосигнал.
Самые распространенные сегодня: емкостные и ультразвуковые, а в подэкранных смартфонах чаще встречаются оптические и ульттразвуковые сканеры.
1. Оптический датчик
Это один из самых старых и понятных типов.
Принцип работы
Работает почти как маленькая камера.
Палец кладут на стекло
↓
Источник света подсвечивает кожу
↓
Камера фиксирует рисунок
↓
Алгоритм анализирует светлые и темные линии
Гребни пальца ближе к стеклу отражают свет иначе, чем борозды. Так получается изображение отпечатка.
Метод распознавания одиночной призмы
В 1971 году оптические устройства для захвата отпечатков пальцев начали получать изображения путем сканирования отпечатка, оставленного на поверхности пальца, — процесс, подверженный помехам. Впоследствии появились различные конструкции оптических датчиков отпечатков пальцев. Ранние оптические сканеры отпечатков пальцев обычно требовали отдельного источника света и призмы. На рисунке 3а показан типичный принцип полного отражения, и на эту идентификацию методом полного отражения влияют влажность пальца и складки . На рисунке 3б показано устройство формирования изображения, расположенное за пределами критического угла, и только свет, отраженный от гребня за пределами критического угла, достигает устройства формирования изображения. На рисунке 3в используется метод дисперсии внутри пальца , при котором источник света проникает внутрь пальца, рассеивается и проходит через слой отпечатка пальца, достигая прозрачной пластины датчика, и должен иметь показатель преломления, близкий к показателю преломления человеческой ткани. На рисунке 3г изображен многоспектральный источник света для обнаружения изображений отпечатков пальцев на поверхности и внутри отпечатка . Поскольку пропускающие свойства биологических тканей зависят от длины волны, различные длины волн проникают на разную глубину, что требует наличия нескольких источников света и двух поляризаторов для этого датчика В 2016 году Бэк создал датчик отпечатков пальцев на основе модификации оптического пути который позволяет обнаруживать влажные отпечатки пальцев. Из-за использования датчиком многочисленных оптических компонентов его размер значителен. Необходимость в минимальных размерах привела к разработке линейных сканирующих датчиков , которые подходят как для интеграции в мобильные устройства, так и для получения больших изображений отпечатков пальцев. Большинство линейных сканирующих датчиков являются скользящими датчиками, которые вводят степени свободы в результате изменения скорости и направления скольжения. Существующие скользящие датчики отпечатков пальцев можно разделить на емкостные и оптические Оптический тип имеет меньший размер (4 × 0,9 мм² ) и большее разрешение (1000(Г) 625(В)), состоит из оптического связующего с тем же показателем преломления, что и наложенное стекло, и имеет одно направление скольжения
Рисунок 3. Различные конструкции оптических датчиков отпечатков пальцев. ( а ) Принцип метода полного внутреннего отражения; ( б ) принцип метода разделения светового пути; ( в ) принцип метода дисперсии света внутри пальца; ( г ) принцип многоспектрального метода
. Метод идентификации с помощью технологии TFT
Тонкопленочные транзисторы (ТПТ) разрабатывались более 40 лет, заменив традиционные полупроводниковые датчики светочувствительными ТПТ-панелями. В 1961 году Веймер создал первый тонкопленочный транзистор (ТПТ) [ 94 ]. Используя аморфный кремний (a-Si:H) в качестве активного слоя, Стрит создал устройство ТПТ в 1979 году, и было обнаружено, что аморфные тонкопленочные транзисторы (a-Si ТПТ) могут быть использованы в качестве переключающих устройств для активных матричных жидкокристаллических дисплеев (AMLCD) [ 95 ]. ТПТ производятся методами магнетронного распыления и химического осаждения на немонокристаллических подложках, таких как стекло или пластиковые пластины, а крупномасштабные полупроводниковые интегральные схемы (LSIC) производятся путем обработки пленок. Стандартное оптическое сенсорное устройство на основе ТПТ состоит из сетки пикселей на стекле и операционного усилителя (OPAMP) во внешней интегральной схеме считывания (ИС) [ 96 ]. Этот метод может быть использован для создания крупномасштабных сенсорных матриц с использованием оптических датчиков отпечатков пальцев. В таблице 2 перечислены конкретные пары для четырех основных типов технологии TFT: TFT без кристаллического кремния, TFT на основе поликристаллического кремния, органический TFT и TFT на основе аморфного оксида.
Таблица 2. Различные типы TFT.
Полупроводниковые
материалы |
Технологическая
температура/°C |
Скорость миграции/ см² ∙ В⁻¹ ∙ с⁻¹ |
Номер
литографии |
Емкость |
| Аморфный кремний |
<350 |
0,1–1 |
4–6 |
высокий |
| Поликремний |
<700 |
10–400 |
5–11 |
низкий |
| Органические продукты |
<150 |
<2 |
- |
низкий |
| Аморфный оксид |
<350 |
1–100 |
4–7 |
высокий |
3.2.1. На основе технологии аморфных кремниевых тонкопленочных транзисторов (TFT).
Тонкопленочные транзисторы (ТПТ) на основе гидрированного аморфного кремния (a-Si:H) являются преобладающей технологией тонкопленочных транзисторов, используемой сегодня в плоских панельных дисплеях [ 97 ]. ТПТ на основе A-Si:H обладают преимуществами низкой температуры процесса (<350 °C), хорошей однородности на больших площадях, низкой стоимости и низкого тока утечки; в настоящее время они являются преобладающей технологией для коммерческих ЖК-дисплеев. Однако подвижность электронов в полевом эффекте ТПТ на основе a-Si:H составляет всего 0,4–1,5 см² / (Вс), а подвижность дырок в полевом эффекте значительно ниже, что препятствует их использованию в дисплеях высокой четкости и с токовым управлением. Кроме того, низкая подвижность в ТПТ на основе a-Si:H достигается за счет увеличения ширины канала для получения достаточного тока управления. Однако большие по размеру устройства на основе a-Si:H ТПТ снижают прозрачность, разрешение и яркость дисплея [ 98 ].
Были сопоставлены спектры поглощения и квантовая эффективность a-Si:H и Si. В диапазоне 0,4–0,75 мкм материал поглощает больше света, чем слой Si, но слой Si поглощает больше света на более длинных волнах (>0,75 м), чем пленка a-Si:H. В видимом свете диод на основе a-Si:H генерирует больший фототок, чем диод на основе Si, а p-n диоды на основе a-Si:H имеют большую выходную квантовую эффективность, чем p+/n диоды на основе Si в большей части видимого спектра [ 99 ].
На основе технологии аморфного кремния TFT оптические датчики отпечатков пальцев могут достигать тонкости, компактности и большой площади [ 100 ]. Структура PPS позволяет создавать полевые транзисторы A-Si:H [ 101 ]. Тонкие оптические сенсорные (TOT), скрытые оптические сенсорные (HOT) и скрытые дисплейные (HUD) датчики отпечатков пальцев на основе гидрированного аморфного кремния уже доступны для массового производства [ 99 ]. Размеры датчиков варьируются от крошечных (4,0 мм × 8,0 мм) для идентификации пользователя смартфона до размера четырех пальцев (3,2″ × 3,0″) для проверки служб общественной безопасности. В таблице 3 и на рисунке 4 представлено сравнение трех типов датчиков отпечатков пальцев.
Рисунок 4. ( а ) структура TOT, ( б ) структура HOT и ( в ) структура HUD [ 99 ].
Таблица 3. Структура TOT, HOT и HUD.
| Тип датчика |
ТОТ |
ГОРЯЧИЙ |
HUD |
| Источник света |
460 нм светодиод |
Невидимый светодиод на определенной длине волны |
OLED |
| положение источника света |
Обратная сторона TFT-датчика |
Под стеклянной подложкой TFT |
- |
| Зона чувствительности |
FAP10(0,5″ × 0,65″)~FAP60(3,2″ × 3,0″) |
10 мм × 14 мм |
12 мм × 20 мм
12 мм × 40 мм
40 мм × 51 мм |
| метод склеивания |
Оптические клеи |
Оптически прозрачная смола (OCR)
Оптически прозрачный клей (OCA) |
- |
| Волоконно-оптическая плата |
√ |
- |
- |
| Коллиматор |
- |
- |
√ |
| Сенсорный верх |
Волоконно-оптическая пластина |
Стеклянная тарелка |
OLED |
3.2.2. На основе технологии поликристаллических кремниевых тонкопленочных транзисторов (TFT).
Технология низкотемпературного поликристаллического кремния (LPPS) относится к методу производства высококачественных поликристаллических кремниевых пленок и тонкопленочных транзисторов (TFT) при температурах ниже 600 °C [ 102 ]. На одной и той же стеклянной подложке можно объединить пиксельную матрицу и схему драйвера поликристаллического TFT-ЖК-дисплея для интеграции периферийного драйвера и дисплея. По сравнению с a-Si:H TFT, LTPS TFT предлагает преимущества высокой подвижности (часто на два порядка выше) и большого тока управления, а также сниженного энергопотребления и меньшей площади устройства; она также решает проблему высокой плотности для повышения выхода годных изделий и снижения производственных затрат [ 103 ]. Кроме того, p-Si устойчив к световым помехам, и ток утечки не возрастает при освещении, что позволяет отказаться от светозащитного слоя. Возможно создание системы отображения высокой четкости на панели (система на панели, SOP), которая объединяет матрицу дисплея и периферийные драйверы, значительно повышая надежность системы. LTPS TFT-транзисторы уже заменили OLED-дисплеи в миниатюрных коммерческих экранах.
Когда тонкопленочные транзисторы из аморфного кремния переходят к высокой емкости, высокой яркости и высокому разрешению, технология LTPS компенсирует меньший размер пикселя и более короткое время зарядки пикселя, а также решает проблемы, связанные с трудностями в создании проводников высокой плотности и интеграцией области дисплея с окружающей схемой драйвера [ 104 ]. Существует два способа получения пленок поликристаллического кремния: прямые и косвенные методы. Прямые методы включают низкотемпературное химическое осаждение из газовой фазы (LPCVD) [ 105 ] и каталитическое химическое осаждение из газовой фазы (cat-CVD) [ 106 ], а косвенные методы используют рекристаллизацию пленок аморфного кремния, методы кристаллизации которых в основном включают твердофазную кристаллизацию (SPC) [ 107 ], быстрое термическое отжиг (RTA) [ 108 ], латеральную кристаллизацию, индуцированную металлом (MILC) [ 109 ], микроволновую кристаллизацию [ 110 ] и лазерную кристаллизацию (LC).
В качестве чувствительного материала используется новый фоточувствительный материал. Структура датчика металл/чувствительный материал/ITO интегрирована в процесс LTPS TFT [ 111 , 112 , 113 ]. Используя схему активного пиксельного датчика (APS), создается технология оптического внутриклеточного датчика отпечатков пальцев (iFP), которая объединяет возможности отображения, сенсорного управления и FPS [ 114 ]. Между тем, аморфный кремний может быть размещен над поликремнием аналогично рисунку 5 для создания вертикального гибридного PIN-фотодиода (HPAS-PIN) [ 115 ]. Отпечатки пальцев, которые могут быть эффективно получены с помощью этого массива оптических датчиков изображения, показаны на рисунке 6a . Однако этот массив не может захватить изображение отпечатка пальца при наличии цветового фильтра. Датчик изображения LTPS (LIS) может работать с использованием схемы активного пиксельного датчика (APS) на основе подложки LTPS [ 116 ], показанной на рисунке 6c . Разработан LTPS-TFT ЖК-дисплей с разрешением 400 PPI, возможностью сенсорного и экранного сканирования отпечатков пальцев, способный захватывать изображение отпечатка пальца даже при высоте пальца на матрице LIS 1,0 мм, с разрешением области сканирования отпечатков пальцев 256 × 256 и датчиком с повышенной чувствительностью и устойчивостью к помехам.
Рисунок 5. ( а ) Структура массива оптических датчиков изображения и полученное с его помощью изображение отпечатка пальца. ( б ) Последовательно наносятся буферный слой оксида кремния толщиной 300 нм и слой собственного аморфного кремния (a-Si) толщиной 50 нм, затем a-Si преобразуется в p-Si с помощью эксимерно-лазерного отжига. После этого в p-Si вводятся ионы фосфора для образования слоя p-Si с ионами N+. ( в ) Наносятся изоляционный слой толщиной 230 нм и формируется первый рисунок сквозных отверстий размером 20 × 10 мкм с помощью фотолитографии и сухого травления. ( г ) На первый слой сквозных отверстий и изоляционный слой наносятся слой собственного аморфного кремния толщиной 600 нм и слой оксида кремния толщиной 50 нм, после чего на поверхность слоя собственного аморфного кремния имплантируются ионы бора, превращая часть верхнего слоя собственного аморфного кремния в слой p-Si с ионами P+. Поскольку распределение концентрации ионов имеет гауссову форму, четкой границы между P+ аморфным кремнием (a-Si) и собственным аморфным кремнием (a-Si) не существует. На этом этапе собственный аморфный кремний в первом сквозном отверстии контактирует с N+ p-Si вместе с верхним слоем P+ a-Si, образуя гибридный PIN-фотодиод из p-Si и a-Si. После этого аморфный кремний формируется в виде островка размером 25 × 15 мкм с помощью фотолитографии и сухого травления. ( e ) Формируется второе сквозное отверстие из изолирующего слоя рядом с первым сквозным отверстием с использованием той же фотолитографии и сухого травления. ( f ) На второе сквозное отверстие наносится металлический слой, который служит катодным контактором фотодиода. ( g ) Наносится органический плоский слой и формируется третье сквозное отверстие над первым. На этом этапе удаляется оксид кремния, чтобы одновременно обнажить поверхность P+ a-Si. ( h ) Нанести прозрачный проводящий слой ITO, который будет служить анодным контактором фотодиода [ 115 ].
Рисунок 6 (a) Структура массива оптических датчиков изображения и (b) изображение отпечатка пальца, полученное с его помощью; (c) крестообразная структура внутриячеечного датчика отпечатков пальцев. (d) Структура ЖК-дисплея с внутриячеечным датчиком отпечатков пальцев; (e) изображение отпечатка пальца. (f) Диаграмма поля зрения массива микролинз, (g) коллимирующий оптический тракт на основе массива микролинз, (h) изображение отпечатка пальца, полученное с его помощью, (i) многослойная структура отпечатка пальца под OLED и (j) диаграмма коллимирующей системы на фотодатчике. (k) Влияние коллимирующей системы на отношение сигнал/шум и (l) отпечаток пальца на дисплее (модуль FoD). Сборка многослойной структуры модуля FoD, (m) конструкция органического датчика изображения, (n) захват отпечатка пальца с его помощью, (o) структура датчика отпечатков пальцев и (p) захват отпечатка пальца с его помощью.
Когда ЖК-дисплей используется в качестве источника света, он и его непрозрачная подсветка препятствуют проникновению видимого света, и между ЖК-дисплеем и подсветкой неизбежно образуется воздушный зазор. В ЖК-дисплей можно встроить матрицу оптических датчиков изображения, используя в качестве источника света подсветку или дополнительный светодиод, а матрицу датчиков изображения — на подложке из TFT-транзисторов, что исключает подсветку как источник света. Также возможно разместить ИК-датчик изображения и ИК-источник света под подсветкой, при этом ИК-излучение от ИК-источника проходит через модуль ЖК-дисплея и принимается ИК-датчиком изображения при отражении отпечатка пальца.
Йе [ 117 ] предложил коллимирующий оптический путь, основанный на массиве микролинз с источником ИК-света с длиной волны 940 нм, расположенным под нижней пластиной крышки. Регулируя угол выхода и угол свечения источника света, можно добиться полного отражения всего косо падающего света на верхнюю и нижнюю поверхности CG. Как показано на рисунке 6 f,g,h, луч, передающий информацию об отпечатке пальца, последовательно проходит через каждый слой пленки, прежде чем быть уловленным массивом датчиков под дисплеем. Из-за размера датчика этот блок линз должен быть ограничен крошечной областью.
Сравнение обнаружения света в ЖК-дисплее с обнаружением под экраном и обнаружения света в OLED-дисплее: OLED использует самосветящееся излучение в качестве источника света и применяет микроколлиматоры для предотвращения перекрытия световых сигналов. Благодаря конструкции, расположенной под экраном, и самосветящимся свойствам, соотношение глубины и ширины микроколлимационной апертуры можно свободно выбирать для достижения адекватной коллимации без попадания чрезмерного количества рассеянного света в CIS.
Кроме того, исследователи разработали оптическое распознавание отпечатков пальцев [ 118 ], которое может быть интегрировано в технологию отображения изображений LTPS под OLED-дисплеем и может охватывать все размеры дисплея. OLED использует собственный самосветящийся свет в качестве источника света и применяет микроколлиматоры для предотвращения перекрытия световых сигналов. Коэффициент вариации сигнала улучшен на 50 процентов за счет усовершенствования процесса и архитектуры схемы. Благодаря улучшению технологии коллимации отношение сигнал-шум практически удваивается.
Как показано на иллюстрации, система коллимации состоит из коллимационного отверстия и микролинзы. Один из подходов предполагает установку системы коллимации над фотодатчиком, как показано на рисунке 6 f,g, в то время как другой метод предполагает подготовку системы коллимации непосредственно над фотодатчиком, как показано на рисунке 6 i,j,k, где представлен результат отношения сигнал/шум (SNR) системы коллимации. Система коллимации включает в себя коллимационное отверстие и микролинзу. Светоприемные возможности датчика могут быть улучшены путем экспозиции и последующей немедленной юстировки механизма коллимации датчика.
3.2.3. Технология на основе оксидных TFT-транзисторов
Тонкопленочные транзисторы (MOS TFTS): Благодаря преимуществам хорошей однородности, высокой подвижности и сильной технологической совместимости с a-Si TFT, в схемах управления линиями металлооксидных TFT часто рассматриваются следующие аспекты производительности: скорость [ 121 ], энергопотребление [ 122 ] и надежность [ 123 , 124 ].
Традиционные аморфные кремниевые (a-Si:H) TFT и низкотемпературные поликристаллические кремниевые (LTPS) TFT оказались сложными в применении для удовлетворения потребности в плоских панельных дисплеях огромных размеров и высокого разрешения. Полупроводниковая промышленность достигла эпохи, когда ограничения по материалам ограничивают размеры устройств. С 2003 года прозрачные TFT, изготовленные из аморфных оксидных полупроводников, находятся в центре внимания мировых исследований [125 ] . По сравнению с кремниевыми материалами, оксидные полупроводниковые пленки, примером которых является a-IGZO, обладают превосходной низкой температурой обработки, длительным сроком службы, высокой пропускающей способностью, большой запрещенной полосой пропускания (прозрачностью) и высокой подвижностью носителей заряда [ 126 , 127 , 128 , 129 , 130 ] и широко применяются в жидкокристаллических дисплеях, памяти [ 131 , 132 ] и Интернете вещей [ 133 ]. Таким образом, ожидается, что AOS TFT заменят a-Si:H TFT в качестве основных устройств для следующего поколения плоских панельных дисплеев (гибких дисплеев, прозрачных дисплеев и т. д.).
Цинь [ 134 ] представил оптический датчик отпечатков пальцев ближнего инфракрасного диапазона, основанный на массиве пассивных пиксельных датчиков (PPS) и технологии оксидных (IGZO) TFT. Этот оптический датчик имеет органический фотодиод в качестве чувствительного элемента (OPD). Этот органическо-неорганический гибридный тонкопленочный фотодетектор способен получать четкое изображение отпечатка пальца. Кроме того, был создан гибкий датчик отпечатков пальцев на основе полиимидной подложки. Благодаря высокой проницаемости ближнего инфракрасного света, часть его может проходить сквозь палец и попадать на чувствительный элемент, когда палец касается поверхности датчика. Кроме того, гребни и впадины отпечатка пальца представляют собой различные оптические пути. В области гребня часть ближнего инфракрасного света отражается от поверхности, а оставшийся свет падает на детектирующий пиксель. В области впадины только часть ближнего инфракрасного света проходит в воздух и впоследствии достигает детектирующего пикселя. Благодаря гребневым и впадинным участкам отпечатка пальца, на поверхность пикселя сенсора поступает различное количество света. Таким образом осуществляется распознавание отпечатков пальцев. Каждый пиксель имеет размер 50,8 мкм, что эквивалентно разрешению 500 PPI.
3.2.4. Органический TFT
Переход от TFT к OTFT непрост. Общепринято считать, что Хайльмайер [ 135 ] открыл явление полевого эффекта OTFT на тонкой пленке фталоцианина меди. В 1986 году Цумура изобрел первый органический тонкопленочный транзистор, электрохимически синтезировав политиофен и использовав его в качестве основного материала для OTFT; однако конечная подвижность составила всего 10⁻⁵ см² / ( Вс) [ 136 ]. С другой стороны, благодаря хорошей гибкости, низкой стоимости и характеристикам самих органических материалов, различные учреждения в разное время проводят углубленные исследования морфологии тонких пленок и методов их получения, и применение в области дисплейных устройств будет становиться все более распространенным и значимым.
Оптическая биометрия отпечатков пальцев на основе технологии органических фотодиодов (OPD) [ 119 ] может быть встроена под дисплей смартфона для обеспечения полного покрытия и захвата до четырех отпечатков пальцев [ 120 ]. Как показано на рисунке 6o , полноэкранный оптический модуль отпечатков пальцев легко интегрируется в мобильные устройства (прикрепляется к OLED-панели или с воздушным зазором). Он эффективно предотвращает подделку при воздействии видимого света (540 нм) и ближнего инфракрасного света (850 нм и 940 нм). На рисунке 6l показано, что для этой цели было создано приложение для Android, позволяющее пользователю регистрировать и проверять отпечаток пальца со временем сопоставления менее 500 мс и разрешением изображения с высокой контрастностью 5 Cy/mm.
Столкнувшись с трудностями полноэкранной технологии TFT, Тай [ 137 ] выбрал TFT с зазором в качестве оптической системы матрицы на рисунке 6n . Для приложений распознавания отпечатков пальцев высокий фототок TFT с зазором приводит к большому сигналу и быстрому считыванию, что является существенным преимуществом. Между OLED-экраном и матрицей датчиков TFT с зазором расположен коллиматор. Для удаления фона и улучшения изображения отпечатка пальца используются алгоритмы. Гребни и впадины отпечатка пальца отчетливо видны.
3.3. Метод идентификации с помощью технологии сканирования оптического когерентного слоя
Современная цивилизация проявляет большой интерес к разработке систем распознавания отпечатков пальцев с высокой степенью безопасности и устойчивости в процессе идентификации отпечатков. Способность оптической когерентной томографии (ОКТ) получать информацию о глубине слоев кожи [ 16 ] создала новое поле исследований в области распознавания отпечатков пальцев [ 138 , 139 ]. ОКТ первоначально была внедрена в область распознавания отпечатков пальцев для защиты от подделки [ 140 ], включая автоматическую подделку и обнаружение в реальном времени [ 141 , 142 , 143 , 144 , 145 , 146 ], реконструкцию внутренних отпечатков пальцев (т.е. подкожных отпечатков, соответствующих живому эпидермису) [ 147 , 148 , 149 , 150 , 151 , 152 ] и идентификацию/распознавание отпечатков пальцев [ 153 , 154 , 155 , 156 ]. В настоящее время конфокальная сканирующая ОКТ обеспечивает наибольшую глубину изображения, но при этом значительно дороже из-за необходимости использования дополнительных компонентов, таких как лазеры. Использование недорогого источника света, например, светодиода (LED) или источника тепла, позволяет проводить ОКТ-вариант полнопольной оптической когерентной томографии (FF-OCT). FF-OCT использует камеру с практически мгновенным доступом к отпечаткам пальцев и пошаговое сканирование изображения для получения аксиальных снимков, в отличие от типичной конфокальной сканирующей ОКТ. Отсутствие точечных отверстий в тракте детектирования в конфокальной ОКТ и малая глубина изображения являются недостатками FF-OCT. Однако FF-OCT показала свою эффективность в различных биологических приложениях, включая визуализацию кожи, тканей головного мозга, стенок желудочно-кишечного тракта и роговицы.
Методы визуализации, основанные на оптических когерентных слоях, учитывают эффекты влажности, складок и отсутствия контакта. Используя изменяющуюся пропускающую способность гребней и впадин, красный светодиод освещает сторону ногтя пальца, формируя изображение отпечатка пальца [ 87 ]. FF-OCT также может использовать интерферометр Майкельсона и кремниевую камеру [ 157 ]. Он включает в себя небольшую, легкую оптико-механическую систему LINOS, покрытую панелью из плексигласа размером 30 см × 30 см × 1 см. Датчик создает изображения размером 1,7 см × 1,7 см с пространственной частотой дискретизации 2116 точек на дюйм (dpi). Отпечаток пальца — это внешнее изображение, полученное на расстоянии 15 м. Изображение, отображаемое в диапазоне 33–103 мкм, представляет собой кутикулу, а потовые железы имеют белые точки. Представленные фотографии в диапазоне 121–210 мкм соответствуют живому эпидермису. Изображения на глубине 121–156 мкм представляют собой гребни внутренних отпечатков пальцев, тогда как изображения глубины 191–210 мкм представляют собой впадины, позволяющие получить изображения отпечатков пальцев [ 158 ]. На рисунке 7 показано изображение сканирования обычных отпечатков пальцев, влажных отпечатков пальцев и отпечатков пальцев на основе оптического когерентного слоя.
Рисунок 7. ( а ) Конструкция нового датчика отпечатков пальцев с использованием рассеянного проходящего света. ( б ) Обычный отпечаток пальца и изображения ОКТ. ( в ) Изображения отпечатков пальцев с морщинистым пальцем и изображение ОКТ. (
продолжение следует...
Комментарии