Forskere udvikler høj opløsning, højfølsom nærhedskapacitans billedsensor

Et fingeraftryk kan tjene som identifikation for at få adgang til låste døre og mere, men nuværende scannere kan duperes med falske eller endda lignende fingeraftryk. Det kan snart ændre sig, takket være et samarbejdende forskerhold baseret i Japan.

Gruppen har udviklet en ny nærhedskapacitans-billedsensor, der har så høj følsomhed og opløsning, at en fingeraftryksscanning viser mere end hvirvlerne fra en fingerspids – den registrerer svedporerne mellem kammene.

Prototypesensoren blev først præsenteret i december på 2018 IEEE International Electronic Devices Meeting i San Francisco, Californien. Et papir, der beskriver detaljerne om sensoren, blev offentliggjort i Technical Digests of 2018 International Electron Devices Meeting. Sidste uge, forfatterne præsenterede nye materialer og resultater fra undersøgelsen på en konference arrangeret af Institute of Image Information and Television Engineers (ITE) i Japan.

"Det vigtigste punkt ved den udviklede sensor er dens høje kapacitansfølsomhed, " sagde papirforfatter Shigetoshi Sugawa, en professor ved Graduate School of Engineering ved Tohoku University.

Mange touchscreen-telefoner og computer-trackpads bruger en mindre følsom kapacitanssensor, hvor forskellene i elektriske egenskaber mellem en sensor og et ledende værktøj (såsom en finger) tillader enheden at reagere på rulning eller dobbeltklik. Kapacitansen øges, når objektet er tættere på - dobbeltklikket versus lettere rulning.

Den høje følsomhed af denne kapacitanssensor er afledt af nyligt introduceret støjreduktionsteknologi, ifølge Sugawa.

Sensorchippen indeholder pixels til at detektere kapacitansen mellem prøven og detektionselektroderne. Hver pixel har en detektionselektrode knyttet til sig, som er kapacitivt koblet med en jordledning. Disse elektriske signaler konverteres til billeder af prøverne. Tidligere, signalerne ville opfange baggrundsstøj såsom termisk støj og støj på grund af variation af elektriske komponenter i pixels, hvilket gav billeder i lavere kvalitet.

For at rette dette, forskerne anvendte reset-kontakter til detektionselektroderne og brugte en spændingsimpuls til at producere et kredsløb, der kan følge støjkilden. Reset-kontakterne gør det muligt for systemerne at detektere støj, der opstår ved detekteringselektroderne. Spændingsimpulsen skifter de to spændingsniveauer, efter at nulstillingskontakterne er slukket, effektivt annullere og fjerne støj fra systemet.

Det svarer til at fjerne den hvide og sorte sne fra et fjernsyn uden signalinput til en glat, grå skærm. Det er meget nemmere at fornemme enhver afvigelse på en solid baggrund.

"Denne udvikling er vigtig for den brede offentlighed, fordi den kan forbedre effektiviteten af ​​analyse og kontrol inden for elektronisk industri, Godkendelse, biovidenskab, landbrug, og mere, " sagde Sugawa.

Næste, Sugawa og forskerne planlægger at optimere sensoren til specifikke applikationer, såsom det berøringsfrie inspektionsudstyr af printplader og fladpaneler samt et bærbart kamerasystem med den udviklede sensorchip.

Forskerholdet består af Sugawa, samt Rihito Kuroda, en lektor, Masahiro Yamamoto, Manabu Suzuki, kandidatstuderende begge med Tohoku University's Graduate School of Engineering; Tetsuya Goto, en lektor ved Tohoku University's New Industry Creation Hatchery Center; Hiroshi Hamori, formand, Shinichi Murakami og Toshiro Yasuda, hos OHT, Inc.

Prototypesensoren blev første gang præsenteret i december på 2018 IEEE International Electron Devices Meeting i San Francisco, Californien. Et papir, der beskriver detaljerne om sensoren, blev offentliggjort i Technical Digests of the 2018 International Electronic Devices Meeting. Den 22. marts forfatterne præsenterede nye materialer og resultater fra undersøgelsen på en konference arrangeret af Institute of Image Information and Television Engineers (ITE) i Japan.