「iPhone8或更換生物識別模式？——了解蘋果指紋識別的前世今生」

時間漸漸地走到了8月底，9月份的到來不僅意味著莘莘學子們迎來了新的學期，還意味著蘋果又要開新品發布會了。根據傳聞，今年的全新iPhone將採用全面屏的設計，這樣便意味著home鍵的移除，而現有技術中，人們「用了又用」的指紋識別功能就集成在home鍵位置。那麼對於全新的沒有home鍵的iPhone，會如何處置指紋識別呢？將其設置於屏幕之下，還是直接棄之不用轉而使用面部識別？接下來，讓我們看看蘋果在指紋識別專利方面的布局，看看能否從中找到答案。

2013年發布的iPhone5s在手機的home鍵位置處集成了指紋識別模塊，從而使得iPhone告別了「滑動來解鎖」的不安全以及「滑動並輸入密碼來解鎖」的繁瑣，手指一按，解鎖操作即刻完成，使得快捷與安全變成了可兼得的魚與熊掌。

好了，接下來讓我們說回主題。對於如此實用的功能，公司如蘋果，肯定會對此布局多項專利，讓我們一一來看。

生物體征識別技術

2009年，蘋果的用在設備上的生物體征識別技術專利被公布。其中，包括指紋識別、聲音識別、面部識別甚至將來還會應用到DNA鑒別技術。

圖1

圖2

在這份申請文件中，指出將指紋識別單元設置於如圖1示出的420或圖2示出的620處，當人的手指放置在圖1示出的420區域或圖2示出的620區域時，即能實現指紋識別。

2013年7月美國專利局公布了名為「擁有耦合電極像素感測電路、像素感測跟蹤和相關辦法的指紋感測器」，描述的是一種內置在移動設備屏幕下方的，能夠遠距離讀取手指生物特徵的指紋識別技術。

詳情請參見圖3，根據專利文件顯示，指紋感測器可以內置在屏幕下方，或者直接成為屏幕的一部分。這樣一來，該感測器同時還可以成為一種輸入方式。感測器的布局可以是剛性或者柔性的，這意味著可選擇的安裝方式非常多。

值得注意的是，該項專利最初由Authen Tec公司申請於2013年。由於Authen Tec已被蘋果收購，因此該項專利也被納入蘋果的名下。

圖3

指紋識別感測器的另一種用法

2013年9月，一份來自歐洲的蘋果專利被公開，介紹了指紋識別感測器的另一種用法。根據專利描述，如圖4示出的home鍵周邊的金屬環是電容性的，當用戶將手指放在home鍵上時，金屬環會感應到電荷變化，從而在不用按下任何物理鍵位的情況下開啟指紋識別。當然，在專利中，除了指紋識別，home鍵還整合了NFC技術和光學感測器。

圖4

內容編輯校驗引擎工具

2014年12月，美國專利局公開了蘋果公司獲得的一項新專利，該專利描述的是一種內容編輯校驗引擎工具，蘋果在專利文件中提供了一種通過指紋識別的手段來授權編輯內容信息的方法。

在專利文件中，蘋果引入了一款配備有內容編撰引擎的設備，這種內容編輯引擎可以根據用戶的指紋識別驗證來確定是否對所選的單項或多項內容對象進行輸出。簡單地說，當這個內容編輯引擎獲得用戶的指紋識別授權之後，設備的相關內容將不受任何操作節制。另一方面，當該引擎未獲得任何驗證信息時，設備顯示的內容將會受到至少一部分的操作限制。

蘋果在專利文件中還詳細介紹了這種編輯引擎的多種實例，具體描述了在獲得或未經認證授權的情況下如何對相關的內容進行許可權編輯，比如未授權的相關內容不能顯示、編輯、刪除等等多種方式，而且不同的授權編輯類別所處理（顯示）的結果也不相同。

「使用混合匹配和相關辦法的手指感應裝置」

2015年10月，一份名為「使用混合匹配和相關辦法的手指感應裝置」專利文件被公開，該專利文件的描述中，指紋識別感測器可以被配置在鍵盤中，這意味著除手機外，蘋果的電腦設備也會被配置有指紋識別。

「通過雲計算設備和相關方法同步指紋生物感測器數據」

2015年12月，美國專利局又公布了一項蘋果公司的專利，這項專利名為「通過雲計算設備和相關方法同步指紋生物感測器數據」。

專利申請說明中，蘋果稱第一台設備的指紋信息會通過處理器採用特殊的加密演算法，上傳該賬戶的識別信息以及指紋生物特徵信息至雲端。需要接受指紋信息的第二台設備也會通過收集數據與雲端指紋數據匹配，只有兩者符合才會下載更多的雲端加密指紋數據。

圖5

2016年10月，美國專利局宣布，蘋果獲得了「包含靜電鏡頭的電容式指紋識別感測器」專利，在該專利技術中，詳情參見圖6和圖7，包括一個或多個圖案化的導電層，根據它們的位置，相對電壓和形狀，墊層能夠形成或彎曲與用戶的手指相關聯的電場。這種彎曲在某些情況下，可以抵消一個手指產生電場的干擾，因為它是通過一個介電層或空間來自然分散。

圖6

圖7

「聲波成像系統架構」

2017年2月，美國專利局又授予了蘋果一項名為「聲波成像系統架構」的新專利，簡單地說，該專利描述了一種使用屏幕下聲波換能器矩陣的技術。聲波換能器生成的聲波或者脈衝可以穿過各種基板，比如設備屏幕的玻璃。而換能器的運行和驅動將可以通過控制器實現。然後，這個換能器的硬體將會進入另外一種感知模式，它將會監測與輸入基板接觸的物體引起的聲波反射，衰減和衍射，最後，獲得的掃描數據將通過電信號的形式被成像分解器讀取，最終創造二維映射。該技術可以被用來代替現有指紋識別方案，識別用戶的指紋。

「指紋生物識別感測器總成，包括直接接合界面和相關方法」

2017年6月，名為「指紋生物識別感測器總成，包括直接接合界面和相關方法」的專利被公開，該專利描述了一種將指紋識別感測器嵌入到按鈕中的方法。即將指紋感測器設置在圖8中30』』的位置。

圖8

總結：筆者按照時間順序，找到了蘋果公司近年來在指紋識別技術方面所申請的部分專利文件。不難看出，在上述的專利中，有的已經被成功應用在了蘋果自家產品中，例如，2013年9月來自歐洲的專利就是應用在iPhone的home鍵的被命名為touch ID的技術。然而更多的專利則可能由於技術尚不夠成熟的原因而暫未投入使用。

公司會針對自家技術申請多種專利，這些專利中的某些確實會被投入使用，這些專利中的某些或許是受技術限制或者量產困難的原因，暫時未被投入使用；另一些則可能只是作為戰略上的防禦，永遠不會被投入使用。

根據坊間傳聞，2017年下半年即將發布的iPhone將會拋棄原先擁有的home鍵，將指紋識別功能集成在屏幕下方。從上面的專利可以看出，關於將指紋識別功能集成在屏幕下方的方案，蘋果也已經申請了較多種不同技術方案的專利，最終蘋果會運用哪一種技術來實現將指紋識別功能由home鍵轉移至屏幕下方，值得我們期待。

本文由超凡知識產權侯東廷撰寫，轉載請註明出處。

文中部分文圖資料摘自網路。

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