Ultraschall-Scanner sichert Smartphones

Verbesserter Fingerabdruck-Sensor erstellt dreidimensionales Bild

Ultraschall-Untersuchung mit dem Smartphone? Ein neuartiger Fingerabdruck-Scanner nutzt Ultraschall, um ein fälschungssicheres 3D-Bild zu erstellen. Der von US-Forschern entwickelte Chip zeichnet nicht nur das Muster des Fingerabdrucks auf, sondern auch das direkt darunterliegende Gewebe. Und nicht nur für die Smartphone-Sicherheit, auch für einfache medizinische Anwendungen seien die günstigen Sensoren einsetzbar, schreiben die Forscher im Journal "Applied Physics Letters".

Der Fingerabdruck ist absolut individuell und dient als sicheres Merkmal zur Identifikation - gänzlich fälschungssicher ist er aber nicht.

Das Smartphone oder den Laptop mit dem eigenen Fingerabdruck zu sichern und mit dem entsprechenden Scanner zu entriegeln, gehört für viele Menschen bereits zum Alltag. Diese biometrische Sicherheitsmaßnahme gilt gegenüber Passwörtern und PINs als überlegen – der Fingerabdruck ist schließlich absolut einzigartig. Dabei funktionieren die meisten Fingerabdruck-Scanner relativ simpel: Sie zeichnen ein Bild des Fingerabdrucks auf und vergleichen es mit der gespeicherten Vorlage.

Ultraschall-Bild wie in der Medizin

Aus diesem Grund sind sie jedoch auch relativ leicht zu übertölpeln: Ein ausgedrucktes Bild eines Fingerabdrucks reicht bereits in vielen Fällen. Forscher um David Horsley von der University of California in Davis hat für dieses Problem nun eine Lösung gefunden: Ihr Scanner zeichnet ein Ultraschall-Bild des Fingerabdrucks auf, inklusive darunterliegendem Gewebe. Das Prinzip ähnelt den Ultraschall-Aufnahmen, wie sie auch in der Medizin üblich sind – allerdings in viel kleinerem Ausmaß.

Der neuartige Ultraschall-Fingerabdruckscanner misst ein dreidimensionales Abbild der Fingeroberfläche und erhöht damit die Fälschungssicherheit.

Dazu verwendeten die Physiker winzige Chips mit sogenannten Mikroelektromechanischen Systemen (MEMS). Smartphones verwenden MEMS bereits in ihren Mikrophonen, Beschleunigungssensoren und Gyroskopen. Mit einem etwas abgewandelten Herstellungsprozess erzeugten die Forscher einen Ultraschall-Umwandler mit ähnlichen Dimensionen.

Zuverlässiges und sicheres 3D-Bild

"Die Ultraschall-Bilder werden auf dieselbe Art aufgenommen wie bei medizinischen Ultraschall-Untersuchungen", beschreibt Horsley. "Umwandler auf dem Chip senden einen kurzen Ultraschall-Puls aus, und dieselben Umwandler empfangen Echos von Erhebungen und Tälern auf der Oberfläche des Fingerabdrucks."

Dabei entsteht mehr als nur ein einfaches Bild: "Unsere Ultraschall-Fingerabdrucksensoren können ein dreidimensionales, volumetrisches Abbild der Fingeroberfläche und des Gewebes unter der Oberfläche vermessen", betont Horsley. "Das macht Fingerabdrucksensoren zuverlässiger und sicherer."

Nach Ansicht der Wissenschaftler sind die Ultraschall-Chips ein großer Schritt für die MEMS-Technologie. Weil sie im Wesentlichen den bereits vorhandenen Herstellungsprozessen folgen, lassen sich die Sensor-Chips günstig auch in großer Menge produzieren. Neben Fingerabdrucksensoren seien auch andere Anwendungsgebiete denkbar, beispielsweise in einfachen medizinischen Ultraschallsensoren für den Hausgebrauch. (Applied Physics Letters, 2015; doi: 10.1063/1.4922915)

(American Institute of Physics, 30.06.2015 - AKR)