指紋傳感器(又稱指紋Sensor)是實(shí)現(xiàn)指紋自動(dòng)采集的關(guān)鍵器件。最早的指紋識(shí)別技術(shù)，是以光學(xué)傳感器為基礎(chǔ)的光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)別范圍僅限于皮膚的表層，通常把它叫做第一代指紋識(shí)別技術(shù)；而采用了電容傳感器技術(shù)的第二代指紋識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了識(shí)別范圍從表皮到真皮的轉(zhuǎn)換，從而大大提高了識(shí)別的準(zhǔn)確率和系統(tǒng)的安全性，也是目前市場大部分指紋識(shí)別設(shè)備的基礎(chǔ)。

第一代指紋識(shí)別系統(tǒng)光學(xué)傳感器
始于1971年的光學(xué)傳感器是研究最早、應(yīng)用最廣泛的指紋傳感器。其技術(shù)關(guān)鍵是光的全反射，手指置于加膜臺(tái)板(一般是硬質(zhì)塑料，不同廠家材料有異)，照射到壓有指紋的玻璃表面時(shí)，反射光經(jīng)電荷耦合器件(chargeCOUpleddevice，CCD)轉(zhuǎn)換為 相應(yīng)電信號(hào)，并傳輸后端進(jìn)一步處理。其中，反射光強(qiáng)度取決于兩方面因素：壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度、皮膚與玻璃間的油脂和水分。由于光線經(jīng)玻璃照射到谷的區(qū)域后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射至CCD，而射向脊的光線被脊與玻璃的接 觸面吸收或者漫反射到其他地方，這樣，即可利用CCD將有深色脊和淺色谷構(gòu)成的指紋圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。當(dāng)然，為獲得較高質(zhì)量的指紋圖像，還需采用自動(dòng)或手工方式調(diào)整圖像亮度等。

光學(xué)指紋傳感器優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為抗靜電能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性較好、使用壽命長，能提供分辨力為500dpi(dOtperinch)的圖像，特別是能實(shí)現(xiàn)較大區(qū)域的指紋圖像采集，但指紋圖像采集區(qū)域較大時(shí)所需焦距亦較長，采集設(shè)備體積需隨之增大，否則，會(huì)導(dǎo)致采集的圖像邊緣線形發(fā)生扭曲。

光學(xué)指紋傳感局限性體現(xiàn)于潛在指印方面(潛在指印是手指在臺(tái)板上按完后留下的)，不但會(huì)降低指紋圖像的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)，還可能導(dǎo)致2個(gè)指印重疊，顯然，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需要。此外，臺(tái)板涂層及CCD陣列會(huì)隨時(shí)間推移產(chǎn)生損耗，可能導(dǎo)致采集的指紋圖像質(zhì)量下降。但是具有無法進(jìn)行活體指紋鑒別、對(duì)干濕手指的適用性差等缺點(diǎn)。

光學(xué)指紋識(shí)別系統(tǒng)由于光不能穿透皮膚表層(死性皮膚層)，所以只能夠掃描手指皮膚的表面，或者掃描到死性皮膚層，但不能深入真皮層。在這種情況下，手指表面的干凈程度，直接影響到識(shí)別的效果。如果，用戶手指上粘了較多的灰塵，可能就會(huì)出現(xiàn)識(shí)別出錯(cuò)的情況。并且，如果人們按照手指，做一個(gè)指紋手模，也可能通過識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)于用戶而言，使用起來不是很安全和穩(wěn)定。

光學(xué)傳感器中存在棱鏡，其體積較大，一般為半導(dǎo)體的幾倍甚至10倍大小，所以限制了其在小型設(shè)備上的應(yīng)用。在類似考勤機(jī)、門禁等大設(shè)備上使用沒有體積限制的問題，但在U盤、移動(dòng)硬盤、手持設(shè)備上使用，體積成了最大的障礙。成本低一直以來被認(rèn)為是光學(xué)傳感器的最大優(yōu)勢，但由于其制造過程一致性較難保證，隨著以電容傳感器為代表的半導(dǎo)體傳感器的大規(guī)模發(fā)展，光學(xué)傳感器的成本優(yōu)勢也已經(jīng)不再明顯。雖然大多數(shù)公司還在使用光學(xué)傳感器，但其發(fā)展趨勢是新穎的、高質(zhì)量的電容指紋傳感器。

第二代指紋識(shí)別系統(tǒng) 電容傳感器
電容傳感器始于1998年，屬于半導(dǎo)體傳感器的一種，半導(dǎo)體指紋傳感器還包括半導(dǎo)體壓感式傳感器、半導(dǎo)體溫度感應(yīng)傳感器等，其中，應(yīng)用最廣泛的是半導(dǎo)體電容式指紋傳感器。

電容傳感器根據(jù)指紋的嵴和峪與半導(dǎo)體電容感應(yīng)顆粒形成的電容值大小不同，來判斷什么位置是嵴什么位置是峪。其工作過程是通過對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)上的電容感應(yīng)顆粒預(yù)先充電到某一參考電壓。當(dāng)手指接觸到半導(dǎo)體電容指紋表現(xiàn)上時(shí)，因?yàn)獒帐峭蛊鸬挠前枷拢鶕?jù)電容值與距離的關(guān)系，會(huì)在嵴和峪的地方形成不同的電容值。然后利用放電電流進(jìn)行放電。因?yàn)獒蘸陀鴮?duì)應(yīng)的電容值不同，所以其放電的速度也不同。嵴下的像素(電容量高)放電較慢，而處于峪下的像素(電容量低)放電較快。根據(jù)放電率的不同，可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數(shù)據(jù)。

與光學(xué)設(shè)備多采用人工調(diào)整改善圖像質(zhì)量不同，電容傳感器采用自動(dòng)控制技術(shù)調(diào)節(jié)指紋圖像像素以及指紋局部范圍敏感程度，在不同環(huán)境下結(jié)合反饋信息生成高質(zhì)量圖像。由于提供了局部調(diào)整能力，即使對(duì)比度差的圖像(如手指壓得較輕的區(qū)域)也能被有效檢測到，并在捕捉瞬間為這些像素提高靈敏度，生成高質(zhì)量指紋圖像。

電容指紋傳感器優(yōu)點(diǎn)為圖像質(zhì)量較好、一般無畸變、尺寸較小、易集成于各種設(shè)備。其發(fā)出的電子信號(hào)將穿過手指的表面和死性皮膚層，達(dá)到手指皮膚的活體層(真皮層)，直接讀取指紋圖案，從而大大提高了系統(tǒng)的安全性。

電容指紋傳感器因制造工藝復(fù)雜，單位面積上傳感單元多，包含高端的，IC設(shè)計(jì)技術(shù)、大規(guī)模集成電路制造技術(shù)、IC芯片封裝技術(shù)等，所以電容指紋傳感器幾乎全部是由，IC技術(shù)發(fā)達(dá)的國家或地區(qū)，如美國、歐洲、***等地設(shè)計(jì)、制造的。目前國內(nèi)廠家基本上沒有能力生產(chǎn)電容指紋傳感器。

各廠商可能采用不同形式電容方法開發(fā)產(chǎn)品，技術(shù)新穎且先進(jìn)的首推瑞典ingerprintCard公司推出的FPC1011C，是一種電容式面裝指紋傳感器。該傳感器采用了多項(xiàng)專利，如獨(dú)立的晶圓體信號(hào)放大、傳感器表面的保護(hù)膜等。內(nèi)部具有A/D轉(zhuǎn)換，高的SPI接口，8PIN的軟排線可以方便的接入各種系統(tǒng)。該技術(shù)能適應(yīng)各種復(fù)雜指紋，并能在各種環(huán)境下獲得從干手指到濕手指的高質(zhì)量指紋圖像，從而顯著降低指紋識(shí)別系統(tǒng)誤識(shí)率、拒識(shí)率。

隨著指紋識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展，質(zhì)量高、功耗低、體積小的電容傳感器傳感器作為便攜式產(chǎn)品極其重要的指紋圖像采集手段，應(yīng)用日益廣泛，其市場規(guī)模以驚人速度飛速拓展。2003年11月，美國Frost &Sul，Uvan發(fā)布的指紋傳感器市場調(diào)查結(jié)果表明：目前，在面向身份認(rèn)證的指紋傳感器中，傳統(tǒng)型光學(xué)傳感器占一定優(yōu)勢，受電容傳感器技術(shù)進(jìn)步和價(jià)格下降等因素的影響， 電容傳感器的份額將逐漸增加，成為指紋采集技術(shù)的主流。