技术领域本发明涉及图像采集技术领域，具体涉及一种蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器及具有该图像采集器的终端设备。
背景技术：
目前指纹掌纹图像采集器在越来越多的领域得到应用，例如手机、平板电脑、电视机等各种电子终端，以及各种安防系统等。随着电子终端越来越趋于超薄化，自然对集成在电子终端上的图像采集器的体积、厚度及采集图像的清晰度等方面提出了较高要求。现有的指纹掌纹图像采集器，例如201120403301.0公开的薄型光学指纹采集器，通常包括图像采集棱镜、成像装置及图像处理组件，其中，所述成像装置还包括透镜组件，以及光电信号转换电路和数字处理器等部件。由于采用图像采集棱镜作为指纹光线的采集部件，必须要有足够长的光路才能满足光线的成像需求，特别是，还需要通过所述透镜组件完成指纹光线的成像，由此更需要较长光路满足光线的成像需求。由于图像采集棱镜和透镜组件本身具有较大的体积和厚度，再加上光路长度等因素，使得图像采集器必须具有较大的体积和厚度才能实现指纹图像的采集。还由于图像采集棱镜和透镜组件等相关部件带来的高成本和结构的复杂度，使得现有的图像采集器难以满足各种电子终端对图像采集器小体积、低薄度、高清晰的要求。因此，如何减小图像采集器的厚度并提高采集图像的清晰度，成为本技术领域人员亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器及终端设备，其结构紧凑、厚度较薄、可提高指纹图像的对比度及对干湿手指的适应能力，其成本较低。为了达到上述目的，本发明提供一种蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器，其中包括导光板及用于将至少部分光线射入导光板内的光源，所述导光板的一面设置有蜂窝板，所述蜂窝板上密布有多个相互平行的通孔，所述通孔的直径为0.5微米-50微米，且被采集的指纹或掌纹大小与采集到的图像大小相等，所述蜂窝板的厚度是通孔直径的5倍以上，相邻通孔之间的孔中心间距小于或等于50.8微米，所述蜂窝板的另一面设置有感光组件。进一步地，所述通孔的轴心线与蜂窝板的水平面夹角为大于或等于30°且小于或等于90°。进一步地，所述光源设置于导光板的侧面和/或上表面和/或下表面。进一步地，多个所述通孔为阵列排列或错落排列。进一步地，所述蜂窝板正对着导光板的一面设置有漫反射层。进一步地，所述漫反射层由设置于各相邻所述通孔之间的凸起结构组成。进一步地，所述导光板与蜂窝板之间为间隔设置或连接在一起，所述蜂窝板与感光组件之间为间隔设置或连接在一起。进一步地，所述光源通过支架固定于导光板上，所述支架上设置有导光槽，所述光源设置于导光槽内，所述导光槽设置为使光源发射的光线经过其射入导光板内后与法线之间的夹角为arcsin(n0/n2)至arcsin(n1/n2)；其中，n0为空气折射率；n1为接触导光板的物体表面液体的折射率；n2为导光板折射率。进一步地，所述蜂窝板由光纤板代替，所述光纤板由密集分布的多个相互平行的光纤组成，所述光纤的一端朝向导光板，另一端朝向感光组件。一种终端设备，其中包括所述的蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器。采用上述方案后，本发明具有以下有益效果：1、由导光板、蜂窝板、光源及感光组件组成的蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器，其结构紧凑，厚度降低，其当手指或手掌捺印在导光板上后，将破坏光线在导光板内的全反射传播，一部分光线将逸出导光板照射到手指表面或手掌表面，形成散射光，散射光具有多个角度，通过蜂窝板上设置的相互平行的密布通孔，保证只能透过与通孔平行的单一方向的光线，这样可以比较好的屏蔽多个方向的杂散光，而通孔的大小设置为只允许单一光线或光束进入通孔，并且只在很小的范围内成像，如1个像素，且使得被采集的指纹或掌纹大小与采集到的图像大小相等，这些与通孔平行或近似平行的光线将穿过通孔照射到感光组件上产生数字图像信号，对指纹或掌纹采集而言，因为其沟壑状结构，采用平行光感光有助于获得高对比度的图像；即指纹或掌纹捺印后反射回来的单一方向的平行光中，指纹或掌纹脊线反射的光强度会比指纹或掌纹沟壑反射的光强度更大，这样指纹纹线或掌纹纹线的图像就会更清晰；2、本发明通过在蜂窝板靠近导光板的一面设置漫反射层，这样设计可以进一步破坏导光板内的光的全反射传播，有效解决干手指问题，使其对干湿手指的适应能力提高；3、将本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器集成在终端设备上，使终端设备增加了指纹、掌纹采集功能，该终端设备额外增加的部件少且成本低。附图说明图1是本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器的实施例一结构示意图；图2是本发明的图像采集器的实施例二结构示意图；图3是本发明的图像采集器的实施例三结构示意图；图4是本发明的图像采集器的实施例四结构示意图；图5是本发明的图像采集器的实施例五结构示意图；图6是本发明的图像采集器的实施例六结构示意图；图7是本发明终端设备的实施例一结构示意图；图8是本发明终端设备的实施例二结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。如图1所示本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器的实施例一结构示意图，其包括：导光板1：导光板1的选材很广泛，例如玻璃板及各种透明材料；光源2：用于将至少部分光线射入导光板1内，该光源2可以选择用LED灯，或其它发光元件，此处不做限定，所述光源2设置于导光板的侧面和/或上表面和/或下表面，此实施例中光源2设置于导光板1的左侧面，其通过粘接方式或其它固定方式直接固定于导光板1上；蜂窝板3：本实施例中蜂窝板3间隔设置于所述导光板2的下面，所述蜂窝板3上密布有多个相互平行的通孔4，该通孔4一般选择为圆孔，通孔4的轴心线与蜂窝板的水平面夹角为大于或等于30°且小于或等于90°，本实施例的夹角为90°。所述通孔4的直径为0.5微米-50微米，优选通孔4的直径大于1微米且小于或等于5.8微米。本实施例中选择各通孔4的直径均相等，也可以选择为直径不相等的多个通孔。该些通孔可以为阵列式排列，也可以为错落式排列。均为本发明保护的范围。在本实施例中通孔的大小设置为只允许单一光线或光束进入通孔，并且只在很小的范围内成像，如1个像素点，当然也可以为大于一个像素点；而采集的指纹或掌纹部分的大小与采集到的指纹或掌纹图像的大小相等，以上均为本发明保护的范围。所述蜂窝板3的厚度是通孔4直径的5倍以上，相邻通孔4之间的孔中心间距为小于或等于50.8微米，此实施例选择50.8微米，这样设计的密布通孔4的图像采集器可以满足500PPI的分辨率要求。当选择相邻通孔4之间的孔中心间距为25.4微米时，该图像采集器可以满足1000PPI的分辨率要求，当选择相邻通孔4之间的孔中心间距为12.7微米时，该图像采集器可以满足2000PPI的分辨率要求；及感光组件5：感光组件5包括CMOS或CCD图像传感器，该实施例感光组件5通过粘接或螺接固定于蜂窝板3的下表面。使用时，导光板1提供手指或手掌捺印，在手指或手掌未捺印时，光源2发射的光线射入导光板1内，其中有至少部分光线在导光板1内以全反射形式传输，当手指或手掌捺印在导光板1上表面时，由于手指表面或手掌表面的折射率和空气不同，手指或手掌表面有汗液，其折射率与水近似，将破坏光线在导光板1内的全反射传播，一部分光线将逸出导光板1照射到手指表面或手掌表面，形成散射光，散射光具有多个角度，而通过蜂窝板3上相互平行且密布的通孔4，保证只能透过与通孔4平行的单一方向的光线，这样可以比较好的屏蔽多个方向的杂散光，同时使通孔4的大小满足只允许单一光线或光束进入通孔，使采集到的被检测指纹或掌纹部分只在一个像素点上成像，且采集的指纹或掌纹部分大小(即物的大小)与采集到的指纹或掌纹图像大小(即像的大小)相等，其相当于将指纹或掌纹看成是由密布的多个物点(物点大小等于一个像素点大小)构成，这些物点通过各通孔4的平行光传输，将光学信号传输给感光组件5的图像传感器，对指纹或掌纹采集而言，因为其沟壑状结构，采用平行光感光有助于获得高对比度的图像；即指纹或掌纹捺印后反射回来的单一方向的平行光中，指纹或掌纹脊线反射的光强度会比指纹或掌纹沟壑反射的光强度更大，得到的指纹或掌纹图像的对比度提高，这样指纹纹线或掌纹纹线的图像就会更清晰。本发明利用的是平行光成像原理：保证采集足够小的物，经平行光照射即可成与物大小一致的像。如图2所示本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器的实施例二结构示意图，其大部分结构与上述图1所述实施例结构相同，不同之处在于：光源2设置为两个，其分别通过支架6固定于导光板1的下表面的左右两端，各支架6的上表面分别设置有导光槽7，两个光源2分别放置于两个导光槽7内，导光槽7设置为使其内放置的光源2发射的光线经过其射入导光板1内后与法线之间的夹角α为arcsin(n0/n2)至arcsin(n1/n2)；其中，n0为空气折射率；n1为接触导光板1的物体表面液体的折射率；n2为导光板折射率，该夹角范围是由折射定律推导得出，当n0＝1.0，n1＝1.33，n2＝1.5，此夹角α为41.8度至62.5度之间，此处选择α为45度。这样设计的好处是：在没有手指或手掌接触导光板1时，光源2射入导光板1内的该夹角范围的光线在导光板1内可形成横向全反射传播(见图2的全反射光路示意)，而当手指或手掌接触到导光板1时，光线在导光板1中的全反射传播被破坏，形成散射光，散射光穿过密布的通孔4，在感光组件5上成像。如图3所示本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器的实施例三结构示意图，其大部分结构与上述图1所述实施例结构相同，不同之处在于：感光组件5间隔设置于蜂窝板3的下面，蜂窝板3上的通孔4轴心线向右下方倾斜，该通孔轴线倾与水平面的夹角为大于或等于30°，本实施例选择45°，各通孔4相互平行。这样设计，当手指或手掌捺印在导光板1上时，破坏了光线在导光板1内的全反射传播，一部分光线将逸出导光板1照射到手指表面或手掌表面，形成各种角度的散射光，而只有与通孔4平行或近似平行，即光线同样为向左下方倾斜，倾斜角度为45°或接近45°的光线可以穿过通孔4照射到感光组件5上，有效减少了外界杂散光线的干扰。而这种沟壑状结构的手指指纹或手掌掌纹，采用该种平行光感光有助于获得高对比度的图像。如图4所示本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器的实施例四结构示意图，其大部分结构与上述图1所述实施例结构相同，不同之处在于：导光板1设置在蜂窝板3的上表面，其中蜂窝板3的上表面粘接有漫反射层8，该漫反射层8可通过在透明胶内掺入漫反射颗粒而制成。漫反射层8的设置是为了进一步破坏导光板1内的光的全反射传播，形成向上的漫反射光线。这样，光线一方面沿导光板1全反射传播，一方面形成散射照明。这种方法类似于一种面光源的实现方法。漫反射光线将照亮手指或手掌表面，并有一部分平行光线从手指表面或手掌表面反射穿过密布的通孔4成像。指纹或掌纹采集时，采用漫反射照明加平行光成像，能有效解决干手指的问题，并得到清晰指纹图像。如图5所示本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器的实施例五结构示意图，其大部分结构与上述图4所述实施例结构相同，不同之处在于：蜂窝板3上的通孔4轴心线向左下方倾斜，该轴心线与水平面的夹角为大于或等于30°且小于或等于90°，本实施例选择45°，各通孔4相互平行。该蜂窝板3上表面的漫反射层8是由位于各相邻所述通孔4之间设置的凸起结构9组成，该些凸起结构9的设置，进一步破坏导光板1内的光的全反射传播，形成向上的漫反射光线。使光线一方面沿导光板1内全反射传播，另一方面漫反射光线将照亮手指表面，并有一部分平行光线从手指表面反射穿过密布的平行通孔4成像。如图6所示本发明蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器的实施例六结构示意图，其大部分结构可与上述图1-图5中任一所述实施例结构相同，不同之处在于：所述蜂窝板3由光纤板10代替，所述光纤板10由密集分布的多个相互平行的光纤粘接而成，所述光纤的一端朝向导光板1，另一端朝向感光组件5。每根光纤独立的将各自的像元素从一端传输到另一端至感光组件5上，各光纤之间互不干扰，这些密集的像元素成在感光组件上结合形成指纹或掌纹图像。本实施例的其它结构采用与图4所述实施例结构相同，其采集图像的原理与上述实施例中的蜂窝板原理相同，且用光纤板采集图像的技术已有利用，此处不再赘述。上述所述各蜂窝结构的指纹掌纹图像采集器可应用于各种终端设备中。在应用中，所述图像采集器可作为独立模块对指纹或掌纹进行采集。如图7所示本发明终端设备的实施例一结构示意图，该终端设备11上设置有如上述图1-图6任一所述图像采集器12，该图像采集器12设置于终端设备11的边缘位置上，该终端设备11如手机，可以在其HOME键上设置。该终端设备11增加了指纹、掌纹采集功能，该终端设备11额外增加的部件少且成本低。如图8所示本发明终端设备的实施例二结构示意图，其包括上述图1-图6任一所述图像采集器12，该图像采集器12为独立器件，其与终端设备11通过导线和接口互相连接。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。