成像鏡頭、虹膜成像模組以及虹膜識別裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及生物識別領域,特別是指一種成像鏡頭、虹膜成像模組W及虹膜識別 裝置。
【背景技術】
[0002] 虹膜識別屬于生物識別領域,是一種基于眼睛虹膜的生物識別技術,該技術通過 對小于10mm區域的虹膜紋理信息進行處理來認證用戶身份,虹膜識別與其他生物識別技 術相比具有唯一性和穩定性等顯著特點,成為目前最精確的識別技術。而虹膜識別技術的 實現難點在于如何采集到清晰高質量的虹膜圖像,因此采集虹膜圖像的光學系統成為虹膜 識別裝置的關鍵。
[0003] 現有的虹膜采集光學系統可W分為:變焦光學系統和定焦光學系統,其中變焦光 學系統體積大、結構復雜、造價高,裝配難度大,如:專利CN200810071474.X中采用了四組 元機械補償變焦鏡頭,由十幾片透鏡構成;定焦光學系統結構簡單,造價低,裝置方便,如: 日本專利JP2004-167046中的虹膜識別設備,其采集鏡頭由兩片透鏡和濾波片構成,但該 系統成像質量較差,具有較大的球差及其它象差,光學設計的自由度較小;美國發明專利 20090161069A1,針對上述專利中的光學結構進行改善,將濾波片換成旋轉對稱非球面鏡, 即Ξ片式系統,較好的提高了成像質量,但采用非球面鏡,提高了制造成本,因此,成像質量 好,結構簡單W及成本低的定焦光學系統成為目前研究的重點。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種成像質量好,結構簡單W及成本低的成像鏡頭、虹膜成像模組W 及虹膜識別裝置。
[0005] 為解決上述技術問題,本發明提供技術方案如下:
[0006] 一種成像鏡頭,沿光線入射方向從前到后依次包括:
[0007] 第一透鏡,所述第一透鏡為具有正光焦度的凸凹透鏡,其前表面為凸面,后表面為 凹面;
[0008] 第二透鏡,所述第二透鏡為具有負光焦度的雙凹透鏡,其前表面和后表面均為凹 面;
[0009] 第Ξ透鏡,所述第Ξ透鏡為具有正光焦度的平凸透鏡,其前表面為平面,后表面為 凸面;
[0010] 第四透鏡,所述第四透鏡為具有正光焦度的凸凹透鏡,其前表面為凸面,后表面為 凹面。
[0011] 一種虹膜成像模組,包括上述成像鏡頭W及位于所述成像鏡頭后方的圖像傳感 器,所述圖像傳感器為CCD或CMOS傳感器。
[0012] 一種虹膜識別裝置,包括上述虹膜成像模組W及與所述虹膜成像模組連接的硬件 電路。
[0013] 本發明具有W下有益效果:
[0014] 與現有技術相比,本發明的成像鏡頭沿光線入射方向從前到后的四片透鏡依次為 凸凹透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡W及凸凹透鏡,在近紅外波段具有較高的成像質量,崎變小; 四片透鏡均為球面透鏡,沒有非球面透鏡,結構簡單,裝配方便,造價低;并且該成像鏡頭通 用性強,可搭配不同的圖像傳感器,形成適用于不同場景的虹膜識別裝置。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明的成像鏡頭的結構示意圖;
[0016] 圖2為本發明的成像鏡頭實施例一的結構示意圖;
[0017] 圖3為圖2所示成像鏡頭的光學性能曲線圖,其中:3A為實施例一的崎變曲線圖; 3B為實施例一的場曲曲線圖;3C為實施例一的相對照度曲線圖;3D為實施例一的能量集中 度曲線圖;3E為實施例一的MTF特性曲線圖;
[0018] 圖4為本發明的成像鏡頭實施例二的結構示意圖;
[0019] 圖5為圖4所示成像鏡頭的光學性能曲線圖,其中:5A為實施例二的崎變曲線圖; 5B為實施例二的場曲曲線圖;5C為實施例二的相對照度曲線圖;5D為實施例二的能量集中 度曲線圖;祀為實施例二的MTF特性曲線圖。
【具體實施方式】
[0020] 為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚,下面將結合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0021] 一方面,本發明提供一種成像鏡頭,如圖1所示,沿光線入射方向從前到后依次包 括:
[0022] 第一透鏡1,第一透鏡1為具有正光焦度的凸凹透鏡,其前表面11為凸面,后表面 12為凹面;
[0023] 第二透鏡2,第二透鏡2為具有負光焦度的雙凹透鏡,其前表面21和后表面22均 為凹面;
[0024] 第Ξ透鏡3,第Ξ透鏡3為具有正光焦度的平凸透鏡,其前表面31為平面,后表面 32為凸面;
[00巧]第四透鏡4,第四透鏡4為具有正光焦度的凸凹透鏡,其前表面41為凸面,后表面 42為凹面。
[0026] 上述各個透鏡的前表面是指紅外光射入的面,后表面是指紅外光射出的面,下同。
[0027] 與現有技術相比,本發明的成像鏡頭沿光線入射方向從前到后的四片透鏡依次為 凸凹透鏡、雙凹透鏡、平凸透鏡W及凸凹透鏡,在近紅外波段具有較高的成像質量,崎變小; 四片透鏡均為球面透鏡,沒有非球面透鏡,結構簡單,裝配方便,造價低;并且該成像鏡頭像 鏡頭通用性強,可搭配不同的圖像傳感器,形成適用于不同場景的虹膜識別裝置。
[0028] 作為本發明的一種改進,各個透鏡的焦距可W滿足: 0. 58f《η《0. 83f,-0. 55f《f2《-0. 38f,1. 2《f3/n《1. 8,1. 8f《f4《2. 5f,其 中,f為成像鏡頭的總焦距,fl為第一透鏡1的焦距,f2為第二透鏡2的焦距,巧為第Ξ透 鏡3的焦距,f4為第四透鏡4的焦距。
[0029] 當各個透鏡的焦距滿足上述關系時,在近紅外波段具有更高的成像質量,幾乎無 崎變。
[0030]進一步的,6. 96mm《fl《9. 96mm,-6. 6mm《f2《-4. 56mm, 8. 35mm《f3《17. 93mm,21. 6mm《f4《30mm。
[0031] 作為本發明的另一種改進,第一透鏡1、第二透鏡2、第Ξ透鏡3和第四透鏡4的材 質滿足:1.55《nd《 1.65, 3558,其中,nd為透鏡材質的折射率,vd為透鏡材質 的色散系數。采用上述折射率和色散系數的材質既能夠得到較好的成像質量,又能節省材 料成本。
[0032] 優選的,第一透鏡1和第二透鏡2之間設置有用于控制近紅外光通過率的光闊5。 光闊能夠調節通過的近紅外光束的強弱,不同的光照環境下可W選擇不同的光闊。
[0033] 而且,可W在第一透鏡1的前表面11鍛有能反射可見光并透過近紅外光的濾光膜 (如近紅外波段窄帶濾光膜)。濾光膜能夠避免可見光對成像鏡頭的干擾,同時,反射的可 見光能夠使用戶從成像鏡頭中看到自身的眼部圖像,方便用戶調節自身位置,起到定位的 作用。
[0034] 同時,還可W在第一透鏡1的后表面12W及第二透鏡2、第Ξ透鏡3和第四透鏡4 的前后表面均鍛有能增強近紅外光透過率的近紅外波段增透膜。增透膜能夠增強近紅外光 的透過率,能夠W較小的發射功率獲得較清晰的虹膜圖像。
[0035] 本發明中,上述近紅外光的波段為700-900nm。該波段的近紅外光能夠采集到較高 質量的虹膜圖像。
[0036] 為進一步的節約成本,第一透鏡1、第二透鏡2、第Ξ透鏡3和第四透鏡4的材質可 W為玻璃。
[0037] 下面W兩個具體的實施例來對本發明進行進一步的闡述:
[0038] 實施例一:
[0039] 本實施例為一種用于單目虹膜識別的成像鏡頭,如圖2所示,由四片透鏡組W及 光闊5組成,成像鏡頭的后方設置有圖像傳感器6,沿光線入射方向依次為:具有正光焦度 的第一透鏡1,其為凸凹透鏡,前表面11為凸面,后表面12為凹面;具有負光焦度的第二透 鏡2,其為雙凹透鏡,前表面21為凹面,后表面22為凹面;具有正光焦度的第Ξ透鏡3,其 為平凸透鏡,前表面31為平面,后表面32為凸面;具有正光焦度的第四透鏡4,其為凸凹透 鏡,前表面41為凸面,后表面42為凹面;光闊5位于第一透鏡1與第二透鏡2之間,四片透 鏡均為玻璃材質;成像面為圖像傳感器面,其為CCD或CMOS傳感器。
[0040] 本實施例的成像鏡頭成像波長為近紅外波段700-900nm,第一透鏡1的前表面11 鍛近紅外波段窄帶濾光膜,