專利名稱：一種虹膜圖像采集定焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像采集裝置，尤其是涉及一種虹膜圖像采集定焦鏡頭。
背景技術(shù)：
虹膜識(shí)別技術(shù)是一種基于眼睛虹膜的生物識(shí)別技術(shù)。與指紋、掌紋及面部識(shí)別相t匕，虹膜識(shí)別具有唯一性、穩(wěn)定性、非接觸性和防偽性好等顯著特點(diǎn)。英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室(NPL)通過(guò)廣泛的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)各類人體生物特征識(shí)別技術(shù)作了分析比較并在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中認(rèn)為虹膜識(shí)別是“最精確的”、“處理速度最快的”以及“最難偽造的”。而虹膜識(shí)別的首要關(guān)鍵技術(shù)就是采集到清晰高質(zhì)量的虹膜圖像。由于虹膜面積較小、顏色灰暗，能否獲得細(xì)節(jié)清晰、對(duì)比度較高的虹膜圖像是整個(gè)虹膜識(shí)別過(guò)程成敗的重要前提，而采集虹膜圖像的光學(xué)系統(tǒng)對(duì)成像質(zhì)量、畸變也要求較高。原有的光學(xué)系統(tǒng)多為變焦系統(tǒng)，其體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配難度大且造價(jià)高，如 專利CN200810071474.X中采用了四組元機(jī)械補(bǔ)償變焦鏡頭，由十幾片透鏡構(gòu)成；而目前市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的定焦鏡頭。例如日本專利JP2004-167046中的虹膜識(shí)別設(shè)備，其采集鏡頭由兩片透鏡和濾波片構(gòu)成，但該系統(tǒng)成像質(zhì)量較差，具有較大的球差及其它象差，光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度較小；美國(guó)發(fā)明專利20090161069A1，針對(duì)上述專利中的光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，將濾波片換成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面鏡，即三片式系統(tǒng)。雖較好的提高了成像質(zhì)量，但采用非球面鏡，提高了制造成本。由此可見，研發(fā)一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低且采集虹膜圖像紋理信息豐富明顯的小型鏡頭已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)人士急需解決的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，以克服現(xiàn)有的虹膜圖像采集鏡頭多為變焦系統(tǒng)，存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等不足。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，包括主鏡筒和濾波片，所述濾波片設(shè)置于主鏡筒的前側(cè)并通過(guò)壓圈與主鏡筒固定連接，所述主鏡筒內(nèi)從前往后依次設(shè)有凸凹透鏡一、雙凹透鏡及膠合在一起的凸凹透鏡二和雙凸透鏡，凸凹透鏡一與雙凹透鏡之間通過(guò)定位隔圈固定，所述凸凹透鏡一、雙凹透鏡、凸凹透鏡二和雙凸透鏡均為球面透鏡且球面上均覆蓋有近紅外增透膜。所述濾波片的直徑為10mm，濾波片的厚度為I. 5mm,濾波片的中心波長(zhǎng)為850nm，半峰寬為20nm。所述凸凹透鏡一的凸面曲率半徑為3. 75-10mm ;所述雙凹透鏡后側(cè)凹面的曲率半徑為5-7. 5mm ;所述凸凹透鏡二的凸面曲率半徑為8. 75-12. 5mm ;所述雙凸透鏡的前側(cè)凸面曲率半徑為3. 75-5. 75mm ;所述雙凸透鏡的后側(cè)凸面與光闌之間的間距為10. 5-17. 5mm。本發(fā)明的有益效果為通過(guò)透鏡曲率半徑、透鏡厚度以及透鏡間距等參數(shù)的設(shè)置，使得本發(fā)明在近紅外具有較高的成像質(zhì)量，與CMOS傳感器組合，能夠獲取清晰地虹膜圖像；同時(shí)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，具有廣闊的市場(chǎng)前景，適合在虹膜識(shí)別領(lǐng)域推廣應(yīng)用。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭成像點(diǎn)的彌散斑參考示意圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭的畸變參考示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭的能量集中度參考示意 圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)參考示意圖。圖中
I、主鏡筒；2、濾波片；3、壓圈；4、凸凹透鏡一 ；5、雙凹透鏡；6、凸凹透鏡二 ；7、雙凸透鏡；8、定位隔圈。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，包括主鏡筒I和濾波片2，所述濾波片2設(shè)置于主鏡筒I的前側(cè)并通過(guò)壓圈3與主鏡筒I固定連接，所述主鏡筒I內(nèi)從前往后依次設(shè)有凸凹透鏡一 4、雙凹透鏡5及膠合在一起的凸凹透鏡二 6和雙凸透鏡7，凸凹透鏡一 4與雙凹透鏡5之間通過(guò)定位隔圈8固定，所述凸凹透鏡一 4、雙凹透鏡5、凸凹透鏡二 6和雙凸透鏡7均為球面透鏡且球面上均覆蓋有近紅外增透膜。所述濾波片的直徑為10mm，濾波片的厚度為I. 5mm,濾波片的中心波長(zhǎng)為850nm，半峰寬為20nm。所述凸凹透鏡一 4的凸面曲率半徑為8 mm，凸凹透鏡一 4凹面的曲率半徑為102. I mm,凸凹透鏡一 4的透鏡中心厚度為4 mm ;所述雙凹透鏡5的前側(cè)凹面曲率半徑為39. 81 mm，雙凹透鏡5后側(cè)凹面的曲率半徑為5. 284 mm，雙凹透鏡5的透鏡中心厚度為
3.3mm ;所述凸凹透鏡二 6的凸面曲率半徑為10. 574 mm,凸凹透鏡二 6的凹面曲率半徑為
4.173 mm,凸凹透鏡二 6的透鏡中心厚度為0. 5 mm ;所述雙凸透鏡7的前側(cè)凸面曲率半徑為4. 173 mm，雙凸透鏡7的后側(cè)凸面曲率半徑為58. 21 mm，雙凸透鏡7的透鏡中心厚度為5.3 mm。所述雙凸透鏡的后側(cè)凸面與光闌之間的間距為14.28mm。實(shí)施例二
如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，包括主鏡筒I和濾波片2，所述濾波片2設(shè)置于主鏡筒I的前側(cè)并通過(guò)壓圈3與主鏡筒I固定連接，所述主鏡筒I內(nèi)從前往后依次設(shè)有凸凹透鏡一 4、雙凹透鏡5及膠合在一起的凸凹透鏡二 6和雙凸透鏡7，凸凹透鏡一 4與雙凹透鏡5之間通過(guò)定位隔圈8固定，所述凸凹透鏡一 4、雙凹透鏡5、凸凹透鏡二 6和雙凸透鏡7均為球面透鏡且球面上均覆蓋有近紅外增透膜。所述濾波片的直徑為10mm，濾波片的厚度為I. 5mm,濾波片的中心波長(zhǎng)為850nm，半峰寬為20nm。所述凸凹透鏡一 4的凸面曲率半徑為8. 48 mm，凸凹透鏡一 4凹面的曲率半徑為102. I mm,凸凹透鏡一 4的透鏡中心厚度為3. 4 mm ;所述雙凹透鏡5的前側(cè)凹面曲率半徑為39. 81 mm，雙凹透鏡5后側(cè)凹面的曲率半徑為5. 674mm，雙凹透鏡5的透鏡中心厚度為5. 28mm;所述凸凹透鏡二 6的凸面曲率半徑為10.574 mm，凸凹透鏡二 6的凹面曲率半徑為4. 5 mm,凸凹透鏡二 6的透鏡中心厚度為0. 5 _ ;所述雙凸透鏡7的前側(cè)凸面曲率半徑為4. 5mm，雙凸透鏡7的后側(cè)凸面曲率半徑為58. 21 mm，雙凸透鏡7的透鏡中心厚度為1.29mm。所述雙凸透鏡的后側(cè)凸面與光闌之間的間距為11.627mm。實(shí)施例三
如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，包括主鏡筒I和濾波片2，所述濾波片2設(shè)置于主鏡筒I的前側(cè)并通過(guò)壓圈3與主鏡筒I固定連接，所述主鏡筒I內(nèi)從前往后依次設(shè)有凸凹透鏡一 4、雙凹透鏡5及膠合在一起的凸凹透鏡二 6和雙凸透鏡7，凸凹透鏡一 4與雙凹透鏡5之間通過(guò)定位隔圈8固定，所述凸凹透鏡一 4、雙凹透鏡5、凸凹透鏡二 6和雙凸透鏡7均為球面透鏡且球面上均覆蓋有近紅外增透膜。

所述濾波片的直徑為10mm，濾波片的厚度為I. 5mm,濾波片的中心波長(zhǎng)為850nm，半峰寬為20nm。所述凸凹透鏡一 4的凸面曲率半徑為9. 17 mm，凸凹透鏡一 4凹面的曲率半徑為102. I mm,凸凹透鏡一 4的透鏡中心厚度為3. 29mm ;所述雙凹透鏡5的前側(cè)凹面曲率半徑為39. 81 mm，雙凹透鏡5后側(cè)凹面的曲率半徑為6. 57mm，雙凹透鏡5的透鏡中心厚度為6. 51mm ;所述凸凹透鏡二 6的凸面曲率半徑為10. 574mm,凸凹透鏡二 6的凹面曲率半徑為5. 75 mm,凸凹透鏡二 6的透鏡中心厚度為0. 5mm ;所述雙凸透鏡7的前側(cè)凸面曲率半徑為5. 75mm，雙凸透鏡7的后側(cè)凸面曲率半徑為58. 21 mm，雙凸透鏡7的透鏡中心厚度為1.0_。所述雙凸透鏡的后側(cè)凸面與光闌之間的間距為12. 5_。生產(chǎn)時(shí)，本發(fā)明的焦距為25mm，相對(duì)孔徑為1:4，半像高為2. 48mm。且凸凹透鏡一
4、雙凹透鏡5、凸凹透鏡二 6及雙凸透鏡I均采用玻璃材質(zhì)，玻璃材質(zhì)具體為凸凹透鏡一 4的 Nd/Vd 為1. 64/55. 47，雙凹透鏡 5 的 Nd/Vd 為1. 75/27. 55，凸凹透鏡二 6 的 Nd/Vd 為
I.62/36. 63，雙凸透鏡 7 的 Nd/Vd 為:1. 78/37. 09。具體使用時(shí)，將本發(fā)明進(jìn)行成像點(diǎn)測(cè)試，可得出成像點(diǎn)彌散斑示意圖，見圖2，由圖2可知本發(fā)明的成像斑點(diǎn)在0-0. 7視場(chǎng)，其大小在IOMm以內(nèi)，具有較高的分辨率；將本發(fā)明進(jìn)行畸變測(cè)試，可得出鏡頭畸變示意圖，見圖3，由圖3可知本發(fā)明的鏡頭畸變值小于
0.I%，鏡頭的畸變很小，所成圖像幾乎無(wú)變形；將本發(fā)明進(jìn)行能量集中度測(cè)試，可得出鏡頭能量集中度示意圖，見圖4，由圖4可知本發(fā)明的能量已完全集中在20Mm以內(nèi)，具有較高的能量集中度。將本發(fā)明進(jìn)行光學(xué)傳遞測(cè)試，可得出鏡頭光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)示意圖，見圖5，由圖5可知本發(fā)明的鏡頭在空間頻率1001p/mm下，衍射極限的MTF值為0. 5773，0視場(chǎng)的MTF值為0. 5745，鏡頭的綜合成像評(píng)價(jià)無(wú)限接近理想。通過(guò)透鏡曲率半徑、透鏡厚度以及透鏡間距等參數(shù)的設(shè)置，使得本發(fā)明在近紅外具有較高的成像質(zhì)量，與CMOS傳感器組合，能夠獲取清晰地虹膜圖像；同時(shí)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，具有廣闊的市場(chǎng)前景，適合在虹膜識(shí)別領(lǐng)域推廣應(yīng)用。本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，包括主鏡筒(I)和濾波片(2)，其特征在于所述濾波片(2)設(shè)置于主鏡筒(I)的前側(cè)并通過(guò)壓圈(3)與主鏡筒(I)固定連接，所述主鏡筒(I)內(nèi)從前往后依次設(shè)有凸凹透鏡一(4)、雙凹透鏡(5 )及膠合在一起的凸凹透鏡二( 6 )和雙凸透鏡(7)，凸凹透鏡一(4)與雙凹透鏡(5)之間通過(guò)定位隔圈(8)固定，凸凹透鏡一(4)、雙凹透鏡(5)、凸凹透鏡二(6)和雙凸透鏡(7)均為球面透鏡且球面上均覆蓋有近紅外增透膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，其特征在于所述濾波片(2)的直徑為IOmm,濾波片(2)的厚度為I. 5mm,濾波片(2)的中心波長(zhǎng)為850nm,半峰寬為20nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，其特征在于所述凸凹透鏡一(4)的凸面曲率半徑為3. 75-10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，其特征在于所述雙凹透鏡(5)后側(cè)凹面的曲率半徑為5-7. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，其特征在于所述凸凹透鏡二(6)的凸面曲率半徑為8. 75-12. 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，其特征在于所述雙凸透鏡(7)的前側(cè)凸面曲率半徑為3. 75-5. 75mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，其特征在于所述雙凸透鏡(7)的后側(cè)凸面與光闌之間的間距為10. 5-17. 5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種虹膜圖像采集定焦鏡頭，包括主鏡筒和濾波片，濾波片設(shè)置于主鏡筒的前側(cè)并通過(guò)壓圈與主鏡筒固定連接，所述主鏡筒內(nèi)從前往后依次設(shè)有凸凹透鏡一、雙凹透鏡及膠合在一起的凸凹透鏡二和雙凸透鏡，凸凹透鏡一與雙凹透鏡之間通過(guò)定位隔圈固定，所述凸凹透鏡一、雙凹透鏡、凸凹透鏡二和雙凸透鏡均為球面透鏡且球面上均覆蓋有近紅外增透膜。本發(fā)明的有益效果為通過(guò)透鏡曲率半徑、透鏡厚度以及透鏡間距等參數(shù)的設(shè)置，使得本發(fā)明在近紅外具有較高的成像質(zhì)量，與CMOS傳感器組合，能夠獲取清晰地虹膜圖像；同時(shí)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低。
文檔編號(hào)G02B7/00GK102707405SQ20121018668
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者周軍, 牛紀(jì)祥, 馬淑媛 申請(qǐng)人:北京天誠(chéng)盛業(yè)科技有限公司