一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，在镜头壳体上，沿光线传播方向从左到右依次设置有具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、均具有正光焦度的呈月牙形状第三透镜和第四透镜，并在第一透镜与第二透镜之间设有第一光阑，在第三透镜和第四透镜之间设有第二光阑。本发明具有超景深、窄带通透过率和可同时扫描识别两眼虹膜图像的特点，当人眼自我调节时，也不影响本发明镜头采集清晰、准确的虹膜图像，利用窄带通光谱成像可以最大程度地提高图像的信噪比，真实还原虹膜图像。
【专利说明】—种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及镜头，尤其是一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头。
【【背景技术】】
[0002]虹膜识别技术是近年来兴起的生物认证技术，虹膜识别技术是通过人体的生物特征来识别人的身份。由于其具有高度的可靠性，虹膜识别技术已广泛应用于监狱、机场、边镜、银行等领域。虹膜识别镜头是虹膜识别技术中能否获得清晰、准确虹膜图像最关键的部件。随着信息技术的发展，身份识别的难度和重要性越来越突出。由于虹膜识别具有唯一性、稳定性、抗欺骗性、可采集性等优点，虹膜识别已成为目前身份认证中最有发展前途的识别技术之一。清晰、准确的虹膜图像是虹膜识别技术的难点之一，虹膜图像清晰、准确与否很大程度上决定了错误拒绝率FRR。
[0003]本发明即针对现有技术的不足研究而提出。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，在镜头壳体上，沿光线传播方向从左到右依次设置有具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、均具有正光焦度的呈月牙形状第三透镜和第四透镜，并在第一透镜与第二透镜之间设有第一光阑，在第三透镜和第四透镜之间设有第二光阑。本发明具有超景深、窄带通透过率和可同时扫描识别两眼虹膜图像的特点，当人眼自我调节时，也不影响本发明镜头采集清晰、准确的虹膜图像，利用窄带通光谱成像可以最大程度地提高图像的信噪比，真实还原虹膜图像。
[0005]为解决上述技术问题，本发明一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，包括镜头壳体，所述镜头壳体沿光线传播方向从左到右依次设置有由光学玻璃制成的:
[0006]第一透镜，所述第一透镜为具有正光焦度的平凸透镜，左侧为第一透镜凸面，右侧为第一透镜平面；
[0007]第二透镜，所述第二透镜为具有负光焦度的凹透镜，左、右两侧分别为第二透镜左凹面和第二透镜右凹面；
[0008]第三透镜，所述第三透镜为具有正光焦度的呈月牙形状的透镜，左侧为第三透镜凹面，右侧为第三透镜凸面；
[0009]第四透镜，所述第四透镜为具有正光焦度的呈月牙形状的透镜，左侧为第四透镜凸面，右侧为第四透镜凹面； [0010]所述第一透镜与第二透镜之间设有第一光阑。
[0011]所述第一透镜的第一透镜凸面设有窄带通近红外的镀膜，其频带宽度为10nm，所述第二透镜左凹面和第二透镜右凹面的曲率半径相等，所述第三透镜和第四透镜厚度相坐寸O
[0012]所述第二透镜的折射率和阿贝数分别为NjPVd,满足:1.7≤Nd≤1.58，40 ≤ Vd ≤ 28。
[0013]所述镜头的总焦距为fQ,物方景深为Objdep,物方拍摄范围为hi,拍摄物距为h2,所述第一透镜LI的光学焦距为fu，所述第二透镜L2的光学焦距为L，所述第三透镜L3的光学焦距为 fL3,满足:15臟≤ fL1 ≤ 8mm, 0.5f0 ≤ fL1 ≤ 1.2f0, -6mm ≤ fL2 ≤ _3mm，-0.375f0 ≤ fL2≤ 0.1f0,8mm < fL3 ≤ 20mm, 0.5f0 ≤ fL3 ≤ 1.25f。，80mm Oil ≤ 250, 250mm Oi2 ≤ 500, Ob jdep>80mmo
[0014]所述镜头在波长为800nm~900nm时，光谱透过率T≤80%，波长为400nm~720nm时，光谱透过率T≤5 %。
[0015]所述第三透镜和第四透镜之间设有第二光阑。
[0016]本发明一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，在镜头壳体上，沿光线传播方向从左到右依次设置有具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、均具有正光焦度的呈月牙形状第三透镜和第四透镜，并在第一透镜与第二透镜之间设有第一光阑，在第三透镜和第四透镜之间设有第二光阑。本发明具有超景深、窄带通透过率和可同时扫描识别两眼虹膜图像的特点，当人眼自我调节时，也不影响本发明镜头采集清晰、准确的虹膜图像，利用窄带通光谱成像可以最大程度地提高图像的信噪比，真实还原虹膜图像。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明，其中:
[0018]图1为本发明的结构示意图，光线入射从左向右。
[0019]图2为本发明在物距为350mm时，各视场的MTF均达到衍射极限的曲线图。
[0020]图3为本发明在物距为350mm时，各视场峰值基本一致且各视场像质均匀的离焦曲线。
[0021]图4为本发明场曲的曲线图。
[0022]图5为本发明在I光不畸变I〈0.5%时的畸变曲线图。
[0023]图6为为本发明在物距为310mm时的MTF曲线图。
[0024]图7为为本发明在物距为400mm时的MTF曲线图。
[0025]图8为为本发明的光谱透过率。
[0026]图9为本发明的使用原理示意图。
【【具体实施方式】】
[0027]下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明。
[0028]本发明一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，包括镜头壳体L0，所述镜头壳体LO沿光线传播方向从左到右依次设置有由光学玻璃制成的:
[0029]第一透镜LI，所述第一透镜LI为具有正光焦度的平凸透镜，左侧为第一透镜凸面SI，右侧为第一透镜平面S2 ；
[0030]第二透镜L2，所述第二透镜L2为具有负光焦度的凹透镜，左、右两侧分别为第二透镜左凹面S3和第二透镜右凹面S4 ；
[0031]第三透镜L3，所述第三透镜L3为具有正光焦度的呈月牙形状的透镜，左侧为第三透镜凹面S5，右侧为第三透镜凸面S6 ；
[0032]第四透镜L4，所述第四透镜L4为具有正光焦度的呈月牙形状的透镜，左侧为第四透镜凸面S7，右侧为第四透镜凹面S8 ；
[0033]所述第一透镜LI与第二透镜L2之间设有第一光阑GQ1，所述第三透镜L3和第四透镜L4之间设有第二光阑GQ2。
[0034]为了减小本发明镜头非主要成像光谱进入，以减小杂散光的产生，提高图像信噪t匕，获得清晰准确的虹膜图像，可在本发明镜头任意一镜片的光学有效孔径的表面上镀上近红外窄带通多层膜来控制其的光谱透过率。
[0035]所述第一透镜LI的第一透镜凸面SI设有窄带通近红外的镀膜，其频带宽度为IOnm ;如图8所示，在入射光的波长为8IOnm时，镀膜的透过率最高大于95%，入射光的波长为850nm及小于780nm时，镀膜透过率都小于2 %，所述第二透镜左凹面S3和第二透镜右凹面S4的曲率半径相等，所述第三透镜L3和第四透镜L4厚度相等。
[0036]所述第二透镜L2的折射率和阿贝数分别为Nd和Vd，满足:1.7 ^ Nd ^ 1.58，40 ^ Vd ^ 28。
[0037]所述超景深虹膜识别镜头的总焦距为&，所述第一透镜LI的光学焦距为fu，所述第二透镜L2的光学焦距为 匕，所述第三透镜L3的光学焦距为fu，满足:15mm≤fL1 ^ 8mm，0.5f0 ^ fL1 ^ 1.2f。，_6mm《fL2 ^ _3mm，-0.375f0 ^ fL2 ^ 0.1f0,8mm《fL3 ^ 20mm，
0.5f0 ^ fL3 ^ 1.25f〇。
[0038]本发明镜头结构对称设计，其轴外像差良好。当光学畸变绝对值控制在0.5%以内，镜头的FNO设计值在5.7左右时，可获得较好的光通量与较大的景深。
[0039]第一透镜LI设计成平凸透镜，可有效的减小轴上球差，第二透镜L2用于校正整个系统的球差、像散与场曲。第二透镜L2之后的光焦度由第三透镜L3和第四透镜L4两片正透镜共同承担，从而大大减小了镜头的球差残余量，使得镜头像差达到完美较正。
[0040]本发明镜头的物方拍摄范围为hi,拍摄物距为h2，物方景深为Objdep,满足:
[0041]80mm < hi < 250, 250mm < h2 < 500, 0bjdep>80mm。
[0042]本发明镜头通过控制拍摄物距与视场角，使得镜头本身的拍摄范围符合人眼的两眼距离范围，以满足两眼同时拍摄的要求。
[0043]本发明镜头，当入射光透过本发明镜头，其波长为800nm~900nm时，光谱透过率T≤80% ;当入射光的波长为400nm~720nm时，光谱透过率T≤5% ;波长为720nm~1150nm近红外波段，其光谱透过率大于80 %，而波长为380~680nm可见光波段，相应的光谱透过率则小于5%。
[0044]本发明镜头的第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4由光学玻璃制成，第一光阑GQl紧贴于第一透镜LI的第一透镜平面S2上。第二透镜L2的第二透镜左凹面S3和第二透镜右凹面S4的曲率半径相等，可以减少镜片原器与治工具的使用。第二枚镜片L2用于校正第一透镜L1、第三透镜L3和第四透镜L4产生的球差、像散与场曲,第三透镜L3和第四透镜L4的曲率半径与厚度相同，以减小镜片原器与治工具的使用，第三透镜L3和第四透镜L4两正透镜共同承担后组的光焦度，以减小球差与彗差。[0045]当系统的FNO的设计值在5.72，拍摄物距为300~400mm，大致对焦就可获得清晰成像，实现物方超景深，提高识别效率；物距为350mm时，镜头的视场角为68mm，此范围可涵盖了普通人眼两眼宽度的范围，从而可实现两眼虹膜同时扫描，如图9所示。
[0046]下表为本发明实施例的结构参数。
[0047]
【权利要求】
1.一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，其特征在于包括镜头壳体(LO)，所述镜头壳体(LO)沿光线传播方向从左到右依次设置有由光学玻璃制成的: 第一透镜(LI)，所述第一透镜(LI)为具有正光焦度的平凸透镜，左侧为第一透镜凸面(SI)，右侧为第一透镜平面(S2)； 第二透镜(L2)，所述第二透镜(L2)为具有负光焦度的凹透镜，左、右两侧分别为第二透镜左凹面(S3)和第二透镜右凹面(S4)； 第三透镜(L3)，所述第三透镜(L3)为具有正光焦度的呈月牙形状的透镜，左侧为第三透镜凹面(S5)，右侧为第三透镜凸面(S6)； 第四透镜(L4)，所述第四透镜(L4)为具有正光焦度的呈月牙形状的透镜，左侧为第四透镜凸面(S7)，右侧为第四透镜凹面(S8)； 所述第一透镜(LI)与第二透镜(L2)之间设有第一光阑(GQl)。
2.如权利要求1所述一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，其特征在于所述第一透镜(LI)的第一透镜凸面(SI)设有窄带通近红外的镀膜，其频带宽度为10nm，所述第二透镜左凹面(S3)和第二透镜右凹面(S4)的曲率半径相等，所述第三透镜(L3)和第四透镜(L4)厚度相等。
3.如权利要求2所述一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，其特征在于所述第二透镜(L2)的折射率和阿贝数分别为Nd和Vd，满足:1.7 ^ Nd ^ 1.58，40 ^ Vd ^ 28。
4.如权利要求3所述一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，其特征在于所述镜头的总焦距为&，物方景深为Objdep，物方拍摄范围为hi,拍摄物距为h2，所述第一透镜(LI)的光学焦距为fu，所述第二透镜(L2)的光学焦距为L，所述第三透镜(L3)的光学焦距为 fL3，满足:15mm ≤ fL1 ≤ 8mm, 0.5f0 ≤ fL1 ≤ 1.2f0, -6mm ≤ fL2 ≤-3mm，-0.375f0 ≤ fL2 ^ 0.1f0,8mm《fL3 ^ 20mm，0.5f0 ^ fL3 ^ 1.25f。，80mm < hi ^ 250，250mm Oi2 < 500，Objdep>80mmo
5.如权利要求4所述一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，其特征在于所述镜头在波长为800nm~900nm时，光谱透过率T≥80 %，波长为400nm~720nm时，光谱透过率T < 5%。
6.如权利要求1所述一种超景深可同时获取两眼虹膜图像的窄带通识别镜头，其特征在于所述第三透镜(L3)和第四透镜(L4)之间设有第二光阑(GQ2)。
【文档编号】G02B13/00GK104007534SQ201410247933
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】梁伟朝, 白兴安, 高屹东, 范家永, 陈鹏, 翟林燕, 赵会堂, 付湘发, 吴正香, 靳明生, 顾亦武, 罗孟杰, 蔡维展 申请人:舜宇光学(中山)有限公司