虹膜变焦成像镜头、虹膜变焦成像模组和虹膜识别装置的制作方法

1.本实用新型涉及虹膜识别领域，特别是指一种虹膜变焦成像镜头、虹膜变焦成像模组和虹膜识别装置。


背景技术：

2.随着互联网信息时代的到来，人们对信息尤其是个人信息的安全性和稳定性要求不断提高，利用人本身固有的独特生理特征或行为特征进行身份认证的应用越来越广泛，其中虹膜识别技术作为“最精确的”以及“最难伪造的”生物识别技术日益受到大家的青睐。但虹膜识别是一种基于眼睛虹膜纹理特征的生物识别技术，由于虹膜表面为球面，面积较小、颜色灰暗，因此对采集虹膜图像的光学系统成像质量要求较高，如何获得高质量的、纹理细节清晰的虹膜图像成为急需克服的难题。
3.目前已有的虹膜采集光学系统可分为定焦光学系统和变焦光学系统，其中定焦光学系统结构简单，造价低，装置方便，可以满足小型化的要求。但由于定焦光学系统焦距单一，拍摄范围有限，且很难实现较大景深，需要用户高度配合才能采集到清晰的虹膜图像。而变焦光学系统能够实现焦距的连续变化，可实现很宽的拍摄范围，无需用户配合。但目前的变焦系统体积大、结构复杂、造价高，装配难度大。


技术实现要素：

4.为解决现有技术的变焦系统体积大、结构复杂、造价高，装配难度大的问题，本实用新型提供一种虹膜变焦成像镜头、虹膜变焦成像模组和虹膜识别装置，该镜头整体结构简单，体积小，变焦及采集范围较广，成像质量高。
5.本实用新型提供技术方案如下：
6.一种虹膜变焦成像镜头，其包括沿光轴方向从前到后依次设置的第一固定镜头组、第一移动镜头组、第二移动镜头组和第二固定镜头组，所述第一移动镜头组和第二移动镜头组能够沿着光轴方向前后移动，其中：
7.所述第一固定镜头组包括沿光轴方向从前到后依次设置的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜为双凸透镜，所述第二透镜为平凹透镜；
8.所述第一移动镜头组包括沿光轴方向从前到后依次设置的第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凹透镜；
9.所述第二移动镜头组包括沿光轴方向从前到后依次设置的第六透镜、第七透镜和第八透镜，所述第六透镜为双凸透镜，所述第七透镜为双凸透镜，所述第八透镜为平凹透镜；
10.所述第二固定镜头组包括沿光轴方向从前到后依次设置的第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜，所述第九透镜为双凹透镜，所述第十透镜为双凸透镜，所述第十一透镜为双凸透镜，所述第十二透镜为平面透镜，所述第十三透镜为平凹透
镜。
11.进一步的，所述第一透镜的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，所述第二透镜的前表面为向后的凹面，后表面为平面；
12.所述第三透镜的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，所述第四透镜的前表面为向后的凹面，后表面为向前的凹面，所述第五透镜的前表面为向后的凹面，后表面为向前的凹面；
13.所述第六透镜的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，所述第七透镜的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，所述第八透镜的前表面为向后的凹面，后表面为平面；
14.所述第九透镜的前表面为向后的凹面，后表面为向前的凹面，所述第十透镜的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，所述第十一透镜的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，所述第十二透镜的前表面和后表面均为平面，所述第十三透镜的前表面为平面，后表面为向前的凹面。
15.进一步的，所述第一透镜的后表面与第二透镜的前表面胶合在一起，所述第三透镜的后表面与第四透镜的前表面胶合在一起，所述第七透镜的后表面与第八透镜的前表面胶合在一起，所述第九透镜的后表面与第十透镜的前表面胶合在一起，所述第十二透镜的后表面与第十三透镜的前表面胶合在一起。
16.进一步的，所述第六透镜与胶合在一起的第七透镜和第八透镜之间设置有第一隔圈，所述第六透镜、第七透镜、第八透镜和第一隔圈安装在同一个镜筒中；
17.所述第十一透镜与胶合在一起的第九透镜和第十透镜之间设置有第二隔圈，所述第十一透镜与胶合在一起的第十二透镜和第十三透镜之间设置有第三隔圈，所述第九透镜至第十三透镜以及第二隔圈和第三隔圈安装在同一个镜筒中。
18.进一步的，所述第二移动镜头组和第二固定镜头组之间设置有光阑。
19.进一步的，所述第二固定镜头组后方设置有滤光片。
20.进一步的，所述第一透镜至第十三透镜的前表面和后表面上镀有近红外波段增透膜。
21.进一步的，所述第一透镜至第十三透镜为球面镜或非球面镜，所述第一透镜至第十三透镜的材质为塑料或玻璃。
22.一种虹膜变焦成像模组，包括前述的虹膜变焦成像镜头以及位于所述虹膜变焦成像镜头后方的图像传感器，所述图像传感器为ccd或cmos传感器。
23.一种虹膜识别装置，包括前述的虹膜变焦成像模组。
24.本实用新型具有以下有益效果：
25.采用两组固镜头定组、两组移动镜头组的结构，镜头整体结构简单，小型化，变焦范围较广。在变焦范围内其具有良好的光学性能，在近红外波段具有较高的成像质量，几乎无畸变。可以同时采集双目虹膜图像，进行虹膜识别，采集范围广。
附图说明
26.图1为本实用新型的虹膜变焦成像镜头的结构示意图；
27.图2-6为实用新型的虹膜变焦成像镜头整个变焦范围内其中五个焦距对应的光学
传递函数mtf曲线图。
具体实施方式
28.为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
29.实施例1：
30.本实用新型实施例提供一种虹膜变焦成像镜头，如图1所示，该镜头包括沿光轴方向从前到后依次设置的第一固定镜头组100、第一移动镜头组200、第二移动镜头组300和第二固定镜头组400，第一移动镜头组200和第二移动镜头组300能够沿着光轴方向前后移动，其中：
31.第一固定镜头组100包括沿光轴方向从前到后依次设置的第一透镜1和第二透镜2，第一透镜1为双凸透镜，第二透镜2为平凹透镜。
32.第一移动镜头组200包括沿光轴方向从前到后依次设置的第三透镜3、第四透镜4和第五透镜5，第三透镜3为双凸透镜，第四透镜4为双凹透镜，第五透镜5为双凹透镜。
33.第二移动镜头组300包括沿光轴方向从前到后依次设置的第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8，第六透镜6为双凸透镜，第七透镜7为双凸透镜，第八透镜8为平凹透镜。
34.第二固定镜头组400包括沿光轴方向从前到后依次设置的第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11、第十二透镜12和第十三透镜13，第九透镜9为双凹透镜，第十透镜10为双凸透镜，第十一透镜11为双凸透镜，第十二透镜12为平面透镜，第十三透镜13为平凹透镜。
35.本实用新型采用两组固镜头定组、两组移动镜头组的结构，镜头整体结构简单，小型化。在变焦时，第一固定镜头组和第二固定镜头组固定不动，通过动力源驱动第一移动镜头组和第二移动镜头组沿着光轴方向前后移动，实现变焦。变焦的动力源为变焦马达电机，变焦马达电机的型号优选为松下an41908a，变焦马达电机可以根据清晰度判断的算法，控制第一/第二移动镜头组移动，从而改变焦距，其变焦的范围为50-200cm，变焦范围较广。
36.图2-6为整个变焦范围内其中五个焦距对应的光学传递函数mtf曲线图，从曲线图中可以看出，本实用新型的虹膜变焦成像镜头在变焦范围内其具有良好的光学性能，在近红外波段具有较高的成像质量，几乎无畸变。
37.本实用新型的虹膜变焦成像镜头的物面大小类似于一张人脸大小，约为30cm*30cm，3lp/mm≤镜头分辨率≤8lp/mm，镜头分辨率平均为4lp/mm，16pixel/mm≤采样分辨率≤26pixel/mm，镜头定焦景深大于4m，变焦的范围为50-200cm。可见本实用新型的虹膜变焦成像镜头可以同时采集双目虹膜图像，进行虹膜识别，采集范围广。
38.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
39.采用两组固镜头定组、两组移动镜头组的结构，镜头整体结构简单，小型化，变焦范围较广。在变焦范围内其具有良好的光学性能，在近红外波段具有较高的成像质量，几乎无畸变。可以同时采集双目虹膜图像，进行虹膜识别，采集范围广。
40.前述的第一透镜至第十三透镜的具体结构如下：
41.第一透镜1的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，第二透镜2的前表面为向后的凹面，后表面为平面。
42.第三透镜3的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，第四透镜4的前表面为
向后的凹面，后表面为向前的凹面，第五透镜5的前表面为向后的凹面，后表面为向前的凹面。
43.第六透镜6的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，第七透镜7的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，第八透镜8的前表面为向后的凹面，后表面为平面。
44.第九透镜9的前表面为向后的凹面，后表面为向前的凹面，第十透镜10的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，第十一透镜11的前表面为向前的凸面，后表面为向后的凸面，第十二透镜12的前表面和后表面均为平面，第十三透镜13的前表面为平面，后表面为向前的凹面。
45.前述的第一透镜1的后表面与第二透镜2的前表面胶合在一起，第三透镜3的后表面与第四透镜4的前表面胶合在一起，第七透镜7的后表面与第八透镜8的前表面胶合在一起，第九透镜9的后表面与第十透镜10的前表面胶合在一起，第十二透镜12的后表面与第十三透镜13的前表面胶合在一起，胶合在一起的透镜成为胶合镜。
46.在装配第二移动镜头组的各个透镜时，一种可能的装配方式是：在第六透镜6与胶合在一起的第七透镜7和第八透镜8之间设置有第一隔圈，然后将第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8和第一隔圈安装在同一个镜筒中。
47.在装配第二固定镜头组的各个透镜时，一种可能的装配方式是：在第十一透镜11与胶合在一起的第九透镜9和第十透镜10之间设置有第二隔圈，第十一透镜11与胶合在一起的第十二透镜12和第十三透镜13之间设置有第三隔圈，然后将第九透镜至第十三透镜以及第二隔圈和第三隔圈安装在同一个镜筒中。
48.本实用新型的虹膜变焦成像镜头还包括光阑，光阑的设置位置优选在第二移动镜头组300和第二固定镜头组400之间，也就是第八透镜8和第九透镜9之间。
49.为保证成像时免于其他光线的干扰，消除杂波的影响，本实用新型的虹膜变焦成像镜头还包括滤光片，滤光片优选设置在第二固定镜头组400的后方，也就是第十三透镜13的后方。滤光片能够滤除可见光并透过近红外光，该滤光片可以是平面滤光片或者曲面滤光片。
50.本实用新型的虹膜变焦成像镜头的成像波长为近红外波段700nm-900nm，为保证该波段光线透过率，第一透镜至第十三透镜的前表面和后表面上均镀有近红外波段增透膜。
51.前述的第一透镜至第十三透镜可以为球面镜或非球面镜(透镜的任意一个面为非球面，该透镜即为非球面镜，否则为球面镜)，第一透镜至第十三透镜的材质可以为塑料或玻璃等。
52.实施例2：
53.本实用新型实施例提供一种虹膜变焦成像模组，包括实施例1所述的虹膜变焦成像镜头以及位于虹膜变焦成像镜头后方的图像传感器，图像传感器为ccd或cmos传感器。
54.本实施例图像传感器为800万像素，其型号可以为sonyimx274或sonyimx415。
55.本实用新型的虹膜变焦成像模组包括实施例1所述的虹膜变焦成像镜头，其即具备实施例1的虹膜变焦成像镜头的有益效果，在此不再赘述。本实施例其他未提及之处，可参考前述实施例1中的相应内容。
56.实施例3：
57.本实用新型实施例提供一种虹膜识别装置，包括实施例2所述的虹膜变焦成像模组。
58.本实用新型的虹膜识别装置包括实施例2所述的虹膜变焦成像模组以及实施例1所述的虹膜变焦成像镜头，其即具备实施例1的虹膜变焦成像镜头的有益效果，在此不再赘述。本实施例其他未提及之处，可参考前述实施例1中的相应内容。
59.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。