CN112068293A - 一种变焦虹膜识别镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种变焦虹膜识别镜头，属于生物识别的领域，所述变焦虹膜识别镜头从物方到像方依次包括第一透镜组为具有正光焦度的前固定组、第二透镜组为具有负光焦度的变倍组、第三透镜组为具有正光焦度的补偿组、光阑以及第四透镜组为具有正光焦度的后固定组。前固定组与后固定组位置相对固定，通过变倍组沿光轴的移动实现变焦，通过补偿组沿光轴的移动来补偿变倍组移动引起的像面漂移，保证整个变焦过程像面保持不变，即镜头光学总长保持不变。该变焦虹膜识别镜头可以使虹膜采集的灵活性更高，在210～630mm的工作范围内可实现均匀的变焦。保证了在较大的工作范围内每个焦距处均可采集到高质量的虹膜图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种虹膜识别镜头，尤其涉及一种变焦虹膜识别镜头。
背景技术
随着身份识别的应用越来越广，传统的身份识别在准确性与安全性上已经不能满足市场需求了，由于技术的不断提高，生物识别技术因可信赖及识别精准的特点得以被大众熟知。对比常见的生物识别技术，研究人员发现虹膜识别的准确性与防伪性等特性尤为突出。因此，虹膜识别技术已成为近年来研究身份识别技术的关注点之一，其中，虹膜纹理特征的采集是虹膜识别的基础步骤，它的图像质量好坏是整个***是否精准的关键所在，因此，必须保证镜头的图像质量。现有的虹膜识别镜头一般为定焦镜头，定焦镜头由于焦距不能改变，导致虹膜图像的采集范围非常有限，要采集到清晰的虹膜图像就需要用户高度配合，导致虹膜识别的可用性并不好。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种变焦虹膜识别镜头，克服了定焦镜头采集范围受限的难题，提高了虹膜图像采集的灵活性，大大增加了用户的体验感。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于：
从物方到像方依次包括：
第一透镜组为具有正光焦度的前固定组，由3个透镜组成；
第二透镜组为具有负光焦度的变倍组，由3个透镜组成；
第三透镜组为具有正光焦度的补偿组，由3个透镜组成；
第四透镜组为具有正光焦度的后固定组，由5透镜组成；
14个透镜共25个面均为球面，共光轴；
光阑位于所述补偿组与所述后固定组之间；
并且，所述变焦虹膜识别镜头结构满足如下关系式：
3.6435＜TL/f＜10.9304，其中，TL为所述变焦虹膜识别镜头的光学总长，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距；
所述的前固定组与所述后固定组位置相对固定，通过所述变倍组沿光轴的移动实现变焦，通过所述补偿组沿光轴的移动来补偿所述变倍组移动引起的像面漂移，保证整个变焦过程像面保持不变，即所述变焦虹膜识别镜头光学总长保持不变。
所述的前固定组从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜与第二透镜胶合，其组合的有效焦距为fL12；所述第三透镜的有效焦距为fL3；
并且，fL12和fL3，满足如下关系式：
7.324＜fL12/f＜21.972，
5.008＜fL3/f＜15.024，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的变倍组从物方到像方依次包括第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第四透镜的有效焦距为fL4；所述第五透镜的有效焦距为fL5；所述第六透镜的有效焦距为fL6；
并且，fL4、fL5和fL6，满足如下关系式：
-7.528＜fL4/f＜-2.509，
-3.063＜fL5/f＜-1.021，
112.690＜fL6/f＜338.070，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的补偿组从物方到像方依次包括第七透镜、第八透镜和第九透镜；所述第七透镜的有效焦距为fL7；所述第八透镜与第九透镜胶合，其组合的有效焦距为fL89；
并且，fL7和fL89，满足如下关系式：
17.061＜fL7/f＜51.183，
1.377＜fL89/f＜4.131，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的后固定组从物方到像方依次包括第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；所述第十透镜与第十一透镜胶合，其组合的有效焦距为fL1011；所述第十二透镜的有效焦距为fL12；所述第十三透镜的有效焦距为fL13；所述第十四透镜的有效焦距为fL14；
并且，fL1011，fL12，fL13和fL14，满足如下关系式：
-1.014＜fL1011/f＜-0.338，
0.747＜fL12/f＜2.242，
0.787＜fL13/f＜2.361，
0.828＜fL14/f＜2.484，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的变倍组可沿光轴移动，且所述前固定组像侧面的最后一个透镜面与所述变倍组物侧面的第一个透镜面的空气间隔满足如下关系式：
0.187＜SZ/TL＜0.385，其中，SZ为所述前固定组像侧面的最后一个透镜面与所述变倍组物侧面的第一个透镜面的空气间隔，TL为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的补偿组可沿光轴移动，且所述补偿组像侧面的最后一个透镜面与所述后固定组物侧面的第一个透镜面的空气间隔满足如下关系式：
0.040＜SC/TL＜0.064，其中，SC为所述补偿组像侧面的最后一个透镜面与所述后固定组物侧面的第一个透镜面的空气间隔，TL为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
从物方到像方，所述光阑与所述第十透镜依次共轴放置，轴向距离4.249mm。
所述前固定组与所述后固定组位置相对固定，从短焦到长焦的过程中，所述变倍组与所述补偿组的距离逐渐缩短；所述变倍组沿光轴从物方往像方移动，即所述前固定组与所述变倍组的距离逐渐增大；而所述补偿组沿光轴从像方到物方移动，即所述补偿组与所述后固定组的距离逐渐增大。
所述镜头的焦距为10～30mm，工作距离为210～630mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用了四个透镜组，实现了在210～630mm的焦段范围内，使用者可以灵活地选择拍摄焦距，且不影响拍摄的清晰度与准确度，大大的增强了用户的使用体验。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明短焦处的光学示意图，图中：1-第一透镜，2-第二透镜，3-第三透镜，4-第四透镜，5-第五透镜，6-第六透镜，7-第七透镜，8-第八透镜，9-第九透镜，STOP-光阑，10-第十透镜，11-第十一透镜，12-第十二透镜，13-第十三透镜，14-第十四透镜，15-像面。
图2为本发明长焦处的光学示意图。
图3为本发明短焦处的光斑图。
图4为本发明长焦处的光斑图。
图5为本发明短焦处的场曲、畸变图。
图6为本发明长焦处的场曲、畸变图。
图7为本发明短焦处的调制传递函数图。
图8为本发明长焦处的调制传递函数图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例的一种变焦虹膜识别镜头，从物侧到像侧依次包括：
第一透镜组为具有正光焦度的前固定组，由3个透镜组成；
第二透镜组为具有负光焦度的变倍组，由3个透镜组成；
第三透镜组为具有正光焦度的补偿组，由3个透镜组成；
第四透镜组为具有正光焦度的后固定组，由5透镜组成；
14个透镜共25个面均为球面，共光轴；
光阑位于所述补偿组与所述后固定组之间；
并且，所述变焦虹膜识别镜头结构满足如下关系式：
3.6435＜TL/f＜10.9304，其中，TL为所述变焦虹膜识别镜头的光学总长，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距；
所述的前固定组与所述后固定组位置相对固定，通过所述变倍组沿光轴的移动实现变焦，通过所述补偿组沿光轴的移动来补偿所述变倍组移动引起的像面漂移，保证整个变焦过程像面保持不变，即所述变焦虹膜识别镜头光学总长保持不变。
所述的前固定组从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜与第二透镜胶合，其组合的有效焦距为fL12；所述第三透镜的有效焦距为fL3；
并且，fL12和fL3，满足如下关系式：
7.324＜fL12/f＜21.972，
5.008＜fL3/f＜15.024，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的变倍组从物方到像方依次包括第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第四透镜的有效焦距为fL4；所述第五透镜的有效焦距为fL5；所述第六透镜的有效焦距为fL6；
并且，fL4、fL5和fL6，满足如下关系式：
-7.528＜fL4/f＜-2.509，
-3.063＜fL5/f＜-1.021，
112.690＜fL6/f＜338.070，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的补偿组从物方到像方依次包括第七透镜、第八透镜和第九透镜；所述第七透镜的有效焦距为fL7；所述第八透镜与第九透镜胶合，其组合的有效焦距为fL89；
并且，fL7和fL89，满足如下关系式：
17.061＜fL7/f＜51.183，
1.377＜fL89/f＜4.131，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的后固定组从物方到像方依次包括第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；所述第十透镜与第十一透镜胶合，其组合的有效焦距为fL1011；所述第十二透镜的有效焦距为fL12；所述第十三透镜的有效焦距为fL13；所述第十四透镜的有效焦距为fL14；
并且，fL1011，fL12，fL13和fL14，满足如下关系式：
-1.014＜fL1011/f＜-0.338，
0.747＜fL12/f＜2.242，
0.787＜fL13/f＜2.361，
0.828＜fL14/f＜2.484，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的变倍组可延光轴移动，且所述前固定组像侧面的最后一个透镜面与所述变倍组物侧面的第一个透镜面的空气间隔满足如下关系式：
0.187＜SZ/TL＜0.385，
其中，SZ为所述前固定组像侧面的最后一个透镜面与所述变倍组物侧面的第一个透镜面的空气间隔，TL为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的补偿组可延光轴移动，且所述补偿组像侧面的最后一个透镜面与所述后固定组物侧面的第一个透镜面的空气间隔满足如下关系式：
0.040＜SC/TL＜0.064，
其中，SC为所述补偿组像侧面的最后一个透镜面与所述后固定组物侧面的第一个透镜面的空气间隔，TL为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
所述的光阑固定在与所述第十透镜的物侧面左侧4.249mm处。
所述镜头的焦距为10～30mm，工作距离为210～630mm。
所述前固定组与所述后固定组位置相对固定，从短焦到长焦的过程中，所述变倍组与所述补偿组的距离逐渐缩短；所述变倍组沿光轴从物方往像方移动，即所述前固定组与所述变倍组的距离逐渐增大；而所述补偿组沿光轴从像方到物方移动，即所述补偿组与所述后固定组的距离逐渐增大。通过机械凸轮控制所述变倍组与所述补偿组的移动，四组透镜的相互配合，实现了焦距均匀连续的发生变化。
本实施例中，一种变焦虹膜识别镜头的结构参数满足表1的条件：
表1光学镜头的结构参数
在本实施例中，镜头实现的设计指标为：
工作波长：800～900nm；
焦距：10～30mm；
F数：2.9；
视场角：7～25°；
工作距离：210～630mm；
像面尺寸：6.6mm；
光学总长：109.304mm。
参考图3、图4，图3为本发明短焦处的光斑图，图4为本发明长焦处的光斑图；可以看出，短焦处最大视场的光斑半径在3.0μm以内，长焦处最大视场的光斑半径在3.6μm以内。
参考图5、图6，图5为本发明短焦处的场曲、畸变图，图6为本发明长焦处的场曲、畸变图。可以看出，短焦与长焦处的场曲、畸变均满足，场曲小于0.05，畸变小于1％。
参考图7、图8，图7为本发明短焦处的调制传递函数图，图8为本发明长焦处的调制传递函数图。可以看出，短焦时，在166lp/mm处的MTF大于0.25，长焦时，在166lp/mm处的MTF大于0.25，两个焦距处的MTF曲线较为光滑平直，说明***的边缘与中心视场的成像质量一致性较好，信息传递质量较高。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围内。
Claims (9)
1.一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，包括：
第一透镜组为具有正光焦度的前固定组，由3个透镜组成；
第二透镜组为具有负光焦度的变倍组，由3个透镜组成；
第三透镜组为具有正光焦度的补偿组，由3个透镜组成；
第四透镜组为具有正光焦度的后固定组，由5透镜组成；
14个透镜共25个面均为球面，共光轴；
光阑位于补偿组与后固定组之间；
并且，所述变焦虹膜识别镜头结构满足如下关系式：
3.6435＜TL/f＜10.9304，其中，TL为所述变焦虹膜识别镜头的光学总长，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距；
所述的前固定组与所述后固定组位置相对固定，通过所述变倍组沿光轴的移动实现变焦，通过所述补偿组沿光轴的移动来补偿所述变倍组移动引起的像面漂移，保证整个变焦过程像面保持不变，即所述变焦虹膜识别镜头光学总长保持不变。
2.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，所述的前固定组从物方到像方依次包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜与第二透镜胶合，其组合的有效焦距为fL12；所述第三透镜的有效焦距为fL3；
并且，fL12和fL3，满足如下关系式：
7.324＜fL12/f＜21.972，
5.008＜fL3/f＜15.024，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
3.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，所述的变倍组从物方到像方依次包括第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第四透镜的有效焦距为fL4；所述第五透镜的有效焦距为fL5；所述第六透镜的有效焦距为fL6；
并且，fL4、fL5和fL6，满足如下关系式：
-7.528＜fL4/f＜-2.509，
-3.063＜fL5/f＜-1.021，
112.690＜fL6/f＜338.070，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
4.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，所述的补偿组从物方到像方依次包括第七透镜、第八透镜和第九透镜；所述第七透镜的有效焦距为fL7；所述第八透镜与第九透镜胶合，其组合的有效焦距为fL89；
并且，fL7和fL89，满足如下关系式：
17.061＜fL7/f＜51.183，
1.377＜fL89/f＜4.131，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，所述的后固定组从物方到像方依次包括第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜；所述第十透镜与第十一透镜胶合，其组合的有效焦距为fL1011；所述第十二透镜的有效焦距为fL12；所述第十三透镜的有效焦距为fL13；所述第十四透镜的有效焦距为fL14；
并且，fL1011，fL12，fL13和fL14，满足如下关系式：
-1.014＜fL1011/f＜-0.338，
0.747＜fL12/f＜2.242，
0.787＜fL13/f＜2.361，
0.828＜fL14/f＜2.484，
其中，f为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
6.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，所述的变倍组可延光轴移动，且所述前固定组像侧面的最后一个透镜面与所述变倍组物侧面的第一个透镜面的空气间隔满足如下关系式：
0.187＜SZ/TL＜0.385，
其中，SZ为所述前固定组像侧面的最后一个透镜面与所述变倍组物侧面的第一个透镜面的空气间隔，TL为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
7.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，所述的补偿组可延光轴移动，且所述补偿组像侧面的最后一个透镜面与所述后固定组物侧面的第一个透镜面的空气间隔满足如下关系式：
0.040＜SC/TL＜0.064，
其中，SC为所述补偿组像侧面的最后一个透镜面与所述后固定组物侧面的第一个透镜面的空气间隔，TL为所述变焦虹膜识别镜头的有效焦距。
8.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，从物方到像方，所述光阑与所述第十透镜依次共轴放置，轴向距离4.249mm。
9.根据权利要求1所述的一种变焦虹膜识别镜头，其特征在于，所述镜头的焦距为10～30mm，工作距离为210～630mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010707554.0A CN112068293A (zh) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | 一种变焦虹膜识别镜头 |
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| CN202010707554.0A CN112068293A (zh) | 2020-07-21 | 2020-07-21 | 一种变焦虹膜识别镜头 |
Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114114622A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 湖南长步道光学科技有限公司 | 一种高清变倍远心工业镜头 |
| CN114967086A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-08-30 | 歌尔光学科技有限公司 | 投影镜头及投影设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114114622A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 湖南长步道光学科技有限公司 | 一种高清变倍远心工业镜头 |
| CN114114622B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-08-29 | 湖南长步道光学科技有限公司 | 一种高清变倍远心工业镜头 |
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| CN114967086B (zh) * | 2022-07-28 | 2023-01-06 | 歌尔光学科技有限公司 | 投影镜头及投影设备 |
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|---|---|---|---|
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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