CN113589475A

CN113589475A - 一种适用于3d人脸识别的投影镜头

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Publication number: CN113589475A
Application number: CN202110752167.3A
Authority: CN
Inventors: 杨小威
Original assignee: Alipay Hangzhou Information Technology Co Ltd
Current assignee: Alipay Hangzhou Information Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2041-07-02
Also published as: CN113589475B

Abstract

本说明书实施例公开了一种适用于3D人脸识别的投影镜头。投影镜头包括投影光源，以及沿投影光源的光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜。第一透镜具有正屈折力，其两面均为凸面；第二透镜具有负屈折力，其靠近光源面为凹面，远离光源面为凸面；第三透镜具有正屈折力，其靠近光源面为凹面，远离光源面为凸面。

Description

一种适用于3D人脸识别的投影镜头

技术领域

本说明书涉及人脸识别技术领域，尤其涉及一种适用于3D人脸识别的投影镜头。

背景技术

随着技术的发展和人们对数据安全的要求的增强，通过人脸识别技术进行身份验证，以提高数据安全的应用越来越广泛。

目前常用的人脸识别技术包括：通过眨眼、晃动等动作进行活体检测识别，通过构建基于人脸的三维空间进行人脸识别(比如，基于3D结构光的人脸识别)等。其中，采用投影镜头，构建基于人脸的三维空间时，投影镜头可能基于温度等因素的影响，导致构建的三维空间产生偏差。

基于此，需要更准确的适用于3D人脸识别的投影镜头。

发明内容

本说明书一个或多个实施例提供一种适用于3D人脸识别的投影镜头，用以解决如下技术问题：需要更准确的适用于3D人脸识别的投影镜头。

为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例是这样实现的：

本说明书一个或多个实施例提供的一种适用于3D人脸识别的投影镜头，包括投影光源，以及沿所述投影光源的光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜；

所述第一透镜具有正屈折力，其两面均为凸面；

所述第二透镜具有负屈折力，其靠近光源面为凹面，远离光源面为凸面；

所述第三透镜具有正屈折力，其靠近光源面为凹面，远离光源面为凸面。

本说明书一个或多个实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

通过在投影镜头中设置第一透镜、第二透镜、第三透镜，并为各透镜设置特定的两面形状、正屈折力、负屈折力，使投影光源发出的光能够通过各透镜进行准直投射，保证投影镜头具有较小的畸变，同时提高投影镜头对高温的宽容度，减少高温对投影镜头产生的影响，使投影镜头在高温下的整体性能的变化较小，增强投影镜头的稳定性，以提高采用该投影镜头进行人脸的三维空间构建的准确性，并进一步提高3D人脸识别的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种适用于3D人脸识别的投影镜头结构示意图；

图2为本说明书一个或多个实施例提供的一种应用场景下图1中投影镜头的一种具体应用方式；

图3为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头的镜头畸变示意图；

图4为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在20℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图5为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在-40℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图6为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在-10℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图7为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在50℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图8为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在85℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图9为本说明书一个或多个实施例提供的另一种应用场景下图1中投影镜头的一种具体应用方式；

图10为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头的镜头畸变示意图；

图11为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在20℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图12为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在-40℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图13为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在-10℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图14为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在50℃时激光投射至300mm处的点斑图；

图15为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在85℃时激光投射至300mm处的点斑图。

具体实施方式

本说明书实施例提供一种适用于3D人脸识别的投影镜头。

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本说明书一个或多个实施例中，在投影镜头中设计了第一透镜、第二透镜、第三透镜，通过分别控制第一透镜、第二透镜、第三透镜的形状和正屈折力、负屈折力，设置透镜的有效焦距和投影镜头的整体焦距的比例，控制透镜的曲率半径、中心厚度、透镜之间的距离、非球面系数、材料的选择等，来优化投影镜头的整体性能，使其具有优异的性能和稳定性，具有低畸变、高低温度宽容度(主要针对-40℃～85℃这个温度范围，此为人脸识别的镜头实际工作时可能处于的温度范围)的特点，以提高通过投影镜头构建出的待识别人脸的三维空间的准确性，增强人脸识别的准确性。下面基于这样的思路，具体进行说明。

图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种适用于3D人脸识别的投影镜头结构示意图。该投影镜头应用于不同的业务领域的业务场景的人脸识别需求中，比如，互联网金融业务领域的支付业务、电商业务领域的交易业务、即时通讯业务领域的信息交互业务、游戏业务领域的账号登录业务、公共业务领域的门禁业务等。

图1中的投影镜头包括投影光源1，以及沿投影光源的光轴方向依次设置的第一透镜2、第二透镜3以及第三透镜4。投影光源1发出的光依次通过第一透镜2、第二透镜3、第三透镜，照射在待识别人脸上，并产生反射，以根据采集到的反射光来构建待识别人脸对应的三维空间，进行人脸识别。沿光轴方向，投影光源1处可称为光源面，待识别人脸处(即远离投影光源1的一侧)可称为物面。投影光源1比如是激光发射阵列、激光发射面等。

如图1所示，第一透镜2具有正屈折力，其两面均为凸面；第二透镜3具有负屈折力，其靠近光源面为凹面，远离光源面为凸面；第三透镜4具有正屈折力，其靠近光源面为凹面，远离光源面为凸面。

在本说明书一个或多个实施例中，通过在投影镜头中设置第一透镜、第二透镜、第三透镜，并为各透镜设置特定的两面形状、正屈折力、负屈折力，使投影光源发出的光能够通过各透镜进行准直投射，保证投影镜头具有较小的畸变，同时提高投影镜头对高温的宽容度，减少高温对投影镜头产生的影响，使投影镜头在高温下的整体性能的变化较小，增强投影镜头的稳定性，以提高采用该投影镜头进行人脸的三维空间构建的准确性，并进一步提高3D人脸识别的准确性。

基于图1的结构，本说明书还提供了该结构的一些具体实施方案和扩展方案，下面继续进行说明。

在本说明书一个或多个实施例中，投影镜头的整体焦距与光学总长之比大于0.8且小于1.3。具体可表示为：

其中，整体焦距f表示投影镜头中包含的第一透镜、第二透镜、第三透镜的焦距的整体效果，光学总长TTL表示投影光源到投影镜头外侧之间的距离。通过设置投影镜头的整体焦距与光学总长之比的范围，以使投影镜头具有低畸变、高温度宽容度的特点。

进一步地，第三透镜与第一透镜的焦距之比大于1且小于2；第二透镜的焦距与整体焦距之比大于-0.7且小于-0.1。具体可表示为：

其中，f₁表示第一透镜的焦距，f₂表示第二透镜的焦距，f₃表示第三透镜的焦距，f表示投影镜头的整体焦距。通过对各透镜的焦距的配置，能够合理分配光焦度，有利于实现投影镜头的小型化设计，缩小投影镜头的体积。

更进一步地，第一透镜与第二透镜的中心厚度之比大于1且小于2.2。具体可表示为：

其中，d₁表示第一透镜的中心厚度，d₂表示第二透镜的中心厚度。通过设置第一透镜和第二透镜的中心厚度，使各透镜具有最佳的厚度，以便于透镜镜片的生产和投影镜头的组装，方便使用。

在本说明书一个或多个实施例中，第一透镜的靠近光源面与第三透镜的远离光源面的曲率半径之比大于-1.6且小于-0.7；第一透镜的远离光源面与第二透镜的远离光源面的曲率半径之比大于2且小于30；第二透镜的靠近光源面与第三透镜的靠近光源面的曲率半径之比大于0且小于0.3。具体可表示为：

其中，r₁表示第一透镜的靠近光源面的曲率半径，r₂表示第一透镜的远离光源面的曲率半径，r₃表示第二透镜的靠近光源面的曲率半径，r₄表示第二透镜的远离光源面的曲率半径，r₅表示第三透镜的靠近光源面的曲率半径，r₆表示第三透镜的远离光源面的曲率半径。通过设置第一透镜、第二透镜、第三透镜的曲率半径，有利于校正投影镜头的像差，使其具有优异的性能，使光能够通过各透镜进行准直投射，使镜头畸变较小。

进一步地，第一透镜在每摄氏度的温度变化下的折射率的变化值大于-0.00001且小于0；第二透镜在每摄氏度的温度变化下的折射率的变化值小于-0.00005。具体可表示为：

其中，

表示第一透镜的温度变化系数，即第一透镜的折射率在温度改变1℃下的变化值，

表示第二透镜的温度变化系数，即第二透镜的折射率在温度改变1℃下的变化值。通过设计透镜的温度变化系数，对透镜采用的材料的实际热膨胀系数进行针对性优化，可使得投影镜头在不同温度条件下的性能参数随温度漂移较小，使投影镜头不会受温度影响过大，满足投影镜头在较宽的温度范围内(比如-40℃～85℃)稳定工作的要求，能够增强投影镜头的稳定性，提高投影镜头对不同温度的适应性，有利于提高后续进行3D人脸识别的准确性。

进一步地，第一透镜更靠近投影光源，因此采用玻璃材料从而热稳定性更好，第二透镜和第三透镜采用同种塑料材料(比如，采用EP8000)，如此，一方面降低了成本，性能稳定，另一方面两者配合的一致性更好。

在本说明书一个或多个实施例中，第一透镜、第二透镜和第三透镜均采用偶次非球面面型。这样可以获得较多的优化变数，用以校正投影镜头的像差，提高投影镜头的热稳定性和整体性能稳定性，同时有利于减少投影镜头中镜片的使用数量，可有效降低投影镜头的体积，并节省成本。

进一步地，第一透镜、第二透镜、第三透镜的表面设置有反曲点，这样能够满足投影镜头的整体性能要求，有利于提高投影镜头的整体性能的稳定性。具体可在第一透镜的远离光源面上、第二透镜的靠近光源面上、第二透镜的远离光源面上、第三透镜的远离光源面上分别设置1个反曲点，在第三透镜的靠近光源面上设置2个反曲点。这样的结构使得镜头具有低畸变，高性能的特点，有助于在温度变化下保持性能稳定。

更进一步地，投影光源为工作在920nm～960nm波段的激光发射阵列，这个波段的光源与本方案的结构及示例性参数配合能够取得较好的投影效果。具体采用的激光发射阵列的尺寸比如是0.61mm*0.55mm，单点激光发射角比如是H/V(9.44°/8.51°)。

结合前面的说明，本说明书一个或多个实施例提供了一种应用场景下图1中投影镜头的一种具体应用方式，如图2所示。本实施例中的变量符号沿用上文的描述。

具体地，投影镜头的整体焦距、第一透镜的焦距、第二透镜的焦距、第三透镜的焦距可采用表1中的数值。

表1

具体地，第一透镜、第二透镜、第三透镜的曲率半径、中心厚度、折射率、阿贝数等可采用表2中的数值。

表2

其中，L1表示沿光轴上投影光源到第一透镜的距离，L2表示沿光轴上第一透镜的厚度，即上文中所述的d₁，L3表示沿光轴上第一透镜和第二透镜之间的距离，L4表示沿光轴上第二透镜的厚度，即上文中所述的d₂，L5表示沿光轴上第二透镜和第三透镜之间的距离，L6表示沿光轴上第三透镜的厚度，L7表示沿光轴上第三透镜到投射物表面(即待识别人脸上的相应位置)之间的距离，此距离可设置为任意值。

具体地，第一透镜、第二透镜、第三透镜的各个表面的非球面系数可采用表3中的数值。

表3

序号

k

a4

a6

a8

a10

a12

a14

a16

r1

-3.33E+00

1.50E-01

-1.08E+00

7.96E+00

-4.59E+01

1.60E+02

-3.10E+02

2.41E+02

r2

-1.00E+02

-1.70E-01

-4.76E-01

1.23E+00

-7.83E-01

-8.60E+00

4.24E+00

1.85E+01

r3

-1.19E+00

9.98E-01

2.51E+00

-2.91E+01

2.51E+01

1.08E+03

-1.21E+04

4.35E+04

r4

-2.62E+00

1.21E+00

3.17E+00

-2.10E+01

1.19E+02

-2.54E+02

-1.66E+03

7.20E+03

r5

-1.77E+01

1.94E-01

1.88E-01

1.95E-01

1.25E-02

-2.74E-01

1.35E+00

-8.98E-01

r6

-1.13E+00

2.91E-02

9.95E-02

3.45E-01

-1.11E-01

5.98E-01

-9.80E-01

3.02E+00

具体地，第一透镜、第二透镜、第三透镜上设置的反曲点可按照表4中的方式确定。

表4

	反曲点个数	反曲点位置1	反曲点位置2
				r<sub>1</sub>	0
r<sub>2</sub>	1	0.571
				r<sub>3</sub>	1	0.387
r<sub>4</sub>	1	0.362
				r<sub>5</sub>	2	0.404	0.644
r<sub>6</sub>	1	0.637

其中，反曲点的位置表示反曲点到光轴的垂直距离，单位为mm。

综上，根据表1～表4中的数值，可确定投影镜头符合上文中各公式描述的条件。具体可通过表5表示：

表5

图3为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头的镜头畸变示意图。在图3中，横坐标表示畸变值，畸变值为1表示1％的畸变程度，畸变值为-1表示-1％的畸变程度，纵坐标表示激光发射阵列上发光点的位置，以其中心为坐标0点。通过图3的试验可得，该投影镜头的光学畸变较小，小于甚至远小于0.2％，具有优异的性能和较强的稳定性。

图4为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在20℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图4中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，从左到右、从上到下依次为0.0000mm、0.0450mm、0.0900mm、0.1350mm、0.1800mm、0.2250mm、0.2700mm、0.3150mm、0.3600mm、0.4050mm、0.4500mm，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置，从左到右、从上到下依次为0.000mm、-3.667mm、-7.336mm、-11.006mm、-14.674mm、-18.338mm、-22.001mm、-25.664mm、-29.332mm、-33.006mm、-36.693mm。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。

点斑图下方显示有均方根值(Root Mean Square，RMS)半径及地理信息定位(GEO)半径两组数值，这是两种统计方式，其分别表示在温度20℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。RMS半径从左到右11个数据依次为29.305、29.294、29.338、29.468、29.645、30.103、30.884、31.166、31.251、32.277、33.747，单位为微米，GEO半径从左到右11个数据依次为59.684、60.603、61.219、61.534、61.876、75.899、90.355、93.276、79.567、74.892、87.165，单位为微米。在本说明书中，通过GEO半径的差值进行不同温度下点斑变化的比较。下面另一些实施例中的点斑图可以类似地参照对图4的说明进行理解。

图5为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在-40℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图5中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度-40℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图5。

图6为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在-10℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图6中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度-10℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图6。

图7为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在50℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图7中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度50℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图7。

图8为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图2中的投影镜头在85℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图8中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度85℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图8。

根据图4～图8可知，在-40℃～85℃的温度范围内，300mm处的点斑半径相对于常温下(20℃)时的最大变化量为50um，该投影镜头受温度的影响较小，具有高温度宽容度，具有较好的稳定性。

结合前面的说明，本说明书一个或多个实施例提供了另一种应用场景下图1中投影镜头的一种具体应用方式，如图9所示。本实施例中的变量符号沿用上文的描述。

具体地，投影镜头的整体焦距、第一透镜的焦距、第二透镜的焦距、第三透镜的焦距可采用表6中的数值。

表6

具体地，第一透镜、第二透镜、第三透镜的曲率半径、中心厚度、折射率、阿贝数等可采用表7中的数值。

表7

具体地，第一透镜、第二透镜、第三透镜的各个表面的非球面系数可采用表8中的数值。

表8

序号

k

a4

a6

a8

a10

a12

a14

a16

r1

-8.95E+00

3.54E-01

-1.68E+00

6.48E+00

-3.00E+01

1.13E+02

-2.38E+02

1.93E+02

r2

-9.43E+01

-4.32E-01

-1.81E-01

1.16E+00

1.41E+00

-8.25E+00

-1.06E+01

3.35E+01

r3

-1.84E+00

1.08E+00

3.01E+00

-2.73E+01

-7.53E+01

1.57E+03

-9.71E+03

2.49E+04

r4

-7.83E+00

1.95E+00

3.47E+00

-2.11E+01

1.24E+02

-7.70E+02

9.32E+02

4.50E+03

r5

1.79E+01

1.92E-01

1.34E-01

3.14E-01

-2.12E-01

-3.08E-01

1.66E+00

-1.07E+00

r6

-1.44E+00

2.68E-02

1.31E-01

1.69E-01

1.29E-01

1.17E+00

-3.63E+00

5.16E+00

具体地，第一透镜、第二透镜、第三透镜上设置的反曲点可按照表9中的方式确定。

表9

	反曲点个数	反曲点位置1	反曲点位置2
				r<sub>1</sub>	0
r<sub>2</sub>	1	0.564
				r<sub>3</sub>	1	0.386
r<sub>4</sub>	1	0.23
				r<sub>5</sub>	2	0.45	0.641
r<sub>6</sub>	1	0.632

综上，根据表6～表9中的数值，可确定投影镜头符合上文中各公式描述的条件。具体可通过表10表示：

表10

图10为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头的镜头畸变示意图。通过图10的试验可得，该投影镜头的光学畸变较小，小于0.2％，具有优异的性能和较强的稳定性。

图11为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在20℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图11中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，从左到右、从上到下依次为0.0000mm、0.0450mm、0.0900mm、0.1350mm、0.1800mm、0.2250mm、0.2700mm、0.3150mm、0.3600mm、0.4050mm、0.4500mm，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置，从左到右、从上到下依次为0.000mm、-3.666mm、-7.333mm、-10.998mm、-14.661mm、-18.318mm、-21.971mm、-25.621mm、-29.273mm、-32.939mm、-36.644mm。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。

点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度20℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。RMS半径从左到右11个数据依次为28.752、28.840/29.101、29.435、29.674、29.926、30.459、30.937、30.827、30.586、30.764，单位为微米，GEO半径从左到右11个数据依次为56.399、60.459、63.846、65.203、65.786、67.278、83.793、94.531、87.090、73.407、84.169，单位为微米。在本说明书中，通过GEO半径的差值进行不同温度下点斑变化的比较。

图12为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在-40℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图12中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度-40℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图12。

图13为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在-10℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图13中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度-10℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图13。

图14为本说明书一个或多个实施例提供的对应于图9中的投影镜头在50℃时激光投射至300mm处的点斑图。

图14中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度50℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图14。

图15中包括11个点斑图，各点斑图上方的物面数值表示以激光发射阵列的中心为坐标0点的激光发射阵列上的位置，各点斑图下方的像面数值表示激光发射阵列发出的光在300mm处的汇聚位置。点斑图右侧的图例表示波长，从上到下依次为930nm、940nm、950nm、960nm。点斑图下方显示有RMS半径及GEO半径两组数值，分别表示在温度85℃时，11个物面处点光源发出的光点通过投影镜头的透镜后在300mm平面上的光斑半径。具体数值可参见图15。

根据图11～图15可知，在-40℃～85℃的温度范围内，300mm处的点斑半径相对于常温下(20℃)时的最大变化量为50um，该投影镜头受温度的影响较小，具有高温度宽容度，具有较好的稳定性。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本说明书的一个或多个实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书的一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims

1.一种适用于3D人脸识别的投影镜头，包括投影光源，以及沿所述投影光源的光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜；

所述第一透镜具有正屈折力，其两面均为凸面；

2.如权利要求1所述的投影镜头，所述投影镜头的整体焦距与光学总长之比大于0.8且小于1.3。

3.如权利要求2所述的投影镜头，所述第三透镜与所述第一透镜的焦距之比大于1且小于2；

所述第二透镜的焦距与所述整体焦距之比大于-0.7且小于-0.1。

4.如权利要求1所述的投影镜头，所述第一透镜与所述第二透镜的中心厚度之比大于1且小于2.2。

5.如权利要求1所述的投影镜头，所述第一透镜的靠近光源面与所述第三透镜的远离光源面的曲率半径之比大于-1.6且小于-0.7；

所述第一透镜的远离光源面与所述第二透镜的远离光源面的曲率半径之比大于2且小于30；

所述第二透镜的靠近光源面与所述第三透镜的靠近光源面的曲率半径之比大于0且小于0.3。

6.如权利要求1所述的投影镜头，所述第一透镜在每摄氏度的温度变化下的折射率的变化值大于-0.00001且小于0；

所述第二透镜在每摄氏度的温度变化下的折射率的变化值小于-0.00005。

7.如权利要求1～6任一项所述的投影镜头，所述第一透镜采用玻璃材料，所述第二透镜和所述第三透镜采用同种塑料材料。

8.如权利要求1～6任一项所述的投影镜头，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜均采用偶次非球面面型。

9.如权利要求1～6任一项所述的投影镜头，所述投影光源为工作在920nm～960nm波段的激光发射阵列。

10.如权利要求1～6任一项所述的投影镜头，所述第一透镜的远离光源面上、所述第二透镜的靠近光源面上、所述第二透镜的远离光源面上、所述第三透镜的远离光源面上分别设置有1个反曲点，所述第三透镜的靠近光源面上设置有2个反曲点。