一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，在鏡頭殼體上，沿光線傳播方向從左到右依次設(shè)置有具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、均具有正光焦度的呈月牙形狀第三透鏡和第四透鏡，并在第一透鏡與第二透鏡之間設(shè)有第一光闌，在第三透鏡和第四透鏡之間設(shè)有第二光闌。本實(shí)用新型具有超景深、窄帶通透過率和可同時(shí)掃描識(shí)別兩眼虹膜圖像的特點(diǎn)，當(dāng)人眼自我調(diào)節(jié)時(shí)，也不影響本實(shí)用新型鏡頭采集清晰、準(zhǔn)確的虹膜圖像，利用窄帶通光譜成像可以最大程度地提高圖像的信噪比，真實(shí)還原虹膜圖像。
【專利說明】-種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本實(shí)用新型涉及鏡頭，尤其是一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí) 別鏡頭。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 虹膜識(shí)別技術(shù)是近年來(lái)興起的生物認(rèn)證技術(shù)，虹膜識(shí)別技術(shù)是通過人體的生物特 征來(lái)識(shí)別人的身份。由于其具有高度的可靠性，虹膜識(shí)別技術(shù)已廣泛應(yīng)用于監(jiān)獄、機(jī)場(chǎng)、邊 鏡、銀行等領(lǐng)域。虹膜識(shí)別鏡頭是虹膜識(shí)別技術(shù)中能否獲得清晰、準(zhǔn)確虹膜圖像最關(guān)鍵的部 件。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，身份識(shí)別的難度和重要性越來(lái)越突出。由于虹膜識(shí)別具有唯一 性、穩(wěn)定性、抗欺騙性、可采集性等優(yōu)點(diǎn)，虹膜識(shí)別已成為目前身份認(rèn)證中最有發(fā)展前途的 識(shí)別技術(shù)之一。清晰、準(zhǔn)確的虹膜圖像是虹膜識(shí)別技術(shù)的難點(diǎn)之一，虹膜圖像清晰、準(zhǔn)確與 否很大程度上決定了錯(cuò)誤拒絕率FRR。
[0003] 本實(shí)用新型即針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足研究而提出。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的 窄帶通識(shí)別鏡頭，在鏡頭殼體上，沿光線傳播方向從左到右依次設(shè)置有具有正光焦度的第 一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、均具有正光焦度的呈月牙形狀第三透鏡和第四透鏡，并 在第一透鏡與第二透鏡之間設(shè)有第一光闌，在第三透鏡和第四透鏡之間設(shè)有第二光闌。本 實(shí)用新型具有超景深、窄帶通透過率和可同時(shí)掃描識(shí)別兩眼虹膜圖像的特點(diǎn)，當(dāng)人眼自我 調(diào)節(jié)時(shí)，也不影響本實(shí)用新型鏡頭采集清晰、準(zhǔn)確的虹膜圖像，利用窄帶通光譜成像可以最 大程度地提高圖像的信噪比，真實(shí)還原虹膜圖像。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶 通識(shí)別鏡頭，包括鏡頭殼體，所述鏡頭殼體沿光線傳播方向從左到右依次設(shè)置有由光學(xué)玻 璃制成的：
[0006] 第一透鏡，所述第一透鏡為具有正光焦度的平凸透鏡，左側(cè)為第一透鏡凸面，右側(cè) 為第一透鏡平面；
[0007] 第二透鏡，所述第二透鏡為具有負(fù)光焦度的凹透鏡，左、右兩側(cè)分別為第二透鏡左 凹面和第二透鏡右凹面；
[0008] 第三透鏡，所述第三透鏡為具有正光焦度的呈月牙形狀的透鏡，左側(cè)為第三透鏡 凹面，右側(cè)為第三透鏡凸面；
[0009] 第四透鏡，所述第四透鏡為具有正光焦度的呈月牙形狀的透鏡，左側(cè)為第四透鏡 凸面，右側(cè)為第四透鏡凹面；
[0010] 所述第一透鏡與第二透鏡之間設(shè)有第一光闌。
[0011] 所述第一透鏡的第一透鏡凸面設(shè)有窄帶通近紅外的鍍膜，其頻帶寬度為10nm，所 述第二透鏡左凹面和第二透鏡右凹面的曲率半徑相等，所述第三透鏡和第四透鏡厚度相 等。
[0012] 所述第二透鏡的折射率和阿貝數(shù)分別為NjPVd，滿足：1. 7彡Nd彡1.58， 40 彡 Vd 彡 28。
[0013] 所述鏡頭的總焦距為4，物方景深為Objdep，物方拍攝范圍為hi,拍攝物距為h2, 所述第一透鏡L1的光學(xué)焦距為fu，所述第二透鏡L2的光學(xué)焦距為L(zhǎng)，所述第三透鏡L3的 光學(xué)焦距為 fL3,滿足：15mm 彡 fL1 彡 8mm, 0· 5f0 彡 fL1 彡 1. 2f。，-6mm 彡 fL2 彡-3mm，-0· 375fQ 彡 fL2 < 0. lfQ,8mm< fL3< 20mm,0. 5fQ< < 1. 25fQ,80mmShi < 250, 250mm<h2 < 500, Objdep> 80mm〇
[0014] 所述鏡頭在波長(zhǎng)為800nm?900nm時(shí)，光譜透過率T>80%，波長(zhǎng)為400nm? 720nm時(shí)，光譜透過率T彡5 %。
[0015] 所述第三透鏡和第四透鏡之間設(shè)有第二光闌。
[0016] 本實(shí)用新型一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，在鏡頭殼 體上，沿光線傳播方向從左到右依次設(shè)置有具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第 二透鏡、均具有正光焦度的呈月牙形狀第三透鏡和第四透鏡，并在第一透鏡與第二透鏡之 間設(shè)有第一光闌，在第三透鏡和第四透鏡之間設(shè)有第二光闌。本實(shí)用新型具有超景深、窄帶 通透過率和可同時(shí)掃描識(shí)別兩眼虹膜圖像的特點(diǎn)，當(dāng)人眼自我調(diào)節(jié)時(shí)，也不影響本實(shí)用新 型鏡頭采集清晰、準(zhǔn)確的虹膜圖像，利用窄帶通光譜成像可以最大程度地提高圖像的信噪 t匕，真實(shí)還原虹膜圖像。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中：
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，光線入射從左向右。
[0019] 圖2為本實(shí)用新型在物距為350mm時(shí)，各視場(chǎng)的MTF均達(dá)到衍射極限的曲線圖。
[0020] 圖3為本實(shí)用新型在物距為350mm時(shí)，各視場(chǎng)峰值基本一致且各視場(chǎng)像質(zhì)均勻的 離焦曲線。
[0021] 圖4為本實(shí)用新型場(chǎng)曲的曲線圖。
[0022] 圖5為本實(shí)用新型在|光不畸變|〈0. 5%時(shí)的畸變曲線圖。
[0023] 圖6為為本實(shí)用新型在物距為310mm時(shí)的MTF曲線圖。
[0024] 圖7為為本實(shí)用新型在物距為400mm時(shí)的MTF曲線圖。
[0025] 圖8為為本實(shí)用新型的光譜透過率。
[0026] 圖9為本實(shí)用新型的使用原理示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
[0028] 本實(shí)用新型一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，包括鏡頭 殼體L0,所述鏡頭殼體L0沿光線傳播方向從左到右依次設(shè)置有由光學(xué)玻璃制成的：
[0029] 第一透鏡L1，所述第一透鏡L1為具有正光焦度的平凸透鏡，左側(cè)為第一透鏡凸面 S1，右側(cè)為第一透鏡平面S2 ;
[0030] 第二透鏡L2,所述第二透鏡L2為具有負(fù)光焦度的凹透鏡，左、右兩側(cè)分別為第二 透鏡左凹面S3和第二透鏡右凹面S4 ;
[0031] 第三透鏡L3,所述第三透鏡L3為具有正光焦度的呈月牙形狀的透鏡，左側(cè)為第三 透鏡凹面S5,右側(cè)為第三透鏡凸面S6 ;
[0032] 第四透鏡L4,所述第四透鏡L4為具有正光焦度的呈月牙形狀的透鏡，左側(cè)為第四 透鏡凸面S7,右側(cè)為第四透鏡凹面S8 ;
[0033] 所述第一透鏡L1與第二透鏡L2之間設(shè)有第一光闌GQ1，所述第三透鏡L3和第四 透鏡L4之間設(shè)有第二光闌GQ2。
[0034]為了減小本實(shí)用新型鏡頭非主要成像光譜進(jìn)入，以減小雜散光的產(chǎn)生，提高圖像 信噪比，獲得清晰準(zhǔn)確的虹膜圖像，可在本實(shí)用新型鏡頭任意一鏡片的光學(xué)有效孔徑的表 面上鍍上近紅外窄帶通多層膜來(lái)控制其的光譜透過率。
[0035] 所述第一透鏡L1的第一透鏡凸面S1設(shè)有窄帶通近紅外的鍍膜，其頻帶寬度為 10nm ;如圖8所示，在入射光的波長(zhǎng)為810nm時(shí)，鍍膜的透過率最高大于95%，入射光的波 長(zhǎng)為850nm及小于780nm時(shí)，鍍膜透過率都小于2 %，所述第二透鏡左凹面S3和第二透鏡右 凹面S4的曲率半徑相等，所述第三透鏡L3和第四透鏡L4厚度相等。
[0036] 所述第二透鏡L2的折射率和阿貝數(shù)分別為Nd和Vd，滿足：1. 7彡Nd彡1.58， 40 彡 Vd 彡 28。
[0037] 所述超景深虹膜識(shí)別鏡頭的總焦距為，所述第一透鏡L1的光學(xué)焦距為fu， 所述第二透鏡L2的光學(xué)焦距為L(zhǎng)，所述第三透鏡L3的光學(xué)焦距為fu，滿足：15mm彡f u > 8mm，0. 5f0 > fu > 1. 2f。，_6mm < fL2 < _3mm，-〇. 375f。< fL2 < 0. lf。，8mm < a3 < 20mm， 0. 5f。< fL3 < 1. 25f〇。
[0038] 本實(shí)用新型鏡頭結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)計(jì)，其軸外像差良好。當(dāng)光學(xué)畸變絕對(duì)值控制在0. 5% 以內(nèi)，鏡頭的FN0設(shè)計(jì)值在5. 7左右時(shí)，可獲得較好的光通量與較大的景深。
[0039] 第一透鏡L1設(shè)計(jì)成平凸透鏡，可有效的減小軸上球差，第二透鏡L2用于校正整個(gè) 系統(tǒng)的球差、像散與場(chǎng)曲。第二透鏡L2之后的光焦度由第三透鏡L3和第四透鏡L4兩片正 透鏡共同承擔(dān)，從而大大減小了鏡頭的球差殘余量，使得鏡頭像差達(dá)到完美較正。
[0040] 本實(shí)用新型鏡頭的物方拍攝范圍為hi,拍攝物距為h2,物方景深為Objdep，滿足：
[0041] 80mm < hi < 250, 250mm < h2 < 500, Ob jdep>80mm。
[0042] 本實(shí)用新型鏡頭通過控制拍攝物距與視場(chǎng)角，使得鏡頭本身的拍攝范圍符合人眼 的兩眼距離范圍，以滿足兩眼同時(shí)拍攝的要求。
[0043] 本實(shí)用新型鏡頭，當(dāng)入射光透過本實(shí)用新型鏡頭，其波長(zhǎng)為800nm?900nm時(shí)，光 譜透過率T彡80% ;當(dāng)入射光的波長(zhǎng)為400nm?720nm時(shí)，光譜透過率T彡5% ;波長(zhǎng)為 720nm?1150nm近紅外波段，其光譜透過率大于80 %，而波長(zhǎng)為380?680nm可見光波段， 相應(yīng)的光譜透過率則小于5%。
[0044] 本實(shí)用新型鏡頭的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3和第四透鏡L4由光學(xué) 玻璃制成，第一光闌GQ1緊貼于第一透鏡L1的第一透鏡平面S2上。第二透鏡L2的第二透 鏡左凹面S3和第二透鏡右凹面S4的曲率半徑相等，可以減少鏡片原器與治工具的使用。第 二枚鏡片L2用于校正第一透鏡L1、第三透鏡L3和第四透鏡L4產(chǎn)生的球差、像散與場(chǎng)曲，第 三透鏡L3和第四透鏡L4的曲率半徑與厚度相同，以減小鏡片原器與治工具的使用，第三透 鏡L3和第四透鏡L4兩正透鏡共同承擔(dān)后組的光焦度，以減小球差與彗差。
[0045] 當(dāng)系統(tǒng)的FN0的設(shè)計(jì)值在5. 72,拍攝物距為300?400mm，大致對(duì)焦就可獲得清晰 成像，實(shí)現(xiàn)物方超景深，提高識(shí)別效率；物距為350mm時(shí)，鏡頭的視場(chǎng)角為68mm，此范圍可涵 蓋了普通人眼兩眼寬度的范圍，從而可實(shí)現(xiàn)兩眼虹膜同時(shí)掃描，如圖9所示。
[0046] 下表為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0047] Element Surf ft#H 折射率 阿！/Γ數(shù) SI 5,53 3 1.62 60.4 .第一透鏡--?- I_ S2 [ 38.42 [ 0.1
[0048] 笫一光闌 S3 T:面 1 2.34 S4 -5.91 0.8 1.63 35.7 第........:透鏡---- __S3 5.91 0.91 S6 -38.42 1,4 1.62 60.4 笫：.透鏡.................................................................-........................................................................h^r-h^：- __S7 -7.33 0.1 SB 7.33 1.4 1.62 60.4 第剛透鏡---Η--^^ S9 38.42 I 8.7 |
【權(quán)利要求】
1. 一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，其特征在于包括鏡頭殼 體（L0)，所述鏡頭殼體（L0)沿光線傳播方向從左到右依次設(shè)置有由光學(xué)玻璃制成的： 第一透鏡（L1)，所述第一透鏡（L1)為具有正光焦度的平凸透鏡，左側(cè)為第一透鏡凸面 (S1)，右側(cè)為第一透鏡平面（S2); 第二透鏡（L2)，所述第二透鏡（L2)為具有負(fù)光焦度的凹透鏡，左、右兩側(cè)分別為第二 透鏡左凹面（S3)和第二透鏡右凹面（S4); 第三透鏡（L3)，所述第三透鏡（L3)為具有正光焦度的呈月牙形狀的透鏡，左側(cè)為第三 透鏡凹面（S5)，右側(cè)為第三透鏡凸面（S6); 第四透鏡（L4)，所述第四透鏡（L4)為具有正光焦度的呈月牙形狀的透鏡，左側(cè)為第四 透鏡凸面（S7)，右側(cè)為第四透鏡凹面（S8); 所述第一透鏡（L1)與第二透鏡（L2)之間設(shè)有第一光闌（GQ1)。
2. 如權(quán)利要求1所述一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，其特 征在于所述第一透鏡（L1)的第一透鏡凸面（S1)設(shè)有窄帶通近紅外的鍍膜，其頻帶寬度為 l〇nm，所述第二透鏡左凹面（S3)和第二透鏡右凹面（S4)的曲率半徑相等，所述第三透鏡 (L3)和第四透鏡（L4)厚度相等。
3. 如權(quán)利要求2所述一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，其 特征在于所述第二透鏡（L2)的折射率和阿貝數(shù)分別為凡和V d，滿足：1. 7 > Nd > 1. 58， 40 彡 Vd 彡 28。
4. 如權(quán)利要求3所述一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，其 特征在于所述鏡頭的總焦距為fci，物方景深為〇bjdep，物方拍攝范圍為hi,拍攝物距為h2， 所述第一透鏡（L1)的光學(xué)焦距為fu，所述第二透鏡（L2)的光學(xué)焦距為匕，所述第三透鏡 (L3)的光學(xué)焦距為 fL3,滿足：15mm 彡 fL1 彡 8mm, 0· 5f0 彡 fL1 彡 1. 2f。，-6mm 彡 fL2 彡-3mm，-0· 375 f〇^ fL2 ^0. 1 f0,8mm^ < 20mm,0. 5fQ< < 1. 25fQ,80mmShi < 250, 250mm<h2 < 500， 0bjdep>80mm。
5. 如權(quán)利要求4所述一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，其特 征在于所述鏡頭在波長(zhǎng)為800nm?900nm時(shí)，光譜透過率T彡80%，波長(zhǎng)為400nm?720nm 時(shí)，光譜透過率T < 5%。
6. 如權(quán)利要求1所述一種超景深且可同時(shí)獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識(shí)別鏡頭，其特 征在于所述第三透鏡（L3)和第四透鏡（L4)之間設(shè)有第二光闌（GQ2)。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK203909382SQ201420297896
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】梁偉朝, 白興安, 高屹東, 范家永, 陳鵬, 翟林燕, 趙會(huì)堂, 付湘發(fā), 吳正香, 靳明生, 顧亦武, 羅孟杰, 蔡維展 申請(qǐng)人:舜宇光學(xué)(中山)有限公司