[发明专利]眼虹膜模识别用变焦距镜头装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学镜头装置，用于配套眼虹膜模识别系统图像采集，特别适用于重点部门、军事安全、金融业、特殊场合通道门禁、重点文物保护等要求高安全性、高可靠性等身份严格认证的领域，也可用于手背血管、指静脉等其他模式的安全防伪系统。

背景技术

由于人体某些部位和器官具有很明显的唯一性，终身不变性和难于复制性等生物特征，使它们成为身份识别重要的依据。随着快速计算机图像处理技术的不断发展，基于这些生物特征的身份识别，如人脸、指纹、手背血管、指静脉、眼虹膜等模式识别陆续走进社会各行各业。由于眼虹膜模式识别精准度高、防伪性特佳和几乎无法复制等优点，已成为各行各业身份识别系统开发的重点。从目前看，用于眼虹膜模式识别系统图像采集选用的光学镜头均为定焦距和窄光谱范围的镜头。由于结构简单，可适应不同物距和环境变化的补正参量较少，它明显存在如下的不足：一是对活动的目标必须不断适时调焦以获得清晰的图像。眼虹膜模式识别系统是在共轭距较短进行图像采集，因此其调焦范围是比较大的(不可能靠景深来实现清晰图像的采集)，减少了对图像真伪采集的时机；二是随着采集目标距离的变化，光学镜头放大倍率和像方NA值也不断变化，增加了图像处理功能软件的负担。此外，目前选取的固定焦距镜头能适应的光谱范围比较窄，不能同时适应可见光和近红外照明要求的环境条件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述固定焦距镜头方案的不足，采用特殊变焦距结构的方案，开发出一种能在一定物距范围内变化的条件下，均能保持像面稳定、物像倍率M和像方NA值基本上不随物距变化而变化、图像清晰的眼虹膜模式识别用变焦距镜头装置。

本发明的技术方案是这样构成的：

一种眼虹膜模识别用变焦距镜头装置，其特征在于：它包括眼球对准部件和变焦距镜头，所述变焦距镜头由四组元机械补偿变焦距镜头构成，四组元依次为正光焦度的前固定组、负光焦度的变倍组、正光焦度的后固定组和正光焦度的补偿组，四组元对应的焦距值分别为f′_前、f′_变、f′_后和f′_补；在后固定组前设置控制短焦距孔径光束的后固定光栏，在变倍组最后一面附近设置控制中长焦距孔径光束的前固定光栏，用来保证像方的NA值基本上不随物距改变而改变；在设置各组元的光学元件时，各组元的光学元件必须满足以下条件：

D₁+D₂＝C₁，1.24＜C₁/f′_C短＜1.32………………①

D₃+l′＝C₂，l′/f′_C短＞0.8………………②

T_C＝C₃，C₃＜4f′_C短………………③

0.39＜f′_变/f′_C短＜0.43………………④

其中，D₁是前固定组与变倍组之间的空气间隔，D₂是变倍组与后固定组前的后固定光栏之间的空气间隔，D₃是后固定组与补偿组之间的空气间隔，l′是补偿组最后一面与像面之间的空气间隔，T_C是设计主谱线为c谱线时变焦距镜头第一面至像面的距离，C₁、C₂、C₃是根据实际使用要求而设定的固定值，f′_C短是变焦距镜头在主谱线为c谱线时的最短焦距值。

前三组元在随物距改变而进行变焦距的过程中，其出射光束趋向远焦。C₁和C₂的选取是由实际使用要求的物距移动范围及光学系统的结构要求而定。为了实现当物距改变时，不需进行调焦就能确保像面稳定，设计时还设定变焦距镜头在物距改变过程中其第一面至像面间的距离T_C为一定值，即T_C＝C₃。