[发明专利]仅由两片非球面透镜组成的虹膜图像采集镜头

说明书

本发明公开了仅由两片非球面透镜组成的虹膜图像采集镜头，该虹膜图像采集镜头从物方至像方依次包括一第一非球面透镜，一孔径光阑，一第二非球面透镜，一滤光片。第一非球面透镜为凸凹双面非球面透镜，包括第一非球面和第二非球面，其材料是E48R，第二透镜亦为凸凹双面非球面透镜，包括第三非球面和第四非球面，其材料是PC。滤光片的带通波段为785nm至900nm，为IR红外滤光片。该虹膜图像采集镜头系统总长度4mm，焦距f'=2.8mm,F#=2。只有两个非球面透镜和一片滤波片组成，结构简单。工作距在420mm至620nm之间可以清晰成像。

技术领域

本发明涉及一种虹膜图像采集镜头，更具体地，涉及一种小尺寸宽工作距的两片非球面透镜组成的用于光学成像的虹膜图像采集镜头。

背景技术

虹膜识别技术作为新兴的生物识别技术,具有稳定性、唯一性、非侵犯性和天然防伪性的优势,使其在身份识别中,相比其他生物特征识别技术,能够取得更高的准确率,因而虹膜识别技术得到了广泛的关注,有着广泛的市场前景和科学研究价值。特别是存在传染病疫情的情况下，对于便携式、非接触，高准确率的虹膜识别工具更具有紧迫性。虹膜识别技术的第一步就是对虹膜图像的采集，也是非常关键核心的一步。由于人的虹膜物理尺寸较小，普通相机采集不到其清晰的纹理、血管和斑点等多个细微图像特征，所以虹膜图像采集镜头必须符合其特定专业要求。（1）要尽量减小F#。这是因为物镜的理论分辨率，式中D是入曈直径，f′为成像系统焦距，λ是光的波长。但是F#越小，像差的校正越困难，即设计难度越大。（2）根据国际标准ISO/IEC 19794-6以及GB/T20979-2007对生物信息技术的要求，当采集来的虹膜图像中的虹膜直径大于200像素时，虹膜的图像质量水平处于高质量水平的级别，对应的有效像素应不低于640pixel×480pixel。因此要求视场角不能太大，否则虹膜图像的像素点就会过少；（3）在满足识别要求的情况下，光学系统总长尽量小，特别是便携式虹膜识别工具；（4）随着半导体制程技术的精进，芯片的像素尺寸越来越小，对所配套使用的镜头的高成像品质及小型化均提出了更高的要求。

发明内容

本发明提供了一种小尺寸宽工作距的虹膜图像采集镜头，至少部分地解决了以上所述的技术问题。该镜头由两片非球面透镜和一片平行平板滤波片组成，系统总长度4mm，焦距f'=2.8mm,F#=2，工作波段范围在785nm至900nm之间，主波长为λ=850nm, 目标工作距离在420mm至620nm之间可以清晰成像。

本发明虹膜图像采集镜头从物方至像方依次包括一第一透镜( 1 )、一孔径光阑（4）、一第二透镜( 2 )、一平行平板滤光片(3)。该第一透镜为凸凹双面非球面透镜，包括第一非球面(11)和第二非球面(12)，其材质是E48R，对于850nm主波长的折射率为1.531；该第二透镜亦为凸凹双面非球面透镜，包括第三非球面(21)和第四非球面(22)，其材料是PC，对于850nm主波长的折射率为1.585；该平行平板滤波片（3）包括第一平板面(31)和第二平板面(32)，其材质为K9玻璃，对于850nm主波长的折射率为1.51010; 影像感光元件(5)包括感光面(51) 。

所述第一透镜( 1 )与第二透镜( 2 ) 的四个非球面面型用下列偶次非球面方程描述：

其中：，x,y,z为直角坐标系的坐标变量，为非球面方程系数，C=1/R为非球面的顶点曲率, R为非球面顶点曲率半径。