微型虹膜识别镜头制造技术

本发明专利技术提供了一种用于手机、电脑灯移动终端的微型虹膜识别镜头。该镜头包括主体镜筒J01和三个成像透镜。其中，三个成像透镜均为非球面，沿光轴方向，从物方到像方排列的顺序依次是正透镜P01、光阑、正透镜P02、负透镜P03，按从P01到P03的顺序依次组装在镜筒中。在相邻的各个透镜之间相应设有遮光纸S01、遮光纸S02。该虹膜识别镜头具有成像性能好、整体照度均匀、结构紧凑的优点，且适合大批量生产。

Micro iris recognition lens

The invention provides a micro iris recognition lens for mobile phone and computer lamp mobile terminal. The lens comprises a main lens barrel J01 and three imaging lenses. Among them, three were non spherical imaging lens, along the optical axis direction from the object side to the image side arrangement sequence is P01, lens aperture, lens and negative lens is P02 P03 from P01 to P03, according to the order in the barrel assembly. The adjacent lens is provided with a shielding paper S01 and a shading paper S02. The iris recognition lens has the advantages of good imaging performance, uniform illumination and compact structure, and is suitable for mass production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学
，涉及一种能与固体感光器件搭配使用的微型虹膜识别镜头。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，感光器件的集成度大大提高，其尺寸也不断减小。这些小尺寸的感光元件，被大量的应用到智能手机或电脑上。如手机有了拍照功能，电脑有了视频功能。当手机拍照已然成为一种时尚时，人们对拍照性能的追求也不断提高，于是光学设计的研究成为热点。手机镜头也不断趋于小型化，高像素,大视场角的方向发展。虹膜识别技术因具有普遍性、防伪性、稳定性、受保护性、采集非接触性等优点而备受研究者的关注。虹膜识别技术的应用的第一步和关键一步是虹膜图像信息的采集。一般地，虹膜采集设备体积庞大，造价昂贵，大大限制了虹膜识别技术的使用范围。本专利技术为虹膜图像信息的采集而设计的设备，克服上述缺点，并提高了一系列相关优良性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种尺寸小、成本低的微型虹膜识别镜头，主要有3透镜组成，在保证了系统结构短小紧凑的同时，各种像差也得以校正；能搭载CCD或CMOS传感器。为了解决上述存在的技术问题，提出了以下技术方案：微型虹膜识别镜头，镜筒J01和三个成像透镜，在镜筒的空腔中，光学元件按沿着光轴方向从物方到像方顺序排列，依次是正透镜P01、孔径光阑、半月形正透镜P02、负透镜P03，在正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03之间分别设有遮光纸S01、遮光纸S02；正透镜P01物面为凸；所述半月形正透镜P02物方面为凹，像方面为凸；负透镜P03物方面为凹，像方面为凸；第一透镜的焦距F1与系统焦距F需满足表达式0.5<F1/F<1.0，第三透镜的焦距F3与系统焦距F需满足表达式-1.41<F3/F<-1.35。进一步地，定义沿着光轴方向，正透镜P01的物方面与光轴的交点到像的距离为总长，用L表示，像面对角线的长度为2Y，总长L与像面对角线的长度满足关系式：L/2Y<1.7。进一步地，所述正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03的材质均为APEL5514。进一步地，所述正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03均为塑胶非球面，透镜前后两面非球面的形状尺寸根据以下公式确定：式中Z表示非球面的旋转对成轴，X表示距离非球面轴的水平距离，R表示顶点曲率半径，A4、A6….为高阶修正项，K为曲面的圆锥系数；当K小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线；当K等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当K介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆；当K等于0时，透镜的面形曲线为圆形；当K大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形。进一步地，定义v1、v2、v3分别是P01、P02、P03的色散系数，满足公式与现有技术相比，本专利技术的优点如下：本专利技术所述的微型虹膜识别镜头的总长为4.0mm，与现有的虹膜图像采集设备相比体积更小。采用正正负结构，三片透镜均使用非球面塑胶镜片。采用精密注塑工艺获得，有利于减小透镜的外部尺寸及重量，材料容易获得，节约了成本。能够搭载CCD或CMOS传感器，可用于手机、笔记本电脑等移动终端，扩大了虹膜识别技术的应用领域。附图说明图1为本专利技术所述微型虹膜识别镜头的光线轨迹图。图2为本专利技术所述微型虹膜识别镜头的传递函数曲线图。图3为本专利技术所述微型虹膜识别镜头的场曲和畸变曲线图。图4为本专利技术所述微型虹膜识别镜头的点列图。图5为本专利技术所述微型虹膜识别镜头的相对照度图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，本专利技术所述的微型虹膜识别镜头，主要包括镜筒J01和三个成像透镜。在镜筒的空腔中，光学元件按沿着光轴方向从物方到像方顺序排列，依次是正透镜P01、孔径光阑、半月形正透镜P02、负透镜P03，在正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03之间分别设有遮光纸S01、遮光纸S02。其中，正透镜P01物面为凸；所述半月形正透镜P02物方面为凹，像方面为凸；负透镜P03物方面为凹，像方面为凸。所述正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03的材质均为APEL5514。P01的物方面为凸，P02为半月形且像方面为凸，此结构能够很容易的校正旁轴色差和畸变。对于像差校正，通过正透镜P01和半月形正透镜P02分配的光焦度，能够限制球差和慧差的产生。第一透镜的焦距F1与系统焦距F需满足表达式0.5<F1/F<1.0，用于调整P01的光焦度。当比值低于上限值时，可以保证P01有一个合理的光焦度。当比值高于下限值时，P01的光焦度不会很大，也会限制P01产生的高阶球差和慧差。第三透镜的焦距F3与系统焦距F需满足表达式-1.41<F3/F<-1.35，用来调整P03的光焦度。当比值大于下限值时，可以充分的保证P03的负光焦度，可以减小整个系统的总长，也可以校正轴外像差：场曲和畸变。当比值低于下限值时，P03的负光焦度不会很大，到达像面边缘的光通量不会突然激增。在上述虹膜识别镜头中，定义沿着光轴方向，正透镜P01的物方面与光轴的交点到像的距离为总长，用L表示，像面对角线的长度为2Y，总长L与像面对角线的长度满足关系式：L/2Y<1.7。如果满足上式，那么光学系统的总长可被减小，镜头的尺寸和重量被减小。正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03均为塑胶非球面，透镜前后两面非球面的形状尺寸根据以下公式确定：式中Z表示非球面的旋转对成轴，X表示距离非球面轴的水平距离，R表示顶点曲率半径，A4、A6….为高阶修正项，K为曲面的圆锥系数；当K小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线；当K等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当K介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆；当K等于0时，透镜的面形曲线为圆形；当K大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形。定义v1、v2、v3分别是正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03的色散系数，此式是为了校正整个系统的色差。当大于下限值时，可以校正轴向色差和旁轴色差当比值低于下限值时，使用的材料容易获得。表1本专利技术虹膜识别镜头的结构参数表表2归一化非球面矢高所述实施例为本专利技术的优选的实施方式，但本专利技术并不限于上述实施方式，在不背离本专利技术的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
微型虹膜识别镜头，其特征在于，主要包括镜筒J01和三个成像透镜，在镜筒的空腔中，光学元件按沿着光轴方向从物方到像方顺序排列，依次是正透镜P01、孔径光阑、半月形正透镜P02、负透镜P03，在正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03之间分别设有遮光纸S01、遮光纸S02；正透镜P01物面为凸；所述半月形正透镜P02物方面为凹，像方面为凸；负透镜P03物方面为凹，像方面为凸；第一透镜的焦距F1与系统焦距F需满足表达式0.5<F1/F<1.0，第三透镜的焦距F3与系统焦距F需满足表达式‑1.41<F3/F<‑1.35。

【技术特征摘要】
1.微型虹膜识别镜头，其特征在于，主要包括镜筒J01和三个成像透镜，在镜筒的空腔中，光学元件按沿着光轴方向从物方到像方顺序排列，依次是正透镜P01、孔径光阑、半月形正透镜P02、负透镜P03，在正透镜P01、半月形正透镜P02、负透镜P03之间分别设有遮光纸S01、遮光纸S02；正透镜P01物面为凸；所述半月形正透镜P02物方面为凹，像方面为凸；负透镜P03物方面为凹，像方面为凸；第一透镜的焦距F1与系统焦距F需满足表达式0.5<F1/F<1.0，第三透镜的焦距F3与系统焦距F需满足表达式-1.41<F3/F<-1.35。2.根据权利1所述的微型虹膜识别镜头，其特征在于，定义沿着光轴方向，正透镜P01的物方面与光轴的交点到像的距离为总长，用L表示，像面对角线的长度为2Y，总长L与像面对角线的长度满足关系式：L/2Y<1.7。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永锋，张变，王启汶，王立松，熊鹏，何柳，朱佳巍，徐浩，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32