大视场角度的虹膜识别镜头制造技术

本发明专利技术涉及一种大视场角度的虹膜识别镜头，其技术要点是，包括沿光轴从物侧到像侧依次布置的具有正光焦度且物侧面为凸面而像侧面为凹面的第一透镜、具有负光焦度且物侧面和像侧面均为凹面的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为塑料非球面镜片，所述第一透镜与第二透镜之间设有光阑，所述第二透镜由高折射率的塑料材料制成，折射率N>1.63，且镜头成像面上有效像素区域对角线长度一半IH与镜头光学总长TTL满足如下关系式：0.35

Iris recognition lens with large field of view

The invention relates to an iris recognition lens with large field of view angle. The technical points of the iris recognition lens include a first lens with positive focus and convex side of the object and concave side of the image, a second lens with negative focus and concave side of the object and image, a third lens with positive focus and a fourth lens with negative focus, arranged sequentially along the optical axis from the object side to the image side. The first lens, the second lens, the third lens and the fourth lens are all plastic aspherical lenses. An aperture is arranged between the first lens and the second lens. The second lens is made of plastic material with high refractive index N > 1.63, and the relationship between the effective pixel area diagonal length of the lens imaging plane and the total lens optical length TTL is 0.35:

【技术实现步骤摘要】
大视场角度的虹膜识别镜头
本专利技术涉及一种大视场角度的虹膜识别镜头，适用于智能手机或笔记本电脑等的虹膜识别解锁系统。
技术介绍
随着解锁技术的创新和隐蔽性的提升，虹膜识别代替指纹成为智能电子元件的首选。这就要求与之搭配的镜头解析力也越来越高，畸变小，能清楚的成像虹膜。现虹膜识别技术已经在智能手机、笔记本电脑等兴起，未来的保密设备、重要防护门等多种领域的应用，也必然的会以虹膜识别技术为重点。这就要求摄像头满足上述要求以外，还能在光线不足情况下拍摄，能精准的拍摄虹膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种满足虹膜识别要求且在光线不足情况下精准拍摄虹膜的大视场角度的虹膜识别镜头，镜头解析力高，畸变小。本专利技术的技术方案是：一种大视场角度的虹膜识别镜头，其技术要点是，包括沿光轴从物侧到像侧依次布置的具有正光焦度且物侧面为凸面而像侧面为凹面的第一透镜、具有负光焦度且物侧面和像侧面均为凹面的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为塑料非球面镜片，所述第一透镜与第二透镜之间设有光阑，所述第二透镜由高折射率的塑料材料制成，折射率N>1.63，且镜头成像面上有效像素区域对角线长度一半IH与镜头光学总长TTL满足如下关系式：0.35<IH/TTL<0.42。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述第一透镜的有效通光孔径Y1与光阑孔径Y满足如下关系式：1.46<Y1/Y<1.512。上式使镜头在F/#一定的情况下进光量变大，一般镜头为光阑前置，相同的F/#，但进光量小，该镜头的使用条件有光线不足的地方，所以保证通光量足够大。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述光阑位置在第一透镜与第二透镜之间，且光阑距第二透镜的轴上距离ts与第二透镜的有效通光孔径Y2满足如下关系式：0.225≤ts/Y2≤0.294。上式说明光阑位置，有效的降低制造公差的镜片的敏感度。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述第二透镜的有效焦距f2与镜头的焦距f满足如下关系式：-1.112≤f2/f<-0.8。第二透镜为高折射率材料，其折射力和镜头有效焦距的比值范围有利于校正色差和场曲。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述第四透镜的有效焦距f4与镜头的焦距f满足如下关系式：-1.194≤f4/f≤-0.951。上式决定L4的光焦度，满足此关系式有利于光焦度的合理分配达到缩短总长，控制像差达到实际使用要求的目的。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述第二透镜距第一透镜的轴上距离ct1与第三透镜距第四透镜的轴上距离ct3满足如下关系式：1.552≤ct3/ct1≤2.132。第二透镜为高折射率材料，上式限制了第二透镜的位置范围，超过下限值，有利于小型化，但，不利于补正场曲，上式有效校正场曲。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述第二透镜距第一透镜的轴上距离ct1、第二透镜距第三透镜的轴上距离ct2、第三透镜距第四透镜的轴上距离ct3与镜头光学总长TTL满足如下关系式：0.393≤(ct1+ct2+ct3)/TTL≤0.478。上式规定了镜头前三片镜片距离之和与总长比值范围，有利于镜片之间的配合，另外折射力正负正组合减小像差，提高解析力。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述第二透镜的物侧面的曲率半径r21与第二透镜的像侧面的曲率半径r22满足如下关系式：0.408≤(r21-r22)/(r21+r22)<5.94。上式规定了第二镜片的弯曲程度，超过上限，不利于组装公差，低于下限，降低了屈光度，上式能有效降低镜头敏感度，提高组装的良率。上述的大视场角度的虹膜识别镜头，所述第一透镜的物侧面的曲率半径r11与第一透镜的像侧面的曲率半径r12满足如下关系式：0.238≤r11/r12≤0.265。上式规定了L1的光焦度与弯曲程度关系，满足此关系式有利于光焦度的合理分配达到缩短总长，控制像差达到实际使用要求的目的。本专利技术的有益效果是：1、光阑位置决定了主光线与像面的入射角度，本专利技术所述镜头的光阑位于第一透镜与第二透镜之间，即第一透镜的后面，增大了镜头的进光量，使镜头能在光线较暗的环境下正常使用。2、本专利技术镜头采用四片非球面塑料材料的镜片，降低了加工难度和生产成本，并且采用非球面，能够很好的减小此光学系统中像面上每个位置的像差，尤其是畸变控制，从而得到更好的图像解析能力。具体的，所述第二透镜距第一透镜的轴上距离ct1、第二透镜距第三透镜的轴上距离ct2、第三透镜距第四透镜的轴上距离ct3与镜头光学总长TTL满足如下关系式：0.393≤(ct1+ct2+ct3)/TTL≤0.478；所述第二透镜的有效焦距f2与镜头的焦距f满足如下关系式：-1.112≤f2/f<-0.8；所述第二透镜的物侧面的曲率半径r21与第二透镜的像侧面的曲率半径r22满足如下关系式：0.408≤(r21-r22)/(r21+r22)<5.94，且镜头采用正负组合的形式及镜片间距离和光焦度的合理分配，均显著提高镜头解析力。3、由于所述第二透镜距第一透镜的轴上距离ct1与第三透镜距第四透镜的轴上距离ct3满足如下关系式：1.552≤ct3/ct1≤2.132。所述第二透镜的物侧面的曲率半径r21与第二透镜的像侧面的曲率半径r22满足如下关系式：0.408≤(r21-r22)/(r21+r22)<5.94。实现最大视场角为42°、光学总长5.7mm、最大半像高为2.4mm、光圈值为F/2.2、最大像圆为φ4.8mm的大视场角明亮镜头。4、镜片的结构上便于成型和结构设计。在系统优化时考虑了量产性，增加了对系统公差的优化，按照常规最大的生产公差模拟得到良率在85％以上。微小的结构可以被广泛的应用于电子产品。附图说明图1是本专利技术的镜头的结构示意图；图2是本专利技术实施例1的镜头的二维图；图3是本专利技术实施例1的镜头的色差图，用于表示不同波长的光线经由光学系统汇聚焦点偏离程度，横坐标为垂轴色差值(单位um)，纵坐标为视场；图4是本专利技术实施例1的镜头的像散场曲特征曲线，用于表示子午像面弯曲和弧矢线面弯曲程度，横坐标为场曲(单位um)，纵坐标为视场；图5是本专利技术实施例1的镜头的光学畸变曲线，用于表示不同视场角下的畸变值，横坐标为畸变值％，纵坐标为视场；图6是本专利技术实施例2的镜头的二维图；图7是本专利技术实施例2的镜头的色差图；图8是本专利技术实施例2的镜头的像散场曲特征曲线；图9是本专利技术实施例2的镜头的光学畸变曲线；图10是本专利技术实施例3的镜头的二维图；图11是本专利技术实施例3的镜头的色差图；图12是本专利技术实施例3的镜头的像散场曲特征曲线；图13是本专利技术实施例3的镜头的光学畸变曲线；图中：L1.第一透镜、L2.第二透镜、L3.第三透镜、L4.第四透镜；stop.光阑；IR-cut.滤光片；1.第一透镜物侧面、2.第一透镜像侧面、4.第二透镜物侧面、5.第二透镜像侧面、6.第三透镜物侧面、7.第三透镜像侧面、8.第四透镜物侧面、9.第四透镜像侧面、10.滤光片物侧面、11.滤光片像侧面、12.像面。具体实施方式实施例1如图1所示，该大视场角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大视场角度的虹膜识别镜头，其特征在于，包括沿光轴从物侧到像侧依次布置的具有正光焦度且物侧面为凸面而像侧面为凹面的第一透镜、具有负光焦度且物侧面和像侧面均为凹面的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为塑料非球面镜片，所述第一透镜与第二透镜之间设有光阑，所述第二透镜由高折射率的塑料材料制成，折射率N>1.63，且镜头成像面上有效像素区域对角线长度一半IH与镜头光学总长TTL满足如下关系式：0.35

【技术特征摘要】
1.一种大视场角度的虹膜识别镜头，其特征在于，包括沿光轴从物侧到像侧依次布置的具有正光焦度且物侧面为凸面而像侧面为凹面的第一透镜、具有负光焦度且物侧面和像侧面均为凹面的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有负光焦度的第四透镜，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为塑料非球面镜片，所述第一透镜与第二透镜之间设有光阑，所述第二透镜由高折射率的塑料材料制成，折射率N>1.63，且镜头成像面上有效像素区域对角线长度一半IH与镜头光学总长TTL满足如下关系式：0.35<IH/TTL<0.42。2.根据权利要求1所述的大视场角度的虹膜识别镜头，其特征在于，所述第一透镜的有效通光孔径Y1与光阑孔径Y满足如下关系式：1.46<Y1/Y<1.512。3.根据权利要求1所述的大视场角度的虹膜识别镜头，其特征在于，所述光阑位置在第一透镜与第二透镜之间，且光阑距第二透镜的轴上距离ts与第二透镜的有效通光孔径Y2满足如下关系式：0.225≤ts/Y2≤0.294。4.根据权利要求1所述的大视场角度的虹膜识别镜头，其特征在于，所述第二透镜的有效焦距f2与镜头的焦距f满足如下关系式：-1.112≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兑映，袁宏，葛杰，
申请(专利权)人：辽宁中蓝电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21