一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭的製作方法

2023-10-29 18:28:22 2

一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，在鏡頭殼體上，沿光線傳播方向從左到右依次設置有具有正光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、均具有正光焦度的呈月牙形狀第三透鏡和第四透鏡，並在第一透鏡與第二透鏡之間設有第一光闌，在第三透鏡和第四透鏡之間設有第二光闌。本實用新型具有超景深、窄帶通透過率和可同時掃描識別兩眼虹膜圖像的特點，當人眼自我調節時，也不影響本實用新型鏡頭採集清晰、準確的虹膜圖像，利用窄帶通光譜成像可以最大程度地提高圖像的信噪比，真實還原虹膜圖像。
【專利說明】-種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭 【【技術領域】】
[0001] 本實用新型涉及鏡頭，尤其是一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識 別鏡頭。 【【背景技術】】
[0002] 虹膜識別技術是近年來興起的生物認證技術，虹膜識別技術是通過人體的生物特 徵來識別人的身份。由於其具有高度的可靠性，虹膜識別技術已廣泛應用於監獄、機場、邊 鏡、銀行等領域。虹膜識別鏡頭是虹膜識別技術中能否獲得清晰、準確虹膜圖像最關鍵的部 件。隨著信息技術的發展，身份識別的難度和重要性越來越突出。由於虹膜識別具有唯一 性、穩定性、抗欺騙性、可採集性等優點，虹膜識別已成為目前身份認證中最有發展前途的 識別技術之一。清晰、準確的虹膜圖像是虹膜識別技術的難點之一，虹膜圖像清晰、準確與 否很大程度上決定了錯誤拒絕率FRR。
[0003] 本實用新型即針對現有技術的不足研究而提出。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的 窄帶通識別鏡頭，在鏡頭殼體上，沿光線傳播方向從左到右依次設置有具有正光焦度的第 一透鏡、具有負光焦度的第二透鏡、均具有正光焦度的呈月牙形狀第三透鏡和第四透鏡，並 在第一透鏡與第二透鏡之間設有第一光闌，在第三透鏡和第四透鏡之間設有第二光闌。本 實用新型具有超景深、窄帶通透過率和可同時掃描識別兩眼虹膜圖像的特點，當人眼自我 調節時，也不影響本實用新型鏡頭採集清晰、準確的虹膜圖像，利用窄帶通光譜成像可以最 大程度地提高圖像的信噪比，真實還原虹膜圖像。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶 通識別鏡頭，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置有由光學玻 璃製成的：
[0006] 第一透鏡，所述第一透鏡為具有正光焦度的平凸透鏡，左側為第一透鏡凸面，右側 為第一透鏡平面；
[0007] 第二透鏡，所述第二透鏡為具有負光焦度的凹透鏡，左、右兩側分別為第二透鏡左 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，左側為第三透鏡 凹面，右側為第三透鏡凸面；
[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，左側為第四透鏡 凸面，右側為第四透鏡凹面；
[0010] 所述第一透鏡與第二透鏡之間設有第一光闌。
[0011] 所述第一透鏡的第一透鏡凸面設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，物方拍攝範圍為hi,拍攝物距為h2, 所述第一透鏡L1的光學焦距為fu，所述第二透鏡L2的光學焦距為L，所述第三透鏡L3的 光學焦距為 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 80mm〇
[0014] 所述鏡頭在波長為800nm?900nm時，光譜透過率T>80%，波長為400nm? 720nm時，光譜透過率T彡5 %。
[0015] 所述第三透鏡和第四透鏡之間設有第二光闌。
[0016] 本實用新型一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，在鏡頭殼 體上，沿光線傳播方向從左到右依次設置有具有正光焦度的第一透鏡、具有負光焦度的第 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，並在第一透鏡與第二透鏡之 間設有第一光闌，在第三透鏡和第四透鏡之間設有第二光闌。本實用新型具有超景深、窄帶 通透過率和可同時掃描識別兩眼虹膜圖像的特點，當人眼自我調節時，也不影響本實用新 型鏡頭採集清晰、準確的虹膜圖像，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，真實還原虹膜圖像。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0017] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細說明，其中：
[0018] 圖1為本實用新型的結構示意圖，光線入射從左向右。
[0019] 圖2為本實用新型在物距為350mm時，各視場的MTF均達到衍射極限的曲線圖。
[0020] 圖3為本實用新型在物距為350mm時，各視場峰值基本一致且各視場像質均勻的 離焦曲線。
[0021] 圖4為本實用新型場曲的曲線圖。
[0022] 圖5為本實用新型在|光不畸變|〈0. 5%時的畸變曲線圖。
[0023] 圖6為為本實用新型在物距為310mm時的MTF曲線圖。
[0024] 圖7為為本實用新型在物距為400mm時的MTF曲線圖。
[0025] 圖8為為本實用新型的光譜透過率。
[0026] 圖9為本實用新型的使用原理示意圖。 【【具體實施方式】】
[0027] 下面結合附圖對本實用新型的實施方式作詳細說明。
[0028] 本實用新型一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，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置有由光學玻璃製成的：
[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，左側為第一透鏡凸面 S1，右側為第一透鏡平面S2 ;
[0030] 第二透鏡L2,所述第二透鏡L2為具有負光焦度的凹透鏡，左、右兩側分別為第二 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，左側為第三 透鏡凹面S5,右側為第三透鏡凸面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，左側為第四 透鏡凸面S7,右側為第四透鏡凹面S8 ;
[0033] 所述第一透鏡L1與第二透鏡L2之間設有第一光闌GQ1，所述第三透鏡L3和第四 透鏡L4之間設有第二光闌GQ2。
[0034]為了減小本實用新型鏡頭非主要成像光譜進入，以減小雜散光的產生，提高圖像 信噪比，獲得清晰準確的虹膜圖像，可在本實用新型鏡頭任意一鏡片的光學有效孔徑的表 面上鍍上近紅外窄帶通多層膜來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，在入射光的波長為810nm時，鍍膜的透過率最高大於95%，入射光的波 長為850nm及小於780nm時，鍍膜透過率都小於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] 所述超景深虹膜識別鏡頭的總焦距為，所述第一透鏡L1的光學焦距為fu， 所述第二透鏡L2的光學焦距為L，所述第三透鏡L3的光學焦距為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] 本實用新型鏡頭結構對稱設計，其軸外像差良好。當光學畸變絕對值控制在0. 5% 以內，鏡頭的FN0設計值在5. 7左右時，可獲得較好的光通量與較大的景深。
[0039] 第一透鏡L1設計成平凸透鏡，可有效的減小軸上球差，第二透鏡L2用於校正整個 系統的球差、像散與場曲。第二透鏡L2之後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，從而大大減小了鏡頭的球差殘餘量，使得鏡頭像差達到完美較正。
[0040] 本實用新型鏡頭的物方拍攝範圍為hi,拍攝物距為h2,物方景深為Objdep，滿足：
[0041] 80mm < hi < 250, 250mm < h2 80mm。
[0042] 本實用新型鏡頭通過控制拍攝物距與視場角，使得鏡頭本身的拍攝範圍符合人眼 的兩眼距離範圍，以滿足兩眼同時拍攝的要求。
[0043] 本實用新型鏡頭，當入射光透過本實用新型鏡頭，其波長為800nm?900nm時，光 譜透過率T彡80% ;當入射光的波長為400nm?720nm時，光譜透過率T彡5% ;波長為 720nm?1150nm近紅外波段，其光譜透過率大於80 %，而波長為380?680nm可見光波段， 相應的光譜透過率則小於5%。
[0044] 本實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 玻璃製成，第一光闌GQ1緊貼於第一透鏡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用於校正第一透鏡L1、第三透鏡L3和第四透鏡L4產生的球差、像散與場曲，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後組的光焦度，以減小球差與彗差。
[0045] 當系統的FN0的設計值在5. 72,拍攝物距為300?400mm，大致對焦就可獲得清晰 成像，實現物方超景深，提高識別效率；物距為350mm時，鏡頭的視場角為68mm，此範圍可涵 蓋了普通人眼兩眼寬度的範圍，從而可實現兩眼虹膜同時掃描，如圖9所示。
[0046] 下表為本實用新型實施例的結構參數。
[0047] Element Surf ft#H 折射率 阿！/Γ數 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 |
【權利要求】
1. 一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，其特徵在於包括鏡頭殼 體（L0)，所述鏡頭殼體（L0)沿光線傳播方向從左到右依次設置有由光學玻璃製成的： 第一透鏡（L1)，所述第一透鏡（L1)為具有正光焦度的平凸透鏡，左側為第一透鏡凸面 (S1)，右側為第一透鏡平面（S2); 第二透鏡（L2)，所述第二透鏡（L2)為具有負光焦度的凹透鏡，左、右兩側分別為第二 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，左側為第三 透鏡凹面（S5)，右側為第三透鏡凸面（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，左側為第四 透鏡凸面（S7)，右側為第四透鏡凹面（S8); 所述第一透鏡（L1)與第二透鏡（L2)之間設有第一光闌（GQ1)。
2. 如權利要求1所述一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，其特 徵在於所述第一透鏡（L1)的第一透鏡凸面（S1)設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. 如權利要求2所述一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，其 特徵在於所述第二透鏡（L2)的折射率和阿貝數分別為凡和V d，滿足：1. 7 > Nd > 1. 58， 40 彡 Vd 彡 28。
4. 如權利要求3所述一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，其 特徵在於所述鏡頭的總焦距為fci，物方景深為〇bjdep，物方拍攝範圍為hi,拍攝物距為h2， 所述第一透鏡（L1)的光學焦距為fu，所述第二透鏡（L2)的光學焦距為匕，所述第三透鏡 (L3)的光學焦距為 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 80mm。
5. 如權利要求4所述一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，其特 徵在於所述鏡頭在波長為800nm?900nm時，光譜透過率T彡80%，波長為400nm?720nm 時，光譜透過率T < 5%。
6. 如權利要求1所述一種超景深且可同時獲取兩眼虹膜圖像的窄帶通識別鏡頭，其特 徵在於所述第三透鏡（L3)和第四透鏡（L4)之間設有第二光闌（GQ2)。
【文檔編號】G06K9/00GK203909382SQ201420297896
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2014年6月5日
【發明者】梁偉朝, 白興安, 高屹東, 範家永, 陳鵬, 翟林燕, 趙會堂, 付湘發, 吳正香, 靳明生, 顧亦武, 羅孟傑, 蔡維展 申請人:舜宇光學(中山)有限公司