CN105866923A - 摄像镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于750nm～900nm波长区域内的静脉识别、虹膜识别等生物特征识别的摄像镜头,其具有优秀的光学特征,画角为窄角,由两片镜片构成。

Description

摄像镜头
【技术领域】
本发明涉及一种摄像镜头,其具有优秀的光学特征,小型、全画角(以下称为2ω)在35°以下、由两片镜片构成,可用于750nm～900nm波长区域内的静脉识别、虹膜识别等生物特征识别。
【背景技术】
近年,为确保安全,通过识别指纹、静脉、虹膜等人体特征的生物特征来进行本人确认的装置已普及起来。
这些用于生物特征识别的摄像镜头,需具有优秀的光学特征,小型,窄角特性。
目前作为用于生物特征识别的摄像镜头,有如专利文献1中所公开的由2个透镜构成的用于生物特征识别的摄像镜头。该摄像镜头中配置具有负折射率的第1透镜、具有正折射率的第2透镜,但是画角为2ω≧129°广角,对于窄角化来说存在不足。
另一方面,这是一种可见光域的摄像镜头而非用于生物特征识别的摄像镜头。已提出的方案为:该摄像镜头由2个透镜构成,从物侧开始依次包括:具有正折射率的第1透镜、具有负折射率的第2透镜。
专利文献2中所公开的摄像镜头由上述2个透镜构成。但是,第1透镜与第2透镜的折射率平衡、第1透镜的中心厚度与摄像镜头整体焦点距离的比例、以及第1透镜的像侧面到第2透镜的物侧面之间的轴上距离与摄像镜头整体焦点距离的比例不充分,所以2ω>60°窄角化不充分。
专利文献3中所公开的摄像镜头由上述2个透镜构成。但是,第1透镜与第2透镜的折射率平衡、第1透镜的中心厚度与摄像镜头整体焦点距离的比例、以及第1透镜的形状不充分,所以2ω≧60°窄角化不充分。
【现有技术参考文献】
【专利文献1】特开2007-147830号公报；
【专利文献2】特开2013-218353号公报；
【专利文献3】特开2012-108449号公报。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于750nm～900nm波长区域内的静脉识别、虹膜识别等生物特征识别的摄像镜头,其具有优秀的光学特征,由两片镜片构成、2ω≦35°画角为窄角。
为达成上述目的,在对第1透镜与第2透镜的折射率平衡、第1透镜的中心厚度与摄像镜头整体焦点距离的比例、第1透镜的成像侧面到第2透镜的物侧面之间的轴上距离与摄像镜头整体焦点距离的比例、以及第1透镜的形状进行认真研讨后,提出改善传统技术的用于生物特征识别的摄像镜头方案,于是形成本发明。
根据上述需解决的技术问题,所述摄像镜头从物侧开始依次配置有:具有正折射率的第1透镜、具有负折射率的第2透镜,并且满足以下条件公式(1)～(4),
-0.92≦f1/f2≦-0.68 (1)；
0.10≦d1/f≦0.20 (2)；
0.24≦d2/f≦0.50 (3)；
-3.50≦(R1+R2)/(R1-R2)≦-1.80 (4)；
其中,
f:摄像镜头整体的焦点距离；
f1:第1透镜的焦点距离；
f2:第2透镜的焦点距离；
d1:第1透镜的中心厚度；
d2:第1透镜的像侧面到第2透镜的物侧面的轴上距离；
R1:第1透镜的物侧面的曲率半径；
R2:第1透镜的像侧面的曲率半径。
作为本发明的一种改进,所述摄像镜头还满足下列条件公式(5),
-1.50≦(R3+R4)/(R3-R4)≦-0.50 (5)；
其中,
R3:第2透镜的物侧面的曲率半径；
R4:第2透镜的像侧面的曲率半径。
作为本发明的一种改进,所述摄像镜头还满足下列条件公式(6),
0.05≦d3/f≦0.30 (6)；
其中,
f:摄像镜头整体的焦点距离；
d3:第2透镜的焦点距离。
【附图说明】
【图1】与本发明一种实施方式相关的摄像镜头LA的构成展示图。
【图2】为与实例1相关的摄像镜头的构成示意图。
【图3】为实例1的摄像镜头LA的点列图。
【图4】实例1中摄像镜头LA的轴向像差展示图。
【图5】实例1中摄像镜头LA中场曲和畸变展示图。
【图6】为与实例2相关的摄像镜头的构成示意图。
【图7】为实例2的摄像镜头LA的点列图。
【图8】实例2中摄像镜头LA的轴向像差展示图。
【图9】实例2中摄像镜头LA中场曲和畸变展示图。
【具体实施方式】
参照附图进行说明本发明摄像镜头中一实施方式。图1示出本发明一实施方式的摄像镜头的构成图。该摄像镜头LA是由2个透镜群组成,从物侧到像侧依次配置第1透镜L1、第2透镜L2。在第2透镜L2和成像面之间,配置有玻璃平板GF。玻璃平板GF不设置在第2镜头L2和成像面之间会更好。
第1透镜L1是具有正折射率的透镜,第2透镜L2为具有负折射率的透镜。为能较好补正像差问题,最好将这2个透镜表面设计为非球面形状。
摄像镜头LA是可用于生物特征识别的摄像镜头,满足以下条件公式(1)～(4),
-0.92≦f1/f2≦-0.68 (1)；
0.10≦d1/f≦0.20 (2)；
0.24≦d2/f≦0.50 (3)；
-3.50≦(R1+R2)/(R1-R2)≦-1.80 (4)；
其中,
f:摄像镜头LA整体的焦点距离；
f1:第1透镜L1的焦点距离；
f2:第2透镜L2的焦点距离；
d1:第1透镜L1的中心厚度；
d2:第1透镜L1的像侧面到第2透镜L2的物侧面的轴上距离；
R1:第1透镜L1的物侧面的曲率半径；
R2:第1透镜L1的像侧面的曲率半径。
条件公式(1)规定了第1透镜L1与第2透镜L2。在条件公式(1)的范围外,不利于向小型、窄角化发展。
最好是将条件公式(1)的数值范围设定在以下条件公式(1-A)的数值范围内,
-0.90≦f1/f2≦-0.70 (1-A)。
条件公式(2)规定了第1透镜L1的中心厚度与摄像镜头LA整体的焦点距离的比例。在条件公式(2)的范围外,不利于向小型、窄角化发展。
在此,最好是将条件公式(2)的数值范围设定在以下条件公式(2-A)的数值范围内,
0.13≦d1/f≦0.17 (2-A)。
另一方面,条件公式(3)规定了第1透镜L1像侧面到第2透镜L2物侧面的轴上距离与摄像镜头LA整体的焦点距离的比例。在条件公式(3)的范围外,不利于向小型、窄角化发展。
在此,最好是将条件公式(3)的数值范围设定在以下条件公式(3-A)的数值范围内,
0.25≦d2/f≦0.40 (3-A)。
条件公式(4)规定了第1透镜L1的形状。在条件公式(4)的范围外,不利于向小型、窄角化发展。
在此,最好是将条件公式(4)的数值范围设定在以下条件公式(4-A)的数值范围内,
-2.80≦(R1+R2)/(R1-R2)≦-1.80 (4-A)。
第2透镜L2具有正折射率,并满足以下条件公式(5)、(6),
-1.50≦(R3+R4)/(R3-R4)≦-0.50 (5)；
0.05≦d3/f≦0.30 (6)；
其中,
R3:第2透镜L2的物侧面的曲率半径；
R4:第2透镜L2的像侧面的曲率半径；
f:摄像镜头LA整体的焦点距离；
d3:第2透镜L2的中心厚度。
另外,条件公式(5)规定了第2透镜L2的形状。在条件公式(5)的范围外,不利于向小型、窄角化发展。
在此,最好是将条件公式(5)的数值范围设定在以下条件公式(5-A)的数值范围内,
-1.10≦(R3+R4)/(R3-R4)≦-0.60 (5-A)。
另外,条件公式(6)规定了第2透镜L2的中心厚度与摄像镜头LA整体焦点距离的比例。在条件公式(6)的范围外,不利于向小型、窄角化发展。
在此,最好是将条件公式(6)的数值范围设定在以下条件公式(6-A)的数值范围内,
0.06≦d3/f≦0.20 (6-A)。
由于构成摄像镜头LA的2个透镜各自都有前面所述的构成且满足所有条件公式,所以制造出具有优秀的光学特征、由2个小型、2ω≦35°画角为窄角的透镜构成的可用于750nm～900nm波长区域内的静脉识别、虹膜识别等生物特征识别的摄像镜头成为可能。
下面将用实例进行说明本发明的摄像镜头LA。各实例中所记载的符号如下所示。距离、半径与中心厚度的单位为mm。
f:摄像镜头LA整体的焦点距离；
f1:第1透镜L1的焦点距离；
f2:第2透镜L2的焦点距离；
Fno:F值；
2ω:全画角；
S1:光圈；
R:光学面的曲率半径、透镜时为中心曲率半径；
R1:第1透镜L1的物侧面的曲率半径；
R2:第1透镜L1的像侧面的曲率半径；
R3:第2透镜L2的物侧面的曲率半径；
R4:第2透镜L2的像侧面的曲率半径；
d:透镜的中心厚度与透镜之间的距离；
d0:从光圈S1到第1透镜L1的物侧面的轴上距离；
d1:第1透镜L1的中心厚度；
d2:第1透镜L1的像侧面到第2透镜L2的物侧面的轴上距离；
d3:第2透镜L2的中心厚度；
d4:第2透镜L2的像侧面到玻璃平板GF的物侧面的轴上距离；
d5:玻璃平板GF的中心厚度；
d6:玻璃平板GF的像侧面到成像面的轴上距离；
nd:d线的折射率；
n1:第1透镜L1的d线的折射率；
n2:第2透镜L2的d线的折射率；
n3:玻璃平板GF的d线的折射率；
νd:阿贝数；
ν1:第1透镜L1的阿贝数；
ν2:第2透镜L2的阿贝数；
ν3:玻璃平板GF的阿贝数；
TTL:光学长度(第1透镜L1的物侧面到成像面的轴上距离)；
LB:第2透镜L2的像侧面到成像面的轴上距离(包含玻璃平板GF的厚度)；
IH:像高
y＝(x2/R)/[1+{1-(k+1)(x2/R2)}1/2]
+A4x4+A6x6+A8x8+A10x10+A12x12+A14x14(7)；
其中,R是轴上的曲率半径,k是圆锥系数,A4、A6、A8、A10、A12、A14是非球面系数。
为方便起见,各个透镜面的非球面使用公式(7)中所示的非球面。但是,本发明不限于该公式(7)表示的非球面多项式形式。
(实例1)
图2为示出实例1中摄像镜头LA的配置的构成图。实例1中构成摄像镜头LA的第1透镜L1～第2透镜L2的物侧面以及像侧面的曲率半径R、透镜的中心厚度以及透镜间的距离d、折射率nd、阿贝数ν见表1所示。圆锥系数k、非球面系数见表2所示。
【表1】
【表2】
后出现的表5示出实例1、2的各种数值与条件公式(1)～(6)中已规定的参数所对应的值。实例1、2的设计波长为820nm。
如表5所示,实例1满足条件公式(1)～(6)。
实例1中摄像镜头的点列图见图3,轴向像差图见图4,场曲和畸变见图5所示。另外,图5的场曲S是弧矢方向的场曲,T是子午方向的场曲。在实例2中也是如此。由此可知,实例1中摄像镜头LA为2ω＝32.0°、TTL＝3.586mm窄角、小型,这就不难理解为何具有优秀的光学特征。
(实例2)
图6为示出实例2中摄像镜头LA的配置的构成图。实例2中构成摄像镜头LA的第1透镜L1～第2透镜L2的物侧面以及像侧面的曲率半径R、透镜的中心厚度以及透镜间的距离d、折射率nd、阿贝数ν见表3所示。圆锥系数k、非球面系数,见表4所示。
【表3】
【表4】
如表5所示,实例2满足条件(1)～(6)。
实例2中摄像镜头的点列图见图7,轴向像差图见图8,场曲和畸变见图9所示。由此可知,实例2中摄像镜头LA为2ω＝32.0°、TTL＝3.600mm窄角、小型,这就不难理解为何具有优秀的光学特征。
表5示出各实例的各种数值与条件公式(1)～(6)中已规定的参数所对应的值。另外,表5中所示的各种数值单位为2ω(°)、f(mm)、f1(mm)、f2(mm)、TTL(mm)、LB(mm)、IH(mm)。
【表5】
实例1 实例2 备注
f1/f2 -0.834 -0.846 (1)式
d1/f 0.149 0.150 (2)式
d2/f 0.269 0.270 (3)式
(R1+R2)/(R1-R2) -2.508 -2.481 (4)式
(R3+R4)/(R3-R4) -1.137 -1.007 (5)式
d3/f 0.077 0.094 (6)式
Fno 2.4 2.4
2ω 32.0 32.0
f 4.221 4.188
f1 2.838 2.817
f2 -3.404 -3.331
TTL 3.586 3.600
LB 1.496 1.451
IH 1.234 1.234
【工业实用性】
本发明的摄像镜头由2个小型、全画角(以下称为2ω)在35°以下的窄角透镜构成,正好可用于750nm～900nm波长区域内的静脉识别、虹膜识别等生物特征识别。
本发明的保护范围并不以上述实施方式为限,但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化,皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于生物特征识别的摄像镜头,其特征在于:从物侧开始依次配置有:具有正折射率的第1透镜、具有负折射率的第2透镜,并且满足以下条件公式(1)～(4),
-0.92≦f1/f2≦-0.68 (1)；
0.10≦d1/f≦0.20 (2)；
0.24≦d2/f≦0.50 (3)；
-3.50≦(R1+R2)/(R1-R2)≦-1.80 (4)；
其中,
f:摄像镜头整体的焦点距离；
f1:第1透镜的焦点距离；
f2:第2透镜的焦点距离；
d1:第1透镜的中心厚度；
d2:第1透镜的像侧面到第2透镜的物侧面的轴上距离；
R1:第1透镜的物侧面的曲率半径；
R2:第1透镜的像侧面的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的用于生物特征识别的摄像镜头,其特征在于:满足下列条件公式(5),
-1.50≦(R3+R4)/(R3-R4)≦-0.50 (5)；
其中,
R3:第2透镜的物侧面的曲率半径；
R4:第2透镜的像侧面的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的用于生物特征识别的摄像镜头,其特征在于:满足下列条件公式(6),
0.05≦d3/f≦0.30 (6)；
其中,
f:摄像镜头整体的焦点距离；
d3:第2透镜的中心厚度。
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