CN106896482A - 虹膜镜头 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种虹膜镜头，该虹膜镜头沿着光轴由物侧至像侧依序包括第一透镜以及至少一个后续透镜。其中，至少一个后续透镜中最接近像侧的、具有光焦度的透镜的物侧面为凹面。该虹膜镜头还包括滤光片，滤光片设置于物侧与最接近像侧的具有光焦度的透镜之间，且滤光片的带通波段为700nm至900nm。

Description

虹膜镜头
技术领域
本申请涉及一种虹膜镜头，更具体地，涉及一种包括至少两片透镜的虹膜镜头。
背景技术
近年来，随着科学技术的发展，便携式电子产品逐步兴起，具有摄像功能的便携式电子产品得到人们更多的青睐，因此市场对适用于便携式电子产品的摄像镜头的需求逐渐增大。目前常用的摄像镜头的感光元件一般为CCD(Charge-Coupled Device，感光耦合元件)或CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体元件)。随着半导体制程技术的精进，光学系统趋向于更高像素，芯片的像素尺寸越来越小，对相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。
随着科技的突飞猛进，虹膜识别技术作为生物识别技术的一种，越来越受到市场的重视。用户身份确认是信息安全中较为重要的一部分，准确性与对环境的适应能力都极为重要，因而对虹膜识别技术的要求也相应提高。虹膜识别技术应用范围也越来越广，应用在该技术上的镜头也需满足越来越高的性能要求，同时还要提高生产工艺性并降低干扰。
因此，需要提供一种小型化、低干扰、高成像品质的虹膜镜头。
发明内容
本申请提供的技术方案至少部分地解决了以上所述的技术问题。
根据本申请的一个方面提供了这样一种虹膜镜头，该虹膜镜头沿着光轴由物侧至像侧依序包括第一透镜以及至少一个后续透镜。其中，至少一个后续透镜中最接近像侧的、具有光焦度的透镜的物侧面为凹面。该虹膜镜头还包括滤光片，滤光片可设置于物侧与最接近像侧的具有光焦度的透镜之间，且滤光片的带通波段为700nm至900nm。
在一个实施方式中，上述虹膜镜头还包括设置在成像面上的电子感光元件，第一透镜的物侧面的有效半径DT11与电子感光元件的有效像素区域对角线长的一半ImgH之间可满足0.4＜DT11/ImgH＜0.8。
在一个实施方式中，第一透镜可具有正光焦度，其物侧面可为凸面，像侧面可为凹面。
在一个实施方式中，最接近像侧的具有光焦度的透镜可具有负光焦度。
在一个实施方式中，至少一个后续透镜包括设置于第一透镜与像侧之间的第二透镜。上述虹膜镜头还可包括光阑，该光阑可设置于物侧与第二透镜之间。
在一个实施方式中，第一透镜的有效焦距f1与虹膜镜头的总有效焦距f之间可满足0.5＜f1/f＜1。
在一个实施方式中，第一透镜至最接近像侧的具有光焦度的透镜分别于光轴上的中心厚度的总和∑CT与第一透镜的物侧面至虹膜镜头的成像面在光轴上的距离TTL之间可满足0.2＜∑CT/TTL＜0.5。
在一个实施方式中，主光线入射电子感光元件的最大入射角度CRAmax可满足CRAmax＜32°。
在一个实施方式中，第一透镜的物侧面至虹膜镜头的成像面在光轴上的距离TTL与虹膜镜头的总有效焦距f之间可满足TTL/f＜1。
通过上述配置的虹膜镜头，可具有小型化、低干扰、高成像品质、低敏感度、高识别精度等至少一个有益效果。
附图说明
通过参照以下附图所作出的详细描述，本申请的实施方式的以上及其它优点将变得显而易见，附图旨在示出本申请的示例性实施方式而非对其进行限制。在附图中：
图1为示出根据本申请实施例1的虹膜镜头的结构示意图；
图2A示出了实施例1的虹膜镜头的轴上色差曲线；
图2B示出了实施例1的虹膜镜头的象散曲线；
图2C示出了实施例1的虹膜镜头的畸变曲线；
图2D示出了实施例1的虹膜镜头的倍率色差曲线；
图3为示出根据本申请实施例2的虹膜镜头的结构示意图；
图4A示出了实施例2的虹膜镜头的轴上色差曲线；
图4B示出了实施例2的虹膜镜头的象散曲线；
图4C示出了实施例2的虹膜镜头的畸变曲线；
图4D示出了实施例2的虹膜镜头的倍率色差曲线；
图5为示出根据本申请实施例3的虹膜镜头的结构示意图；
图6A示出了实施例3的虹膜镜头的轴上色差曲线；
图6B示出了实施例3的虹膜镜头的象散曲线；
图6C示出了实施例3的虹膜镜头的畸变曲线；
图6D示出了实施例3的虹膜镜头的倍率色差曲线；
图7为示出根据本申请实施例4的虹膜镜头的结构示意图；
图8A示出了实施例4的虹膜镜头的轴上色差曲线；
图8B示出了实施例4的虹膜镜头的象散曲线；
图8C示出了实施例4的虹膜镜头的畸变曲线；
图8D示出了实施例4的虹膜镜头的倍率色差曲线；
图9为示出根据本申请实施例5的虹膜镜头的结构示意图；
图10A示出了实施例5的虹膜镜头的轴上色差曲线；
图10B示出了实施例5的虹膜镜头的象散曲线；
图10C示出了实施例5的虹膜镜头的畸变曲线；
图10D示出了实施例5的虹膜镜头的倍率色差曲线；
图11为示出根据本申请实施例6的虹膜镜头的结构示意图；
图12A示出了实施例6的虹膜镜头的轴上色差曲线；
图12B示出了实施例6的虹膜镜头的象散曲线；
图12C示出了实施例6的虹膜镜头的畸变曲线；
图12D示出了实施例6的虹膜镜头的倍率色差曲线；
图13为示出根据本申请实施例7的虹膜镜头的结构示意图；
图14A示出了实施例7的虹膜镜头的轴上色差曲线；
图14B示出了实施例7的虹膜镜头的象散曲线；
图14C示出了实施例7的虹膜镜头的畸变曲线；
图14D示出了实施例7的虹膜镜头的倍率色差曲线。
具体实施方式
为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一透镜也可被称作第二透镜。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了透镜的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
以下结合具体实施例进一步描述本申请。
根据本申请示例性实施方式的虹膜镜头沿着光轴从物侧至像侧依序包括第一透镜以及至少一个后续透镜。其中，至少一个后续透镜中最接近像侧的、具有光焦度的透镜的物侧面可为凹面。
可选地，虹膜镜头可包括用于校正色彩偏差的滤光片，滤光片可设置于物侧与最接近像侧的具有光焦度的透镜之间。通过将滤光片布置在物侧与第一透镜之间或者物侧与最接近像侧的具有光焦度的透镜之间的某个位置，实现减小滤光片光线入射角的作用，减小周边视场入射角度下的膜系漂移，以减小膜系带宽，从而降低干扰作用。
在使用中，虹膜镜头的滤光片的带通波段为约700nm至约900nm，以实现虹膜镜头的有效识别的功效。
在示例性实施方式中，第一透镜可具有正光焦度，其物侧面可为凸面，像侧面可为凹面。最接近像侧的具有光焦度的透镜可具有负光焦度。通过合理分配各透镜的光焦度，在保证虹膜镜头识别精度的同时，实现高成像品质的功效。
上述至少一个后续透镜可包括设置于第一透镜与像侧之间的第二透镜。虹膜镜头还可包括用于限制光束的光阑。光阑可设置于物侧与第二透镜之间，起到降低主光线入射角度的作用，从而提升虹膜镜头的成像品质。本领域技术人员应当理解的是，光阑的设置不应仅限于附图中所示的位置，即，光阑还可根据需要设置于物侧与第二透镜之间的其他位置处。
虹膜镜头还包括设置在成像面上的电子感光元件。第一透镜的物侧面的有效半径DT11与虹膜镜头的电子感光元件的有效像素区域对角线长的一半ImgH之间可满足0.4＜DT11/ImgH＜0.8，更具体地，DT11与ImgH之间进一步可满足0.550≤DT11/ImgH≤0.652。通过合理布置第一透镜的物侧面的有效半径DT11与虹膜镜头的电子感光元件的有效像素区域对角线长的一半ImgH，以实现镜头小型化的功效。
第一透镜的有效焦距f1与虹膜镜头的总有效焦距f之间可满足0.5＜f1/f＜1，更具体地，f1与f之间进一步可满足0.646≤f1/f≤0.808。通过合理分配第一透镜的光焦度，以在保证虹膜镜头的识别精度的同时，实现小型化的功效。
第一透镜至最接近像侧的具有光焦度的透镜分别于光轴上的中心厚度的总和∑CT与第一透镜的物侧面至虹膜镜头的成像面在光轴上的距离TTL之间可满足0.2＜∑CT/TTL＜0.5，更具体地，∑CT与TTL之间进一步可满足0.292≤∑CT/TTL≤0.380。通过合理布置各透镜的中心厚度与虹膜镜头的光学总长度，有利于缩短虹膜镜头的模组整体长度；同时，各透镜之间间隔距离的增加有利于降低系统的公差敏感性，提升批量生产镜头的品质与一致性。
第一透镜的物侧面至虹膜镜头的成像面在光轴上的距离TTL与虹膜镜头的总有效焦距f之间可满足TTL/f＜1，更具体地，TTL与f之间进一步可满足0.875≤TTL/f≤0.947。当虹膜镜头满足TTL/f＜1时，能够在确保有效识别精度的情况下，实现镜头的小型化，同时还能够使镜头保持较长的焦距，具有更宽的焦深。
为了有效减小周边视场入射角度下的膜系漂移，减小膜系带宽，从而降低干扰的作用。还可对主光线入射电子感光元件的最大入射角度进行优化。例如，主光线入射电子感光元件的最大入射角度CRAmax可满足CRAmax<32°，更具体地，CRAmax进一步可满足23.676°≤CRAmax≤30.334°。这样的配置还能够有效地提升光线进入芯片的感光效率，从而提升虹膜镜头的识别效果。
根据本申请的上述实施方式的虹膜镜头可采用多片镜片，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜的中心厚度以及各透镜之间的轴上间距等，可有效降低干扰、保证镜头的小型化并提高成像质量，从而使得虹膜镜头更有利于生产加工并且可适用于便携式电子产品。在本申请的实施方式中，各透镜的镜面中的至少一个为非球面镜面。非球面透镜的特点是：曲率从透镜中心到周边是连续变化的。与从透镜中心到周边有恒定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点，能够使得视野变得更大而真实。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。另外，非球面透镜的使用还可有效地减少光学系统中的透镜个数。
然而，本领域的技术人员应当理解，在未背离本申请要求保护的技术方案的情况下，可改变构成镜头的透镜数量，来获得本说明书中描述的各个结果和优点。例如，虽然在实施例1中的描述中采用由三个透镜为例进行了描述，但是该虹膜镜头不限于包括三个透镜。如果需要，该虹膜镜头还可包括其它数量的透镜。
下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的虹膜镜头的具体实施例。
实施例1
以下参照图1至图2D描述根据本申请实施例1的虹膜镜头。图1示出了根据本申请实施例1的虹膜镜头的结构示意图。
如图1所示，虹膜镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：滤光片L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第一透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；光阑STO；第二透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6；以及第三透镜L4，具有物侧面S7和像侧面S8。可选地，该虹膜镜头的滤光片L1的带通波段为约700nm至约900nm。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。
表1给出了实施例1的虹膜镜头的成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH、虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3以及第一透镜L2的物侧面S3至虹膜镜头的成像面S9在光轴上的距离TTL。
表1
由表1可得，第一透镜L2的有效焦距f1与虹膜镜头的总有效焦距f之间满足f1/f＝0.662。第一透镜L2的物侧面S3至虹膜镜头的成像面S9在光轴上的距离TTL与虹膜镜头的总有效焦距f之间满足TTL/f＝0.875。
表2示出了实施例1中虹膜镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数。
面号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 圆锥系数
OBJ 球面 无穷 260.0000
S1 球面 无穷 0.2100 1.517/64.17
S2 球面 无穷 0.1000
S3 非球面 1.0136 0.7559 1.528/55.78 -0.1064
S4 非球面 2.6862 0.2779 10.4671
STO 球面 无穷 0.5358
S5 非球面 -3.6921 0.2400 1.622/23.53 -5.9313
S6 非球面 11.1091 0.4699 49.9667
S7 非球面 -3.4230 0.3422 1.528/55.78 2.1508
S8 非球面 -12.0286 0.8984 34.4697
S9 球面 无穷
表2
根据表2可得，第一透镜L2至第三透镜L4分别于光轴上的中心厚度总和∑CT与第一透镜L2的物侧面S3至虹膜镜头的成像面S9在光轴上的距离TTL之间满足∑CT/TTL＝0.380。
本实施例采用了三片透镜作为示例，通过合理分配各镜片的焦距与面型，有效缩短镜头总长度，降低干扰作用，保证镜头的小型化与低干扰；同时校正各类像差，提高了镜头的解析度与成像品质。各非球面面型x由以下公式限定：
其中，x为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c＝1/R(即，近轴曲率c为上表2中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数(在上表2中已给出)；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表3示出了实施例1中可用于各非球面镜面S3-S8的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A16、A18和A20。
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16 A18 A20
S3 -2.8264E-03 2.0686E-03 1.6650E-01 -1.4644E+00 6.4296E+00 -1.5646E+01 2.1962E+01 -1.6641E+01 5.3510E+00
S4 -6.6032E-03 2.5550E-02 -5.4834E-01 3.6846E+00 -1.3456E+01 2.7668E+01 -3.1320E+01 1.8177E+01 -4.2236E+00
S5 -2.8442E-01 -2.3426E-02 3.6454E+00 -8.6486E+01 8.1366E+02 -4.4150E+03 1.3783E+04 -2.2995E+04 1.5730E+04
S6 -5.3076E-02 1.5183E+00 -1.6173E+01 1.3901E+02 -7.8614E+02 2.8353E+03 -6.2653E+03 7.7087E+03 -4.0408E+03
S7 -3.9963E-01 1.0384E+00 -2.9132E+00 7.8980E+00 -1.4305E+01 1.7128E+01 -1.2699E+01 5.0750E+00 -8.1673E-01
S8 -4.2707E-01 8.2686E-01 -2.5126E+00 6.1063E+00 -1.0568E+01 1.2298E+01 -9.1014E+00 3.8622E+00 -7.0493E-01
表3
在该实施例中，第一透镜L2的物侧面S3的有效半径DT11与虹膜镜头的成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足DT11/ImgH＝0.602。主光线入射电子感光元件的最大入射角度CRAmax＝30.334°。
图2A示出了实施例1的虹膜镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由虹膜镜头后的会聚焦点偏离。图2B示出了实施例1的虹膜镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图2C示出了实施例1的虹膜镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图2D示出了实施例1的虹膜镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由虹膜镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图2A至图2D可知，实施例1所给出的虹膜镜头能够实现良好的成像品质。
实施例2
以下参照图3至图4D描述了根据本申请实施例2的虹膜镜头。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例2的虹膜镜头的结构示意图。
如图3所示，虹膜镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；光阑STO；滤光片L2，具有物侧面S3和像侧面S4；第二透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6；以及第三透镜L4，具有物侧面S7和像侧面S8。可选地，该虹膜镜头的滤光片L2的带通波段为约700nm至约900nm。来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。
表4给出了实施例2的虹膜镜头的成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH、虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3以及第一透镜L1的物侧面S1至虹膜镜头的成像面S9在光轴上的距离TTL。表5示出了实施例2中虹膜镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数。表6示出了实施例2中可用于各非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16、A18和A20。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
参数 ImgH f f1 f2 f3 TTL
数值 1.400 3.935 2.544 -4.016 -8.929 3.511
表4
面号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 圆锥系数
OBJ 球面 无穷 260.0000
S1 非球面 1.0309 0.6305 1.528/55.78 -0.1653
S2 非球面 3.4919 0.2097 11.8292
STO 球面 无穷 0.0000
S3 球面 无穷 0.2100 1.517/64.17
S4 球面 无穷 0.5222
S5 非球面 -2.5620 0.2400 1.622/23.53 -78.0485
S6 非球面 103.6107 0.5449 -99.0000
S7 非球面 -4.5505 0.3127 1.528/55.78 2.2864
S8 非球面 -131.8913 0.8408 50.0000
S9 球面 无穷
表5
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16 A18 A20
S1 6.5992E-03 1.5438E-02 1.0245E-02 -2.4170E-01 2.0091E+00 -6.8823E+00 1.2595E+01 -1.1856E+01 4.6323E+00
S2 1.0286E-02 3.6291E-02 -5.1644E-01 4.6049E+00 -2.2457E+01 6.5971E+01 -1.1420E+02 1.0787E+02 -4.2208E+01
S5 -6.4013E-01 3.6958E+00 -4.1356E+01 4.3474E+02 -3.6334E+03 2.0685E+04 -7.4297E+04 1.5073E+05 -1.3124E+05
S6 2.4562E-01 7.1315E-01 -1.0739E+01 1.0515E+02 -6.8092E+02 2.8240E+03 -7.2470E+03 1.0480E+04 -6.5353E+03
S7 -1.8741E-01 9.5734E-01 -4.5101E+00 1.7443E+01 -4.4731E+01 7.4097E+01 -7.6341E+01 4.4498E+01 -1.1235E+01
S8 -2.7645E-01 6.3372E-01 -2.3439E+00 6.4622E+00 -1.2227E+01 1.5422E+01 -1.2453E+01 5.8568E+00 -1.2243E+00
表6
图4A示出了实施例2的虹膜镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由虹膜镜头后的会聚焦点偏离。图4B示出了实施例2的虹膜镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4C示出了实施例2的虹膜镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图4D示出了实施例2的虹膜镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由虹膜镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图4A至图4D可知，实施例2所给出的虹膜镜头能够实现良好的成像品质。
实施例3
以下参照图5至图6D描述了根据本申请实施例3的虹膜镜头。图5示出了根据本申请实施例3的虹膜镜头的结构示意图。
如图5所示，虹膜镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：滤光片L1，具有物侧面S1和像侧面S2；光阑STO；第一透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第二透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，该虹膜镜头的滤光片L1的带通波段为约700nm至约900nm。来自物体的光依序穿过各表面S1至S6并最终成像在成像面S7上。
表7给出了实施例3的虹膜镜头的成像面S7上有效像素区域对角线长的一半ImgH、虹膜镜头的总有效焦距f、第一透镜L2的有效焦距f1、第二透镜L3的有效焦距f2以及第一透镜L2的物侧面S3至虹膜镜头的成像面S7在光轴上的距离TTL。表8示出了实施例3中虹膜镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数。表9示出了实施例3中可用于各非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
参数 ImgH f f1 f2 TTL
数值 1.425 4.300 3.468 -5.299 4.026
表7
表8
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S3 -2.6866E-02 -1.0060E-01 3.3323E-01 -7.5091E-01 7.7292E-01 -3.3530E-01 0.0000E+00
S4 2.5929E-01 -5.4325E-01 1.2616E+00 -1.7981E+00 1.4529E+00 -4.3921E-01 0.0000E+00
S5 -3.2181E-01 -2.0391E-01 6.4304E-02 6.9143E-01 -3.6078E+00 4.9395E+00 -2.9799E+00
S6 -2.0839E-01 -5.3285E-02 2.0902E-01 -3.5146E-01 2.9360E-01 -1.3678E-01 2.7386E-02
表9
图6A示出了实施例3的虹膜镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由虹膜镜头后的会聚焦点偏离。图6B示出了实施例3的虹膜镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图6C示出了实施例3的虹膜镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图6D示出了实施例3的虹膜镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由虹膜镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图6A至图6D可知，实施例3所给出的虹膜镜头能够实现良好的成像品质。
实施例4
以下参照图7至图8D描述了根据本申请实施例4的虹膜镜头。图7示出了根据本申请实施例4的虹膜镜头的结构示意图。
如图7所示，虹膜镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：光阑STO；第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；滤光片L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第二透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，该虹膜镜头的滤光片L2的带通波段为约700nm至约900nm。来自物体的光依序穿过各表面S1至S6并最终成像在成像面S7上。
表10给出了实施例4的虹膜镜头的成像面S7上有效像素区域对角线长的一半ImgH、虹膜镜头的总有效焦距f、第一透镜L1的有效焦距f1、第二透镜L3的有效焦距f2以及第一透镜L1的物侧面S1至虹膜镜头的成像面S7在光轴上的距离TTL。表11示出了实施例4中虹膜镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数。表12示出了实施例4中可用于各非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
参数 ImgH f f1 f2 TTL
数值 1.425 4.300 3.391 -4.925 4.071
表10
面号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 圆锥系数
OBJ 球面 无穷 260.0000
STO 球面 无穷 -0.3615
S1 非球面 1.3123 0.7916 1.537/56.11 0.5520
S2 非球面 3.7105 0.6561 -99.0000
S3 球面 无穷 0.2100 1.516/58.57
S4 球面 无穷 0.8000
S5 非球面 -3.5534 0.5114 1.622/23.53 -45.5350
S6 非球面 23.2536 1.1017 -1.8281
S7 球面 无穷
表11
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S1 -2.5221E-02 -9.7826E-02 3.2421E-01 -7.2704E-01 7.4823E-01 -3.2445E-01 0.0000E+00
S2 2.6605E-01 -5.5109E-01 1.2588E+00 -1.6977E+00 1.2610E+00 -3.0530E-01 0.0000E+00
S5 -4.3725E-01 -6.5982E-02 2.2449E-01 -6.1107E-01 -9.3589E-01 2.4207E+00 -1.9553E+00
S6 -2.0613E-01 -2.4560E-04 8.4813E-02 -1.7428E-01 1.4766E-01 -6.7932E-02 1.3761E-02
表12
图8A示出了实施例4的虹膜镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由虹膜镜头后的会聚焦点偏离。图8B示出了实施例4的虹膜镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图8C示出了实施例4的虹膜镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图8D示出了实施例4的虹膜镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由虹膜镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图8A至图8D可知，实施例4所给出的虹膜镜头能够实现良好的成像品质。
实施例5
以下参照图9至图10D描述了根据本申请实施例5的虹膜镜头。图9示出了根据本申请实施例5的虹膜镜头的结构示意图。
如图9所示，虹膜镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：滤光片L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第一透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；光阑STO；第二透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6；第三透镜L4，具有物侧面S7和像侧面S8；以及第四透镜L5，具有物侧面S9和像侧面S10。可选地，该虹膜镜头的滤光片L1的带通波段为约700nm至约900nm。来自物体的光依序穿过各表面S1至S10并最终成像在成像面S11上。
表13给出了实施例5的虹膜镜头的成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH、虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4以及第一透镜L2的物侧面S3至虹膜镜头的成像面S11在光轴上的距离TTL。表14示出了实施例5中虹膜镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数。表15示出了实施例5中可用于各非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
参数 ImgH f f1 f2 f3 f4 TTL
数值 1.965 5.001 3.847 86.005 -7.048 -10.629 4.547
表13
表14
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S3 -9.6548E-03 -1.5315E-02 1.9948E-02 -3.4751E-02 2.3348E-02 -8.2450E-03 0.0000E+00
S4 3.2298E-02 -4.0423E-02 3.7414E-02 -3.8987E-02 2.0025E-02 -5.1452E-03 0.0000E+00
S5 -7.0031E-02 -1.3513E-01 6.8709E-01 -1.5674E+00 1.9141E+00 -9.5355E-01 0.0000E+00
S6 -1.4729E-01 -1.4560E-01 6.0604E-01 -1.6617E+00 2.2517E+00 -1.3353E+00 0.0000E+00
S7 -3.1556E-01 -2.8172E-01 5.1999E-01 -1.6965E+00 2.4775E+00 -1.8301E+00 0.0000E+00
S8 -1.2571E-01 -4.1381E-02 1.2638E-01 9.1866E-03 -7.3151E-02 2.9401E-02 0.0000E+00
S9 -3.5227E-02 4.8773E-02 -1.8465E-02 3.4981E-03 -3.4462E-04 1.6716E-05 -3.1553E-07
S10 -7.1113E-02 2.5238E-02 -8.3363E-03 1.2339E-03 -9.1330E-05 3.4679E-06 -5.5075E-08
表15
图10A示出了实施例5的虹膜镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由虹膜镜头后的会聚焦点偏离。图10B示出了实施例5的虹膜镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图10C示出了实施例5的虹膜镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图10D示出了实施例5的虹膜镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由虹膜镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图10A至图10D可知，实施例5所给出的虹膜镜头能够实现良好的成像品质。
实施例6
以下参照图11至图12D描述了根据本申请实施例6的虹膜镜头。图11示出了根据本申请实施例6的虹膜镜头的结构示意图。
如图11所示，虹膜镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：光阑STO；第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；滤光片L2，具有物侧面S3和像侧面S4；第二透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6；第三透镜L4，具有物侧面S7和像侧面S8；以及第四透镜L5，具有物侧面S9和像侧面S10。可选地，该虹膜镜头的滤光片L2的带通波段为约700nm至约900nm。来自物体的光依序穿过各表面S1至S10并最终成像在成像面S11上。
表16给出了实施例6的虹膜镜头的成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH、虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4以及第一透镜L1的物侧面S1至虹膜镜头的成像面S11在光轴上的距离TTL。表17示出了实施例6中虹膜镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数。表18示出了实施例6中可用于各非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
参数 ImgH f f1 f2 f3 f4 TTL
数值 1.965 4.999 3.880 7301.519 -9.766 -8.664 4.611
表16
面号 表面类型 曲率半径 厚度 材料 圆锥系数
OBJ 球面 无穷 260.0000
S1 非球面 1.4609 0.5819 1.537/56.11 -0.0487
S2 非球面 4.2114 0.3428 -23.0644
S3 球面 无穷 0.0000
S4 球面 无穷 0.2100 1.517/64.17
STO 球面 无穷 0.2537
S5 非球面 2.0368 0.2451 1.537/56.11 0.2387
S6 非球面 1.9522 0.4612 0.2851
S7 非球面 -45.8489 0.2300 1.622/23.53 -99.0000
S8 非球面 7.0068 1.0063 -51.8894
S9 非球面 -6.1567 0.3404 1.537/56.11 0.3469
S10 非球面 19.3870 0.9397 -99.0000
S11 球面 无穷
表17
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S3 -9.3682E-03 -1.5050E-02 2.0087E-02 -3.4665E-02 2.3297E-02 -8.4544E-03 0.0000E+00
S4 3.0524E-02 -4.3324E-02 5.8698E-02 -7.3703E-02 4.5790E-02 -1.2552E-02 0.0000E+00
S5 -6.9561E-02 -1.2568E-01 6.8672E-01 -1.5510E+00 1.9149E+00 -9.5355E-01 0.0000E+00
S6 -1.4886E-01 -1.5506E-01 6.4121E-01 -1.6722E+00 2.2517E+00 -1.3353E+00 0.0000E+00
S7 -3.1272E-01 -2.7313E-01 5.0193E-01 -1.6028E+00 2.4775E+00 -1.8301E+00 0.0000E+00
S8 -1.3799E-01 -4.8653E-02 1.3778E-01 2.9941E-02 -6.2602E-02 9.9073E-03 0.0000E+00
S9 -9.4001E-02 6.4315E-02 -1.7349E-02 2.5649E-03 -2.0970E-04 8.7540E-06 -1.4507E-07
S10 -1.1850E-01 4.5305E-02 -1.5789E-02 2.6740E-03 -2.3106E-04 1.0233E-05 -1.8742E-07
表18
图12A示出了实施例6的虹膜镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由虹膜镜头后的会聚焦点偏离。图12B示出了实施例6的虹膜镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图12C示出了实施例6的虹膜镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图12D示出了实施例6的虹膜镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由虹膜镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图12A至图12D可知，实施例6所给出的虹膜镜头能够实现良好的成像品质。
实施例7
以下参照图13至图14D描述了根据本申请实施例7的虹膜镜头。图13示出了根据本申请实施例7的虹膜镜头的结构示意图。
如图13所示，虹膜镜头沿光轴从物侧至像侧依序包括：第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；光阑STO；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；滤光片L3，具有物侧面S5和像侧面S6；第三透镜L4，具有物侧面S7和像侧面S8；以及第四透镜L5，具有物侧面S9和像侧面S10。可选地，该虹膜镜头的滤光片L3的带通波段为约700nm至约900nm。来自物体的光依序穿过各表面S1至S10并最终成像在成像面S11上。
表19给出了实施例7的虹膜镜头的成像面S11上有效像素区域对角线长的一半ImgH、虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f4以及第一透镜L1的物侧面S1至虹膜镜头的成像面S11在光轴上的距离TTL。表20示出了实施例7中虹膜镜头的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、材料及圆锥系数。表21示出了实施例7中可用于各非球面镜面的高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14和A16。其中，各非球面面型可由上述实施例1中给出的公式(1)限定。
参数 ImgH f f1 f2 f3 f4 TTL
数值 1.965 4.999 4.039 85.227 -8.854 -10.273 4.644
表19
表20
面号 A4 A6 A8 A10 A12 A14 A16
S1 -1.0075E-02 -1.5099E-02 1.9258E-02 -3.4693E-02 2.3386E-02 -8.3552E-03 0.0000E+00
S2 2.8519E-02 -4.7736E-02 5.7925E-02 -6.7452E-02 4.0219E-02 -1.1064E-02 0.0000E+00
S3 -8.5018E-02 -1.2107E-01 7.0487E-01 -1.5821E+00 1.9132E+00 -9.5355E-01 0.0000E+00
S4 -1.7152E-01 -1.2652E-01 6.1211E-01 -1.6645E+00 2.2517E+00 -1.3353E+00 0.0000E+00
S7 -3.1639E-01 -2.3837E-01 5.0738E-01 -1.5976E+00 2.4775E+00 -1.8301E+00 0.0000E+00
S8 -1.3081E-01 -4.5091E-02 1.4860E-01 2.4249E-02 -8.9265E-02 2.9401E-02 0.0000E+00
S9 -1.1498E-01 5.3483E-02 -1.0469E-02 1.0982E-03 -6.3462E-05 1.8891E-06 -2.2569E-08
S10 -1.2658E-01 4.3331E-02 -1.4129E-02 2.3528E-03 -2.0141E-04 8.8132E-06 -1.5862E-07
表21
图14A示出了实施例7的虹膜镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由虹膜镜头后的会聚焦点偏离。图14B示出了实施例7的虹膜镜头的象散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图14C示出了实施例7的虹膜镜头的畸变曲线，其表示不同视角情况下的畸变大小值。图14D示出了实施例7的虹膜镜头的倍率色差曲线，其表示光线经由虹膜镜头后在成像面上的不同的像高的偏差。根据图14A至图14D可知，实施例7所给出的虹膜镜头能够实现良好的成像品质。
综上，实施例1至实施例7分别满足以下表22所示的关系。
表22
本申请还提供一种摄像装置，其感光元件可以是感光耦合元件(CCD)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS)。摄像装置可以是诸如数码相机的独立摄像设备，也可以是集成在诸如手机等移动电子设备上的摄像模块。该摄像装置装配有以上描述的虹膜镜头。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.虹膜镜头，沿着光轴由物侧至像侧依序包括第一透镜以及至少一个后续透镜，
其特征在于，
所述至少一个后续透镜中最接近所述像侧的、具有光焦度的透镜的物侧面为凹面，
所述虹膜镜头还包括滤光片，所述滤光片设置于所述物侧与所述最接近所述像侧的具有光焦度的透镜之间，且所述滤光片的带通波段为700nm至900nm。
2.根据权利要求1所述的虹膜镜头，还包括设置在成像面上的电子感光元件，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的有效半径DT11与所述电子感光元件的有效像素区域对角线长的一半ImgH满足0.4＜DT11/ImgH＜0.8。
3.根据权利要求1所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面。
4.根据权利要求1所述的虹膜镜头，其特征在于，所述最接近所述像侧的具有光焦度的透镜具有负光焦度。
5.根据权利要求1所述的虹膜镜头，其特征在于，所述至少一个后续透镜包括设置于所述第一透镜与所述像侧之间的第二透镜，
所述虹膜镜头还包括光阑，所述光阑设置于所述物侧与所述第二透镜之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距f1与所述虹膜镜头的总有效焦距f满足0.5＜f1/f＜1。
7.根据权利要求6所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜至所述最接近所述像侧的具有光焦度的透镜分别于所述光轴上的中心厚度的总和∑CT与所述第一透镜的物侧面至所述虹膜镜头的成像面在所述光轴上的距离TTL满足0.2＜∑CT/TTL＜0.5。
8.根据权利要求2所述的虹膜镜头，其特征在于，主光线入射所述电子感光元件的最大入射角度CRAmax满足CRAmax＜32°。
9.根据权利要求6所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面至所述虹膜镜头的成像面在所述光轴上的距离TTL与所述虹膜镜头的总有效焦距f满足TTL/f＜1。
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