CN107015350B

CN107015350B - 虹膜镜头

Info

Publication number: CN107015350B
Application number: CN201710411509.9A
Authority: CN
Inventors: 黄林
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2037-06-05
Also published as: CN107015350A

Abstract

本申请公开了一种虹膜镜头，该虹膜镜头沿光轴由物侧至成像面依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和滤光片。其中，在第一透镜和第二透镜之间设置有孔径光阑；第一透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜具有负光焦度；第三透镜具有正光焦度或负光焦度；以及滤光片为IR红外滤光片，其带通波段为750nm至900nm。

Description

虹膜镜头

技术领域

本发明涉及一种虹膜镜头，更具体地，本发明涉及一种包括三片透镜的虹膜镜头。

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。

特别是在生物识别领域，随着生物识别技术的发展，对虹膜镜头的要求也越来越高，以应对在不同产品上的应用。应用在该技术上的虹膜镜头不仅需要保证结构紧凑，还需拥有较高的光亮度和解像力，以提高镜头的识别精度。

因此，需要提供一种结构紧凑、成像品质高、识别精度高的虹膜镜头。

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，该虹膜镜头沿光轴由物侧至成像面依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和滤光片。其中，可在第一透镜和第二透镜之间设置有孔径光阑；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；第二透镜可具有负光焦度；第三透镜具有正光焦度或负光焦度；以及滤光片为IR红外滤光片，其带通波段可为750nm至900nm。

根据本申请的另一个方面提供了这样一种虹膜镜头，该虹膜镜头沿光轴由物侧至成像面依序包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，其中，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；第二透镜可具有负光焦度；以及第三透镜具有正光焦度或负光焦度。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与虹膜镜头的成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH之间可满足TTL/ImgH<2.6。

在一个实施方式中，上述虹膜镜头还可包括设置于第一透镜与第二透镜之间的孔径光阑。

在一个实施方式中，第一透镜于光轴上的中心厚度CT1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0.1<CT1/TTL<0.2。

在一个实施方式中，第一透镜于光轴上的中心厚度CT1与第三透镜于光轴上的中心厚度CT3之间可满足1<CT1/CT3<2.1。

在一个实施方式中，第一透镜的物侧面的曲率半径R1与第一透镜的像侧面的曲率半径R2之间可满足-2<(R1+R2)/(R1-R2)<-1。

在一个实施方式中，第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3之间可满足|f2/f3|<0.4。

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0.8<TTL/f<1.1。

在一个实施方式中，孔径光阑的有效半径DTS与第二透镜物侧面的有效半径DT21之间可满足1≤DTS/DT21<1.5。

在一个实施方式中，第一透镜像侧面的有效半径DT12与第二透镜物侧面的有效半径DT21之间可满足1≤DT12/DT21<1.5。

在一个实施方式中，第二透镜的物侧面和像侧面中至少有一面可为曲线平滑的弯月形曲面。

本申请采用了多片(例如，三片)透镜，通过合理分配各透镜的光焦度、面型、各透镜之间的轴上间距等，可使虹膜镜头具有以下至少一个优点：

紧凑镜头的结构；

实现镜头的小型化；

提高镜头的光亮度；

提高镜头的识别精度；

校正各类像差；以及

提高镜头的解析度与成像品质。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

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；

图2A至图2E分别示出了实施例1的虹膜镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线、倍率色差曲线以及相对照度曲线；

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；

图4A至图4E分别示出了实施例2的虹膜镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线、倍率色差曲线以及相对照度曲线；

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；

图6A至图6E分别示出了实施例3的虹膜镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线、倍率色差曲线以及相对照度曲线；

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；

图8A至图8E分别示出了实施例4的虹膜镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线、倍率色差曲线以及相对照度曲线；

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；

图10A至图10E分别示出了实施例5的虹膜镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线、倍率色差曲线以及相对照度曲线；

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；

图12A至图12E分别示出了实施例6的虹膜镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线、倍率色差曲线以及相对照度曲线；

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；

图14A至图14E分别示出了实施例7的虹膜镜头的轴上色差曲线、象散曲线、畸变曲线、倍率色差曲线以及相对照度曲线。

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、第三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或第三透镜。

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。

此外，近轴区域是指光轴附近的区域。在本文中，每个透镜中最靠近物体的表面称为物侧面，每个透镜中最靠近成像面的表面称为像侧面。

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。

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。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的虹膜镜头包括例如三个透镜，即第一透镜、第二透镜和第三透镜。这三个透镜沿着光轴从物侧至成像面依序排列。

在示例性实施方式中，第一透镜可具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜可具有负光焦度；第三透镜可具有正光焦度或负光焦度。其中，在第二透镜的物侧面和像侧面中可至少有一面为曲线平滑的弯月形曲面。

在使用中，第一透镜与第二透镜之间可设置有用于限制光束的孔径光阑，以提高镜头的成像品质。在示例性实施方式中，孔径光阑的有效半径DTS与第二透镜物侧面的有效半径DT21之间可满足1≤DTS/DT21<1.5，更具体地，DTS和DT21进一步可满足1.01≤DTS/DT21≤1.30。

第一透镜像侧面的有效半径DT12与第二透镜物侧面的有效半径DT21之间可满足1≤DT12/DT21<1.5，更具体地，DT12和DT21进一步可满足1.09≤DT12/DT21≤1.42。

可选地，虹膜镜头还可包括设置在第三透镜与成像面之间的滤光片。该滤光片可为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。IR红外滤光片可用于过滤可见光杂讯，从而实现镜头的高性能识别效果。

第一透镜在光轴上的中心厚度CT1与第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离TTL之间可满足0.1<CT1/TTL<0.2，更具体地，CT1和TTL之间进一步可满足0.17≤CT1/TTL≤0.19。第一透镜在光轴上的中心厚度CT1与第三透镜在光轴上的中心厚度CT3之间可满足1<CT1/CT3<2.1，更具体地，CT1和CT3之间进一步可满足1.02≤CT1/CT3≤2.03。通过合理布置各透镜的中心厚度，以实现在保证小型化的同时，提升镜头的成像性能。

第一透镜的物侧面的曲率半径R1与第一透镜的像侧面的曲率半径R2之间可满足-2<(R1+R2)/(R1-R2)<-1，更具体地，R1和R2之间进一步可满足-1.96≤(R1+R2)/(R1-R2)≤-1.83。通过对镜片形状的合理布置并结合设置在第一透镜与第二透镜之间的光阑，可起到改善像差、提升镜头解像力的效果。

第二透镜的有效焦距f2与第三透镜的有效焦距f3之间可满足|f2/f3|<0.4，更具体地，f2和f3之间进一步可满足0.00≤|f2/f3|≤0.37。平衡光焦度的分配，可以在保证镜头解像力的同时，实现高识别精度的性能。

第一透镜的物侧面至虹膜镜头的成像面的轴上距离TTL与虹膜镜头的成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH之间可满足TTL/ImgH<2.6，更具体地，TTL和ImgH之间进一步可满足2.56≤TTL/ImgH≤2.59。通过合理配置虹膜镜头的TTL和ImgH，可在满足虹膜识别精度的同时尽可能地缩小镜头的尺寸，从而实现镜头的小型化。

第一透镜的物侧面至虹膜镜头的成像面的轴上距离TTL与虹膜镜头的总有效焦距f之间可满足0.8<TTL/f<1.1，更具体地，TTL和f之间进一步可满足0.88≤TTL/f≤1.08。

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，可有效紧凑镜头结构、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。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。

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，虽然在实施方式中以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2E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，虹膜镜头沿着光轴包括从物侧至成像面依序排列的三个透镜L1-L3。第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第三透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，虹膜镜头还可包括具有物侧面S7和像侧面S8的滤光片L4。滤光片L4为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。在本实施例的虹膜镜头中，还可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置有用于限制光束的孔径光阑STO，以提高成像质量。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。

表1

由表1可得，第一透镜L1在光轴上的中心厚度CT1与第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL之间满足CT1/TTL＝0.18；第一透镜L1在光轴上的中心厚度CT1与第三透镜L3在光轴上的中心厚度CT3之间满足CT1/CT3＝1.79；第一透镜L1的物侧面S1的曲率半径R1与第一透镜L1的像侧面S2的曲率半径R2之间满足(R1+R2)/(R1-R2)＝-1.96。

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、紧凑镜头结构、提升镜头识别精度；同时矫正各类像差，提高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1中曲率半径R的倒数)；k为圆锥系数(在上表1中已给出)；Ai是非球面第i-th阶的修正系数。下表2示出了可用于实施例1中各非球面镜面S1-S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

8.4712E-03

-2.8224E-02

1.9090E-01

-5.3700E-01

8.9031E-01

-7.6240E-01

2.7562E-01

0.0000E+00

S2

1.2429E-03

1.3716E-03

-5.3600E-02

1.6527E-01

-2.4724E-01

1.1800E-01

2.2018E-02

0.0000E+00

S3

-3.3043E-01

-1.6406E-01

6.2603E+00

-7.4508E+01

4.5913E+02

-1.7219E+03

3.8353E+03

-4.6581E+03

2.3513E+03

S4

1.6886E-02

4.4916E-01

-3.1635E+00

2.0083E+01

-8.5412E+01

2.2958E+02

-3.7936E+02

3.5312E+02

-1.4178E+02

S5

-1.9969E-01

1.3844E-01

-8.9328E-02

3.5129E-01

-7.6846E-01

7.8726E-01

-4.1699E-01

1.1157E-01

-1.1978E-02

S6

-1.4191E-02

-5.0458E-01

1.1723E+00

-1.7111E+00

1.5743E+00

-8.7259E-01

2.3882E-01

-8.5778E-03

-6.3401E-03

表2

表3给出了实施例1的虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3、第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL以及成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH。

参数	f(mm)	f1(mm)	f2(mm)	f3(mm)	TTL(mm)	ImgH(mm)
							数值	3.99	2.74	-4.13	-22.86	3.70	1.45

表3

根据表3，第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL与成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH之间满足TTL/ImgH＝2.56；第二透镜L2的有效焦距f2与第三透镜L3的有效焦距f3之间满足|f2/f3|＝0.18；第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL与虹膜镜头的总有效焦距f之间满足TTL/f＝0.93。

在实施例1中，孔径光阑的有效半径DTS与第二透镜物侧面的有效半径DT213之间满足DTS/DT21＝1.14；第一透镜像侧面的有效半径DT12与第二透镜物侧面的有效半径DT21之间满足DT12/DT21＝1.26。

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。图2E示出了实施例1的虹膜镜头的相对照度曲线，其表示成像面上不同像高所对应的相对照度。根据图2A至图2E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4E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，虹膜镜头沿着光轴包括从物侧至成像面依序排列的三个透镜L1-L3。第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第三透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，虹膜镜头还可包括具有物侧面S7和像侧面S8的滤光片L4。滤光片L4为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。在本实施例的虹膜镜头中，还可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置有用于限制光束的孔径光阑STO，以提高成像质量。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5示出了可用于实施例2中各非球面镜面S1-S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。表6示出了实施例2的虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3、第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL以及成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH。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。

面号	表面类型	曲率半径	厚度	材料	圆锥系数
						OBJ	球面	无穷	262.0320
S1	非球面	1.0698	0.6546	1.53/55.8	-0.1681
						S2	非球面	3.3359	0.2186		8.1895
STO	球面	无穷	0.6093
						S3	非球面	-3.1802	0.2400	1.53/55.8	-51.9098
S4	非球面	9.7241	0.5898		50.0000
						S5	非球面	-28.1548	0.3806	1.53/55.8	-99.0000
S6	非球面	9.3792	0.3971		-4.5303
						S7	球面	无穷	0.2100	1.52/64.2
S8	球面	无穷	0.4057
						S9	球面	无穷

表4

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

9.7586E-03

-3.9484E-02

2.5426E-01

-7.1854E-01

1.1774E+00

-9.9313E-01

3.5138E-01

0.0000E+00

S2

2.3256E-03

8.4437E-04

-5.2525E-02

1.6642E-01

-2.4773E-01

1.1505E-01

1.7662E-02

0.0000E+00

S3

-3.7017E-01

7.2549E-03

4.1295E+00

-5.9492E+01

3.8406E+02

-1.4576E+03

3.2196E+03

-3.8246E+03

1.8623E+03

S4

7.3719E-02

4.5052E-01

-4.7410E+00

3.5718E+01

-1.7065E+02

5.2064E+02

-9.8221E+02

1.0426E+03

-4.7472E+02

S5

-1.7713E-01

1.9197E-01

-6.6137E-01

2.0258E+00

-3.6132E+00

3.6728E+00

-2.0757E+00

6.0689E-01

-7.1664E-02

S6

-2.0459E-01

1.3553E-01

-4.9109E-01

1.2380E+00

-2.0063E+00

2.0267E+00

-1.2596E+00

4.3817E-01

-6.4632E-02

表5

参数	f(mm)	f1(mm)	f2(mm)	f3(mm)	TTL(mm)	ImgH(mm)
							数值	4.04	2.71	-4.51	-13.27	3.71	1.45

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。图4E示出了实施例2的虹膜镜头的相对照度曲线，其表示成像面上不同像高所对应的相对照度。根据图4A至图4E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6E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，虹膜镜头沿着光轴包括从物侧至成像面依序排列的三个透镜L1-L3。第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第三透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，虹膜镜头还可包括具有物侧面S7和像侧面S8的滤光片L4。滤光片L4为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。在本实施例的虹膜镜头中，还可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置有用于限制光束的孔径光阑STO，以提高成像质量。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7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8示出了可用于实施例3中各非球面镜面S1-S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。表9示出了实施例3的虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3、第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL以及成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH。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。

面号	表面类型	曲率半径	厚度	材料	圆锥系数
						OBJ	球面	无穷	262.0320
S1	非球面	1.1077	0.6134	1.53/55.8	-0.1405
						S2	非球面	3.5048	0.2231		9.5003
STO	球面	无穷	0.7566
						S3	非球面	-2.0458	0.3086	1.53/55.8	-21.2482
S4	非球面	-101.2477	0.2851		50.0000
						S5	非球面	2.1171	0.4418	1.53/55.8	-20.1751
S6	非球面	2.2667	0.4614		-1.4111
						S7	球面	无穷	0.2100	1.52/64.2
S8	球面	无穷	0.4049
						S9	球面	无穷

表7

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

9.1772E-03

-3.0345E-02

2.6888E-01

-9.1084E-01

1.8161E+00

-1.8517E+00

7.9876E-01

0.0000E+00

S2

1.0109E-02

2.6710E-03

-1.1187E-02

1.8479E-01

-3.0615E-01

9.1712E-02

2.7161E-01

0.0000E+00

S3

-6.4539E-01

1.1489E+00

-2.4489E+00

-6.7981E+00

8.9782E+01

-4.2743E+02

1.0879E+03

-1.4540E+03

7.9231E+02

S4

-4.1917E-01

1.4821E+00

-5.0062E+00

2.0105E+01

-6.3388E+01

1.3503E+02

-1.8125E+02

1.3846E+02

-4.5778E+01

S5

-2.7885E-01

9.0199E-03

4.4929E-01

-4.9553E-01

-1.6486E-01

6.5319E-01

-4.7177E-01

1.4495E-01

-1.6733E-02

S6

-3.1565E-01

2.3633E-02

2.6663E-01

-4.5305E-01

3.4154E-01

-1.3501E-01

2.1058E-02

0.0000E+00

表8

参数	f(mm)	f1(mm)	f2(mm)	f3(mm)	TTL(mm)	ImgH(mm)
							数值	3.76	2.82	-3.96	30.15	3.70	1.45

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。图6E示出了实施例3的虹膜镜头的相对照度曲线，其表示成像面上不同像高所对应的相对照度。根据图6A至图6E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8E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，虹膜镜头沿着光轴包括从物侧至成像面依序排列的三个透镜L1-L3。第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第三透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，虹膜镜头还可包括具有物侧面S7和像侧面S8的滤光片L4。滤光片L4为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。在本实施例的虹膜镜头中，还可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置有用于限制光束的孔径光阑STO，以提高成像质量。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10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11示出了可用于实施例4中各非球面镜面S1-S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。表12示出了实施例4的虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3、第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL以及成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH。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。

面号	表面类型	曲率半径	厚度	材料	圆锥系数
						OBJ	球面	无穷	262.0320
S1	非球面	1.0818	0.6679	1.53/55.8	-0.1683
						S2	非球面	3.6459	0.1985		8.9642
STO	球面	无穷	0.6705
						S3	非球面	-35.2831	0.2400	1.62/23.5	50.0000
S4	非球面	2.6188	0.2695		-56.2045
						S5	非球面	-13.8962	0.6514	1.53/55.8	-75.7075
S6	非球面	-142.7396	0.3922		50.0000
						S7	球面	无穷	0.2100	1.52/64.2
S8	球面	无穷	0.4047
						S9	球面	无穷

表10

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

8.4435E-03

-5.2456E-02

3.3497E-01

-1.0190E+00

1.8014E+00

-1.6593E+00

6.4564E-01

0.0000E+00

S2

5.0858E-03

7.3196E-03

-3.0778E-02

1.7496E-01

-2.6543E-01

1.0578E-01

1.4936E-01

0.0000E+00

S3

-3.8303E-01

4.1931E-01

-5.6621E+00

4.5984E+01

-2.6958E+02

9.9380E+02

-2.2705E+03

2.9471E+03

-1.6922E+03

S4

1.5644E-01

-9.1744E-01

3.7898E+00

-7.2787E+00

-2.2439E+00

4.6245E+01

-1.0234E+02

9.9190E+01

-3.7820E+01

S5

-2.4651E-01

-8.7280E-02

8.6116E-01

-2.0443E+00

2.9021E+00

-2.3897E+00

1.1115E+00

-2.7151E-01

2.7099E-02

S6

-1.5223E-01

-1.3642E-01

1.7098E-01

3.8107E-01

-1.7393E+00

2.6578E+00

-2.0614E+00

7.9602E-01

-1.2116E-01

表11

参数	f(mm)	f1(mm)	f2(mm)	f3(mm)	TTL(mm)	ImgH(mm)
							数值	3.88	2.67	-3.91	-29.19	3.70	1.45

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。图8E示出了实施例4的虹膜镜头的相对照度曲线，其表示成像面上不同像高所对应的相对照度。根据图8A至图8E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10E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，虹膜镜头沿着光轴包括从物侧至成像面依序排列的三个透镜L1-L3。第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第三透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，虹膜镜头还可包括具有物侧面S7和像侧面S8的滤光片L4。滤光片L4为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。在本实施例的虹膜镜头中，还可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置有用于限制光束的孔径光阑STO，以提高成像质量。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13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14示出了可用于实施例5中各非球面镜面S1-S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。表15示出了实施例5的虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3、第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL以及成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH。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。

面号	表面类型	曲率半径	厚度	材料	圆锥系数
						OBJ	球面	无穷	262.0320
S1	非球面	1.0834	0.6619	1.53/55.8	-0.1703
						S2	非球面	3.6538	0.1983		8.8208
STO	球面	无穷	0.6893
						S3	非球面	49.3684	0.2400	1.62/23.5	-99.0000
S4	非球面	2.0658	0.2591		-43.5375
						S5	非球面	-105.1236	0.6474	1.53/55.8	-99.0000
S6	非球面	-142.6087	0.3940		50.0000
						S7	球面	无穷	0.2100	1.52/64.2
S8	球面	无穷	0.4046
						S9	球面	无穷

表13

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

8.2233E-03

-5.1989E-02

3.2960E-01

-1.0032E+00

1.7751E+00

-1.6368E+00

6.3714E-01

0.0000E+00

S2

4.2735E-03

4.6890E-03

-2.7218E-02

1.7746E-01

-2.7115E-01

9.4352E-02

1.6085E-01

0.0000E+00

S3

-4.4623E-01

3.0579E-01

-3.6252E+00

2.8262E+01

-1.7574E+02

6.7145E+02

-1.5694E+03

2.0724E+03

-1.2183E+03

S4

3.0923E-01

-2.1969E+00

1.1493E+01

-4.1975E+01

1.0641E+02

-1.7956E+02

1.9185E+02

-1.1635E+02

2.9367E+01

S5

-2.1941E-01

-1.2628E-01

1.1549E+00

-2.9227E+00

4.3360E+00

-3.7063E+00

1.7872E+00

-4.5253E-01

4.6830E-02

S6

-1.4559E-01

-1.6193E-01

2.6587E-01

1.1508E-01

-1.2374E+00

2.0489E+00

-1.6141E+00

6.1771E-01

-9.2069E-02

表14

参数	f(mm)	f1(mm)	f2(mm)	f3(mm)	TTL(mm)	ImgH(mm)
							数值	3.88	2.68	-3.47	-761.57	3.70	1.45

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。图10E示出了实施例5的虹膜镜头的相对照度曲线，其表示成像面上不同像高所对应的相对照度。根据图10A至图10E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12E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，虹膜镜头沿着光轴包括从物侧至成像面依序排列的三个透镜L1-L3。第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第三透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，虹膜镜头还可包括具有物侧面S7和像侧面S8的滤光片L4。滤光片L4为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。在本实施例的虹膜镜头中，还可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置有用于限制光束的孔径光阑STO，以提高成像质量。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16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17示出了可用于实施例6中各非球面镜面S1-S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。表18示出了实施例6的虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3、第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL以及成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH。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。

表16

面号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

A18

A20

S1

1.3109E-02

-1.2915E-02

2.0529E-01

-6.8727E-01

1.5415E+00

-1.7705E+00

8.9784E-01

0.0000E+00

S2

1.8202E-02

5.3323E-03

1.9541E-02

1.6925E-01

-4.5370E-01

2.2633E-01

4.3174E-01

0.0000E+00

S3

-7.0358E-01

2.3855E+00

-1.7490E+01

1.1878E+02

-6.0235E+02

2.0480E+03

-4.4063E+03

5.4033E+03

-2.8899E+03

S4

-1.0857E+00

5.0657E+00

-1.9700E+01

6.8288E+01

-1.7662E+02

3.1672E+02

-3.6512E+02

2.4229E+02

-7.0234E+01

S5

-7.9722E-01

5.5023E-01

2.3274E+00

-7.7945E+00

1.2454E+01

-1.1264E+01

5.7616E+00

-1.5500E+00

1.7022E-01

S6

-8.8016E-01

9.9614E-01

-1.0621E+00

7.9678E-01

-4.7625E-01

2.1033E-01

-5.3364E-02

0.0000E+00

表17

参数	f(mm)	f1(mm)	f2(mm)	f3(mm)	TTL(mm)	ImgH(mm)
							数值	3.43	2.61	-5.74	-32.94	3.70	1.45

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。图12E示出了实施例6的虹膜镜头的相对照度曲线，其表示成像面上不同像高所对应的相对照度。根据图12A至图12E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14E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，虹膜镜头沿着光轴包括从物侧至成像面依序排列的三个透镜L1-L3。第一透镜L1，具有物侧面S1和像侧面S2；第二透镜L2，具有物侧面S3和像侧面S4；以及第三透镜L3，具有物侧面S5和像侧面S6。可选地，虹膜镜头还可包括具有物侧面S7和像侧面S8的滤光片L4。滤光片L4为IR红外滤光片，其带通波段可为约750nm至约900nm，更进一步地，其带通波段可为约790nm至约830nm。在本实施例的虹膜镜头中，还可在第一透镜L1与第二透镜L2之间设置有用于限制光束的孔径光阑STO，以提高成像质量。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19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20示出了可用于实施例7中各非球面镜面S1-S6的高次项系数A₄、A₆、A₈、A₁₀、A₁₂、A₁₄、A₁₆、A₁₈和A₂₀。表21示出了实施例7的虹膜镜头的总有效焦距f、各透镜的有效焦距f1至f3、第一透镜L1的物侧面S1至成像面S9的轴上距离TTL以及成像面S9上有效像素区域对角线长的一半ImgH。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。

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	1.0763	0.7086	1.528/55.78	-0.1912
						S2	非球面	3.5270	0.2267		8.0385
STO	球面	无穷	0.6224
						S3	非球面	-3.6803	0.2400	1.622/23.53	-65.1620
S4	非球面	6.7417	0.6360		-8.9109
						S5	非球面	-3.7348	0.3489	1.528/55.78	-99.0000
S6	非球面	-12.3958	0.3373		-99.0000
						S7	球面	无穷	0.2100	1.517/64.17
S8	球面	无穷	0.4057
						S9	球面	无穷

表19

表20

参数	f(mm)	f1(mm)	f2(mm)	f3(mm)	TTL(mm)	ImgH(mm)
							数值	4.27	2.67	-3.79	-10.26	3.74	1.45

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。图12E示出了实施例7的虹膜镜头的相对照度曲线，其表示成像面上不同像高所对应的相对照度。根据图14A至图14E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。

实施例/条件式	1	2	3	4	5	6	7
								CT1/CT3	1.79	1.72	1.39	1.04	1.02	1.37	2.03
CT1/TTL	0.18	0.18	0.17	0.18	0.18	0.17	0.19
								(R1+R2)/(R1-R2)	-1.96	-1.94	-1.92	-1.84	-1.84	-1.83	-1.88
TTL/ImgH	2.56	2.56	2.56	2.56	2.56	2.56	2.59
								\|f2/f3\|	0.18	0.34	0.13	0.13	0.00	0.17	0.37
TTL/f	0.93	0.92	0.98	0.95	0.95	1.08	0.88
								DTS/DT21	1.14	1.18	1.09	1.12	1.13	1.01	1.30
DT12/DT21	1.26	1.28	1.19	1.22	1.23	1.09	1.42

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

1.虹膜镜头，沿光轴由物侧至成像面依序包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和滤光片，其特征在于，

在所述第一透镜和所述第二透镜之间设置有孔径光阑，

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；

所述第二透镜具有负光焦度；

所述第三透镜具有正光焦度或负光焦度；

所述滤光片为IR红外滤光片，其带通波段为750nm至900nm；

其中，所述第一透镜于所述光轴上的中心厚度CT1与所述第三透镜于所述光轴上的中心厚度CT3满足1<CT1/CT3<2.1，

所述第一透镜的物侧面至所述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0.8<TTL/f<1.1，

所述第二透镜的有效焦距f2与所述第三透镜的有效焦距f3满足|f2/f3|<0.4，以及

所述虹膜镜头具有光焦度的透镜数量是三。

2.根据权利要求1所述的虹膜镜头，其特征在于，所述IR红外滤光片的带通波段为790nm至830nm。

3.根据权利要求1所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜于所述光轴上的中心厚度CT1与所述第一透镜的物侧面至所述成像面在所述光轴上的距离TTL满足0.1<CT1/TTL<0.2。

4.根据权利要求1或3所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径R1与所述第一透镜的像侧面的曲率半径R2满足-2<(R1+R2)/(R1-R2)<-1。

5.根据权利要求1或3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成像面在所述光轴上的距离TTL与所述成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH满足TTL/ImgH<2.6。

6.根据权利要求1或3所述的虹膜镜头，其特征在于，所述孔径光阑的有效半径DTS与所述第二透镜物侧面的有效半径DT21满足1≤DTS/DT21<1.5。

7.根据权利要求1或3所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜像侧面的有效半径DT12与所述第二透镜物侧面的有效半径DT21满足1≤DT12/DT21<1.5。

8.根据权利要求1所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第二透镜的物侧面和像侧面中至少有一面为曲线平滑的弯月形曲面。

9.虹膜镜头，沿光轴由物侧至成像面依序包括第一透镜、第二透镜以及第三透镜，其特征在于，

所述第二透镜具有负光焦度；

所述第三透镜具有正光焦度或负光焦度，

其中，所述第一透镜的物侧面至所述成像面在所述光轴上的距离TTL与所述成像面上有效像素区域对角线长的一半ImgH满足TTL/ImgH<2.6，

所述第一透镜于所述光轴上的中心厚度CT1与所述第三透镜于所述光轴上的中心厚度CT3满足1<CT1/CT3<2.1，

所述虹膜镜头具有光焦度的透镜数量是三。

10.根据权利要求9所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第二透镜的物侧面和像侧面中至少有一面为曲线平滑的弯月形曲面。

11.根据权利要求9所述的虹膜镜头，其特征在于，在所述第一透镜与所述第二透镜之间设置有孔径光阑。

12.根据权利要求11所述的虹膜镜头，其特征在于，所述孔径光阑的有效半径DTS与所述第二透镜物侧面的有效半径DT21满足1≤DTS/DT21<1.5。

13.根据权利要求9所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜像侧面的有效半径DT12与所述第二透镜物侧面的有效半径DT21满足1≤DT12/DT21<1.5。

14.根据权利要求9所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜于所述光轴上的中心厚度CT1与所述第一透镜的物侧面至所述成像面在所述光轴上的距离TTL满足0.1<CT1/TTL<0.2。

15.根据权利要求14所述的虹膜镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径R1与所述第一透镜的像侧面的曲率半径R2满足-2<(R1+R2)/(R1-R2)<-1。

16.根据权利要求15所述的虹膜镜头，其特征在于，所述虹膜镜头还包括位于所述第三透镜与所述成像面之间的IR红外滤光片，其带通波段为750nm至900nm。

17.根据权利要求16所述的虹膜镜头，其特征在于，所述IR红外滤光片的带通波段为790nm至830nm。