CN209514645U - 基于非球面的光学指纹识别摄像头 - Google Patents

Abstract

一种基于非球面的光学指纹识别摄像头，包括沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜、遮光片、第二透镜、第三透镜、透光片、偏振片及滤光片，第一透镜、遮光片、第二透镜、第三透镜、透光片、偏振片及滤光片共同用于起到光学成像功能。其中，偏振片设置于第三透镜及滤光片之间，透光片设置于偏振片远离滤光片的一侧面上，如此，通过设置偏振片，对入射基于非球面的光学指纹识别摄像头的自然光具有遮蔽和透过的功能，可使得横向光或纵向光中的其中一种透过，另一种则被遮蔽，最后得到直线偏振光，即将自然光(无偏振光)变成偏振光，进而使得基于非球面的光学指纹识别摄像头能够得到偏振方向的光。

Description

基于非球面的光学指纹识别摄像头

技术领域

本实用新型涉及镜头技术领域，特别是涉及一种基于非球面的光学指纹识别摄像头。

背景技术

目前，在手机中，指纹识别通过指纹采集器采集到指纹图像后，才能被计算机进行识别、处理，指纹图像的质量会直接影响到识别的精度以及指纹识别系统的处理速度，因此指纹采集是指纹识别的关键技术。

当今所使用的主要指纹采集技术有光学指纹采集技术，半导体指纹采集技术和超声波指纹采集技术。

其中，光学指纹采集技术对应的指纹扫描装置和指纹识别芯片，指纹识别芯片与手机电路板通过导线信号连接；光学指纹采集技术是最古老也是目前应用最广泛的指纹采集技术，其原理是光的全反射。指纹有沟和谷，光线经玻璃照射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射经光学指纹识别摄像头采集到CMOS(即，互补金属氧化物半导体Complementary Metal Oxide Semiconductor)，而射向沟的光线不发生全反射，而是被沟与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CMOS上形成了指纹的图像。

一般的，现有的光学指纹识别摄像头包括镜筒、内置于镜筒内的多枚透镜、遮光片及IR滤光片组成，然而，现有的光学指纹识别摄像头依然存在如下问题，由于自然光(又称“天然光”)是不直接显示偏振现象的光，它包括了垂直于光波传播方向的所有可能的振动方向，所以不显示出偏振性，即，从指纹反射的天然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光强偏于哪一个方向，由此被反射的自然光于光学指纹识别摄像头采集到的指纹图像会有所偏差，进而使得手机无法精准地识别到对应的指纹，亦即，现有的光学指纹识别摄像头对消除非偏振方向的光的能力较差。

实用新型内容

基于此，有必要设计一种能够得到偏振方向的光的基于非球面的光学指纹识别摄像头。

一种基于非球面的光学指纹识别摄像头，包括：沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜、遮光片、第二透镜、第三透镜及滤光片，还包括偏振片及透光片，

所述偏振片设置于所述第三透镜及所述滤光片之间，所述透光片设置于所述偏振片远离所述滤光片的一侧面上，所述透光片用于固定所述偏振片。

在其中一个实施例中，包括两个所述偏振片，两个所述偏振片之间的偏振化方向为45°。

在其中一个实施例中，所述第一透镜具有负屈光力，所述第一透镜的物侧光学面为凸面，所述第一透镜的像侧光学面为凸面，所述第一透镜的物侧光学面和所述第一透镜的像侧光学面中至少有一面为非球面。

在其中一个实施例中，所述第二透镜具有正屈光力，所述第二透镜的物侧光学面为凸面，所述第二透镜的像侧光学面为凸面，所述第二透镜的物侧光学面和所述第二透镜的像侧光学面均为非球面。

在其中一个实施例中，所述第三透镜具有正屈光力，所述第三透镜的物侧光学面为凹面，所述第三透镜的像侧光学面为凸面，所述第三透镜的物侧光学面和所述第三透镜的像侧光学面中至少有一面为非球面。

在其中一个实施例中，所述第二透镜的屈光力及所述第三透镜的屈光力的方向相同。

在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的有效焦距分别为-5.455mm、0.918mm及6.599mm。

在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的折射率均大于1.5，其中，所述第一透镜及所述第二透镜的折射率均为1.545。

在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的色散系数均大于20，其中，所述第一透镜及所述第二透镜的色散系数均为56.0。

在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜在光轴上的厚度分别为0.453mm、0.690mm、0.290mm，其中，所述第一透镜、所述第二透镜之间的间距为0.190mm，所述第二透镜与所述第三透镜之间的间距为0.020mm。

上述基于非球面的光学指纹识别摄像头通过沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜、遮光片、第二透镜、第三透镜、透光片、偏振片及滤光片，所述第一透镜、所述遮光片、所述第二透镜、所述第三透镜、所述透光片、所述偏振片及所述滤光片共同用于起到光学成像功能。其中，所述偏振片设置于所述第三透镜及所述滤光片之间，所述透光片设置于所述偏振片远离所述滤光片的一侧面上，如此，通过设置所述偏振片，所述偏振片对入射基于非球面的光学指纹识别摄像头的自然光具有遮蔽和透过的功能，可使得横向光或纵向光中的其中一种透过，另一种则被遮蔽，最后得到直线偏振光，即将自然光(无偏振光)变成偏振光，进而使得所述基于非球面的光学指纹识别摄像头能够得到偏振方向的光。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型一实施方式的基于非球面的光学指纹识别摄像头的结构示意图；

图2为本实用新型一实施方式的基于非球面的光学指纹识别摄像头的内部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，其为本实用新型一实施方式的基于非球面的光学指纹识别摄像头10的结构示意图，基于非球面的光学指纹识别摄像头10包括：沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜100、遮光片200、第二透镜300、第三透镜400及滤光片500，所述基于非球面的光学指纹识别摄像头可以包括沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜100、遮光片200、第二透镜300、第三透镜400及滤光片500构成的光学成像系统。即，所述基于非球面的光学指纹识别摄像头可由所述第一透镜100、所述遮光片200、所述第二透镜300、所述第三透镜400及所述滤光片500构成。

需要说明的是，所述基于非球面的光学指纹识别摄像头不仅限于包括上述部件，而根据需要还可以包括其他构成要素。例如，请参阅图2，所述基于非球面的光学指纹识别摄像头10还包括镜筒600、对透镜起固定和保护作用的压圈片700。此外，靠近所述第三透镜的像侧面与所述第二透镜的物侧面之间还设置有垫片800，所述垫片用于隔离所述第二透镜与所述第三透镜，对所述第二透镜与所述第三透镜起固定和保护的作用，防止透镜与透镜之间发生碰撞和磨损，所述滤光片上设置有图像传感器(图未示)，所述图像传感器可以是现有技术中的各类图像传感器，即，图像传感器是利用光电器件的光电转换功能，将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号，与光敏二极管，光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比，图像传感器是将其受光面上的光像，分成许多小单元，将其转换成可用的电信号的一种功能器件。

需要指出的是，指纹的沟和谷折射的光线顺序通过所述第一透镜至所述第三透镜后，经所述滤光片，入射至CMOS上形成了指纹的图像，然而，从指纹反射的天然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接反射至CMOS上形成指纹的图像时不能发现光强偏于哪一个方向，由此被反射的自然光使得光学指纹识别摄像头采集到的指纹图像会有所偏差，进而使得手机无法精准地识别到对应的指纹，亦即，现有的光学指纹识别摄像头对消除非偏振方向的光的能力较差。

进一步地，例如，所述第一透镜具有负屈光力，所述第一透镜的物侧光学面为凸面，所述第一透镜的像侧光学面为凸面，所述第一透镜的物侧光学面和所述第一透镜的像侧光学面中至少有一面为非球面；又如，所述第二透镜具有正屈光力，所述第二透镜的物侧光学面为凸面，所述第二透镜的像侧光学面为凸面，所述第二透镜的物侧光学面和所述第二透镜的像侧光学面均为非球面；又如，所述第三透镜具有正屈光力，所述第三透镜的物侧光学面为凹面，所述第三透镜的像侧光学面为凸面，所述第三透镜的物侧光学面和所述第三透镜的像侧光学面中至少有一面为非球面；再如，所述第二透镜的屈光力及所述第三透镜的屈光力的方向相同。

需要进一步说明的是，请参阅图1及图2，基于非球面的光学指纹识别摄像头10还包括偏振片900及透光片900a，所述偏振片900设置于所述第三透镜400及所述滤光片500之间，所述透光片900a设置于所述偏振片900远离所述滤光片500的一侧面上，所述透光片900a用于固定保护所述偏振片900，所述压圈片相对的两侧面分别与所述第三透镜及所述透光片顶持，从而能够防止所述透光片发生松动，进而能够更好地保护所述偏振片，所述基于非球面的光学指纹识别摄像头可以包括沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜100、遮光片200、第二透镜300、第三透镜400、透光片900a、偏振片900及滤光片500构成的光学成像系统，即，所述基于非球面的光学指纹识别摄像头可由第一透镜100、遮光片200、第二透镜300、第三透镜400、透光片900a、偏振片900及滤光片500构成。其中，所述偏振片是现有技术中的偏振片，即，所述偏振片是一种可以使自然光变成偏振光的光学元件，所述偏振片对入射基于非球面的光学指纹识别摄像头10的自然光具有遮蔽和透过的功能，可使得横向光或纵向光中的其中一种透过，另一种则被遮蔽，最后得到直线偏振光，即将自然光(无偏振光)变成偏振光，进而使得所述基于非球面的光学指纹识别摄像头能够得到偏振方向的光。

进一步地，所述基于非球面的光学指纹识别摄像头包括两个所述偏振片，两个所述偏振片之间的偏振化方向为45°，如此双层偏振片对入射光具有遮蔽功能，可以相对应的调节射入光线的强度。

进一步地，例如，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的有效焦距分别为-5.455mm、0.918mm及6.599mm；又如，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的折射率均大于1.5，其中，所述第一透镜及所述第二透镜的折射率均为1.545；又如，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的色散系数均大于20，其中，所述第一透镜及所述第二透镜的色散系数均为56.0；再如，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜在光轴上的厚度分别为0.453mm、0.690mm、0.290mm，其中，所述第一透镜、所述第二透镜之间的间距为0.190mm，所述第二透镜与所述第三透镜之间的间距为0.020mm。

上述基于非球面的光学指纹识别摄像头通过沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜、遮光片、第二透镜、第三透镜、透光片、偏振片及滤光片，所述第一透镜、所述遮光片、所述第二透镜、所述第三透镜、所述透光片、所述偏振片及所述滤光片共同用于起到光学成像功能。其中，所述偏振片设置于所述第三透镜及所述滤光片之间，所述透光片设置于所述偏振片远离所述滤光片的一侧面上，如此，通过设置所述偏振片，对入射基于非球面的光学指纹识别摄像头的自然光具有遮蔽和透过的功能，可使得横向光或纵向光中的其中一种透过，另一种则被遮蔽，最后得到直线偏振光，即将自然光(无偏振光)变成偏振光，进而使得所述基于非球面的光学指纹识别摄像头能够得到偏振方向的光。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于非球面的光学指纹识别摄像头，包括：沿物侧至像侧方向依次设置有第一透镜、遮光片、第二透镜、第三透镜及滤光片，其特征在于，还包括偏振片及透光片，

所述偏振片设置于所述第三透镜及所述滤光片之间，所述透光片设置于所述偏振片远离所述滤光片的一侧面上，所述透光片用于固定所述偏振片。

2.根据权利要求1所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，包括两个所述偏振片，两个所述偏振片之间的偏振化方向为45°。

3.根据权利要求1所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第一透镜具有负屈光力，所述第一透镜的物侧光学面为凸面，所述第一透镜的像侧光学面为凸面，所述第一透镜的物侧光学面和所述第一透镜的像侧光学面中至少有一面为非球面。

4.根据权利要求3所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第二透镜具有正屈光力，所述第二透镜的物侧光学面为凸面，所述第二透镜的像侧光学面为凸面，所述第二透镜的物侧光学面和所述第二透镜的像侧光学面均为非球面。

5.根据权利要求4所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第三透镜具有正屈光力，所述第三透镜的物侧光学面为凹面，所述第三透镜的像侧光学面为凸面，所述第三透镜的物侧光学面和所述第三透镜的像侧光学面中至少有一面为非球面。

6.根据权利要求1所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第二透镜的屈光力及所述第三透镜的屈光力的方向相同。

7.根据权利要求1所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的有效焦距分别为-5.455mm、0.918mm及6.599mm。

8.根据权利要求1所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的折射率均大于1.5，其中，所述第一透镜及所述第二透镜的折射率均为1.545。

9.根据权利要求1所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜的色散系数均大于20，其中，所述第一透镜及所述第二透镜的色散系数均为56.0。

10.根据权利要求1所述的基于非球面的光学指纹识别摄像头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜及所述第三透镜在光轴上的厚度分别为0.453mm、0.690mm、0.290mm，其中，所述第一透镜、所述第二透镜之间的间距为0.190mm，所述第二透镜与所述第三透镜之间的间距为0.020mm。