(方程式1)
[0031] 其中：
[0032] Z =平行于光軸的表面的表面輪廓；
[0033] s =與光軸之間的徑向距離；
[0034] C =曲率，半徑的倒數(shù)；
[0035] k=圓錐系數(shù)；
[0036] Α4、Α6、Α8· · ·=第4、6、8…次非球面系數(shù)；
[0037] 當(dāng)非球面系數(shù)相等于零的時(shí)候，所得出的非球面表面就相等于一個(gè)圓錐。下表顯 示，所產(chǎn)生的實(shí)際圓錐表面將取決于圓錐系數(shù)的量值大小以及正負(fù)符號(hào)。
[0038] 表一：圓錐系數(shù)與圓錐表面類型的關(guān)系
[0039]
[0040] 非球面透鏡最獨(dú)具特色的幾何特征就是其曲率半徑會(huì)隨著與光軸之間的距離而 出現(xiàn)變化，相較之下，球面的半徑始終都是不變的。該特殊的形狀允許非球面透鏡提供相較 于標(biāo)準(zhǔn)球面表面而言更高的光學(xué)性能。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的變焦成像鏡頭由2組5片透鏡組成，沿光軸方向從前到 后依次為第一透鏡組和第二透鏡組，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，尤其適用于便攜式移動(dòng)設(shè)備。
[0042] 并且兩組透鏡組之間的距離可調(diào)，實(shí)現(xiàn)變焦功能；從短焦端向長(zhǎng)焦端變焦時(shí)，圖像 傳感器（圖像傳感器位于整個(gè)變焦成像鏡頭的后方）固定，沿著光軸方向，第一透鏡組向物 體側(cè)（變焦成像鏡頭的前端）方向移動(dòng)，第二透鏡組向物體側(cè)方向移動(dòng)，且第一透鏡組與第 二透鏡組朝著縮小間距的趨勢(shì)移動(dòng)，第二透鏡組與圖像傳感器朝著擴(kuò)大間距的趨勢(shì)移動(dòng)， 從長(zhǎng)焦端向短焦端變焦時(shí)，圖像傳感器固定沿著光軸方向，第一透鏡組向成像面?zhèn)龋ㄗ兘?成像鏡頭的后端）方向移動(dòng)，第二透鏡組向成像面?zhèn)确较蛞苿?dòng)，且第一透鏡組與第二透鏡 組朝著擴(kuò)大間距的趨勢(shì)移動(dòng)，第二透鏡組與圖像傳感器朝著縮小間距的趨勢(shì)移動(dòng)；本發(fā)明 的變焦成像鏡頭變焦范圍為5-llmm，可以實(shí)現(xiàn)2倍以上光學(xué)變焦，變焦范圍較廣，采集范圍 為0.2-0. 8m，可同時(shí)采集雙目虹膜圖像（當(dāng)然也可以只采集單目虹膜圖像），采集范圍廣。
[0043] 本發(fā)明的變焦成像鏡頭沿光軸方向從前到后的五片透鏡依次為為第一至第五透 鏡，分別是雙凹透鏡、凸凹透鏡、雙凸透鏡、雙凹透鏡和凸凹透鏡，其中第一透鏡、第二透鏡 和第五透鏡為非球面透鏡，第三透鏡和第四透鏡為球面透鏡且膠合在一起。該成像鏡頭在 近紅外波段具有較高的成像質(zhì)量，畸變小，可用于采集紋理豐富的虹膜圖像。
[0044] 因此，本發(fā)明的變焦成像鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積??；變焦及采集范圍廣；能夠采集高 質(zhì)量的虹膜圖像。
[0045] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，各個(gè)透鏡的焦距可以滿足：-1. 6彡Fl/Fw彡-0.85， 0. 75 < F2/Fw < 1. 15,1 < FT/Fw < 2. 5 ;其中Fw為所述變焦成像鏡頭變焦范圍的最短焦 距，F(xiàn)T為所述變焦成像鏡頭變焦范圍的最長(zhǎng)焦距，F(xiàn)l為所述第一透鏡組的焦距，F(xiàn)2為所述 第二透鏡組的焦距。當(dāng)各個(gè)透鏡組的焦距滿足上述關(guān)系時(shí)，具有好的成像質(zhì)量。
[0046] 進(jìn)一步的，F(xiàn)w = 5mm，F(xiàn)T = 11mm，~8mm < Fl < -4. 25mm，3. 75mm < F2 < 5· 75mm〇
[0047] 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡 的材質(zhì)滿足：1. 5 < nd < 1. 9, 2. 0 < vd < 65,其中，nd為透鏡材質(zhì)的折射率，vd為透鏡材 質(zhì)的色散系數(shù)。采用上述折射率和色散系數(shù)的材質(zhì)既能夠得到較好的成像質(zhì)量，又能節(jié)省 材料成本。
[0048] 優(yōu)選的，如圖1所示，第一透鏡組101和第二透鏡組102之間設(shè)置有用于控制近紅 外光通過(guò)率的光闌6。光闌能夠調(diào)節(jié)通過(guò)的近紅外光的強(qiáng)弱，不同的環(huán)境下可以選擇不同的 光闌。
[0049] 作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，可以在某個(gè)透鏡的某個(gè)表面鍍有能反射可見(jiàn)光并透過(guò) 近紅外光的濾光膜（如近紅外波段窄帶濾光膜），優(yōu)選在第一透鏡的前表面鍍有濾光膜；濾 光膜能夠避免可見(jiàn)光對(duì)成像鏡頭的干擾，同時(shí)，反射的可見(jiàn)光能夠使用戶從成像鏡頭中看 到自身的眼部圖像，方便用戶調(diào)節(jié)自身位置，起到定位的作用。并且第一透鏡的后表面以及 第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡的前表面及后表面均鍍有能增強(qiáng)近紅外光透過(guò) 率的近紅外波段增透膜。增透膜能夠增強(qiáng)近紅外光的透過(guò)率，能夠以較小的發(fā)射功率獲得 較清晰的虹膜圖像。
[0050] 或者，如圖1所示，成像鏡頭還包括能反射可見(jiàn)光并透過(guò)近紅外光的平面濾光片 7,平面濾光片可以位于整個(gè)成像鏡頭最前端或最后端，優(yōu)選最后端，平面濾光片能夠避免 可見(jiàn)光對(duì)成像鏡頭的干擾；第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡的前表面 及后表面均鍍有能增強(qiáng)近紅外光透過(guò)率的近紅外波段增透膜。增透膜能夠增強(qiáng)近紅外光的 透過(guò)率，能夠以較小的發(fā)射功率獲得較清晰的虹膜圖像。
[0051] 優(yōu)選的，上述近紅外光的波長(zhǎng)范圍為700-900nm。
[0052] 為進(jìn)一步的節(jié)約成本，第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡的材 質(zhì)可以為玻璃或塑料。
[0053] 下面以一個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述：
[0054] 實(shí)施例一：
[0055] 如圖1所示，本實(shí)施例的變焦成像鏡頭采用兩組透鏡結(jié)構(gòu)，由五片透鏡、平面濾光 片7、光闌6組成，變焦成像鏡頭后方設(shè)置有圖像傳感器8,沿光軸方向從前到后依次排列 為：具有負(fù)光焦度的第一透鏡組101，其由第一透鏡1和第二透鏡2組成，第一透鏡1具有 負(fù)光焦度，其為雙凹透鏡，前表面11為凹面，后表面12為凹面；第二透鏡2具有正光焦度， 其為凸凹透鏡，前表面21為凸面，后表面22為凹面；具有正光焦度的第二透鏡組102,其由 第三透鏡3、第四透鏡4和第五透鏡5組成，其中第三透鏡和3第四透鏡4為膠合鏡，第三透 鏡3具有正光焦度，其為雙凸透鏡，前表面31為凸面，后表面32為凸面；第四透鏡4具有負(fù) 光焦度，其為雙凹透鏡，前表面41為凹面，后表面42為凹面，第五透鏡5具有正光焦度，其 為凸凹透鏡，前表面51為凸面，后表面52為凹面；平面濾光片7位于第五透鏡5與成像面 (圖像傳感器面8)之間，成像面即圖像傳感器面8,采用CCD或Cmos傳感器，第一透鏡1、第 二透鏡2及第五透鏡5表面為偶次非球面，第三透鏡3和第四透鏡4表面為球面，透鏡其材 質(zhì)為塑料或玻璃，其中第一透鏡、第二透鏡和第五透鏡為塑料材質(zhì)，第三透鏡和第四透鏡為 玻璃材質(zhì)。本實(shí)施例設(shè)置有光闌6,光闌6位于第一透鏡組101與第二透鏡組102之間，即 第二透鏡2與第三透鏡3之間。本實(shí)施例的成像波長(zhǎng)為近紅外波段700-900nm，為保證該波 段光線透過(guò)率，透鏡每面需要鍍相應(yīng)波段的增透膜，為保證成像時(shí)免于其他光線的干擾，增 加平面濾光片7進(jìn)行濾波，濾除可見(jiàn)光透過(guò)近紅外光。
[0056] 圖2為本實(shí)施例的變焦成像鏡頭變焦時(shí)各透鏡組的變化示意圖，圖中僅顯示了從 四個(gè)不同變焦焦距下，各透鏡組的相對(duì)位置變化情況，其中焦距一相對(duì)其他焦距為短焦端， 焦距四相對(duì)于其他焦距為長(zhǎng)焦端。從焦距一（短焦端）向焦距二、焦距三及焦距四（長(zhǎng)焦 端）變焦時(shí)，成像面及平面濾光片7固定，沿著光軸方向，第一透鏡組101向物體側(cè)方向移 動(dòng)，第二透鏡組102向物體側(cè)方向移動(dòng)，且第一透鏡組101與第二透鏡組102朝著縮小間距 的趨勢(shì)移動(dòng)，第二透鏡組102與成像面朝著擴(kuò)大間距的趨勢(shì)移動(dòng)。從焦距四（長(zhǎng)焦端）向焦 距一、焦距二及焦距三（短焦端）變焦時(shí)，成像面及平面濾光片7固定，沿著光軸方向，第一 透鏡組101向成像面?zhèn)确较蛞苿?dòng)，第二透鏡組102向成像面?zhèn)确较蛞苿?dòng)，且第一透鏡組101 與第二透鏡組102朝著擴(kuò)大間距的趨勢(shì)移動(dòng)，第二透鏡組102與成像面朝著縮小間距的趨 勢(shì)移動(dòng)。