一种定焦光学成像系统及其成像方法技术方案

本发明专利技术提供了一种定焦光学成像系统，其特征在于，光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的第一透镜L1、光阑、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4，光学系统的第一透镜L1、第三透镜L3具有负光焦度；第二透镜L2、第四透镜L4具有正光焦度。本发明专利技术采用1G3P结构设计，兼具轻质、高成像稳定性的优点；结构简单，尺寸更小；公差敏感度更低，易于装配，更适合大规模高良率生产；物方有效视场≥30.8mm，可实现多行文字同时成像与识别；通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角小，总体成像质量优良。良。良。

【技术实现步骤摘要】
一种定焦光学成像系统及其成像方法


[0001]本专利技术涉及一种定焦光学成像系统及其成像方法。

技术介绍

[0002]查阅字典一直都是外语学习的一大痛点，无论是纸质或是电子词典，都难以实现实时翻译的效果，极大地浪费了外语学习人群的宝贵时间。扫描成像式翻译笔的出现在一定程度上为上述问题提供了解决方案，然而多年以来，相关产品无论是在外形、工作原理等方面都鲜有突出进步，导致当前市面上的实时翻译产品严重同质化，同时扫描笔的成像镜片结构的稳定性差。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种定焦光学成像系统及其成像方法，其结构合理，采用玻塑结构设计，兼具低成本、轻质、高成像稳定性的优点；物方视场大，像质极佳，可以为图像与文字识别模块提供更大的有效视野。此外，本专利技术突破了当前同类光学系统结构与性能趋同的现状，实现了“0物距”成像，同时第一透镜L1采用低磨耗度玻璃，确保了光学与结构稳定性。
[0004]本专利技术采用以下方案实现：一种定焦光学成像系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的第一透镜L1、光阑、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4，所述光学系统的第一透镜L1、第三透镜L3具有负光焦度；第二透镜L2、第四透镜L4具有正光焦度。
[0005]进一步的，所述第一透镜L1由玻璃材料制成，第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4 均由塑胶材料制成。
[0006]进一步的，所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：
‑
57.0< f1/f<
‑
45.0，0.1<f2/f<2.0，
‑
2.0<f3/f<
‑
0.5，1.0<f4/f<5.0。
[0007]进一步的，所述的第一透镜满足关系式：N
d
≥1.5，V
d
≥50.0；所述的第二透镜满足关系式：N
d
≥1.5，V
d
≥50.0；所述的第三透镜满足关系式：N
d
≥1.5，V
d
≤ 50.0；所述的第四透镜满足关系式：N
d
≥1.5，V
d
≥50.0。其中N
d
为折射率，V
d
为阿贝常数。
[0008]进一步的，所述第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4为非球面透镜。非球面曲线方程表达式为：
[0009][0010]其中，Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的离矢高；c为非球面的近轴曲率；k为圆锥常数；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8均为高次项系数。
[0011]进一步的，所述光学系统的光学总长度TTL与所述光学系统的焦距f之间满足： TTL/f≤25.0，所述光学系统的F数<3.8。
[0012]进一步的，所述光学系统满足如下关系式：1.0≤ImgH/f≤3.0。其中，ImgH为电子光感原件有效像素区域对角线长度的一半；f为光学系统的有效焦距。
[0013]一种定焦光学成像系统的成像方法：光线从物方依次经过第一透镜L1、光阑、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4，然后到到成像面成像。
[0014]与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：(1)采用1G3P结构设计，兼具低成本、轻质、高成像稳定性的优点；(2)结构新颖且简单，尺寸更小；公差敏感度更低，易于装配，成本更低，更适合大规模高良率生产；(3)物方有效视场≥30.8mm，远超当前市场同类竞品，可以实现多行文字的同时成像与识别；(4)通过合理的玻璃材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学系统的轴向色差与横向色差得到了很好地校正，合理的面型设计也使得整个光学系统的高级像差得到有效校正，同时每个镜面的光线入射角小，系统总体成像质量优良。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例一的光学结构示意图；
[0016]图2是本专利技术实施例一的全工作波段轴向色差图；
[0017]图3是本专利技术实施例一的全工作波段垂轴色差图；
[0018]图4是本专利技术实施例一的全工作波段场曲与畸变图；
[0019]图5是本专利技术实施例二的全工作波段轴向色差图；
[0020]图6是本专利技术实施例二的全工作波段垂轴色差图；
[0021]图7是本专利技术实施例二的全工作波段场曲与畸变图；
[0022]图8是本专利技术实施例三的全工作波段轴向色差图；
[0023]图9是本专利技术实施例三的全工作波段垂轴色差图；
[0024]图10是本专利技术实施例三的全工作波段场曲与畸变图；
[0025]图11是本专利技术实施例四的全工作波段轴向色差图；
[0026]图12是本专利技术实施例四的全工作波段垂轴色差图；
[0027]图13是本专利技术实施例四的全工作波段场曲与畸变图。
[0028]图中：L1
‑
第一透镜；STO
‑
光阑；L2
‑
第二透镜；L3
‑
第三透镜；L4
‑
第四透镜；L5
‑
保护玻璃；IMG
‑ꢀ
成像面。
具体实施方式
[0029]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。
[0030]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]如图1所示，本实施例提供了一种定焦光学成像系统，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的第一透镜L1、光阑、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、保护玻璃
L5，所述光学系统的第一透镜L1、第三透镜L3具有负光焦度；第二透镜L2、第四透镜L4具有正光焦度。
[0033]在本实施例中，所述第一透镜L1由玻璃材料制成，第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4均由塑胶材料制成。
[0034]在本实施例中，所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：
‑
57.0< f1/f<...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定焦光学成像系统，其特征在于，所述光学系统包括沿入射光路自前向后依次设置的第一透镜L1、光阑、第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4，所述光学系统的第一透镜L1、第三透镜L3具有负光焦度；第二透镜L2、第四透镜L4具有正光焦度。2.根据权利要求1所述的定焦光学成像系统，其特征在于，所述第一透镜L1由玻璃材料制成，第二透镜L2、第三透镜L3以及第四透镜L4均由塑胶材料制成。3.根据权利要求2所述的定焦光学成像系统，其特征在于，所述光学系统的焦距为f，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4，其中f1、f2、f3、f4与f满足以下比例：
‑
57.0<f1/f<
‑
45.0，0.1<f2/f<2.0，
‑
2.0<f3/f<
‑
0.5，1.0<f4/f<5.0。4.根据权利要求3所述的定焦光学成像系统，其特征在于，所述的第一透镜满足关系式：N
d
≥1.5，V
d
≥50.0；所述的第二透镜满足关系式：N
d
≥1.5，V
d
≥50.0；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，许熠宸，林文斌，薛政云，胡青平，
申请(专利权)人：福建福光天瞳光学有限公司，
类型：发明
国别省市：