[发明专利]一种基于环型孔径超薄透镜的微光学标签系统

权利要求书

1.一种基于环型孔径超薄透镜的微光学标签系统，其特征在于：该系统包括发射端和接收端，发射端包括微型标签码(1)和标签透镜(2)，微型标签码(1)位于标签透镜(2)的前焦平面处；接收端包括四次反射环型孔径超薄透镜(3)和图像传感器(4)，图像传感器(4)位于四次反射环型孔径超薄透镜(3)的后焦平面处，微型标签码(1)发出的光线依次经过标签透镜(2)和四次反射环型孔径超薄透镜(3)最终成像在图像传感器(4)上；

接收端接收到放大图像，其放大倍率与四次反射环型孔径超薄透镜(3)的焦距和标签透镜(2)的焦距的比值成正比；

标签透镜的焦距为f_a，即微型标签码到标签透镜中心距离为f_a，使得从微型标签码发出的光线经过标签透镜后发出的是平行光，接收端手机镜头为四次反射环型孔径超薄透镜，其焦距为f_D，接收距离为L即标签透镜与四次反射环型孔径超薄透镜中心之间的距离，图像传感器位于四次反射环型孔径超薄透镜的后焦平面处，平行光经过四次反射环型孔径超薄透镜成像在图像传感器上，系统的孔径光阑是标签透镜，视场光阑为微型标签码，微型标签码1的孔径为b，根据薄透镜成像公式：

式中，L为物距，v为像距，f_D为薄透镜焦距，则接收图像的大小为b′：

b'＝(v-f_D)D/v＝f_DD/L

微型标签码的放大倍率为M_b，M_b＝b'/b＝f_D/f_a，即接收端接收到的图像的放大倍率与四次反射环型孔径超薄透镜的焦距与标签透镜的焦距的比值成正比，接收距离为L：

L＝f_DD/b'

当图像传感器能识别的微型标签码尺寸确定时，系统能够正确解码微型标签码的接收距离L与四次反射环型孔径超薄透镜的孔径D与其焦距f_D的乘积成正比；正确解码微型标签码(1)的接收距离与四次反射环型孔径超薄透镜(3)的孔径及其焦距的乘积成正比；四次反射环型孔径超薄透镜(3)的前后反射面为多个高次非球面；

非球面上各点相对顶点沿光轴的线度z由下述公式定义：

公式中c＝1/R₀，R₀代表非球面顶点的曲率；

k代表二次曲面常数，

r代表距离光轴的水平距离，

a₁-a_n为非球面修正系数；四次反射环型孔径超薄透镜(3)的基底材料为CaF₂。