[发明专利]一种基于环型孔径超薄透镜的微光学标签系统

摘要

本发明公开了一种基于环型孔径超薄透镜的微光学标签系统，包括发射端和接收端，发射端包括微型标签码和标签透镜，微型标签码位于标签透镜的前焦平面处；接收端包括四次反射环型孔径超薄透镜和图像传感器，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，微型标签码发出的光线依次经过标签透镜和四次反射环型孔径超薄透镜最终成像在图像传感器上。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的基于环型孔径超薄透镜的微光学标签系统，通过环型折叠的方式实现超薄的大孔径长焦距透镜，并将这种透镜用作微光学标签系统的接收端手机镜头，可以增加接收距离，实现了手机对微型标签码的远距离接收。

主权项

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fa，即微型标签码到标签透镜中心距离为fa，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fD，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，fD为薄透镜焦距，则接收图像的大小为b′：b'＝(v‑fD)D/v＝fDD/L微型标签码的放大倍率为Mb，Mb＝b'/b＝fD/fa，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＝fDD/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fD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‑an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。