一种低成本高景深解码的光学成像系统的制作方法

本申请涉及一种光学系统，特别是涉及一种低成本高景深解码的光学成像系统。

背景技术：

随着目前移动支付的普及越来越广，更加符合消费者付款方式的便捷性，加之消费者移动设备数量越来越多，商家需相应地增添收付终端，故而越来越多的厂商陆续推出移动扫码支付的终端设备，市场需求显著增大；而移动收付款设备所需的一个重要零部件就是光学扫码模块；该模块一般包含光学成像系统、照明系统、对焦系统等；本专利就是针对其中的成像模块进行设计。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低成本高景深解码的光学成像系统，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种低成本高景深解码的光学成像系统，沿光轴方向从物面一侧至像面一侧依次设置有第一透镜、孔径光阑、第二透镜、第三透镜和物面；所述第一透镜和第二透镜的光焦度大于零，所述第三透镜的光焦度小于零。

优选的，所述孔径光阑的开孔直径为0.5mm。

优选的，所述光学系统满足：

第一透镜：2≤r1≤315≤r2≤160.8≤d≤1.0

第二透镜：-8≤r1≤-62≤r2≤30.5≤d≤0.7

第三透镜：5≤r1≤6-10≤r2≤-91.0≤d≤1.2

其中：r1、r2为透镜两面的曲率半径值、d为透镜的中心厚度值。

优选的，所述光学系统成像的半像高大于4.125。

优选的，所述光学系统成像的光学总长小于9mm。

优选的，所述光学系统成像的光学后截距大于5mm。

与现有技术相比，本申请的一种低成本高景深解码的光学成像系统结构简单明了，透镜易加工，材料低廉，按照大批量投产，同时，透镜的冷加工工艺较好，可以实现超低成本的生产流程。该系统可广泛用于条码扫描、移动支付、物流扫码等信息安全领域。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。

图1为本发明具体实施例中低成本高景深解码的光学成像系统示意图；

图2为本发明具体实施例中低成本高景深解码的光学成像系统的光学像差示意图；

图3为本发明具体实施例中低成本高景深解码的光学成像系统场曲及畸变示意图；

图4为本发明具体实施例中低成本高景深解码的光学成像系统点列示意图；

图5为为本发明具体实施例中低成本高景深解码的光学成像系统景深示意图；

图6为为本发明具体实施例中低成本高景深解码的光学成像系统tcd1103gfg具体指标及参数、规格尺寸图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示一种低成本高景深解码的光学成像系统，沿光轴方向从物面一侧至像面一侧依次设置有第一透镜、孔径光阑、第二透镜、第三透镜和物面；第一透镜和第二透镜的光焦度大于零，第三透镜的光焦度小于零。在该技术方案中，该系统采用典型的三片式库克光焦度分配方式，配合一定的通光孔径，可以有效满足一般地条码扫描景深需求。

优选的，孔径光阑的开孔直径为0.5mm。

在改技术方案中，为了保证解码景深足够大，足够深，孔径光阑做得异常微小，实物开孔只有0.5mm直径大小，换算相对孔径值fno只有15～20之间。优选的，光学系统满足：

第一透镜：2≤r1≤315≤r2≤160.8≤d≤1.0

第二透镜：-8≤r1≤-62≤r2≤30.5≤d≤0.7

第三透镜：5≤r1≤6-10≤r2≤-91.0≤d≤1.2

其中：r1、r2为透镜两面的曲率半径值、d为透镜的中心厚度值。

优选的，光学系统成像的半像高大于4.125。

在该技术方案中，光学系统成像的半像高大于4.125，以满足市面常见的一维ccd需求，如tcd1103gfg等，。

优选的，光学系统成像的光学总长小于9mm。

在该技术方案中，将学系统成像的光学总长小于9mm，以实现超小迷你型扫码模块的堆叠。

优选的，光学系统成像的光学后截距大于5mm。

在该技术方案中，将光学系统成像的光学后截距大于5mm保证镜头与一维ccd之间的调焦空间大小，不会造成结构干涉。

图2、图3和图4所示为本发明具体实施例中低成本高景深解码的光学成像系统光学像差示意图、场曲及畸变示意图和点列示意图。

如图5所示，一种低成本高景深解码的光学成像系统，景深与光圈f近似成正比关系。即光圈值越大，景深越大。景深与对焦距离l的平方近似成正比关系。即对焦距离对景深的影响比光圈更大，拍摄主体离相机越近，景深越短。景深与焦距f的平方近似成反比关系。即焦距对景深的影响也比光圈更大。使用广角焦段的景深大，使用长焦焦段则更容易获得背景虚化。景深公式如下所示：

如图6所示，一种低成本高景深解码的光学成像系统，配合市面常用的一维ccd，如tcd1103gfg，可以精确实现一维快递码扫描距离6-80mm以上，反馈在光学指标上可以通过点列图、焦深、景深等具体参数显示；tcd1103gfg具体指标及参数、规格尺寸如图6所示。

综上所述，与现有技术相比，本申请的一种低成本高景深解码的光学成像系统结构简单明了，透镜易加工，材料低廉，按照大批量投产，同时，透镜的冷加工工艺较好，可以实现超低成本的生产流程。该系统可广泛用于条码扫描、移动支付、物流扫码等信息安全领域。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。