CN114063266A - 一种用于实时翻译设备的光学*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于实时翻译设备的光学***，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的光阑、第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜以及位于第二双凸正透镜右侧的滤光片；所述第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜均为非球面透镜，并由塑胶材料制成。该光学***结构合理，像质优秀，视场相较于当前主流产品得到了提升，能够实现三行及以上大字体文字的实时高质量成像。

Description

一种用于实时翻译设备的光学***
技术领域
本发明涉及一种用于实时翻译设备的光学***。
背景技术
“全时域学***；此外，当前此类产品往往需要额外的照明光源辅助成像，增加了总体***结构的复杂性。因此，市场也亟需一种大视场、小尺寸、结构稳定、具有暗光环境适应性的光学***以全面提升产品性能，突破当前相关产品严重同质化的现状。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于实时翻译设备的光学***，该光学***结构合理，像质优秀，视场相较于当前主流产品得到了提升，能够实现三行及以上大字体文字的实时高质量成像。
本发明的技术方案在于：一种用于实时翻译设备的光学***，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的光阑、第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜以及位于第二双凸正透镜右侧的滤光片；所述第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜均为非球面透镜，并由塑胶材料制成。
进一步地，所述光阑与第一双凸正透镜之间的空气间隔为0.001~0.01mm，所述第一双凸正透镜与第一弯月负透镜之间的空气间隔为0.01~0.5mm，所述第一弯月负透镜与第二双凸正透镜的空气间隔为0.02~0.1mm。
进一步地，所述光学***的焦距为
Figure 560086DEST_PATH_IMAGE001
，所述第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜的焦距分别为
Figure 616904DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 259500DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 944428DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure 11348DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 24303DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 765863DEST_PATH_IMAGE004
与
Figure 383926DEST_PATH_IMAGE001
满足以下比例：0.34<
Figure 155835DEST_PATH_IMAGE002
/
Figure 75993DEST_PATH_IMAGE001
<-0.74，-2.87<
Figure 355665DEST_PATH_IMAGE003
/
Figure 952868DEST_PATH_IMAGE001
<-0.87，1.28<
Figure 876438DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 286821DEST_PATH_IMAGE001
<2.28。
进一步地，所述第一双凸正透镜满足关系式：
Figure 573446DEST_PATH_IMAGE005
≥1.52，
Figure 697260DEST_PATH_IMAGE006
≥52；所述第一弯月负透镜满足关系式：
Figure 716032DEST_PATH_IMAGE005
≥1.60，
Figure 190875DEST_PATH_IMAGE006
≤33；所述第二双凸正透镜满足关系式：
Figure 248568DEST_PATH_IMAGE005
≥1.49，
Figure 289205DEST_PATH_IMAGE006
≥54，其中
Figure 541195DEST_PATH_IMAGE005
为折射率，
Figure 503335DEST_PATH_IMAGE006
为阿贝常数。
进一步地，所述光学***的光学总长度TTL与光学***的焦距F之间满足：TTL/F≤2.50。
进一步地，所述光学***的工作波长覆盖了可见光与近红外波段。
进一步地，所述光学***的视场角≥100°。
一种用于实时翻译设备的光学***的成像方法，包括一种用于实时翻译设备的光学***，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第三双凸正透镜以及滤光片后成像。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
（1）该光学***结构合理，像质优秀，相较于全玻璃设计，结构更加简单，尺寸与质量更小，结构稳定性可靠性俱佳；视场相较于当前主流产品得到了提升，能够实现三行及以上大字体文字的实时高质量成像。
（2）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）工作波长涵盖了可见光波段与近红外波段，能够更好地适应暗光环境，不需要额外的照明光源；
（4）视场角更大，用在翻译笔上可以有效实现多行精确实时成像；
（5）通过合理的塑胶材料搭配以及镜片光焦度分配，整个光学***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***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。
附图说明
图1是本发明的光学结构示意图；
图2是本发明的可见光MTF曲线图；
图3是本发明的轴向色差曲线图；
图4是本发明的横向像差图；
图中：STO-光阑；L1第一双凸正透镜-；L2-第一弯月负透镜；L3-第二双凸正透镜；L4-滤光片；L5-成像面。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
参考图1至图4
一种用于实时翻译设备的光学***，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的光阑STO、第一双凸正透镜L1、第一弯月负透镜L2、第二双凸正透镜L3以及位于第二双凸正透镜右侧的滤光片L4；所述第一双凸正透镜的物侧面与像侧面均为凸面。该第一双凸正透镜具有正光焦度，通过弯折光线使后续透镜表面的主光线入射角（CRA）降低。所述第一弯月负透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面。所述第二双凸正透镜的物侧面和像侧面均为凸面。所述第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜均为非球面透镜，并由塑胶材料制成。
本实施例中，所述光阑与第一双凸正透镜之间的空气间隔为0.001~0.01mm，所述第一双凸正透镜与第一弯月负透镜之间的空气间隔为0.01~0.5mm，所述第一弯月负透镜与第二双凸正透镜的空气间隔为0.02~0.1mm。
本实施例中，所述光学***的焦距为
Figure 803866DEST_PATH_IMAGE001
，所述第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜的焦距分别为
Figure 138158DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 623366DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 807222DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure 645865DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 598778DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 753422DEST_PATH_IMAGE004
与
Figure 158996DEST_PATH_IMAGE001
满足以下比例：0.34<
Figure 66909DEST_PATH_IMAGE002
/
Figure 874328DEST_PATH_IMAGE001
<-0.74，-2.87<
Figure 701338DEST_PATH_IMAGE003
/
Figure 95673DEST_PATH_IMAGE001
<-0.87，1.28<
Figure 276119DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 951426DEST_PATH_IMAGE001
<2.28。
本实施例中，所述第一双凸正透镜满足关系式：
Figure 877835DEST_PATH_IMAGE005
≥1.52，
Figure 382635DEST_PATH_IMAGE006
≥52；所述第一弯月负透镜满足关系式：
Figure 491405DEST_PATH_IMAGE005
≥1.60，
Figure 490061DEST_PATH_IMAGE006
≤33；所述第二双凸正透镜满足关系式：
Figure 314666DEST_PATH_IMAGE005
≥1.49，
Figure 290450DEST_PATH_IMAGE006
≥54，其中
Figure 406173DEST_PATH_IMAGE005
为折射率，
Figure 42691DEST_PATH_IMAGE006
为阿贝常数。
非球面曲线方程表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
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；A、B、C、D、E、F均为高次项系数。
本实施例中，所述光学***的光学总长度TTL与光学***的焦距F之间满足：TTL/F≤2.50。
本实施例中，所述光学***的工作波长覆盖了可见光与近红外波段。
本实施例中，所述光学***的视场角≥100°。
一种用于实时翻译设备的光学***的成像方法，包括一种用于实时翻译设备的光学***，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第三双凸正透镜以及滤光片后成像。
本实施例中，光学***的各透镜的曲率半径R、厚度d、折射率
Figure 851247DEST_PATH_IMAGE008
以及阿贝数
Figure 970120DEST_PATH_IMAGE009
见表1。
Figure 686272DEST_PATH_IMAGE010
表1具体镜片参数表
本实施例中，光学***的各非球面透镜的非球面系数见表2。
Figure 177296DEST_PATH_IMAGE011
本实施例中，光学***实现的技术指标如下：
（1）焦距：EFFL=0.835mm；（2）光圈F=3.53；（3）视场角：2w≥100°；（4）成像圆直径大于φ2.0mm；（5）工作波段：436~850nm；（6）光学总长TTL≤3.0mm，光学后截距BFL≥0.35mm；（7）该镜头适用于翻译笔等实时成像、图像识别与处理***。
由图2、图3、图4可以看出，该光学***在工作波段成像质量优秀，轴上像差及场曲等轴外像差同时得到了校正。其中，由图3可知，该光学***的最大轴向色差为0.035mm；由图4可知，该光学***的垂轴色差在合理范围内，表明垂轴色差得到良好地矫正。
综上可以看出，该光学***能够适应复杂照明环境，拥有超越当前市场竞品的大视场角。采用多片非球面设计，***质量更轻，结构稳定性优异。镜组装配敏感度低、良率高、成本低，适合大规模生产。此外，该光学***具有优良的成像质量，用在翻译笔等实时成像、图像识别与处理***中可以有效完成多行文字（大范围）高质量成像。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的用于实时翻译设备的光学***并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，包括沿光线入射光路自左向右依次间隔设置的光阑、第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜以及位于第二双凸正透镜右侧的滤光片；所述第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜均为非球面透镜，并由塑胶材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，所述光阑与第一双凸正透镜之间的空气间隔为0.001~0.01mm，所述第一双凸正透镜与第一弯月负透镜之间的空气间隔为0.01~0.5mm，所述第一弯月负透镜与第二双凸正透镜的空气间隔为0.02~0.1mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，所述光学***的焦距为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，所述第一双凸正透镜、第一弯月负透镜、第二双凸正透镜的焦距分别为
Figure 477403DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 406045DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure 462862DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 807256DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 155102DEST_PATH_IMAGE004
与
Figure 192328DEST_PATH_IMAGE001
满足以下比例：0.34<
Figure 470863DEST_PATH_IMAGE002
/
Figure 884527DEST_PATH_IMAGE001
<-0.74，-2.87<
Figure 299328DEST_PATH_IMAGE003
/
Figure 8920DEST_PATH_IMAGE001
<-0.87，1.28<
Figure 774751DEST_PATH_IMAGE004
/
Figure 460947DEST_PATH_IMAGE001
<2.28。
4.根据权利要求1所述的一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，所述第一双凸正透镜满足关系式：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
≥1.52，
Figure 58150DEST_PATH_IMAGE006
≥52；所述第一弯月负透镜满足关系式：
Figure 529189DEST_PATH_IMAGE005
≥1.60，
Figure 719999DEST_PATH_IMAGE006
≤33；所述第二双凸正透镜满足关系式：
Figure 272203DEST_PATH_IMAGE005
≥1.49，
Figure 599280DEST_PATH_IMAGE006
≥54，其中
Figure 712991DEST_PATH_IMAGE005
为折射率，
Figure 391097DEST_PATH_IMAGE006
为阿贝常数。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，所述光学***的光学总长度TTL与光学***的焦距F之间满足：TTL/F≤2.50。
6.根据权利要求1所述的一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，所述光学***的工作波长覆盖了可见光与近红外波段。
7.根据权利要求1所述的一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，所述光学***的视场角≥100°。
8.一种用于实时翻译设备的光学***的成像方法，包括采用如权利要求1、2、4、6或7中任意一项所述的一种用于实时翻译设备的光学***，其特征在于，按以下步骤进行：光线自左向右依次经第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第三双凸正透镜以及滤光片后成像。
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