多层曲面复眼式180°大视场成像系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102944934A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102944934A(43)申请公布日2013.02.27(21)申请号201210536921.0(22)申请日2012.12.12(71)申请人南京迈得特光学有限公司地址211111江苏省南京市江宁区将军大道迎翠路37号翠屏科创园1309室(72)发明人房丰洲宋乐张红霞邹成刚范阳(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.G02B27/00(2006.01)G02B13/18(2006.01)G02B13/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图33页(54)发明名称多层曲面复眼式180°大视场成像系统(57)摘要本发明公开了一种多层曲面复眼式180°大视场成像系统，该系统包括依次排列的第一层透镜阵列、第二层透镜阵列、第三层透镜阵列、第四层透镜阵列以及图像传感器阵列；每一层透镜阵列均为在一球面基底上，以球面顶点为中心，放置一微透镜作为中心透镜，其光轴过球面顶点以及球心，在其外以六边形结构排布六个微透镜，这六个微透镜的光轴与中心透镜的光轴夹角均为θ；上述所有透镜阵列和图像传感器阵列的排布方式完全相同。本发明采用多层复眼结构设计思想，通过多路CCD探测器组合的方式，接收来自不同视场的入射光，从而使该透镜在保证复眼大视场特性的同时，能够获较高像质的成像，整体结构小巧、紧凑，便于应用。CN102943ACN102944934A权利要求书1/1页1.一种多层曲面复眼式180°大视场成像系统，其特征在于：包括依次排列的第一层透镜阵列(1)、第二层透镜阵列(3)、第三层透镜阵列(4)、第四层透镜阵列(5)以及图像传感器阵列(6)；每一层透镜阵列均为在一球面基底上，以球面顶点为中心，放置一微透镜作为中心透镜，其光轴过球面顶点以及球心，在其外以六边形结构排布六个微透镜，这六个微透镜的光轴与中心透镜的光轴夹角均为θ；上述所有透镜阵列和图像传感器阵列(6)的排布方式完全相同。2.根据权利要求1所述多层曲面复眼式180°大视场成像系统，其特征在于：在第一层透镜阵列(1)和第二层透镜阵列(3)之间设有光阑孔阵列(2)，光阑孔阵列(2)的排布方式与所有透镜阵列及图像传感器阵列(6)的排布方式完全相同。3.根据权利要求2所述多层曲面复眼式180°大视场成像系统，其特征在于：所述第一层透镜阵列(1)、第二层透镜阵列(3)、第三层透镜阵列(4)和第四层透镜阵列(5)上的透镜形状为平凹透镜、双凸透镜、正弯月形透镜、双凹透镜、平凹透镜或者负弯月形透镜。4.根据权利要求1所述多层曲面复眼式180°大视场成像系统，其特征在于：所述第四层透镜阵列(5)上的透镜为双凹透镜，其第二个面为旋转对称的非球面，非球面面型方程为其中设z轴为光轴，r为非球面上任一点到光轴的距离，记r2＝x2+y2，c为非球面顶点处的曲率(即半径的倒数)，α4、α6、α8等为多次项系数。其中k为二次曲面系数，k＝0表示球面，k＝-1表示抛物面，-1<k＜0表示椭球面，k＜-1表示双曲面，k＞0表示扁平椭球面。5.根据权利要求2所述多层曲面复眼式180°大视场成像系统，其特征在于：所述第一层透镜阵列(1)上的透镜为平凹透镜、第二层透镜阵列(3)上的透镜为双凸透镜、第三层透镜阵列(4)上的透镜为正弯月形透镜，光阑孔阵列(2)上的光阑孔为一圆形通孔。2CN102944934A说明书1/5页多层曲面复眼式180°大视场成像系统技术领域[0001]本发明涉及仿生复眼成像领域，具体地说是大视场成像系统。背景技术[0002]近年来，仿生复眼成像系统引起了研究人员的广泛关注，其独特的视场大、体积小、对运动物体的灵敏度高等特性，使其在医疗、工业、国防等领域的应用拥有很大的潜力。复眼是存在于自然界中的一种小巧而精密的光学结构。不同于我们所熟知的单孔径成像系统，复眼是由许多个六边形的子眼单元组成，这些六边形的子眼紧密的排布在一曲面上。每个子眼由角膜透镜、晶锥、感杆束以及感光细胞构成。由于尺寸较小，每个子眼只能对空间的某一视场区域成像，所有子眼协同工作时，方能对大视场空间进行目标探测。[0003]生物复眼多存在于昆虫当中，因此复眼整体尺寸较小，每个子眼的尺寸从几微米到几十微米不等，复眼所含子眼的个数也从几百至几万不等。昆虫复眼的视野非常开阔，有些昆虫水平视野范围可达240°，垂直视野范围可达360°。然而，昆虫复眼的分辨率很低，通常仅有1米左右，即使视力最强的蜜蜂，其视力也只有人眼的百分之一。如果在光线微弱的地方，它们的视力还要更差。但是昆虫复眼对运动物体的灵敏度非常高，如蜜蜂对突然出现的物体的反应时间仅需0.01秒，而人眼需