多通道大视角仿生复眼成像探测装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105578003A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201510947667.7(22)申请日2015.12.17(71)申请人沈阳理工大学地址110159辽宁省沈阳市浑南新区南屏中路6号(72)发明人郝永平李伦刘双杰(74)专利代理机构沈阳利泰专利商标代理有限公司21209代理人李枢(51)Int.Cl.H04N5/225(2006.01)G02B27/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图6页(54)发明名称多通道大视角仿生复眼成像探测装置(57)摘要多通道大视角仿生复眼成像探测装置包括：子眼镜头，根据系统总体视场角度设计要求，镜头结构采用三片分离式库克结构，单个子眼的视场角度为42°，为满足小型化的要求，该镜头的设计直径尺寸小于20mm.光线折转元件，将角度分离的图像信息传输到CCD/CMOS光感区域上，采用光学纤维面板作为光线偏转元件。根据各通道子眼的分布位置及子眼透镜的焦距确定光学纤维面板各表面的抛光角度。再与CCD/CMOS耦合，光学纤维面板作为中继元件，把子眼通道的图像信息均匀的投射到光感区域上。能够采集全视角图像，不存在视场盲区，能够实时高效的将各方向的信息显示于一幅图像中，具有结构简单，能耗低，大视角等优点，且造价低廉、高效长寿特点。CN105578003ACN105578003A权利要求书1/1页1.多通道大视角仿生复眼成像探测装置，包括多通道子眼阵列、光学纤维面板、CCD/CMOS光感元件及图像处理装置，其特征在于所述的多通道子眼阵列为多个子眼透镜阵列，多个子眼透镜分别对各个方向进行成像，通过光学纤维面板，将角度分离的图像传输到CCD/CMOS光感元件的光感区域上，在同一片光感元件中成多角度图像，再经后期图像处理，拼接完整大视角图像，使视场角度≥120°,构成多通道大视角仿生复眼成像探测装置。2.根据权利要求1所述的多通道大视角仿生复眼成像探测装置，其设计制作过程包括以下步骤：a、设计单通道子眼透镜-单通道镜头选用三片分离式库克镜头作为基础，通过采用凹凸透镜的配合使用来进行球差的校正，通过使用对称结构的光学系统来降低慧差，建立优化函数来结构进行优化，左右两片镜片的材料为SK16，中间镜片的材料为F2，镜头设计尺寸直径≤20mm,其焦距为10mm.设计视场角度为42°，在三个入射角度下，光斑的大小分别为3.365um其对应入射角为0°、8.827um其对应入射角度为14.7°、7.345um其对应入射角度为21°，成像结果最大畸变量为1.44%，远远小于人眼可分辨的畸变量4%；b、将光学纤维面板上下表面简单抛光，以下底面为基面，抛出异形光学纤维面板的形状，抛光后的异形光学纤维面板为对称结构，抛光后的外形尺寸为长6.4mm，宽4.8mm,高3mm，各倾斜表面与基面的夹角分别为136°和123°，此角度根据各子眼通道的分布位置及分布角度而确定，子眼通道到抛光后光学纤维面板的距离为透镜的焦距；c、光线沿直线传播，光线垂直入射光学纤维面板倾斜表面会有一定的光线发生反射，为减少入射光线的能量损失，在抛光后的光学纤维面板各工作表面镀AR增透膜，减少反射光线的能量损失，使光学系统成像更清晰；d、光学纤维面板与CCD/CMOS耦合：将抛光后的光学纤维面板与CCD/CMOS光感区域耦合连接，耦合件要满足：光学纤维面板与CCD/CMOS芯片牢封接；耦合胶均匀、无气泡产生，从而不影响光线传输；面板耦合件传输图像清晰。3.根据权利要求1所述的多通道大视角仿生复眼成像探测装置，其特征在于所述的图像处理，装置装配准确调整焦距，采集各角度的视觉图像信息，通过编制好的图像处理程序，对采集的各方向的信息进行数字化处理，输出完整清晰的大视野图像。2CN105578003A说明书1/3页多通道大视角仿生复眼成像探测装置技术领域[0001]本发明属于光学技术领域。涉及一种成像装置，特别是涉及多通道大视角仿生复眼成像探测装置，主要用于飞行器前视红外探测、夜视设备以及预警卫星、雷达系统、舰艇搜索和跟踪系统、战略与战术导弹等武器精确制导系统中，此外，在大型红外望远镜、微型照相机以及指纹识别系统等民用工业中也有着广泛的应用。背景技术[0002]小型化的成像系统具有低能耗、大视角的优点以及在体积上的显著优势,因而越来越受到人们的青睐,其应用前景十分广阔。目前在手机、个人电脑上已经有所应用,将来甚至可能应用在诸如信用卡等更小物体上,这为成像系统的体积提出了更高的要求,希望能从小型化过渡到微型化。由于受到衍射极限等因素的影响,在传统的单孔径成像结构下,通过单纯减小各组成部分的体积来实现其小型化已经变得越来越困难。因此,近年来人们致力于以新的设计理念来实