采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102819053A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102819053A(43)申请公布日2012.12.12(21)申请号201210239472.3G02B27/00(2006.01)(22)申请日2012.07.12(71)申请人南京迈得特光学有限公司地址211111江苏省南京市江宁经济技术开发区将军大道迎翠路37号翠屏园科创园1309室(72)发明人房丰洲宋乐张姗姗张效栋张雄(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.G02B3/06(2006.01)G02B7/02(2006.01)G02B6/255(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66页(54)发明名称采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统(57)摘要本发明公开了一种采用球面光锥的大视场仿生复眼视觉系统，该系统包括依次相接的曲面复眼透镜、孔径光阑、光锥以及图像探测器；所述曲面复眼透镜包括子眼和基底，所述子眼采用六边形阵列密接排布且面型为非球面，所述基底为曲面基底，所述孔径光阑为阶梯式孔径光阑，所述光锥为圆顶光锥。本发明将圆顶光锥耦合策略作为光路传导方式，一方面可将复眼透镜所成的曲面像转化为平面像以便平面探测器接收，另一方面可将复眼透镜所成的大视场图像等比压缩为较小的像，以使其能够全部无损地成像于小尺寸探测器上，实现耦合，从而降低对探测器尺寸的技术要求。CN1028953ACN102819053A权利要求书1/1页1.一种采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统，其特征在于：包括依次相接的曲面复眼透镜（1）、孔径光阑（2）、光锥（3）以及图像探测器（4）；所述曲面复眼透镜（1）包括子眼（5）和基底，所述子眼（5）采用六边形阵列密接排布且面型为非球面，所述基底为曲面基底，所述孔径光阑（2）为阶梯式孔径光阑，所述光锥（3）为圆顶光锥。2.根据权利要求1所述一种采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统，其特征在于：所述曲面复眼透镜（1）可采用聚甲基丙烯酸甲酯，通过单点金刚石车削或注塑进行制造，或利用玻璃加工、玻璃压铸等不同工艺予以实现，其外围采用法兰式装配。3.根据权利要求1或2所述一种采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统，其特征在于：所述曲面复眼透镜（1）总视场角为90°。4.根据权利要求1所述一种采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统，其特征在于：所述孔径光阑（2）上设有阶梯式圆孔（7），圆孔（7）的中心线与复眼透镜的子眼光轴共线，圆孔（7）靠近曲面复眼透镜（1）的孔径较大而靠近光锥（3）的孔径较小。5.根据权利要求1所述一种采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统，其特征在于：所述光锥（3）由多束光纤熔接而成，其大端为球面，小端为平面。2CN102819053A说明书1/5页采用圆顶光锥的大视场仿生复眼视觉系统技术领域[0001]本发明涉及仿生视觉与传感技术领域。背景技术[0002]基于仿生学的复眼视觉理论近年来发展迅速,是集机械学、生物学、光电子学和信息学等多学科为一体的前沿领域。由于昆虫复眼视觉系统在原理上具有大视场、高探测灵敏度等特点，使其在一些军用及民用场合具有其它视觉系统无法比拟的优势（例如导弹导航、战场机器人视觉系统及智能飞行器等，人们期望整个系统的重量轻、体积小、视场大以及对运动目标更加敏感）。复眼视觉系统可同时获取来自不同方位的原始图像信息，增大了视场范围，且对于各个视场角，均为近轴光路，降低了畸变的产生；另一方面，可利用多孔径微透镜阵列形成的多通道子眼图像组合，在不增加系统器件的前提下，实现目标的空间定位。[0003]随着制造技术和材料科学的发展，尤其是复杂形面制造水平的提高，高精度复眼器件的制造难题已被逐渐攻破，研究热点已由单纯的器件制造工艺，逐渐过渡到对复眼结构的优化，以及针对复眼图像信息的采集、合成与应用等方向。2000年，J.Tanida带领的日本研究团队提出了名为TOMBO（ThinObservationModulebyBoundOptics）的复眼单色成像系统，在整体上呈现为平面结构，可实现目标的三维成像；但每组光接收器只对应一个光采集通道，光通量较低，且平面结构也使复眼的大视场特性受到很大抑制。2004年，J.Tanida团队通过加入彩色滤波器或直接选用彩色CCD，实现了复眼彩色成像；但由于仍采用原TOMBO系统架构，因此也沿袭了平面复眼结构的缺点。2004年，J.Duparre带领的德国研究团队提出并研制了人工复眼成像系统AACO（ArtificialAppositionCompoundEyeObjective），系统同样基于平面结构，但采用了啁啾微透镜阵列代替普通的均匀微透镜阵列，可纠正因散光和场弯曲