[发明专利]一种360°大视场集成仿生复眼

说明书

本发明公开了一种360°大视场集成仿生复眼，具体为：以未安插光纤的曲面光纤面板为衬底制作微凸透镜光波导阵列，并使二者分离。然后利用光敏树脂将分离的微凸透镜阵列与安插有光纤的曲面光纤面板进行胶合。光纤的另一端与紫外光源相连接，通光后紫外光线对曲面光纤面板表面的光敏树脂进行曝光、后烘，形成与微凸透镜自对准的仿生“晶锥”；而后将光纤与紫外光源断开，连接至光电探测器，光电探测器置于曲面光纤面板内部，将曲面光纤面板拼接，闭合，形成球形的360°大视场集成仿生复眼。或者直接制备端面有微凸透镜结构的光纤，然后将其插入到曲面光纤面板中，再将光纤连接至光电探测器，最后将曲面光纤面板拼接，闭合形成球形的360°大视场集成仿生复眼。该仿生复眼利用光纤制作仿生“视神经”，光纤端面的微凸透镜为仿生“角膜”，自对准光敏材料形成仿生“晶锥”，光电探测器为仿生“视网膜”，与外部电脑采用无线通信的方式。整个仿生复眼具有高度集成化、360°大视场、重量轻、大小可控、无线通信的特点。

(一)技术领域

本发明涉及光学仿生复眼领域，具体是一种360°大视场集成仿生复眼的制备。

(二)背景技术

复眼是一种由很多小眼组成的眼睛，多出现于昆虫及甲壳类等动物之中。虽然一个小眼的辨识度十分有限，但许多小眼组合在一起组成的复眼在各方面的能力都要远远胜过人眼，比如，人眼每秒只能分辨24幅图像，而复眼则能达到成千上百，因此我们日常生活中拍打苍蝇往往是失败的。

仿生复眼具有重量轻、体积小、灵敏度高、视场大的优点，虽然发展历史短，但是在军事、医学等领域都已有极好的表现。仿生复眼的结构主要分为平面型和曲面型等，平面型主要由微凸透镜平面阵列和光隔离层组成，曲面型则是微凸透镜曲面阵列和光隔离层。由于制作工艺受限，且制作成本的关系，目前的研究多以平面仿生复眼为多。然而曲面的仿生复眼的视角大于平面的仿生复眼，效果更好。

曲面仿生复眼的制作一般是先采用滴液法或者曲面光刻技术在基底上做出微凸透镜阵列，再将其与波导阵列或光阑阵列对准耦合。

美国Ki-Hun Jeong等人通过气压变化将平面PDMS微凸透镜阵列变为曲面PDMS微凸透镜阵列，成功得到曲面SU-8胶微凸透镜阵列。SU-8胶具有自聚焦效应，曝光后得到与透镜自对准的波导阵列。

目前的人造仿生复眼，需要用聚合体材料在两个相邻的小眼之间构造保护用的透明墙，从而减少像元的重叠，以此获得较高的分辨率。光纤具有重量轻、体积小、抗电磁干扰、通信容量大、信号衰减小等优点，在信号传输系统中就像是动物视觉系统的视觉神经，因此在仿生复眼领域受到了高度重视。

英国BAE系统公司于2007年提出的可用机载平台的多孔径成像系统采用的是球面微凸透镜阵列，CCD传感器和光纤面板F0FP构成的微型多孔径复眼摄像机。我国谭学春等于2011 年设计的新型光学复眼接受系统，也是采用光纤来传导的。

本发明结合曲面仿生复眼和光纤传导优点，提出一种360°大视场集成仿生复眼。该产品可以实现精准定位、良好成像，有利于推动光纤和复眼在实际生活中的应用。

(三)发明内容

本发明的目的在于制备一种全方位精准定位、高耦合光功率的360°大视场集成仿生复眼。可以实现全方位图像拍摄或视频监控等功能。该系统可用于各类安防系统，甚至可用于外太空取景等。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

技术方案1：

利用没有安插光纤的曲面光纤面板做衬底，制作微凸透镜光波导阵列，固化分离后得到用来构成仿生角膜的微凸透镜阵列。

仿生角膜的制备步骤：

首先准备没有安插光纤的曲面光纤面板，以光纤面板作为衬底，在其上沉积聚二甲基硅氧烷，固化分离，得到聚二甲基硅氧烷微凸透镜阵列，以此微凸透镜阵列构造的仿生“角膜”制作完成，该制作方法具有简单易行、对准度高的特点。