[发明专利]一种用于减小并列型仿生复眼离轴像差的成像方法

说明书

本发明涉及一种用于减小并列型仿生复眼离轴像差的成像方法，属于仿生成像领域。包括渐变折射率透镜阵列、曲面支撑基底、光圈阵列和平面图像传感器。本发明采用渐变折射率透镜作为光学成像单元，通过设计和优化渐变折射率透镜的光学参数，使得每个渐变折射率透镜具有不同的焦距，焦距值等于每个渐变折射率透镜的中心到平面图像传感器的距离，这样的结构设计能够有效的减小离轴像差。本发明不仅具有结构简单、体积小、成本低等优点，而且通过改变渐变折射率透镜的光学参数使得每个渐变折射率透镜的焦距值等于每个渐变折射率透镜的中心到平面图像传感器的距离，可实现减小并列型仿生复眼离轴像差的功能。

技术领域

本发明涉及一种用于减小并列型仿生复眼离轴像差的成像方法，属于仿生成像领域。

背景技术

并列型复眼是复眼类型中一种典型的成像方式，它由若干个分布在曲面上的小眼组成，每个小眼构成一个光学通道，每个光学通道单独对物方空间一定视场范围内的目标成像，彼此之间互不干扰。并列型复眼具有原理简单、体积小等优点。为了模拟并列型复眼的成像方式，目前人们已经研制出多种并列型仿生复眼成像系统，大部分将均匀透镜阵列分布于球面基底上，然而受限于曲面图像传感器的加工工艺，目前在仿生复眼成像系统中一般采用的是平面图像传感器，这种结构由于各个小眼到平面图像传感器距离的不同，难以保证每个小眼同时在平面图像传感器上清晰成像，即如果中心子眼视场清晰对焦，边缘视场就会出现不同程度的离焦，严重影响成像质量，从而导致出现离轴像差。

渐变折射率透镜具有与普通透镜不同的光学特性。普通透镜具有均匀的折射率分布。与普通透镜不同，渐变折射率透镜具有不均匀的折射率分布的特点，这种特点让它能够对成像系统进行更加灵活的控制，具有体积小，容易加工和装配、价格低等优点，非常适合于微型光学系统(如仿生复眼成像系统、内窥镜、医用共焦成像系统)，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于减小并列型仿生复眼离轴像差的成像方法，该方法能够实现较小的离轴像差并列型仿生复眼成像，且具有结构简单、体积微小、成本低廉等优点。

本发明公开的一种用于减小并列型仿生复眼离轴像差的成像方法如下：采用渐变折射率透镜作为光学成像单元，通过设计和优化渐变折射率透镜的光学参数，使得每个渐变折射率透镜具有不同的焦距，焦距值等于每个渐变折射率透镜的中心到平面图像传感器的距离，这样的结构设计能够有效的减小离轴像差。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种用于减小并列型仿生复眼离轴像差的成像方法，具体步骤如下：

步骤一、将若干渐变折射率透镜按照环形方式排布在曲面支撑基底上，形成装置A；装置A、光圈阵列和平面图像传感器依次放置形成并列型仿生复眼；

步骤二、曲面支撑基底曲面半径为R，平面图像传感器到曲面支撑基底圆心的距离为L，位于装置A中心的渐变折射率透镜的光轴与主光轴重合、第一环渐变折射率透镜与主光轴的夹角为α₁、第二环渐变折射率透镜与主光轴的夹角为α₂、第n环渐变折射率透镜与主光轴的夹角为α_n、最外环的渐变折射率透镜与主光轴的夹角为α_N。为了减小并列型仿生复眼成像系统的离轴像差，需保证每环的渐变折射率透镜具有不同的焦距，焦距值等于每个渐变折射率透镜的中心到平面图像传感器的距离，表示为：