[发明专利]一种微型多球面仿生复眼相机

说明书

本发明涉及一种微型多球面仿生复眼相机，属于仿生光学复眼成像技术领域。多球面仿生复眼镜头与透明基底直接连接形成复眼相机上部结构，光电检测芯片放置于封装外壳之中，其输出口由引线与引脚相连接，引脚穿过封装外壳与电路板相连接，光电检测芯片、封装外壳、引线以及引脚的相对位置关系通过封装填充胶体固定形成复眼相机下部结构，将上部结构与下部结构通过封装填充胶体相粘合，并使多球面仿生复眼镜头1的成像平面与光电检测芯片的检测平面相重合。本发明的优点是多球面复眼镜头将多个子眼透镜连接为一个整体，结构紧凑、集成度高、体积小，相较于平面复眼，接收光线的角度更大、视场更广，在平面光电传感器上成像质量更好。

技术领域

本发明属于仿生光学复眼成像技术领域，特别是涉及一种微型多球面仿生复眼相机装置。

背景技术

生物复眼是自然界生物在演变进化过程中形成的特殊视觉器官，其独特的成像机理使得生物复眼具有视场广、响应快等特点。受到其组成的启发，多种多样的人工仿生复眼被人们开发出来并广泛应用于病理诊断、目标跟踪、智能相机等重要领域。仿生复眼的发展也标志着现代光学向小型化、智能化、集成化的迅速发展。

目前常见的仿生复眼可分为平面复眼和曲面复眼。平面复眼子眼为平面方式排布，易于检测。曲面复眼与平面复眼相比较，在结构上和功能上都更接近天然复眼，具有更大的视场角。但是，曲面复眼子眼的非平面排列方式给其成像的光电检测带来了很大的挑战，尤其是在微光学领域。虽然一些曲面型光电传感器被学者们提出用于曲面复眼的检测，但目前商业可用于曲面成像检测的曲面型光电传感器还很少，另外，能够适用于较小尺寸微光学元件的曲面型光电传感器的制作也十分困难。因此，在一般情况下不得不采用平面型光电传感器对微型曲面复眼成像进行检测。但是，曲面复眼成像聚焦面为曲面，与平面型光电传感器的检测平面产生了匹配误差，导致成像质量较差。针对上述问题，一些学者提出了引入光波导、增加折射透镜阵列等解决方案，但这些方案为微光学领域的制造、检测、装配带来极大挑战，难以实现。

发明内容

本发明提供一种微型多球面仿生复眼相机，以解决微型曲面仿生复眼难以实现精密检测的问题。

本发明采取的技术方案是：包括多球面仿生复眼镜头、透明基底、光电检测芯片、封装填充胶体、引线、引脚、封装外壳和电路板，其中多球面仿生复眼镜头与透明基底直接连接形成复眼相机上部结构，光电检测芯片放置于封装外壳之中，其输出口由引线与引脚相连接，引脚穿过封装外壳与电路板相连接，光电检测芯片、封装外壳、引线以及引脚的相对位置关系通过封装填充胶体固定形成复眼相机下部结构，将上部结构与下部结构通过封装填充胶体相粘合，并使多球面仿生复眼镜头1的成像平面与光电检测芯片的检测平面相重合。

多球面仿生复眼镜头包括：子眼透镜、曲面基底和连接支架，若干个子眼透镜以环形方式由中心向边缘分级排布于各级曲面基底之上，各级曲面基底之间由支架相连接，同一环形阵列的子眼透镜为同一级，由中心向边缘各级子眼透镜依次命名为0、1、2、…、N级，相邻各级子眼透镜夹角Φ、曲率半径r、N级曲面基底外表面曲率半径R_N、折射率n应该满足下式：

在实际应用中，当检测目标图像经0级子眼透镜聚焦于光电检测芯片之上时，即0级基底外表面的曲率半径R₀、相邻各级子眼透镜夹角Φ、曲率半径r、折射率n已知的情况下，可根据上式分别求出1级、2级、3级、…、N级基底外表面的曲率半径R₁、R₂、…、R_N的数值。