[发明专利]一种视网膜型的锥形光纤复眼成像装置

说明书

本发明提供了一种视网膜型的锥形光纤复眼成像装置，包括等厚复眼透镜层、光纤光线传导装置与图像传感器；光纤光线传导装置是由多根锥形光纤以大端对大端、小端对小端彼此紧贴密排，整体呈锥形结构，多根锥形光纤是按照沿光纤光线传导装置的径向自中心向外以直径递增的形式排列，光纤光线传导装置的大端面外凸呈半球面状，与等厚复眼透镜层的凹面耦合，小端面为平面，与图像传感器相接；等厚复眼透镜层是由多个子眼彼此紧密相连形成的密排结构，外形与光纤光线传导装置的大端面相匹配，任一子眼均是与至少一根锥形光纤形成的光纤束相对，光纤束的尺寸与对应的子眼尺寸相匹配。本发明以锥形高集成度光纤的结构形式实现高分辨率与大视场成像。

技术领域

本发明涉及仿生复眼技术领域，更具体地说是一种视网膜型的锥形光纤复眼成像装置。

背景技术

昆虫的复眼是由众多子眼组成，不同昆虫的子眼数目有较大差别。子眼角膜位于最外层，角膜下方就是晶锥，晶锥形状类似透明的锥体。晶锥与角膜合并在一起就形成并列复眼，并列复眼中每个小子眼就可以将目标物体成像。光线经过晶锥和角膜再由晶束进行传导，不同光照强度下晶锥形状不同，通过调节晶锥形态，把光线汇聚到子眼可接收的范围内。昆虫的复眼就是一个智能的光学成像系统，由于昆虫的复眼是由曲面构成，其视场角比较大，也可以对高速运动物体进行捕捉和标定。

复眼优点很多，众多研究学者对仿生复眼大视场成像、动态物体检测等方面进行大量的研究。人工仿生复眼有平面仿生复眼结构和三维曲面复眼结构。Tanida等人制造了平面复眼系统。这种系统就是将平面微透镜阵列直接放置在大面阵的图像传感器上，微透镜阵列会对应有隔离板通道，每个透镜对应一个通道，这样做的目的就是防止光线串扰以便更好的成像。每个子眼结合大阵列面图像传感器就能成一幅图像，透镜阵列成的阵列图像经过算法处理就可以形成一幅高分辨率的图像。但是，该课题组研究的平面复眼结构视场角小。

国内有许多大学和研究机构对复眼成像领域也进行了大量的研究。如，长春光机所曾设计了一种三层结构的复眼，单层复眼的视场角是60°，三层复眼的视场角达到88°，一定程度地提高了成像系统的视场角，但仍有待进一步提高。此外，长春光机所采用的是曲面场镜阵列的形式，无法实现100％的光纤利用率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种视网膜型的锥形光纤复眼成像装置，以锥形高集成度光纤的结构形式能够实现高分辨率与大视场成像。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种视网膜型的锥形光纤复眼成像装置，包括等厚复眼透镜层、光纤光线传导装置与图像传感器；

所述光纤光线传导装置是由多根锥形光纤以大端对大端、小端对小端彼此紧贴密排，整体呈锥形结构，所述多根锥形光纤是按照沿光纤光线传导装置的径向自中心向外以直径递增的形式排列，所述光纤光线传导装置的大端面外凸呈半球面状，与所述等厚复眼透镜层的凹面耦合，作为光信号接收端，小端面为平面，作为光信号输出端，与所述图像传感器相接；

所述等厚复眼透镜层是由多个子眼彼此紧密相连形成的密排结构，外形与所述光纤光线传导装置的大端面相匹配，任一子眼均是与至少一根锥形光纤形成的光纤束相对，所述光纤束的尺寸与对应的子眼尺寸相匹配。

本发明的结构特点也在于：

所述子眼为六边形结构，所述等厚复眼透镜层上的子眼填充比为100％。

还包括暗盒，所述暗盒盒体不透光，以盒体内腔作为暗室，所述光线光线传导装置与图像传感器内置于所述暗室中，光信号接收端露出。

单根锥形光纤以及由多根锥形光纤构成的光纤光线传导装置均是自大端至小端粗细渐变。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：