[发明专利]基于平面透镜的宽视角成像方法

说明书

本发明公开了一种基于平面透镜的宽视角成像方法，由至少两个子透镜组成透镜阵列，子透镜为平面透镜；用超构表面等材料制备透镜阵列，每个子透镜对宽视角区域成像得到子图像，通过设计子透镜表面的相位分布使得设计角度入射的平行光线聚焦于焦平面内的设计焦点，将所有子透镜对其设计角度附近一定角度范围的成像结果图像拼接得到透镜阵列的全视角图像；本发明能实现平面透镜的宽视角清晰成像，可根据成像质量和视角范围要求设计子透镜个数和投影函数，用于实现高集成度的广角成像器件，减小设备体积和制造成本，易于推广。

技术领域

本发明涉及一种宽视角成像方法，尤其是基于平面透镜的宽视角成像方法。

背景技术

在传统的成像系统中，通常是利用多个折射透镜组成的透镜组来消除大角度入射的光线产生的像差，以此实现同时对多个角度的清晰成像，但大曲率入射透镜与后续的透镜组体积庞大，制造精度要求高，且最终的成像结果中图像存在严重畸变，成像结果相比真实物体失真严重；另一种方法是将单个的成像结构单元的整体或部分通过旋转复制为多个，实现对不同角度的清晰成像，但却成倍增加了整个广角成像系统的体积和成本，同时在一些情况下还需要曲面的光电探测器，增加了制造的难度。现有的方法都由复杂的光学系统组成，使得广角成像装置变得越来越复杂、笨重和昂贵，极大地限制了广角成像装置的推广和应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够用平面透镜阵列实现对宽视角范围的清晰成像，降低设备体积和制造成本，便于集成。

技术方案：本发明所述的基于平面透镜的宽视角成像方法，首先由若干个子透镜组成透镜阵列，所述子透镜为平面透镜；每个所述子透镜对宽视角区域成像得到子图像，将所有子透镜对其设计角度附近一定角度范围的成像结果图像拼接得到所述透镜阵列的全视角图像。

子透镜为平面透镜，可以灵活设计相位分布，透镜阵列中至少有两个子透镜，相同视角范围，子透镜越多成像质量越高。

子透镜的相位由倾斜角相位和聚焦相位组成，倾斜角相位补偿入射光斜入射产生的相位差，聚焦相位调控设计角度入射的平行光在设计焦点聚焦。

得到全视角图像的方法具体为：对每个子透镜的成像结果添加蒙版函数处理得到权重子图像，蒙版函数的数值满足在设计焦点处取得最大值1，对每个子图像添加蒙版函数处理得到权重子图像，所有权重子图像和所有蒙版函数分别叠加后相除得到全视角图像。

有益效果：本发明的宽视角成像方法与现有技术相比，实现了用超薄超轻并且易于与平面光电传感器集成的透镜阵列对宽视角清晰成像，通过设计子透镜表面的相位分布使得子透镜在平面内接收不同角度入射的光线，通过改变子透镜的投影函数表达式，改变子透镜成像位置，增加设计灵活度。

附图说明

图1为本发明的一维透镜阵列相位分布；

图2为本发明的子透镜的坐标规定；

图3为本发明设计角度为48°的子透镜外观图；

图4为本发明的一维透镜阵列局部结构形貌图；

图5为传统双曲相位透镜与本发明的一维透镜阵列的不同角度聚焦对比图；

图6为传统双曲相位透镜与本发明的一维透镜阵列的调制传递函数对比图；

图7为本发明的一维透镜阵列成像结果；

图8为本发明的一维透镜阵列成像处理过程及结果；

图9为本发明的二维透镜阵列相位分布；

图10为本发明的二维透镜阵列成像处理过程及结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1