[发明专利]一种并列型仿生复眼窝区成像方法和系统

摘要

本发明涉及一种并列型仿生复眼窝区成像方法和系统，属于仿生成像领域。包括渐变折射率透镜阵列、光圈阵列和平面图像传感器。渐变折射率透镜阵列由若干个渐变折射率透镜按照行列式排布组成。采用渐变折射率透镜阵列作为光学系统的成像单元，通过设计和优化渐变折射率透镜的光学参数(包括轴心折射率，折射率分布常数以及长度)，形成不同的成像分辨率，具有中间高分辨率、边缘低分辨率的特性，实现窝区成像功能。本发明不仅具有厚度小、体积小、成本低、加工简单等优点，而且还能实现中间高分辨率，边缘低分辨率的窝区成像。

主权项

1.一种并列型仿生复眼窝区成像方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、采用渐变折射率透镜阵列作为光学系统的成像器件；渐变折射率透镜的折射率n_r分布为抛物线型，表示为：其中n₀为轴心折射率，A为渐变折射率透镜的折射率分布常数，r为极半径；渐变折射率透镜的入射光线和出射光线满足式(2)：其中，r₁为入射光线在渐变折射率透镜前端面的位置，r₂为出射光线在渐变折射率透镜后端面的位置，z为渐变折射率透镜的长度，为入射光线与光轴的夹角，为入射光线与光轴的夹角；步骤二、为了缩小并列型仿生复眼成像系统的厚度，将渐变折射率透镜的后端面设置为成像面；同时为了具有窝区成像效果，需要使得每个渐变折射率透镜具有不同的焦距，因此对每个渐变折射率透镜的光学参数进行优化，优化方法如下：每个渐变折射率透镜具有相同的直径d，则式(2)中的出射光线在渐变折射率透镜后端面端的位置r₂与光轴的距离为d/2，因此每环渐变折射率透镜的相对孔径u的表达式为：其中，f₁为最中间渐变折射率透镜的焦距、f₂为次中间渐变折射率透镜的焦距、f_N为最边缘渐变折射率透镜的焦距；每环渐变折射率透镜的焦距可由式(4)得到；其中，n₀₁、n₀₂和n_0N为最中间渐变折射率透镜、次中间渐变折射率透镜以及次中间渐变折射率透镜的轴心折射率，A₁、A₂和A_N为最中间渐变折射率透镜、次中间渐变折射率透镜以及次中间渐变折射率透镜的折射率分布常数，z₁、z₂和z_n为最中间渐变折射率透镜、次中间渐变折射率透镜以及次中间渐变折射率透镜的长度；通过调节轴心折射率n₀，折射率分布常数A以及长度z，改变每个渐变折射率透镜的焦距，使得相对孔径不同，即成像视场不同，达到窝区成像的目的。