庞阔,宋乐,房丰洲.应用光学自由曲面的曲面结构大视场仿生复眼系统[J].光电子激光,2018,29(1):8~13
应用光学自由曲面的曲面结构大视场仿生复眼系统
Large field of view curved compound eye imaging system using optical freeform su rface
投稿时间:2017-03-27  
DOI:
中文关键词:  复眼  大视场  自由曲面  曲面透镜阵列
英文关键词:compound eye  large field of view  optical freeform surface  curved lens arra y
基金项目:国家自然科学基金(61635008,9,91423101)、国家重点基础研发(2016YFB1102200)、111引智计划(B07014)和天津市自然科学基金(17JCYBJC19000)资助项目 (天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津市微纳制造技术工程中心,天津 300072)
作者单位
庞阔 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津市微纳制造技术工程中心,天津 300072 
宋乐 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津市微纳制造技术工程中心,天津 300072 
房丰洲 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津市微纳制造技术工程中心,天津 300072 
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中文摘要:
      受限于制造技术,大多数仿生复眼的传感器为平 面结构,与生物复眼的曲面结构存在差异,限制了其成像质量和视场 扩展。本文设计制造了一个模拟生物复眼结构的大视场仿生复眼,将16mm CCD传感器组成2×8的曲面阵列,并 设计制造了配套的单层结构的曲面2×8透镜阵列,各透镜与传感器成 一一垂直对应关系,贴合了生物复眼的结构特征,消除 了传统复眼的离轴像差。通过引入光学自由曲面和非球面,保证了单层结构透镜阵列的成像 质量,单层透镜阵列降低了系统 的制造及装配难度。系统实现了180°×75°视场范围内无盲区的图 像采集。实验结果表明,与传统鱼眼镜头相比,本文系统畸变更小,分辨率更高。
英文摘要:
      Due to the limitation of traditional manufacturing technology,most bionic compou nd eyes employ planar image sensor, which are different from the curved structure of insect compound eyes.It limit s the optical performance and the field of view (FOV).In this paper,a curved 2×8single layered compound eye system using opt ical freeform surface is designed and manufactured, which is close to the structure of insect compound eye.We assemble 161/3inch CCD sensors as a curved 2×8image sensor array. And a curved 2×8single layered micro lens array is designed and manufactured. All the lenses are perpendicular to the corresponding CCD sensor,which can eliminate the off-axis aberration.The application of optic al freeform surface and aspheric surface guarantees the imaging quality of the single layered lens.And the single layered lens array red uces the difficulty of manufacturing and assembling of compound eye system.The system achieves image capture in the FOV of 180°×75° with no gap.Compared with fisheye lens,this system has lower distortion and higher resolution.The experiment results verify the availability of this system.
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