大孔径多光谱仿生复眼系统设计与视场拼接

"本文主要探讨了小型化复合孔径双波段观瞄系统的设计，重点关注仿生复眼成像技术，尤其是大孔径、多光谱的复眼结构。作者通过对子眼系统与复眼系统之间的视场关系进行研究，建立几何模型，设计出共光路的子眼系统，以及采用圆周阵列子眼分布和同曲面子眼透镜阵列与转像系统相结合的方式，旨在提高系统的成像范围和目标信息获取的全面性。" 在复眼系统设计中，仿生复眼模型是关键。这种模型的特点是子眼按照圆周排布在具有特定曲率半径R的球面基底上。每个子眼，即微透镜，具有直径D，并且它们之间的间隔为p。通过调整这些参数，可以控制子眼的视场角Δφ和相邻子眼的光轴夹角Δϕ。文章中提到，Δϕ对应的弧长被划分为l1、l2、l3三段，每段分别对应不同大小的弦长和圆心角，这有助于理解子眼在空间中的布局和其对整体视场的影响。 接着，文章进一步讨论了视场拼接的问题。视场拼接是确保整个复眼系统能覆盖广阔视角的关键步骤。通过建立子眼与复眼系统之间的几何模型，可以有效地实现不同子眼视场的无缝连接，从而扩大系统的成像范围，增加获取目标信息的效率。 在双波段观瞄系统的设计中，科技人员考虑到了宽光谱的应用，尤其是在紫外线和红外线范围内的成像性能。这样的设计灵感来源于自然界中昆虫的复眼，它们能在各种光照条件下捕捉到更多的环境信息。结合多波段成像，可以克服单波段系统在复杂环境下的局限性，提高目标识别和探测能力。 文献中提到的几种国内外研究案例，例如美国的计算复眼、日本的凹面和平面重叠型复眼系统、长春光学精密机械与物理研究所的SCECam系统、天津大学的仿生复眼成像系统以及北京理工大学的多分辨成像方法，都是在探索如何优化复眼结构、提高成像质量和视场覆盖。这些研究不仅关注小型化，还注重提高分辨率和灵敏度，以及实现大视场成像。 最后，文中提出的新型复眼结构设计，采用大孔径和多光谱特性，旨在解决传统微透镜阵列存在的视距短和加工装调复杂的问题。通过共光路设计和子眼系统间的协同工作，该系统有望提供更全面的目标信息，增强图像采集能力。 这篇文档深入探讨了仿生复眼技术在小型化双波段观瞄系统中的应用，展示了如何通过优化设计来实现更高效、更广泛的成像性能，对于提升光学观测系统的性能具有重要的理论和实践意义。