[發明專利]單透鏡曲面復眼相機

有效

• 申請號: 202011304375.9
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112415642B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 劉永順;陶可楷;連高歌;邢華明;吳一輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G03B17/12;G03B19/02
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本申請公開一種單透鏡曲面復眼相機，其包括：曲面復眼透鏡，包括若干個子眼和具有凸球面的透鏡，子眼呈多個同心環分布于透鏡的凸球面上，每一子眼具有凸球面；光闌，整體呈環形，其用于調節光通過量，所述曲面復眼透鏡同軸連接至所述光闌；鏡頭支撐座，具有與光闌的外環匹配的光闌開孔，光闌組裝至所述光闌開孔中；攝像模組，包括CMOS圖像傳感器和圖像處理系統，CMOS圖像傳感器位于曲面復眼透鏡的焦平面處且用于采集圖像信息，圖像處理系統對CMOS圖像傳感器采集的圖像信息進行拼接融合并輸出最終圖像。本申請單透鏡曲面復眼相機機械結構簡單，制作成本低，視場角廣闊，體積小，可用于批量化生產，適合應用于多個應用領域中。

技術領域

本申請涉及光學復眼成像技術領域，特別涉及一種單透鏡曲面復眼相機。

背景技術

在當代社會，相機已被廣泛應用于各個領域，從工業生產，深海探測到軍事偵察。相機作為一種傳統光學系統，采用透鏡組成像，體積大，裝配困難，不易集成。隨著科技的發展，由于應用場合以及應用需求的變化，相機逐步朝著微型化與集成化發展，與此同時還要達到大視場角，大景深等要求。若透鏡組個數少，則會出現像差無法矯正的情況，若透鏡組個數繁多，則又會導致鏡筒厚度增大，整體體積增大。考慮到上述問題中的矛盾，本研究小組提出一種單曲面復眼透鏡相機的設想。

在過往的關于復眼的研究中，研究人員主要集中在研究復眼制備的工藝，并提出了一系列的復眼制備方法，例如激光直寫，光刻膠熱熔，濕法腐蝕等。通過這些工藝，國內外研究小組制備了符合要求的形貌，體積可控的復眼透鏡，在此基礎上，開始尋求集成完整的復眼成像系統，并開發出成熟的應用。

復眼相機的系統組成分為三部分：復眼透鏡，攝像元器件，封裝外殼。最初的復眼成像系統是日本研究小組提出的TOMBO系統，是由平面微透鏡陣列和平面CMOS組成。

專利CN 106537890 A由索尼公司提出的復眼攝像裝置仍然是最初的類TOMBO架構，這種裝置視場角角小，實用性不強。

專利CN 110769135 A提出了一種仿生復眼圖像采集裝置，該裝置將9個凸透鏡放置于鋁制框架上，模仿復眼，再利用帶變焦頭的工業相機采集圖像，種裝置結構復雜，體積龐大，未能解決微小化，集成化的需求。

專利CN 104165626 A提出一種仿生復眼成像目標定位系統，同樣的，這種系統也存在著體積大，結構復雜等問題。

另外，上述這些方法的透鏡使用和設計方法跟本案提交的均存在差異。本案中采用的是帶有單透鏡曲面復眼設計，光線經過單透鏡直接打到平面傳感器上，減少了裝配誤差。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種結構簡單的單透鏡曲面復眼相機。

為解決上述技術問題，本申請提供了一種單透鏡曲面復眼相機，其包括：

曲面復眼透鏡，包括若干個子眼和具有凸球面的透鏡，子眼呈多個同心環分布于透鏡的凸球面上，每一子眼亦具有凸球面；

光闌，整體呈環形，其用于調節光通過量，所述曲面復眼透鏡同軸連接至所述光闌；

鏡頭支撐座，具有與光闌的外環匹配的光闌開孔，光闌組裝至所述光闌開孔中；

攝像模組，包括CMOS圖像傳感器和圖像處理系統，CMOS圖像傳感器位于曲面復眼透鏡的焦平面處且用于采集圖像信息，圖像處理系統對CMOS圖像傳感器采集的圖像信息進行拼接融合并輸出最終圖像。

其中，所述子眼數量大于100個。

其中，所述光闌與所述鏡頭支撐座螺紋連接。

其中，所述光闌與所述CMOS圖像傳感器之間的距離可調。

其中，所述光闌與多種不同規格的曲面復眼透鏡匹配。