基于非均一型微透镜阵列的仿生光学系统设计

生物复眼具有视场大、体积小、动态灵敏度高等特点,在机器视觉及无人驾驶等人工智能领域均具有着重要应用.设计了一款基于曲面阵列的非均一型仿生复眼光学系统,复眼系统中各级子眼焦距不同,通过优化设计使得物面经曲面子眼阵列后成像为平面.该复眼系统视场达到了102.8°,由13个环带的子眼组成,其中1-9级子眼采用标准透镜设计,在截止频率68 lp/mm处,各视场MTF值均大于0.29;10-13级子眼采用非球面设计,通过改变边缘子眼口径和视场的方法改善像质,使10-13级子眼各视场的MTF值均大于0.28.各级子眼在全视场范围内畸变均小于4％,点列图的RMS半径均小于探测器像素尺寸7.4μm.为避免各子眼间的光束串扰问题,设计了复眼的单通道成像锥形孔阵列,并针对高精度增材制备技术,完成了曲面复眼的结构设计.公差分析后,该系统像质仍满足使用要求.