基于曲面透镜阵列的宽视场对数极坐标映射成像方法

摘要

本发明涉及一种基于曲面透镜阵列的宽视场对数极坐标映射成像方法，属于光电图像传感器技术领域。一种基于曲面透镜阵列的宽视场对数极坐标映射成像方法，按由上至下的顺序由前置光学系统、曲面非均匀透镜阵列及光电探测阵列构成。本发明的一种基于曲面透镜阵列的宽视场对数极坐标映射成像方法，由于采用曲面光学透镜阵列结构，扩大了成像系统的视场，从而可实现大视场成像。增加了对数极坐标映射传感器的灵敏度。

主权项

一种基于曲面透镜阵列的宽视场对数极坐标映射成像方法，其特征在于：按由上至下的顺序由前置光学系统、曲面非均匀透镜阵列及光电探测阵列构成；前置光学系统为会聚系统，位于整个系统的最上端，主要实现入射光的会聚；依据对数极坐标映射要求，对前置光学系统后的像面进行区域分割；在本发明中，像面子区域分割的过程是这样实现的：在前置光学系统的像面内，以光轴为中心，分割成M环区域，每环均匀分割出N个半径相同的像面子区域，则其采样角δ＝2π/N；设像面上距离光轴最近的圆环为第1环，第1环内每个像面子区域的半径为r₁，第1环像面子区域中心距离像面中心的距离为R₁，即第1环的半径为R₁；则R₁＝r₁/tan(δ/2)；同时，像面内第i环的半径R_i为：$R_i=R_1{\left(\frac{N+\pi }{N-\pi }\right)}^{i-1}---\left(1\right)$在曲面非均匀透镜阵列中，每一透镜的位置和视场角由前置光学系统像面像面子区域的位置及半径决定；曲面非均匀透镜阵列中每一透镜的位置与像面中像面子区域的位置是一一对应的；同一环中的透镜具有同一口径，不同环中的透镜具有不同口径，各环透镜沿曲面的经线方向排列，且互相不重合，其相互位置满足对数极坐标映射要求；每一透镜的光轴需落在其对应的像面子区域中，为圆心附近；曲面的中心轴为OP，半径为R_O，第i环内透镜的口径为D_i，透镜的视场角为β_i；距曲面顶点最近的一环为第1环，第1环透镜的光轴与OP之间的夹角为θ，其后每环透镜的光轴与OP之间的夹角由分割后的像面子区域决定；系统的视场由非均匀透镜阵列的规模决定，其视场大于2arctan(R_max/R_O)；R_max为曲面非均匀透镜阵列中最外环任意透镜中心点距离OP的距离；设透镜的口径为D_i，透镜视场角为β_i，透镜主截面与像面之间的夹角为α_i，且两者之间沿光轴方向的距离为d，OP＝l，透镜所对应的像面子区域的半径为r_i，因此，有$\left\{\begin{array}{c}l=\frac{\sin (\pi /2-{\beta }_i/2+{\alpha }_i)·\sin (\pi /2-{\beta }_i/2-{\alpha }_i)}{\sin (\pi /2-{\beta }_i/2+{\alpha }_i)+\sin (\pi /2-{\beta }_i/2-{\alpha }_i)}·\frac{{2r}_i}{\sin {\beta }_i/2}\\ d=l-\frac{D_i}{2·\tan {\beta }_i/2}\end{array}\right.---\left(2\right)$则可得到每环光学透镜的口径D_i。