專利名稱：像面分割多光學(xué)通道共像面成像技術(shù)的制作方法
像面分割多光學(xué)通道共像面成像技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域本項(xiàng)發(fā)明屬于光學(xué)成像技術(shù)，具體涉及一種通過像面分割實(shí)現(xiàn)多光學(xué)通道共像面成 像技術(shù)。 '背景技術(shù)全向視覺、多光譜成像等領(lǐng)域需要對(duì)多幀圖像進(jìn)行拼接和處理。要獲取多幀圖像， 現(xiàn)有技術(shù)有兩種 一種是采用多個(gè)成像器件同時(shí)拍攝，另一種是采用單個(gè)成像器件按照 時(shí)間序列拍攝。上述兩種方法的不足是第一種方法體積過大，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的微小型 化，第二種方法由于各幀圖像之間存在時(shí)間差，無法應(yīng)用于同步性和實(shí)時(shí)性要求很高的 場(chǎng)合。隨著對(duì)微小型化成像裝置和系統(tǒng)的要求越來越迫切，實(shí)現(xiàn)分辨率均衡的多像面成 像技術(shù)以及多光譜同步多通道成像技術(shù)變得非常有意義。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于可將多個(gè)場(chǎng)景通過各自獨(dú)立的微小型成像光路同時(shí)成像到一幀 圖像上，即提供一種像面分割多光學(xué)通道共像面成像技術(shù)。本項(xiàng)發(fā)明通過下述技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)(如圖1 3):像面分割多光學(xué)通道共像面成像技 術(shù)具有成像傳感器l、玻璃蒙面2、微小型非球面成像鏡片3、傳像光路4、像面耦合 器5等。具體組成結(jié)構(gòu)為成像傳感器1的接收面覆有玻璃蒙面2;傳像光路4由光纖 傳像束組成并且各傳像光路4之間相互獨(dú)立；每個(gè)傳像光路4的上端裝有微小型非球面 成像鏡片3;每個(gè)傳像光路4的下端裝有像面耦合器5;像面耦合器5嵌有與所述傳像 光路個(gè)數(shù)相等的耦合鏡片。像面耦合器5將成像傳感器1的成像畫面分割成四象限四塊 大小相等的成像區(qū)域，四個(gè)外部場(chǎng)景由四個(gè)不同焦距的微小型非球面成像鏡片成像。第一個(gè)微小型非球面成像鏡片為3-1，第二個(gè)微小型非球面成像鏡片為3-2，第三個(gè)微小 型非球面成像鏡片為3-3，第四個(gè)微小型非球面成像鏡片為3-4。每個(gè)微小型非球面成 像鏡片所成的像通過各自對(duì)應(yīng)的傳像光路4傳至四塊成像區(qū)域完成共像面成像，即同時(shí) 將四個(gè)外部場(chǎng)景成像到一幀圖像中的四個(gè)成像區(qū)域上。由像面耦合器5將成像傳感器1 的成像畫面進(jìn)行分割，其成像傳感器1被分割的成像區(qū)域個(gè)數(shù)也可為2個(gè)、3個(gè)、5個(gè) 或6個(gè)。例如兩共像面成像，三共像面成像，四共像面成像，五共像面成像或六共像 面成像。每個(gè)成像區(qū)域的大小也可以不相等。由光纖傳像束組成的傳像光路4，其傳像光路在紅外波段可采用微小型紅外反射鏡組和非球面紅外鏡頭組成。傳像光路4其每路 傳像光路方向可任意調(diào)整。傳像光路4的個(gè)數(shù)依據(jù)成像傳感器1被分割成像區(qū)域的個(gè)數(shù) 而定。不同焦距的微小型非球面成像鏡片3也可用微小型成像透鏡組替代，微小型非球 面成像鏡片或所述微小型成像透鏡組的焦距也可以相同。由光纖傳像束組成的傳像光路4，各光路之間無光學(xué)雜波干擾，而且可以采用不同 光譜材料。例如，在可見光波段，傳像光路4采用光纖傳像束；在紅外波段，傳像光路 4由微小型紅外反射鏡組和非球面紅外鏡頭組成。微小型非球面成像鏡片或微小型成像 透鏡組可以采用不同焦距，如圖2所示。四組微小型非球面成像鏡片的焦距分別為第一個(gè)微小型非球面成像鏡片3-1其焦距為& (所成的像為6);第二個(gè)微小型非球面成像鏡片3-2其焦距為f2 (所成的像為7);第三個(gè)微小型非球面成像鏡片3-3其焦距為f3 (所成的像為8);第四個(gè)微小型非球面成像鏡片3-4其焦距為& (所成的像為9)。但 微小型非球面成像鏡片或微小型成像透鏡組的焦距也可以相同，如圖3所示，四組微小 型非球面成像鏡片的焦距均為f = & = f2 = f3 = f4。


圖1是本發(fā)明部件組成結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是由四個(gè)不同焦距的微小型非球面鏡片的像面組成的一幀共像面成像。 圖3是由四個(gè)相同焦距的微小型非球面鏡片的像面組成的一幀共像面成像。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖并通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。選用具有固定分辨率的成像傳感器1，利用像面耦合器5將成像畫面分割成大小相 等的兩成像區(qū)域或四成像區(qū)域時(shí)，每塊成像區(qū)域的分辨率是原成像傳感器的二分之一或 四分之一。例如，成像傳感器1分辨率為2048x2048,單個(gè)像元尺寸為6.45pm;像面耦 合器5嵌有四組耦合鏡片，每組耦合鏡片的大小為07.2mm，焦距為8mm。利用像面耦 合器5將成像傳感器1的成像畫面分割成大小相等的四成像區(qū)域時(shí)，每塊成像區(qū)域的分 辨率可達(dá)百萬像素級(jí)。實(shí)施例l采用四路傳像光路。其前端加裝四組不同的焦距的微小型非球面成像鏡片，且&< f2<f3<f4，其像面分割多光學(xué)通道共像面成像示意圖如圖2所示，四塊成像區(qū)域中的圖 像成像視場(chǎng)不同。即四組微小型非球面成像鏡片分別采用第一個(gè)微小型非球面成像鏡 片3-1其焦距為4.6mm;第二個(gè)微小型非球面成像鏡片3-2其焦距為6.75mm;第三個(gè)微小型非球面成像鏡片3-3其焦距為8mm;第四個(gè)微小型非球面成像鏡片3-4其焦距 為10mm。四路傳像光路均采用高分辨率光纖傳像束，其規(guī)格為03X120mm。四塊成 像區(qū)域中的圖像成像視場(chǎng)分別為6-是由第一個(gè)微小型非球面成像鏡片3-1所成的像， 其成像視場(chǎng)近似為36°。 7-是由第二個(gè)微小型非球面成像鏡片3-2所成的像，其成像視 場(chǎng)近似為25°。 8-是由第三個(gè)微小型非球面成像鏡片3-3所成的像，其成像視場(chǎng)近似為 21°。 9-是由第四個(gè)微小型非球面成像鏡片3-4所成的像，其成像視場(chǎng)近似為17°。當(dāng)四組微小型非球面成像鏡片的焦距不同時(shí)， 一幀共像面成像由四幅不同成像視場(chǎng) 的畫面組成。在目標(biāo)探測(cè)領(lǐng)域，它可同時(shí)實(shí)現(xiàn)物體方位搜尋與細(xì)節(jié)放大顯示兩個(gè)過程。實(shí)施例2仍采用四路傳像光路。傳像光路均采用高分辨率光纖傳像束，其規(guī)格為①4X 150mm，但是每個(gè)傳像光路其前端加裝的是具有相同焦距的四組微小型非球面成像鏡 片，即&=&=&=&。其像面分割多光學(xué)通道共像面成像示意圖如圖3所示，四塊成像 區(qū)域中的圖像成像視場(chǎng)相同。四組微小型非球面成像鏡片其焦距均為7.5mm。四塊成 像區(qū)域中的圖像成像視場(chǎng)均近似等于30°。當(dāng)四組微小型非球面成像鏡片的焦距相同時(shí)， 一幀共像面成像由四幅相同成像視場(chǎng) 的畫面組成。在全向視覺領(lǐng)域，它可同時(shí)得到四幅具有相同線性度的顯示不同方位的圖 像，便于后續(xù)相應(yīng)圖像處理算法的實(shí)施。本項(xiàng)發(fā)明的意義在于(1)由于直接在單一成像傳感器上實(shí)現(xiàn)分辨率均衡的像面分 割和多光學(xué)通道共像面成像，能夠?qū)崿F(xiàn)多視場(chǎng)同時(shí)成像；(2)由于在同一時(shí)刻拍攝多幅 圖像到一幀像面上，能夠滿足很好的同步性和實(shí)時(shí)性要求；(3)可以實(shí)現(xiàn)要求多視場(chǎng)成 像的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)，體積更小，更緊湊。
權(quán)利要求
1.像面分割多光學(xué)通道共像面成像技術(shù)，具有成像傳感器(1)、玻璃蒙面(2)、微小型非球面成像鏡片(3)、傳像光路(4)、像面耦合器(5)，其特征在于成像傳感器(1)的接收面覆有玻璃蒙面(2)，傳像光路(4)由光纖傳像束組成并且各傳像光路(4)之間相互獨(dú)立，所述每個(gè)傳像光路(4)的上端裝有微小型非球面成像鏡片(3)；所述每個(gè)傳像光路(4)的下端裝有像面耦合器(5)，像面耦合器(5)嵌有與所述傳像光路個(gè)數(shù)相等的耦合鏡片，所述像面耦合器將成像傳感器(1)的成像畫面分割成四象限四塊大小相等的成像區(qū)域，四個(gè)外部場(chǎng)景由四個(gè)不同焦距的微小型非球面成像鏡片成像，第一個(gè)微小型非球面成像鏡片為(3-1)，第二個(gè)微小型非球面成像鏡片為(3-2)，第三個(gè)微小型非球面成像鏡片為(3-3)，第四個(gè)微小型非球面成像鏡片為(3-4)，每個(gè)微小型非球面成像鏡片所成的像通過各自對(duì)應(yīng)的傳像光路(4)傳至所述四塊成像區(qū)域完成共像面成像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的像面分割多光學(xué)通道共像面成像技術(shù)，其特征在于所述 由像面耦合器(5)將成像傳感器(1)的成像畫面進(jìn)行分割，其所述成像傳感器(1) 被分割的成像區(qū)域個(gè)數(shù)也可為2個(gè)、3個(gè)、5個(gè)或6個(gè)，每個(gè)成像區(qū)域的大小也可以不 相等。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的像面分割多光學(xué)通道共像面成像技術(shù)，其特征在于所述 由光纖傳像束組成的傳像光路(4)，其傳像光路在紅外波段可采用微小型紅外反射鏡組 和非球面紅外鏡頭組成，所述傳像光路(4)其每路傳像光路方向可任意調(diào)整；傳像光 路(4)的個(gè)數(shù)依據(jù)所述成像傳感器(1)被分割成像區(qū)域的個(gè)數(shù)而定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的像面分割多光學(xué)通道共像面成像技術(shù)，其特征在于所述 不同焦距的微小型非球面成像鏡片(3)也可用微小型成像透鏡組替代，微小型非球面 成像鏡片或所述微小型成像透鏡組的焦距也可以相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用像面分割多光學(xué)通道實(shí)現(xiàn)共像面成像的技術(shù)。成像傳感器的接收面覆有玻璃蒙面，傳像光路由光纖傳像束組成并且各傳像光路之間相互獨(dú)立。每個(gè)傳像光路的上下端分別裝有微小型非球面成像鏡片和像面耦合器，像面耦合器嵌有與傳像光路個(gè)數(shù)相等的耦合鏡片。像面耦合器將成像傳感器的成像畫面分割成幾個(gè)象限的成像區(qū)域，外部場(chǎng)景由幾個(gè)相同或不同焦距的微小型非球面成像鏡片成像。每個(gè)微小型非球面成像鏡片所成的像通過各自對(duì)應(yīng)的傳像光路傳至對(duì)應(yīng)成像區(qū)域完成共像面成像。本發(fā)明可直接在單一成像器件上進(jìn)行像面分割和共像面成像，實(shí)現(xiàn)微小型化多通道成像和全向成像，并可以同時(shí)拍攝多幀圖像，能夠滿足較高的實(shí)時(shí)性要求。
文檔編號(hào)G03B35/00GK101221350SQ200810052148
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者峰 劉, 張召才, 文鵬程, 王向軍 申請(qǐng)人:天津大學(xué)