专利名称：像面分割多光学通道共像面成像技术的制作方法
像面分割多光学通道共像面成像技术技术领域本项发明属于光学成像技术，具体涉及一种通过像面分割实现多光学通道共像面成 像技术。 '背景技术全向视觉、多光谱成像等领域需要对多帧图像进行拼接和处理。要获取多帧图像， 现有技术有两种 一种是采用多个成像器件同时拍摄，另一种是采用单个成像器件按照 时间序列拍摄。上述两种方法的不足是第一种方法体积过大，无法实现系统的微小型 化，第二种方法由于各帧图像之间存在时间差，无法应用于同步性和实时性要求很高的 场合。随着对微小型化成像装置和系统的要求越来越迫切，实现分辨率均衡的多像面成 像技术以及多光谱同步多通道成像技术变得非常有意义。发明内容本发明的目的在于可将多个场景通过各自独立的微小型成像光路同时成像到一帧 图像上，即提供一种像面分割多光学通道共像面成像技术。本项发明通过下述技术方法实现(如图1 3):像面分割多光学通道共像面成像技 术具有成像传感器l、玻璃蒙面2、微小型非球面成像镜片3、传像光路4、像面耦合 器5等。具体组成结构为成像传感器1的接收面覆有玻璃蒙面2;传像光路4由光纤 传像束组成并且各传像光路4之间相互独立；每个传像光路4的上端装有微小型非球面 成像镜片3;每个传像光路4的下端装有像面耦合器5;像面耦合器5嵌有与所述传像 光路个数相等的耦合镜片。像面耦合器5将成像传感器1的成像画面分割成四象限四块 大小相等的成像区域，四个外部场景由四个不同焦距的微小型非球面成像镜片成像。第一个微小型非球面成像镜片为3-1，第二个微小型非球面成像镜片为3-2，第三个微小 型非球面成像镜片为3-3，第四个微小型非球面成像镜片为3-4。每个微小型非球面成 像镜片所成的像通过各自对应的传像光路4传至四块成像区域完成共像面成像，即同时 将四个外部场景成像到一帧图像中的四个成像区域上。由像面耦合器5将成像传感器1 的成像画面进行分割，其成像传感器1被分割的成像区域个数也可为2个、3个、5个 或6个。例如两共像面成像，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。每个成像区域的大小也可以不相等。由光纤传像束组成的传像光路4，其传像光路在红外波段可采用微小型红外反射镜组和非球面红外镜头组成。传像光路4其每路 传像光路方向可任意调整。传像光路4的个数依据成像传感器1被分割成像区域的个数 而定。不同焦距的微小型非球面成像镜片3也可用微小型成像透镜组替代，微小型非球 面成像镜片或所述微小型成像透镜组的焦距也可以相同。由光纤传像束组成的传像光路4，各光路之间无光学杂波干扰，而且可以采用不同 光谱材料。例如，在可见光波段，传像光路4采用光纤传像束；在红外波段，传像光路 4由微小型红外反射镜组和非球面红外镜头组成。微小型非球面成像镜片或微小型成像 透镜组可以采用不同焦距，如图2所示。四组微小型非球面成像镜片的焦距分别为第一个微小型非球面成像镜片3-1其焦距为& (所成的像为6);第二个微小型非球面成像镜片3-2其焦距为f2 (所成的像为7);第三个微小型非球面成像镜片3-3其焦距为f3 (所成的像为8);第四个微小型非球面成像镜片3-4其焦距为& (所成的像为9)。但 微小型非球面成像镜片或微小型成像透镜组的焦距也可以相同，如图3所示，四组微小 型非球面成像镜片的焦距均为f = & = f2 = f3 = f4。
图1是本发明部件组成结构原理图。图2是由四个不同焦距的微小型非球面镜片的像面组成的一帧共像面成像。 图3是由四个相同焦距的微小型非球面镜片的像面组成的一帧共像面成像。
具体实施方式
以下参照附图并通过具体实施例对本发明作进一步的说明。选用具有固定分辨率的成像传感器1，利用像面耦合器5将成像画面分割成大小相 等的两成像区域或四成像区域时，每块成像区域的分辨率是原成像传感器的二分之一或 四分之一。例如，成像传感器1分辨率为2048x2048,单个像元尺寸为6.45pm;像面耦 合器5嵌有四组耦合镜片，每组耦合镜片的大小为07.2mm，焦距为8mm。利用像面耦 合器5将成像传感器1的成像画面分割成大小相等的四成像区域时，每块成像区域的分 辨率可达百万像素级。实施例l采用四路传像光路。其前端加装四组不同的焦距的微小型非球面成像镜片，且&< f2<f3<f4，其像面分割多光学通道共像面成像示意图如图2所示，四块成像区域中的图 像成像视场不同。即四组微小型非球面成像镜片分别采用第一个微小型非球面成像镜 片3-1其焦距为4.6mm;第二个微小型非球面成像镜片3-2其焦距为6.75mm;第三个微小型非球面成像镜片3-3其焦距为8mm;第四个微小型非球面成像镜片3-4其焦距 为10mm。四路传像光路均采用高分辨率光纤传像束，其规格为03X120mm。四块成 像区域中的图像成像视场分别为6-是由第一个微小型非球面成像镜片3-1所成的像， 其成像视场近似为36°。 7-是由第二个微小型非球面成像镜片3-2所成的像，其成像视 场近似为25°。 8-是由第三个微小型非球面成像镜片3-3所成的像，其成像视场近似为 21°。 9-是由第四个微小型非球面成像镜片3-4所成的像，其成像视场近似为17°。当四组微小型非球面成像镜片的焦距不同时， 一帧共像面成像由四幅不同成像视场 的画面组成。在目标探测领域，它可同时实现物体方位搜寻与细节放大显示两个过程。实施例2仍采用四路传像光路。传像光路均采用高分辨率光纤传像束，其规格为①4X 150mm，但是每个传像光路其前端加装的是具有相同焦距的四组微小型非球面成像镜 片，即&=&=&=&。其像面分割多光学通道共像面成像示意图如图3所示，四块成像 区域中的图像成像视场相同。四组微小型非球面成像镜片其焦距均为7.5mm。四块成 像区域中的图像成像视场均近似等于30°。当四组微小型非球面成像镜片的焦距相同时， 一帧共像面成像由四幅相同成像视场 的画面组成。在全向视觉领域，它可同时得到四幅具有相同线性度的显示不同方位的图 像，便于后续相应图像处理算法的实施。本项发明的意义在于(1)由于直接在单一成像传感器上实现分辨率均衡的像面分 割和多光学通道共像面成像，能够实现多视场同时成像；(2)由于在同一时刻拍摄多幅 图像到一帧像面上，能够满足很好的同步性和实时性要求；(3)可以实现要求多视场成 像的装置、设备或系统，体积更小，更紧凑。
权利要求
1.像面分割多光学通道共像面成像技术，具有成像传感器(1)、玻璃蒙面(2)、微小型非球面成像镜片(3)、传像光路(4)、像面耦合器(5)，其特征在于成像传感器(1)的接收面覆有玻璃蒙面(2)，传像光路(4)由光纤传像束组成并且各传像光路(4)之间相互独立，所述每个传像光路(4)的上端装有微小型非球面成像镜片(3)；所述每个传像光路(4)的下端装有像面耦合器(5)，像面耦合器(5)嵌有与所述传像光路个数相等的耦合镜片，所述像面耦合器将成像传感器(1)的成像画面分割成四象限四块大小相等的成像区域，四个外部场景由四个不同焦距的微小型非球面成像镜片成像，第一个微小型非球面成像镜片为(3-1)，第二个微小型非球面成像镜片为(3-2)，第三个微小型非球面成像镜片为(3-3)，第四个微小型非球面成像镜片为(3-4)，每个微小型非球面成像镜片所成的像通过各自对应的传像光路(4)传至所述四块成像区域完成共像面成像。
2. 根据权利要求1中所述的像面分割多光学通道共像面成像技术，其特征在于所述 由像面耦合器(5)将成像传感器(1)的成像画面进行分割，其所述成像传感器(1) 被分割的成像区域个数也可为2个、3个、5个或6个，每个成像区域的大小也可以不 相等。
3. 根据权利要求l中所述的像面分割多光学通道共像面成像技术，其特征在于所述 由光纤传像束组成的传像光路(4)，其传像光路在红外波段可采用微小型红外反射镜组 和非球面红外镜头组成，所述传像光路(4)其每路传像光路方向可任意调整；传像光 路(4)的个数依据所述成像传感器(1)被分割成像区域的个数而定。
4. 根据权利要求l中所述的像面分割多光学通道共像面成像技术，其特征在于所述 不同焦距的微小型非球面成像镜片(3)也可用微小型成像透镜组替代，微小型非球面 成像镜片或所述微小型成像透镜组的焦距也可以相同。
全文摘要
本发明公开了一种利用像面分割多光学通道实现共像面成像的技术。成像传感器的接收面覆有玻璃蒙面，传像光路由光纤传像束组成并且各传像光路之间相互独立。每个传像光路的上下端分别装有微小型非球面成像镜片和像面耦合器，像面耦合器嵌有与传像光路个数相等的耦合镜片。像面耦合器将成像传感器的成像画面分割成几个象限的成像区域，外部场景由几个相同或不同焦距的微小型非球面成像镜片成像。每个微小型非球面成像镜片所成的像通过各自对应的传像光路传至对应成像区域完成共像面成像。本发明可直接在单一成像器件上进行像面分割和共像面成像，实现微小型化多通道成像和全向成像，并可以同时拍摄多帧图像，能够满足较高的实时性要求。
文档编号G03B35/00GK101221350SQ200810052148
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者峰 刘, 张召才, 文鹏程, 王向军 申请人:天津大学