人工复眼研究进展

人工复眼研究进展

作者：肖啸

来源：《学园》2014年第25期

【摘 要】人工复眼成像系统具有体积小、重量轻、视场大、灵敏度高等优点，在国防尖端装备和诸多民用领域有着良好的应用前景。本文对人工复眼结构的研究现状进行了介绍，并对其发展前景及趋势进行了展望。

【关键词】人工复眼 成像系统 微透镜阵列

【中图分类号】TH74 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）25-0014-02 目前，光学成像和探测系统被广泛应用于工业生产和日常生活中。与此同时，随着应用领域的拓展与应用市场的细分，对光学探测系统的性能提出了越来越高的要求，比如在军事、监测等方面，需要光学成像系统在满足大视场角的同时尚需小型化甚至微型化。而传统单孔径、单光轴成像系统满足大视场角要求是以牺牲系统体积和复杂性为代价，难以同时兼顾。近年来，受昆虫独特复眼结构的启发，国内外的一些学者已经开始进行了仿昆虫自然复眼的人工复眼研究工作。目前，一些人工复眼的研究成果已应用于雷达系统、微型飞行器、舰艇搜索与跟踪系统、精确制导武器、夜视设备、微型复眼相机、运动机器人等国防和民用领域中。本文对人工复眼的研究现状进行了综述，并展望了其发展前景。

一 生物复眼的基本类型

根据成像原理的不同，生物复眼主要分为并列型和重叠型两种。并列型复眼如图1（a）所示，这种复眼的感光细胞和小眼具有“一对一”的对应关系，即每一感光细胞所接收的光线只是它对应的一个小眼在其视场范围内所收集的光线。重叠型复眼如图1（b）所示，其特点为：每一感光细胞可接收由若干个小眼所折射过来的光线。或者说，每一个光接收器都可以同时接收到来自多个角膜透镜视场范围的光线；同时，每一个角膜透镜所收集的不同方向的光线可以传播到多个光接收器上。因此，可以将此结构描述为感光细胞和小眼的“多对多”的对应关系。

（a）并列型复眼 （b）重叠型复眼

图1 生物复眼的成像原理

二 人工复眼的研究现状

同传统光学系统相比，无论是重叠型复眼或并列型复眼都具有体积小、重量轻、视场大、灵敏度高等优点，因而引起了研究者的极大兴趣。并列型复眼由于结构简单，因而研究较多。重叠型复眼由于结构较为复杂，单个感光细胞所接收到的光能量会受到多个小眼所收集到的光

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