六边形环带排布的共光路复眼光学系统设计

为解决仿生复眼系统目前普遍存在的空间利用率较低、子眼孔径较小问题,本文提出一种六边形环带排布的大孔径复眼系统设计方法,通过引入填充因子理论,以传统曲面圆周式排布为对照组,论证了六边形环带排布模型可有效提高大孔径复眼系统的空间利用率。针对单波段复眼系统获取目标信息量有限的问题,设计采用红外双波段共光路的成像结构形式,辅以红外双色探测器接收,增强了复眼系统获取目标信息的多维度能力,同时建立了六边形环带排布方式的子孔径定位数学模型。仿生复眼系统共由91个子孔径组成,子孔径入瞳为16 mm,焦距为48 mm,视场角为9°,子孔径合成总视场为96°×85°,中继转像系统焦距为6.14 mm,子眼系统和中继转像系统在-40℃~+60℃温度变化范围内无热差影响,探测器冷反射效应可忽略。对复眼系统进行组合,仿真结果表明:各个光学子通道均方根(RMS)半径均小于艾里斑,光学畸变值均小于0.1%,边缘子通道红外中波/长波波段调制传递函数(MTF)在17 lp/mm处均达到0.5以上。该系统结构紧凑、探测能力强,可用于复杂环境中多目标的探测与识别。