CN103676150B - 一种消除龙虾眼中心十字像点的方法 - Google Patents
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Abstract
一种消除龙虾眼中心十字像点的方法属于仿生光学领域，该方法包括如下步骤：设定X和Y方向坐标，龙虾眼系统中微通道依次排序，靠近中心轴线X轴的通道单元标号为1，随着口径的增加，通道单元的标号依次增加为2、3、4…n，第n个通道上反射壁所对应的球心角为且假设平行光线入射到第1到第n个通道单元时刚好所有入射光线都经过一次反射，折转向焦点处；当平行光线入射到第n+1个通道单元时，光线将入射到通道单元的反射壁上，产生二次反射；一次反射区的面积为为了使其他区域也同样达到一次反射，故在部分区域涂黑，X方向上涂黑的面积为Y方向上涂黑的面积为实现消除龙虾眼中心十字像点的方法。
Description
技术领域
本发明属于仿生光学领域，具体涉及一种采用光吸收涂层抑制龙虾眼成像中的杂散光，消除中心十字像点的方法。
背景技术
与一般的光学系统不同，龙虾眼透镜的结构比较特殊，如图1所示，内壁都指向球心的棱台状通孔，即微通道分布构成，而且这些棱台的内表面为反射面，当光能入射到内表面时遵循反射定律。其中一部分入射光入射到龙虾眼系统后没有经过该系统中的反射镜反射，而是直接通过微通道，将入射到后面的屏幕上，如图2所示。这种经过微通道直接入射的光将会形成背景光。如果入射光经过龙虾眼系统在系统内壁的水平方向上经过偶数次反射，在系统内壁的竖直方向上经过奇数次反射时，将在屏幕上形成具有高亮横线的背景光；如果入射光经过龙虾眼系统在系统内壁的水平方向上经过奇数次反射，在系统内壁的竖直方向上经过偶数次反射时，将在屏幕上形成具有高亮竖线的背景光；它们就组成了龙虾眼成像中的中心十字线。由于中心十字线的亮度较高，严重影响系统成像的清晰度。入射的光经过该系统，在水平方向上经过奇数次反射，竖直方向上经过奇数次反射，这种情况，将会得到理想的像点。但是反射次数过多，同样会影响成像清晰度。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种消除龙虾眼中心十字像点的方法，该方法通过在系统内壁部分涂层，实现龙虾眼系统抑制中心十字像，减轻杂散光对成像质量的影响。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种消除龙虾眼中心十字像点的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：设定X和Y方向坐标，龙虾眼系统中微通道依次排序，靠近中心轴线X轴的通道单元标号为1，随着口径的增加，通道单元的标号依次增加为2、3、4…n，第n个通道上反射壁所对应的球心角为且α为每个棱台对应的球心角；
步骤二：假设平行光线入射到第1到第n个通道单元时刚好所有入射光线都经过一次反射，折转向焦点处；当平行光线入射到第n+1个通道单元时，光线将入射到通道单元的反射壁上，产生二次反射；
步骤三：一次反射区的面积为为了使其他区域也同样达到一次反射，故在部分区域涂黑，X方向上涂黑的面积为Y方向上涂黑的面积为其中li、lj分别为上反射壁和外侧反射壁涂层宽度，i为X方向的坐标；j为Y方向的坐标w为下底面的宽度，实现消除龙虾眼中心十字像点的方法。
本发明的有益效果是：一种新型消除龙虾眼中心十字像点的方法，可以消除龙虾眼中心十字像点，得到物点较为清晰的像点.且操作简单，可行性高。
附图说明
图1龙虾眼的结构示意图。
图2龙虾眼的工作原理图。
图3本发明光线在龙虾眼系统的通道单元中反射情况。
图4本发明龙虾眼系统的通道的有效反射面积示意图。
图5本发明光线在龙虾眼系统的通道单元的投影图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
一种消除龙虾眼中心十字像点的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：设定X和Y方向坐标，龙虾眼系统中微通道依次排序，靠近中心轴线X轴的通道单元标号为1，随着口径的增加，通道单元的标号依次增加为2、3、4…n，如图3所示，第n个通道上反射壁所对应的球心角为且在通道单元中只考虑反射率较高的面积，其余部分，即反射率较低的部分可以忽略不计；
步骤二：当平行光线入射到第n+1个通道单元时，光线将入射到通道单元的反射壁上，产生二次反射；假设平行光线入射到第1到第n个通道单元时刚好所有入射光线都经过一次反射，折转向焦点处；由于龙虾眼是二维聚焦系统，要在水平和竖直方向都满足一次反射，所以光只有入射到Soo区域时，才符合在两个方向上都经过一次反射的要求，即Soo是理想反射区域；
如图4和图5所示，从龙虾眼透镜前端位置望去，取左上方对称部分进行分析。每个通道单元的投影图可以分为四部分组成，上方反射壁投影S＝(i,j)，左侧反射壁投影S⊥(i,j)，上方和侧方反射投影相交部分以及直接透光部分投影SΔ(i,j)。从图中可以直观的看出，入射S＝(i,j)和S⊥(i,j)的光线是入射十字焦臂的有害光线，只有经过反射的光线才是入射焦点的有效光线，因此采用在S＝(i,j)和S⊥(i,j)进行吸收涂层处理的方式消除这部分杂光。因此，对于满足的通道单元(i,j)而言，其吸收涂层贯穿整个通道单元，并且其涂层宽度满足如下公式：
li＝αR cos(jα)-tsin(jα)
lj＝αR cos(iα)-tsin(iα)
li、lj分别为上反射壁和外侧反射壁涂层宽度，i为X方向的坐标；j为Y方向的坐标；R为棱台的高；t为投影相交部分的斜高；
步骤三：一次反射区的面积为为了使其他区域也同样达到一次反射，故在部分区域涂黑，X方向上涂黑的面积为Y方向上涂黑的面积为其中w为下底面的宽度，实现消除龙虾眼中心十字像点的方法。
Claims (1)
1.一种消除龙虾眼中心十字像点的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：设定X和Y方向坐标，龙虾眼系统中微通道依次排序，靠近中心轴线X轴的通道单元标号为1，随着口径的增加，通道单元的标号依次增加为2、3、4…n，第n个通道上反射壁所对应的球心角为且α为每个棱台对应的球心角；
步骤二：假设平行光线入射到第1到第n个通道单元时刚好所有入射光线都经过一次反射，折转向焦点处；当平行光线入射到第n+1个通道单元时，光线将入射到通道单元的反射壁上，产生二次反射；
步骤三：一次反射区的面积为为了使其他区域也同样达到一次反射，故在部分区域涂黑，X方向上涂黑的面积为Y方向上涂黑的面积为li＝αR cos(jα)-t sin(jα)；lj＝αR cos(iα)-t sin(iα)；其中li、lj分别为上反射壁和外侧反射壁涂层宽度，i为X方向的坐标；j为Y方向的坐标；R为棱台的高；t为投影相交部分的斜高；w为下底面的宽度，实现消除龙虾眼中心十字像点的方法。
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