具有增强视野的单中心多尺度(MMS)相机制造技术

本发明专利技术揭示有利地展现增强视野FoV的各种布置的单中心多尺度成像系统及相机。此类系统的说明性实例包含从圆环区域有利地捕获大约500兆像素的图像的360°环形FoV MMS透镜。另外，通过改变微型相机成像通道配置，揭示一种范围有利地可从15mm到40mm的提供具有大不相同的成像放大倍率的场景覆盖的多焦点设计。最终，额外说明性配置组合多个MMS系统使得覆盖了4π空间中的任意立体角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强视野的单中心多尺度(MMS)相机相关申请案的交叉参考本申请案主张18年2月15日申请的序列号为62/631,170的美国临时申请案的权益，所述美国申请案的全部内容宛如详细陈述那样以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及光学器件及数字成像，且更特定来说，涉及包含具有增强视野的单中心多尺度相机的大像素计数的成像系统。
技术介绍
如所属领域的技术人员应容易地了解，在越来越多的应用中采用数字成像系统、方法及结构且其已成为可以想象得到的每个产业-制造、创建、存储、分析及传播图像中不可或缺的部分。鉴于这种重要性，用于数字成像的经改进系统、方法及结构-且特定来说-促进大像素计数成像(十亿像素)的开发的系统、方法及结构-将表示对所属领域的受欢迎的补充。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，在所属领域中进行了涉及与现有技术相比具有增强视野的单中心多尺度成像系统及相机的系统、方法及结构的改进。与现有技术形成鲜明对比的是，根据本专利技术的单中心多尺度成像系统及相机的布置说明性地提供一种360°环形FoVMMS透镜，所述透镜有利地从圆环区域捕获大约500兆像素的图像。另外，通过改变微型相机成像通道配置，揭示一种多焦点设计，其范围可有利地从15mm到40mm，从而提供具有大不相同的成像放大倍率的场景覆盖。最终，额外说明性配置组合多个MMS系统使得4π空间中的任意立体角被覆盖。提供此
技术实现思路
以简洁地识别下文在具体实施方式中进一步描述的本专利技术的一些方面。此专利技术内容既不希望识别本专利技术的关键或基本特征也不希望限制任何技术方案的范围。应将术语“方面”应解读为“至少一个方面”。通过实例说明上文描述的方面及本专利技术的其它方面，且其不限于附图中。附图说明可通过参考附图实现本专利技术的更完整理解，其中：图1展示说明根据本专利技术的方面的用于局部化FoV输出的六方密堆积的示意图；图2展示根据本专利技术的方面的使用扭曲的二十面体测地线方法的492个圆在球面上的说明性密堆积；图3展示根据本专利技术的方面的在两个微型相机被定位于彼此的光路中时发生的遮蔽的说明性图；图4(A)及4(B)展示根据本专利技术的方面的最大堆积角cFov的计算，其中：图4(A)说明MMS透镜中的一个通道的光路；而图4(B)说明给定指定设计参数下的最大堆积角；图5(A)、5(B)及5(C)展示根据本专利技术的具有环形FoV的说明性MMS光学成像系统的示意图，其中：图5(A)展示具有环形区域的FoV的立杆上的MMS相机，而图5(B)展示堆积在具有范围从43°到76°的极角的顶部半球上的带上的165个圆，而图5(C)展示MMS透镜设计的说明性布局；图6(A)及6(B)展示360环形MMS透镜的说明性成像性能，其中：图6(A)展示360环形FovMMS透镜设计的一个通道的说明性布局，而图6(B)展示根据本专利技术的方面的说明性MTF曲线；图7(A)、7(B)及7(C)展示说明性多焦点系统的示意图，其中：图7(A)说明沿着街道从一个端监控交通，而图7(B)展示采用的光学器件的说明性多个成像通道，且图7(B)展示根据本专利技术的方面的多焦点系统的光学布局；图8(A)、8(B)及8(C)展示根据本专利技术的方面的多焦点MMS透镜设计中的每一通道的MTF曲线的图表，其中：图8(A)轴上FoV的MTF；图8(B)展示0.707FoV的MTF，且图8(C)展示边缘FoV的MTF；图9(A)及9(B)展示根据本专利技术的方面的360°水平FoV光学器件的说明性方法，包含：图9(A)展示包含三个背对背MMS透镜的说明性布局，且图9(B)展示具有堆叠的MMS透镜的说明性交错策略；图10展示根据本专利技术的方面的360°水平FOV成像器的说明性微型相机及光窗；图11(A)及11(B)展示根据本专利技术的方面全球形MMS透镜的说明性四面体构型，其中：图11(A)展示具有四个MMS透镜的说明性空间分割，其中每一者覆盖全球形的四分之一；且图11(B)说明性地展示四个分段中的一者上的经密堆积微型相机；图12展示根据本专利技术的方面的全球形MMS透镜的说明性布局图。具体实施方式下文仅说明本专利技术的原理。因此，应了解，所属领域的技术人员能够设想尽管本文未明确描述或展示但体现本专利技术的原理且包含在其精神及范围内的各种布置。更特定来说，虽然陈述了众多特定细节，但应理解，可无需这些特定细节实践本专利技术的实施例，且在其它例子中，未展示众所周知的电路、结构及技术以便不使对本专利技术的理解模糊不清。此外，本文中所述的所有实例及条件语言主要希望明确地仅用于教学目的以帮助读者理解本专利技术的原理及专利技术人为增进技术而提供的概念，且应被理解为对此类具体叙述的实例及条件没有限制。此外，本文中叙述本专利技术的原理、方面及实施例以及其特定实例的所有陈述希望涵盖其结构等效物及功能性等效物两者。另外，希望此类等效物包含当前已知的等效物以及未来开发的等效物两者，即，执行相同功能的所开发的任何元件，无论结构为何。因此，举例来说，所属领域的技术人员应了解，本文中的图表示体现本专利技术的原理的说明性结构的概念图。另外，所属领域的技术人员应了解，根据本专利技术的特定方法可表示可基本上在计算机可读媒体中表示且因此由计算机或处理器控制及/或控制的各种过程，无论是否明确展示此计算机或处理器。在其权利要求书中，表达为用于执行指定功能的构件的任何元件希望涵盖执行那个功能的任何方式，举例来说，包含：a)执行那个功能的电路元件的组合；或b)呈任何形式的软件，其因此包含固件、微代码或类似物，其与用于执行那个软件以执行功能的适当电路系统组合。由此类权利要求所定义的本专利技术存在于由各种所述构件提供的功能性以权利要求书要求的方式被组合且被放在一起的事实中。申请人因此把可提供那些功能性的任何构件看作是与本文中展示的那些构件等效。最终，且除非本文中另外明确指定，否则图并不是按比例绘制的。通过一些额外背景，我们首先注意到对十亿像素级相机及成像系统的需求一直在稳定增长，这是鉴于其在包含广播媒体、成像、虚拟现实、飞行控制、运输管理、安全及环境监控等等的多种应用中公认的利用。尽管存在这种巨大的需求，但部分由于此类十亿像素系统的成本及系统复杂性以及公认的十亿像素图像管理的计算及通信挑战，使得此类十亿像素系统的利用率有所降低。考虑到这些缺点，所属领域对单中心多尺度(MMS)成像系统及相机产生了极大的热情，单中心多尺度成像系统及相机由于若干设计及技术突破而可有利地降低十亿像素成像系统的成本及复杂性。显著地，且如所属领域的技术人员应容易地了解，MMS成像系统及相机有利地在十亿像素级系统中实现高角分辨率及广阔的视野(FOV)两者。与十亿像素天文望远镜及光刻透镜形成对比，可使用商业上可用的现成组件及方法有利地制造及组装根据本专利技术的MMS成像系统及相机，而前者仅可在具有专门开发的工具及材料的精确可控的实验室环境中实现。我们注意到，说明性MMS系统的架构通常类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单中心多尺度光学系统MMS，其特征在于：/n通过扭曲的二十面体测地线方法产生的伽利略MMS透镜配置，所述配置包含定位成产生环形视野FoV的顶部半球形布置的多个个别相机。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180215 US 62/631,1701.一种单中心多尺度光学系统MMS，其特征在于：
通过扭曲的二十面体测地线方法产生的伽利略MMS透镜配置，所述配置包含定位成产生环形视野FoV的顶部半球形布置的多个个别相机。


2.一种单中心多尺度光学系统MMS，其特征在于：
包含多个成像通道的伽利略MMS透镜配置，所述多个成像通道中的每一者展现邻近成像通道的一部分的重叠，所述个别通道中的每一者展现与彼此不同的焦距。

【专利技术属性】
技术研发人员：庞武斌，戴维·琼斯·布雷迪，
申请(专利权)人：安科迪有限公司，杜克大学，
类型：发明
国别省市：美国;US