仿生曲面复眼是以自然界内生物复眼的曲面结构为原型而设计的一种光学成像系统。仿生曲面复眼具有集成度高、视场大、体积小、功能性强等优点,适用于自主导航、全景成像、智能相机等诸多精密微视觉领域。但是,现有的仿生曲面复眼存在与平面探测器不匹配视场边缘成像质量差、结构复杂、难以微型化、加工难度高等问题,使其在工程实际应用中受到很大的限制。故提出了一种视场角大、结构简单、成像质量优良的微米级多球面仿生复眼结构。双光子聚合加工技术具有纳米级极限制造分辨率与高度的三维可控性,为微型曲面复眼的制造提供了有效的解决途径。因此,本文开展超简洁微型多球面仿生复眼的研究具有十分重要的意义。(1)超简洁微型多球面仿生复眼的结构设计。利用光学仿真分析,研究了子眼排布方式对仿生曲面复眼视场范围的影响。对复眼填充因子进行了探究,确定了仿生曲面复眼的组成参数。为提高双光子聚合加工内部结构的显影质量,在所设计的曲面复眼上增加了通孔和支架,并对其进行了流体力学仿真分析,验证了有间隙复眼结构的显影优势。使用点列图和调制传递函数曲线来评价设计,结果表明多球面仿生复眼符合成像要求。通过对多球面仿生复眼与单球面仿生复眼各级子眼焦点光斑进行仿真分析,验证了多球面仿生复眼解决了单球面仿生复眼视场边缘离焦的现象。(2)多球面仿生复眼的双光子聚合加工与成像检测。探究了双光子聚合技术加工中,不同分层厚度、激光功率、扫描速度对仿生曲面复眼成型质量的影响,根据研究结果采用最佳加工参数对仿生曲面复眼结构进行制备。利用SEM和白光干涉仪对制备出的仿生曲面复眼结构表面形貌和尺寸进行检测。分别搭建了聚焦和成像检测平台对合格的仿生曲面复眼样品进行光学性能检测。对单球面仿生复眼和多球面仿生复眼进行聚焦和成像对比。结果表明,多球面仿生复眼的实际视场角与理论角度一致,多球面仿生复眼解决了单球面仿生复眼视场边缘成像质量较差的问题。(3)基于SIFT与加权融合算法的大视场图像拼接研究。根据仿生曲面复眼的成像特点,对图像拼接和融合算法进行研究,选择SIFT算法进行特征点提取,选择加权融合算法进行图像融合。对两幅图像和多幅图像进行拼接实验,验证了该拼接算法的有效性。基于目前医疗内窥镜集成化、微型化和大视场的迫切需求,提出一种使用多球面仿生复眼为镜头的无线胶囊内窥镜。