自然界昆虫复眼是天然存在的多孔径曲面光学系统,具有视场大,体积小、灵敏度高、对运动物体敏感,且能够实时图像分析和处理等优点。仿生复眼系统是基于昆虫复眼成像原理设计的光学成像系统,在工业检测、安防、自主导航、机器人等领域得到广泛应用。由于传统仿生复眼系统存在变焦结构复杂、易磨损、成本高昂等缺点,本课题将基于介电润湿效应的自变焦液体透镜应用到仿生复眼光学系统设计,取代传统仿复眼系统中的复杂机械调焦装置。本文设计了一种基于介电润湿液体透镜曲面阵列的仿生复眼光学系统,借助COMSOL软件构建了仿生复眼模型,通过ZEMAX光学软件分析了系统的成像质量以及光学特性。主要研究工作如下:(1)介绍了仿生复眼系统的研究背景和研究现状,阐述了昆虫复眼的生理结构和光学特性,对仿生复眼系统和电润湿液体透镜的结构工作原理进行了综述,给出了仿生复眼的成像理论和介电润湿的基础理论。(2)利用COMSOL软件构建了基于介电润湿效应的液体可变焦透镜模型,仿真分析电压控制下的透镜腔体内双液体界面的变化,推导了介电润湿液体透镜焦距和工作电压的关系式,绘制出工作电压控制下经由液体透镜的出射光线发散和汇聚情况。(3)设计了基于介电润湿液体透镜曲面阵列的仿生复眼,推导了系统成像位置与工作电压的关系。采用ZEMAX光学软件分析了基底曲率半径、子眼透镜尺寸及子眼排列的均匀性对系统成像质量以及光学特性的影响,探讨并计算了在物距或者接收传感器位置发生变化的情况,系统的自适应调焦能力以及相应的成像接收面调节范围。结果表明:仿生复眼系统的视场角随着基底曲率的增大而增大;相比于非均匀透镜阵列,均匀子眼透镜阵列可以有效地降低边缘透镜的成像像差;适当减小子透镜单元尺寸,可以达到降低边缘透镜离焦像差的目的;该仿生复眼系统能够实现自适应变焦,能够解决由于物距和像距变化引起的系统离焦像差问题。即:在接收探测器位置固定情况下,当物距发生变化,通过控制工作电压调整子眼透镜焦距,使得像重新聚焦在接收探测面,相应的物距变化范围是5.2～265.9mm;当物体固定不动,借助子眼透镜焦距的可调性,系统接收探测器的位置根据实际需要可以实现在1.9～15mm范围内移动接收成像。相关研究结果将对仿生复眼光学系统的研究提供了新的思路。