具有用于较低F数全光相机的双表面微透镜阵列的方法和设备技术

公开了一种与用于生成全光图像的系统相关的创新。一种系统包含：物镜，其具有焦平面；光传感器，其经定位以接收穿过所述物镜传播的光；第一光学元件阵列，其定位于所述物镜与所述传感器之间；所述第一光学元件阵列包含第一多个光学元件；以及第二光学元件阵列，其定位于所述第一光学元件阵列与所述传感器之间，所述第二光学元件阵列包括第二多个光学元件。所述第一光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将光从图像的单独部分引导到所述第二光学元件阵列的单独光学元件上，并且其中所述第二光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将所述场景的所述图像的单独部分投影到所述传感器的单独位置上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于较低F数全光相机的双表面微透镜阵列的方法和设备
本创新大体上涉及具有带改进的光学质量和较低的f数的较高调制传递函数(MTF)的成像系统的系统、方法，以及制造方法。
技术介绍
在传统的摄影中，在拍摄照片之前，操控相机聚焦于图像的某些较小的区域。在俘获照片之后，图像的部分或者焦点对准或者离焦，并且没有焦点对准的任何区域并不能使得其焦点对准。相反地，光场或全光相机使用特定光学元件和传感器来俘获场景(或视野)的光场。全光相机能够在单个图像中俘获来自场景的光的多个光线的辐射，例如，在空间中的多个点处。由于俘获了场景的多个光线的色彩、方向和强度，所以通过全光相机，在图像已经被俘获之后，可以使用软件来执行聚焦。在图像已经被俘获之后，聚焦允许用户在任何时间修改图像的哪些区域是焦点对准的。在许多全光相机中，光在由图像传感器俘获之前进入主(物镜)透镜且通过微透镜阵列。微透镜阵列中的每个微透镜可具有相对较小的尺寸(例如，100μm)和相对较大的景深。这允许相机俘获场景的所有部分，方法是使用微透镜阵列的每个微透镜从略微不同的视点俘获大量的较小图像。在俘获场景之后，在后处理期间，特定软件提取且操纵这些视点达到场景的所希望的景深。手持型全光相机现在已经成为可商购的，例如购自Lytro，Inc.(山景城，加利福尼亚州(MountainView,CA))或RaytrixGmbH(德国)的那些。全光相机使用微透镜阵列来俘获感兴趣的视野或场景的4D辐射。所获取的4D辐射(作为积分图像)可以经处理用于3D场景重建或者合成动态景深(DoF)效应。存在用于此新出现的相机技术的大量应用程序，其范围从娱乐到用于工业和科学应用的深度恢复。一些光场相机可以通过一千万像素的传感器圣何塞市，加利福尼亚州(SanJose、CA))俘获场景的20个不同视图。然而，经渲染的700×700像素图像在遮挡边界处可具有可见的伪影。光场(lytro.com)相机使用一千一百万像素传感器来获取辐射。然而，由相机生成的图像仍然遭受一百万像素的低分辨率，围绕较薄对象和锐边缘发现一些可见的伪影。因此，Lytro相机(和类似地其它商业的产品)并不具有较高的调制传递函数(MTF)。MTF识别相机(例如，光学元件)能够多好地对由相机俘获的目标场景中的详细元件的高频(例如，较小对象或具有锐边缘的对象)进行成像。当这些对象的频率较高时，如果较小对象或锐边缘具有较低的MTF，那么相机并不能够产生较小对象或锐边缘的较大清晰度。因此，希望形成将对其中具有的对象的高频的场景响应良好的全光相机。
技术实现思路
本文中所论述的系统、方法、装置和计算机程序产品各自具有若干方面，所述若干方面中的单个方面不仅仅负责其所期望的属性。在不限制如通过所附权利要求书表达的本专利技术的范围的情况下，下文简要地论述一些特征。在考虑此讨论之后，并且尤其在阅读标题为“具体实施方式”的章节之后，将理解本专利技术的有利的特征如何包含(除其他之外)提供具有较高MTF的全光相机以及制造此类相机的过程。一个创新包含一种用于生成全光图像的系统，所述系统包含：物镜，其经配置以折射从场景中接收的光，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦光；传感器，其经配置以感测其上接收到的光，所述传感器经放置以接收穿过物镜传播的光；第一光学元件阵列，其放置于物镜与传感器之间，所述第一光学元件阵列包括第一多个光学元件；以及第二光学元件阵列，其放置于第一光学元件阵列与传感器之间且与传感器接触，所述第二光学元件阵列包括第二多个光学元件。第一光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将穿过物镜的图像平面的光线引导到第二光学元件的单独光学元件上，并且其中第二光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将从第一光学元件阵列接收的光线引导到传感器的单独位置上。在一些方面中，第一多个光学元件具有在第一光学元件阵列的第一侧上的第一焦距，并且其中第一光学元件阵列放置在距物镜的图像平面等于第一焦距的距离处，并且进一步经放置使得第一光学元件阵列的第一侧从物镜接收光。在一些方面中，第一多个光学元件具有在第一光学元件阵列的第二侧上的第二焦距，并且其中第一光学元件阵列经放置使得第一光学元件阵列的第二侧面向传感器。在一些方面中，第一光学元件阵列具有面向物镜的第一侧和面向第二光学元件阵列的第二侧，其中第一光学元件阵列的第一侧是平面的，并且其中第一多个光学元件中的每一个具有弯曲表面并且第一多个光学元件中的每一个的弯曲表面安置在第一光学阵列的第二侧上。在一些方面中，第二光学元件阵列具有面向第一光学元件阵列的第一侧和面向传感器的第二侧，并且第二多个光学元件中的每一个具有弯曲表面并且第二多个光学元件中的每一个的弯曲表面安置在第二光学元件阵列的第一侧上。在一些方面中，第二光学元件阵列的第二侧是平面的。在一些方面中，第一光学元件阵列中的每个光学元件与第二光学元件阵列中的对应的光学元件对齐。在一些方面中，第二光学元件阵列与传感器集成为单个组件，第二光学元件布置在经配置以接收光的传感器的侧面上。在一些方面中，第二光学元件阵列包括环氧树脂。在一些方面中，第一光学元件阵列与传感器间隔开等于第一光学元件阵列的光学元件的直径的距离。在一些方面中，第一光学元件阵列的光学元件的直径是20-30微米。在一些方面中，第一光学元件阵列包括玻璃层，并且其中玻璃层具有第一多个光学元件中的一个的厚度的至少五倍的厚度。在一些方面中，第二光学元件阵列包括玻璃层，并且其中玻璃层具有第二多个光学元件中的一个的厚度的至少五倍的厚度。另一创新包含用于生成全光图像的方法，所述方法包含：通过一或多个光学元件俘获投影到传感器上的光；经由物镜折射来自场景的光，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦穿过物镜传播的光；经由放置于物镜与传感器之间的第一光学元件阵列聚焦所折射的光，所述第一光学元件阵列包括第一多个光学元件；并且进一步通过放置于第一光学元件阵列与传感器之间的第二光学元件阵列聚焦从第一光学元件阵列接收的光，所述第二光学元件阵列包括第二多个光学元件，其中第一光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将在图像平面处所形成的场景的图像的单独部分投影到第二光学元件阵列的单独光学元件上，并且其中第二光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将场景的图像的单独部分投影到传感器的单独位置上。在一些方面中，第一多个光学元件具有第一焦距，并且第一光学元件阵列放置在距物镜的图像平面等于第一焦距的距离处。在一些方面中，第一光学元件阵列中的每个光学元件与第二光学元件阵列的对应的光学元件对齐，并且其中穿过第一光学元件阵列的光学元件中的一个传播的光是由第二光学元件的对应的光学元件接收的。在一些方面中，第二光学元件阵列与传感器集成为单个组件，第二光学元件阵列布置在经配置以接收光的传感器的侧面上。在一些方面中，第二光学元件阵列包括环氧树脂。在一些方面中，第一光学元件阵列与传感器间隔开等于第一光学元件阵列的光学元件的直径的距离。在一些方面中，第一光学元件阵列的光学元件的直径是20-30微米。另一创新包含制造用于全光成像系统的一或多个光学元件的方法，所述方法包含：在经配置以感测其上接收到的光的传感器上沉积环氧树脂；提供全光成像系统的光学元件的第一阵列，所述光学元件的第一阵列具有第一多个光学元件；形成包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成全光图像的系统，所述系统包括：物镜，其经配置以折射从场景接收的光，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦光；传感器，其经配置以感测于其上接收到的光，所述传感器经定位以接收穿过所述物镜传播的光；第一光学元件阵列，其定位于所述物镜与所述传感器之间，所述第一光学元件阵列包括第一多个光学元件；以及第二光学元件阵列，其定位于所述第一光学元件阵列与所述传感器之间并且与所述传感器接触，所述第二光学元件阵列包括第二多个光学元件，其中所述第一光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将穿过所述物镜的所述图像平面的光线引导到所述第二光学元件阵列的单独光学元件上，并且其中所述第二光学元件阵列的每个光学元件经配置以将从所述第一光学元件阵列接收到的光线引导到所述传感器的单独位置上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.06 US 14/820,2671.一种用于生成全光图像的系统，所述系统包括：物镜，其经配置以折射从场景接收的光，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦光；传感器，其经配置以感测于其上接收到的光，所述传感器经定位以接收穿过所述物镜传播的光；第一光学元件阵列，其定位于所述物镜与所述传感器之间，所述第一光学元件阵列包括第一多个光学元件；以及第二光学元件阵列，其定位于所述第一光学元件阵列与所述传感器之间并且与所述传感器接触，所述第二光学元件阵列包括第二多个光学元件，其中所述第一光学元件阵列中的每个光学元件经配置以将穿过所述物镜的所述图像平面的光线引导到所述第二光学元件阵列的单独光学元件上，并且其中所述第二光学元件阵列的每个光学元件经配置以将从所述第一光学元件阵列接收到的光线引导到所述传感器的单独位置上。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一多个光学元件具有在所述第一光学元件阵列的第一侧上的第一焦距，并且其中所述第一光学元件阵列定位在距所述物镜的所述图像平面等于所述第一焦距的距离处，并且进一步经定位使得所述第一光学元件阵列的所述第一侧接收来自所述物镜的光。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一多个光学元件具有在所述第一光学元件阵列的第二侧上的第二焦距，并且其中所述第一光学元件阵列经定位使得所述第一光学元件阵列的所述第二侧面向所述传感器。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学元件阵列具有面向所述物镜的第一侧和面向所述第二光学元件阵列的第二侧；其中所述第一光学元件阵列的所述第一侧是平面的；以及其中所述第一多个光学元件中的每一个具有弯曲表面，并且所述第一多个光学元件中的每一个的所述弯曲表面安置在所述第一光学阵列的所述第二侧上。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二光学元件阵列具有面向所述第一光学元件阵列的第一侧和面向所述传感器的第二侧；其中所述第二多个光学元件中的每一个具有弯曲表面，并且所述第二多个光学元件中的每一个的所述弯曲表面安置在所述第二光学元件阵列的所述第一侧上。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第二光学元件阵列的所述第二侧是平面的。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学元件阵列中的每个光学元件与所述第二光学元件阵列的对应的光学元件对齐。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二光学元件阵列与所述传感器集成为单个组件，所述第二光学元件布置在经配置以接收光的所述传感器的侧面上。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二光学元件阵列包括环氧树脂。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学元件阵列与所述传感器间隔开等于所述第一光学元件阵列的光学元件的直径的距离。11.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一光学元件阵列的光学元件的所述直径是20-30微米。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一光学元件阵列包括玻璃层，并且其中所述玻璃层具有所述第一多个光学元件中的一个的所述厚度的至少五倍的厚度。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二光学元件阵列包括玻璃层，并且其中所述玻璃层具有所述第二多个光学元件中的一个的所述厚度的至少五倍的厚度。14.一种用于生成全光图像的方法，所述方法包括：通过一或多个光学元件俘获投影到传感器上的光；从场景中经由物镜折射光，所述物镜经配置以在图像平面处聚焦穿过所述物镜传播的光；经由定位于所述物镜与所述传感器之间的第一光学元件阵列聚焦所述所折射的光，所述第一光学元件阵列包括第一多个光学元件；以及通过定位于所述第一光学元件阵列与传感器之间的第二光学元件阵列进一步聚焦从所述第一光学元件阵列接收到的光，所述第二光学元件阵列经定位与所述传感器接触，所述第二光学元件阵列包括第二多个光学元件，其中所述第一光学元件阵列中的每一个光学元件经配置以将在所述图像平面处所形成的所述场景的所述图...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·格奥尔基耶夫，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US