一种光场相机制造技术

本发明专利技术涉及成像技术领域，公开了一种光场相机，包括沿光路方向顺次设置的主透镜、延迟片、液晶微透镜阵列、选偏器和图像传感器，液晶微透镜阵列位于主透镜的成像面上，图像传感器位于液晶微透镜阵列的焦平面上；液晶微透镜阵列会聚入射在其上的第一偏振光以在图像传感器位置形成四维光场影像；液晶微透镜阵列不改变入射在其上的第二偏振光的传播方向以在图像传感器位置形成二维影像；选偏器选择性地允许第一偏振光或第二偏振光通过以在图像传感器位置形成所述四维光场影像或二维影像。该光场相机利于实现相机小型化设计、并能保证良好成像质量。

A light field camera

The invention relates to the field of imaging technology, and discloses a light field camera, including a main lens, a delay piece, a liquid crystal microlens array, a polarizer and an image sensor which is located along the direction of the optical path. The liquid crystal microlens array is located on the imaging surface of the main lens, and the image sensor is located on the focal plane of the liquid crystal microlens array; The crystal microlens array converges the first polarized light on it to form a four dimensional optical field image at the position of the image sensor; the liquid crystal microlens array does not change the direction of the second polarized light incident on it to form a two-dimensional image at the position of the image sensor; the polarizer selectively permits the first polarized light or the second polarized light. The four-dimensional light field image or two-dimensional image can be formed at the position of the image sensor. The optical field camera is beneficial to the miniaturization design of the camera and ensures good imaging quality.

【技术实现步骤摘要】
一种光场相机
本专利技术涉及照相机
，特别涉及一种光场相机。
技术介绍
随着电子装置的日益普及，照相机在人们生活中的应用越来越多。传统相机只能采集三维物体在像平面上的二维(2D)投影，其虽然可以记录物体的空间分布、却无法记录光线的传播方向。针对这一不足，【RenNg,MarcLevoy,etal,LightFieldPhotographywithaHand-heldPlenopticCamera,StanfordTechReportCTSR2005-02】斯坦福大学提出一种光场照相机，其可以记录包括物体二维空间位置和光线二维传播方向的四维(4D)光场信息，保留了对图像重塑的可能性，具有先拍照后对焦、可重建三维立体图等优势。但是，该光场相机的横向成像分辨率低于普通相机，这也成为制约其发展的一大难题。于是，一些相机在光场相机的4D成像基础上加入普通相机的2D成像功能，综合普通相机和光场相机的优势，方便用户在2D\4D模式之间切换使用，以满足使用者多样化的需求。例如，美国专利公告US8593564B2提出了一种具有2D/4D模式切换功能的光场相机结构：在主透镜和图像传感器之间放置可以机械移动的微透镜阵列。当微透镜阵列移出光路时，相机为2D成像模式；当微透镜阵列移入光路时，相机为4D光场相机模式。然而，这种技术均需要在相机中额外预留移动空间以满足微透镜阵列的机械位移需求，不利于相机的小型化设计。并且，由于微透镜阵列的焦距很短，微透镜阵列移出、移入光路所产生的机械复位误差会直接影响成像质量。有鉴于此，有必要提供一种利于实现相机小型化设计、并能保证良好成像质量的光场相机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利于实现相机小型化设计、并能保证良好成像质量的光场相机。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光场相机，包括沿光路方向顺次设置的主透镜、延迟片、液晶微透镜阵列、选偏器和图像传感器；所述液晶微透镜阵列位于所述主透镜的成像面上，所述图像传感器位于所述液晶微透镜阵列的焦平面上；所述液晶微透镜阵列会聚入射在其上的第一偏振光以使所述第一偏振光在所述图像传感器位置处形成四维光场影像，所述液晶微透镜阵列不改变入射在其上的第二偏振光的传播方向以使所述第二偏振光在所述图像传感器位置处形成二维影像；所述选偏器选择性地允许所述第一偏振光或所述第二偏振光通过以在所述图像传感器位置处形成所述四维光场影像或所述二维影像；所述延迟片的厚度d满足关系式：其中，n1为所述延迟片对所述第一偏振光的折射率，n2为延迟片对所述第二偏振光的折射率，f为所述液晶微透镜阵列的焦距。本专利技术相对于现有技术而言，利用所述延迟片使来自被摄物体的所述第一偏振光和所述第二偏振光之间产生光程差，从而使所述第一偏振光和所述第二偏振光具有位置不同的像平面，利用被所述液晶微透镜阵列改变传播方向的所述第一偏振光在所述图像传感器位置处形成所述四维光场影像，利用未被所述液晶微透镜阵列改变传播方向的所述第二偏振光在所述图像传感器位置处形成所述二维影像，并利用所述选偏器选择性地允许所述第一偏振光和所述第二偏振光中之一者通过并在所述图像传感器位置处形成所述四维光场影像或所述二维影像，其无需机械移动微透镜阵列，即可实现2D/4D模式的切换，避免微透镜阵列的机械位移导致的相机空间占用以及机械复位误差导致的成像质量下降，利于实现相机的小型化设计、并能保证良好的成像质量。另外，所述液晶微透镜阵列包括沿光路方向顺次设置的第一基板、第一电极、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二电极以及第二基板，所述第一电极上设有阵列排布的第一圆孔。另外，所述第二电极上设有阵列排布的第二圆孔，所述第一圆孔与所述第二圆孔一一对应。另外，所述第一圆孔的孔径尺寸与所述第二圆孔的孔径尺寸相等。另外，所述第二电极为面电极。另外，所述第一取向层及第二取向层的取向方向均平行于所述第一偏振光的偏振方向。另外，所述选偏器为可旋转的线偏振片，所述线偏振片旋转至第一位置时的偏振方向平行于所述第一偏振光的偏振方向，所述线偏振片旋转至第二位置时的偏振方向平行于所述第二偏振光的偏振方向。另外，所述光场相机还包括旋转装置，所述线偏振片设置于所述旋转装置上，所述旋转装置驱动所述线偏振片旋转以选择性地将所述线偏振片旋转至所述第一位置或所述第二位置。另外，所述光场相机采用电控方式控制所述旋转装置的旋转。另外，所述主透镜和所述微透镜阵列具有相同的F数。附图说明图1是本专利技术的光场相机结构示意图。图2是本专利技术的液晶微透镜结构示意图。图3是本专利技术第一实施方式中的第一电极与第二电极结构示意图。图4是本专利技术第二实施方式中的第一电极与第二电极结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。参见图1-3，本专利技术的第一实施方式涉及一种光场相机，包括沿光路方向顺次设置的主透镜1、延迟片2、液晶微透镜阵列3、选偏器4和图像传感器5。如图1所示，主透镜1设置在待摄物体(图未示)一侧，用于接收并会聚来自待摄物体的第一偏振方向(图中短线所示)的光线(以下称“第一偏振光11”)和第二偏振方向(图中圆点所示)的光线(以下称“第二偏振光12”)。在此，主透镜1可为包含多个光学镜片的镜片组，其会聚偏振方向相互垂直的第一偏振光11和第二偏振光12，以用于光学成像。延迟片2设置在主透镜1的成像侧，能使偏振方向互相垂直的第一偏振光11和第二偏振光12产生附加光程差，以补偿第一偏振光11的像平面和第二偏振光12的像平面之间的距离差。液晶微透镜阵列3设置在延迟片2的成像侧、并位于主透镜1的成像面上。液晶微透镜阵列3具有双折射性质，可以会聚第一偏振方向的光线，但是不改变第二偏振方向光线的传播方向。具体的，液晶微透镜阵列3会聚入射在其上的第一偏振光11以使第一偏振光11在图像传感器5位置处形成四维光场影像，液晶微透镜阵列3不改变入射在其上的第二偏振光12的传播方向以使第二偏振光12在图像传感器5位置处形成二维影像。选偏器4设置在液晶微透镜3和图像传感器5之间，选择性地允许第一偏振光11或第二偏振光12通过，以在图像传感器5位置形成四维光场影像或二维影像。图像传感器5位于液晶微透镜阵列3的焦平面上，用于接收通过选偏器4而投射在其上的第一偏振光11或者第二偏振光12，以形成对应第一偏振光11和第二偏振光12的4D或2D影像。本实施方式相对于现有技术而言，利用延迟片2使来自被摄物体的第一偏振光11和第二偏振光12之间产生光程差，从而使第一偏振光11和第二偏振光12具有位置不同的像平面，利用被液晶微透镜阵列3改变传播方向的第一偏振光11在图像传感器5位置处形成四维光场影像，利用未被液晶微透镜阵列3改变传播方向的第二偏振光12在图像传感器5位置处形成二维影像，并利用选偏器4选择性地允许第一偏振光11或第二偏振光12通过，并在图像传感器5位置形成四维光场影像或二维影像，这样的设计无需机械移动微透镜阵列，即可实现2D/4D模式的切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光场相机，其特征在于，包括沿光路方向顺次设置的：主透镜、延迟片、液晶微透镜阵列、选偏器和图像传感器；所述液晶微透镜阵列位于所述主透镜的成像面上，所述图像传感器位于所述液晶微透镜阵列的焦平面上；所述液晶微透镜阵列会聚入射在其上的第一偏振光以使所述第一偏振光在所述图像传感器位置处形成四维光场影像，所述液晶微透镜阵列不改变入射在其上的第二偏振光的传播方向以使所述第二偏振光在所述图像传感器位置处形成二维影像；所述选偏器选择性地允许所述第一偏振光或所述第二偏振光通过以在所述图像传感器位置处形成所述四维光场影像或所述二维影像；所述延迟片的厚度d满足关系式：

【技术特征摘要】
1.一种光场相机，其特征在于，包括沿光路方向顺次设置的：主透镜、延迟片、液晶微透镜阵列、选偏器和图像传感器；所述液晶微透镜阵列位于所述主透镜的成像面上，所述图像传感器位于所述液晶微透镜阵列的焦平面上；所述液晶微透镜阵列会聚入射在其上的第一偏振光以使所述第一偏振光在所述图像传感器位置处形成四维光场影像，所述液晶微透镜阵列不改变入射在其上的第二偏振光的传播方向以使所述第二偏振光在所述图像传感器位置处形成二维影像；所述选偏器选择性地允许所述第一偏振光或所述第二偏振光通过以在所述图像传感器位置处形成所述四维光场影像或所述二维影像；所述延迟片的厚度d满足关系式：其中，n1为所述延迟片对所述第一偏振光的折射率，n2为所述延迟片对所述第二偏振光的折射率，f为所述液晶微透镜阵列的焦距。2.根据权利要求1所述的光场相机，其特征在于，所述液晶微透镜阵列包括沿光路方向顺次设置的：第一基板、第一电极、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二电极以及第二基板，所述第一电极上设有阵列排布的第一圆孔。3.根据权利要求2所述的光场相机，其特征在于，所述第二电极上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵娟，
申请(专利权)人：深圳超多维光电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44