光场成像系统以及利用光场成像系统采集光场信息的方法技术方案

本发明专利技术涉及光学成像技术领域，公开了一种光场成像系统以及利用光场成像系统采集光场信息的方法。本发明专利技术中的光场成像系统包括：光源装置、主透镜、超构透镜阵列、图像传感器以及主控装置。光源装置可选择性地释放多种不同预设波长范围的光线，用于照亮被拍摄物；主透镜设置在超构透镜阵列之前的光路中；超构透镜阵列用于处理通过了主透镜的光线；图像传感器用于接收超构透镜阵列所产生的成像信号；主控装置与图像传感器电连接，用于控制拍摄与成像。该光场成像系统在不大幅度增加技术难度和成本的情况下，解决了光场成像系统的成像质量问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
光场成像系统以及利用光场成像系统采集光场信息的方法


[0001]本专利技术涉及光学成像
，特别涉及光场成像系统以及利用光场成像系统采集光场信息的方法。

技术介绍

[0002]超构透镜(metalens)是一种轻薄小巧，功能大大超越传统透镜的新型透镜，其具有纳米结构的扁平表面，即超构表面(metasurface)，通过该超构表面可以使超构透镜灵活有效地调控电磁波相位、极化方式、传播模式等，让入射光投射到期望的地方实现聚光。
[0003]与传统透镜相比，超构透镜的厚度能够做到比普通镜片薄10万倍，它有望彻底颠覆传统光学系统中繁琐的透镜组，使得手机、相机、监控摄像头等产品都变得更小、更薄、更轻，使设计自由度大大提升，应用前景十分广阔。
[0004]目前，由超构透镜组成的超构透镜阵列已经应用于光场成像系统中，虽然超构透镜在单波长条件下拥有较好的成像效果，但在入射光有一定带宽的情况下，由于超构透镜对不同波长光的聚焦能力差别较大，从而形成色差，严重影响超构透镜的成像质量。如要消除超构透镜的色差，需要对超构透镜的超表面结构进行专门的设计，技术难度和成本较高，并且仅能在一定波长范围内消除色差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种光场成像系统以及利用光场成像系统采集光场信息的方法，无需设计超构透镜的超表面结构以消除色差，在不大幅度增加技术难度和成本的情况下，解决光场成像系统的成像质量问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种光场成像系统，包括：光源装置、主透镜、超构透镜阵列、图像传感器以及主控装置；所述光源装置可选择性地释放N种不同预设波长范围的光线，所述N为大于或等于2的自然数，用于照亮被拍摄物；所述主透镜设置在所述超构透镜阵列之前的光路中；所述超构透镜阵列用于处理通过了所述主透镜的光线；所述图像传感器用于接收所述超构透镜阵列所产生的成像信号；所述主控装置与所述图像传感器电连接，用于控制拍摄与成像。
[0007]另外，所述超构透镜阵列由至少两个超构透镜组成，组成所述超构透镜阵列的超构透镜的光学聚焦能力不同。
[0008]另外，组成所述超构透镜阵列的光学聚焦能力不同的超构透镜间隔性均匀排布。
[0009]另外，组成所述超构透镜阵列的超构透镜数量大于或等于4，以正方形阵列形式排布。
[0010]另外，所述主控装置还用于控制所述光源装置释放出N种不同预设波长范围的光线。
[0011]另外，所述光场成像系统还包括遥控装置，所述遥控装置与所述主控装置可通信，可控制所述光源装置释放出N种不同预设波长范围的光线。
[0012]另外，所述主控装置还用于控制所拍摄图像的图像处理与图像合成。
[0013]本专利技术的实施方式还提供了一种利用光场成像系统采集光场信息的方法，所述光场成像系统为以上所述的光场成像系统，包括以下步骤：
[0014]校准步骤：所述光场成像系统的视场角差异校准、所述光场成像系统的超构透镜中心校准、所述光场成像系统的尺度校准；
[0015]拍摄步骤:完成M次拍摄，每次拍摄时，控制所述光场成像系统的光源装置释放的光的波长为N种不同预设范围内的，所述M小于或等于N，且所述M大于或等于2，得到M张光场原图；
[0016]图像处理步骤：将得到的M张光场原图进行图像处理，得到以下三种中的至少一种处理图像：M组单色彩通道的多视角图像、M组单色彩通道的重聚焦图像、M张深度图；
[0017]光场信息输出步骤：根据校准步骤中得到的校准数据，将图像处理步骤中得到的处理图像合成为以下三种中的至少一种合成图像：一组多色彩通道的多视角图像、一组多色彩通道的重聚焦图像、一张融合深度图。
[0018]另外，所述校准步骤中还包括所述光场成像系统的白平衡校准。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0020]由于本专利技术的光场成像系统的光源装置可选择性地释放多种不同预设波长范围的光线，所以在每次拍摄时，可以保证拍摄出的单张图像没有色差。对这些不同波长下拍摄的无色差图像进行图像处理和合成，可以获得质量更高的光场图，以此解决具有超构透镜阵列的光场成像系统的成像质量问题。相对于直接改变超构透镜的超表面结构来消除色差，该技术易于实现，成本可控。另外，由于在多次拍摄时可以控制光源装置释放的光线波长范围都不同，利用超构透镜对不同波长光的聚焦能力差别较大的特性，可以大大提升该光场成像系统的景深。
附图说明
[0021]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0022]图1是本专利技术第一实施方式中光源装置释放的光线波长为λ1时的光场成像系统的示意图；
[0023]图2是本专利技术第一实施方式中光源装置释放的光线波长为λ2时的光场成像系统的示意图；
[0024]图3是本专利技术第四实施方式中光源装置释放的光线波长为λ1时的光场成像系统的示意图；
[0025]图4是本专利技术第四实施方式中光源装置释放的光线波长为λ2时的光场成像系统的示意图；
[0026]图5是本专利技术第四实施方式中光场成像系统中超构透镜阵列的透镜的其中一种排布方式；
[0027]图6是本专利技术第四实施方式中光场成像系统中超构透镜阵列的透镜的其中一种排布方式；
[0028]图7是本专利技术第四实施方式中光场成像系统中超构透镜阵列的透镜的其中一种排
布方式；
[0029]图8是本专利技术第五实施方式中利用光场成像系统采集光场信息的方法的主要步骤。
具体实施方式
[0030]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，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0031]本专利技术的实施方式提供了一种光场成像系统，如图1、2所示，包括：光源装置1、主透镜2、超构透镜阵列4、图像传感器5以及主控装置(图中未示)。本实施方式中的光源装置1可选择性地释放单一波长为λ1或单一波长为λ2两种光线，用于照亮被拍摄物。主透镜2与被拍摄目标相对，设置在超构透镜阵列4之前的光路中，用于汇聚光线。超构透镜阵列4用于处理通过了主透镜2的光线，图像传感器5用于接收超构透镜阵列4所产生的成像信号。主控装置与图像传感器5电连接，用于控制拍摄与成像。
[0032]需要说明的是，由于超构透镜对不同波长光的聚焦能力差别较大，即超构透镜对不同波长的光，具有不同的焦距，而焦距决定了超构透镜的景深(景深是指超构透镜汇聚入射光线后，前后一定范围内的物体都能够取得清晰图像)。如图1所示，当光源装置1释放的光线的波长为λ1时，DOF1的范围即可以使超构透镜阵列4中的某一超构透镜清晰成像的范围。类似地，如图2所示，光源装置1释放的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光场成像系统，其特征在于，包括：光源装置、主透镜、超构透镜阵列、图像传感器以及主控装置；所述光源装置可选择性地释放N种不同预设波长范围的光线，所述N为大于或等于2的自然数，用于照亮被拍摄物；所述主透镜设置在所述超构透镜阵列之前的光路中；所述超构透镜阵列用于处理通过了所述主透镜的光线；所述图像传感器用于接收所述超构透镜阵列所产生的成像信号；所述主控装置与所述图像传感器电连接，用于控制拍摄与成像。2.根据权利要求1所述的光场成像系统，其特征在于，所述超构透镜阵列由至少两个超构透镜组成，组成所述超构透镜阵列的超构透镜的光学聚焦能力不同。3.根据权利要求2所述的光场成像系统，其特征在于，组成所述超构透镜阵列的光学聚焦能力不同的超构透镜间隔性均匀排布。4.根据权利要求1所述的光场成像系统，其特征在于，组成所述超构透镜阵列的超构透镜数量大于或等于4，以正方形阵列形式排布。5.根据权利要求1所述的光场成像系统，其特征在于，所述主控装置还用于控制所述光源装置释放出N种不同预设波长范围的光线。6.根据权利要求5所述的光场成像系统，其特征在于，所述光场成像系统还包括遥控装置，所述遥控装置与所述主控装置可通信，可控制所述光源装置释放...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩天，钱至文，
申请(专利权)人：奕目上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：