一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机，包括成像模块、超精密机电微动模块与信号处理引擎，其中成像模块为红外成像模块或可见光成像模块，成像模块具有光学系统、微透镜阵列以及探测器；超精密机电微动模块包括微动平台及其控制器，其中微动平台带动负载做有规律的运动；控制器用于微动平台的驱动与高精度位置控制，并在信号处理引擎的控制下按要求输出控制指令给微动平台；信号处理引擎用于获取用户输入指令，并根据用户输入指令实现工作模式的选择与切换。本发明专利技术解决了标准聚焦型光场相机的空间分辨率及角度分辨率之间权衡取舍的问题，提出多种配置方案，均可提升空间分辨率/角度分辨率。可提升空间分辨率/角度分辨率。可提升空间分辨率/角度分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机


[0001]本专利技术涉及光场成像
，具体为一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机。

技术介绍

[0002]光场用于描述光在三维空间的辐射传输特性。根据人眼对外部光线的视觉感知，提出了七维全光函数来表征空间分布的几何光线。全光函数包含七个变量，用于表示光线中任一点的三维坐标，光线的传输方向，光线的波长，以及时间。考虑光线在自由空间中的传输，其颜色(波长)一般不会发生变化，忽略光线在传输过程中的衰减，可将七维全光函数(光场)降至四维，即光线的空间位置及光线的传输方向。
[0003]传统的相机只能记录光线的空间位置信息，光场相机能够通过一次曝光，同时记录空间光学的二维位置空间信息(对应于空间分辨率)和二维方向信息(对应于角度分辨率)。
[0004]角度分辨率可以认为是发光点能进入主透镜的光线被离散化的程度。角度分辨率越高，视差信息就越丰富。空间分辨率表征的是被采集场景表面离散化程度，空间分辨率越高图像分辨率越高，包含的细节越多。提升光场相机的空间分辨率能够使目标具有更多的细节信息，有利于进一步图像处理，例如目标检测。提升光场相机的角分辨率，有助于提高深度估计精度，获得不同焦点的清晰成像图。
[0005]光场相机具有多种实现方式，包括相机阵列、微透镜阵列、掩膜。而基于微透镜阵列(MLA)的光场相机结构紧凑、数据处理较为方便，成为目前光场相机的研究热点，并被广泛地应用于学术研究以及商业领域。
[0006]微透镜阵列光场相机分为传统型光场相机和聚焦型光场相机，传统光场相机受限于微透镜的大小，无法获得很高的空间分辨率。聚焦型光场相机很好的解决了这一问题，通过调整微透镜阵列与主镜像面的距离，以及图像传感器与微透镜阵列的距离之间的关系，可以选择合适的方向分辨率和空间分辨率。但无法同时获得高空间分辨率和高角度分辨率的光场图像。
[0007]标准的聚焦型光场相机成像模块如图1所示。由光学系统(主镜)、微透镜阵列、探测器组成。标准的聚焦型光场相机成像模块的空间分辨率与角度分辨率相互制约。若微透镜阵列与主镜像面的距离为a，探测器与微透镜阵列的距离b，则光场相机的空间分辨率为角度分辨率为其中，Res
det
为探测器的分辨率。这种情况下，要得到高空间分辨率，就需要牺牲角度分辨率。同样的，要获得高角度分辨率，则需要牺牲空间分辨率。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于微动平台的微透镜阵列聚
焦型光场相机，包括成像模块、超精密机电微动模块与信号处理引擎，其中成像模块为红外成像模块或可见光成像模块，成像模块具有光学系统、微透镜阵列以及探测器；超精密机电微动模块包括微动平台及其控制器，其中微动平台带动负载做有规律的运动；控制器用于微动平台的驱动与高精度位置控制，并在信号处理引擎的控制下按要求输出控制指令给微动平台；信号处理引擎用于获取用户输入指令，并根据用户输入指令实现工作模式的选择与切换；
[0010]其中，所述聚焦型光场相机被设置为能够实现配置A、配置B、配置C、配置D以及配置E中的至少一种，
[0011]在所述配置A中，微动平台带动微透镜阵列实现光轴方向的平移；
[0012]在所述配置B中，微动平台安装于光学系统内部，其负载可以是光学系统的透镜、透镜组、反射镜，微动平台带动负载实现垂直于光轴平面上的水平、垂直方向平移；
[0013]在所述配置C中，微动平台带动探测器实现垂直于光轴平面上的水平、垂直方向平移；
[0014]在所述配置D中，配置D为上述配置A与配置B的组合，配置D引入配置A、配置B的两个微动平台，分别带动微透镜阵列及光学系统负载运动；
[0015]在所述配置E中，配置E为上述配置A与配置C的组合，配置E引入配置A与配置C的两个微动平台，并分别带动微透镜阵列及探测器运动。
[0016]优选的，微动平台为基于压电/电磁/音圈技术的超精密机电微动平台。
[0017]优选的，信号处理引擎用于实现成像模块的探测器触发以及图像数据采集、超精密机电微动模块与成像模块的探测器触发之间的时序控制，以及对采集到的图像进行处理计算，并将处理后的结果发送给后端设备。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术解决了标准聚焦型光场相机的空间分辨率及角度分辨率之间权衡取舍的问题，采用配置A结构在不改变标准成像系统其他位置关系的情况下，通过微动平台进行两个位置的切换，能够获得高空间分辨率或高角度分辨率的光场图像。采用配置B和配置C结构在优先保证光场相机角度分辨率的情况下，通过微扫描技术提升空间高分辨率。采用配置D和配合E结构同时保留配置A和配置B/C的结构优点，具有更高的可操作性。
附图说明
[0020]图1为
技术介绍
中标准聚焦型光场相机成像模块图；
[0021]图2为
技术介绍
中标准聚焦型光场相机系统示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例中配置A成像模块示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例中配置A系统示意图；
[0024]图5为本专利技术实施例中配置B成像模块示意图；
[0025]图6为本专利技术实施例中配置B系统示意图；
[0026]图7为本专利技术实施例中配置C成像模块示意图；
[0027]图8为本专利技术实施例中配置C系统示意图；
[0028]图9为本专利技术实施例中常用微扫模式。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“垂直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0032]本专利技术提供一种技术方案：一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机，由成像模块、超精密机电微动模块、以及信号处理引擎构成。
[0033]在本实施例中，成像模块由光学系统(主镜)、微透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机，其特征在于，包括成像模块、超精密机电微动模块与信号处理引擎，其中成像模块为红外成像模块或可见光成像模块，成像模块具有光学系统、微透镜阵列以及探测器；超精密机电微动模块包括微动平台及其控制器，其中微动平台带动负载做有规律的运动；控制器用于微动平台的驱动与高精度位置控制，并在信号处理引擎的控制下按要求输出控制指令给微动平台；信号处理引擎用于获取用户输入指令，并根据用户输入指令实现工作模式的选择与切换；其中，所述聚焦型光场相机被设置为能够实现配置A、配置B、配置C、配置D以及配置E中的至少一种，在所述配置A中，微动平台带动微透镜阵列实现光轴方向的平移；在所述配置B中，微动平台安装于光学系统内部，其负载包括但不限于光学系统的透镜、透镜组、反射镜，微动平台带动负载实现垂直于光轴平面上的水平、垂直方向平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，李冯帆，杨丹丹，黎鸿，孟森，
申请(专利权)人：上海乂义实业有限公司，
类型：发明
国别省市：