一种光场信息采集装置及其系统、光场信息采集方法，所述光场信息采集装置包括：图像传感器；波带阵列，所述波带阵列位于所述图像传感器上方，所述波带阵列包括阵列排布的多个波带片。所述波带片基于近场条件下的光场聚焦效应收集透射波带阵列的光线，能够有效优化焦点处的光场强度，提高器件光场灵敏度；相对于光滑曲面，波带片的加工难度低、成本低，参数重复性好；另外，近场工作下，波带片能够实现几微米至几十微米的焦距，能够为装置芯片化提供空间。间。间。
【技术实现步骤摘要】
光场信息采集装置及其系统、光场信息采集方法
[0001]本专利技术涉及光场成像，特别涉及一种光场信息采集装置及其系统、光场信息采集方法。
技术介绍
[0002]普通相机测量光强，只能获得被测物体的平面信息。光场信息采集装置，即光场相机，本质上是夏克
‑
哈特曼波前传感器，同时测量光强和位相，并通过算法重构被测光场的3D波前信息。
[0003]哈特曼波前传感器包括图像传感器以及位于图像传感器前的孔径光阑。光束入射至哈特曼波前传感器时，光束的波前在孔径光阑的孔径阵列面上被各孔径分为多个子波前，每个子波前均被认为是一个平面波，通过所对应的孔径发生衍射，在图像传感器上形成衍射图样，即在偏移定标光点一定位置上形成光点，光点的偏移量正比于该孔径相对应子波前的斜率。对所有孔径所对应光点的偏移量进行测量，获得各个子波前的斜率，通过数据处理，即可进行波前相位的重构。
[0004]但是，现有的光场信息采集装置需要使用透镜阵列，分辨率低、成本高。
技术实现思路
[0005]本专利技术解决的问题是如何提高光场信息采集装置的分辨率、降低成本。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种光场信息采集装置，包括：
[0007]图像传感器；波带阵列，所述波带阵列位于所述图像传感器上方，所述波带阵列包括阵列排布的多个波带片。
[0008]可选的，所述波带片为相位累积型的波带片。
[0009]可选的，所述波带片包括多个同心设置的波带环，光线透射同一波带片中不同波带环后的光程逐个递减或递增。
[0010]可选的，沿指向所述图像传感器的方向，同一波带片中的多个所述波带环逐个层叠设置。
[0011]可选的，所述波带片还包括多个填充部，所述多个填充部一一填充于所述多个波带环内。
[0012]可选的，所述波带环背向所述图像传感器的表面为第一面，所有波带环的第一面的径向的中点位于同一椭球面或球面上。
[0013]可选的，垂直所述图像传感器表面入射的光线，透射所述波带片至所述椭球面或球面的焦点的光程相等。
[0014]可选的，平行所述图像传感器表面的平面内，同一波带片中的多个所述波带环位于同一层内；且多个所述波带环逐个环绕设置。
[0015]可选的，垂直所述图像传感器表面的方向上，同一波带片中的多个所述波带环厚度相等。
[0016]可选的，同一波带片中的多个所述波带环的材料的折射率逐个递减或递增。
[0017]可选的，所述波带片具有光子筛结构。
[0018]可选的，所述波带片还包括：分布于透光的波带环上的多个遮光点。
[0019]可选的，所述波带片还包括：分布于不透光的波带环上的多个透光孔。
[0020]可选的，多个所述波带环均透射光线。
[0021]可选的，所述波带片未经色差校正。
[0022]可选的，透射所述波带片的光线基于近场条件下的光场聚焦效应会聚至所述图像传感器。
[0023]可选的，所述光场信息采集装置包括：分隔层，所述分隔层位于所述图像传感器上方，所述分隔层包括多个微孔，所述多个微孔在平行所述图像传感器表面的平面内呈阵列排布，每个微孔沿厚度方向贯穿所述分隔层。
[0024]可选的，所述波带阵列的多个波带片一一填充于所述分隔层的多个微孔。
[0025]可选的，所述分隔层为遮光层。
[0026]可选的，所述波带阵列中相邻波带片之间的间距小于200微米。
[0027]可选的，平行所述图像传感器表面的平面内，每个所述波带片的半径在0.5微米至50微米范围内。
[0028]可选的，还包括：保护层，所述保护层覆盖所述波带阵列。
[0029]可选的，所述波带阵列与所述图像传感器之间的距离小于500微米。
[0030]相应的，本专利技术还提供一种光场信息采集系统，包括：
[0031]光场信息采集装置，所述光场信息采集装置为本专利技术的光场信息采集装置；处理装置，所述处理装置内预设有复原算法，所述处理装置适宜于根据所述光场信息采集装置输出的信号，通过所述复原算法重构被测光场的3D波前形貌。
[0032]可选的，所述处理装置还包括：校正单元，所述校正单元内预设有所述光场信息采集装置的误差参数，所述校正单元适宜于对所述光场信息采集装置输出的信号进行矫正或补偿。
[0033]此外，本专利技术还提供一种光场信息采集方法，包括：
[0034]将待测光场的波面分割为多个子波面，所述待测光场包括至少两个波长的光线，其中一个波长为设计波长；对所述多个子波面进行成像，获得每个子波面相对应的光斑；获得每个子波面相对应的光斑在测量视野中的光强分布；根据每个子波面相对应的光斑在测量视野中的光强分布，获得所对应子波面的波前斜率；获得每个子波面相对应的光斑的步骤中，当设计波长的光线成像所获得光斑的信号饱和时，利用除设计波长的光线以外的光线进行成像，以获得所对应子波面相对应光斑的信号。
[0035]可选的，对所述多个子波面进行成像的步骤中，根据近场条件下的光场聚焦效应对所述多个子波面进行成像。
[0036]可选的，对所述多个子波面进行成像的步骤中，利用波带片对所述多个子波面进行成像。
[0037]可选的，所述波带片未经色差校正。
[0038]可选的，还包括：将待测光场的波面分割为多个子波面之前，提供本专利技术的光场信息采集系统；将待测光场的波面分割为多个子波面的步骤中，利用所述光场信息采集系统
中的光场信息采集装置将待测光场的波面分割为多个子波面；对所述多个子波面进行成像的步骤中，利用所述光场信息采集系统中的光场信息采集装置对所述多个子波面进行成像；获得每个子波面相对应的光斑在测量视野中的光强分布的步骤中，利用所述光场信息采集系统中的光场信息采集装置获得每个子波面相对应的光斑在测量视野中的光强分布。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：
[0040]本专利技术技术方案中，所述光场信息采集装置包括图像传感器和位于所述图像传感器上方的波带阵列，所述波带阵列包括多个波带片。所述波带片基于近场条件下的光场聚焦效应收集透射波带阵列的光线，能够有效优化焦点处的光场强度，提高器件光场灵敏度；相对于光滑曲面，波带片的加工难度低、成本低，参数重复性好；另外，近场工作下，波带片能够实现几微米至几十微米的焦距，能够装置芯片化提供空间。
[0041]本专利技术可选方案中，所述光场信息采集装置中，平行所述图像传感器表面的平面内，同一波带片中的多个所述波带环位于同一层内；且多个的所述波带环逐个环绕；而且垂直所述图像传感器表面的方向上，同一波带片中的多个所述波带环厚度相等。使多个波带环厚度相等，能够有效降低所述波带片的制作难度，能够有效保证波带片光学性能的稳定，有利于装置芯片化，有利于成本控制。
[0042]本专利技术可选方案中，所述波带片未经色差校正。利用所述波带片根据近场条件下的光场聚焦效应收集光线，能够有效改善光场信息采集本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光场信息采集装置，其特征在于，包括：图像传感器；波带阵列，所述波带阵列位于所述图像传感器上方，所述波带阵列包括阵列排布的多个波带片。2.如权利要求1所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带片为相位累积型的波带片。3.如权利要求2所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带片包括多个同心设置的波带环，光线透射同一波带片中不同波带环后的光程逐个递减或递增。4.如权利要求3所述的光场信息采集装置，其特征在于，沿指向所述图像传感器的方向，同一波带片中的多个所述波带环逐个层叠设置。5.如权利要求4所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带片还包括多个填充部，所述多个填充部一一填充于所述多个波带环内。6.如权利要求5所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带环背向所述图像传感器的表面为第一面，同一波带片中的所有波带环的第一面的径向的中点位于同一椭球面或球面上。7.如权利要求6所述的光场信息采集装置，其特征在于，垂直所述图像传感器表面入射的光线，透射所述波带片至所述椭球面或所述球面的焦点的光程相等。8.如权利要求3所述的光场信息采集装置，其特征在于，平行所述图像传感器表面的平面内，同一波带片中的多个所述波带环位于同一层内；且多个所述波带环逐个环绕设置。9.如权利要求8所述的光场信息采集装置，其特征在于，垂直所述图像传感器表面的方向上，同一波带片中的多个所述波带环厚度相等。10.如权利要求9所述的光场信息采集装置，其特征在于，同一波带片中的多个所述波带环的材料的折射率逐个递减或递增。11.如权利要求1所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带片具有光子筛结构。12.如权利要求11所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带片还包括：分布于透光的波带环上的多个遮光点。13.如权利要求11所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带片还包括：分布于不透光的波带环上的多个透光孔。14.如权利要求3或12所述的光场信息采集装置，其特征在于，多个所述波带环均透射光线。15.如权利要求1所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带片未经色差校正。16.如权利要求1所述的光场信息采集装置，其特征在于，透射所述波带片的光线基于近场条件下的光场聚焦效应会聚至所述图像传感器。17.如权利要求1或16所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述光场信息采集装置包括：分隔层，所述分隔层位于所述图像传感器上方，所述分隔层包括多个微孔，所述多个微孔在平行所述图像传感器表面的平面内呈阵列排布，每个微孔沿厚度方向贯穿所述分隔层。18.如权利要求17所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述波带阵列的多个波带片一一填充于所述分隔层的多个微孔。
19.如权利要求17所述的光场信息采集装置，其特征在于，所述分...
【专利技术属性】
技术研发人员：王泽坤，
申请(专利权)人：赤壁精迈光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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