[發明專利]液晶透鏡成像裝置及液晶透鏡成像方法

有效

• 申請號: 201410367920.7
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN105301864B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 崔春暉;葉茂;郁樹達;包瑞
• 申請（專利權）人: 深圳市墨克瑞光電子研究院
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29
• 代理公司: 深圳市凱達知識產權事務所44256
• 代理人: 任轉英

技術領域

本發明涉及透鏡成像技術領域，具體而言，涉及一種液晶透鏡成像裝置和一種液晶透鏡成像方法。

背景技術

由于液晶材料的各向異性性，液晶器件通常只對應偏振光；液晶透鏡在用于成像設備時，需要加偏振裝置，如偏振片，以使入射光呈線偏振狀態。但偏振片的使用會使光強度降至初始強度值的一半以下。這樣，在較暗的環境下，有可能使到達圖像傳感器的光量不足，引起信噪比下降，降低成像質量。

為避免偏振片的使用，可以在成像系統中用液晶層的初始配向互相垂直的多個液晶透鏡疊加組成透鏡組，或設計包含初始配向互相垂直的、疊加在一起的多液晶層的液晶透鏡。各液晶透鏡或各液晶層分別處理由任意偏振態劃分形成的兩個垂直方向的偏振分量，從而可以適用于任意偏振態的情況，但這種解決方案存在以下的問題。

(1)多個液晶透鏡疊加方案或多個液晶層疊加方案由于增加了液晶透鏡或液晶層的數量，因此大幅度增加了液晶透鏡的生產成本。

(2)由于增加了液晶透鏡或液晶層的數量，因此也大幅度增加了器件的厚度，讓液晶透鏡成像裝置難以搭載進如手機、平板電腦等移動設備中。

(3)由于各液晶透鏡或各液晶層在系統中所處位置不同，因此偏振光的兩個分量的傳播行為不完全一致，使系統的成像質量降低。

因此，如何在解決不使用偏振片也能夠直接通過液晶透鏡形成高質量圖像的問題的同時，還能夠減少透鏡結構的厚度，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明正是基于上述問題中至少之一，提出了一種新的液晶透鏡成像裝置和成像方法。

本發明提出了一種液晶透鏡成像裝置，包括：透鏡組，所述透鏡組包括至少一液晶透鏡；驅動電路，連接至所述液晶透鏡，用于使所述液晶透鏡分別處于對焦狀態和非對焦狀態；圖像采集單元，用于采集經過所述液晶透鏡的光信號，并根據所述光信號生成圖像，當所述液晶透鏡處于對焦狀態時，所述光信號生成對焦圖像，當所述液晶透鏡處于非對焦狀態時，所述光信號生成參考圖像；圖像處理單元，連接至所述圖像采集單元，接收所述對焦圖像和所述參考圖像，并用于對所述對焦圖像和所述參考圖像進行處理，將處理得到的圖像進行反卷積處理。

在上述實施方式中，本發明的液晶透鏡成像裝置不僅利用參考圖像來輔助獲得高質量的圖像，而且利用了輕薄型的液晶透鏡，可減小器件厚度，系統更緊湊。

在上述技術方案中，優選的，所述圖像處理單元用于對所述對焦圖像和所述參考圖像進行處理，將處理得到的圖像進行反卷積處理，具體包括：利用所述參考圖像來去除所述對焦圖像中未被所述液晶透鏡調制的干擾光信號所生成的圖像。

優選的，所述圖像處理單元用于對所述對焦圖像和所述參考圖像進行處理，將處理得到的圖像進行反卷積處理，還具體包括：利用所述參考圖像中被所述液晶透鏡調制的光信號所生成的圖像來對所述對焦圖像中被所述液晶透鏡調制的光信號所生成的圖像進行處理。

經過上述處理，所述對焦圖像中的干擾信號被去除，生成的圖像的對比度更高。

在上述任一技術方案中，優選的，所述圖像處理單元用于對所述對焦圖像和所述參考圖像進行處理，將處理得到的圖像進行反卷積處理是基于如下公式：

其中，表示欲獲得的圖像，I_f表示所述對焦圖像，I_r表示所述參考圖像，*表示卷積符，δ表示沖擊響應，h表示降晰函數，n表示所述液晶透鏡成像裝置的系統噪聲。

在上述任一技術方案中，優選的，所述參考圖像為所述液晶透鏡處于透鏡狀態時生成的非對焦圖像，且降晰函數h基于如下公式確定：

其中，u表示所述非對焦圖像的橫坐標，v表示所述非對焦圖像的縱坐標，r表示所述非對焦圖像的彌散圓半徑，

在上述任一技術方案中，優選的，將所述透鏡組等效為一個等效透鏡時，所述非對焦圖像的彌散圓半徑r是基于如下公式確定：

其中，2a表示所述等效透鏡的孔徑，s表示所述等效透鏡與所述圖像采集單元的距離，f₀表示形成所述對焦圖像時所述等效透鏡的等效焦距，f表示形成所述非對焦圖像時所述等效透鏡的等效焦距。

在上述任一技術方案中，優選的，所述參考圖像對應的液晶透鏡的非對焦狀態與所述對焦圖像對應的液晶透鏡的對焦狀態的時間間隔小于預設時間。這樣，可保證原始入射光L沒有發生變化，或僅發生可以忽略的微小變化。

在上述任一技術方案中，優選的，所述透鏡組還包括與所述液晶透鏡配合使用的光學透鏡。