[實用新型]光場成像系統

有效

• 申請號: 201420648037.0
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN204258928U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 覃政
• 申請（專利權）人: 北京蟻視科技有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;G02B27/00
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;蔡倫

技術領域

本實用新型涉及光場成像技術領域，特別涉及一種具有大視場角的光場成像系統。

背景技術

傳統攝像機的成像過程，是對于三維空間景物采取了二維投影的方式，只是將光線的強度在探測器像元上進行累加，也就是說只考慮了物體的在像平面上的空間分布，而丟棄掉了光線的傳播方向信息，并限制了圖像的重塑性。

相比，光場成像技術則保留了對圖像重塑的可能性，能夠得到更加靈活化、多元化的圖像信息，具有非常廣泛的應用前景。如可以通過對光場圖片的數字重聚焦技術，計算出對焦在不同深度的二維圖像，實現“先拍照后對焦”的功能；提高聚焦能力，擺脫失焦、跑焦困擾；增加對圖片處理的靈活性；通過光場數據合成視角圖像實現3D顯示；通過對光場數據的反演，數字化校正光學系統像差，降低光學系統設計和加工難度等。可以說，光場成像技術能夠延伸到目前所有應用到光學成像的領域，擴展現有光學成像技術能夠獲得的信息量。

對光場成像系統而言，視場角的大小決定了光場成像系統的視野范圍，視場角越大，視野就越大，能拍攝到更多的圖像。目前，有例如4*4個30萬像素的攝像頭拼成一個光場成像系統，最后總的光場成像系統的分辨率只有35萬，每個攝像頭拍攝到大量的信息是重復的。

因此，需要一種能有效地擴大光場成像系統的視場角以提高分辨率的裝置和方法。

實用新型內容

根據本實用新型的一個方面，提供了一種光場成像系統，包括：微透鏡陣列、光束引導單元、成像單元和圖像處理單元，其中：微透鏡陣列，包括多個微透鏡單元，用于聚焦光束；光束引導單元，用于將通過所述微透鏡陣列成像的光束進行引導，使得與所述光場成像系統的光軸之間夾角更大的光線通過所述微透鏡陣列透射到所述成像單元上；成像單元，布置在所述微透鏡陣列的焦平面上，用于接收通過微透鏡陣列透射的光來感光成像；圖像處理單元，用于將所述成像單元收集的電信號進行處理。

優選地，所述光束引導單元包括遮罩，所述遮罩位于所述微透鏡陣列和所述成像單元之間，包括由不透光材料制成的多個筒狀結構子遮罩，用于引導和過濾光束；所述微透鏡陣列中的每個微透鏡單元均對應其中一個筒狀結構，所述遮罩一端的開口與微透鏡單元的邊緣密封連接，另一端開口連接到所述成像單元的對應區域上。

優選地，所述子遮罩距離所述成像光軸越遠，所述子遮罩的中心軸線與所述成像光軸之間的夾角就越大。

優選地，所述光束引導單元包括光折射單元，所述光折射單元位于所述微透鏡陣列相對于所述成像單元的另一側，用于將更大角度范圍內的光線折射后進入所述微透鏡陣列中。

優選地，所述光折射單元選自平凹透鏡、雙凹透鏡、凸凹透鏡、折線式透鏡或偏轉棱鏡陣列中的至少一個或多個的組合。

優選地，所述光折射單元是一側截面呈多段折線組合式從邊緣向中心凹入的折線式透鏡。

優選地，所述折線式透鏡的每一段折線設計成與所述微透鏡陣列中的微透鏡單元的一個或一部分對應布置且設計其偏轉角度以形成大視角圖像。

優選地，還包括圖像重現單元，所述圖像重現單元根據偏轉棱鏡陣列中的每個子棱鏡的偏轉角度來對應重現出各個子成像單元所成圖像中的各個光線的原始位置。

優選地，所述偏轉棱鏡陣列中的各個子棱鏡的偏轉角度由邊緣向中心逐漸減小，且各個子棱鏡分立布置成對應于微透鏡陣列中的子透鏡中的一個或一部分布置且設計其偏轉角度以形成大視角圖像。

優選地，所述系統還包括在所述微透鏡陣列和所述成像單元間設置的光闌單元，所述光闌單元的每個光闌與所述微透鏡陣列中的微透鏡單元一一對應。

根據本實用新型的改進的光場成像系統，可以獲取大視場角光場圖像。

附圖說明

參考隨附的附圖，本實用新型更多的目的、功能和優點將通過本實用新型實施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1(a)-圖1(b)示意性示出根據本實用新型一個實施例的光場成像系統的光學系統結構和成像原理圖；

圖1(c)示出了根據本實用新型另一實施例的帶有光折射單元的光場成像系統的成像原理圖；

圖1(d)示出了根據本實用新型又一實施例的帶有光折射單元和遮罩的光場成像系統的成像原理圖；

圖2(a)-圖2(b)示出無光束引導單元和布置有光束引導單元的光場成像系統成像光路對比圖；

圖3示意性示出光折射單元的幾種實施方式的結構示意圖；

圖4示意性示出光闌單元的結構示意圖。

具體實施方式