[發明專利]成像裝置和成像方法

有效

• 申請號: 201510525929.0
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105093472B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 黃治
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G03B13/32;G02B7/04
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司11329
• 代理人: 秦衛中,肖鸝

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其是涉及一種成像裝置和成像方法。

背景技術

在常規攝影中，為了突出某個主題景物，常常會將相機對焦到該主題景物所在的深度，使得該主題景物清晰成像在相機的圖像傳感器上，而其它深度的景物在圖像傳感器上的成像則是模糊的。

隨著數字成像技術、圖像處理、機器視覺的發展，產生了重聚焦技術。根據重聚焦技術，在圖像形成之后，可以根據用戶的需要，重新選擇聚焦深度，以獲得位于不同深度的物體的清晰成像。光場相機采用了重聚焦技術，它除了能夠獲得每一條入射光線的強度外，還能記錄光線進入鏡頭的方向，因此，光場相機所拍攝獲得的圖像不僅僅二維圖像，同時還可以計算出景物所在的深度。

光場相機與普通相機的不同之處在于，在光場相機中，圖像傳感器與相機鏡頭(主透鏡)之間設置有二維微透鏡陣列，而圖像傳感器位于微透鏡陣列的成像平面上。

由于光場相機的光學原理所限，為了獲得較高的空間分辨率(更高的光線方向精度)，就會降低圖像分辨率，在圖像傳感器的像素一定的情況下，兩者不能同時提高。因此，目前的光場相機的圖像分辨率要低于普通相機的分辨率。

現有的技術方案已經提出了在一臺相機中實現低分辨率的光場模式和高分辨率的普通模式，以便用戶能夠根據需要在兩種模式之間切換。為了在相機中實現這兩種之間的切換，可以考慮在相機的主透鏡與圖像傳感器之間設置一個微透鏡陣列和一個平板玻璃，并且通過將微透鏡陣列和平板玻璃移進或移出光路來實現切換。例如，在使用光場相機功能時，可以將平板玻璃移出光路，而將微透鏡陣列移入光路；在使用普通相機功能時，可以將平板玻璃移入光路，而將微透鏡陣列移出光路。然而，將微透鏡陣列移入和移出光路需要比較長的時間，使得切換時間比較長。

因此，如何能夠在相機的不同成像模式之間快速切換是亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供了一種成像裝置和成像方法，能夠實現相機的不同成像模式之間的快速切換。

第一方面，本發明提供了一種成像裝置，包括：主透鏡，圖像傳感器，第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列，以及驅動裝置；其中第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列設置在主鏡透與圖像傳感器之間，第一微透鏡陣列設置在第二微透鏡陣列與主透鏡之間，第一微透鏡陣列與第二微透鏡陣列平行布置，第一微透鏡陣列包括M*N個第一微透鏡，第二微透鏡陣列包括M*N個第二微透鏡，若第一微透鏡為平凹透鏡，則第二微透鏡為平凸透鏡；若第一微透鏡為平凸透鏡，則第二微透鏡為平凹透鏡；M*N個第一微透鏡分別與M*N個第二微透鏡凹凸相對且一一對應，M和N為正整數，M和N中的至少一個大于1；驅動裝置與主透鏡、圖像傳感器、第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列相連接，用于調整第一微透鏡陣列與第二微透鏡陣列之間的距離。

在第一種可能的實現方式下，驅動裝置用于調整第一微透鏡陣列與第二微透鏡陣列之間的距離為第一距離，以提供光場模式；第一距離大于0，光場模式為入射光線經過主透鏡折射、并經過第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列折射后投射在圖像傳感器上。

結合第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式下，第一微透鏡陣列與第二微透鏡陣列的組合等效于第三微透鏡陣列，驅動裝置還用于調整主透鏡、圖像傳感器、第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列之間的相對位置為第一相對位置，使得第三微透鏡陣列的成像平面位于圖像傳感器所在的平面上，并使得第三微透鏡陣列的主平面位于主透鏡的成像平面上。

結合第一種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式下，第一微透鏡陣列與第二微透鏡陣列的組合等效于第三微透鏡陣列，驅動裝置還用于調整主透鏡、圖像傳感器、第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列之間的相對位置為第二相對位置，使得第三微透鏡陣列的成像平面位于圖像傳感器所在的平面上，并使得主透鏡的成像平面位于主透鏡與第三微透鏡陣列的主平面之間。

結合第一種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式下，第一微透鏡陣列與第二微透鏡陣列的組合等效于第三微透鏡陣列，驅動裝置還用于調整主透鏡、圖像傳感器、第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列之間的相對位置為第三相對位置，使得第三微透鏡陣列的成像平面位于圖像傳感器所在的平面上，并使得圖像傳感器位于第三微透鏡陣列的主平面與主透鏡的成像平面之間。

結合第一方面，在第五種可能的實現方式下，驅動裝置用于調整第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列，使得M*N個第一微透鏡貼合M*N個第二微透鏡，以提供非光場模式，非光場模式為入射光線經過主透鏡折射、并經過第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列直射后投射在圖像傳感器上。