[發明專利]一種光場相機

有效

• 申請號: 201611169337.0
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN108206901B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 趙娟
• 申請（專利權）人: 深圳超多維科技有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 北京智晨知識產權代理有限公司 11584
• 代理人: 張婧

本發明涉及成像技術領域，公開了一種光場相機，包括沿光路方向順次設置的主透鏡、延遲片、固態微透鏡陣列、選偏器和圖像傳感器，固態微透鏡陣列位于主透鏡的成像面上，圖像傳感器位于固態微透鏡陣列的焦平面上；固態微透鏡陣列會聚入射在其上的第一偏振光以在圖像傳感器位置形成四維光場影像；固態微透鏡陣列不改變入射在其上的第二偏振光的傳播方向以在圖像傳感器位置形成二維影像；選偏器選擇性地允許第一偏振光或第二偏振光通過以在圖像傳感器位置形成所述四維光場影像或二維影像。該光場相機利于實現相機小型化設計、并能保證良好成像質量。

技術領域

本發明涉及照相機技術領域，特別涉及一種光場相機。

背景技術

隨著電子裝置的日益普及，照相機在人們生活中的應用越來越多。傳統相機只能采集三維物體在像平面上的二維(2D)投影，其雖然可以記錄物體的空間分布、卻無法記錄光線的傳播方向。針對這一不足，【Ren Ng,Marc Levoy,et al,Light Field Photographywith a Hand-held Plenoptic Camera,Stanford Tech Report CTSR 2005-02】斯坦福大學提出一種光場照相機，其可以記錄包括物體二維空間位置和光線二維傳播方向的四維(4D)光場信息，保留了對圖像重塑的可能性，具有先拍照后對焦、可重建三維立體圖等優勢。但是，該光場相機的橫向成像分辨率低于普通相機，這也成為制約其發展的一大難題。

于是，一些相機在光場相機的4D成像基礎上加入普通相機的2D成像功能，綜合普通相機和光場相機的優勢，方便用戶在2D\4D模式之間切換使用，以滿足使用者多樣化的需求。例如，美國專利公告US 8593564B2提出了一種具有2D/4D模式切換功能的光場相機結構：在主透鏡和圖像傳感器之間放置可以機械移動的微透鏡陣列。當微透鏡陣列移出光路時，相機為2D成像模式；當微透鏡陣列移入光路時，相機為4D光場相機模式。

然而，這種技術均需要在相機中額外預留移動空間以滿足微透鏡陣列的機械位移需求，不利于相機的小型化設計。并且，由于微透鏡陣列的焦距很短，微透鏡陣列移出、移入光路所產生的機械復位誤差會直接影響成像質量。有鑒于此，有必要提供一種利于實現相機小型化設計、并能保證良好成像質量的光場相機。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利于實現相機的小型化設計、并能保證良好成像質量的光場相機。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種光場相機，包括沿光路方向順次設置的：主透鏡、延遲片、固態微透鏡陣列、選偏器和圖像傳感器；所述固態微透鏡陣列位于所述主透鏡的成像面上，所述圖像傳感器位于所述固態微透鏡陣列的焦平面上；所述固態微透鏡陣列會聚入射在其上的第一偏振光以使所述第一偏振光在所述圖像傳感器位置處形成所述四維光場影像，所述固態微透鏡陣列不改變入射在其上的第二偏振光的傳播方向以使所述第二偏振光在所述圖像傳感器位置處形成所述二維影像；所述選偏器選擇性地允許所述第一偏振光或所述第二偏振光通過以在所述圖像傳感器位置處形成所述四維光場影像或所述二維影像；所述延遲片的厚度d滿足關系式：

其中，n₁為所述延遲片對所述第一偏振光的折射率，n₂為所述延遲片對所述第二偏振光的折射率，f為所述固態微透鏡陣列的焦距。