[發明專利]一種雙光路成像的緊湊型高分辨率光場相機

有效

• 申請號: 201710258097.X
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106954013B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 馬曉輝;王梓;馬鳳華;王安廷
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H04N23/54
• 分類號: H04N23/54;H04N23/55
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明公開了一種雙光路成像的緊湊型高分辨率光場相機，包括反射式光場成像光路，普通成像光路，光路分離裝置與光路切換裝置，其中：所述反射式光場成像光路由鏡頭(1001)、凹面反射鏡陣列(1002)和圖像傳感器(1008)構成，用于采集具有深度信息的光場圖像；所述普通成像光路由鏡頭(1001)、平面反射鏡(1005)和圖像傳感器(1008)構成，用于采集高分辨率的二維圖像；所述光路分離裝置與光路切換裝置，用于實現所述反射式光場成像光路與所述普通成像光路的分離與切換。本發明通過反射式光場成像光路和普通成像光路的結合，可以獲得高分辨率的光場圖像。通過光路分離與光路切換裝置實現了相機結構的緊湊化。

技術領域

本發明涉及光場相機的技術領域，尤其涉及一種雙光路成像的緊湊型高分辨率光場相機。

背景技術

相對于普通相機，光場相機可以實現諸多新功能，例如：先拍照后聚焦、景深拓展、提取深度信息、去除遮擋等。但是，光場相機中的透鏡陣列結構會導致其存在空間分辨率低的問題。光場相機所獲得圖像分辨率通常只有普通相機所獲得圖像分辨率的十分之一。這個與生俱來的缺點成為其發展的瓶頸。

通過將光場相機與普通相機結合可以很好的解決這個問題，既實現了光場相機的諸多新功能又提高了圖像的分辨率。但是，簡單地將普通相機和光場相機拼湊在一起，需要兩套獨立的成像光路，這樣不僅使整個系統體積巨大，而且需要兩個圖像傳感器，增加了成本；同時，因為兩套光路不是共用同一根光軸，增大了后期圖像的處理難度。

因此，構建一種結構緊湊、分辨率高且易于后期處理的光場相機具有重大意義。

發明內容

本發明的主要目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種雙光路成像的緊湊型高分辨率光場相機。

本發明采用的技術方案為：一種雙光路成像的緊湊型高分辨率光場相機，包括反射式光場成像光路，普通成像光路，光路分離裝置與光路切換裝置，其中：

所述反射式光場成像光路由鏡頭、凹面反射鏡陣列和圖像傳感器構成，用于采集具有深度信息的光場圖像，光線由鏡頭進入，經凹面反射鏡陣列反射并成像在圖像傳感器上；

所述普通成像光路由鏡頭、平面反射鏡和圖像傳感器構成，用于采集高分辨率的二維圖像，光線由鏡頭進入，經平面反射鏡反射并成像在圖像傳感器上；

所述光路分離裝置與光路切換裝置，用于實現所述反射式光場成像光路與所述普通成像光路的分離與切換，光線由鏡頭進入，被光路分離裝置分離為反射式光場成像光路和普通成像光路，兩支光路分別到達凹面反射鏡陣列和平面反射鏡，返回后再次通過光路分離裝置并到達光路切換裝置，最終成像在圖像傳感器上。

其中，只有一個鏡頭，只有一個圖像傳感器。

其中，通過偏振分光實現光路分離，包括偏振分光器，1/4波片，其中：

入射光經所述偏振分光器被分離為S光和P光，所述1/4波片的光軸方向與線偏振光振動方向的夾角為45度，所述S光經1/4波片變為圓偏振光，經凹面反射鏡陣列返回，再次經過1/4波片變為P光，為反射式光場成像光路；所述P光經1/4波片變為圓偏振光，經平面反射鏡返回，再次經過1/4波片變為S光，為普通成像光路。

其中，通過液晶旋光控制光線偏振方向，當光線偏振方向與偏振片偏振方向一致則為通過狀態，當光線偏振方向與偏振片偏振方向垂直則為關閉狀態，其中：

當液晶通過P光而屏蔽S光時，切換為反射式光場成像光路，采集的是具有深度信息的光場圖像；當液晶通過S光而屏蔽P光時，切換為普通成像光路，采集的是高分辨率的二維圖像。

從上述技術方案可以看出，本發明的一種雙光路成像的緊湊型高分辨率光場相機具有以下有益效果：

(1)通過反射式光場成像光路和普通成像光路的結合，可以獲得高分辨率的光場圖像。