CN104580869A - 一种光场相机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像摄取处理技术领域，公开了一种光场相机，弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和弯曲型图像传感器的弯曲形状，均与广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，弯曲型微透镜阵列至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与弯曲型微透镜阵列至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于弯曲型微透镜阵列焦距的倒数，解决了光场相机采用广角主镜头时，由于平板型微透镜阵列和平板型图像传感器与广角主镜头的弯曲虚拟像面无法匹配，从而导致模糊、畸变等图像质量变差的问题。

Description

一种光场相机

技术领域

本发明涉及图像摄取处理技术领域，特别涉及一种光场相机。

背景技术

光场相机是可以同时记录物体光强信息和深度信息（即完整的光场信息）的新型成像装置，由于具有数字重聚焦等优点而被广泛使用。目前，光场相机主要包括五部分：主镜头1、平板型微透镜阵列2、平板型图像传感器3、图像处理器3、驱动器4和控制器5，具体如图1A所示。

光场相机的主镜头1一般为非广角的镜头，非广角主镜头1将拍摄的物体进行成像，该成像所在的面为非广角主镜头1的像面（如图1A中所示的a面），非广角主镜头1的像面是位于非广角主镜头1和平板型成像阵列2之间的一个虚拟的、与光轴垂直的平面，光轴是与水平面相平行的轴线，非广角主镜头1的像距（如图1A中所示的距离b）是非广角主镜头1位于平板型成像阵列2的一侧与非广角主镜头1的虚拟像面a之间的垂直距离；非广角主镜头1的物面（如图1A中所示的c面）是拍摄物体位于光场相机一侧的面，非广角主镜头1的物距（如图1A中所示的距离d）是非广角主镜头1位于拍摄物体的一侧与非广角主镜头1的物面之间的垂直距离。

平板型微透镜阵列e包括多个微透镜g，平板型微透镜阵列e要对非广角主镜头1的虚拟像面a上产生的图像进行成像，再次成像的图像所在的面为平板型微透镜阵列e的虚拟像面（如图1A中所示的h面），然后，每个微透镜g所产生的图像组成的平面为平板型微透镜阵列e的虚拟像面h，平板型微透镜阵列e的像距（如图1A中所示的距离i）是平板型微透镜阵列e位于图像处理器3的一侧与平板型微透镜阵列e的虚拟像面h之间的垂直距离。平板型微透镜阵列e的物面是非广角主镜头1的虚拟像面a，平板型微透镜阵列e的物距（如图1A中所示的距离j）是平板型微透镜阵列e位于非广角主镜头1的一侧与非广角主镜头1的等效像面a之间的距离。

其中，平板型微透镜阵列e的物距j、平板型微透镜阵列e的像距i、平板型微透镜阵列e的等效焦距l之间的关系满足公式：1/l=1/j+1/i，由于平板型微透镜阵列e要对非广角主镜头1的虚拟像面a上产生的图像进行成像，实际上是，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g要对非广角主镜头1的虚拟像面a上产生的图像进行成像，因此，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g也存在相应的微透镜物距j_n、微透镜等效像距i_n和微透镜等效焦距l_n，且j_n、i_n和l_n满足公式：1/l_n=1/j_n+1/i_n，n为微透镜的编号，在图1A中，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g的编号从上到下依次为：编号1、编号2、编号3、编号4、编号5、编号6、编号7、编号8。

平板型微透镜阵列e在成像过程中，要对非广角主镜头1的虚拟像面a上所成的像进行成像后要记录在平板型图像传感器f上，此时，若平板型微透镜阵列e的虚拟像面h与平板型图像传感器f所在的平面重合，或者，平板型微透镜阵列e的虚拟像面h与平板型图像传感器f所在的平面之间的垂直距离位于预设范围时，最终拍摄图片的质量较高，比较清晰，也就是说，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g所成的像位于平板型图像传感器f上，或者所成的像所在的虚拟像面h与平板型图像传感器f之间的垂直距离位于预设范围时，最终拍摄的图片的质量较高，比较清晰。

目前，由于广角主镜头可以比非广角主镜头收集到入射角度更大的光线，即视角更大，例如，有些广角主镜头的视角可以达到180°，甚至270°，可以把更多的空间物体拍摄进来，因此，将广角主镜头替代目前光场相机所使用的非广角主镜头显得尤为重要，其中，如图1B所示，将广角主镜头1^/替代目前光场相机所使用的非广角主镜头1时，平板型微透镜阵列e的物面就为广角主镜头1^/的虚拟像面a^/、平板型微透镜阵列e的虚拟像面为h^/、平板型微透镜阵列e的等效焦面为k^/。广角主镜头替代目前光场相机所使用的非广角主镜头时，由于每个微透镜是相同的，因此，它们对光线的折射率是一定的，即平板型微透镜阵列e中的每个微透镜的焦距l_n是相同的，由于广角主镜头的虚拟像面是弯曲的，因此，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g到广角主镜头的虚拟像面的距离是不同的，即每个微透镜的物距j_n是不同的，根据上述公式中所示的每个微透镜的物距、每个微透镜的像距和每个微透镜的焦距的关系可知，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜的像距i_n是不同的，由于平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g到平板型图像传感器f的距离是相同的，而平板型微透镜阵列中的每个微透镜g的像距是不同的，具体如图1B所示，因此，平板型微透镜阵列e中的部分微透镜g对广角镜头的虚拟像面a^/上所成的像进行再次成像后，所成的像所在的虚拟像面位于平板型图像传感器f上，或者与图像传感器f之间的距离位于预设范围内，平板型微透镜阵列e中的另外一部分微透镜g对广角镜头的虚拟像面a^/上所成的像进行再次成像后，所成的像所在的虚拟像面与图像传感器之间f的垂直距离已经超出预设范围，因此，导致最终拍摄的图片的质量较差，产生模糊、畸变等像差。

发明内容

本发明实施例提供一种光场相机，用以解决现有技术中的光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。

第一方面，提供一种光场相机，包括：

用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在所述广角主镜头的所述虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；

弯曲型微透镜阵列和弯曲型图像传感器的弯曲型成像阵列，其中弯曲型微透镜阵列用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；

所述弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和所述弯曲型图像传感器的弯曲形状，分别与所述广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，且所述弯曲型微透镜阵列至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与所述弯曲型微透镜阵列至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于所述弯曲型微透镜阵列焦距的倒数。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述广角主镜头为变焦广角主镜头，或者为定焦广角主镜头。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述广角主镜头的虚拟像面的形状为球面、双曲面或者为任意曲面。

结合第一方面、第一方面的第一至第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述弯曲型微透镜阵列包括依次连接的至少一个微透镜，所述弯曲型图像传感器包括至少一个单元图像传感器，所述单元图像传感器的数目与微透镜的数目相同，每一个微透镜均与一个单元图像传感器相对应；

针对任意一微透镜，该微透镜至与该微透镜对应的单元图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该微透镜至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜焦距的倒数。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，任意一单元图像传感器为电荷耦合元件CCD，或者为互补金属氧化物半导体CMOS感光器件。

结合第一方面、第一方面的第一至第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述弯曲型微透镜阵列包括依次连接的至少一个微透镜，所述弯曲型图像传感器被所述至少一个微透镜共用；

针对任意一微透镜，该微透镜至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该微透镜至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜焦距的倒数。

第二方面，提供一种光场相机，包括：

用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在所述广角主镜头的所述虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；

平板型液晶空间调制器和弯曲型图像传感器的平板型成像阵列，其中平板型液晶空间调制器用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；

驱动器，用于在平板型液晶空间调制器对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像过程中，通过对所述平板型液晶空间调制器施加电压以调节所述平板型液晶空间调制器的折射率，更改所述平板型液晶空间调制器的焦距；

所述平板型液晶空间调制器至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与所述平板型液晶空间调制器至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于所述平板型液晶空间调制器的焦距的倒数。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述广角主镜头为变焦广角主镜头，或者为定焦广角主镜头。

结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述广角主镜头的形状为球面、双曲面或者任意曲面。

结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，所述平板型液晶空间调制器包括依次连接的至少一个液晶单元；

针对任意一液晶单元，该液晶单元至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该液晶单元至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该液晶单元的焦距的倒数。

结合第二方面，在第四种可能的实现方式中，所述平板型液晶空间调制器为一个整体液晶面板。

本发明实施例中，提出两种光场相机：

其中一种光场相机主要包括：广角主镜头和弯曲型成像阵列。用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在广角主镜头的虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；弯曲型微透镜阵列和弯曲型图像传感器的弯曲型成像阵列，其中弯曲型微透镜阵列用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和弯曲型图像传感器的弯曲形状，分别与广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，且弯曲型微透镜阵列至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与弯曲型微透镜阵列至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于弯曲型微透镜阵列焦距的倒数；在该方案中，弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和弯曲型图像传感器的弯曲形状，分别与广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，此时，只保证了弯曲型微透镜阵列对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像后形成的虚拟像面与弯曲型图像传感器所在的面的形状相同，但是，为了进一步使弯曲型微透镜阵列对广角主镜头成像形成的图像进行再次形成的像，落在弯曲型图像传感器上，即弯曲型微透镜阵列对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像后形成的虚拟像面与弯曲型图像传感器所在的面重合，或者两个面之间的垂直距离较小，还要使弯曲型微透镜阵列至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与弯曲型微透镜阵列至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于弯曲型微透镜阵列至弯曲型微透镜阵列的等效焦面之间的垂直距离的倒数，这样，弯曲型微透镜阵列对广角主镜头成像形成的图像进行再次形成的像，就落在了弯曲型图像传感器上，就解决了光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题；

另一种光场相机主要包括：广角主镜头、平板型成像阵列和驱动器。用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在广角主镜头的虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；平板型液晶空间调制器和弯曲型图像传感器的平板型成像阵列，其中平板型液晶空间调制器用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；驱动器，用于在平板型液晶空间调制器对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像过程中，通过对平板型液晶空间调制器施加电压以调节平板型液晶空间调制器的折射率，更改平板型液晶空间调制器的焦距；平板型液晶空间调制器至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与平板型液晶空间调制器至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于平板型液晶空间调制器的焦距的倒数，在该方案中，为了使平板型液晶空间调制器对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像后形成的像，落在弯曲型图像传感器上，即平板型液晶空间调制器对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像后形成的虚拟像面与弯曲型图像传感器所在的面重合，或者两个面之间的距离较小，使平板型液晶空间调制器至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与平板型液晶空间调制器至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于平板型液晶空间调制器的焦距的倒数，这样，平板型液晶空间调制器对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像后形成的像，落在了弯曲型图像传感器上，解决了光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。

附图说明

图1A为现有技术中光场相机采用非广角主镜头的结构示意图；

图1B为现有技术中光场相机采用广角主镜头的结构示意图；

图2A为本发明第一实施例光场相机的结构示意图；

图2B为本发明第一实施例光场相机弯曲型成像阵列的第一种实现方式；

图2C为本发明第一实施例光场相机弯曲型成像阵列的第二种实现方式；

图3A为本发明第二实施例光场相机的结构示意图；

图3B为本发明第二实施例光场相机弯曲型成像阵列的第一种实现方式。

具体实施方式

为了解决现有技术中的光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题，本发明实施例中，提出两种光场相机，在其中一种方案中，由于弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和弯曲型图像传感器的弯曲形状，分别与广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，及弯曲型微透镜阵列至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与弯曲型微透镜阵列至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于弯曲型微透镜阵列焦距的倒数，这样，就解决了光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题；在另一种方案中，由于平板型液晶空间调制器至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与平板型液晶空间调制器至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于平板型液晶空间调制器的焦距的倒数，就解决了光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

参阅图2A所示，本发明第一个实施例的光场相机如下：

第一个实施例的光场相机，包括：

广角主镜头1^/，广角主镜头1^/用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的，其中，在广角主镜头的虚拟像面上a^/上，像点到光轴的距离与像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；

弯曲型成像阵列2^/，弯曲型成像阵列2^/包括弯曲型微透镜阵列2^/a和弯曲型图像传感器2^/b，其中,弯曲型微透镜阵列2^/a用于对广角主镜头1^/成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器2^/b上；

弯曲型微透镜阵列2^/a的弯曲形状和弯曲型图像传感器2^/b的弯曲形状，分别与广角主镜头的虚拟像面a^/的弯曲形状相同，且弯曲型微透镜阵列2^/a至弯曲型图像传感器2^/b之间的垂直距离的倒数，与弯曲型微透镜阵列2^/a至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于弯曲型微透镜阵列2^/a至弯曲型微透镜阵列焦距的倒数。

本发明实施例中，广角主镜头1^/有多种，较佳的，广角主镜头1^/为变焦广角主镜头，或者，广角主镜头1^/为定焦广角主镜头。

本发明实施例中，广角主镜头1^/的形状有多种，较佳的，广角主镜头1^/的形状为球面、或者，广角主镜头1^/的形状双曲面，或者，广角主镜头1^/的形状为任意曲面。

需要说明的是，本发明实施例中，该广角主镜头和该光场相机的机身之间可以设置为可拆卸结构（例如，该广角主镜头和该光场相机的机身之间可以组合或者分离，以满足多个镜头切换的需要），或者是固定连接结构（例如，该广角主镜头和该光场相机的机身为一体结构），本发明实施例不做限定。在实际的应用中，该广角主镜头的生产者和该光场相机的机身的生产者可能相同，也可能不同。

本发明实施例中，弯曲型成像阵列2^/的形式有多种，较佳的，弯曲型成像阵列2^/中的弯曲型微透镜阵列2^/a包括依次连接的至少一个微透镜g，弯曲型成像阵列2^/包括的弯曲型图像传感器2^/b包括至少一个单元图像传感器m，如图2B所示，单元图像传感器m的数目与微透镜g的数目相同，每一个微透镜g均与一个单元图像传感器m相对应；针对任意一微透镜g，该微透镜g至与该微透镜g相连的单元图像传感器m之间的垂直距离的倒数，与该微透镜g至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜g焦距的倒数。

在上述方案中，由于弯曲型微透镜阵列2^/a是由多个微透镜g组成的，且微透镜g依次连接组成弯曲型微透镜阵列2^/a，因此，弯曲型微透镜阵列2^/a的形状可以是弯曲型的，并且，由于弯曲型图像传感器2^/b是由多个单元图像传感器m组成的，每一个微透镜g均与一个单元图像传感器m相连，因此，若微透镜g依次连接组成弯曲型微透镜阵列2^/a是弯曲的，则由多个单元图像传感器m组成的弯曲型图像传感器2^/b的形状也可以是弯曲型的，从而，可以实现弯曲型微透镜阵列2^/a的弯曲形状和弯曲型图像传感器2^/b的弯曲形状，分别与广角主镜头的虚拟像面a^/的弯曲形状相同。在该实施例中，为了使弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器2^/b上，不仅要使弯曲型微透镜阵列2^/a的弯曲形状和弯曲型图像传感器2^/b的弯曲形状，分别与广角主镜头的虚拟像面a^/的弯曲形状相同，还要使弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像所在的虚拟像面h^/，与弯曲型图像传感器2^/b的曲面相重合，或者，两个面之间的垂直距离小于像差容差，若要满足弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像所在的虚拟像面h^/，与弯曲型图像传感器2^/b的曲面相重合，或者，两个面之间的垂直距离小于像差容差，还要使弯曲型微透镜阵列2^/a至弯曲型图像传感器2^/b之间的垂直距离、弯曲型微透镜阵列2^/a至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离，及弯曲型微透镜阵列2^/a的焦距满足预设规则，例如，针对组成弯曲型微透镜阵列2^/a的任意一微透镜g，该微透镜g至与该微透镜g相连的单元图像传感器m之间的垂直距离的倒数，与该微透镜g至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜g焦距的倒数，这样，就实现了弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器2^/b上，解决了现有技术中的光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。

本发明实施例中，任意一微透镜g可以是一片透镜组成，也可以是多片透镜组成。

本发明实施例中，单元图像传感器m的形式有多种，例如，可以为CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件），或者，也可以为CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）感光器件。

或者，弯曲型成像阵列2^/的形式也可以为，弯曲型成像阵列2^/中的弯曲型微透镜阵列2^/a包括依次连接的至少一个微透镜g，弯曲型成像阵列2^/包括的弯曲型图像传感器2^/b被至少一个微透镜g共用，如图2C所示，针对任意一微透镜g，该微透镜g至弯曲型图像传感器2^/b之间的垂直距离的倒数，与该微透镜g至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜g焦距的倒数。

在上述方案中，微透镜可以为固体微透镜，或者为液态微透镜，或者为液晶微透镜，其中，固体微透镜可以采用玻璃材质或者，采用塑料材质；液态微透镜可以为液体镜头，或者为流态镜头。

在上述方案中，由于弯曲型微透镜阵列2^/a是由多个微透镜g组成的，且微透镜g依次连接组成弯曲型微透镜阵列2^/a，因此，弯曲型微透镜阵列2^/a的形状可以是弯曲型的，可以实现弯曲型微透镜阵列2^/a的弯曲形状和广角主镜头的虚拟像面a^/的弯曲形状相同，弯曲型图像传感器2^/b为一个整体的弯曲型图像传感器，被弯曲型微透镜阵列2^/a所有微透镜g共用，因此，也可以实现弯曲型图像传感器2^/b的弯曲形状，与广角主镜头的虚拟像面a^/的弯曲形状相同。为了使弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器2^/b上，不仅要使弯曲型微透镜阵列2^/a的弯曲形状和弯曲型图像传感器2^/b的弯曲形状，分别与广角主镜头的虚拟像面a^/的弯曲形状相同，还要使弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像所在的虚拟像面h^/，与弯曲型图像传感器2^/b的曲面相重合，或者，两个面之间的垂直距离小于像差容差，若要符合弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像所在的虚拟像面h^/，与弯曲型图像传感器2^/b的曲面相重合，或者，两个面之间的垂直距离小于像差容差，还要使弯曲型微透镜阵列2^/a至弯曲型图像传感器2^/b之间的垂直距离、弯曲型微透镜阵列2^/a至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离，及弯曲型微透镜阵列2^/a的焦距满足预设规则，例如，针对组成弯曲型微透镜阵列2^/a的任意一微透镜g，该微透镜g至弯曲型图像传感器2^/b之间的垂直距离的倒数，与该微透镜g至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜g焦距的倒数，这样，就实现了弯曲型微透镜阵列2^/a对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器2^/b上，解决了现有技术中的光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。

参阅图3A和3B所示，本发明第二个实施例的光场相机如下：

第二个实施例的光场相机，包括：

广角主镜头1^/，广角主镜头1^/用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像，在广角主镜头1^/的虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；

平板型成像阵列2，平板型成像阵列2包括平板型液晶空间调制器2a和弯曲型图像传感器2b，其中，平板型液晶空间调制器2a用于对广角主镜头1^/所形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在平板型图像传感器2b上；

驱动器4，用于在平板型液晶空间调制器2a对广角主镜头1^/成像形成的图像进行再次成像过程中，通过对平板型液晶空间调制器2a加压以调节平板型液晶空间调制器2a的折射率，更改平板型液晶空间调制器2a的焦距；

其中，调节平板型液晶空间调制器2a的折射率后，平板型液晶空间调制器2a可以等效地形成弯曲型的微透镜阵列。

平板型液晶空间调制器2a至弯曲型图像传感器2b之间的垂直距离的倒数，与平板型液晶空间调制器2a至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于平板型液晶空间调制器的焦距的倒数。

本发明实施例中，广角主镜头1^/有多种形式，较佳的，广角主镜头1^/为变焦广角主镜头，或者广角主镜头1^/为定焦广角主镜头。

本发明实施例中，广角主镜头1^/的形状有多种，较佳的，广角主镜头1^/的形状为球面、或者，为双曲面，或者，为任意曲面。

本发明实施例中，平板型成像阵列2的形式有多种，较佳的，平板型液晶空间调制器2a包括依次连接的至少一个液晶单元g；

针对任意一液晶单元g，该液晶单元g至弯曲型图像传感器2b之间的垂直距离的倒数，与该液晶单元g至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于该液晶单元g焦距的倒数。

在上述方案中，任意一个液晶单元在施加电压后可以等效地形成一个具有特定焦距的微透镜，其中，每一个液晶单元施加的电压不同，等效微透镜的特定焦距也不同。

在上述方案中，由于广角主镜头1^/的虚拟像面是弯曲型的，对广角主镜头1^/形成的图像进行再次成像的平板型液晶空间调制器2a的形状是平板型的，记录平板型液晶空间调制器2a对广角主镜头1^/形成的图像进行再次成像的弯曲型图像传感器2b也是弯曲型的，因此，为了使平板型液晶空间调制器2a对广角主镜头1^/形成的图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器2b上，要使平板型液晶空间调制器2a对广角主镜头1^/形成的图像进行再次成像后形成的像所在的虚拟像面h^/，与弯曲型图像传感器2b的曲面相重合，或者，两个面之间的垂直距离小于像差容差，若要符合上述条件，驱动器4在平板型液晶空间调制器2a对广角主镜头1^/成像形成的图像进行再次成像过程中，通过对平板型液晶空间调制器2a加压以调节平板型液晶空间调制器2a的折射率，使平板型液晶空间调制器2a至平板型图像传感器2b之间的垂直距离的倒数，与平板型液晶空间调制器2a至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于平板型液晶空间调制器2a经过驱动器4加压后的焦距的倒数，由于平板型液晶空间调制器2a是由多个液晶单元g组成的，因此，驱动器4调节平板型液晶空间调制器2a的折射率，也就是调节组成平板型等效透镜2a的任一液晶单元g的折射率，进而使每一个液晶单元形成等效的微透镜，针对任意一液晶单元g，该液晶单元g至弯曲型图像传感器2b之间的垂直距离的倒数，与该液晶单元g至广角主镜头的虚拟像面a^/之间的垂直距离的倒数之和，等于该液晶单元g焦距的倒数，这样，就使平板型液晶空间调制器2a对广角主镜头1^/成像形成的弯曲图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器2b上，解决了现有技术中的光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。

综上所述，本发明实施例中，第一实施例提供的光场相机主要包括：广角主镜头、弯曲型成像阵列，其中，弯曲型成像阵列主要包括弯曲型微透镜阵列和弯曲型图像传感器，弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和弯曲型图像传感器的弯曲形状，均与广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，弯曲型微透镜阵列至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与弯曲型微透镜阵列至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于弯曲型微透镜阵列焦距的倒数，这样，就实现了弯曲型微透镜阵列对广角主镜头所形成的图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器上，解决了现有技术中的光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题；第二实施例提供的光场相机主要包括：广角主镜头、平板型液晶空间调制器、弯曲型图像传感器，及驱动器，其中，平板型液晶空间调制器至弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与平板型液晶空间调制器至广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于平板型液晶空间调制器焦距的倒数，这样，就实现了平板型液晶空间调制器对广角主镜头所形成的图像进行再次成像后形成的像落在弯曲型图像传感器上，解决了现有技术中的光场相机采用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置（设备）、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置（设备）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种光场相机，其特征在于，包括：

用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在所述广角主镜头的所述虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；

弯曲型微透镜阵列和弯曲型图像传感器的弯曲型成像阵列，其中弯曲型微透镜阵列用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；

所述弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和所述弯曲型图像传感器的弯曲形状，分别与所述广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，且所述弯曲型微透镜阵列至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与所述弯曲型微透镜阵列至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于所述弯曲型微透镜阵列焦距的倒数。

2.如权利要求1所述的光场相机，其特征在于，所述广角主镜头为变焦广角主镜头，或者为定焦广角主镜头。

3.如权利要求1或2所述的光场相机，其特征在于，所述广角主镜头的虚拟像面的形状为球面、双曲面或者为任意曲面。

4.如权利要求1-3任一项所述的光场相机，其特征在于，所述弯曲型微透镜阵列包括依次连接的至少一个微透镜，所述弯曲型图像传感器包括至少一个单元图像传感器，所述单元图像传感器的数目与微透镜的数目相同，每一个微透镜均与一个单元图像传感器相对应；

针对任意一微透镜，该微透镜至与该微透镜对应的单元图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该微透镜至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜焦距的倒数。

5.如权利要求4所述的光场相机，其特征在于，任意一单元图像传感器为电荷耦合元件CCD，或者为互补金属氧化物半导体CMOS感光器件。

6.如权利要求1-3任一项所述的光场相机，其特征在于，所述弯曲型微透镜阵列包括依次连接的至少一个微透镜，所述弯曲型图像传感器被所述至少一个微透镜共用；

针对任意一微透镜，该微透镜至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该微透镜至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜焦距的倒数。

7.一种光场相机，其特征在于，包括：

用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在所述广角主镜头的所述虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；

平板型液晶空间调制器和弯曲型图像传感器的平板型成像阵列，其中平板型液晶空间调制器用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；

驱动器，用于在平板型液晶空间调制器对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像过程中，通过对所述平板型液晶空间调制器施加电压以调节所述平板型液晶空间调制器的折射率，更改所述平板型液晶空间调制器的焦距；

所述平板型液晶空间调制器至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与所述平板型液晶空间调制器至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于所述平板型液晶空间调制器的焦距的倒数。

8.如权利要求7所述的光场相机，其特征在于，所述广角主镜头为变焦广角主镜头，或者为定焦广角主镜头。

9.如权利要求7或8所述的光场相机，其特征在于，所述广角主镜头的形状为球面、双曲面或者任意曲面。

10.如权利要求7所述的光场相机，其特征在于，所述平板型液晶空间调制器包括依次连接的至少一个液晶单元；

针对任意一液晶单元，该液晶单元至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该液晶单元至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该液晶单元的焦距的倒数。

11.如权利要求7所述的光场相机，其特征在于，所述平板型液晶空间调制器为一个整体液晶面板。