CN105827922A - 一种摄像装置及其拍摄方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像装置及其拍摄方法，摄像装置包括：由多个子液晶透镜组成的液晶透镜阵列、图像传感器以及驱动模块；液晶透镜阵列与图像传感器之间存在预设距离；驱动模块与液晶透镜阵列电连接。驱动模块用于在获取图像时，根据被摄像装置的镜头所获取图像的物体与对应的各子液晶透镜之间的距离，调整各子液晶透镜的焦距，使各物体的光线通过对应的各子液晶透镜后，分别在图像传感器所在的平面聚焦。由于驱动模块可调整各子液晶透镜的焦距，使液晶透镜阵列的不同部分具有不同的焦距，使得位于不同距离的被拍摄物体都能够聚焦清晰，由此获得全景深的图像。相比于现有的全景深拍摄装置，结构简单，响应速度快，无需后期处理，操作简单。

Description

一种摄像装置及其拍摄方法

技术领域

本发明涉及成像技术领域，尤指一种摄像装置及其拍摄方法。

背景技术

现代人们的生活喜爱用拍照的形式记录生活，摄影无论作为职业还是作为一种兴趣越来越受到重视。人们在使用相机拍照时常常会遇到以下两种问题：

一种情况为拍照时为了突出特征点，或营造出特殊效果，会使目标物体聚焦，从而清晰显示，而让周围背景虚化。另一种情况为在拍摄风景、花卉、建筑等题材时往往希望表现出整个画面所有画素，即得到全景深照片，这要求镜头里的每一点都是精准对焦的。而普通相机一旦拍照结束，后期照片处理时焦点无法更改，限制了我们后期处理照片的灵活度。

针对以上两种问题的解决办法，现阶段可采用光场相机进行拍照，或者手动拍摄多张同场景、不同焦点的照片，然后利用图像处理软件合成一张全景深照片。

然而光场相机的成像部分由微型镜头阵列和图像感应器阵列构成，这些微镜头由数千个微型镜头组成，可记录入射光束集中的光场，之后采用软件借助复杂的物理和数学计算，对图像进行解码，从光场处理成最终的画面。光场相机的微型镜头阵列由传统的微透镜排列而成，传统透镜无法实现快速灵活的变焦功能，因此光场相机获得焦点不同的图像需借助复杂的物理、数学知识实现，这些复杂技术不利于光场相机的市场普及。采用手动拍摄结合图像处理软件合成全景深照片的方法，过程比较复杂，且对拍摄者的摄影技术要求较高，拍摄者需手动控制曝光度统一、确保最佳光圈、甚至借助三脚架等来保证相机的稳定。

发明内容

本发明实施例提供一种摄像装置及其拍摄方法，结构简单，拍摄速度快，操作便捷，可用以全景深图像的拍摄。

第一方面，本发明实施例提供一种摄像装置，包括：由多个子液晶透镜组成的液晶透镜阵列、图像传感器以及驱动模块；其中，

所述液晶透镜阵列与所述图像传感器之间存在预设距离；所述驱动模块与所述液晶透镜阵列电连接；

所述驱动模块用于在获取图像时，根据被所述摄像装置的镜头所获取图像的物体与对应的各所述子液晶透镜之间的距离，调整各所述子液晶透镜的焦距，使各所述物体的光线通过对应的各所述子液晶透镜后，分别在所述图像传感器所在的平面聚焦。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，所述液晶透镜阵列包括：相对设置的第一基板和第二基板；

各所述子液晶透镜包括：设置于所述第一基板面向所述第二基板一侧的第一透明电极，设置于所述第二基板面向所述第一基板一侧的第二透明电极，以及位于所述第一透明电极与所述第二透明电极之间的液晶层。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极包括多个平行设置且沿延伸方向为直线方向的子电极；或，

所述第二透明电极为面状电极；所述第一透明电极包括多个平行设置且沿延伸方向为直线方向的子电极。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，所述子电极由至少一条直线状电极或多个点状电极组成。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，所述第一透明电极和所述第二透明电极均为铟锡氧化物半导体透明电极。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，组成所述液晶透镜阵列的各子液晶透镜所占面积一致。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，所述图像传感器为由多个子传感器组成的图像传感器阵列；各所述子液晶透镜与至少一个所述子传感器相对应。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，还包括：设置于所述液晶透镜阵列到所述图像传感器光路径上的像差矫正光学系统。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，所述像差矫正光学系统为菲涅尔乐透镜组。

第二方面，本发明实施例提供一种基于上述任一摄像装置的拍摄方法，包括：

在采用所述摄像装置获得图像时，驱动模块根据被所述摄像装置的镜头所述获取图像的物体与各子液晶透镜之间的距离，调整各所述子液晶透镜的焦距，使各所述物体的光线通过对应的各所述子液晶透镜后，分别在所述图像传感器所在的平面聚焦。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的摄像装置，包括：由多个子液晶透镜组成的液晶透镜阵列、图像传感器以及驱动模块；其中，液晶透镜阵列与图像传感器之间存在预设距离；驱动模块与液晶透镜阵列电连接。本发明实施例提供的摄像装置及其拍摄方法，通过驱动模块在获取图像时，根据被摄像装置的镜头所获取图像的物体与对应的各子液晶透镜之间的距离，调整各子液晶透镜的焦距，使各物体的光线通过对应的各子液晶透镜后，分别在图像传感器所在的平面聚焦。在本发明实施例提供的上述摄像装置中，驱动模块可以根据摄像装置的镜头与获取图像的物体与各子液晶透镜阵列之间的距离，来调整各子液晶透镜的焦距，从而使液晶透镜阵列的不同部分具有不同的焦距，使得位于不同距离的被拍摄物体都能够在图像传感器上聚焦清晰，由此获得全景深的图像。相比于相有的全景深拍摄装置，结构简单，响应速度快，无需后期处理，操作简单。

附图说明

图1为本发明实施例中摄像装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例中液晶透镜阵列的结构示意图；

图3为本发明实施例中子液晶透镜与图像传感器阵列的位置关系示意图；

图4为本发明实施例中摄像装置的结构示意图之二。

具体实施方式

针对现有技术中存在的全景深摄像装置结构与拍摄过程复杂的问题，本发明实施例提供一种摄像装置，如图1所示，本发明实施例提供的摄像装置包括：

由多个子液晶透镜111组成的液晶透镜阵列11、图像传感器12以及驱动模块13；其中，

液晶透镜阵列11与图像传感器12之间存在预设距离；驱动模块13与液晶透镜阵列11电连接；

驱动模块13用于在获取图像时，根据被摄像装置的镜头所获取图像的物体与对应的各子液晶透镜111之间的距离，调整各子液晶透镜111的焦距，使各物体的光线通过对应的各子液晶透镜111后，分别在图像传感器12所在的平面聚焦。

在具体实施时，通常可将液晶透镜阵列11与图像传感器12所在平面平行设置，可简化液晶透镜的成像光路，或者，根据需要将液晶透镜阵列11与图像传感器12所在平面呈预设角度倾斜设置，在此不做限定。由于驱动模块根据摄像装置的镜头与获取图像的物体与各子液晶透镜阵列之间的距离，来调整各子液晶透镜的焦距，从而使液晶透镜阵列的不同部分具有不同的焦距，使得位于不同距离的被拍摄物体都能够在图像传感器上聚焦清晰，由此获得全景深的图像。相比于相有的全景深拍摄装置，结构简单，响应速度快，无需后期处理，操作简单。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，如图2所示，液晶透镜阵列11包括：相对设置的第一基板112和第二基板113；

各子液晶透镜111包括：设置于第一基板112面向第二基板113一侧的第一透明电极114，设置于第二基板113面向第一基板112一侧的第二透明电极115，以及位于第一透明电极114与第二透明电极115之间的液晶层116。由于液晶透镜阵列11需要对被拍摄物体的反射光线进行聚集，因此，液晶透镜阵列11的第一基板112和第二基板113可选用透光的材料制作，例如，第一基板112和第二基板113可为玻璃基板，在实际应用时可选用其它透光材料制作第一基板112和第二基板113，在此不做限定。液晶透镜阵列11由子液晶透镜111组成，各子液晶透镜111包括第一透明电极114、第二透明电极115以及位于第一透明电极114与第二透明电极115之间的液晶层116。在实际应用时，驱动模块向各子液晶透镜111的第一透明电极114和第二透明电极115施加驱动信号，使位于第一透明电极114与第二透明电极115之间的液晶分子发生偏转，使得各子液晶透镜111的曲率发生变化后，具有不同的焦距，从而使得本发明实施例提供的上述摄像装置可同时对多位置的物体清晰成像，获得全景深图像。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，第一透明电极114可为面状电极；第二透明电极115可包括多个平行设置且沿延伸方向为直线方向的子电极；或者，第二透明电极115为面状电极；第一透明电极114包括多个平行设置且沿延伸方向为直线方向的子电极。在具体实施时，多个子电极与一个子液晶透镜对应，在驱动模块向第一透明电极114或第二透明电极115的多个子电极施加驱动信号时，与之对应的子液晶透镜的曲率将发生变化，从而达到调整集中的效果。

进一步地，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，子电极由至少一条直线状电极组成。或者，子电极也可以由多个点状电极组成。在具体实施时点状可以是具有规则形状的点，例如圆点、方点等，当然也可以为不规则形状的点，在此不作限定。此外，根据实际需要子电极还可以设置为圆形阵列、环形阵列、矩形阵列电极，本实施例不对其进行具体限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，第一透明电极114和第二透明电极115均为铟锡氧化物半导体透明电极。在实际应用时，还可选用其它透明电极材料制作第一透明电极114和第二透明电极115，来增大液晶透镜阵列11的透光率，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，组成液晶透镜阵列11的各子液晶透镜111所占面积一致。各子液晶透镜111所占面积一致，便于对各子液晶透镜111对应的子电极编辑施加的驱动信号，而在具体实施时，各子液晶透镜111所占面积也可各不相同，本实施例不对其进行限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，如图3所示，图像传感器12为由多个子传感器121组成的图像传感器阵列；各子液晶透镜111与至少一个子传感器121相对应。在具体实施时，可将各子液晶透镜111与m×n个子传感器121相对应，进一步地，为提高成像效果，可取m＝n。通常情况下，m与n的取值可影响成像精度，m和n的取值越大，成像精度越高，在应用时，可根据需要设置子传感器121的个数，在此不做限定。在实际应用中，可使用COMS等器件作为子传感器121组成图像传感器阵列。

进一步地，在本发明实施例提供的上述摄像装置中，如图4所示，还包括设置于液晶透镜阵列11到所述图像传感器12光路径上的像差矫正光学系统14。像差矫正光学系统可减小像差，提高摄像装置的成像质量。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述摄装置中，像差矫正光学系统14可为菲涅尔透镜组。根据需要选用其它的像差矫正装置或透镜达到相同效果，本实施例不对其进行具体限定。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于前述任一摄像装置的拍摄方法，由于该方法解决问题的原理与前述摄像装置相似，因此实现方式重复之处不再赘述。

具体的，本发明实施例提供的基于上述任一摄像装置的拍摄方法，包括：

在采用摄像装置获得图像时，驱动模块根据被摄像装置的镜头获取图像的物体与各子液晶透镜之间的距离，调整各子液晶透镜的焦距，使各物体的光线通过对应的各子液晶透镜后，分别在图像传感器所在的平面聚焦。

本发明实施例提供的上述摄像装置的拍摄方法，驱动模块根据各物体与各子液晶透镜之间的距离来调整各子液晶透镜的焦距，从而使拍摄的前景到后景都可在图像传感器所在平面清晰成像，获得全景深照片。

此外，本发明实施例提供的上述摄像装置还可将液晶透镜阵列在任意焦点聚集固定，由此可以虚化焦点以后的背景，突出需要呈现的被拍摄物体的图像。在具体实施时，本发明实施例提供的上述摄像装置中，图像传感器还可记录镜头捕获到的位于各位置的物体的二维信息，由于根据物体与子液晶透镜之间的距离来确定驱动信号来调整液晶透镜阵列中各子液晶透镜的焦距，因此，可根据获取图像时驱动模块的各驱动信号来反演出各被拍摄物体与镜头之间的距离，即景深信息，再结合各被拍摄物体的二维信息，可在支持三维显示的显示器上获得三维成像的图像。

本发明实施例提供的摄像装置，包括：由多个子液晶透镜组成的液晶透镜阵列、图像传感器以及驱动模块；其中，液晶透镜阵列与图像传感器之间存在预设距离；驱动模块与液晶透镜阵列电连接。本发明实施例提供的摄像装置及其拍摄方法，通过驱动模块在获取图像时，根据被摄像装置的镜头所获取图像的物体与对应的各子液晶透镜之间的距离，调整各子液晶透镜的焦距，使各物体的光线通过对应的各子液晶透镜后，分别在图像传感器所在的平面聚焦。在本发明实施例提供的上述摄像装置中，驱动模块可以根据摄像装置的镜头与获取图像的物体与各子液晶透镜阵列之间的距离，来调整各子液晶透镜的焦距，从而使液晶透镜阵列的不同部分具有不同的焦距，使得位于不同距离的被拍摄物体都能够在图像传感器上聚焦清晰，由此获得全景深的图像。相比于相有的全景深拍摄装置，结构简单，响应速度快，无需后期处理，操作简单。

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 (10)

1.一种摄像装置，其特征在于，包括：由多个子液晶透镜组成的液晶透镜阵列、图像传感器以及驱动模块；其中，

所述液晶透镜阵列与所述图像传感器之间存在预设距离；所述驱动模块与所述液晶透镜阵列电连接；

所述驱动模块用于在获取图像时，根据被所述摄像装置的镜头所获取图像的物体与对应的各所述子液晶透镜之间的距离，调整各所述子液晶透镜的焦距，使各所述物体的光线通过对应的各所述子液晶透镜后，分别在所述图像传感器所在的平面聚焦。

2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述液晶透镜阵列包括：相对设置的第一基板和第二基板；

各所述子液晶透镜包括：设置于所述第一基板面向所述第二基板一侧的第一透明电极，设置于所述第二基板面向所述第一基板一侧的第二透明电极，以及位于所述第一透明电极与所述第二透明电极之间的液晶层。

3.如权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极包括多个平行设置且沿延伸方向为直线方向的子电极；或，

所述第二透明电极为面状电极；所述第一透明电极包括多个平行设置且沿延伸方向为直线方向的子电极。

4.如权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述子电极由至少一条直线状电极或多个点状电极组成。

5.如权利要求2-4任一项所述的摄像装置，其特征在于，所述第一透明电极和所述第二透明电极均为铟锡氧化物半导体透明电极。

6.如权利要求1-4任一项所述的摄像装置，其特征在于，组成所述液晶透镜阵列的各子液晶透镜所占面积一致。

7.如权利要求1-4任一项所述的摄像装置，其特征在于，所述图像传感器为由多个子传感器组成的图像传感器阵列；各所述子液晶透镜与至少一个所述子传感器相对应。

8.如权利要求1-4任一项所述的摄像装置，其特征在于，还包括：设置于所述液晶透镜阵列到所述图像传感器光路径上的像差矫正光学系统。

9.如权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，所述像差矫正光学系统为菲涅尔透镜组。

10.一种基于权利要求1至9任一项所述的摄像装置的拍摄方法，其特征在于，包括：

在采用所述摄像装置获得图像时，驱动模块根据被所述摄像装置的镜头所述获取图像的物体与各子液晶透镜之间的距离，调整各所述子液晶透镜的焦距，使各所述物体的光线通过对应的各所述子液晶透镜后，分别在所述图像传感器所在的平面聚焦。