CN106954013B - 一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机，包括反射式光场成像光路，普通成像光路，光路分离装置与光路切换装置，其中：所述反射式光场成像光路由镜头(1001)、凹面反射镜阵列(1002)和图像传感器(1008)构成，用于采集具有深度信息的光场图像；所述普通成像光路由镜头(1001)、平面反射镜(1005)和图像传感器(1008)构成，用于采集高分辨率的二维图像；所述光路分离装置与光路切换装置，用于实现所述反射式光场成像光路与所述普通成像光路的分离与切换。本发明通过反射式光场成像光路和普通成像光路的结合，可以获得高分辨率的光场图像。通过光路分离与光路切换装置实现了相机结构的紧凑化。

Description

一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机
技术领域
本发明涉及光场相机的技术领域，尤其涉及一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机。
背景技术
相对于普通相机，光场相机可以实现诸多新功能，例如：先拍照后聚焦、景深拓展、提取深度信息、去除遮挡等。但是，光场相机中的透镜阵列结构会导致其存在空间分辨率低的问题。光场相机所获得图像分辨率通常只有普通相机所获得图像分辨率的十分之一。这个与生俱来的缺点成为其发展的瓶颈。
通过将光场相机与普通相机结合可以很好的解决这个问题，既实现了光场相机的诸多新功能又提高了图像的分辨率。但是，简单地将普通相机和光场相机拼凑在一起，需要两套独立的成像光路，这样不仅使整个系统体积巨大，而且需要两个图像传感器，增加了成本；同时，因为两套光路不是共用同一根光轴，增大了后期图像的处理难度。
因此，构建一种结构紧凑、分辨率高且易于后期处理的光场相机具有重大意义。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机。
本发明采用的技术方案为：一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机，包括反射式光场成像光路，普通成像光路，光路分离装置与光路切换装置，其中：
所述反射式光场成像光路由镜头、凹面反射镜阵列和图像传感器构成，用于采集具有深度信息的光场图像，光线由镜头进入，经凹面反射镜阵列反射并成像在图像传感器上；
所述普通成像光路由镜头、平面反射镜和图像传感器构成，用于采集高分辨率的二维图像，光线由镜头进入，经平面反射镜反射并成像在图像传感器上；
所述光路分离装置与光路切换装置，用于实现所述反射式光场成像光路与所述普通成像光路的分离与切换，光线由镜头进入，被光路分离装置分离为反射式光场成像光路和普通成像光路，两支光路分别到达凹面反射镜阵列和平面反射镜，返回后再次通过光路分离装置并到达光路切换装置，最终成像在图像传感器上。
其中，只有一个镜头，只有一个图像传感器。
其中，通过偏振分光实现光路分离，包括偏振分光器，1/4波片，其中：
入射光经所述偏振分光器被分离为S光和P光，所述1/4波片的光轴方向与线偏振光振动方向的夹角为45度，所述S光经1/4波片变为圆偏振光，经凹面反射镜阵列返回，再次经过1/4波片变为P光，为反射式光场成像光路；所述P光经1/4波片变为圆偏振光，经平面反射镜返回，再次经过1/4波片变为S光，为普通成像光路。
其中，通过液晶旋光控制光线偏振方向，当光线偏振方向与偏振片偏振方向一致则为通过状态，当光线偏振方向与偏振片偏振方向垂直则为关闭状态，其中：
当液晶通过P光而屏蔽S光时，切换为反射式光场成像光路，采集的是具有深度信息的光场图像；当液晶通过S光而屏蔽P光时，切换为普通成像光路，采集的是高分辨率的二维图像。
从上述技术方案可以看出，本发明的一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机具有以下有益效果：
(1)通过反射式光场成像光路和普通成像光路的结合，可以获得高分辨率的光场图像。
(2)通过光路分离与光路切换装置实现了相机结构的紧凑化。
(3)反射式光场成像光路和普通成像光路共用同一个镜头和同一个图像传感器，降低了成本。
(4)反射式光场成像光路和普通成像光路均为共轴光路且共用同一根光轴，降低了后期图像处理的难度。
(5)既可以拍摄普通的高分辨率二维图像又可以拍摄带有深度信息的光场图像。
附图说明
图1是根据本发明具体实施例的一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机结构的示意图；
图2是根据本发明具体实施例的反射式光场成像光路展开后的示意图；
图3是根据本发明具体实施例的普通成像光路展开后的示意图；
图中附图标记含义为：
1001-镜头；1002-凹面反射镜阵列；1003-偏振分光器；1004-1/4波片；1005-平面反射镜；1006-液晶；1007-偏振片；1008-图像传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机。该光场相机包括反射式光场成像光路，普通成像光路，光路分离与控制装置。其中：所述反射式光场成像光路由镜头1001、凹面反射镜阵列1002和图像传感器1008构成，用于采集具有深度信息的光场图像；所述普通成像光路由镜头1001、平面反射镜1004和图像传感器1008构成，用于采集高分辨率的二维图像；所述光路分离与控制装置包括光路分离装置与光路切换装置，用于实现所述反射式光场成像光路与所述普通成像光路的分离及切换。
优选地，如图1所示，光轴交点处至各部件的距离分别为A、B、C、D。
优选地，所述光路分离装置，通过偏振分光实现光路分离，包括偏振分光器1003，1/4波片1004。其中：
入射光经所述偏振分光器1003被分离为S光和P光。所述1/4波片1004的光轴方向与线偏振光振动方向的夹角为45度。所述S光经1/4波片1004后变为圆偏振光，经凹面反射镜阵列1002返回，再次经过1/4波片1004变为P光，为反射式光场成像光路；所述P光经1/4波片1004后变为圆偏振光，经平面反射镜1004返回，再次经过1/4波片1004变为S光，为普通成像光路。
优选地，所述的光路切换装置，通过液晶1006旋光控制光线偏振态，当偏振方向与偏振片1007一致则为通过状态，当偏振方向与偏振片1007垂直则为关闭状态。其中：
当液晶1006通过P光而屏蔽S光时，切换为反射式光场成像光路，采集的是具有深度信息的光场图像；当液晶1006通过S光而屏蔽P光时，切换为普通成像光路，采集的是高分辨率的二维图像。
优选地，如图2和图3所示，所述的反射式光场成像光路和普通成像光路在光路展开后，均为共轴光路且共用同一根光轴，同一个镜头1001和同一个图像传感器1006。
优选的，如图2所示，所述的反射式光场成像光路在展开后，镜头1001至凹面反射镜阵列1002，凹面反射镜阵列1002至图像传感器1008的距离分别为A+B、B+D。可以依据成像需求调整各部件之间的距离。
优选的，如图3所示，所述的普通成像光路在展开后，镜头1001至图像传感器1008的距离为A+2C+D。可以依据成像需求调整各部件之间的距离。

Claims (4)

1.一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机，其特征在于：包括反射式光场成像光路，普通成像光路，光路分离装置与光路切换装置，其中：
所述反射式光场成像光路由镜头(1001)、凹面反射镜阵列(1002)和图像传感器(1008)构成，用于采集具有深度信息的光场图像，光线由镜头(1001)进入，经凹面反射镜阵列(1002)反射并成像在图像传感器(1008)上；
所述普通成像光路由镜头(1001)、平面反射镜(1005)和图像传感器(1008)构成，用于采集高分辨率的二维图像，光线由镜头(1001)进入，经平面反射镜(1005)反射并成像在图像传感器(1008)上；
所述光路分离装置与光路切换装置，用于实现所述反射式光场成像光路与所述普通成像光路的分离与切换；光线由镜头(1001)进入，被光路分离装置分离为反射式光场成像光路和普通成像光路，两支光路分别到达凹面反射镜阵列(1002)和平面反射镜(1005)，返回后再次通过光路分离装置并到达光路切换装置，最终成像在图像传感器(1008)上。
2.根据权利要求1所述的一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机，其特征在于：只有一个镜头(1001)，只有一个图像传感器(1008)。
3.根据权利要求1所述的一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机，其特征在于：所述光路分离装置通过偏振分光实现光路分离，包括偏振分光器(1003)和1/4波片(1004)，其中：
入射光经所述偏振分光器(1003)被分离为S光和P光，所述1/4波片(1004)的光轴方向与线偏振光振动方向的夹角为45度，所述S光经1/4波片(1004)变为圆偏振光，经凹面反射镜阵列(1002)返回，再次经过1/4波片(1004)变为P光，为反射式光场成像光路；所述P光经1/4波片(1004)变为圆偏振光，经平面反射镜(1005)返回，再次经过1/4波片(1004)变为S光，为普通成像光路。
4.根据权利要求1所述的一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机，其特征在于：所述光路切换装置通过选择光线的偏振方向实现光路切换，由液晶(1006)旋光控制光线偏振方向，当光线偏振方向与偏振片(1007)偏振方向一致则为通过状态，当光线偏振方向与偏振片(1007)偏振方向垂直则为关闭状态，其中：
当液晶(1006)通过P光而屏蔽S光时，切换为反射式光场成像光路，采集的是具有深度信息的光场图像；当液晶(1006)通过S光而屏蔽P光时，切换为普通成像光路，采集的是高分辨率的二维图像。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201965383U (zh) * 2010-10-29 2011-09-07 华南理工大学 双光学放大倍率图像采集装置及图像采集控制处理系统
CN203219392U (zh) * 2013-04-09 2013-09-25 上海海鸥数码照相机有限公司 双镜头光场相机
CN104539832A (zh) * 2014-12-31 2015-04-22 上海理工大学 混合式光场成像系统
CN104935919A (zh) * 2015-06-12 2015-09-23 中国科学院光电技术研究所 一种基于光场相机的光路监测方法
CN205160636U (zh) * 2015-10-16 2016-04-13 深圳超多维光电子有限公司 成像装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102739945B (zh) * 2012-05-24 2014-09-03 上海理工大学 光场成像装置及方法
EP2720464B1 (en) * 2012-10-11 2018-01-10 Sony Mobile Communications Inc. Generating image information
JP2015080125A (ja) * 2013-10-18 2015-04-23 カシオ計算機株式会社 画像処理装置、撮像装置、画像処理方法及びプログラム
KR20160120534A (ko) * 2015-04-08 2016-10-18 한국전자통신연구원 전자 제어식 가림 마스크 어레이를 이용한 라이트 필드 카메라
CN206948447U (zh) * 2017-04-19 2018-01-30 中国科学技术大学 一种双光路成像的紧凑型高分辨率光场相机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201965383U (zh) * 2010-10-29 2011-09-07 华南理工大学 双光学放大倍率图像采集装置及图像采集控制处理系统
CN203219392U (zh) * 2013-04-09 2013-09-25 上海海鸥数码照相机有限公司 双镜头光场相机
CN104539832A (zh) * 2014-12-31 2015-04-22 上海理工大学 混合式光场成像系统
CN104935919A (zh) * 2015-06-12 2015-09-23 中国科学院光电技术研究所 一种基于光场相机的光路监测方法
CN205160636U (zh) * 2015-10-16 2016-04-13 深圳超多维光电子有限公司 成像装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-Resolution Light Field Capture With Coded Aperture;Yu-Ping Wang;《 IEEE Transactions on Image Processing》;全文 *
自适应光学高分辨率共聚焦显微成像技术.《激光与光电子学进展》.2012,全文. *

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