CN107509015A - 光场成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光场成像装置，该光场成像装置包括壳体、图像传感器、调节组件、微透镜阵列及主透镜。壳体开设有容纳腔，壳体还开设有与容纳腔相连通的连接孔。图像传感器设置于容纳腔内。调节组件包括调节环及固定架，调节环的一端穿设于连接孔内，且调节环能够相对壳体沿调节环的轴向移动，固定架设置于调节的一端。微透镜阵列设置于固定架内，调节环的移动能够带动固定架运动，以调节微透镜阵列与图像传感器之间的距离。主透镜设置于调节环的另一端，微透镜阵列位于主透镜与图像传感器之间。调节环可以精细调整微透镜阵列到图像传感器的距离，以保证微透镜阵列到图像传感器的距离与设定距离一致，从而保证光场成像装置的精密度。

Description

光场成像装置

技术领域

本发明涉及相机技术领域，特别是涉及一种光场成像装置。

背景技术

传统的相机只能获取二维平面图像，而光场相机可以获得更高维的四维光场数据，因此光场相机所拍摄获得的图像不仅仅包含图像信息，同时还可以计算出景物所在的深度。

传统的光场相机一般包括主透镜、微透镜阵列及图像传感器，其中，微透镜阵列设置于主透镜与图像传感器之间。光场相机的主透镜、微透镜阵列以及图像传感器在设定好参数并制造出相应元件后，需要将元件组装形成光场相机。但是，光场相机对于微透镜阵列与图像传感器之间的距离非常敏感，而元件本身的误差以及安装误差，容易导致微透镜阵列与图像传感器之间的距离产生偏差，进而导致影响光场相机的精度。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种精密度较高的光场成像装置。

一种光场成像装置，包括：

壳体，所述壳体开设有容纳腔，所述壳体还开设有与所述容纳腔相连通的连接孔；

图像传感器，设置于所述容纳腔内；

调节组件，包括调节环及固定架，所述调节环的一端穿设于所述连接孔内，且所述调节环能够相对所述壳体沿所述调节环的轴向移动，所述固定架设置于所述调节环的一端；

微透镜阵列，设置于所述固定架内，所述调节环的移动能够带动所述固定架运动，以调节所述微透镜阵列与所述图像传感器之间的距离；及

主透镜，设置于所述调节环的另一端，所述微透镜阵列位于所述主透镜与所述图像传感器之间。

在其中一个实施例中，所述调节环包括第一端部及第二端部，所述第一端部与所述第二端部同轴设置且相连接，所述第一端部穿设于所述连接孔内，所述固定架设置于所述第一端部上，所述主透镜设置于所述第二端部上。

在其中一个实施例中，所述连接孔的侧壁开设有内螺纹，所述第一端部的外侧壁开设有外螺纹，所述第一端部螺合于所述连接孔内，通过旋转所述调节环，以使所述调节环沿其轴向方向移动。

在其中一个实施例中，所述第一端部的内侧壁开设有环形槽，所述固定架的外侧壁设置有与所述环形槽相配合的环形凸起，所述环形凸起设置于所述环形槽内，所述调节环相对所述固定架可转动。

在其中一个实施例中，还包括安装板，所述安装板设置于所述壳体的内壁上，所述安装板沿其轴向开设有贯穿孔，所述贯穿孔的侧壁上设置有凸块，所述固定架插设于所述贯穿孔内，所述固定架的外侧壁开设有限位槽，所述凸块插设于所述限位槽内，所述图像传感器设置于所述安装板上。

在其中一个实施例中，所述固定架的外侧壁设置有定位凸起，且所述限位槽与所述环形凸起分别位于所述定位凸起相对的两侧，所述第一端部的内侧壁形成有定位台阶，所述定位凸起能够与所述定位台阶相抵。

在其中一个实施例中，所述连接孔的内壁形成有限位台阶，所述第一端部的外侧壁设置有限位凸起，所述限位台阶能够与所述限位凸起相配合，以防止所述调节环与所述壳体相分离。

在其中一个实施例中，所述第二端部的内壁开设有内螺纹，所述主透镜的侧壁开设有外螺纹，所述主透镜螺合于所述第二端部内。

在其中一个实施例中，所述调节组件还包括定位件，所述壳体的侧壁开设有定位孔，所述定位孔与所述连接孔相连通，所述定位件插设于所述定位孔内，所述定位件能够与所述调节环相抵。

在其中一个实施例中，还包括连接端口，所述连接端口设置于所述壳体上，且所述连接端口与所述图像传感器电连接。

上述光场成像装置至少具有以下优点：

光场成像装置安装完成后，可以驱动调节环相对壳体沿调节环的轴向方向移动，调节环的移动能够带动固定架运动，以调节微透镜阵列与图像传感器之间的间距。调节环可以精细调整微透镜阵列到图像传感器的距离，以保证微透镜阵列到图像传感器的距离与设定距离一致，从而保证光场成像装置的精密度。

附图说明

图1为一实施方式中光场成像装置的结构示意图；

图2为图1所示光场成像装置的半剖视图；

图3为图2中主体的结构示意图；

图4为图2中主体另一视角的结构示意图；

图5为图2中盖体的结构示意图；

图6为图2中安装板的结构示意图；

图7为图2中调节环的半剖视图；

图8为图2中固定架的结构示意图；

图9为图2中固定架另一视角的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1及图2，为一实施方式中的光场成像装置10，该光场成像装置10包括壳体100、安装板200、图像传感器300、调节组件400、微透镜阵列500、主透镜600及连接端口700。

壳体100包括主体110及盖体120。请一并参阅图3及图4，主体110为长方体，主体110开设有容纳腔112，且容纳腔112沿主体110的延伸方向延伸。主体110一端的端面开设有连接孔114，且连接孔114与容纳腔112相连通。一实施方式中，连接孔114靠近容纳腔112的侧壁开设有凹槽以形成有限位台阶116。主体110的另一端开设有开口，开口与容纳腔112相连通。

主体110的侧壁开设定位孔118，定位孔118与连接孔114相连通。一实施方式中，定位孔118的数量为四个，四个定位孔118分别开设于主体110的四个侧壁上。容纳腔112的底部开设有第一固定孔132。一实施方式中，第一固定孔132的数量为四个，四个第一固定孔132分别设置于容纳腔112底部的四个角处。主体110的侧壁还开设有与容纳腔112相连通的连接槽134，以方便安装连接端口700。

请一并参阅图5，盖体120设置于主体110的另一端，盖体120用于覆盖容纳腔112的开口，以防止杂物进入到容纳腔112内。一实施方式中，盖体120包括盖板122、连接部124及连接板126。连接部124与盖板122相连接，连接部124通过开口插设于容纳腔112内，且连接部124通过螺钉等紧固件固定于主体110上，从而将盖体120设置于主体110的另一端。盖板122远离连接部124的一侧开设有安装孔(图未示)，以方便将光场成像装置10固定于其他结构上。连接板126设置于盖板122上，且连接板126相对的两侧分别与连接部124的两端相连接。连接板126的位置与连接槽134的位置相对应，连接板126能够通过连接槽134显露于外。连接板126开设有安装槽128，以安装连接端口700。

请一并参阅图6，安装板200设置于壳体100的内壁上。具体地，安装板200开设有第二固定孔210，螺钉等紧固件依次穿设于第一固定孔132及第二固定孔210内，从而将安装板200设置于壳体100的内壁上。一实施方式中，第二固定孔210的数量为四个，四个第二固定孔210的位置与四个第一固定孔132的位置相对应，每个紧固件对应穿设于一个第一固定孔132及一个第二固定孔210内，安装板200与容纳腔112的底部相平行。

安装板200包括相对的第一表面220及第二表面230，且第一表面220为靠近盖体120的表面。第一表面220设置有安装块240，用于安装图像传感器300。一实施方式中，安装块240的数量为四个，四个安装块240设置于安装板200的四个角处。安装板200沿其轴向开设有贯穿第一表面220及第二表面230的贯穿孔250，贯穿孔250的侧壁设置有凸块260。一实施方式中，凸块260的数量为四个，四个凸块260沿周向间隔设置，相邻两个凸块260之间的夹角为90度。第一表面220其中一条侧边处设置有压块270，安装板200设置于壳体110的内壁上后，压块270能够与连接板126相抵，压块270与连接板126共同封堵连接槽134，以防止杂物进入到容纳腔112内。

图像传感器300设置于安装板200上。具体地，图像传感器300的四个角分别通过螺钉等紧固件固定于四个安装块240上。一实施方式中，图像传感器300为CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器。

调节组件400包括调节环410、固定架420及定位件430。调节环410的一端穿设于连接孔114内，且调节环410能够相对壳体100沿调节环410的轴向方向移动。请一并参阅图7，具体地，调节环410包括第一端部412及第二端部414，第一端部412与第二端部414相连接，且第一端部412与第二端部414同轴设置。一实施方式中，第一端部412的外侧壁开设有外螺纹(图未示)，连接孔114的侧壁开设有内螺纹，第一端部412螺合与连接孔114内。通过旋转调节环410，以使调节环410沿其轴向方向移动。可以理解的是，在其他实施方式中，也可以通过其他方式中使调节环410沿其轴向可以移动，在此不再详述。

第一端部412远离第二端部414的一端设置有限位凸起416，限位凸起416的直径大于连接孔114的直径，限位凸起416能够与限位台阶116相配合，以防止调节环410与壳体100相分离，也可以限定调节环410的行程。第一端部412的内壁开设有环形槽412a，用于连接固定架420。环形槽412a的数量为多个，多个环形槽412a沿第一端部412的轴向方向间隔设置。第一端部412的内壁还开设有凹槽以形成有定位台阶418。第二端部414的内壁开设有内螺纹，用于安装主透镜600。第二端部414的外侧壁沿其轴向开设有防滑槽，以防止旋转调节环410时出现打滑现象。防滑槽的数量为多个，多个防滑槽沿第二端部414的周向间隔设置。

请一并参阅图8及图9，固定架420设置于调节环410的一端。具体地，固定架420一端的外侧壁设置有与环形槽412a相配合的环形凸起422，环形凸起422设置于环形槽412a内，从而将固定架420设置于第一端部412上，且使调节环410相对固定架420可转动。环形凸起422的数量为多个，多个环形凸起422沿固定架420的轴向方向间隔设置，多个环形凸起422分别插设于多个环形槽412a内。

固定架420的另一端插设于安装架的贯穿孔250内，固定架420另一端的外侧壁开设有限位槽424，贯穿孔250侧壁上的凸块260能够插入限位槽424内，从而能够防止固定架420旋转，以使固定架420仅能够在其轴向方向移动，而不随着调节环410旋转。一实施方式中，限位槽424的数量为四个，四个限位槽424沿周向间隔设置，相邻两个限位槽424之间的夹角为90度，四个凸块260能够分别插设于四个限位槽424内。固定架420的外侧壁还设置有定位凸起426，限位槽424与环形凸起422分别位于定位凸起426相对的两侧，定位凸起426能够与定位台阶418相抵，以防止固定架420与调节环410相分离。

固定架420沿其轴向开设有通孔428，以方便光信号的传播。一实施方式中，通孔428为阶梯孔，阶梯孔包括靠近调节环410的第一孔428a及远离调节环410的第二孔428b，第一孔428a的孔径小于第二孔428b的孔径。本实施方式中，第一孔428a及第二孔428b均为方形孔。

请再次参阅图1及图2，定位件430穿设于定位孔118内，且定位件430能够与调节环410的第一端部412相抵。调节环410移动完成后，定位件430能够与调节环410相抵，以防止调节环410旋转，进而防止调节环410沿其轴向移动。一实施方式中，定位件430为螺丝。定位件430的数量为四个，四个定位件430分别穿设于四个定位孔118内。

微透镜阵列500设置于固定架420内。具体地，微透镜阵列500设置于第二孔428b内，微透镜阵列500与图像传感器300之间通过贯穿孔250连通。调节环410的移动能够带动固定架420运动，以调节微透镜阵列500与图像传感器300之间的距离。

主透镜600设置于调节环410的另一端。具体地，主透镜600的侧壁开设有与第二端部414的内螺纹相配合的外螺纹，主透镜600螺合于第二端部414内。通过旋转主透镜600，可以调节主透镜600与微透镜阵列500之间的距离。

连接端口700设置于壳体100上，且连接端口700与图像传感器300电连接。外部的电源设备能够与连接端口700电连接，从而将光场成像装置10通电启动。具体到本实施方式中，连接端口700设置于安装槽128内，压块270能够压住连接端口700。

上述光场成像装置10，可以旋转调节环410，以使调节环410沿其轴向方向移动，进而带动固定架420运动，从而可以调节固定架420上的微透镜阵列500与图像传感器300之间的间距。调节环410可以精细调节微透镜阵列500到图像传感器300的距离，以保证微透镜阵列500到图像传感器300的距离与设定距离一致，从而保证光场成像装置10的精密度。并且，根据不同的设定距离，可以调节微透镜阵列500与图像传感器300之间的距离，调节主透镜600与微透镜阵列500之间的距离，以满足不同的应用范围，光场成像装置10适用范围广。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光场成像装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体开设有容纳腔，所述壳体还开设有与所述容纳腔相连通的连接孔；

图像传感器，设置于所述容纳腔内；

调节组件，包括调节环及固定架，所述调节环的一端穿设于所述连接孔内，且所述调节环能够相对所述壳体沿所述调节环的轴向移动，所述固定架设置于所述调节环的一端；

微透镜阵列，设置于所述固定架内，所述调节环的移动能够带动所述固定架运动，以调节所述微透镜阵列与所述图像传感器之间的距离；及

主透镜，设置于所述调节环的另一端，所述微透镜阵列位于所述主透镜与所述图像传感器之间。

2.根据权利要求1所述的光场成像装置，其特征在于，所述调节环包括第一端部及第二端部，所述第一端部与所述第二端部同轴设置且相连接，所述第一端部穿设于所述连接孔内，所述固定架设置于所述第一端部上，所述主透镜设置于所述第二端部上。

3.根据权利要求2所述的光场成像装置，其特征在于，所述连接孔的侧壁开设有内螺纹，所述第一端部的外侧壁开设有外螺纹，所述第一端部螺合于所述连接孔内，通过旋转所述调节环，以使所述调节环沿其轴向方向移动。

4.根据权利要求3所述的光场成像装置，其特征在于，所述第一端部的内侧壁开设有环形槽，所述固定架的外侧壁设置有与所述环形槽相配合的环形凸起，所述环形凸起设置于所述环形槽内，所述调节环相对所述固定架可转动。

5.根据权利要求4所述的光场成像装置，其特征在于，还包括安装板，所述安装板设置于所述壳体的内壁上，所述安装板沿其轴向开设有贯穿孔，所述贯穿孔的侧壁上设置有凸块，所述固定架插设于所述贯穿孔内，所述固定架的外侧壁开设有限位槽，所述凸块插设于所述限位槽内，所述图像传感器设置于所述安装板上。

6.根据权利要求5所述的光场成像装置，其特征在于，所述固定架的外侧壁设置有定位凸起，且所述限位槽与所述环形凸起分别位于所述定位凸起相对的两侧，所述第一端部的内侧壁形成有定位台阶，所述定位凸起能够与所述定位台阶相抵。

7.根据权利要求2所述的光场成像装置，其特征在于，所述连接孔的内壁形成有限位台阶，所述第一端部的外侧壁设置有限位凸起，所述限位台阶能够与所述限位凸起相配合，以防止所述调节环与所述壳体相分离。

8.根据权利要求2所述的光场成像装置，其特征在于，所述第二端部的内壁开设有内螺纹，所述主透镜的侧壁开设有外螺纹，所述主透镜螺合于所述第二端部内。

9.根据权利要求1所述的光场成像装置，其特征在于，所述调节组件还包括定位件，所述壳体的侧壁开设有定位孔，所述定位孔与所述连接孔相连通，所述定位件插设于所述定位孔内，所述定位件能够与所述调节环相抵。

10.根据权利要求1所述的光场成像装置，其特征在于，还包括连接端口，所述连接端口设置于所述壳体上，且所述连接端口与所述图像传感器电连接。