一種光場相機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像攝取處理技術領域，特別涉及一種光場相機。
【背景技術】
[0002]光場相機是可以同時記錄物體光強信息和深度信息(即完整的光場信息)的新型成像裝置，由于具有數(shù)字重聚焦等優(yōu)點而被廣泛使用。目前，光場相機主要包括五部分:主鏡頭1、平板型微透鏡陣列2、平板型圖像傳感器3、圖像處理器3、驅動器4和控制器5，具體如圖1A所示。
[0003]光場相機的主鏡頭I 一般為非廣角的鏡頭，非廣角主鏡頭I將拍攝的物體進行成像，該成像所在的面為非廣角主鏡頭I的像面(如圖1A中所示的a面)，非廣角主鏡頭I的像面是位于非廣角主鏡頭I和平板型成像陣列2之間的一個虛擬的、與光軸垂直的平面，光軸是與水平面相平行的軸線，非廣角主鏡頭I的像距(如圖1A中所示的距離b)是非廣角主鏡頭I位于平板型成像陣列2的一側與非廣角主鏡頭I的虛擬像面a之間的垂直距離；非廣角主鏡頭I的物面(如圖1A中所示的c面)是拍攝物體位于光場相機一側的面，非廣角主鏡頭I的物距(如圖1A中所示的距離d)是非廣角主鏡頭I位于拍攝物體的一側與非廣角主鏡頭I的物面之間的垂直距離。
[0004]平板型微透鏡陣列e包括多個微透鏡g，平板型微透鏡陣列e要對非廣角主鏡頭I的虛擬像面a上產生的圖像進行成像，再次成像的圖像所在的面為平板型微透鏡陣列e的虛擬像面(如圖1A中所示的h面)，然后，每個微透鏡g所產生的圖像組成的平面為平板型微透鏡陣列e的虛擬像面h，平板型微透鏡陣列e的像距(如圖1A中所示的距離i)是平板型微透鏡陣列e位于圖像處理器3的一側與平板型微透鏡陣列e的虛擬像面h之間的垂直距離。平板型微透鏡陣列e的物面是非廣角主鏡頭I的虛擬像面a，平板型微透鏡陣列e的物距(如圖1A中所示的距離j)是平板型微透鏡陣列e位于非廣角主鏡頭I的一側與非廣角主鏡頭I的等效像面a之間的距離。
[0005]其中，平板型微透鏡陣列e的物距j、平板型微透鏡陣列e的像距1、平板型微透鏡陣列e的等效焦距I之間的關系滿足公式:l/l=l/j+l/i，由于平板型微透鏡陣列e要對非廣角主鏡頭I的虛擬像面a上產生的圖像進行成像，實際上是，平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡g要對非廣角主鏡頭I的虛擬像面a上產生的圖像進行成像，因此，平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡g也存在相應的微透鏡物距jn、微透鏡等效像距1?和微透鏡等效焦距In，且jn、1?和In滿足公式:l/ln=l/jn+l/in，η為微透鏡的編號，在圖1A中，平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡g的編號從上到下依次為:編號1、編號2、編號3、編號4、編號5、編號6、編號7、編號8。
[0006]平板型微透鏡陣列e在成像過程中，要對非廣角主鏡頭I的虛擬像面a上所成的像進行成像后要記錄在平板型圖像傳感器f上，此時，若平板型微透鏡陣列e的虛擬像面h與平板型圖像傳感器f所在的平面重合，或者，平板型微透鏡陣列e的虛擬像面h與平板型圖像傳感器f所在的平面之間的垂直距離位于預設范圍時，最終拍攝圖片的質量較高，t匕較清晰，也就是說，平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡g所成的像位于平板型圖像傳感器f上，或者所成的像所在的虛擬像面h與平板型圖像傳感器f之間的垂直距離位于預設范圍時，最終拍攝的圖片的質量較高，比較清晰。
[0007]目前，由于廣角主鏡頭可以比非廣角主鏡頭收集到入射角度更大的光線，即視角更大，例如，有些廣角主鏡頭的視角可以達到180°，甚至270°，可以把更多的空間物體拍攝進來，因此，將廣角主鏡頭替代目前光場相機所使用的非廣角主鏡頭顯得尤為重要，其中，如圖1B所示，將廣角主鏡頭I7替代目前光場相機所使用的非廣角主鏡頭I時，平板型微透鏡陣列e的物面就為廣角主鏡頭I7的虛擬像面Y、平板型微透鏡陣列e的虛擬像面為l./、平板型微透鏡陣列e的等效焦面為V。廣角主鏡頭替代目前光場相機所使用的非廣角主鏡頭時，由于每個微透鏡是相同的，因此，它們對光線的折射率是一定的，即平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡的焦距In是相同的，由于廣角主鏡頭的虛擬像面是彎曲的，因此，平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡g到廣角主鏡頭的虛擬像面的距離是不同的，即每個微透鏡的物距1是不同的，根據(jù)上述公式中所示的每個微透鏡的物距、每個微透鏡的像距和每個微透鏡的焦距的關系可知，平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡的像距in是不同的，由于平板型微透鏡陣列e中的每個微透鏡g到平板型圖像傳感器f的距離是相同的，而平板型微透鏡陣列中的每個微透鏡g的像距是不同的，具體如圖1B所示，因此，平板型微透鏡陣列e中的部分微透鏡g對廣角鏡頭的虛擬像面Y上所成的像進行再次成像后，所成的像所在的虛擬像面位于平板型圖像傳感器f上，或者與圖像傳感器f之間的距離位于預設范圍內，平板型微透鏡陣列e中的另外一部分微透鏡g對廣角鏡頭的虛擬像面V上所成的像進行再次成像后，所成的像所在的虛擬像面與圖像傳感器之間f的垂直距離已經超出預設范圍，因此，導致最終拍攝的圖片的質量較差，產生模糊、畸變等像差。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明實施例提供一種光場相機,用以解決現(xiàn)有技術中的光場相機米用廣角鏡頭拍攝時存在的拍攝圖片較模糊、質量較差的問題。
[0009]第一方面，提供一種光場相機，包括:
[0010]用于獲取圖像信號、并對獲取的圖像信號進行成像的廣角主鏡頭，在所述廣角主鏡頭的所述虛擬像面上，像點到光軸的距離與該像點所對應的的物點到光軸的距離成正比；
[0011]彎曲型微透鏡陣列和彎曲型圖像傳感器的彎曲型成像陣列，其中彎曲型微透鏡陣列用于對廣角主鏡頭成像形成的圖像進行再次成像，并將再次成像形成的圖像記錄在彎曲型圖像傳感器上；
[0012]所述彎曲型微透鏡陣列的彎曲形狀和所述彎曲型圖像傳感器的彎曲形狀，分別與所述廣角主鏡頭的虛擬像面的彎曲形狀相同，且所述彎曲型微透鏡陣列至所述彎曲型圖像傳感器之間的垂直距離的倒數(shù)，與所述彎曲型微透鏡陣列至所述廣角主鏡頭的虛擬像面之間的垂直距離的倒數(shù)之和，等于所述彎曲型微透鏡陣列焦距的倒數(shù)。
[0013]結合第一方面，在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述廣角主鏡頭為變焦廣角主鏡頭，或者為定焦廣角主鏡頭。
[0014]結合第一方面、第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述廣角主鏡頭的虛擬像面的形狀為球面、雙曲面或者為任意曲面。
[0015]結合第一方面、第一方面的第一至第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述彎曲型微透鏡陣列包括依次連接的至少一個微透鏡，所述彎曲型圖像傳感器包括至少一個單元圖像傳感器，所述單元圖像傳感器的數(shù)目與微透鏡的數(shù)目相同，每一個微透鏡均與一個單元圖像傳感器相對應；
[0016]針對任意一微透鏡，該微透鏡至與該微透鏡對應的單元圖像傳感器之間的垂直距離的倒數(shù)，與該微透鏡至所述廣角主鏡頭的虛擬像面之間的垂直距離的倒數(shù)之和，等于該微透鏡焦距的倒數(shù)。
[0017]結合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，任意一單元圖像傳感器為電荷耦合元件CCD，或者為互補金屬氧化物半導體CMOS感光器件。
[0018]結合第一方面、第一方面的第一至第二種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述彎曲型微透鏡陣列包括依次連接的至少一個微透鏡，所述彎曲型圖像傳感器被所述至少一個微透鏡共用；
[0019]針對任意一微透鏡，該微透鏡至所述彎曲型圖像傳感器之間的垂直距離的倒數(shù)，與該微透鏡至所述廣角主鏡頭的虛擬像面之間的垂直距離的倒數(shù)之和，等于該微透鏡焦距的倒數(shù)。
[0020]第二方面，提供一種光場相機，包括:
[0021]用于獲取圖像信號、并對獲取的圖像信號進行成像的廣角主鏡頭，在所述廣角主鏡頭的所述虛擬像面上，像點到光軸的距離與該像點所對應的的物點到光軸的距離成正比；
[0022]平板型液晶空間調制器和彎曲型圖像傳感器的平板型成像陣列，其中平板型液晶空間調制器用于對廣角主鏡頭成像形成的圖像進行再次成像，并將再次成像形成的圖像記錄在彎曲型圖像傳感器上；
[0023]驅動器，用于在平板型液晶空間調制器對廣角主鏡頭成像形成的圖像進行再次成像過程中，通過對所述平板型液晶空間調制器施加電壓以調節(jié)所述平板型液晶空間調制器的折射率，更改所述平板型液晶空間調制器的焦距；
[0024]所述平板型液晶空間調制器至所述彎曲型圖像傳感器之間的垂直距離的倒數(shù)，與所述平板型液晶空間調制器至所述廣角