[发明专利]具有光场图像传感器的成像设备

权利要求书

1.一种装置，包括：

照射源，用于提供朝向目标对象的照射；

用于产生光场数据的图像传感器，其中所述图像传感器包括：(1)光敏元件阵列；以及(2)以均匀间距覆盖在所述光敏元件阵列之上的微透镜阵列，其中微透镜覆盖多个光敏元件，每个光敏元件通过所述微透镜接收光以充当子像素；

图像处理单元(IPU)，操作地连接至图像传感器以从图像传感器接收光场数据，所述IPU操作用于产生图像数据流，所述图像数据流包括表示所述目标对象的预期聚焦图像的图像数据；以及

控制器，操作地连接至所述IPU以处理从所述IPU接收的图像数据流。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

选择一组预定的焦平面；以及

从所述光场数据构造目标对象的图像集，其中所述图像集中的每个图像是使用所述预定焦平面之一作为对应焦平面而从所述光场数据构造的。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

位于所述图像传感器前面的透镜装置；并且

其中每个预定焦平面相对于所述透镜装置的光轴倾斜。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

产生图像数据流，所述图像数据流包括表示来自所述图像集的每个图像的图像数据。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

从由所述光场数据构造的图像集中选择一个图像作为所述目标对象的预期聚焦图像，其中所选择的一个图像比来自所述图像集的其它图像具有更好的锐度。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

从所述光场数据构造多个局部聚焦图像；以及

将所述多个局部聚焦图像组合在一起以形成所述目标对象的预期聚焦图像。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个局部聚焦图像包括从所述光场数据构造的一个以上局部聚焦图像，并且构造选定的局部聚焦图像包括：

寻找具有不同的对应局部焦平面的局部图像集的锐度，并且每个局部图像基本上覆盖所述目标对象上的相同区域；以及

从所述局部图像集中选择一个局部图像作为选定的局部聚焦图像，其中所述选定的局部聚焦图像比来自所述局部图像集的其它图像具有更好的锐度。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

将所述选定的局部聚焦图像传递至所述控制器；以及

在传递所述选定的局部聚焦图像后，重新使用用于计算所述选定局部聚焦图像的存储器来计算另一局部聚焦图像。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

选择三个预定焦平面；

从所述光场数据自动地构造目标对象的三个图像，其中所述三个图像中的每个图像是使用所述三个预定焦平面之一作为对应焦平面而从所述光场数据构造的；以及

产生图像数据流，所述图像数据流包括表示所述三个图像中的每个图像的图像数据。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

使用第一焦平面作为对应焦平面从所述光场数据构造所述目标对象的基准图像；

将所述基准图像与所述子像素中的强度分布作比较以选择近焦平面、远焦平面和第一焦平面中的一个作为下一焦平面，其中所述第一焦平面位于所述近焦平面和所述远焦平面之间；以及

使用所述下一焦平面来从所述光场数据构造所述目标对象的预期聚焦图像。

11.权利要求10所述的装置，其特征在于，所述将所述基准图像与所述子像素中的强度分布作比较包括：

比较微透镜和子像素之间的黑-白转变的方向。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述IPU被配置成：

基于从所述目标对象接收的光强度确定优化合成孔径；以及

使用所述优化合成孔径从所述光场数据构造所述目标对象的预期聚焦图像。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，从所述IPU转移至所述控制器的数据量显著小于所述IPU从所述图像传感器接收的数据量。