[发明专利]液晶透镜成像装置及液晶透镜成像方法

说明书

本发明提供一种液晶透镜成像装置及成像方法。其中，成像装置包括：偏振光生成器件，用于将入射光转换为线偏振光；透镜组，包括液晶透镜，线偏振光的偏振方向与液晶透镜预定调制的线偏振光的偏振方向之间形成夹角；驱动电路，用于使液晶透镜分别处于对焦状态和非对焦状态；图像采集单元，用于采集经过液晶透镜的线偏振光信号，并根据线偏振光信号生成图像，当液晶透镜处于对焦状态和非对焦状态时分别生成对焦图像和非对焦图像；图像处理单元，用于接收并对对焦图像和非对焦图像进行处理，将处理得到的图像作为成像图像。不仅成像装置结构更紧凑，而且利用液晶透镜生成的真实非对焦图像来达到提高图像对比度的效果，图像质量也更高。

技术领域

本发明涉及透镜成像技术领域，具体而言，涉及一种液晶透镜成像装置和液晶透镜成像方法。

背景技术

传统上，由成像装置直接生成的图像的对比度较低，往往需要通过图像处理的手段来提高其对比度。如在Gonzalez,R.C.,Woods,R.E.:‘Digital image processing,2nd’,SL:PrenticeHall,2002中，介绍了使用“unsharp mask”方法来提高图像的对比度。具体为，先将成像装置直接获得的原始图像卷积一个低通滤波器而生成模糊图像，利用模糊图像来对原始图像进行处理，从而获得高对比度的最终图像。由上可知，最终图像使原始图像的高频部分得到了增强，从而达到了提高图像对比度的效果。

然而，这种软件图像处理的方法是利用一幅模糊图像来对原始图像进行处理，而该模糊图像是基于原始图像模拟的，并不是真实的模糊图像。如上，在对原始图像卷积时所用的低通滤波器是对该成像装置的点扩散函数的建模，通常由一个n＊n的矩阵来定义。点扩散函数是利用一个点光源通过该成像装置时在相同聚焦设置下形成的图像，所述低通滤波器则是对该图像的归一化数字采样。由于点扩散函数的具体形式与该图像形成时的物距、像距、光圈的大小和形状等因素有关，且光在传输过程中还存在衍射等非线性特性以及上述数字采样的差异等。由此可见，很难构建出一个能完全反应物体形成真实模糊图像的低通滤波器。此外，这种图像处理的方式还存在参数选取的问题，因为使用的低通滤波器的种类和大小等均会影响处理的结果，即模拟模糊图像的真实度。

因此，如何获得物体的真实模糊图像并利用真实的模糊图像来提高原始图像的对比度，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题中至少之一，提出了一种新的液晶透镜成像装置和成像方法。

本发明提出了一种液晶透镜成像装置，包括：偏振光生成器件，用于将入射光转换为线偏振光；透镜组，所述透镜组包括至少一液晶透镜，所述线偏振光的偏振方向与所述液晶透镜预定调制的线偏振光的偏振方向之间形成夹角；驱动电路，连接至所述液晶透镜，用于使所述液晶透镜分别处于对焦状态和非对焦状态；图像采集单元，用于采集经过所述液晶透镜的线偏振光信号，并根据所述线偏振光信号生成图像，当所述液晶透镜处于对焦状态时，所述线偏振光信号生成对焦图像，当所述液晶透镜处于非对焦状态时，所述线偏振光信号生成非对焦图像；图像处理单元，连接至所述图像采集单元，接收所述对焦图像和所述非对焦图像，并用于对所述对焦图像和所述非对焦图像进行处理，将处理得到的图像作为成像图像。

在上述实施方式中，本发明的液晶透镜成像装置不仅结构紧凑，而且利用液晶透镜生成的真实非对焦图像来使成像图像更加准确、真实地反应物体成像，图像质量更高。

在上述技术方案中，优选的，所述线偏振光的偏振方向与所述液晶透镜预定调制的线偏振光的偏振方向之间的夹角为θ，其中0°≤θ≤90°。

在上述技术方案中，优选的，当所述线偏振光的偏振方向与所述液晶透镜预定调制的线偏振光的偏振方向之间的夹角为0°时，所述图像采集单元用于对所述对焦图像和所述非对焦图像进行处理，将处理得到的图像作为成像图像，具体包括：