[发明专利]成像装置和成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是涉及一种成像装置和成像方法。

背景技术

在常规摄影中，为了突出某个主题景物，常常会将相机对焦到该主题景物所在的深度，使得该主题景物清晰成像在相机的图像传感器上，而其它深度的景物在图像传感器上的成像则是模糊的。

随着数字成像技术、图像处理、机器视觉的发展，产生了重聚焦技术。根据重聚焦技术，在图像形成之后，可以根据用户的需要，重新选择聚焦深度，以获得位于不同深度的物体的清晰成像。光场相机采用了重聚焦技术，它除了能够获得每一条入射光线的强度外，还能记录光线进入镜头的方向，因此，光场相机所拍摄获得的图像不仅仅二维图像，同时还可以计算出景物所在的深度。

光场相机与普通相机的不同之处在于，在光场相机中，图像传感器与相机镜头(主透镜)之间设置有二维微透镜阵列，而图像传感器位于微透镜阵列的成像平面上。

由于光场相机的光学原理所限，为了获得较高的空间分辨率(更高的光线方向精度)，就会降低图像分辨率，在图像传感器的像素一定的情况下，两者不能同时提高。因此，目前的光场相机的图像分辨率要低于普通相机的分辨率。

现有的技术方案已经提出了在一台相机中实现低分辨率的光场模式和高分辨率的普通模式，以便用户能够根据需要在两种模式之间切换。为了在相机中实现这两种之间的切换，可以考虑在相机的主透镜与图像传感器之间设置一个微透镜阵列和一个平板玻璃，并且通过将微透镜阵列和平板玻璃移进或移出光路来实现切换。例如，在使用光场相机功能时，可以将平板玻璃移出光路，而将微透镜阵列移入光路；在使用普通相机功能时，可以将平板玻璃移入光路，而将微透镜阵列移出光路。然而，将微透镜阵列移入和移出光路需要比较长的时间，使得切换时间比较长。

因此，如何能够在相机的不同成像模式之间快速切换是亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种成像装置和成像方法，能够实现相机的不同成像模式之间的快速切换。

第一方面，本发明提供了一种成像装置，包括：主透镜，图像传感器，第一微透镜阵列和第二微透镜阵列，以及驱动装置；其中第一微透镜阵列和第二微透镜阵列设置在主镜透与图像传感器之间，第一微透镜阵列设置在第二微透镜阵列与主透镜之间，第一微透镜阵列与第二微透镜阵列平行布置，第一微透镜阵列包括M*N个第一微透镜，第二微透镜阵列包括M*N个第二微透镜，若第一微透镜为平凹透镜，则第二微透镜为平凸透镜；若第一微透镜为平凸透镜，则第二微透镜为平凹透镜；M*N个第一微透镜分别与M*N个第二微透镜凹凸相对且一一对应，M和N为正整数，M和N中的至少一个大于1；驱动装置与主透镜、图像传感器、第一微透镜阵列和第二微透镜阵列相连接，用于调整第一微透镜阵列与第二微透镜阵列之间的距离。

在第一种可能的实现方式下，驱动装置用于调整第一微透镜阵列与第二微透镜阵列之间的距离为第一距离，以提供光场模式；第一距离大于0，光场模式为入射光线经过主透镜折射、并经过第一微透镜阵列和第二微透镜阵列折射后投射在图像传感器上。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式下，第一微透镜阵列与第二微透镜阵列的组合等效于第三微透镜阵列，驱动装置还用于调整主透镜、图像传感器、第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的相对位置为第一相对位置，使得第三微透镜阵列的成像平面位于图像传感器所在的平面上，并使得第三微透镜阵列的主平面位于主透镜的成像平面上。

结合第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式下，第一微透镜阵列与第二微透镜阵列的组合等效于第三微透镜阵列，驱动装置还用于调整主透镜、图像传感器、第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的相对位置为第二相对位置，使得第三微透镜阵列的成像平面位于图像传感器所在的平面上，并使得主透镜的成像平面位于主透镜与第三微透镜阵列的主平面之间。

结合第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式下，第一微透镜阵列与第二微透镜阵列的组合等效于第三微透镜阵列，驱动装置还用于调整主透镜、图像传感器、第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间的相对位置为第三相对位置，使得第三微透镜阵列的成像平面位于图像传感器所在的平面上，并使得图像传感器位于第三微透镜阵列的主平面与主透镜的成像平面之间。

结合第一方面，在第五种可能的实现方式下，驱动装置用于调整第一微透镜阵列和第二微透镜阵列，使得M*N个第一微透镜贴合M*N个第二微透镜，以提供非光场模式，非光场模式为入射光线经过主透镜折射、并经过第一微透镜阵列和第二微透镜阵列直射后投射在图像传感器上。