[发明专利]一种光场相机

说明书

本发明涉及成像技术领域，公开了一种光场相机，包括沿光路方向顺次设置的主透镜、延迟片、固态微透镜阵列、选偏器和图像传感器，固态微透镜阵列位于主透镜的成像面上，图像传感器位于固态微透镜阵列的焦平面上；固态微透镜阵列会聚入射在其上的第一偏振光以在图像传感器位置形成四维光场影像；固态微透镜阵列不改变入射在其上的第二偏振光的传播方向以在图像传感器位置形成二维影像；选偏器选择性地允许第一偏振光或第二偏振光通过以在图像传感器位置形成所述四维光场影像或二维影像。该光场相机利于实现相机小型化设计、并能保证良好成像质量。

技术领域

本发明涉及照相机技术领域，特别涉及一种光场相机。

背景技术

随着电子装置的日益普及，照相机在人们生活中的应用越来越多。传统相机只能采集三维物体在像平面上的二维(2D)投影，其虽然可以记录物体的空间分布、却无法记录光线的传播方向。针对这一不足，【Ren Ng,Marc Levoy,et al,Light Field Photographywith a Hand-held Plenoptic Camera,Stanford Tech Report CTSR 2005-02】斯坦福大学提出一种光场照相机，其可以记录包括物体二维空间位置和光线二维传播方向的四维(4D)光场信息，保留了对图像重塑的可能性，具有先拍照后对焦、可重建三维立体图等优势。但是，该光场相机的横向成像分辨率低于普通相机，这也成为制约其发展的一大难题。

于是，一些相机在光场相机的4D成像基础上加入普通相机的2D成像功能，综合普通相机和光场相机的优势，方便用户在2D\4D模式之间切换使用，以满足使用者多样化的需求。例如，美国专利公告US 8593564B2提出了一种具有2D/4D模式切换功能的光场相机结构：在主透镜和图像传感器之间放置可以机械移动的微透镜阵列。当微透镜阵列移出光路时，相机为2D成像模式；当微透镜阵列移入光路时，相机为4D光场相机模式。

然而，这种技术均需要在相机中额外预留移动空间以满足微透镜阵列的机械位移需求，不利于相机的小型化设计。并且，由于微透镜阵列的焦距很短，微透镜阵列移出、移入光路所产生的机械复位误差会直接影响成像质量。有鉴于此，有必要提供一种利于实现相机小型化设计、并能保证良好成像质量的光场相机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利于实现相机的小型化设计、并能保证良好成像质量的光场相机。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光场相机，包括沿光路方向顺次设置的：主透镜、延迟片、固态微透镜阵列、选偏器和图像传感器；所述固态微透镜阵列位于所述主透镜的成像面上，所述图像传感器位于所述固态微透镜阵列的焦平面上；所述固态微透镜阵列会聚入射在其上的第一偏振光以使所述第一偏振光在所述图像传感器位置处形成所述四维光场影像，所述固态微透镜阵列不改变入射在其上的第二偏振光的传播方向以使所述第二偏振光在所述图像传感器位置处形成所述二维影像；所述选偏器选择性地允许所述第一偏振光或所述第二偏振光通过以在所述图像传感器位置处形成所述四维光场影像或所述二维影像；所述延迟片的厚度d满足关系式：

其中，n₁为所述延迟片对所述第一偏振光的折射率，n₂为所述延迟片对所述第二偏振光的折射率，f为所述固态微透镜阵列的焦距。