成像装置和成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及透镜成像技术领域，具体而言，涉及一种成像装置和一种成像方法。
【背景技术】
[0002] 在传统的成像设备中，生成的图像对应一个固定的聚焦条件，只有处于对焦平面 前后某个范围内的物体在图像中才能呈现一个清晰的图像，送个范围也被广泛称为景深， 处于景深范围之外的物体则呈现出一个模糊的图像。在成像，机器视觉和图像处理等领域， 很多应用往往希望在同一时刻获取不同聚焦条件的图像。假如我们能获取同一时刻或接近 同一时刻的不同聚焦条件下的图像，则可W将使用每一图像中清晰的部分合成出大景深的 图像。如果我们能快速获得不同聚焦条件下的图像，还可W使用Depth-化om-Fo州s(J.Ens andP.Lawrence.Aninvestigationofmethodsfordeterminingdepthfromfocus. IEEETrans.PatternAnal.Mach.Intell.，15:97-108,1993.)或Depth-from-defocus(A. P.Pentland. 1987.ANewSenseforDepthofField.IEEETrans.PatternAnal.Mach. Intell. 9,4(Aprill987)，523-531)的方法进行场景的深度测量等。
[0003] 在现代成像系统中，尤其是数码相机，手机摄像头等，VoiceCoilMotor(VCM)，即 音圈马达被广泛使用，用来推动成像系统中的透镜，从而改变像距实现自动变焦或对焦的 目的。然而VCM推动透镜是一个纯机械运动，其驱动系统是一个闭环反馈系统，从一个聚焦 条件到另一个聚焦条件需要较长的时间，无法快速获得连续的不同聚焦条件的图像。
[0004] 因此，如何快速获得连续的不同聚焦条件的图像，成为当前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明正是基于上述技术问题，提出了一种新的成像装置和成像方法。
[0006] 有鉴于此，本发明提出了一种成像装置，包括：偏振光生成器件，用于将入射光线 转换为具有单一偏振方向的偏振光；至少一个光学单元，所述至少一个光学单元包括至少 一个电控偏振光旋转器件W及至少一个偏振光透镜，所述偏振光依次入射至所述至少一个 电控偏振光旋转器件W及所述至少一个偏振光透镜；驱动电路，连接至所述至少一个电控 偏振光旋转器件，所述至少一个电控偏振光旋转器件根据驱动电路提供的驱动信号改变所 述偏振光的偏振方向；非偏振光透镜组，所述偏振光经过所述至少一个光学单元后入射至 所述非偏振光透镜组；W及图像采集单元，用于采集经由所述电控偏振光旋转器件调制并 经过所述非偏振光透镜组的偏振光而生成图像。
[0007] 在上述实施方式中，所述电控偏振光旋转器件能够快速切换入射至其上光的偏 振方向，所述偏振光透镜聚焦特定方向的偏振光，通过调整述偏振光透镜的焦距，从而 快速获取连续的不同聚焦条件的图像。所述连续的不同聚焦条件下的图像，可W通过 DFF值巧th-化om-Focus)或者D抑值巧th-化om-De化CUS)的方法进行场景的深度测量等。
[0008] 在上述任一技术方案中，优选的，所述至少一个电控偏振光旋转器件为扭曲向列 液晶盒。
[0009] 在上述任一技术方案中，优选的，所述至少一个偏振光透镜为使用液晶材料制作 的透镜。
[0010] 在上述任一技术方案中，优选的，所述入射至所述偏振光透镜的偏振光的偏振方 向与所述偏振光透镜能起调制作用的偏振光的偏振方向之间的夹角为0度。
[0011] 在上述任一技术方案中，优选的，所述入射至所述偏振光透镜的偏振光的偏振方 向与所述偏振光透镜能起调制作用的偏振光的偏振方向之间的夹角为90度或270度。
[0012] 在上述任一技术方案中，优选的，当所述成像装置包括一个光学单元，所述光学单 元包括一个电控偏振光旋转器件W及一个偏振光透镜，且当所述电控偏振光旋转器件使所 述偏振光的偏振方向旋转的角度为0度时，所述图像采集单元上生成的图像为被由所述偏 振光透镜和所述非偏振光透镜组形成的等效透镜调制的光分量所成的对焦图像W及被所 述非偏振光透镜组调制的光分量所成的散焦图像的合成。
[0013] 在上述任一技术方案中，优选的，当所述电控偏振光旋转器件使所述偏振光的偏 振方向旋转的角度为0度时，所述图像采集单元上最终成的图像表示为如下公式：
[0014] Ii=Img(cos(日）！，f (fp, fo, d))+Img((l-cos(日））！，fo)
[001引其中，Img(r，f)是一个成像函数，代表光分量为r，对应焦距为f所能成的像，θ表示入射至所述电控偏振光旋转器件的偏振光的偏振方向与所述偏振光透镜对应的偏振 光的偏振方向之间的夹角，fap，f0，d)表述所述偏振光透镜与所述非偏振光透镜组的等效 焦距，巧为所述偏振光透镜的焦距，化为所述非偏振光透镜组的焦距，d为所述偏振光透镜 的主点与所述非偏振光透镜组的主点之间的距离。
[0016] 在上述任一技术方案中，优选的，当所述电控偏振光旋转器件将所述入射至其上 的偏振光的偏振方向旋转角度为Y时，所述图像采集单元上最终成的图像表示为如下公 式：
[0017] I2= Img k〇s(白+ Y ) r, f (印，fo, d)) +Img ((1-C0S(白+ Y )) r, fo)。
[0018] 在上述任一技术方案中，优选的，所述成像装置包括一个光学单元，所述光学单元 包括依次排列的多个电控偏振光旋转器件W及依次排列的多个偏振光透镜，每个电控偏振 光旋转器件将入射至其上的偏振光的偏振方向旋转的角度不相同。
[0019] 在上述任一技术方案中，优选的，所述多个电控偏振光旋转器件根据驱动电路提 供的驱动信号改变入射至其上的偏振光的偏振方向的角度范围为；〇度到360度。
[0020] 在上述任一技术方案中，优选的，所述成像装置包括依次排列的多个光学单元，每 个光学单元包括至少一个电控偏振光旋转器件W及至少一个偏振光透镜，每个光学单元的 电控偏振光旋转器件正对相邻光学单元的偏振光透镜。
[0021] 在上述任一技术方案中，优选的，所述成像装置包括依次排列的多个光学单元，每 个光学单兀包括一个电控偏振光旋转器件W及一个偏振光透镜，每个光学单兀的电控偏振 光旋转器件正对相邻光学单元的偏振光透镜，每个光学单元的电控偏振光旋转器件正对相 邻光学单元的偏振光透镜。
[0022] 在上述任一技术方案中，优选的，所述成像装置包括依次排列的多个光学单元，至 少一个光学单元包括多个电控偏振光旋转器件W及多个偏振光透镜，每个光学单元的电控 偏振光旋转器件正对相邻光学单元的偏振光透镜，每个光学单元的电控偏振光旋转器件正 对相邻光学单元的偏振光透镜。
[0023] 在上述任一技术方案中，优选的，所述成像装置包括依次排列的多个光学单元，每 个光学单元包括多个电控偏振光旋转器件W及多个偏振光透镜，每个光学单元的电控偏振 光旋转器件正对相邻光学单元的偏振光透镜，每个光学单元的电控偏振光旋转器件正对相 邻光学单元的偏振光透镜。
[0024] 根据本发明的另一方面，还提供了一种成像方法，其特征在于，包括：将入射光线 转换为具有单一偏振方向的偏振光；通过电控偏振光旋转器件使所述偏振光的偏振方向旋 转至预定方向；在第一时刻，当所述电控偏振光旋转器件使所述偏振光的偏振方向旋转的 角度为0度时，采集经过所述电控偏振光旋转器件、偏振光透镜W及非偏振光透镜组的光 信号，将所述光信号转换成电信号并生成第一图像；在第二时刻，当所述电控偏振光旋转器 件使所述偏振光的偏振方向旋转的角度为非0度时，采集经过所述电控偏振光旋转器件、 偏振光透镜W及非偏振光透镜组的光信号，将所述光信号转换成电信号并生成第二图像； W及通过对所述第一图像与所述第二图像进行处理，从而得到最终的图像。
[00巧]在上述任一技术方案中，优选的，当所述电控偏振光旋转器件使所述偏振光的偏 振方向旋转的角度为0度时，所述图像采集单元上最终成的图像表示为如下公式：
[0026] Ii = Img k〇s ( Θ ) r, f (印，