图像采集器件及图像采集设备的制作方法

本申请涉及光学显示，尤其涉及一种图像采集器件及图像采集设备。

背景技术：

1、目前，图像采集设备（比如，ar设备、xr设备、mr设备等）一般由光学系统、光电转换系统、以及信号处理系统等组成。其中，光学系统的核心部件为光学镜头，光电转换系统的核心部件为平面图像传感器，信号处理系统的核心部件为控制电路。

2、图像采集设备工作时，光学镜头可以将接收到的立体光线投射至平面图像传感器上，平面图像传感器对立体光线进行光电转换处理得到电信号后将电信号传输至控制电路，控制电路对电信号进行处理可以得到图像。

3、由于光学镜头接收到的立体光线为三维光线，而平面图像传感器为二维图像传感器，所以，图像采集设备最终采集到的图像会产生畸变。因此，现有技术中，一般会在信号处理系统中添加畸变矫正模块，用于通过算法对图像畸变进行矫正。然而，现有的这种畸变矫正方式，会产生信号损失、引起信号处理时延，且会增加图像采集设备的算力负担。

技术实现思路

1、本申请提供一种图像采集器件及图像采集设备，该方案可以实现在不产生信号损失、不引起信号处理时延、且不增加算力负担的情况下，对图像进行畸变矫正。

2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

3、第一方面，本申请提供一种图像采集器件，该图像采集器件为由曲面微透镜阵列和曲面图像传感器拼接而成的闭合立体状结构；其中，曲面微透镜阵列上排布有n个微透镜，曲面图像传感器上排布有m个感光元件，n和m均为正整数；曲面微透镜阵列被配置为，将从不同方向接收到的各光线经过n个微透镜分光为n组平行光束，并将n组平行光束投射至曲面图像传感器上；每组平行光束由多个相互平行的光线组成；曲面图像传感器被配置为，将接收到的n组平行光束经过m个感光元件转换为电信号。

4、本申请提供的技术方案中，可以将现有的图像采集设备中的光学系统的光学镜头设置为曲面状结构的微透镜阵列（即本申请中的曲面微透镜阵列），并且可以将光电转换系统的平面图像传感器替换为曲面状结构的图像传感器（即本申请中的曲面图像传感器），之后，可以将曲面微透镜阵列和曲面图像传感器拼接为闭合立体状结构的图像采集器件。其中，曲面微透镜阵列上排布有n个微透镜，当曲面微透镜阵列接收到来自不同方向的各光线时，可以将各光线经过n个微透镜分光为n组平行光束，然后将n组平行光束投射至曲面图像传感器上。曲面图像传感器上排布有m个感光元件，当曲面图像传感器接收到曲面微透镜阵列投射的n组平行光束时，可以通过m个感光元件将n组平行光束转换为电信号。现有的图像采集设备采集到的图像所产生的畸变主要是由于立体光线与平面图像传感器之间的矛盾所引起的，所以，本申请通过采用曲面微透镜阵列将立体光线分光为n组平行光束，并以曲面图像传感器来接收这n组平行光束，可以使得光电转换系统在不同部位接收到的光线更加均匀，从而可以减小图像畸变。可以看出，本申请通过对现有的图像采集设备中的光学系统和光电转换系统进行光学结构改进，提出了一种曲面微透镜阵列和曲面图像传感器拼接而成的组合光学结构（即本申请中的图像采集器件），该组合光学结构可以减小图像畸变。这种对光学结构进行改进的畸变矫正方式，不会产生信号损失和引起信号处理时延，且不会增加图像采集设备的算力负担。

5、可选的，在一种可能的实施方式中，n个微透镜均匀排布在曲面微透镜阵列上，m个感光元件均匀排布在曲面图像传感器上；曲面微透镜阵列具体被配置为：将从不同方向接收到的各光线经过n个微透镜分光为n组平行光束，并将n组平行光束均匀投射至m个感光元件上。

6、可选的，在另一种可能的实施方式中，曲面微透镜阵列对应的曲面图形的母线，与曲面图像传感器对应的曲面图形的母线相同；曲面微透镜阵列具体还被配置为：将从不同方向接收到的各光线经过n个微透镜分光为n组平行光束，并将n组平行光束经过图像采集器件的质心均匀投射至m个感光元件上。

7、可选的，在另一种可能的实施方式中，曲面微透镜阵列和曲面图像传感器均为半球状结构，图像采集器件为球状结构；并且，n个微透镜的光学参数均相同，m个感光元件的光学参数均相同。

8、可选的，在另一种可能的实施方式中，图像采集器件对应的球体的半径为12毫米。

9、可选的，在另一种可能的实施方式中，对于n个微透镜，当前微透镜的主光线角度cra小于或等于0.5°。

10、可选的，在另一种可能的实施方式中，n大于或等于160。

11、可选的，在另一种可能的实施方式中，n个微透镜通过第一曲面支撑件拼接成曲面微透镜阵列，m个感光元件通过第二曲面支撑件拼接成曲面图像传感器；第一曲面支撑件通过至少两个紧固件与第二曲面支撑件固定连接。

12、可选的，在另一种可能的实施方式中，紧固件为紧固螺钉，且紧固螺钉的安装位置在图像采集器件的外侧。

13、第二方面，本申请提供一种图像采集设备，包括第一方面任意一种实施方式提供的图像采集器件。

14、本申请中第二方面的描述，可以参考第一方面的详细描述；并且，第二方面描述的有益效果，可以参考第一方面的有益效果分析，此处不再赘述。

15、在本申请中，对于上述涉及到的设备或部件的名称不构成限定，在实际实现中，这些设备或部件可以以其他名称出现。只要各个设备或部件的功能和本申请类似，均属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。

16、本申请的这些方面或其他方面在以下的描述中会更加简明易懂。

技术特征：

1.一种图像采集器件，其特征在于，所述图像采集器件为，由曲面微透镜阵列和曲面图像传感器拼接而成的闭合立体状结构；其中，所述曲面微透镜阵列上排布有n个微透镜，所述曲面图像传感器上排布有m个感光元件，n和m均为正整数；

2.根据权利要求1所述的图像采集器件，其特征在于，所述n个微透镜均匀排布在所述曲面微透镜阵列上，所述m个感光元件均匀排布在所述曲面图像传感器上；

3.根据权利要求2所述的图像采集器件，其特征在于，所述曲面微透镜阵列对应的曲面图形的母线，与所述曲面图像传感器对应的曲面图形的母线相同；

4.根据权利要求3所述的图像采集器件，其特征在于，所述曲面微透镜阵列和所述曲面图像传感器均为半球状结构，所述图像采集器件为球状结构；并且，所述n个微透镜的光学参数均相同，所述m个感光元件的光学参数均相同。

5.根据权利要求4所述的图像采集器件，其特征在于，所述图像采集器件对应的球体的半径为12毫米。

6.根据权利要求4所述的图像采集器件，其特征在于，对于所述n个微透镜，当前微透镜的主光线角度cra小于或等于0.5°。

7.根据权利要求6所述的图像采集器件，其特征在于，n大于或等于160。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的图像采集器件，其特征在于，所述n个微透镜通过第一曲面支撑件拼接成所述曲面微透镜阵列，所述m个感光元件通过第二曲面支撑件拼接成所述曲面图像传感器；所述第一曲面支撑件通过至少两个紧固件与所述第二曲面支撑件固定连接。

9.根据权利要求8所述的图像采集器件，其特征在于，所述紧固件为紧固螺钉，且所述紧固螺钉的安装位置在所述图像采集器件的外侧。

10.一种图像采集设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的图像采集器件。

技术总结
本申请公开了一种图像采集器件及图像采集设备，涉及光学显示技术领域，可以实现在不产生信号损失、不引起信号处理时延、且不增加算力负担的情况下，对图像进行畸变矫正。该图像采集器件为由曲面微透镜阵列和曲面图像传感器拼接而成的闭合立体状结构；其中，曲面微透镜阵列上排布有N个微透镜，曲面图像传感器上排布有M个感光元件，N和M均为正整数；曲面微透镜阵列被配置为，将从不同方向接收到的各光线经过N个微透镜分光为N组平行光束，并将N组平行光束投射至曲面图像传感器上；每组平行光束由多个相互平行的光线组成；曲面图像传感器被配置为，将接收到的N组平行光束经过M个感光元件转换为电信号。

技术研发人员：岳小龙
受保护的技术使用者：西安信飞特信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15