一种光场相机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像摄取处理技术领域，特别涉及一种光场相机。
【背景技术】
[0002]光场相机是可以同时记录物体光强信息和深度信息(即完整的光场信息)的新型成像装置，由于具有数字重聚焦等优点而被广泛使用。目前，光场相机主要包括五部分:主镜头1、平板型微透镜阵列2、平板型图像传感器3、图像处理器3、驱动器4和控制器5，具体如图1A所示。
[0003]光场相机的主镜头I 一般为非广角的镜头，非广角主镜头I将拍摄的物体进行成像，该成像所在的面为非广角主镜头I的像面(如图1A中所示的a面)，非广角主镜头I的像面是位于非广角主镜头I和平板型成像阵列2之间的一个虚拟的、与光轴垂直的平面，光轴是与水平面相平行的轴线，非广角主镜头I的像距(如图1A中所示的距离b)是非广角主镜头I位于平板型成像阵列2的一侧与非广角主镜头I的虚拟像面a之间的垂直距离；非广角主镜头I的物面(如图1A中所示的c面)是拍摄物体位于光场相机一侧的面，非广角主镜头I的物距(如图1A中所示的距离d)是非广角主镜头I位于拍摄物体的一侧与非广角主镜头I的物面之间的垂直距离。
[0004]平板型微透镜阵列e包括多个微透镜g，平板型微透镜阵列e要对非广角主镜头I的虚拟像面a上产生的图像进行成像，再次成像的图像所在的面为平板型微透镜阵列e的虚拟像面(如图1A中所示的h面)，然后，每个微透镜g所产生的图像组成的平面为平板型微透镜阵列e的虚拟像面h，平板型微透镜阵列e的像距(如图1A中所示的距离i)是平板型微透镜阵列e位于图像处理器3的一侧与平板型微透镜阵列e的虚拟像面h之间的垂直距离。平板型微透镜阵列e的物面是非广角主镜头I的虚拟像面a，平板型微透镜阵列e的物距(如图1A中所示的距离j)是平板型微透镜阵列e位于非广角主镜头I的一侧与非广角主镜头I的等效像面a之间的距离。
[0005]其中，平板型微透镜阵列e的物距j、平板型微透镜阵列e的像距1、平板型微透镜阵列e的等效焦距I之间的关系满足公式:l/l=l/j+l/i，由于平板型微透镜阵列e要对非广角主镜头I的虚拟像面a上产生的图像进行成像，实际上是，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g要对非广角主镜头I的虚拟像面a上产生的图像进行成像，因此，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g也存在相应的微透镜物距jn、微透镜等效像距1?和微透镜等效焦距In，且jn、1?和In满足公式:l/ln=l/jn+l/in，η为微透镜的编号，在图1A中，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g的编号从上到下依次为:编号1、编号2、编号3、编号4、编号5、编号6、编号7、编号8。
[0006]平板型微透镜阵列e在成像过程中，要对非广角主镜头I的虚拟像面a上所成的像进行成像后要记录在平板型图像传感器f上，此时，若平板型微透镜阵列e的虚拟像面h与平板型图像传感器f所在的平面重合，或者，平板型微透镜阵列e的虚拟像面h与平板型图像传感器f所在的平面之间的垂直距离位于预设范围时，最终拍摄图片的质量较高，t匕较清晰，也就是说，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g所成的像位于平板型图像传感器f上，或者所成的像所在的虚拟像面h与平板型图像传感器f之间的垂直距离位于预设范围时，最终拍摄的图片的质量较高，比较清晰。
[0007]目前，由于广角主镜头可以比非广角主镜头收集到入射角度更大的光线，即视角更大，例如，有些广角主镜头的视角可以达到180°，甚至270°，可以把更多的空间物体拍摄进来，因此，将广角主镜头替代目前光场相机所使用的非广角主镜头显得尤为重要，其中，如图1B所示，将广角主镜头I7替代目前光场相机所使用的非广角主镜头I时，平板型微透镜阵列e的物面就为广角主镜头I7的虚拟像面Y、平板型微透镜阵列e的虚拟像面为l./、平板型微透镜阵列e的等效焦面为V。广角主镜头替代目前光场相机所使用的非广角主镜头时，由于每个微透镜是相同的，因此，它们对光线的折射率是一定的，即平板型微透镜阵列e中的每个微透镜的焦距In是相同的，由于广角主镜头的虚拟像面是弯曲的，因此，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g到广角主镜头的虚拟像面的距离是不同的，即每个微透镜的物距1是不同的，根据上述公式中所示的每个微透镜的物距、每个微透镜的像距和每个微透镜的焦距的关系可知，平板型微透镜阵列e中的每个微透镜的像距in是不同的，由于平板型微透镜阵列e中的每个微透镜g到平板型图像传感器f的距离是相同的，而平板型微透镜阵列中的每个微透镜g的像距是不同的，具体如图1B所示，因此，平板型微透镜阵列e中的部分微透镜g对广角镜头的虚拟像面Y上所成的像进行再次成像后，所成的像所在的虚拟像面位于平板型图像传感器f上，或者与图像传感器f之间的距离位于预设范围内，平板型微透镜阵列e中的另外一部分微透镜g对广角镜头的虚拟像面V上所成的像进行再次成像后，所成的像所在的虚拟像面与图像传感器之间f的垂直距离已经超出预设范围，因此，导致最终拍摄的图片的质量较差，产生模糊、畸变等像差。
【发明内容】
[0008]本发明实施例提供一种光场相机,用以解决现有技术中的光场相机米用广角镜头拍摄时存在的拍摄图片较模糊、质量较差的问题。
[0009]第一方面，提供一种光场相机，包括:
[0010]用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在所述广角主镜头的所述虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；
[0011]弯曲型微透镜阵列和弯曲型图像传感器的弯曲型成像阵列，其中弯曲型微透镜阵列用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；
[0012]所述弯曲型微透镜阵列的弯曲形状和所述弯曲型图像传感器的弯曲形状，分别与所述广角主镜头的虚拟像面的弯曲形状相同，且所述弯曲型微透镜阵列至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与所述弯曲型微透镜阵列至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于所述弯曲型微透镜阵列焦距的倒数。
[0013]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述广角主镜头为变焦广角主镜头，或者为定焦广角主镜头。
[0014]结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述广角主镜头的虚拟像面的形状为球面、双曲面或者为任意曲面。
[0015]结合第一方面、第一方面的第一至第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述弯曲型微透镜阵列包括依次连接的至少一个微透镜，所述弯曲型图像传感器包括至少一个单元图像传感器，所述单元图像传感器的数目与微透镜的数目相同，每一个微透镜均与一个单元图像传感器相对应；
[0016]针对任意一微透镜，该微透镜至与该微透镜对应的单元图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该微透镜至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜焦距的倒数。
[0017]结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，任意一单元图像传感器为电荷耦合元件CCD，或者为互补金属氧化物半导体CMOS感光器件。
[0018]结合第一方面、第一方面的第一至第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述弯曲型微透镜阵列包括依次连接的至少一个微透镜，所述弯曲型图像传感器被所述至少一个微透镜共用；
[0019]针对任意一微透镜，该微透镜至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与该微透镜至所述广角主镜头的虚拟像面之间的垂直距离的倒数之和，等于该微透镜焦距的倒数。
[0020]第二方面，提供一种光场相机，包括:
[0021]用于获取图像信号、并对获取的图像信号进行成像的广角主镜头，在所述广角主镜头的所述虚拟像面上，像点到光轴的距离与该像点所对应的的物点到光轴的距离成正比；
[0022]平板型液晶空间调制器和弯曲型图像传感器的平板型成像阵列，其中平板型液晶空间调制器用于对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像，并将再次成像形成的图像记录在弯曲型图像传感器上；
[0023]驱动器，用于在平板型液晶空间调制器对广角主镜头成像形成的图像进行再次成像过程中，通过对所述平板型液晶空间调制器施加电压以调节所述平板型液晶空间调制器的折射率，更改所述平板型液晶空间调制器的焦距；
[0024]所述平板型液晶空间调制器至所述弯曲型图像传感器之间的垂直距离的倒数，与所述平板型液晶空间调制器至所述广角