成像裝置和成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及透鏡成像技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種成像裝置和一種成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的成像設(shè)備中，生成的圖像對應(yīng)一個(gè)固定的聚焦條件，只有處于對焦平面 前后某個(gè)范圍內(nèi)的物體在圖像中才能呈現(xiàn)一個(gè)清晰的圖像，送個(gè)范圍也被廣泛稱為景深， 處于景深范圍之外的物體則呈現(xiàn)出一個(gè)模糊的圖像。在成像，機(jī)器視覺和圖像處理等領(lǐng)域， 很多應(yīng)用往往希望在同一時(shí)刻獲取不同聚焦條件的圖像。假如我們能獲取同一時(shí)刻或接近 同一時(shí)刻的不同聚焦條件下的圖像，則可W將使用每一圖像中清晰的部分合成出大景深的 圖像。如果我們能快速獲得不同聚焦條件下的圖像，還可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)的方法進(jìn)行場景的深度測量等。
[0003] 在現(xiàn)代成像系統(tǒng)中，尤其是數(shù)碼相機(jī)，手機(jī)攝像頭等，VoiceCoilMotor(VCM)，即 音圈馬達(dá)被廣泛使用，用來推動成像系統(tǒng)中的透鏡，從而改變像距實(shí)現(xiàn)自動變焦或?qū)沟?目的。然而VCM推動透鏡是一個(gè)純機(jī)械運(yùn)動，其驅(qū)動系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)，從一個(gè)聚焦 條件到另一個(gè)聚焦條件需要較長的時(shí)間，無法快速獲得連續(xù)的不同聚焦條件的圖像。
[0004] 因此，如何快速獲得連續(xù)的不同聚焦條件的圖像，成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明正是基于上述技術(shù)問題，提出了一種新的成像裝置和成像方法。
[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提出了一種成像裝置，包括：偏振光生成器件，用于將入射光線 轉(zhuǎn)換為具有單一偏振方向的偏振光；至少一個(gè)光學(xué)單元，所述至少一個(gè)光學(xué)單元包括至少 一個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及至少一個(gè)偏振光透鏡，所述偏振光依次入射至所述至少一個(gè) 電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及所述至少一個(gè)偏振光透鏡；驅(qū)動電路，連接至所述至少一個(gè)電控 偏振光旋轉(zhuǎn)器件，所述至少一個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件根據(jù)驅(qū)動電路提供的驅(qū)動信號改變所 述偏振光的偏振方向；非偏振光透鏡組，所述偏振光經(jīng)過所述至少一個(gè)光學(xué)單元后入射至 所述非偏振光透鏡組；W及圖像采集單元，用于采集經(jīng)由所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件調(diào)制并 經(jīng)過所述非偏振光透鏡組的偏振光而生成圖像。
[0007] 在上述實(shí)施方式中，所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件能夠快速切換入射至其上光的偏 振方向，所述偏振光透鏡聚焦特定方向的偏振光，通過調(diào)整述偏振光透鏡的焦距，從而 快速獲取連續(xù)的不同聚焦條件的圖像。所述連續(xù)的不同聚焦條件下的圖像，可W通過 DFF值巧th-化om-Focus)或者D抑值巧th-化om-De化CUS)的方法進(jìn)行場景的深度測量等。
[0008] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述至少一個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件為扭曲向列 液晶盒。
[0009] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述至少一個(gè)偏振光透鏡為使用液晶材料制作 的透鏡。
[0010] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述入射至所述偏振光透鏡的偏振光的偏振方 向與所述偏振光透鏡能起調(diào)制作用的偏振光的偏振方向之間的夾角為0度。
[0011] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述入射至所述偏振光透鏡的偏振光的偏振方 向與所述偏振光透鏡能起調(diào)制作用的偏振光的偏振方向之間的夾角為90度或270度。
[0012] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，當(dāng)所述成像裝置包括一個(gè)光學(xué)單元，所述光學(xué)單 元包括一個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及一個(gè)偏振光透鏡，且當(dāng)所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件使所 述偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為0度時(shí)，所述圖像采集單元上生成的圖像為被由所述偏 振光透鏡和所述非偏振光透鏡組形成的等效透鏡調(diào)制的光分量所成的對焦圖像W及被所 述非偏振光透鏡組調(diào)制的光分量所成的散焦圖像的合成。
[0013] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，當(dāng)所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件使所述偏振光的偏 振方向旋轉(zhuǎn)的角度為0度時(shí)，所述圖像采集單元上最終成的圖像表示為如下公式：
[0014] Ii=Img(cos(日）！，f (fp, fo, d))+Img((l-cos(日））！，fo)
[001引其中，Img(r，f)是一個(gè)成像函數(shù)，代表光分量為r，對應(yīng)焦距為f所能成的像，θ表示入射至所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件的偏振光的偏振方向與所述偏振光透鏡對應(yīng)的偏振 光的偏振方向之間的夾角，fap，f0，d)表述所述偏振光透鏡與所述非偏振光透鏡組的等效 焦距，巧為所述偏振光透鏡的焦距，化為所述非偏振光透鏡組的焦距，d為所述偏振光透鏡 的主點(diǎn)與所述非偏振光透鏡組的主點(diǎn)之間的距離。
[0016] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，當(dāng)所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件將所述入射至其上 的偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)角度為Y時(shí)，所述圖像采集單元上最終成的圖像表示為如下公 式：
[0017] I2= Img k〇s(白+ Y ) r, f (印，fo, d)) +Img ((1-C0S(白+ Y )) r, fo)。
[0018] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括一個(gè)光學(xué)單元，所述光學(xué)單元 包括依次排列的多個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及依次排列的多個(gè)偏振光透鏡，每個(gè)電控偏振 光旋轉(zhuǎn)器件將入射至其上的偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度不相同。
[0019] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述多個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件根據(jù)驅(qū)動電路提 供的驅(qū)動信號改變?nèi)肷渲疗渖系钠窆獾钠穹较虻慕嵌确秶鸀?；〇度?60度。
[0020] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個(gè)光學(xué)單元，每 個(gè)光學(xué)單元包括至少一個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及至少一個(gè)偏振光透鏡，每個(gè)光學(xué)單元的 電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件正對相鄰光學(xué)單元的偏振光透鏡。
[0021] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個(gè)光學(xué)單元，每 個(gè)光學(xué)單兀包括一個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及一個(gè)偏振光透鏡，每個(gè)光學(xué)單兀的電控偏振 光旋轉(zhuǎn)器件正對相鄰光學(xué)單元的偏振光透鏡，每個(gè)光學(xué)單元的電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件正對相 鄰光學(xué)單元的偏振光透鏡。
[0022] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個(gè)光學(xué)單元，至 少一個(gè)光學(xué)單元包括多個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及多個(gè)偏振光透鏡，每個(gè)光學(xué)單元的電控 偏振光旋轉(zhuǎn)器件正對相鄰光學(xué)單元的偏振光透鏡，每個(gè)光學(xué)單元的電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件正 對相鄰光學(xué)單元的偏振光透鏡。
[0023] 在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個(gè)光學(xué)單元，每 個(gè)光學(xué)單元包括多個(gè)電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件W及多個(gè)偏振光透鏡，每個(gè)光學(xué)單元的電控偏振 光旋轉(zhuǎn)器件正對相鄰光學(xué)單元的偏振光透鏡，每個(gè)光學(xué)單元的電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件正對相 鄰光學(xué)單元的偏振光透鏡。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種成像方法，其特征在于，包括：將入射光線 轉(zhuǎn)換為具有單一偏振方向的偏振光；通過電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件使所述偏振光的偏振方向旋 轉(zhuǎn)至預(yù)定方向；在第一時(shí)刻，當(dāng)所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件使所述偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的 角度為0度時(shí)，采集經(jīng)過所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件、偏振光透鏡W及非偏振光透鏡組的光 信號，將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號并生成第一圖像；在第二時(shí)刻，當(dāng)所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器 件使所述偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度為非0度時(shí)，采集經(jīng)過所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件、 偏振光透鏡W及非偏振光透鏡組的光信號，將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號并生成第二圖像； W及通過對所述第一圖像與所述第二圖像進(jìn)行處理，從而得到最終的圖像。
[00巧]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，當(dāng)所述電控偏振光旋轉(zhuǎn)器件使所述偏振光的偏 振方向旋轉(zhuǎn)的角度為0度時(shí)，所述圖像采集單元上最終成的圖像表示為如下公式：
[0026] Ii = Img k〇s ( Θ ) r, f (印，