本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊的光場相機(jī)。

背景技術(shù)：

光場相機(jī)相對于傳統(tǒng)相機(jī)而言，不僅可以獲取光線的強(qiáng)度還可以采集到光線的方向，這使得光場相機(jī)擁有更多的功能，比如先拍照后聚焦、大景深成像、3d成像以及透視成像等等。光場相機(jī)中使用比較廣泛的結(jié)構(gòu)是基于微透鏡陣列(mla)的結(jié)構(gòu)，即通過在感光芯片與成像透鏡之間布置一個mla陣列，每個mla陣列單元對應(yīng)于多個感光芯片上的像素，通過mla單元即可以使得原本聚焦為一點(diǎn)的目標(biāo)光線經(jīng)mla單元以不同的角度成像在該單元對應(yīng)的像素上，后期通過對這些像素的處理從而實(shí)現(xiàn)上述的多種功能。

在現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高拍照的質(zhì)量，諸如去除紅外線干擾、減少“鬼影”等問題，往往在相機(jī)中增加至少一個光學(xué)元件，增加光學(xué)元件無疑會帶來一些問題，比如相機(jī)體積增大，相機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致不便組裝以及故障率高等等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的光場相機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在相機(jī)體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易安裝的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是：提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的光場相機(jī)，包括依序設(shè)置的：

底座；

圖像傳感器，設(shè)置于所述底座上，其表面設(shè)有可見光濾光片；

微透鏡陣列，設(shè)置于所述圖像傳感器的入光側(cè)，包括陣列排布的多個微透鏡單元，每個所述微透鏡單元對應(yīng)所述圖像傳感器上的多個感光單元；

主透鏡，設(shè)置于所述微透鏡陣列的入光側(cè)，用于接收待成像物體的光并將其投射到所述微透鏡陣列；

鏡筒，設(shè)置于所述底座上并用于固定所述主透鏡和微透鏡陣列；

紅外截止濾光片，貼敷于所述微透鏡陣列背向所述圖像傳感器的一面；

增透膜，貼敷于所述微透鏡陣列面向或背向所述圖像傳感器的一面。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光場相機(jī)與傳統(tǒng)光場相機(jī)相比具有如下有益效果：在微透鏡陣列背向圖像傳感器的一面設(shè)置紅外截止濾光片，有效抑制紅外光信息，在微透鏡陣列面向或者背向圖像傳感器的一面設(shè)置增透膜，避免光學(xué)元件各表面之間的往復(fù)反射造成的“鬼影”現(xiàn)象，并減少光能量的損失。

更重要的是，紅外截止濾光片和增透膜分別與微透鏡陣列的表面貼合，不需單獨(dú)設(shè)置鍍膜元件于光路中，減小了光學(xué)成像系統(tǒng)的體積，進(jìn)而減小了整個光場相機(jī)的體積；并且，直接在微透鏡陣列表面貼合紅外截止濾光片和增透膜，使三者結(jié)合為一整體，便于相機(jī)組裝，提高裝配效率；并且，三者一體結(jié)構(gòu)提升了光學(xué)元件的穩(wěn)定性，防止紅外截止濾光片和增透膜出現(xiàn)異位、傾斜等現(xiàn)象，保證成像效果，提升相機(jī)品質(zhì)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的光場相機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的光場相機(jī)的微透鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，圖中各附圖標(biāo)記：

10-底座；20-圖像傳感器；30-微透鏡陣列；40-主透鏡；50-鏡筒；60-紅外截止濾光片；70-增透膜；301-微透鏡單元。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在該另一個元件上。當(dāng)一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或間接連接至該另一個元件上。

需要理解的是，術(shù)語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明實(shí)施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明實(shí)施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

請一并參閱圖1及圖2，現(xiàn)對本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)緊湊的光場相機(jī)進(jìn)行說明。

該結(jié)構(gòu)緊湊的光場相機(jī)至少包括底座10、圖像傳感器20、微透鏡陣列30、主透鏡40、鏡筒50、紅外截止濾光片60及增透膜70；其中，主透鏡40、微透鏡陣列30、圖像傳感器20和底座10沿著成像光束的傳輸方向依次設(shè)置，鏡筒50用于固定主透鏡40和微透鏡陣列30，并且鏡筒50的一端與底座10固定連接，優(yōu)選地，鏡筒50的軸線垂直于底座10表面。紅外截止濾光片60則設(shè)置于微透鏡陣列30背向圖像傳感器20的表面，即面向主透鏡40。增透膜70則優(yōu)選設(shè)置于微透鏡陣列30面向圖像傳感器20的表面，與紅外截止濾光片60分設(shè)于微透鏡陣列30的兩側(cè)表面。在另一種可行的實(shí)施方式中，增透膜70也可以設(shè)置于微透鏡陣列30背向圖像傳感器20的表面，即與紅外截止濾光片60一起位于微透鏡陣列30的同一側(cè)。圖像傳感器20用于紀(jì)錄到達(dá)光線的強(qiáng)度信息，表面設(shè)有可見光濾光片以實(shí)現(xiàn)清晰的成像，圖像傳感器20包括多個感光單元；微透鏡陣列30包括陣列排布的多個微透鏡單元301，每個微透鏡單元301對應(yīng)圖像傳感器20上的多個感光單元。在本實(shí)施例中，紅外截止濾光片60和增透膜70均貼覆于微透鏡陣列30的表面，與微透鏡陣列30形成一整體。本實(shí)施例所述的“貼覆”不僅包括將不同的光學(xué)元件貼合到一起，還包括在一光學(xué)元件的表面直接形成另一光學(xué)元件，例如電鍍、噴涂、打印、電沉積、化學(xué)沉積、涂刷、濺射沉積等。

本發(fā)明實(shí)施例中的微透鏡陣列30與主透鏡40的間距等于主透鏡40的焦距，圖像傳感器20與微透鏡陣列30的間距等于微透鏡單元301的焦距，以保證良好的成像效果。

上述光場相機(jī)的工作原理為：物方光線由主透鏡40射入，經(jīng)過主透鏡40聚焦于微透鏡陣列30，經(jīng)過微透鏡陣列30表面的紅外截止濾光片60將紅外光有效攔截后，入射到微透鏡陣列30的每一微透鏡單元301上，再由微透鏡單元301的折光作用向圖像傳感器20的方向出射，并投向與微透鏡單元301對應(yīng)的多個感光單元上，并且在微透鏡陣列30一表面上的增透膜70減弱或消除了不同光學(xué)表面之間的光反射，增加了透過率。與一個微透鏡單元301對應(yīng)的多個感光單元收集的光強(qiáng)度之和代表該微透鏡單元301發(fā)出的總光強(qiáng)度。這樣空間中一點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)由主透鏡40聚焦到微透鏡單元301上之后會繼續(xù)發(fā)散，最終到達(dá)該微透鏡單元301對應(yīng)的多個感光單元上?？臻g中該點(diǎn)的多條光線的方向信息可以通過感光單元與微透鏡單元301之間的相對角度計算出來，同時每個微透鏡單元301對應(yīng)的多個感光單元接收的光強(qiáng)度之和可以看成是該空間點(diǎn)的強(qiáng)度信息。這樣通過主透鏡40、微透鏡陣列30與圖像傳感器20的配合工作可以紀(jì)錄目標(biāo)光線的強(qiáng)度信息以及方向信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光場相機(jī)的相應(yīng)功能，例如先拍照后聚焦。

上述的圖像傳感器可以采用ccd或cmos圖像傳感器，其表面設(shè)置的可見光濾光片可以采用拜爾濾光片，以保證圖像傳感器可以獲取紅、綠、藍(lán)三種光信號用于可見光成像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光場相機(jī)中，紅外截止濾光片60和增透膜70分別與微透鏡陣列30的表面貼合，不需設(shè)置專門的鍍膜元件，減小了光學(xué)成像系統(tǒng)的體積，進(jìn)而減小了整個光場相機(jī)的體積；并且，直接在微透鏡陣列30表面貼合紅外截止濾光片60和增透膜70，使三者結(jié)合為一整體，便于相機(jī)組裝，提高裝配效率；并且，三者一體結(jié)構(gòu)提升了光學(xué)元件的穩(wěn)定性，防止紅外截止濾光片60和增透膜70出現(xiàn)異位、傾斜等現(xiàn)象，保證成像效果，提升相機(jī)品質(zhì)。

更進(jìn)一步地，在光傳輸過程中，由于紅外截止濾光片60設(shè)置于微透鏡陣列30背向圖像傳感器20的表面，可以將主透鏡40射出的光線中的紅外光進(jìn)行有效隔離，防止紅外光進(jìn)入微透鏡陣列30，進(jìn)而避免一系列干擾成像的因素，例如，當(dāng)紅外截止濾光片60設(shè)置于微透鏡陣列30面向圖像傳感器20的表面時，紅外光在微透鏡陣列30中多次折反射，不僅會影響截止效果，還會造成微透鏡陣列30的發(fā)熱，影響微透鏡陣列30材質(zhì)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致微變形及某些光學(xué)性能參數(shù)改變，這些都會影響成像效果。

另外，由于微透鏡陣列30面向或背向圖像傳感器20的表面設(shè)置了增透膜70，可以減少或消除光學(xué)元件不同表面間的光反射，提高光能利用率，并消除由反射光線導(dǎo)致的“鬼影”問題。本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選將紅外截止濾光片60和增透膜70分設(shè)于微透鏡陣列30的不同表面，既保證成像效果，又利于工藝加工以及結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，增透膜70可以是多種材質(zhì)、結(jié)構(gòu)或形狀，厚度和層數(shù)也不必嚴(yán)格限制，可以從單層到多層，每層的厚度滿足對相應(yīng)波長的光實(shí)現(xiàn)增透的效果，凡是被用來增加光線透過率的光學(xué)膜層都可以作為增透膜70。

在本發(fā)明實(shí)施例中，底座10可以與圖像傳感器20電連接，比如底座10為pcb電路板、軟硬結(jié)合板，也可以是柔性電路板與剛性材料組成的底板等。作為一種優(yōu)選的實(shí)施例，底座10采用半導(dǎo)體基板。底座10和圖像傳感器20可以在同一制程中形成，在該半導(dǎo)體基板上直接制作多個陣列排布的感光單元即形成圖像傳感器20。具體地，在一個晶圓上以一定的間距同時制作多個圖像傳感器20，然后圍繞每個圖像傳感器20直接封裝上已經(jīng)安裝微透鏡陣列30及主透鏡40等光學(xué)元件的鏡筒50，最后再進(jìn)行切割就可以直接形成多個光場相機(jī)。這種方式可以大大提高制造效率。

進(jìn)一步參考圖2，本發(fā)明實(shí)施例中的微透鏡陣列30是一種由耐高溫、高透光的玻璃材質(zhì)加工而成的一面為平面、另一面為陣列凸面的陣列式微透鏡結(jié)構(gòu)，具體材質(zhì)可以但不限于采用藍(lán)玻璃。該微透鏡陣列30的平面面向主透鏡40，凸面面向圖像傳感器20，一個凸面和與其正對的平面之間的部分構(gòu)成了一個微透鏡單元301，優(yōu)選地，平面上設(shè)置紅外截止濾光片60，凸面上設(shè)置增透膜70。

在其他實(shí)施例中，微透鏡陣列30也可以由其他材料加工成上述形狀或者其他形狀，例如將其兩面均加工為曲面，即兩面均為陣列凸面，或者一面為陣列凸面另一面為陣列凹面等。考慮加工工藝的易于實(shí)施以及光路的簡化，本實(shí)施例優(yōu)選為一面平面、另一面為陣列凸面的結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，微透鏡陣列30和主透鏡40由鏡筒50固定，該鏡筒50可以是組合結(jié)構(gòu)，也可以是一體結(jié)構(gòu)，組合結(jié)構(gòu)的鏡筒50包括用于固定主透鏡40的上鏡筒50和用于固定微透鏡陣列30的下鏡筒50，下鏡筒50的端部與底座10固定連接，上鏡筒50和下鏡筒50的端部可以對接，即上鏡筒50和下鏡筒50的端部通過粘接或焊接等方式正對連接。上鏡筒50和下鏡筒50也可以套接，即上鏡筒50和下鏡筒50的直徑不同，二者的端部各設(shè)有螺紋結(jié)構(gòu)，二者螺紋套接，或者二者的端部設(shè)有相互配合的卡扣結(jié)構(gòu)，二者卡扣套接等。而一體結(jié)構(gòu)的鏡筒50，其上鏡筒50和下鏡筒50是一體成型的，二者的劃分僅是對其固定的主透鏡40和微透鏡陣列30而言，在結(jié)構(gòu)上并不具有可拆分性。在實(shí)際組裝時，可以根據(jù)組裝的難易選擇采用適合的鏡筒結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，鏡筒50靠近底座10的一端與底座10固定連接，具體地，鏡筒50的一端與底座10之間可以膠水連接、焊接或通過連接件連接。例如，可以在底座10上設(shè)置若干個定位柱，在鏡筒50端部對應(yīng)開設(shè)定位孔，或者在底座10上開設(shè)定位孔，在鏡筒50端部設(shè)置定位柱。

在本實(shí)施例中，主透鏡40用于接收目標(biāo)光線并聚焦成像，可以是單個透鏡也可以是多個透鏡構(gòu)成的透鏡組，也可以是變焦透鏡組。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。