液晶透鏡成像裝置及液晶透鏡成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種液晶透鏡成像裝置及成像方法。其中，成像裝置包括：至少一個(gè)液晶透鏡；驅(qū)動(dòng)電路，連接至液晶透鏡，在第一時(shí)刻使所述液晶透鏡處于非透鏡狀態(tài)，以及在第二時(shí)刻使所述液晶透鏡處于透鏡狀態(tài)；至少一個(gè)圖像采集單元，用于接收第一時(shí)刻經(jīng)過(guò)液晶透鏡的第一光信號(hào)生成第一圖像信號(hào)，以及接收第二時(shí)刻經(jīng)過(guò)液晶透鏡的第二光信號(hào)生成第二圖像信號(hào)；圖像處理單元，處理第一和第二圖像信號(hào)，生成最終成像的圖像信號(hào)。本發(fā)明的液晶透鏡成像裝置和成像方法沒(méi)有使用偏振裝置，從而保留入射光的完整強(qiáng)度，這使得在較暗的環(huán)境下拍攝的圖像細(xì)節(jié)更豐富，并且單一液晶透鏡即可清晰成像，減少了整個(gè)成像裝置的厚度。
【專利說(shuō)明】液晶透鏡成像裝置及液晶透鏡成像方法
【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，涉及一種液晶透鏡成像裝置和一種液晶透鏡成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于液晶材料的各向異性性，液晶器件通常只對(duì)應(yīng)偏振光；液晶透鏡在用于成像設(shè)備時(shí)，需要加偏振裝置，如偏振片，以使入射光呈線偏振狀態(tài)。但偏振片的使用會(huì)使光強(qiáng)度降至初始強(qiáng)度值的一半以下。這樣，在較暗的環(huán)境下，有可能使到達(dá)圖像傳感器的光量不足，引起信噪比下降，降低成像質(zhì)量。
[0003]為避免偏振片的使用，可以在成像系統(tǒng)中用液晶層的初始配向互相垂直的多個(gè)液晶透鏡疊加組成液晶透鏡，或設(shè)計(jì)包含初始配向互相垂直的多液晶層疊加的液晶透鏡。各液晶透鏡或各液晶層分別處理兩個(gè)偏振分量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)任意偏振態(tài)環(huán)境的對(duì)應(yīng)，但這種解決方案存在以下的問(wèn)題。
[0004](I)多個(gè)液晶透鏡疊加方案或多個(gè)液晶層疊加方案由于增加了液晶透鏡或液晶層的數(shù)量，因此大幅度增加了液晶透鏡的生產(chǎn)成本。
[0005](2)由于增加了液晶透鏡或液晶層的數(shù)量，因此也大幅度增加了器件的厚度，讓液晶透鏡成像裝置難以搭載進(jìn)移動(dòng)設(shè)備中。
[0006](3)由于各液晶透鏡或各液晶層在系統(tǒng)中所處位置不同，因此偏振光的兩個(gè)分量的傳播行為不完全一致，使系統(tǒng)的成像質(zhì)量降低。
[0007]因此，如何在解決不使用偏振片直接能夠通過(guò)液晶透鏡成像的問(wèn)題的同時(shí)，能夠減少透鏡結(jié)構(gòu)的厚度，成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明正是基于上述問(wèn)題中至少之一，提出了一種新的液晶透鏡成像裝置，在該液晶透鏡成像裝置中沒(méi)有使用偏振裝置，并且也沒(méi)有因采用多液晶透鏡(層)疊加的方式而增加成像裝置的厚度。
[0009]本發(fā)明提出了一種液晶透鏡成像裝置，包括:至少一個(gè)液晶透鏡；驅(qū)動(dòng)電路，連接至所述液晶透鏡，在第一時(shí)刻使所述液晶透鏡處于非透鏡狀態(tài)，以及在第二時(shí)刻使所述液晶透鏡處于透鏡狀態(tài)；至少一個(gè)圖像采集單元，所述圖像采集單元用于采集在所述第一時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第一光信號(hào)，并根據(jù)所述第一光信號(hào)生成第一圖像信號(hào)，以及采集在所述第二時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第二光信號(hào)，并根據(jù)所述第二光信號(hào)生成第二圖像信號(hào)；圖像處理單元，連接至所述圖像采集單元，接收所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)，并對(duì)所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)進(jìn)行處理，將處理得到的圖像信號(hào)作為最終成像的圖像信號(hào)。
[0010]在上述實(shí)施方式中，在不需要疊加多個(gè)液晶透鏡的情況下(僅需一個(gè)液晶透鏡)就能夠獲取高質(zhì)量的圖像，因此液晶透鏡成像結(jié)構(gòu)的厚度被減小。根據(jù)本發(fā)明的液晶透鏡成像裝置在沒(méi)有偏振片的情況下，既能夠獲得高質(zhì)量的成像圖像，也能夠減小液晶透鏡成像裝置的厚度。
[0011]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述圖像處理單元包括:計(jì)算單元，用于在所述第二圖像信號(hào)中去除未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)，得到所述最終成像的圖像信號(hào)，其中，所述未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像根據(jù)所述第一圖像信號(hào)獲得。
[0012]由于液晶透鏡僅對(duì)某一偏振方向上的光分量具有調(diào)制作用，因此在第二時(shí)刻獲取的圖像信號(hào)包含了由未被調(diào)制的光信號(hào)(即與被調(diào)制的偏振方向垂直的偏振方向上的光分量)生成的圖像信號(hào)，而該圖像信號(hào)影響了成像質(zhì)量，因此需要在第二時(shí)刻獲得總光信號(hào)中去除該未被調(diào)制的光信號(hào)，而該未被調(diào)制的光信號(hào)可以根據(jù)在第一時(shí)刻獲取的光信號(hào)得到。
[0013]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述計(jì)算單元基于如下公式確定所述最終成像的圖像信號(hào)=I3 = I2-a ^I1，其中，I3為所述最終成像的圖像信號(hào)，I1S所述第一圖像信號(hào)，I2為所述第二圖像信號(hào)，α為偏振態(tài)異向因子，表征未被所述液晶透鏡調(diào)制的偏振分量在入射光中所占的比例，α.I1即為根據(jù)所述未被調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)。
[0014]由于獲取的圖像信號(hào)僅與一個(gè)液晶透鏡有關(guān)，并且雜光信號(hào)僅僅是某一分量上的光信號(hào)，因此α因子的確定僅與入射光的偏振態(tài)差異有關(guān)，可將光信號(hào)分成X方向上的分量以及y方向上的分量，根據(jù)入射光在各方向上的分量情況來(lái)確定該α因子。因此，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)入射光的偏振態(tài)差異，然后確定當(dāng)前的合適的α因子。
[0015]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述圖像處理單元還包括:第一異向因子確定單元，在預(yù)定數(shù)值范圍內(nèi)，按照第一預(yù)設(shè)間隔調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值，計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的最終成像圖像的偏振態(tài)異向因子作為所述液晶透鏡成像裝置的偏振態(tài)異向因子。
[0016]在另一種實(shí)施方式中，可無(wú)需檢測(cè)入射光的偏振態(tài)差異，直接輸入各個(gè)α因子的值，然后輸出相對(duì)于每一 α因子的圖像信號(hào)，將各圖像信號(hào)進(jìn)行比較，獲取圖像質(zhì)量最好的圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的α因子，該α因子即粗略得到的準(zhǔn)確的α因子。第一預(yù)設(shè)間隔越小，確定的α因子的值越準(zhǔn)確?？煞Q該過(guò)程為α因子的搜索過(guò)程，在初次搜索(粗略搜索)時(shí)，第一預(yù)設(shè)間隔可稍大，以快速確定出合適的α因子的取值范圍。
[0017]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述圖像處理單元還可以包括:第二異向因子確定單元，在所述第一偏振態(tài)向因子確定單元按照所述第一預(yù)設(shè)間隔選擇出偏振態(tài)異向因子時(shí)，在選擇出的偏振態(tài)異向因子的前后偏移預(yù)設(shè)值的范圍內(nèi)，按照第二預(yù)設(shè)間隔調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值，計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的最終成像圖像的偏振態(tài)異向因子作為所述液晶透鏡成像裝置的偏振態(tài)異向因子，其中，所述第二預(yù)設(shè)間隔小于所述第一預(yù)設(shè)間隔。該質(zhì)量特征判決用于衡量圖像質(zhì)量的好壞。例如，采用歸一化方差來(lái)衡量圖像質(zhì)量，主要是衡量圖像的對(duì)比度和亮度，但不局限于衡量圖像的對(duì)比度和亮度，還需考慮圖像的其它因素，如信噪比
坐寸ο
[0018]在進(jìn)行粗略搜索之后，可進(jìn)行精確搜索(即第二次搜索)。以第一次搜索之后確定的α因子的值為基準(zhǔn)，在前后預(yù)設(shè)范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，本次搜索中采用的第二預(yù)設(shè)間隔相對(duì)第一次搜索所使用的第一預(yù)設(shè)間隔稍小，以進(jìn)一步確定更加準(zhǔn)確的α因子的值。
[0019]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述預(yù)定數(shù)值范圍為大于等于O且小于等于I。
[0020]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，在進(jìn)入所述液晶透鏡的入射光為自然光的情況
下，所述偏振態(tài)異向因子α取值為.。
[0021]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，在進(jìn)入所述液晶透鏡的入射光在X偏振方向的光強(qiáng)度和在y偏振方向的光強(qiáng)度之比為3:7的情況下，所述圖像處理單元計(jì)算出在所述縮放因子α為0.7時(shí)，所述最終成像質(zhì)量最好。
[0022]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述第一時(shí)刻與所述第二時(shí)刻相隔的時(shí)間小于預(yù)設(shè)時(shí)間。為了保證第一時(shí)刻的入射光與第二時(shí)刻的入射光之間的差異非常小，因此第一時(shí)刻與第二時(shí)刻之間間隔的時(shí)間長(zhǎng)越短越好。
[0023]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述圖像處理單元還連接至所述驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)所述最終成像圖像的圖像特征向所述驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送控制信號(hào)；所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)輸入至所述液晶透鏡的電壓。
[0024]為了進(jìn)一步獲得高質(zhì)量特征判決的圖像，圖像處理器還能夠?qū)ψ罱K獲取的圖像進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果來(lái)控制調(diào)整輸入給液晶透鏡的電壓，從而能夠獲得效果更好的圖像。
[0025]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述液晶透鏡由液晶微透鏡陣列構(gòu)成，所述液晶微透鏡陣列中所有微透鏡的取向?qū)拥哪Σ练较蛳嗷テ叫小?br> [0026]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，在所述第二時(shí)刻使所述液晶透鏡處于透鏡狀態(tài)是指調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電路的電壓，使經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡后所成的圖像的質(zhì)量特征判決達(dá)到最大值時(shí)的狀態(tài)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種液晶透鏡成像方法，包括:在第一時(shí)刻使液晶透鏡處于非透鏡狀態(tài)，采集在所述第一時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第一光信號(hào)，并根據(jù)所述第一光信號(hào)生成第一圖像信號(hào)；在第二時(shí)刻使所述液晶透鏡處于透鏡狀態(tài)，采集在第二時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第二光信號(hào)，并根據(jù)所述第二光信號(hào)生成第二圖像信號(hào)；對(duì)所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)進(jìn)行處理，將處理得到的圖像信號(hào)作為最終成像的圖像信號(hào)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的液晶透鏡成像方法在沒(méi)有偏振片的情況下，既能夠獲得高質(zhì)量的成像圖像，又能夠減小液晶透鏡成像裝置的厚度。
[0029]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述對(duì)所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)進(jìn)行處理，具體包括:在所述第二圖像信號(hào)中去除未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)，得到所述最終成像的圖像信號(hào)，其中，所述未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像根據(jù)所述第一圖像信號(hào)獲得。
[0030]由于液晶透鏡僅對(duì)某一偏方向上的光分量具有調(diào)制作用，因此在第二時(shí)刻獲取的圖像信號(hào)包含了由未被調(diào)制的光信號(hào)(即與被調(diào)制的偏振方向垂直的偏振方向上的光振分量)生成的圖像信號(hào)，而該圖像信號(hào)影響了成像質(zhì)量，因此需要在第二時(shí)刻獲得總光信號(hào)中去除該未被調(diào)制的光信號(hào)，而該未被調(diào)制的光信號(hào)可以根據(jù)在第一時(shí)刻獲取的光信號(hào)得到。[0031]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，基于如下公式確定所述最終成像的圖像信號(hào):13=I2-α.I1，其中，I3為所述最終成像的圖像信號(hào)，I1為所述第一圖像信號(hào)，I2為所述第二圖像信號(hào)，α為偏振態(tài)異向因子，表征未被所述液晶透鏡調(diào)制的偏振分量在入射光中所占的比例，α.I1S所述未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)。
[0032]由于獲取的圖像信號(hào)僅與一個(gè)液晶透鏡有關(guān)，并且雜光信號(hào)僅僅是某一分量上的光信號(hào)，因此α因子的確定僅與入射光的偏振態(tài)差異有關(guān)，可將光信號(hào)分成X方向上的分量以及y方向上的分量，根據(jù)入射光在各方向上的分量情況來(lái)確定該α因子。因此，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)入射光的偏振態(tài)差異，然后確定當(dāng)前的合適的α因子。
[0033]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，確定所述偏振態(tài)異向因子的方法包括:在預(yù)定數(shù)值范圍內(nèi)，按照第一預(yù)設(shè)間隔調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值，計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的圖像所對(duì)應(yīng)的異向因子作為所述液晶透鏡成像裝置的偏振態(tài)異向因子。
[0034]在另一種實(shí)施方式中，可無(wú)需檢測(cè)入射光的偏振態(tài)差異，直接輸入各個(gè)α因子的值，然后輸出相對(duì)于每一 α因子的圖像信號(hào)，將各圖像信號(hào)進(jìn)行比較，獲取圖像質(zhì)量最好的圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)的α因子，該α因子即粗略得到的準(zhǔn)確的α因子。第一預(yù)設(shè)間隔越小，確定的α因子的值越準(zhǔn)確。可稱該過(guò)程為α因子的搜索過(guò)程，在初次搜索(粗略搜索)時(shí)，第一預(yù)設(shè)間隔可稍大，以快速確定出合適的α因子的值。
[0035]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，確定所述偏振態(tài)異向因子的方法還包括:在按照所述第一預(yù)設(shè)間隔選擇出偏振態(tài)異向因子時(shí)，在選擇出的偏振態(tài)異向因子的前后偏移預(yù)設(shè)值的范圍內(nèi)，按照第二預(yù)設(shè)間隔+調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值，計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的最終成像圖像的偏振態(tài)異向因子作為最終的偏振態(tài)異向因子，其中，所述第二預(yù)設(shè)間隔小于所述第一預(yù)設(shè)間隔。該質(zhì)量特征判決用于衡量圖像質(zhì)量的好壞。例如，采用歸一化方差來(lái)衡量圖像質(zhì)量，主要是衡量圖像的對(duì)比度和亮度，但不局限于衡量圖像的對(duì)比度和亮度，還需考慮圖像的其它因素，如信噪比等。
[0036]在進(jìn)行粗略搜索之后，可進(jìn)行精確搜索(即第二次搜索)。以第一次搜索之后確定的α因子的值為基準(zhǔn)，在前后預(yù)設(shè)范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，本次搜索中采用的第二預(yù)設(shè)間隔相對(duì)第一次搜索所使用的第一預(yù)設(shè)間隔稍小，以進(jìn)一步確定更加準(zhǔn)確的α因子的值。
[0037]本發(fā)明的液晶透鏡成像裝置由于沒(méi)有增加偏振裝置，從而保留入射光的完整強(qiáng)度，這使得在較暗的環(huán)境下拍攝的圖像細(xì)節(jié)更豐富，并且單一液晶透鏡即可清晰成像，減少了液晶透鏡結(jié)構(gòu)的厚度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液晶透鏡成像裝置的示意圖；
[0039]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像質(zhì)量特征判決受α因子影響的示意圖；
[0040]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的液晶透鏡成像裝置在第一時(shí)刻獲取的圖像截屏圖；
[0041]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的液晶透鏡成像裝置在第二時(shí)刻獲取的圖像截屏圖；
[0042]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的經(jīng)液晶透鏡成像裝置的圖像處理之后生成的圖像截屏圖；
[0043]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的液晶透鏡成像方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0045]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0046]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液晶透鏡成像裝置的示意圖。
[0047]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的液晶透鏡成像裝置主要包括液晶透鏡130、圖像傳感器(圖像采集單元)140、圖像處理器150和驅(qū)動(dòng)電路120，其中，原始入射光L進(jìn)入液晶透鏡130，圖像傳感器140采集經(jīng)過(guò)液晶透鏡130的光信號(hào)，并根據(jù)該光信號(hào)生成圖像信號(hào)，將生成的圖像信號(hào)傳輸至圖像處理器150。圖像處理器150對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行分析，生成最終成像圖像信號(hào)，其還可以分析圖像結(jié)構(gòu)，向驅(qū)動(dòng)電路120輸出控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路120根據(jù)圖像處理器150的控制信號(hào)調(diào)節(jié)施加在所有液晶透鏡上的電壓。液晶透鏡在接收到驅(qū)動(dòng)電路120的電壓之后，液晶分子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，從而對(duì)入射光其調(diào)制作用。圖像處理器150可以是可編程邏輯控制器。
[0048]除了液晶透鏡之外，還有其他光學(xué)器件(例玻璃或塑料光學(xué)透鏡)，由于這些其他光學(xué)器件是現(xiàn)有技術(shù)，因此在此不再贅述。
[0049]在本實(shí)施例中，在狀態(tài)I下(第一時(shí)刻)驅(qū)動(dòng)電路120使液晶透鏡130處于非透鏡狀態(tài)，該液晶透鏡130類似于玻璃，不對(duì)入射光起調(diào)制作用，此時(shí)經(jīng)過(guò)液晶透鏡130的光信號(hào)為Sp圖像傳感器140米集光信號(hào)S1,生成圖像信號(hào)Ip在狀態(tài)2下(第二時(shí)刻)驅(qū)動(dòng)電路120使液晶透鏡130處于透鏡狀態(tài)，此時(shí)，經(jīng)過(guò)液晶透鏡130的光信號(hào)為S2。圖像傳感140采集光信號(hào)S2,生成圖像信號(hào)12。圖像處理器150接收兩個(gè)狀態(tài)下的圖像信號(hào)，并對(duì)這兩個(gè)狀態(tài)下的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，生成最終的圖像信號(hào)13。
[0050]由于本實(shí)施例中的液晶透鏡成像裝置沒(méi)有使用偏振裝置，從而保留了原始的入射光強(qiáng)度。對(duì)于同等條件下的圖像傳感器，不使用偏振裝置的設(shè)計(jì)使得在光照較弱的拍攝環(huán)境下能分辨更多的細(xì)節(jié)。此外，與初始配向互相垂直的多液晶透鏡疊加所構(gòu)成的光學(xué)成像系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明的液晶透鏡成像裝置可以做得更加輕薄，更適合手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備。
[0051]一般而言，由于不使用偏振裝置，通過(guò)液晶透鏡之后的光波中除了有用的(經(jīng)液晶透鏡匯聚或發(fā)散的)偏振光分量，還會(huì)混雜其他無(wú)用的(未經(jīng)液晶透鏡匯聚或發(fā)散的)偏振光分量，后者造成最終成像的質(zhì)量特征判決下降。為解決這一難題，因此本發(fā)明所提出的液晶透鏡成像裝置記錄了在非透鏡狀態(tài)和透鏡狀態(tài)的兩個(gè)狀態(tài)下相應(yīng)的光信號(hào)S1和S2所生成的圖像I1和I2，并對(duì)這兩幅圖像I1和I2做特殊的圖像處理(該部分工作由圖像處理器完成)，從而有效地去除無(wú)用光信號(hào)的影響，恢復(fù)出高質(zhì)量特征判決的圖像13。
[0052]下面將詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的不加偏振裝置的液晶透鏡成像裝置的工作原理。
[0053]在第一個(gè)狀態(tài)(非透鏡狀態(tài))，驅(qū)動(dòng)電路120不對(duì)液晶透鏡施加驅(qū)動(dòng)電壓或所施加的驅(qū)動(dòng)電壓使液晶透鏡的焦點(diǎn)距離為無(wú)窮大。這樣液晶透鏡對(duì)入射光L沒(méi)有調(diào)制作用，此時(shí)通過(guò)液晶透鏡后的光信號(hào)S1可以表不成:
【權(quán)利要求】
1.一種液晶透鏡成像裝置，其特征在于，包括: 至少一個(gè)液晶透鏡； 驅(qū)動(dòng)電路，連接至所述液晶透鏡，在第一時(shí)刻使所述液晶透鏡處于非透鏡狀態(tài)，以及在第二時(shí)刻使所述液晶透鏡處于透鏡狀態(tài)； 至少一個(gè)圖像采集單元，所述圖像采集單元用于采集在所述第一時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第一光信號(hào)，并根據(jù)所述第一光信號(hào)生成第一圖像信號(hào)，以及采集在所述第二時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第二光信號(hào)，并根據(jù)所述第二光信號(hào)生成第二圖像信號(hào)； 圖像處理單元，連接至所述圖像采集單元，接收所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)，并對(duì)所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)進(jìn)行處理，將處理得到的圖像信號(hào)作為最終成像的圖像信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，所述圖像處理單元包括: 計(jì)算單元，用于在所述第二圖像信號(hào)中去除未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)，得到所述最終成像的圖像信號(hào)，其中，所述未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像根據(jù)所述第一圖像信號(hào)獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，所述計(jì)算單元基于如下公式確定所述最終成像的圖像信號(hào):
I3 = I2-α.Ii 其中，I3為所述最終成像的圖像信號(hào)，I1S所述第一圖像信號(hào)，I2為所述第二圖像信號(hào)，α為偏振態(tài)異向因子，表征未被所述液晶透鏡調(diào)制的偏振分量在入射光中所占的比例，α.I1為根據(jù)所述未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，所述圖像處理單元還包括: 第一異向因子確定單元，在預(yù)定數(shù)值范圍內(nèi)，按照第一預(yù)設(shè)間隔調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值，計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的圖像所對(duì)應(yīng)的異向因子作為所述液晶透鏡成像裝置的偏振態(tài)異向因子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，所述圖像處理單元還包括: 第二異向因子確定單元，在所述第一異向因子確定單元按照所述第一預(yù)設(shè)間隔選擇出偏振態(tài)異向因子時(shí)，在選擇出的偏振態(tài)異向因子的前后偏移預(yù)設(shè)值的范圍內(nèi)，按照第二預(yù)設(shè)間隔調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值，計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的最終成像圖像的偏振態(tài)異向因子作為所述液晶透鏡成像裝置的偏振態(tài)異向因子，其中，所述第二預(yù)設(shè)間隔小于所述第一預(yù)設(shè)間隔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，所述預(yù)定數(shù)值范圍為大于等于O且小于等于I。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，在進(jìn)入所述液晶透鏡的入射光為自然光的情況下，所述偏振態(tài)異向因子α取值為丨
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，所述第一時(shí)刻與所述第二時(shí)刻相隔的時(shí)間小于預(yù)設(shè)時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，所述液晶透鏡由液晶微透鏡陣列構(gòu)成，所述液晶微透鏡陣列中所有的液晶微透鏡的取向?qū)拥哪Σ练较蛳嗷テ叫小?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的液晶透鏡成像裝置，其特征在于，在所述第二時(shí)刻使所述液晶透鏡處于透鏡狀態(tài)是指調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓，使經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡后所成的圖像的質(zhì)量特征判決達(dá)到最大值時(shí)的狀態(tài)。
11.一種液晶透鏡成像方法，其特征在于，包括: 在第一時(shí)刻使液晶透鏡處于非透鏡狀態(tài)，采集在所述第一時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第一光信號(hào)，并根據(jù)所述第一光信號(hào)生成第一圖像信號(hào)； 在第二時(shí)刻使所述液晶透鏡處于透鏡狀態(tài)，采集在第二時(shí)刻經(jīng)過(guò)所述液晶透鏡的第二光信號(hào)，并根據(jù)所述第二光信號(hào)生成第二圖像信號(hào)； 對(duì)所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)進(jìn)行處理，將處理得到的圖像信號(hào)作為最終成像的圖像信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述對(duì)所述第一圖像信號(hào)和所述第二圖像信號(hào)進(jìn)行處理，具體包括: 在所述第二圖像信號(hào)中去除未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)，得到所述最終成像的圖像信號(hào)，其中，所述未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像根據(jù)所述第一圖像信號(hào)獲得。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，基于如下公式確定所述最終成像的圖像信號(hào):
I3 = I2-α.Ii 其中，I3為所述最終成像的圖像信號(hào)，I1S所述第一圖像信號(hào)，I2為所述第二圖像信號(hào)，α為偏振態(tài)異向因子，表征未被所述液晶透鏡調(diào)制的偏振分量在入射光中所占的比例，α.I1S所述未被所述液晶透鏡調(diào)制的光信號(hào)生成的圖像信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，確定所述偏振態(tài)異向因子的方法包括: 在預(yù)定數(shù)值范圍內(nèi)，按照第一預(yù)設(shè)間隔調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值，計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的圖像所對(duì)應(yīng)的異向因子作為所述液晶透鏡成像裝置的偏振態(tài)異向因子。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液晶透鏡成像方法，其特征在于，所述確定所述偏振態(tài)異向因子的方法還包括: 在按照所述第一預(yù)設(shè)間隔選擇出偏振態(tài)異向因子時(shí)，在選擇出的偏振態(tài)異向因子的前后偏移預(yù)設(shè)值的范圍內(nèi)，按照第二預(yù)設(shè)間隔調(diào)整所述偏振態(tài)異向因子的值； 計(jì)算根據(jù)每一偏振態(tài)異向因子的值所獲取的最終成像圖像的質(zhì)量特征判決，將對(duì)應(yīng)于質(zhì)量特征判決最大的最終成像圖像的偏振態(tài)異向因子作為最終的偏振態(tài)異向因子，其中，所述第二預(yù)設(shè)間隔小于所述第一預(yù)設(shè)間隔。
【文檔編號(hào)】G02F1/29GK103728808SQ201310746592
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】葉茂, 崔春暉 申請(qǐng)人:深圳市墨克瑞光電子研究院