成像裝置和成像方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及透鏡成像技術領域，具體而言，涉及一種成像裝置和一種成像方法。
【背景技術】
[0002] 在傳統(tǒng)的成像設備中，生成的圖像對應一個固定的聚焦條件，只有處于對焦平面 前后某個范圍內(nèi)的物體在圖像中才能呈現(xiàn)一個清晰的圖像，送個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)出一個模糊的圖像。在成像，機器視覺和圖像處理等領域， 很多應用往往希望在同一時刻獲取不同聚焦條件的圖像。假如我們能獲取同一時刻或接近 同一時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，手機攝像頭等，VoiceCoilMotor(VCM)，即 音圈馬達被廣泛使用，用來推動成像系統(tǒng)中的透鏡，從而改變像距實現(xiàn)自動變焦或對焦的 目的。然而VCM推動透鏡是一個純機械運動，其驅動系統(tǒng)是一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，從一個聚焦 條件到另一個聚焦條件需要較長的時間，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，成為當前亟待解決的技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明正是基于上述技術問題，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 轉換為具有單一偏振方向的偏振光；至少一個光學單元，所述至少一個光學單元包括至少 一個電控偏振光旋轉器件W及至少一個偏振光透鏡，所述偏振光依次入射至所述至少一個 電控偏振光旋轉器件W及所述至少一個偏振光透鏡；驅動電路，連接至所述至少一個電控 偏振光旋轉器件，所述至少一個電控偏振光旋轉器件根據(jù)驅動電路提供的驅動信號改變所 述偏振光的偏振方向；非偏振光透鏡組，所述偏振光經(jīng)過所述至少一個光學單元后入射至 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器件調制并 經(jīng)過所述非偏振光透鏡組的偏振光而生成圖像。
[0007] 在上述實施方式中，所述電控偏振光旋轉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)的方法進行場景的深度測量等。
[0008] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述至少一個電控偏振光旋轉器件為扭曲向列 液晶盒。
[0009] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述至少一個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] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，當所述成像裝置包括一個光學單元，所述光學單 元包括一個電控偏振光旋轉器件W及一個偏振光透鏡，且當所述電控偏振光旋轉器件使所 述偏振光的偏振方向旋轉的角度為0度時，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制的光分量所成的散焦圖像的合成。
[0013] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，當所述電控偏振光旋轉器件使所述偏振光的偏 振方向旋轉的角度為0度時，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)是一個成像函數(shù)，代表光分量為r，對應焦距為f所能成的像，θ表示入射至所述電控偏振光旋轉器件的偏振光的偏振方向與所述偏振光透鏡對應的偏振 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 的主點與所述非偏振光透鏡組的主點之間的距離。
[0016] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，當所述電控偏振光旋轉器件將所述入射至其上 的偏振光的偏振方向旋轉角度為Y時，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] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括一個光學單元，所述光學單元 包括依次排列的多個電控偏振光旋轉器件W及依次排列的多個偏振光透鏡，每個電控偏振 光旋轉器件將入射至其上的偏振光的偏振方向旋轉的角度不相同。
[0019] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述多個電控偏振光旋轉器件根據(jù)驅動電路提 供的驅動信號改變?nèi)肷渲疗渖系钠窆獾钠穹较虻慕嵌确秶鸀椋哗柖鹊?60度。
[0020] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個光學單元，每 個光學單元包括至少一個電控偏振光旋轉器件W及至少一個偏振光透鏡，每個光學單元的 電控偏振光旋轉器件正對相鄰光學單元的偏振光透鏡。
[0021] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個光學單元，每 個光學單兀包括一個電控偏振光旋轉器件W及一個偏振光透鏡，每個光學單兀的電控偏振 光旋轉器件正對相鄰光學單元的偏振光透鏡，每個光學單元的電控偏振光旋轉器件正對相 鄰光學單元的偏振光透鏡。
[0022] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個光學單元，至 少一個光學單元包括多個電控偏振光旋轉器件W及多個偏振光透鏡，每個光學單元的電控 偏振光旋轉器件正對相鄰光學單元的偏振光透鏡，每個光學單元的電控偏振光旋轉器件正 對相鄰光學單元的偏振光透鏡。
[0023] 在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，所述成像裝置包括依次排列的多個光學單元，每 個光學單元包括多個電控偏振光旋轉器件W及多個偏振光透鏡，每個光學單元的電控偏振 光旋轉器件正對相鄰光學單元的偏振光透鏡，每個光學單元的電控偏振光旋轉器件正對相 鄰光學單元的偏振光透鏡。
[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 轉換為具有單一偏振方向的偏振光；通過電控偏振光旋轉器件使所述偏振光的偏振方向旋 轉至預定方向；在第一時刻，當所述電控偏振光旋轉器件使所述偏振光的偏振方向旋轉的 角度為0度時，采集經(jīng)過所述電控偏振光旋轉器件、偏振光透鏡W及非偏振光透鏡組的光 信號，將所述光信號轉換成電信號并生成第一圖像；在第二時刻，當所述電控偏振光旋轉器 件使所述偏振光的偏振方向旋轉的角度為非0度時，采集經(jīng)過所述電控偏振光旋轉器件、 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行處理，從而得到最終的圖像。
[00巧]在上述任一技術方案中，優(yōu)選的，當所述電控偏振光旋轉器件使所述偏振光的偏 振方向旋轉的角度為0度時，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，