(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210846114.2 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 上海乂义实业有限公司 地址 201822 上海市嘉定区新成路5 00号 JT3365室 (72)发明人 李丹　李冯帆　杨丹丹　黎鸿　 孟森　 (74)专利代理 机构 上海诺衣知识产权代理事务 所(普通合伙) 31298 专利代理师 衣然 (51)Int.Cl. H04N 5/225(2006.01) H04N 5/232(2006.01) H04N 5/33(2006.01) G02B 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光 场相机 (57)摘要 本发明公开了一种基于微动平台的微透镜 阵列聚焦型光场相机， 包括成像模块、 超精密机 电微动模块与信号处理引擎， 其中成像模块为红 外成像模块或可见光成像模块， 成像模块具有光 学系统、 微透镜阵列以及探测器； 超精密机电微 动模块包括微动平台及其控制器， 其中微动平台 带动负载做有规律的运动； 控制器用于微动平台 的驱动与高精度位置控制， 并在信号处理引擎的 控制下按要求输出控制指令给微动平台； 信号处 理引擎用于获取用户输入指令， 并根据用户输入 指令实现工作模式的选择与切换。 本发明解决了 标准聚焦型光场相机的空间分辨率及角度分辨 率之间权衡取舍的问题， 提出多种配置方案， 均 可提升空间分辨 率/角度分辨 率。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115174789 A 2022.10.11 CN 115174789 A 1.一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光场相机， 其特征在于， 包括成像模块、 超精 密机电微动模块与信号处 理引擎， 其中成像模块为红外成像模块或可见光成像模块， 成像模块具有光学系统、 微透镜 阵 列以及探测器； 超精密机电微动模块包括微动平台及其控制器， 其中微动平台带动负载做有规律的运 动； 控制器用于微动平台的驱动与高精度位置控制， 并在信号处理引擎的控制下按要求输 出控制指令给微动平台； 信号处理引擎用于获取用户输入指令， 并根据用户输入指令实现工作模式的选择与切 换； 其中， 所述聚焦型光场相机被设置为能够实现配置A、 配置B、 配置C、 配置D以及配置E中 的至少一种， 在所述配置A中， 微动平台带动微透 镜阵列实现光轴方向的平 移； 在所述配置B中， 微动平台安装于光学系统内部， 其负载包括但不限于光学系统的透 镜、 透镜组、 反射镜， 微动平台带动负载实现垂直于光轴平面上的水平、 垂直方向平 移； 在所述配置 C中， 微动平台带动探测器实现垂直于光轴平面上的水平、 垂直方向平 移； 在所述配置D中， 配置D为上述配置A与配置B的组合， 配置D引入配置A与配置B的两个微 动平台， 分别带动微透 镜阵列及光学系统负载运动； 在所述配置E中， 配置E为上述配置A与配置C的组合， 配置E引入配置A与配置C的两个微 动平台， 并分别带动微透 镜阵列及探测器运动。 2.根据权利要求1所述的一种基于微动平台的微透镜 阵列聚焦型光场相机， 其特征在 于： 所述微动平台为基于 压电/电磁/音圈技 术的超精密机电微动平台。 3.根据权利要求1所述的一种基于微动平台的微透镜 阵列聚焦型光场相机， 其特征在 于： 所述信号处理引擎用于实现成像模块的探测器触发以及图像数据采集、 超精密机电微 动模块与成像模块的探测器触发之间的时序控制， 以及对采集到的图像进行处理计算， 并 将处理后的结果发送给后端设备。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115174789 A 2一种基于微动平台的微透 镜阵列聚焦型光场相机 技术领域 [0001]本发明涉及 光场成像技术领域， 具体为一种基于微动平台的微透镜阵列聚焦型光 场相机。 背景技术 [0002]光场用于描述光在三维空间的辐射传输特性。 根据人 眼对外部光线的视觉感知， 提出了七维全光函数来表征空间分布的几何光线。 全光函数包含七个变量， 用于表示光线 中任一点的三维坐标， 光线的传输方向， 光线的波长， 以及时间。 考虑光线在自由空间中的 传输， 其颜色(波长)一般不会发生变化， 忽略光线在传输过程中的衰减， 可将七维全光函数 (光场)降至四维， 即光线的空间位置及光线的传输方向。 [0003]传统的相机只能记录光线的空间位置信息， 光场相机能够通过一次曝光， 同时记 录空间光学的二维位置空间信息(对应于空间分辨率)和二维方向信息(对应于角度分辨 率)。 [0004]角度分辨率可以认为是发光点能进入主透镜的光线被离散化的程度。 角度分辨率 越高， 视差信息就越丰富。 空间分辨率表征的是被采集场景表面离散化程度， 空间分辨率越 高图像分辨率越高， 包含的细节越多。 提升光场相 机的空间分辨率能够使目标具有更多的 细节信息， 有利于进一步图像处理， 例如目标检测。 提升光场相机的角分辨率， 有助于提高 深度估计精度， 获得不同焦点的清晰成像图。 [0005]光场相机具有多种实现方式， 包括相机阵列、 微透镜阵列、 掩膜。 而基于微透镜阵 列(MLA)的光场相机结构紧凑、 数据处理较为方便， 成为目前光场相机的研究热点， 并被广 泛地应用于学术研究以及商业领域。 [0006]微透镜阵列光场相机分为传统型光场相机和聚焦型光场相机， 传统光场相机受限 于微透镜的大小， 无法获得很高的空间分辨率。 聚焦型光场相机很好的解决了这一问题， 通 过调整微透镜阵列与主镜像面的距离， 以及图像传感器与微透镜阵列的距离之间的关系， 可以选择合适的方向分辨率和空间分辨率。 但无法同时获得高空间分辨率和高角度分辨率 的光场图像。 [0007]标准的聚焦型光场相机成像模块如图1所示。 由光学系统(主镜)、 微透镜阵列、 探 测器组成。 标准的聚焦型光场相 机成像模块的空间分辨率与角度分辨率相互制约。 若微透 镜阵列与主镜像面的距离为a， 探测 器与微透镜阵列的距离b， 则光场相机的空间分辨率为 角度分辨率为 其中， Resdet为探测器的分辨率。 这种情况下， 要得到高空 间分辨率， 就需要牺牲角度分辨 率。 同样的， 要获得高角度分辨 率， 则需要牺牲空间分辨 率。 发明内容 [0008]本发明的目的在于提供一种基于微动平台 的微透镜阵列聚焦型光场相机， 以解决 上述背景技 术中提出的问题。 [0009]为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种基于微动平台的微透镜阵列聚说　明　书 1/5 页 3 CN 115174789 A 3