一种光场相机
本申请涉及光学成像，特别涉及一种光场相机。
背景技术：
1、光场成像是计算成像的一个重要分支领域，光场成像系统能够获取空间光线信息或复振幅信息，具备先成像后聚焦，能克服传统成像系统因景深浅而导致像面聚焦不准，像面模糊等问题光场成像技术的显著优势是能够获取空间场景的三维信息分布，基于该特点，光场成像正逐步渗透到航空拍摄、安全监视、科学仪器、立体显示等各个领域。而光谱成像具备(x,y,λ)三维成像能力，光谱信息能够反映物质的化学和分子特性，因此光谱成像被广泛应用于生物医学、遥感及食物质量检测等领域。
2、多光谱光场技术是光场成像技术与光谱技术的结合，其光学系统由多光谱分光滤光片阵列、主透镜成像系统和微透镜阵列组成。光场成像中的记录的光场信息包含了光线的空间和方向信息，相当于记录了多维信息，若将其中的方向信息表征为光谱，也就意味着光场相机同时可以记录空间和光谱信息，大大提高了成像系统获取信息的能力，可广泛地应用在生物分析、遥感、机器视觉等领域。
3、微透镜阵列作为多光谱光场技术的核心器件，经其聚焦后所成的单元图像，对于常用的探测器件(ccd和coms)来说，其占有的像元数目反映微透镜阵列成像的空间分辨率，这个也直接决定了深度分辨率，从而影响整体大的成像质量。受到阵列自身结构和成像系统的参数限制，可能在像面上出现两者情况，一种是单元图像产生串扰现象，会极大降低微透镜阵列成像的空间分辨率；另一种是单元图像分离较远，此时单元成像面积减小，单元图像占有的像元数目减少，这就会照成探测器像元的浪费。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对当前的多光谱光场成像系统存在结构复杂且杂光串扰的问题提供一种可避免杂光串扰的光场相机。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供了一种光场相机，包括：滤光片阵列(1)、主透镜光学模块(2)、微透镜阵列(3)及探测器(4)，所述滤光片阵列(1)位于所述主透镜光学模块(2)的入瞳位置，所述微透镜阵列(3)位于所述主透镜光学模块(2)的像方焦面位置，所述滤光片阵列(1)包括由多个滤光片排列形成的阵列结构，所述微透镜阵列(3)包括由多个微透镜排列形成的阵列结构；
4、从目标物体上发出不同方向的光线，经过所述滤光片阵列(1)的单个滤光片以实现光束孔径的分割，经孔径分割后的光束再经过所述主透镜光学模块(2)的折射后聚焦于所述微透镜阵列平面(3)上并经单个微透镜发散出多个方向分量，每个微透镜记录光线对应相同位置不同视角并被所述探测器(4)的不同单元所记录，以获取所述目标物体的光场信息。
5、在其中一些实施例中，所述滤光片阵列(1)的前表面设置有掩膜，所述目标物体的同一点的光线经过所述滤光片阵列(1)被单个滤光片分为多个波段，并经过所述主透镜光学模块(2)成像于与多个微透镜对应的探测器区域上。
6、在其中一些实施例中，所述滤光片阵列(1)和微透镜阵列(3)对应的探测器区域呈共轭关系。
7、在其中一些实施例中，所述微透镜阵列(3)的前表面设置有掩模。
8、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
9、本申请提供的光场相机，从目标物体上发出不同方向的光线，经过所述滤光片阵列(1)的单个滤光片以实现光束孔径的分割，经孔径分割后的光束再经过所述主透镜光学模块(2)的折射后聚焦于所述微透镜阵列平面(3)上并经单个微透镜发散出多个方向分量，每个微透镜记录光线对应相同位置不同视角并被所述探测器(4)的不同单元所记录，以获取所述目标物体的光场信息，上述光场相机结构简单，生产成本较低，降低了探测器宏像元与微透镜的装配难度。
10、此外，本申请提供的光场相机，在滤光片阵列的前面增加掩膜，严格控制滤光片阵列和探测器上宏像元的共轭关系，保证探测器与微透镜为投影关系，使得经过滤光片阵列的光线，与探测器区域一一对应，防止出现混叠投影，降低光场信息的正确性；同时，在微透镜阵列子透镜与子透镜的边界增加孔径光阑，即在微透镜阵列前增加掩模，在宏像元与宏像元之间形成无光照区域。由于有掩模，微透镜阵列中子透镜与子透镜的边界在探测器表面的像也存在无光照区域，即降低了探测器宏像元与微透镜的装配难度，又减少了光场光谱相机宏像元间的串扰，保证了光学系统探测的精度。
技术特征：
1.一种光场相机，其特征在于，包括：滤光片阵列(1)、主透镜光学模块(2)、微透镜阵列(3)及探测器(4)，所述滤光片阵列(1)位于所述主透镜光学模块(2)的入瞳位置，所述微透镜阵列(3)位于所述主透镜光学模块(2)的像方焦面位置，所述滤光片阵列(1)包括由多个滤光片形成的阵列结构，所述微透镜阵列(3)包括由多个微透镜形成的阵列结构；
2.如权利要求1所述的光场相机，其特征在于，所述滤光片阵列(1)的前表面设置有掩膜，所述目标物体的同一点的光线经过所述滤光片阵列(1)被单个滤光片分为多个波段，并经过所述主透镜光学模块(2)成像于与多个微透镜对应的探测器区域上。
3.如权利要求2所述的光场相机，其特征在于，所述滤光片阵列(1)和微透镜阵列(3)对应的探测器区域呈共轭关系。
4.如权利要求1所述的光场相机，其特征在于，所述微透镜阵列(3)的前表面设置有掩模。
技术总结
本申请提供的光场相机，从目标物体上发出不同方向的光线，经过所述滤光片阵列(1)的单个滤光片以实现光束孔径的分割，经孔径分割后的光束再经过所述主透镜光学模块(2)的折射后聚焦于所述微透镜阵列平面(3)上并经单个微透镜发散出多个方向分量，每个微透镜记录光线对应相同位置不同视角并被所述探测器(4)的不同单元所记录，以获取所述目标物体的光场信息，上述光场相机结构简单，生产成本较低，降低了探测器宏像元与微透镜的装配难度，又减少了光场光谱相机宏像元间的串扰，保证了光学系统的探测精度。
技术研发人员：张子辉,林冠宇,杨小虎,吴文硕
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5