[发明专利]一种光场成像装置及其参数确定方法

权利要求书

1.一种光场成像装置，包括依次平行布置的成像主透镜(1)、微透镜阵列(2)、成像信息采集感光CCD(3)，其特征在于：所述微透镜阵列(2)包括多个布置于同一平面上的微透镜，所述微透镜阵列(2)被划分为多个用于采集不同深度范围光场信息的成像采集子区域，所述成像主透镜(1)的入瞳面侧密接有用于将不同深度范围光场信息成像到不同成像采集子区域的正交散焦光栅(4)，所述正交散焦光栅(4)包括两片平行布置的菲涅尔波带片，所述菲涅尔波带片为离轴的振幅型菲涅尔波带片或者相位型菲涅尔波带片；所述成像主透镜(1)的焦距f_l和微透镜阵列(2)的相邻成像采集子区域之间的中心距离σ满足式(1)所示函数关系式，所述成像主透镜(1)的口径衍射展宽小于微透镜阵列(2)中的微透镜尺寸；

式(1)中，θ₀为某一个成像采集子区域成像视场的视场角，σ为相邻成像采集子区域之间的中心距离，f_l为成像主透镜(1)的焦距。

2.根据权利要求1所述的光场成像装置，其特征在于：所述微透镜阵列(2)的成像采集子区域的系统等效焦距f_m和成像主透镜(1)的焦距f_l满足式(2)所示函数关系式；

式(2)中，f_m为某一成像采集子区域的系统等效焦距，f_l为成像主透镜(1)的焦距，f_g为正交散焦光栅(4)的焦距微调量。

3.根据权利要求1或2所述的光场成像装置，其特征在于：所述正交散焦光栅(4)离轴布置使得菲涅尔波带片的离轴量x₀和成像主透镜(1)的焦距、相邻成像采集子区域之间的中心距离σ满足式(3)所示函数关系式；

式(3)中,x₀为离轴量，f_l为成像主透镜(1)的焦距，f_g为正交散焦光栅(4)的焦距微调量，σ为相邻成像采集子区域之间的中心距离。

4.根据权利要求3所述的光场成像装置，其特征在于：所述正交散焦光栅(4)的条纹参数中，每一环带条纹的外半径满足式(4)所示函数关系式、内半径满足式(5)所示函数关系式、最小菲涅耳半波带序号满足式(6)所示函数关系式、最大菲涅耳半波带序号满足式(7)所示函数关系式；

式(4)中，r_out为环带条纹的外半径，k_out为环带条纹外边的菲涅耳波带片半波带序号，λ为光波长，f_g为正交散焦光栅(4)的焦距微调量；

式(5)中，r_in为环带条纹的内半径，k_in为环带条纹内边的菲涅耳波带片半波带序号，λ为光波长，f_g为正交散焦光栅(4)的焦距微调量；

式(6)中，k_min为圆光瞳上的最小菲涅耳半波带序号，R为菲涅尔波带片的半径，x₀为正交散焦光栅的离轴量，λ为光波长，f_g为正交散焦光栅(4)的焦距微调量；

式(7)中，k_max为圆光瞳上的最大菲涅耳半波带序号，R为菲涅尔波带片的半径，x₀为正交散焦光栅的离轴量，λ为光波长，f_g为正交散焦光栅(4)的焦距微调量。