[发明专利]超薄平面无透镜相机

说明书

一种无透镜成像设备，至少部分地包括多个像素，每个像素具有光检测器和相关联的光学元件，该相关联的光学元件适于使像素响应从目标接收的不同方向的光。每个像素具有与其余像素的至少一个子集的视场重叠的视场。光学元件可以是透明介电元件、透明MEMS部件、透明微透镜，或者包括一个或更多个金属壁。光学元件可以是在像素上形成的连续映射层。每个像素可以具有或不具有高斯分布响应。无透镜成像设备根据像素的光学传递函数以及像素对从目标接收的光的响应来形成目标的图像。

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35条119(e)款要求2017年7月21日递交的申请序列号为62/535,375的权益，该申请的内容通过引用以其整体并入本文。

发明领域

本发明涉及成像设备，且更具体地说，涉及无透镜成像设备。

发明背景

传统的光学成像系统使用透镜在传感器阵列上形成目标对象的图像。光学相控阵接收机可以通过使用波束形成技术而被用作相干成像设备。基于信号相关的非相干成像技术也被用于天文学。

发明概述

根据本发明的一个实施例，一种无透镜成像设备部分地包括多个像素，所述多个像素中的每个像素具有光检测器和相关联的光学元件，所述相关联的光学元件适于使像素响应从目标接收的不同方向的光。每个像素具有与其余像素的至少一个子集的视场重叠的视场。

在一个实施例中，每个光学元件是相对于参考角度具有不同角度的透明介电元件。在一个实施例中，每个光学元件是相对于参考角度具有不同角度的透明MEMS部件。在一个实施例中，每个光学元件是相对于参考角度具有不同角度的透明微透镜。在一个实施例中，每个光学元件具有一个或更多个金属壁，所述一个或更多个金属壁相对于参考角度具有不同角度。

在一个实施例中，所述像素的第一子集中的每一个像素都具有高斯分布响应。在一个实施例中，所述像素的第一子集中的每一个像素都具有非高斯分布响应。在一个实施例中，多个光学元件形成连续的映射层。在一个实施例中，所述像素形成一维阵列。在一个实施例中，所述像素形成二维阵列。在一个实施例中，所述像素形成三维阵列。在一个实施例中，无透镜成像设备根据像素的光学传递函数以及像素对从目标接收的光的响应来形成目标的图像。

根据本发明的一个实施例，一种无透镜成像设备部分地包括多个光栅耦合器，所述多个光栅耦合器中的每个光栅耦合器适于响应从目标接收的不同方向的光。

根据本发明的一个实施例，一种形成目标的图像的方法至少部分地包括从多个像素中的每一个像素接收响应，并且根据所接收的响应且还根据像素的光学传递函数来形成图像。每个像素响应从不同方向从目标接收的光，并且每个像素具有与一个或更多个其他像素的视场重叠的视场。

在一个实施例中，每个像素包括光检测器和相关联的光学元件。在一个实施例中，每个光学元件是相对于参考角度具有不同角度的透明介电元件。在一个实施例中，每个光学元件是相对于参考角度具有不同角度的透明MEMS部件。在一个实施例中，每个光学元件是相对于参考角度具有不同角度的透明微透镜。在一个实施例中，每个光学元件具有一个或更多个金属壁，所述一个或更多个金属壁相对于参考角度具有不同角度。

在一个实施例中，所述像素的第一子集中的每一个像素都具有高斯分布响应。在一个实施例中，所述像素的第一子集中的每一个像素都具有非高斯分布响应。在一个实施例中，多个光学元件形成连续的映射层。在一个实施例中，所述像素形成一维阵列。在另一个实施例中，所述像素形成二维阵列。在一个实施例中，所述像素形成三维阵列。

根据本发明的一个实施例，一种形成目标的图像的方法部分地包括从多个光栅耦合器中的每一个光栅耦合器接收响应，并根据所接收的响应且还根据多个光栅耦合器的光学传递函数来形成图像。每个光栅耦合器响应从目标接收的不同方向的光。每个光栅耦合器具有与一个或更多个其他光栅耦合器的视场重叠的视场。

附图简述