[发明专利]电子设备、采用光学超表面的光场成像系统及方法

说明书

本申请公开了一种光场成像系统、光场成像方法和电子设备。所述光场成像系统包括透镜单元(110)、光学超表面(120)以及图像传感器(130)。所述透镜单元用以收集来自场景的输入光，并输出光信号。所述光学超表面设置在所述光信号的光通路上，用以回应所述光信号来产生光学信号。所述光学超表面对所述光信号具有随空间变化的光学响应。所述图像传感器用以传感所述光学信号以产生光场图像数据。所述光场成像系统能够同时提供高空间分辨率与高角分辨率。

相关专利申请

本专利申请要求2018年9月26日提出的第62/736,825号的美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用结合到本文中。

技术领域

本申请涉及光场成像技术，尤其涉及一种采用光学超表面的光场成像系统，光场成像方法，以及设置在透明显示屏下方的光场成像系统。

背景技术

通过捕获和处理关于场景(scene)的光场信息(light field information)，光场成像(light field imaging)允许用户在拍摄图像之后重构或重新对焦(refocus)所拍摄的图像。由于光场信息包括来自场景的光线各自的色彩、强度、波前(wavefront)和方向信息，某些计算技术(诸如压缩传感(compressive sensing))会用来处理这些庞大的数据量。光场成像也可采用深度学习(deep learning)(一种机器学习技术(machine learningtechnique)) 以执行光场估计(light field estimation)。

发明内容

本申请公开了一种采用光学超表面的光场成像系统、光场成像方法以及设置在便携式电子设备的显示屏下方的光场成像系统(诸如透明显示屏)。

本申请的某些实施例包括一种光场成像系统。所述光场成像系统包括透镜单元、光学超表面以及图像传感器。所述透镜单元用以收集来自场景的输入光，并输出光信号。所述光学超表面设置在所述光信号的光通路上，用以回应所述光信号来产生光学信号。所述光学超表面对所述光信号具有随空间变化的光学响应。所述图像传感器用以传感所述光学信号以产生光场图像数据。

本申请的某些实施例包括一种光场成像方法。所述光场成像方法包括以下步骤：利用透镜单元收集来自场景的输入光，并将所收集的光导向光学超表面，所述光学超表面对所收集的光具有随空间变化的光学响应；利用所述光学超表面控制所收集的光的传输，并据以产生光学信号；传感所述光学信号以产生光场图像数据；以及根据所述光场图像数据来对所述场景进行成像。

本申请的某些实施例包括一种电子设备。所述电子设备包括显示屏和光场成像系统。所述光场成像系统设置在所述显示屏的后方，并用以捕获所述显示屏前方的场景。所述光场成像系统包括透镜单元、光学超表面以及图像传感器。所述透镜单元用以通过所述显示屏，收集来自所述场景的输入光，据以输出光信号。所述光学超表面设置在所述光信号的光通路上，用以回应所述光信号来产生光学信号。所述光学超表面对所述光信号具有随空间变化的光学响应。所述图像传感器用以传感所述光学信号以产生光场图像数据。

使用光学超表面的光场成像方案可同时提供高空间分辨率与高角分辨率。此外，通过调整透镜单元与光学超表面之间的距离，光场成像方案可实现多模式的光场成像方案。再者，采用可调式的光圈，光场成像方案可进行像差校正，并减少透镜单元的厚度。

附图说明

搭配附图来阅读下文的实施方式，能够清楚地理解本申请的多种态样。应注意到，根据本领域的标准惯例，附图中的各种特征并不一定是按比例进行绘制的。事实上，为了能够清楚地描述，可任意放大或缩小某些特征的尺寸。

图1A是根据本申请某些实施例的示例性的电子设备的示意图。

图1B是根据本申请某些实施例的图1A所示的光场成像系统 106的具体实施方式的示意图。