本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種液晶微透鏡陣列成像裝置與成像方法。

背景技術(shù)：

目前大孔徑的可變焦距單透鏡(如液晶透鏡和液體透鏡等)的響應(yīng)速度較慢，屈光度較小，其在日常和工業(yè)化應(yīng)用時中存在變焦范圍窄，對焦速度慢等一系列的不足，這樣便制約了其產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用與發(fā)展。

而傳統(tǒng)固定焦距液晶微透鏡陣列為實現(xiàn)自動對焦而需要通過馬達驅(qū)動來改變系統(tǒng)光圈或者液晶微透鏡陣列與圖像傳感器間距的缺點，大大降低了成像系統(tǒng)的厚度與功耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了在有效降低成像器件的厚度同時能獲得較高分辨率的圖像，本發(fā)明提出一種液晶微透鏡陣列成像裝置，其包括主透鏡、液晶微透鏡陣列以及位于液晶微透鏡陣列的遠離所述主透鏡一側(cè)的圖像采集單元，所述液晶微透鏡陣列包括多個陣列排布的液晶子透鏡；所述液晶微透鏡成像裝置還包括驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元用于調(diào)節(jié)所述液晶微透鏡陣列的焦距；所述主透鏡對物體所成的第一圖像位于所述主透鏡與所述圖像采集單元之間，且所述第一圖像經(jīng)過每個液晶子透鏡后在所述圖像采集單元上成一個第二圖像；所述第二圖像包括主像以及圍繞所述主像的彌散像。

進一步的，所述液晶微透鏡陣列成像裝置的實際孔徑光闌為所述主透鏡的孔徑光闌。

進一步的，所述主像為所述圖像采集單元上光闌像的主光線覆蓋范圍；所述彌散像為圖像采集單元上光闌像的彌散光線覆蓋范圍。

進一步的，所述主像為像圓，所述彌散像為彌散圓，每個所述液晶子透鏡的所述像圓的圓心和與其相鄰的所述液晶子透鏡的所述像圓的圓心之間的距離大于等于所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑和與其相鄰的所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述像圓的半徑之和，且小于等于所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑和與其相鄰的所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑之和。

更進一步的，每個所述液晶子透鏡的所述彌散圓與其相鄰的所述液晶子透鏡的所述彌散圓相切。

更進一步的，所述多個液晶子透鏡的大小形狀相同，焦距相同。

更進一步的，每個所述液晶子透鏡的像圓與其相鄰的所述液晶子透鏡的彌散圓相切。

進一步的，所述主像為方形底圖，所述彌散像為方形彌散外環(huán)，每個所述第二圖像的所述方形底圖和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形底圖之間的距離大于等于所述方形彌散外環(huán)的寬度，且小于等于所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)的寬度和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)的寬度之和。

更進一步的，所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)相接。

更進一步的，所述主透鏡為圓形透鏡，所述主透鏡設(shè)置有方形光闌。

更進一步的，所述主透鏡為方形透鏡。

更進一步的，所述多個液晶子透鏡的大小形狀相同，焦距相同。

更進一步的，所述第二圖像的所述方形底圖和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)相接。

進一步的，所述液晶微透鏡陣列成像裝置進一步包括一個圖像處理單元，所述圖像處理單元用于將所述多個液晶子透鏡所成的所述第二圖像進行拼接。

更進一步的，在對所述第二圖像拼接時，每個所述液晶子透鏡的所述第二圖像和與其相鄰的所述液晶子透鏡的所述第二圖像內(nèi)容的重復(fù)區(qū)域與所述液晶子透鏡的所述第二圖像的所述像圓的直徑成正比。

更進一步的，在對所述第二圖像拼接時，每個所述子透鏡的所述第二圖像的所述像圓和與其對角線的所述液晶子透鏡的所述第二圖像的所述像圓相切。

更進一步的，在對所述第二圖像拼接時，每個所述第二圖像的所述方形底圖和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形底圖相接。

本發(fā)明還提出一種液晶微透鏡陣列成像方法，所述液晶微透鏡陣列成像方法包括如下步驟：

通過主透鏡對物體成第一圖像；

所述第一圖像經(jīng)過所述液晶微透鏡陣列的每一個所述液晶子透鏡成一個第二圖像，每個所述第二圖像包括主像以及圍繞所述主像的彌散像；

以及通過驅(qū)動單元調(diào)整所述液晶透鏡陣列的焦距。

進一步的，所述主像為像圓，所述彌散像為彌散圓，每個所述液晶子透鏡的所述像圓的圓心和與其相鄰的所述液晶子透鏡的所述像圓的圓心之間的距離大于等于所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑和與其相鄰的所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述像圓的半徑之和，且小于等于所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑和與其相鄰的所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑之和。

更進一步的，每個所述液晶子透鏡的所述彌散圓與其相鄰的所述液晶子透鏡的所述彌散圓相切。

進一步的，所述主像為方形底圖，所述彌散像為方形彌散外環(huán)，每個所述第二圖像的所述方形底圖和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形底圖之間的距離大于等于所述方形彌散外環(huán)的寬度，且小于等于所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)的寬度和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)的寬度之和。

更進一步的，所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形彌散外環(huán)相接。

進一步的，進一步包括對所述多個液晶子透鏡所成的所述第二圖像進行拼接。

更進一步的，在對所述第二圖像拼接時，每個所述液晶子透鏡的所述 第二像圓和與其對角線的液晶子透鏡的所述第二圖像的所述像圓相切。

更進一步的，在對所述第二圖像拼接時，每個所述第二圖像的所述方形底圖和與其相鄰的所述第二圖像的所述方形底圖相接。

液晶微透鏡具有屈光度大和響應(yīng)速度快等優(yōu)點，其與傳統(tǒng)透鏡組組合可實現(xiàn)高速自動對焦以及變焦的功能。采用可變焦距的液晶微透鏡陣列僅需通過調(diào)整液晶微透鏡的焦距就能方便實現(xiàn)對不同遠近物體自動對焦和變焦，這就避免了傳統(tǒng)固定焦距液晶微透鏡陣列為實現(xiàn)自動對焦而需要通過馬達驅(qū)動來改變系統(tǒng)光圈或者液晶微透鏡陣列與圖像傳感器間距的缺點，大大降低了成像系統(tǒng)的厚度與功耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的液晶微透鏡陣列成像裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明第一實施例提供的液晶微透鏡陣列成像裝置的光路圖；

圖3a為液晶微透鏡陣列的焦距第一變化圖；

圖3b為液晶微透鏡陣列的焦距第二變化圖；圖4為圖2中的液晶微透鏡陣列的像圓模型圖；

圖5為圖4中一個液晶子透鏡在圖像采集單元上所成的第二圖像的示意圖；

圖6a為圖4中相鄰液晶子透鏡的第二圖像之間的第一位置關(guān)系示意圖；

圖6b為圖4中相鄰液晶子透鏡的第二圖像之間的第二位置關(guān)系示意圖；

圖7為圖4中相鄰液晶子透鏡的第二圖像之間的第三位置關(guān)系示意圖；

圖8a為圖4中每個液晶子透鏡在圖像采集單元上所成的第二圖像的第一示意圖；

圖8b為圖像處理單元對圖8a中每個液晶子透鏡的第二圖像進行拼接時的示意圖；

圖9a為圖4中每個液晶子透鏡在圖像采集單元上所成的第二圖像的第二示意圖；

圖9b為圖像處理單元對圖8a中每個液晶子透鏡的第二圖像進行拼接時的示意圖；

圖10a為提供給圖4中液晶微透鏡陣列成像裝置成像的原始圖表；

圖10b-圖10e為圖4提供的液晶微透鏡陣列成像裝置對圖8a的原始圖表成像拼接的示意圖；

圖11為圖2中的液晶微透鏡陣列的方形彌散模型圖；

圖12為圖11中一個液晶子透鏡在圖像采集單元上所成的第二圖像的示意圖；

圖13a為圖12中相鄰液晶子透鏡的第二圖像之間的第一位置關(guān)系示意圖；

圖13b為圖12中相鄰液晶子透鏡的第二圖像之間的第二位置關(guān)系示意圖；

圖14a為提供給圖11中液晶微透鏡陣列成像裝置成像的原始圖表；

圖14b-圖14e為圖11提供的液晶微透鏡陣列成像裝置對圖14a的原始圖表成像拼接的示意圖；

圖15為本發(fā)明第二實施例提供的液晶微透鏡陣列成像方法的流程圖；

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實施例的限制。

請參見圖1、圖2與圖3，本發(fā)明提供一種液晶微透鏡陣列成像裝置，其包括主透鏡120、液晶微透鏡陣列130、位于液晶微透鏡陣列130的遠離主透鏡120一側(cè)的圖像采集單元150，以及驅(qū)動單元140。在本實施例中，主透鏡120與液晶微透鏡陣列130作液晶微透鏡陣列成像裝置的光學(xué)鏡頭組。

主透鏡120為像差修正較好的透鏡組。

液晶微透鏡陣列130包括多個陣列排布的液晶子透鏡131。在本實施例中，多個液晶子透鏡131的大小形狀相同，焦距相同?？梢岳斫獾氖?，在其他實施例中，多個液晶子透鏡131的大小形狀也可以不相同，其可以根據(jù)需要設(shè)置。

如圖2所示，本實施例中，主透鏡120對物體110所成的第一圖像121位于主透鏡120與液晶微透鏡陣列130之間，此時所成的第一圖像121為實像，同時，第一圖像121作為液晶微透鏡陣列130的實物；第一圖像121經(jīng)過每個液晶子透鏡131后在圖像采集單元150上成一個第二圖像181。

可以理解的，物體110的初始位置不同，主透鏡120對物體110所成的第一圖像121也可位于液晶微透鏡陣列130與圖像采集單元150之間，此時所成的第一圖像121為虛像，同時，第一圖像121作為液晶微透鏡陣列130的虛物。

當(dāng)系統(tǒng)對不同位置的物體110對焦時，驅(qū)動單元140輸出適當(dāng)?shù)碾妷?，控制液晶微透鏡陣列130的焦距為滿足系統(tǒng)清晰成像時的焦距，從而保證成像系統(tǒng)的厚度保持不變。

驅(qū)動單元140輸出的電壓可以對液晶透鏡陣列130加電，整體改變液晶透鏡陣列130的焦距；也可以對單個液晶子透鏡131加電，改變單個液晶子透鏡131的焦距。

具體的，每個液晶子透鏡131將主透鏡120所得的第一圖像121分別成像于圖像采集單元150上，經(jīng)過透鏡的兩次變換，最終得到正立的像。因此，最后圖像處理時只需做鏡像處理便能還原初始物。其中，主透鏡120對物體110成像，每個液晶子透鏡131再對主透鏡120所成的實像成像，即當(dāng)主透鏡120成像位于主透鏡120與液晶微透鏡陣列130之間，以及每個液晶子透鏡131對主透鏡光闌122成像，均遵從高斯成像原理，當(dāng)器件置于空氣介質(zhì)中時，其物像關(guān)系如公式(1)至公式(3)所示：

或主透鏡120對物體110成像，每個液晶子透鏡131再對主透鏡120所成的虛像成像，即當(dāng)主透鏡120成像位于液晶微透鏡陣列130與圖像采集單元150之間時，其物像關(guān)系如公式(4)所示：

而裝置的總厚度可以用公式(5)表示，

d＝u+v₂＝v₁+u₂+v₂ (5)

上述公式中，u₁表示主透鏡120成像的物距，v₁表示主透鏡120成像的像距，f₁表示主透鏡120的焦距；u₂表示液晶微透鏡陣列130成像的物距，v₂表示液晶微透鏡陣列130成像的像距，即圖像采集單元150與液晶微透鏡陣列130的間距，f₂表示液晶微透鏡陣列130的焦距；u表示主透鏡120的孔徑光闌122離液晶微透鏡陣列130的距離，v表示液晶微透鏡陣列130對主透鏡120的孔徑光闌122成像的像距。

由于液晶微透鏡陣列成像裝置在設(shè)置時，主透鏡120和液晶微透鏡陣列130的設(shè)置位置固定，即u為定值。當(dāng)液晶微透鏡陣列成像裝置對不同物距u₁的物體110對焦時，由公式(5)可知，裝置厚度主要由d決定，而u為定值，因此，只需保證v₂為定值即可保證裝置厚度不變。根據(jù)公式(2)和(4)可知，要保證v₂為定值且在相同的位置清晰成像，則要求f₂為可變值，即液晶微透鏡陣列130的焦距做適當(dāng)變化。

本發(fā)明中所采用的液晶微透鏡陣列130的焦距可隨其所施加的電壓變化，該可變焦微透鏡陣列的焦距隨驅(qū)動電壓連續(xù)變化，即可實現(xiàn)對不同深度圖像的連續(xù)聚焦成像。如圖3a和圖3b所示，在不同驅(qū)動電壓下微透鏡陣列焦距變化時所對應(yīng)的干涉圓環(huán)。圖3a代表可變焦液晶透鏡陣列驅(qū)動電壓為x伏特時的干涉圓環(huán)特征，圖3b代表可變焦液晶透鏡陣列驅(qū)動電壓為y伏特時干涉圓環(huán)特征，且有x≠y。其中不同的圓環(huán)數(shù)代表可變焦液晶透鏡陣列各子透鏡焦距的變化。圓環(huán)數(shù)越多代表焦距越短，聚焦能力越強。

如圖4所示，液晶微透鏡陣列成像裝置的實際孔徑光闌為所述主透鏡120的孔徑光闌122，每個液晶子透鏡131的成像光路中以主透鏡120的孔徑光闌122作為視場光闌。

在本實施例中，主光線覆蓋范圍為圓形，即孔徑光闌122為圓形，請一并參見圖5，每個第二圖像181包括一個像圓182以及圍繞所述像圓182的彌散圓183。其中像圓182為圖像采集單元150上光闌像的主光線覆蓋范圍，它規(guī)定了每個液晶子透鏡131的有效視場范圍。而彌散圓183為光闌像的彌散圓環(huán)，沿主光線對稱分布。一般地，由于彌散圓環(huán)c的圖像畸變較大且出現(xiàn)亮度急劇下降，會降低成像質(zhì)量。

假設(shè)液晶子透鏡131有效半孔徑a，相鄰的液晶子透鏡131的間距為p，此時液晶子透鏡131的主光線像圓182的直徑b可表示為：

其中，A表示主透鏡120的孔徑光闌122的大小。

主光線像圓182的中心間距e為：

由于在后期圖像處理時需要將各個子透鏡圖像進行拼接以還原完整的圖像，因此在拍攝圖像時必須保證相鄰液晶子透鏡131在圖像采集單元150上成的第二圖像181內(nèi)容不出現(xiàn)干擾混疊。在本實施例中，每個液晶子透鏡131的像圓182的圓心和與其相鄰的液晶子透鏡131的像圓182的圓心之間的距離D大于等于液晶子透鏡131對應(yīng)的第二圖像181的半徑R1和與其相鄰的液晶子透鏡131對應(yīng)的像圓182的半徑r2之和，且小于等于液晶子透鏡131對應(yīng)的第二圖像181的半徑R1和與其相鄰的液晶子透鏡131對應(yīng)的第二圖像181的半徑R2之和。

請一并參見圖6a，當(dāng)相鄰液晶子透鏡131的第二圖像181的半徑不同時，當(dāng)每個液晶子透鏡131的像圓182的圓心和與其相鄰的液晶子透鏡131的像圓182的圓心之間的距離D等于液晶子透鏡131對應(yīng)的第二圖像181的半徑R1和與其相鄰的液晶子透鏡131對應(yīng)的像圓182的半徑r2之和時， 即其中一個液晶子透鏡131的像圓182和與其相鄰的液晶子透鏡131的彌散圓183相切。此時，圖像采集單元150的象素單元的利用最大化，即拼接后圖像的分辨率達到最大。這樣既保證相鄰液晶子透鏡131所成像圓182不相互干擾混疊，又能最大效率地利用圖像采集單元150的象素單元。

請一并參見圖6b，當(dāng)每個液晶子透鏡131的像圓182的圓心和與其相鄰的液晶子透鏡131的像圓182的圓心之間的距離D等于液晶子透鏡131對應(yīng)的第二圖像181的半徑R1和與其相鄰的液晶子透鏡131對應(yīng)的第二圖像181的半徑R2之和時，即其中一個液晶子透鏡131的彌散圓183和與其相鄰的液晶子透鏡131的彌散圓183相切。也即相鄰液晶子透鏡131的彌散圓182不會有混淆。

請參加圖7，在本實施例中，當(dāng)多個液晶子透鏡131的大小形狀相同，焦距相同時，當(dāng)每個液晶子透鏡131的像圓182的圓心和與其相鄰的液晶子透鏡131的像圓182的圓心之間的距離D等于液晶子透鏡131對應(yīng)的第二圖像181的半徑R1和與其相鄰的液晶子透鏡131對應(yīng)的像圓182的半徑r2之和，即任一個液晶子透鏡131的像圓182和與其相鄰的液晶子透鏡131的彌散圓183相切。也即相鄰液晶子透鏡131的彌散圓183會有混淆，但不影響各自的主光線像圓182，此時，既保證相鄰液晶子透鏡131的主光線像圓182不相互干擾混淆，并且能最大效率地利用圖像采集單元150的像素單元。

具體地，c表示液晶子透鏡131的彌散圓183的半徑，其表達式如公式(8)所示：

由(8)可知，每個液晶子透鏡131的有效孔徑越小，每個液晶子透鏡131光路上所能接受的遠軸光線越少，以使液晶子透鏡131的彌散圓環(huán)c減小，從而提高圖像采集單元150上的像素單元的利用率。

在本實施例中，液晶微透鏡陣列成像裝置進一步包括圖像處理單元160，圖像處理單元160將由圖像采集單元150所生成的圖像信號I1進行特定的處理，最終生成圖像信號I2。本實施例中，圖像處理單元160用于將所述 多個液晶子透鏡131所成的第二圖像181進行拼接。

圖像處理單元160對多個液晶子透鏡131所成的第二圖像181進行拼接時，采用移動多個第二圖像181的方式進行拼接。在本實施例中，液晶微透鏡陣列130為四邊形排列，在最近對焦距離時，為了圖像拼接能獲得最大分辨率，此時要保證主光線像圓182和相鄰彌散圓環(huán)183相切，且每個液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182和與其相鄰的液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182的內(nèi)容部分重復(fù)，相鄰像圓182內(nèi)容滿足一定的重復(fù)率。

請一并參見圖8a和圖8b，具體地，如圖8a所示，相鄰4個像圓182的之間會出現(xiàn)空白部分，因此需將像圓182進行移動拼接處理。為實現(xiàn)最優(yōu)拼接，即相鄰像圓182為無縫拼接且拼接后的圖像分辨率最大，那么每個液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182和與其對角線的液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182相切，如圖8b所示。在這種拼接狀態(tài)下，為使相鄰像圓中的成像內(nèi)容能夠完美地匹配和拼接在一起，而不產(chǎn)生不自然的圖像偽影，每個液晶子透鏡131的第二圖像181和與其相鄰的液晶子透鏡131的第二圖像181內(nèi)容的重復(fù)率與液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182的直徑b成正比。每個液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182和與其相鄰的液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182內(nèi)容的重復(fù)區(qū)域Δ為：

為了保證無縫的圖像拼接，相鄰兩個像圓182的內(nèi)容重復(fù)率OR應(yīng)該滿足下式：

同時，為了保證每個液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182和與其對角線的液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182相切，液晶微透鏡陣列成像裝置需要滿足以下條件：

其中，r表示相鄰液晶子透鏡131間距p與主透鏡120的孔徑光闌122的比值。

當(dāng)液晶透鏡成像裝置對不同位置物體清晰成像時，為保證整個裝置結(jié)構(gòu)不變，即為保證整個裝置的厚度不變，液晶微透鏡陣列130應(yīng)具有不同焦距，此時對應(yīng)于不同的驅(qū)動電壓。每個相鄰像圓182的內(nèi)容重復(fù)率具有不同值，隨物體距離呈線性變化。此時相鄰子透鏡成像內(nèi)容的重復(fù)率Δ’，可表示為：

因此，對于每個對焦位置的物體110，各個相鄰像圓182所截取的有效區(qū)域也隨OR，變化，為保證像圓無縫拼接和圖像的完整性，所截取的有效像圓182的大小也隨之變化，且最終截取出來的相鄰像圓內(nèi)容的重復(fù)率Δ，均應(yīng)滿足(10)式。

在本發(fā)明的另外一個實施例中，液晶微透鏡陣列130采用六邊形排布，以提高圖像傳感器150的利用率，如圖9a、9b所示。

由圖9a、9b的分析可知，每個液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182和與其相鄰的兩個液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182內(nèi)容的重復(fù)率為：

為了保證無縫的圖像拼接，相鄰兩個像圓182的成像內(nèi)容重復(fù)率Δ應(yīng)該滿足下式：

請一并參見圖10a-圖10e，液晶微透鏡陣列成像裝置對原始圖表進行成像并進行拼接的示意圖，由此可知，液晶微透鏡陣列成像裝置可以保證相鄰液晶子透鏡131在圖像采集單元150上成的第二圖像內(nèi)容不出現(xiàn)干擾混疊，并且能有效的利用圖像采集單元150上的像素單元。當(dāng)圖像處理單 元160在對第二圖像181進行移動拼接時，每個液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182和與其對角線的液晶子透鏡131的第二圖像181的像圓182相切，此時，拼接后的圖像分辨率最大。

可以理解的，主光線覆蓋范圍也可為方形，即孔徑光闌122為方形。在本實施例中，主透鏡120為圓形透鏡，且在主透鏡120設(shè)置有方形光闌?？梢岳斫獾氖?，在其他實施例中，主透鏡120為方形透鏡。

光路圖如圖11所示，請一并參見圖12，每個第二圖像281包括一個方形底圖282以及圍繞方形底圖282的方形彌散外環(huán)283；

其中方形底圖282為圖像采集單元150上光闌像的主光線覆蓋范圍，其寬度為b1；本實施例的方形底圖282為正方形，其寬度b1即為方形底圖的邊長；

方形彌散外環(huán)283為圖像采集單元150上光闌像的彌散光線覆蓋范圍，其寬度為c1，且沿主光線對稱分布；方形彌散外環(huán)283包括一內(nèi)邊框和一外邊框，其寬度c1為內(nèi)邊框和外邊框之間的寬度。

第二圖像281為圖像采集單元150上光闌像的主光線和彌散光線的覆蓋范圍，其寬度為b1+2c，它規(guī)定了每個液晶子透鏡131的有效視場范圍，且彌散部分分布情況由主透鏡光闌122和液晶子透鏡131孔徑形狀共同決定。

由于在后期圖像處理時需要將各個液晶子透鏡圖像進行拼接以還原完整的圖像，因此在拍攝圖像時必須保證相鄰液晶子透鏡131在圖像采集單元150上成的第二圖像281內(nèi)容不出現(xiàn)干擾混疊。在本實施例中，每個液晶子透鏡形狀大小相同，焦距相同，每個第二圖像281的方形底圖282和與其相鄰的第二圖像281的方形底圖282之間的距離大于等于第二圖像281的方形彌散外環(huán)283的寬度c1，且小于等于第二圖像281的方形彌散外環(huán)283的寬度c1和與其相鄰的第二圖像281的方形彌散外環(huán)283的寬度c1之和。

請一并參見圖13a，每個第二圖像281的方形底圖282和與其相鄰的第二圖像281的方形底圖282之間的距離等于第二圖像281的方形彌散外環(huán) 283的寬度c1。這樣既保證相鄰液晶子透鏡131所成方形底圖282不相互干擾混疊，又能最大效率地利用圖像采集單元150的象素單元。

請一并參見圖13b，每個第二圖像281的方形底圖282和與其相鄰的第二圖像281的方形底圖282之間的距離等于第二圖像281的方形彌散外環(huán)283的寬度c1和與其相鄰的第二圖像281的方形彌散外環(huán)283的寬度c1之和。即相鄰液晶子透鏡131的彌散外環(huán)283相接，從而保證兩個相鄰的方形彌散外環(huán)之間不會相互干擾和混疊，最大效率的利用圖像傳感器150的第二圖像281。

在本實施例中，液晶微透鏡陣列成像裝置進一步包括圖像處理單元160，圖像處理單元用于將多個液晶子透鏡131所成的第二圖像281進行拼接。

圖像處理單元160對多個液晶子透鏡131所成的第二圖像281進行拼接時，采用移動多個第二圖像281的方式進行拼接。由于待拼接的底圖為方形，因此相鄰的方形底圖的內(nèi)容的重復(fù)率最小可為0，即每個第二圖像281的方形彌散外環(huán)284和與其相鄰的第二圖像281的方形彌散外環(huán)284相接。

本發(fā)明還提供一種實施例，可使方形彌散外環(huán)283的內(nèi)容部分重疊，以利于后期圖像拼接時的圖像調(diào)整，此時拼接后相鄰方形彌散外環(huán)283有部分重疊，但不影響圖像的完整性，此時，每個第二圖像281的方形底圖282和與其相鄰的第二圖像281的方形底圖相接。

請一并參見圖14a-圖14e，液晶微透鏡陣列成像裝置對原始圖表進行成像并進行拼接的示意圖，由此可知，液晶微透鏡陣列成像裝置可以保證相鄰液晶子透鏡在圖像采集單元160上成的第二圖像281內(nèi)容不出現(xiàn)干擾混疊，并且能有效地利用圖像采集單元160上的象素單元。當(dāng)圖像處理單元160在對第二圖像281進行移動拼接時，每個第二圖像281的方形彌散外環(huán)283和與其相鄰的第二圖像181的方形彌散外環(huán)283相接，此時，拼接后的對第二圖像281的利用率最大。

請參見圖15，本發(fā)明提供了一種液晶微透鏡陣列成像方法，其包括如下步驟：

步驟21：通過主透鏡對物體成第一圖像。

步驟22：第一圖像經(jīng)過液晶微透鏡陣列的每一個液晶子透鏡成一個第二圖像，每個第二圖像包括一個像圓以及圍繞所述像圓的彌散圓，每個所述液晶子透鏡的所述像圓和與其相鄰的所述液晶子透鏡的所述像圓之間的距離大于等于所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑和與其相鄰的所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述像圓的半徑之和，且小于等于所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑和與其相鄰的所述液晶子透鏡對應(yīng)的所述第二圖像的半徑之和。

步驟23：通過驅(qū)動單元調(diào)整所述液晶透鏡陣列的焦距，使得第二圖像成像清晰。

步驟24：對多個液晶子透鏡所成的第二圖像進行拼接。對多個液晶子透鏡所成的第二圖像采用移動拼接的方式，并且每個液晶子透鏡的第二圖像的像圓和與其相鄰的液晶子透鏡的第二圖像的像圓部分重疊。在本實施例中，每個液晶子透鏡的第二圖像的像圓和與其對角線的液晶子透鏡的第二圖像的像圓相切。

本發(fā)明還提供了一種液晶微透鏡陣列成像方法，其包括如下步驟：

步驟21：通過主透鏡對物體成第一圖像。

步驟22：第一圖像經(jīng)過液晶微透鏡陣列的每一個液晶子透鏡成一個第二圖像，每個第二圖像包括一個方形底圖以及圍繞方形底圖的方形彌散外環(huán)，每個第二圖像的方形底圖和與其相鄰的第二圖像的方形底圖之間的距離大于等于零，且小于等于第二圖像的方形彌散外環(huán)的寬度與其相鄰的第二圖像的方形彌散外環(huán)的寬度之和。

步驟23：通過驅(qū)動單元調(diào)整所述液晶透鏡陣列的焦距，使得第二圖像成像清晰。

步驟24：對多個液晶子透鏡所成的第二圖像的方形底圖進行拼接。對多個液晶子透鏡所成的第二圖像采用移動拼接的方式。在本實施例中，每個第二圖像的方形底圖和與其相鄰的第二圖像的方形底圖環(huán)相接。

液晶微透鏡陣列成像方法能夠保證相鄰液晶子透鏡在圖像采集單元150上成的第二圖像內(nèi)容不出現(xiàn)干擾混疊，并且能有效地利用圖像采集單元上的象素單元。

上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。