ES1299472U - PLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

PLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

Info

Publication number
ES1299472U
ES1299472U ES202231615U ES202231615U ES1299472U ES 1299472 U ES1299472 U ES 1299472U ES 202231615 U ES202231615 U ES 202231615U ES 202231615 U ES202231615 U ES 202231615U ES 1299472 U ES1299472 U ES 1299472U
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
plenoptic
lens
chamber
camera
reflective element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES202231615U
Other languages
Spanish (es)
Other versions
ES1299472Y (en
Inventor
Leticia Carrión
Jorge Blasco
Francisco Clemente
Francisco Alventosa
Arnau Calatayud
Carles Montoliu
Adolfo Martínez
Iván Perino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Photonic Sensors and Algorithms SL
Original Assignee
Photonic Sensors and Algorithms SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Photonic Sensors and Algorithms SL filed Critical Photonic Sensors and Algorithms SL
Priority to ES202231615U priority Critical patent/ES1299472Y/en
Publication of ES1299472U publication Critical patent/ES1299472U/en
Application granted granted Critical
Publication of ES1299472Y publication Critical patent/ES1299472Y/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

A plenoptic camera, characterized in that it comprises a single main lens (102), a single microlens array (104) and a single image sensor (108), wherein the plenoptic camera further comprises a first reflective element (510) configured to reflect light rays (601a) captured by the plenoptic chamber before reaching the image sensor (108); and wherein the primary lens (102) comprises a plurality of uncemented lens elements. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

CÁMARA PLENÓPTICA PARA DISPOSITIVOS MÓVILESPLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES

Campo de la invenciónfield of invention

La presente invención está comprendida en el campo de las matrices de microlentes, los sistemas ópticos que incorporan matrices de microlentes, las imágenes de campo de luz, las cámaras de campo de luz y las cámaras plenópticas.The present invention falls within the field of microlens arrays, optical systems incorporating microlens arrays, light field imaging, light field cameras, and plenoptic cameras.

Estado de la técnicastate of the art

Las cámaras plenópticas son dispositivos de formación de imágenes capaces de capturar no solo información espacial sino también información angular de una escena. Esta información capturada se conoce como campo de luz, que se puede representar como una tupla de cuatro dimensiones LF(px,py, lx, ly ), en donde px y py seleccionan la dirección de llegada de los rayos al sensor y lx, ly son la posición espacial de estos rayos. Una cámara plenóptica está formada habitualmente por una matriz de microlentes colocada frente a un sensor.Plenoptic cameras are imaging devices capable of capturing not only spatial information but also angular information of a scene. This captured information is known as a light field, which can be represented as a four-dimensional tuple LF ( px,py, lx, ly ), where px and py select the direction of arrival of the rays at the sensor and lx, ly are the spatial position of these rays. A plenoptic chamber is usually made up of an array of microlenses placed in front of a sensor.

Este sistema es equivalente a capturar la escena desde varios puntos de vista (las así denominadas vistas plenópticas); por lo tanto, una cámara plenóptica se puede considerar un sistema multivista. Otro sistema que puede capturar un campo de luz puede estar formado por una matriz de varias cámaras. En consecuencia, se captura implícitamente, en el campo de luz, información acerca de las profundidades de los diferentes objetos (es decir, la distancia entre el propio objeto y la cámara) de la escena. Esta capacidad de las cámaras plenópticas conlleva un amplio número de aplicaciones con respecto a la generación de mapas de profundidad y la formación de imágenes 3D.This system is equivalent to capturing the scene from several points of view (the so-called plenoptic views); therefore, a plenoptic chamber can be considered a multi-view system. Another system that can capture a field of light can be made up of a multi-camera array. Consequently, information about the depths of different objects (ie the distance between the object itself and the camera) in the scene is implicitly captured in the light field. This capability of plenoptic cameras leads to a wide number of applications with respect to depth mapping and 3D imaging.

En 2012, Lytro presentó la primera cámara plenóptica de conjunto único disponible comercialmente en el mercado internacional y, tres años más tarde, la cámara Lytro Illum. Desde entonces, ninguna otra cámara de campo de luz se ha lanzado al mercado de la electrónica de consumo. La primera cámara plenóptica Lytro tenía unas dimensiones mecánicas a lo largo del eje óptico de 12 cm, y la cámara Lytro Illum tenía una lente de objetivo (como las cámaras DSLR) de más de 12 cm y un tamaño total de aproximadamente 20 cm. La óptica mejorada de la cámara Lytro Illum, con una lente de objetivo de distancia focal variable dedicada de cinco grupos de lentes, permitió que el desempeño de la cámara Illum superara al de la primera cámara Lytro. Tras estas dos incursiones en las cámaras de consumo, Lytro se trasladó a un mercado muy diferente: el mercado del cine, produciendo cámaras extremadamente grandes en las que la longitud del sistema óptico puede ser de docenas de centímetros, con sensores de 755 megapíxeles y soluciones extremadamente pesadas. Estas cámaras no son cámaras de mano, sino cámaras de cine profesional que se han de sujetar mediante trípodes o estructuras mecánicas pesadas.In 2012, Lytro introduced the first commercially available single-array plenoptic chamber to the international market and, three years later, the Lytro Illum chamber. Since then, no other light field cameras have entered the consumer electronics market. The first Lytro plenoptic camera had mechanical dimensions along the optical axis of 12 cm, and the Lytro Illum camera had an objective lens (like DSLR cameras) of more than 12 cm and an overall size of approximately 20 cm. The improved optics of the Lytro Illum camera, with a dedicated five lens group varifocal objective lens, allowed the Illum camera to outperform that of the first Lytro camera. Following these two forays into consumer cameras, Lytro moved into a very different market: the film market, producing extremely large cameras in in which the length of the optical system can be dozens of centimeters, with 755-megapixel sensors and extremely heavy solutions. These cameras are not handheld cameras, but professional film cameras that have to be supported by tripods or heavy mechanical structures.

Además de Lytro, Raytrix también ha lanzado al mercado varios productos basándose en la tecnología de campo de luz, orientados a aplicaciones industriales. Estas cámaras son cámaras grandes con lentes de objetivo grandes que aseguran un buen desempeño de estimación de profundidad.In addition to Lytro, Raytrix has also brought to market various products based on light field technology, geared towards industrial applications. These cameras are large cameras with large objective lenses that ensure good depth estimation performance.

En conclusión, las cámaras de campo de luz han mostrado un buen desempeño en términos de formación de imágenes 3D y detección de profundidad. Sin embargo, las cámaras plenópticas nunca se han llevado al mercado de los dispositivos móviles debido a que estas son realmente difíciles de miniaturizar. La patente US 9.647.150-B2 divulga un método de fabricación de sensores plenópticos miniaturizados. Sin embargo, como ya se ha explicado, la cámara plenóptica más pequeña lanzada al mercado de la electrónica de consumo es la cámara Lytro de 12 cm.In conclusion, light field cameras have shown good performance in terms of 3D imaging and depth detection. However, plenoptic cameras have never been brought to the mobile device market because they are really difficult to miniaturize. US 9,647,150-B2 discloses a manufacturing method for miniaturized plenoptic sensors. However, as already explained, the smallest plenoptic camera released on the consumer electronics market is the 12 cm Lytro camera.

El desempeño en las cámaras plenópticas depende de factores clave de diseño óptico, tales como la distancia focal y el número f, en donde una distancia focal grande o un número f pequeño puede mejorar drásticamente el desempeño de la cámara. Aunque resulta fácil hallar números f pequeños en lentes de teléfono inteligente, es muy difícil diseñar y fabricar distancias focales grandes para cumplir con las reglas de diseño del mercado de los teléfonos inteligentes, debido a los espesores muy pequeños de los módulos que imponen restricciones difíciles en la MTTL (Longitud de Pista Total Mecánica) de las cámaras.Performance in plenoptic cameras depends on key optical design factors, such as focal length and f-number, where a large focal length or small f-number can dramatically improve camera performance. Although it is easy to find small f-numbers in smartphone lenses, it is very difficult to design and manufacture large focal lengths to meet the design rules of the smartphone market, due to the very small thicknesses of the modules that place difficult constraints on the MTTL (Mechanical Total Track Length) of the cameras.

Además, el mercado actual de los teléfonos inteligentes tiende a reducir las dimensiones de las minicámaras cada vez más con cada generación, aumentando la dificultad de diseñar distancias focales grandes. Por lo tanto, existe la necesidad de introducir la tecnología de campo de luz en el mercado de los teléfonos inteligentes con un aumento importante en la distancia focal, pero cumpliendo al mismo tiempo con las restricciones mecánicas en términos de tamaño de los teléfonos inteligentes.In addition, today's smartphone market tends to reduce the dimensions of mini cameras more and more with each generation, increasing the difficulty of designing large focal lengths. Therefore, there is a need to introduce light field technology to the smartphone market with a significant increase in focal length, while meeting the mechanical constraints in terms of smartphone size.

Definiciones:Definitions:

- Cámara plenóptica: Un dispositivo capaz de capturar no solo la posición espacial sino también la dirección de llegada de los rayos de luz incidentes. - Plenoptic camera: A device capable of capturing not only the spatial position but also the direction of arrival of the incident light rays.

- Sistema multivista: Sistema capaz de capturar una escena desde varios puntos de vista. Una cámara plenóptica se puede considerar un sistema multivista. Las cámaras estereoscópicas y multiestereoscópicas también se consideran sistemas multivista.- Multiview system: System capable of capturing a scene from several points of view. A plenoptic chamber can be considered a multi-view system. Stereoscopic and multi-stereoscopic cameras are also considered systems multiview.

- Campo de luz: estructura de cuatro dimensiones LF(px,py, lx, ly ) que contiene la información de la luz capturada por los píxeles (px,py) debajo de las microlentes (lx, ly) en una cámara plenóptica.- Light field: LF four-dimensional structure ( px,py, lx, ly ) that contains the light information captured by the pixels (px,py) under the microlenses (lx, ly) in a plenoptic camera.

- Profundidad: distancia entre el plano de un punto de objeto de una escena y el plano principal de la cámara, ambos planos son perpendiculares al eje óptico. - Vista plenóptica: imagen bidimensional formada tomando un subconjunto de la estructura de campo de luz eligiendo un cierto valor (px,py), siempre el mismo (px,py) para cada una de las microlentes (lx, ly). - Depth: distance between the plane of an object point in a scene and the main plane of the camera, both planes are perpendicular to the optical axis. - Plenoptic view: two-dimensional image formed by taking a subset of the light field structure by choosing a certain value ( px,py), always the same (px,py) for each of the microlenses ( lx,ly).

- Matriz de microlentes (MLA): matriz de lentes pequeñas (microlentes).- Microlens Array (MLA): Array of small lenses (microlenses).

- Mapa de profundidad: imagen bidimensional en la que los valores de profundidad calculados del mundo de los objetos se añaden como valor adicional a cada píxel (x,y) de la imagen bidimensional, componiendo profundidad = f (x,y). - Depth map: two-dimensional image in which the calculated depth values of the object world are added as an additional value to each pixel (x,y) of the two-dimensional image, composing depth = f ( x,y).

- Disparidad: Distancia entre dos (o más) proyecciones de un punto de objeto en una cámara.- Disparity: Distance between two (or more) projections of an object point in a camera.

- Línea de base: Diferencia entre la posición de dos (o más) cámaras en una configuración estereoscópica (o multiestereoscópica).- Baseline: Difference between the position of two (or more) cameras in a stereoscopic (or multistereoscopic) configuration.

- Óptica plegada: sistema óptico en el que la trayectoria óptica se dobla a través de elementos reflectantes tales como prismas o espejos, de forma que se cambia el espesor del sistema para alcanzar una cierta especificación de espesor.- Folded optics: An optical system in which the optical path is folded through reflective elements such as prisms or mirrors, so that the thickness of the system is changed to achieve a certain thickness specification.

- OTTL (Longitud de Pista Total Óptica): longitud de la trayectoria óptica seguida por la luz desde el punto en el que esta entra en el sistema óptico y hasta el punto en el que la misma alcanza el sensor.- OTTL (Optical Total Track Length): length of the optical path followed by light from the point where it enters the optical system and to the point where it reaches the sensor.

- MTTL (Longitud de Pista Total Mecánica): longitud total del dispositivo requerida para incluir las partes mecánicas del sistema óptico.- MTTL (Mechanical Total Track Length): total length of the device required to include the mechanical parts of the optical system.

- Prisma o espejo: se refiere al componente óptico usado para reflejar la luz a un cierto ángulo, doblando la trayectoria óptica de la luz.- Prism or mirror: refers to the optical component used to reflect light at a certain angle, bending the optical path of light.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

Con el objeto de introducir la tecnología de campo de luz en el mercado de los teléfonos inteligentes, se presenta con el presente documento un nuevo concepto de cámara plenóptica, en donde se usa un prisma o espejo u otro elemento reflectante para plegar la trayectoria óptica de la lente, permitiendo diseñar lentes con distancias focales grandes sin aumentar el espesor de la lente.In order to introduce light field technology in the smartphone market, a new concept of plenoptic camera is presented with this document, where a prism or mirror or other reflective element is used to bend the optical path of the lens, allowing lenses with large focal lengths to be designed without increasing the thickness of the lens.

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a una cámara plenóptica para dispositivos móviles que comprende una lente principal, una matriz de microlentes, un sensor de imagen y un primer elemento reflectante (preferentemente, un prisma o un espejo) configurado para reflejar los rayos de luz capturados por la cámara plenóptica antes de llegar al sensor de imagen, con el fin de plegar la trayectoria óptica de la luz capturada por la cámara antes de incidir sobre el sensor de imagen.A first aspect of the present invention refers to a plenoptic camera for mobile devices that comprises a main lens, an array of microlenses, an image sensor and a first reflective element (preferably a prism or a mirror) configured to reflect the light rays captured by the plenoptic camera before reaching the image sensor, in order to bend the optical path of the captured light through the camera before hitting the image sensor.

En una realización, el primer elemento reflectante se dispone para recibir los rayos de luz capturados antes de llegar a la lente principal. En otra realización, el primer elemento reflectante se dispone para recibir los rayos de luz ya enfocados por la lente principal. Cuando se usa solo un elemento reflectante, el eje óptico de la lente principal es preferentemente paralelo a la superficie del sensor de imagen (de esta manera, la trayectoria óptica se pliega 90 grados o cualquier otro ángulo arbitrario).In one embodiment, the first reflective element is arranged to receive the captured light rays before reaching the main lens. In another embodiment, the first reflective element is arranged to receive the light rays already focused by the main lens. When only one reflective element is used, the optical axis of the main lens is preferably parallel to the image sensor surface (in this way, the optical path is folded 90 degrees or any other arbitrary angle).

En otra realización, la cámara plenóptica comprende uno o más elementos reflectantes adicionales (preferentemente, prismas o espejos) configurados para reflejar los rayos de luz reflejados por el primer elemento reflectante antes de llegar al sensor de imagen. Por lo tanto, los elementos reflectantes adicionales se intercalan entre el primer elemento reflectante y el sensor de imagen, con el fin de plegar adicionalmente la trayectoria óptica y ayudar a reducir las dimensiones físicas de la cámara plenóptica en un eje determinado.In another embodiment, the plenoptic chamber comprises one or more additional reflective elements (preferably prisms or mirrors) configured to reflect light rays reflected by the first reflective element before reaching the image sensor. Therefore, additional reflective elements are inserted between the first reflective element and the image sensor, in order to further bend the optical path and help reduce the physical dimensions of the plenoptic chamber in a given axis.

La lente principal puede comprender una pluralidad de elementos de lente. En particular, la lente principal puede comprender un primer conjunto y un segundo conjunto de elementos de lente, comprendiendo cada conjunto uno o más elementos de lente concéntricos. La disposición física de ambos conjuntos de elementos de lente puede ser de tal modo que el eje óptico del primer conjunto de elementos de lente es perpendicular al eje óptico del segundo conjunto de elementos de lente y paralelo al sensor de imagen. En una realización, el primer elemento reflectante se dispone entre el primer y el segundo conjunto de elementos de lente. En otra realización, el primer elemento reflectante se dispone para recibir los rayos de luz capturados antes de llegar a la lente principal, y la cámara plenóptica comprende un segundo elemento reflectante dispuesto entre el primer conjunto y el segundo conjunto de elementos de lente, en donde el segundo elemento reflectante está configurado para reflejar los rayos de luz reflejados por el primer elemento reflectante y ya enfocados por el primer conjunto de elementos de lente, antes de llegar al sensor de imagen.The main lens may comprise a plurality of lens elements. In particular, the main lens may comprise a first set and a second set of lens elements, each set comprising one or more concentric lens elements. The physical arrangement of both sets of lens elements may be such that the optical axis of the first set of lens elements is perpendicular to the optical axis of the second set of lens elements and parallel to the image sensor. In one embodiment, the first reflective element is disposed between the first and second set of lens elements. In another embodiment, the first reflective element is arranged to receive the captured light rays before reaching the main lens, and the plenoptic chamber comprises a second reflective element disposed between the first set and the second set of lens elements, wherein The second reflective element is configured to reflect light rays reflected by the first reflective element and already focused by the first set of lens elements, before reaching the image sensor.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a un módulo de cámara para dispositivos móviles que comprende la cámara plenóptica descrita anteriormente. Este módulo de cámara puede ser, por ejemplo, una parte separada, directamente integrada en un teléfono inteligente (por ejemplo, insertada en el teléfono inteligente o conectada a la carcasa trasera del teléfono inteligente) por unos medios de acoplamiento y contactos eléctricos. En el módulo de cámara, los componentes de la cámara plenóptica se disponen de tal modo que el espesor del módulo de cámara es inferior a 10 mm.Another aspect of the present invention refers to a camera module for mobile devices that includes the plenoptic camera described above. This camera module can be, for example, a separate part, directly integrated into a smartphone (for example, inserted into the smartphone or connected to the rear casing of the smartphone) by means of coupling and electrical contacts. In the camera module, the components of the plenoptic camera are arranged in such a way that the thickness of the camera module is less than 10 mm.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un dispositivo móvil, preferentemente un teléfono inteligente, que comprende la cámara plenóptica o el módulo de cámara descritos anteriormente. En el dispositivo móvil, el sensor de imagen de la cámara plenóptica se puede disponer de tal modo que la línea perpendicular del sensor de imagen es paralela al lado trasero del dispositivo móvil. De esta forma, la trayectoria de la luz de los rayos de luz capturados por la cámara es plegada por el primer elemento reflectante (y, opcionalmente, por elementos reflectantes adicionales), lo que permite reducir el espesor del dispositivo móvil. En el dispositivo móvil, los componentes de la cámara plenóptica se disponen preferentemente de tal modo que el espesor del dispositivo móvil es inferior a 10 mm.A further aspect of the present invention relates to a mobile device, preferably a smartphone, comprising the plenoptic camera or camera module described above. In the mobile device, the image sensor of the plenoptic camera can be arranged in such a way that the perpendicular line of the image sensor is parallel to the rear side of the mobile device. In this way, the light path of the light rays captured by the camera is folded by the first reflective element (and, optionally, by additional reflective elements), which makes it possible to reduce the thickness of the mobile device. In the mobile device, the components of the plenoptic chamber are preferably arranged such that the thickness of the mobile device is less than 10 mm.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Una serie de dibujos, que ayudan a una mejor comprensión de la invención y que están expresamente relacionados con realizaciones de dicha invención, presentadas como ejemplos no limitativos de la misma, se describen muy brevemente a continuación.A series of drawings, which help to better understand the invention and which are expressly related to embodiments of said invention, presented as non-limiting examples thereof, are very briefly described below.

La figura 1A representa una vista lateral esquemática de un sistema de cámara plenóptica con un sensor de imagen, una matriz de microlentes y una lente de campo, de acuerdo con la técnica anterior. La figura 1B representa, en una vista frontal, las microimágenes producidas por las microlentes sobre el sensor de imagen. La figura 1C muestra los píxeles que forman una microimagen del sensor de imagen.Figure 1A represents a schematic side view of a plenoptic camera system with an image sensor, a microlens array and a field lens, according to the prior art. Figure 1B represents, in a front view, the microimages produced by the microlenses on the image sensor. Figure 1C shows the pixels that form a microimage of the image sensor.

La figura 2 ilustra la disparidad entre dos proyecciones del mismo punto de objeto a través de dos cámaras separadas entre sí una línea de base b. Figure 2 illustrates the disparity between two projections of the same object point through two cameras separated from each other by a baseline b.

La figura 3 muestra el error en los cálculos de profundidad frente a la distancia real de los objetos en el mundo de los objetos para diferentes distancias focales en una cámara plenóptica.Figure 3 shows the error in depth calculations versus the actual distance of objects in the object world for different focal lengths in a plenoptic camera.

La figura 4 muestra un módulo de cámara típico para teléfonos inteligentes. La figura 5A representa una cámara plenóptica de acuerdo con la técnica anterior, con una configuración plenóptica pura (desplegada). Las figuras 5B y 5C muestran una cámara plenóptica de acuerdo con dos realizaciones diferentes de la presente invención, con configuración de óptica plegada.Figure 4 shows a typical camera module for smartphones. Figure 5A represents a plenoptic chamber according to the prior art, with a pure (unfolded) plenoptic configuration. Figures 5B and 5C show a plenoptic chamber according to two different embodiments of the present invention, with folded optics configuration.

Las figuras 6A-6D muestran cuatro realizaciones de cámara plenóptica diferentes de acuerdo con la presente invención. Figures 6A-6D show four different plenoptic chamber embodiments in accordance with the present invention.

La figura 7 muestra un ejemplo esquemático de una cámara plenóptica de acuerdo con la presente invención, instalada dentro de un teléfono inteligente.Figure 7 shows a schematic example of a plenoptic camera according to the present invention, installed inside a smartphone.

Las figuras 8A-8D muestran otras cuatro realizaciones de dispositivos de cámara plenóptica con configuraciones de óptica plegada.Figures 8A-8D show four other embodiments of plenoptic chamber devices with folded optics configurations.

La figura 9 muestra un sensor de imagen con su círculo de imagen apropiado. La figura 10A muestra una vista 3D de una cámara plenóptica con configuración de óptica plegada. La figura 10B muestra una vista 3D de una cámara plenóptica con configuración de óptica plegada en donde las lentes se han cortado para reducir el espesor del dispositivo en el eje Z.Figure 9 shows an image sensor with its appropriate image circle. Figure 10A shows a 3D view of a plenoptic chamber with folded optics configuration. Figure 10B shows a 3D view of a plenoptic chamber with folded optics configuration where the lenses have been cut to reduce the thickness of the device in the Z axis.

Descripción detalladaDetailed description

Las cámaras convencionales capturan información espacial bidimensional de los rayos de luz capturados por el sensor. Además, también se puede capturar información de color usando los así denominados sensores de patrón de Bayer u otros sensores de color. Sin embargo, no se registra información alguna acerca de la dirección de llegada de los rayos mediante una cámara convencional. Las cámaras plenópticas tienen la capacidad de registrar información 3D acerca de los diferentes objetos. Básicamente, una cámara plenóptica es equivalente a capturar la escena desde varios puntos de vista (las así denominadas vistas plenópticas que actúan como varias cámaras distribuidas alrededor de la apertura equivalente de la cámara plenóptica).Conventional cameras capture two-dimensional spatial information from light rays captured by the sensor. In addition, color information can also be captured using so-called Bayer pattern sensors or other color sensors. However, no information about the direction of arrival of lightning is recorded by a conventional camera. Plenoptic cameras have the ability to record 3D information about different objects. Basically, a plenoptic camera is equivalent to capturing the scene from multiple viewpoints (so-called plenoptic views that act as multiple cameras distributed around the equivalent aperture of the plenoptic camera).

Por lo general, una cámara plenóptica 100 (véase la figura 1A) se hace colocando una matriz de microlentes 104 entre la lente principal 102 y el sensor de imagen 108. Cada una de las microlentes 106 ( lx,ly ) está formando una imagen pequeña, conocida como microimagen (110a, 110b), de la apertura principal sobre el sensor de imagen 108 (véanse las figuras 1B y 1C), de tal modo que cada píxel (px,py) de cualquier microimagen (110a, 110b) está capturando rayos de luz 101 que provienen de una parte diferente de la apertura principal, cada una de las microimágenes debajo de cualquier microlente es una imagen de la apertura de la lente principal, y cada píxel en la posición px1,py1 a pxn,pyn en cada microlente 106 integra luz proveniente de una parte dada de la apertura ( axn,ayn ) independientemente de la posición de la microlente. La luz que atraviesa la apertura en la posición (axn,ayn) proveniente de diferentes ubicaciones del mundo de los objetos colisionará con diferentes microlentes pero siempre será integrada por el píxel (pxn,pyn) debajo de cada microlente de la cámara. En consecuencia, las coordenadas (px,py) de un píxel dentro de una microimagen determinan la dirección de llegada de los rayos capturados a una microlente dada y (lx,ly) determinan la posición espacial bidimensional. Toda esta información se conoce como campo de luz y se puede representar mediante una matriz de cuatro dimensiones LF(px,py,lx,ly) o una matriz de cinco dimensiones LF(px,py, lx, ly, c ) si se considera la información de color (c).Typically, a plenoptic camera 100 (see Figure 1A ) is made by placing an array of microlenses 104 between the main lens 102 and image sensor 108. Each of the microlenses 106 ( lx,ly ) is forming a small image. , known as a microimage (110a, 110b), of the main aperture on image sensor 108 (see Figures 1B and 1C ), such that each pixel ( px,py) of any microimage (110a, 110b) is capturing light rays 101 coming from a different part of the main aperture, each of the microimages below any microlens is an image of the main lens aperture, and each pixel at position px1,py1 to pxn,pyn in each microlens 106 integrates light coming from a given part of the aperture ( axn,ayn ) regardless of the position of the microlens. Light passing through the aperture at position ( axn,ayn) from different locations in the object world will collide with different microlenses but will always be integrated by the pixel ( pxn,pyn) under each camera microlens. Consequently, the coordinates ( px,py) of a pixel within a microimage determine the arrival direction of the captured rays at a given microlens and ( lx,ly) determine the two-dimensional spatial position. All this information is known as a light field and can be represented by a four-dimensional LF matrix ( px,py,lx,ly) or a five-dimensional LF matrix ( px,py, lx, ly, c ) if the information is considered colored (c).

Como se ha mencionado anteriormente, en algunos aspectos clave una cámara plenóptica se comporta como una cámara multiestereoscópica (debido a que ambas son sistemas multivista) con una línea de base reducida entre vistas. Es decir, los sistemas multiestereoscópicos también pueden registrar el campo de luz. El comportamiento de las cámaras estereoscópicas y multiestereoscópicas se ha estudiado ampliamente. Artículos como "Quantization Error in Stereo Imaging" [Rodríguez, J. J., y Aggarwal, J. K. Quantization Error in Stereo Imaging. En Computer Vision and Pattern Recognition, 1988. Proceedings CVPR'88, Computer Society Conference on (páginas 153-158). IEEE] muestran cómo unas distancias focales largas mejoran la estimación de errores de profundidad en distancias relativamente largas en sistemas multivista.As mentioned above, in some key respects a plenoptic camera behaves like a multi-stereo camera (since both are multi-view systems) with a reduced baseline between views. That is, multi-stereoscopic systems can also record the light field. The behavior of stereoscopic and multistereoscopic cameras has been extensively studied. Articles such as "Quantization Error in Stereo Imaging" [Rodríguez, JJ, and Aggarwal, JK Quantization Error in Stereo Imaging. In Computer Vision and Pattern Recognition, 1988. Proceedings CVPR'88, Computer Society Conference on (pages 153-158). IEEE] show how long focal lengths improve depth error estimation at relatively long distances in multi-view systems.

La estimación de profundidad de una cámara estereoscópica sigue la ecuación:The depth estimation of a stereoscopic camera follows the equation:

Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001

en donde z es el punto de profundidad de interés, b es la línea de base, f la distancia focal de las cámaras (si ambas cámaras tienen la misma distancia focal) y d la disparidad. La disparidad d representa la diferencia en la posición de dos proyecciones (o más proyecciones en el caso de un sistema multiestereoscópico) del mismo punto en el mundo de los objetos, en las dos (o más) cámaras de un sistema estereoscópico (multiestereoscópico), como un ejemplo la figura 2 muestra dos cámaras separadas entre sí una línea de base b , y cómo, cuando la luz procedente del punto P en el mundo de los objetos atraviesa las dos lentes equivalentes c1 y c2 de las dos cámaras y alcanza los sensores s1 y s2 de las dos cámaras en dos posiciones diferentes de los sensores, la disparidad d es la distancia entre las dos imágenes pl y p2 del mismo punto P en los dos sensores s1 y s2.where z is the depth point of interest, b is the baseline, f is the focal length of the cameras (if both cameras have the same focal length), and d is the disparity. The disparity d represents the difference in the position of two projections (or more projections in the case of a multistereoscopic system) of the same point in the world of objects, in the two (or more) cameras of a stereoscopic (multistereoscopic) system, As an example , figure 2 shows two cameras separated from each other by a baseline b , and how, when the light coming from point P in the world of objects passes through the two equivalent lenses c1 and c2 of the two cameras and reaches the sensors s1 and s2 of the two cameras at two different sensor positions, the disparity d is the distance between the two images pl and p 2 of the same point P on the two sensors s1 and s2.

A partir de la ecuación anterior, el error de estimación de profundidad se puede calcular como:From the above equation, the depth estimation error can be calculated as:

Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002

en donde Az representa el error de profundidad absoluto, y Ad representa el error de disparidad absoluto.where Az represents the absolute depth error, and Ad represents the absolute disparity error.

Una cámara plenóptica sigue la misma ecuación para el error producido en los cálculos de profundidad. En este caso, la línea de base corresponde al tamaño de apertura del sistema óptico ( ). A plenoptic chamber follows the same equation for the error produced in depth calculations. In this case, the baseline corresponds to the aperture size of the optical system ( ).

Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001

en donde f# = f /D (es decir, el número f).where f# = f /D (that is, the number f).

Por lo tanto, el error de profundidad Az producido en una cámara plenóptica se puede reducir aumentando la distancia focal f del sistema óptico al tiempo que se mantiene el número f, reduciendo el número f al tiempo que se mantiene la distancia focal f (es decir, aumentando D), o reduciendo el número f al mismo tiempo que se aumenta la distancia focal f. Las lentes de teléfono móvil se diseñan comúnmente con números f pequeños y distancias focales pequeñas (debido a los requisitos de espesor restrictivos del sector industrial de los teléfonos móviles). Partiendo de un diseño comercialmente disponible de una lente para un teléfono inteligente, que tiene un número f pequeño y una distancia focal pequeña, la figura 3 muestra cómo el error de estimación de profundidad se reduce cuadráticamente con el aumento de la distancia focal cuando se mantiene el número f. El error producido por la distancia focal (fi), que es una distancia focal pequeña hallada habitualmente en el sector industrial de los teléfonos móviles, es cuatro veces mayor que el error producido por la distancia focal f2 (f2 = 2fi), y nueve veces mayor que el error producido por f3 f = 3fi). Therefore, the depth error Az produced in a plenoptic camera can be reduced by increasing the focal length f of the optical system while maintaining the f- number , reducing the f-number while maintaining the focal length f (i.e. , increasing D), or decreasing the f-number while increasing the f-focal length. Mobile phone lenses are commonly designed with small f-numbers and small focal lengths (due to the restrictive thickness requirements of the mobile phone industry). Starting from a commercially available design of a smartphone lens, which has a small f-number and a small focal length, Figure 3 shows how the depth estimation error decreases quadratically with increasing focal length when holding the number f. The error produced by the focal length ( fi), which is a small focal length commonly found in the mobile phone industry, is four times greater than the error produced by the focal length f 2 ( f 2 = 2fi), and nine times greater than the error produced by f 3 f = 3fi).

Sin embargo, aumentar la distancia focal generalmente significa aumentar la OTTL (longitud de pista total óptica) de un sistema óptico. Incluso si depende del diseño óptico particular, la relación entre la distancia focal y la OTTL sigue aproximadamente la expresión 1,1 OTTL < 1,3 en las configuraciones desplegadas, por lo tanto, un However, increasing the focal length usually means increasing the OTTL (Optical Total Track Length) of an optical system. Even if it depends on the particular optical design, the relationship between focal length and OTTL roughly follows the expression 1.1 OTTL < 1.3 in deployed configurations, therefore a

aumento de la distancia focal implica un aumento casi proporcional de la OTTL para mantener el número f constante y, por lo tanto, un aumento en la MTTL (longitud de pista total mecánica), lo que hace que el módulo de cámara (como el módulo de cámara 400 para teléfonos inteligentes representado en la figura 4) sea más grueso (es decir, un Sz grande).Increasing focal length implies an almost proportional increase in OTTL to keep the f-number constant, and therefore an increase in MTTL (Mechanical Total Track Length), which makes the camera module (like the module of camera 400 for smartphones depicted in figure 4 ) is thicker (ie, a large Sz).

La figura 4 muestra un diagrama esquemático de un módulo de cámara 400 típico para dispositivos móviles, tales como teléfonos inteligentes, con el objeto de ser ilustrativo pero nunca limitativo. Se han resaltado las dimensiones importantes (Sx x Sy x Sz). Las dimensiones típicas de los módulos de cámara usados en el sector industrial de los teléfonos móviles son las siguientes: 4 mm < Sz < 6,5 mm; 8 mm < Sy < 10 mm; 8 mm < Sz < 10 mm, en donde Sx, Sy y Sz corresponden al ancho, la altura y el espesor del módulo de cámara 400, respectivamente (de acuerdo con los ejes X, Y y Z de la figura 7).Figure 4 shows a schematic diagram of a typical camera module 400 for mobile devices, such as smartphones, to be illustrative but not limiting. Important dimensions (Sx x Sy x Sz) have been highlighted. Typical dimensions of camera modules used in the mobile phone industry are as follows: 4 mm < Sz < 6.5 mm; 8mm < Sy < 10mm; 8 mm < Sz < 10 mm, where Sx, Sy, and Sz correspond to the width, height, and thickness of the chamber module 400, respectively (according to the X, Y, and Z axes of Figure 7).

La dimensión más crítica es Sz, que coincide con la MTz (Pista Mecánica en z). Este tamaño Sz del módulo de cámara 400 tiene que ser menor que el espesor Tz del dispositivo móvil, como se muestra en la figura 7, y los fabricantes de teléfonos móviles tienden a pasar a espesores más pequeños con cada nueva generación de teléfonos. Esto significa que es necesario que las cámaras sigan estas tendencias si el objeto es encajar las mismas en el dispositivo móvil. Los módulos de cámara con espesores Sz superiores a 10 mm serían rechazados de forma contundente por el mercado, que apunta a cámaras con un Sz que se aproxima a 5 y 4 mm.The most critical dimension is Sz, which coincides with the MTz (Mechanical Track in z). This size Sz of the chamber module 400 must be smaller than the thickness Tz of the mobile device, as shown in Figure 7, and mobile phone manufacturers tend to move to smaller thicknesses with each new generation of phones. This means that cameras need to follow these trends if the object is to fit them into the mobile device. Camera modules with Sz thicknesses greater than 10mm would be resoundingly rejected by the market, which targets cameras with Sz that is close to 5 and 4mm.

Hoy en día, las tendencias del mercado de los teléfonos inteligentes exigen un espesor Sz reducido para las minicámaras, lo que obliga a los proveedores a diseñar lentes con distancias focales f muy reducidas para cumplir con las especificaciones de los clientes. Las cámaras plenópticas miniaturizadas (como las que se divulgan en el documento de patente US9647150B2), incluso si nunca fueron lanzadas comercialmente por nadie más con un factor de forma similar al de la figura 4, pueden tener un desempeño muy mejorado si la distancia focal f se aumenta a valores que no se ven comúnmente en las lentes de formación de imágenes convencionales en el sector industrial de las minicámaras. Por lo tanto, resulta imperativo aumentar la distancia focal de un sistema plenóptico específico sin infringir las reglas de diseño del mercado de los teléfonos inteligentes (que requieren espesores muy pequeños) para mejorar la precisión de errores de profundidad y llevar la minicámara plenóptica al nivel superior de las cámaras de profundidad/3D para dispositivos portátiles.Today's smartphone market trends call for reduced Sz thickness for mini cameras, forcing vendors to design lenses with greatly reduced f focal lengths to meet customer specifications. Miniaturized plenoptic cameras (such as those disclosed in US9647150B2), even if never commercially released by anyone else with a form factor similar to Figure 4, can have greatly improved performance if the focal length f is increased to values not commonly seen in conventional imaging lenses in the mini-camera industry. Therefore, it is imperative to increase the focal length of a specific plenoptic system without violating the design rules of the smartphone market (which require very small thicknesses) to improve depth error accuracy and take the mini plenoptic camera to the next level. depth/3D cameras for handheld devices.

Un primer enfoque para aumentar la distancia focal f es ajustar a escala todos los componentes del sistema óptico, aumentando todas las dimensiones al tiempo que se mantiene el número f. Esto implica cambiar las lentes principales, cambiar las microlentes y el propio sensor, de tal modo que también se obliga a un aumento en las dimensiones de la OTTL y de la MTTL, superando con seguridad los requisitos del mercado de los teléfonos inteligentes en cuanto a espesores (Sz) pequeños.A first approach to increasing the focal length f is to scale all components of the optical system, increasing all dimensions while maintaining the f number. This involves changing the main lenses, changing the microlenses and the sensor itself, in such a way that an increase in the dimensions of the OTTL and MTTL is also forced, safely exceeding the requirements of the smartphone market in terms of small thicknesses (Sz).

Un segundo enfoque para aumentar la distancia focal f podría ser ajustar a escala la lente principal pero mantener el tamaño del sensor y de las microlentes. La distancia focal f de la cámara plenóptica aumentaría pero, debido a que se mantiene el mismo tamaño de las microlentes y del sensor, el FOV (campo de visión) se reduciría debido al hecho de que el sensor ya no está capturando todo el FOV del sistema óptico, sino solo un subconjunto. Y lo que es peor, en este caso la OTTL y la MTTL también se verían aumentadas, conduciendo a un aumento en la longitud de la lente principal y dificultando su uso en aplicaciones de teléfonos móviles.A second approach to increasing the focal length f could be to scale the main lens but keep the size of the sensor and microlenses. The focal length f of the plenoptic camera would increase but, because the size of the microlenses and the sensor are kept the same, the FOV (field of view) would be reduced due to the fact that the sensor is no longer capturing the full FOV of the optical system, but only a subset. And what is worse, in this case the OTTL and MTTL would also be increased, leading to an increase in the length of the main lens and making it difficult to use in mobile phone applications.

Estos enfoques para aumentar la distancia focal f permiten mejorar el error en los cálculos de profundidad (estos mueven el punto de diseño hacia las curvas inferiores en la figura 3), haciendo que la cámara sea más precisa, con porcentajes de error inferiores para la estimación de profundidades de objetos ubicados más lejos de la cámara (es decir, con distancias más largas en la figura 3). Sin embargo, la OTTL y la MTTL resultantes aumentan y no se ajustan a las especificaciones de espesor restrictivas de las minicámaras de teléfono inteligente actuales o, en otras palabras, un módulo como en la figura 4 tendría un espesor Sz demasiado grande para encajar dentro de un teléfono móvil.These approaches to increase the focal length f allow to improve the error in the depth calculations (these move the design point towards the lower curves in Figure 3), making the camera more accurate, with lower error rates for estimating depths of objects located further from the camera (ie, with longer distances in Figure 3). However, the resulting OTTL and MTTL are increased and do not fit the restrictive thickness specifications of current smartphone mini-cameras, or in other words, a module like in Figure 4 would have too large a thickness Sz to fit within a Mobile phone.

En este contexto, en la presente invención se usa un prisma o espejo para plegar la trayectoria óptica de la luz, aumentando la OTTL sin aumentar el espesor Sz del módulo de cámara 400. Por lo tanto, se presenta con el presente documento un dispositivo plenóptico novedoso con configuraciones de óptica plegada.In this context, a prism or mirror is used in the present invention to fold the optical path of light, increasing the OTTL without increasing the thickness Sz of the camera module 400. Therefore, a plenoptic device is presented herein. novel with folded optic configurations.

Las figuras 5A-5C muestran varias realizaciones de una cámara plenóptica, que muestran los beneficios de los dispositivos plegados en términos de espesor. En todas estas realizaciones, la lente principal 102 está formada por un único elemento de lente, o un par o grupo de elementos de lente cementados. En estas figuras, el término OT se refiere a la longitud de pista óptica y MT se refiere a la longitud de pista mecánica. La longitud de pista mecánica en el eje Z (MTz) representada en la figura 7 es la dimensión crítica a considerar cuando se encaja la cámara en un teléfono móvil debido a que esta corresponde al espesor Tz del dispositivo (o, en otras palabras, hacer que el espesor Sz sea tan pequeño como sea posible en el módulo de cámara 400 de la figura 4). Las tres realizaciones de las figuras 5A-5C tienen el mismo desempeño óptico en términos de distancia focal f y número f pero una MTz diferente. Figures 5A-5C show various embodiments of a plenoptic chamber, showing the benefits of folded devices in terms of thickness. In all of these embodiments, the primary lens 102 is formed from a single lens element, or a pair or group of cemented lens elements. In these figures, the term OT refers to the optical track length and MT refers to the mechanical track length. The mechanical track length in the Z axis (MTz) represented in figure 7 is the critical dimension to consider when embedding the camera in a mobile phone because it corresponds to the thickness Tz of the device (or, in other words, making that the thickness Sz is as small as possible in the chamber module 400 of figure 4). The three embodiments of Figures 5A-5C have the same optical performance in terms of focal length f and f number but a different MTz.

La figura 5A representa una cámara plenóptica 500a típica de acuerdo con la técnica anterior. La configuración de esta cámara plenóptica 500a está diseñada con un número f pequeño y una distancia focal f grande con el fin de obtener una buena precisión de errores de profundidad. El eje óptico 502 de la lente principal 102 es perpendicular al sensor de imagen 108, atravesando el centro del sensor de imagen 108 (es decir, la línea normal 504 del sensor de imagen 108 en su punto central es coincidente con el eje óptico 502). Sin embargo, esta configuración tiene una OTTLa = OTza grande, lo que implica una MTTLa = MTza grande que no encaja dentro de las dimensiones típicas de un teléfono inteligente.Figure 5A depicts a typical plenoptic chamber 500a according to the prior art. The setup of this 500a plenoptic camera is designed with a small f-number and a large f- focal length in order to obtain good depth error accuracy. The optical axis 502 of the main lens 102 is perpendicular to the image sensor 108, through the center of the image sensor 108 (ie, the normal line 504 of the image sensor 108 at its center point is coincident with the optical axis 502). . However, this configuration has a large OTTLa = OTza, which implies a large MTTLa = MTza that does not fit within the typical dimensions of a smartphone.

La figura 5B muestra una cámara plenóptica 500b de acuerdo con una realización de la presente invención. La cámara plenóptica 500b representada en la figura 5B usa una óptica plegada que reduce la MTz al tiempo que se mantiene la misma distancia focal (la OTTL y el número f siguen siendo iguales que en la figura 5A). En esta configuración, la trayectoria óptica se dobla usando una superficie reflectante de un primer elemento reflectante 510, tal como un prisma o un espejo, por lo tanto la OTTLb tiene dos componentes, OTzb y OTxb, pero la OTTLb es igual que la usada en la figura 5A ( OTTL b = OTTLa = OTza = OTzb + OTxb). En la configuración representada en la figura 5B, el eje óptico 502 de la lente principal 502 es paralelo al sensor de imagen 108 (es decir, el eje óptico 502 y la línea normal 504 del sensor de imagen son perpendiculares).Figure 5B shows a plenoptic chamber 500b in accordance with one embodiment of the present invention. The plenoptic camera 500b depicted in Figure 5B uses a folded optic that reduces the MTz while maintaining the same focal length (OTTL and f-number remain the same as in Figure 5A). In In this configuration, the optical path is bent using a reflective surface of a first reflective element 510, such as a prism or a mirror, thus the OTTLb has two components, OTzb and OTxb, but the OTTLb is the same as that used in the Figure 5A ( OTTL b = OTTL a = OTz a = OTz b + OTx b ). In the configuration shown in Fig. 5B, the optical axis 502 of the main lens 502 is parallel to the image sensor 108 (ie, the optical axis 502 and the normal line 504 of the image sensor are perpendicular).

Sin embargo, a diferencia de la configuración anterior, el espesor de MTz del módulo de cámara se ha reducido lo bastante para encajar dentro de los requisitos de espesor bajo de las especificaciones de minicámara, al tiempo que se conservan los beneficios de unas distancias focales grandes para los sistemas de cámara plenóptica. O, en otras palabras, las cámaras plenópticas 500a y 500b en las figuras 5A y 5B ofrecen el mismo desempeño óptico y el mismo número f; sin embargo, el espesor de la cámara plenóptica 500a en la figura 5A es mayor que el espesor de la cámara plenóptica 500b en la figura 5B (MTza > MTzb) o, si se implementa en un módulo como en la figura 4, el espesor Sz sería menor para la realización mostrada en la figura 5B.Unlike the previous configuration, however, the MTz thickness of the camera module has been reduced enough to fit within the low thickness requirements of mini-camera specifications, while retaining the benefits of long focal lengths. for plenoptic chamber systems. Or, in other words, the plenoptic chambers 500a and 500b in Figures 5A and 5B offer the same optical performance and the same f-number; however, the thickness of the plenoptic chamber 500a in Figure 5A is greater than the thickness of the plenoptic chamber 500b in Figure 5B (MTza > MTzb) or, if implemented in a module as in Figure 4, the thickness Sz would be less for the embodiment shown in Figure 5B.

La figura 5C representa una cámara plenóptica 500c de acuerdo con otra realización de la presente invención. Esta cámara plenóptica 500c tiene una configuración en la que se han introducido dos elementos reflectantes, un primer elemento reflectante 510 y un segundo elemento reflectante 512, para curvar la trayectoria óptica. El segundo elemento reflectante 512 (tal como un prisma o un espejo) refleja los rayos de luz que ya han sido reflejados por el primer elemento reflectante 510. Se pueden usar elementos reflectantes adicionales (por ejemplo, un tercer elemento reflectante, un cuarto elemento reflectante, etc.) para reflejar adicionalmente los rayos de luz reflejados por los elementos reflectantes anteriores situados a lo largo de la trayectoria óptica. La OTTL en la figura 5C tiene tres componentes, OTz1c, OTxc y OTz2c, en donde su suma coincide con OTTLa ( OTTL C = OTTLa = OTzlc + OTxc + OTz2c) de la figura 5A, de tal modo que la distancia focal permanece constante y la MTz se ha reducido drásticamente (MTzc < MTzb < MTza). En la configuración mostrada en la figura 5C, el eje óptico 502 de la lente principal 102 y la línea normal del sensor de imagen 108 en su punto central son paralelos pero no coincidentes (es decir, estos están situados a diferentes alturas), debido a que la trayectoria óptica se ha plegado dos veces a lo largo del camino.Figure 5C depicts a plenoptic chamber 500c in accordance with another embodiment of the present invention. This plenoptic chamber 500c has a configuration in which two reflective elements, a first reflective element 510 and a second reflective element 512, have been introduced to bend the optical path. The second reflective element 512 (such as a prism or a mirror) reflects light rays that have already been reflected by the first reflective element 510. Additional reflective elements may be used (eg, a third reflective element, a fourth reflective element , etc.) to further reflect the light rays reflected by the above reflective elements located along the optical path. The OTTL in Figure 5C has three components, OTz 1 c, OTxc and OTz 2 c, where their sum coincides with OTTLa ( OTTL C = OTTL a = OTz lc + OTx c + OTz 2c ) of Figure 5A, such that so that the focal length remains constant and the MTz has been drastically reduced (MTzc < MTzb < MTza). In the configuration shown in Figure 5C, the optical axis 502 of the main lens 102 and the normal line of the image sensor 108 at its center point are parallel but not coincident (ie, they are located at different heights), due to that the optical path has been folded twice along the way.

Las figuras 6A-6D muestran varias realizaciones de dispositivos de cámara plenóptica (600a, 600b, 600c, 600d) con configuración de óptica plegada, con el objeto de ser ilustrativos, pero nunca limitativos, en donde la lente principal 102 está compuesta por una pluralidad de grupos de lente o elementos de lente no cementados. Los dispositivos de cámara plenóptica mostrados en esta figura están formados por un sensor de imagen 108, una matriz de microlentes 104, un filtro de infrarrojos 612 (un elemento opcional que puede no estar presente) y una lente principal 102 compuesta por cuatro o cinco elementos de lente, pero esta podría estar compuesta por menos o más elementos de lente. Figures 6A-6D show various embodiments of plenoptic chamber devices (600a, 600b, 600c, 600d) with folded optics configuration, in order to to be illustrative, but not limiting, wherein the primary lens 102 is comprised of a plurality of uncemented lens groups or lens elements. The plenoptic camera devices shown in this figure consist of an image sensor 108, a microlens array 104, an infrared filter 612 (an optional element that may not be present), and a main lens 102 composed of four or five elements. of lens, but this could be composed of fewer or more lens elements.

Cada configuración muestra una MTz (la longitud de pista mecánica en el eje Z correspondiente al espesor Tz del dispositivo móvil) diferente, como se representa en la figura 7. Cada figura representa los ejes X, Y y Z correspondientes a los mostrados en la figura 7, de acuerdo con la instalación de la cámara plenóptica en el dispositivo móvil (en las figuras 6A-6C, el sensor de imagen 108 se extiende a lo largo del eje Z, mientras que, en la realización de la figura 6D, el sensor de imagen 108 se extiende a lo largo del eje X). En todos los casos, la introducción de un primer elemento reflectante 510 (preferentemente, un prisma o espejo) que pliega la trayectoria de la luz reduce la MTz con respecto a la configuración no plegada original. Como se puede ver en las figuras 6A-6D, en todos los casos, MTz < OTTL y, por supuesto, MTz < MTTL (considerando la configuración no plegada original para calcular la MTTL).Each configuration shows a different MTz (the mechanical track length in the Z axis corresponding to the thickness Tz of the mobile device), as represented in figure 7. Each figure represents the X, Y and Z axes corresponding to those shown in the figure 7, according to the installation of the plenoptic camera in the mobile device (in figures 6A-6C, the image sensor 108 extends along the Z axis, while, in the embodiment of figure 6D, the sensor image 108 extends along the X axis). In all cases, the introduction of a first reflective element 510 (preferably a prism or mirror) that folds the light path reduces the MTz relative to the original unfolded configuration. As can be seen in Figures 6A-6D, in all cases, MTz < OTTL and, of course, MTz < MTTL (considering the original unfolded configuration to calculate the MTTL).

En la primera configuración, mostrada en la figura 6A, el primer elemento reflectante 510, tal como un prisma o espejo colocado a 45 grados con respecto al eje óptico, refleja los rayos de luz 601a capturados por la cámara plenóptica 600a justo antes de atravesar cualquier superficie óptica, es decir, antes de alcanzar cualquiera de los elementos de lente (620, 622, 624, 626, 628) de la lente principal 102. En el ejemplo de la figura 6A, los rayos de luz 601b reflejados desde el primer elemento reflectante 510 (y que forman un cierto ángulo con respecto a los rayos de luz capturados 601a) alcanzan la lente principal 102. Queda muy claro en la figura 6A que MTza < OTTLa, lo que en términos prácticos significa que el espesor Sz del módulo de cámara 400 (la figura 4) es más pequeño y más fácil de encajar dentro de los estrictos requisitos de un teléfono móvil.In the first configuration, shown in Figure 6A, the first reflective element 510, such as a prism or mirror positioned at 45 degrees to the optical axis, reflects the light rays 601a captured by the plenoptic chamber 600a just before passing through any optical surface, that is, before reaching any of the lens elements (620, 622, 624, 626, 628) of the main lens 102. In the example of Figure 6A, light rays 601b reflected from the first element 510 (and forming a certain angle with respect to the captured light rays 601a) reach the main lens 102. It is very clear from Fig. 6A that MTza < OTTLa, which in practical terms means that the thickness Sz of the modulus of camera 400 (figure 4) is smaller and easier to fit within the strict requirements of a mobile phone.

En la segunda configuración, representada en la figura 6B, la lente principal 102 comprende un primer conjunto (630, 632) y un segundo conjunto (634, 636) de elementos de lente. La cámara plenóptica 600b de la figura 6B dobla los rayos de luz capturados 601a después de que estos hayan atravesado el primer conjunto de elementos de lente (las dos primeras lentes 630 y 632) de la lente principal 102 (en este caso, un doblete acromático) con la ayuda de un primer elemento reflectante 510, un prisma o espejo, colocado a 45 grados con respecto a los ejes ópticos de ambos conjuntos de elementos de lente. En este caso, la MTzb = MTza y, en ambos casos, está limitado por las dimensiones de pastilla de sensor (Dx en las figuras 6A-6C). Sin embargo, debido a razones de empaquetado y/o debido al diseño óptico, podría ser mejor plegar la luz antes o después de atravesar varias superficies ópticas.In the second configuration, shown in Figure 6B, the main lens 102 comprises a first set (630, 632) and a second set (634, 636) of lens elements. The plenoptic camera 600b of Figure 6B bends the captured light rays 601a after they have passed through the first set of lens elements (the first two lenses 630 and 632) of the main lens 102 (in this case, an achromatic doublet). ) with the aid of a first reflective element 510, a prism or mirror, positioned at 45 degrees to the optical axes of both sets of lens elements. In this case, MTzb = MTza and, in both cases, is limited by the sensor chip dimensions (Dx in Figures 6A-6C). However, due to packaging reasons and/or due to optical design, it might be better to fold the light before or after passing through various optical surfaces.

La tercera configuración (la figura 6C) muestra una lente principal 102 formada por cinco elementos de lente divididos en un primer conjunto (640, 642, 644) y un segundo conjunto (646, 648) de elementos de lente. Los rayos de luz capturados 601a se reflejan después de atravesar el primer conjunto de elementos de lente (los primeros tres elementos de lente 640, 642, 644), obteniendo los rayos de luz reflejados 601 b que inciden sobre el segundo conjunto (646, 648) de elementos de lente y el sensor de imagen 108. De nuevo, MTzc < OTTL = OTzc OTxc.The third configuration (FIG. 6C) shows a primary lens 102 made up of five lens elements divided into a first set (640, 642, 644) and a second set (646, 648) of lens elements. The captured light rays 601a are reflected after passing through the first set of lens elements (the first three lens elements 640, 642, 644), obtaining the reflected light rays 601 b that fall on the second set (646, 648 ) of lens elements and image sensor 108. Again, MTzc < OTTL = OTzc OTxc.

La figura 6D muestra una cuarta configuración en la que se usa, además del primer elemento reflectante 510, un segundo elemento reflectante 512 (por ejemplo, un prisma o espejo) para reducir el espesor MTz (MTz < OTTL = OTxd OTzd). En este caso, el sensor se extiende a lo largo de la dimensión x y, por lo tanto, su dimensión de pastilla no limita la MTz. En esta realización, la lente principal 102 está formada por cuatro elementos de lente divididos en un primer conjunto (650, 652) y un segundo conjunto (654, 656) de elementos de lente. El primer elemento reflectante 510 se dispone para recibir los rayos de luz capturados 601a antes de que estos alcancen la lente principal 102, para obtener rayos de luz reflejados 601b. El segundo elemento reflectante 512 se dispone entre ambos conjuntos de elementos de lente y refleja los rayos de luz reflejados 601b para obtener rayos de luz reflejados 601c adicionales que inciden sobre el segundo conjunto (654, 656) de elementos de lente y el sensor de imagen 108.Figure 6D shows a fourth configuration in which, in addition to the first reflective element 510, a second reflective element 512 (eg a prism or mirror) is used to reduce the thickness MTz (MTz < OTTL = OTxd OTzd). In this case, the sensor extends along the x dimension and therefore its chip dimension does not limit the MTz. In this embodiment, the main lens 102 is made up of four lens elements divided into a first set (650, 652) and a second set (654, 656) of lens elements. The first reflective element 510 is arranged to receive the captured light rays 601a before they reach the main lens 102, to obtain reflected light rays 601b. The second reflective element 512 is arranged between both sets of lens elements and reflects the reflected light rays 601b to obtain additional reflected light rays 601c which fall on the second set (654, 656) of lens elements and the image sensor. 108.

Como se explica en las figuras 5A-5C y 6A-6D anteriores, la óptica plegada permite reducir el espesor (MTz, o Sz en la figura 4 y Tz en la figura 7) de cámaras con distancias focales grandes que comúnmente conduciría a unas dimensiones Sz grandes (se pueden encajar unas distancias focales altas en módulos realmente delgados con MTz o Sz bajo, como se muestra en la figura 6D, por ejemplo). Como ya se ha dicho, en todos los casos de las figuras 5B-5C y 6A-6D, el espesor de la cámara se reduce drásticamente con respecto a su espesor original (la MTTL en la configuración desplegada equivalente), permitiendo encajar cámaras grandes en dispositivos portátiles que, si no fuera por el uso de la tecnología de óptica plegada, nunca serían capaces de cumplir con las especificaciones del sector industrial de los teléfonos inteligentes en términos de espesor.As explained in Figures 5A-5C and 6A-6D above, folded optics allow the thickness (MTz, or Sz in Figure 4 and Tz in Figure 7) of cameras with large focal lengths to be reduced which would commonly lead to smaller dimensions. Large Sz (high focal lengths can fit into really thin modules with low MTz or Sz, as shown in Figure 6D for example). As already stated, in all cases of Figures 5B-5C and 6A-6D, the thickness of the chamber is drastically reduced from its original thickness (the MTTL in the equivalent deployed configuration), allowing large chambers to fit into portable devices that, were it not for the use of folded optics technology, would never be able to meet the specifications of the telephone industry smart in terms of thickness.

La cámara plenóptica con un espesor reducido propuesta por la presente invención es apta para instalarse en cualquier dispositivo móvil con unas restricciones de espesor estrictas, tal como una tableta, PDA o un teléfono inteligente. La figura 7 muestra un ejemplo de una cámara plenóptica encajada en un teléfono inteligente 700 que tiene una configuración similar a las representadas en las realizaciones de las figuras 6B y 6C. Como se representa en la figura 7, la cámara plenóptica se instala preferentemente en la parte posterior o lado trasero 710 del teléfono inteligente 700, capturando imágenes desde detrás de la pantalla. Como alternativa, la cámara plenóptica se puede instalar en el lado delantero del teléfono inteligente 700, junto a la pantalla, para capturar imágenes frontales. El teléfono inteligente 700 tiene las siguientes dimensiones en los ejes X, Y y Z representados en la figura 7: un ancho Tx, una longitud Ty y un espesor Tz, respectivamente. Este ejemplo pretende ser ilustrativo pero no limitativo. En este ejemplo, la lente principal 102 de la cámara plenóptica está formada por cinco elementos de lente (730, 732, 734, 736, 738), y un primer elemento reflectante 510 (un prisma o espejo) refleja la luz después de que esta haya pasado a través de un primer conjunto de elementos de lente (los dos primeros elementos de lente 730 y 732) de la lente principal 102, al igual que en la realización de la figura 6B. Los otros tres elementos de lente (734, 736, 738), que forman el segundo conjunto de elementos de lente, la matriz de microlentes 104 y el sensor de imagen 108, se distribuyen a lo largo del eje X, sin contribuir al espesor MTz de la cámara (el tamaño crítico Sz en la figura 4). En su lugar, estos elementos se podrían distribuir a lo largo del eje Y, o en cualquier disposición de tal modo que la línea normal 504 del sensor de imagen 108 y el eje óptico del segundo conjunto de elementos de lente sean paralelos al plano X-Y.The reduced thickness plenoptic camera proposed by the present invention is suitable for installation in any mobile device with strict thickness restrictions, such as a tablet, PDA or smart phone. Figure 7 shows an example of a plenoptic camera embedded in a smartphone 700 having a configuration similar to those depicted in the embodiments of Figures 6B and 6C. As shown in Fig. 7, the plenoptic camera is preferably installed on the back or rear side 710 of the smartphone 700, capturing images from behind the screen. Alternatively, the plenoptic camera can be installed on the front side of the smartphone 700, next to the screen, to capture frontal images. The smartphone 700 has the following dimensions in the X, Y and Z axes shown in Fig. 7: a width Tx, a length Ty and a thickness Tz, respectively. This example is intended to be illustrative but not limiting. In this example, the main lens 102 of the plenoptic chamber is made up of five lens elements (730, 732, 734, 736, 738), and a first reflective element 510 (a prism or mirror) reflects the light after it has passed. has passed through a first set of lens elements (the first two lens elements 730 and 732) of the main lens 102, as in the embodiment of Figure 6B. The other three lens elements (734, 736, 738), which make up the second set of lens elements, microlens array 104 and image sensor 108, are distributed along the X axis, not contributing to the MTz thickness. of the chamber (the critical size Sz in Figure 4). Instead, these elements could be distributed along the Y axis, or in any arrangement such that normal line 504 of image sensor 108 and the optical axis of the second set of lens elements are parallel to the XY plane.

Como conclusión, esta nueva técnica de óptica plegada propuesta permite tener, al mismo tiempo, un desempeño plenóptico superior (con distancias focales largas y número f pequeño) y una Mtz (o espesor Sz del módulo de cámara 400) pequeña, siendo ideal para su integración en dispositivos portátiles tales como teléfonos inteligentes, tabletas, ordenadores portátiles, etc.As a conclusion, this new proposed folded optics technique allows to have, at the same time, superior plenoptic performance (with long focal lengths and small f number) and a small Mtz (or thickness Sz of the camera module 400), being ideal for its integration into portable devices such as smartphones, tablets, laptops, etc.

Las figuras 8A-8D muestran cuatro realizaciones más de dispositivos de cámara plenóptica (800a, 800b, 800c, 800d) con configuraciones de óptica plegada en donde se han descrito adicionalmente los diseños plenópticos plegados completos (incluyendo el primer elemento reflectante 510) con el objeto de ser ilustrativos pero nunca limitativos. Figures 8A-8D show four more embodiments of plenoptic chamber devices (800a, 800b, 800c, 800d) with folded optics configurations where full folded plenoptic designs (including first reflective element 510) have been further described for the purpose of to be illustrative but never limiting.

En estas cuatro realizaciones, se usa una primera lente prismática 802 como el primer elemento reflectante 510 (y, opcionalmente, se usa una (segunda, tercera...) lente prismática adicional 812 como el segundo (tercer, cuarto...) elemento reflectante 512). En esta realización, la lente prismática 802 (y, opcionalmente, cualquier segunda, tercera, etc., lente o lentes prismáticas 812 adicionales usadas) es, básicamente, un elemento óptico de tres superficies en el que la superficie media es reflectante (por ejemplo, un cuerpo o un prisma en el que las tres superficies pueden ser asferas en lugar de superficies planas) y está hecha de vidrio o plástico. Dos de las superficies de la lente prismática 802/812 (una primera superficie 804a/814a y una tercera superficie 804c/814c) son superficies refractivas, y una segunda superficie media 804b/814b es una superficie reflectante. Por lo tanto, la lente prismática 802/812 es un elemento óptico que integra un elemento de lente de la lente principal (formado con las dos superficies refractivas 804a/814a y 804c/814c) junto con el elemento reflectante 510/512 (formado por la superficie reflectante 804b/814b) que pliega la trayectoria de la luz. Los rayos de luz que atraviesan la primera superficie 804a/814a de la lente prismática 802/812 tienen un eje óptico diferente (habitualmente perpendicular) al de los rayos que atraviesan la tercera superficie 804c/814c debido a la reflexión producida en la segunda superficie 804b/814b de la lente prismática 802/812. Las dos superficies refractivas (804a/814a, 804c/814c) pueden tener formas convexas, cóncavas o asféricas, y la superficie reflectante puede ser plana o convexa/cóncava, esférica o asférica.In these four embodiments, a first prismatic lens 802 is used as the first reflective element 510 (and, optionally, an additional (second, third...) prismatic lens 812 is used as the second (third, fourth...) element. reflective 512). In this embodiment, the prismatic lens 802 (and, optionally, any additional second, third, etc., prismatic lens(es) 812 used) is essentially a three-surface optical element in which the middle surface is reflective (for example , a body or a prism in which all three surfaces can be aspheres instead of flat surfaces) and is made of glass or plastic. Two of the surfaces of the prismatic lens 802/812 (a first surface 804a/814a and a third surface 804c/814c) are refractive surfaces, and a second middle surface 804b/814b is a reflective surface. Therefore, the prismatic lens 802/812 is an optical element that integrates a lens element of the main lens (formed by the two refractive surfaces 804a/814a and 804c/814c) together with the reflective element 510/512 (formed by the reflective surface 804b/814b) that folds the light path. Light rays passing through first surface 804a/814a of prismatic lens 802/812 have a different optical axis (usually perpendicular) to rays passing through third surface 804c/814c due to reflection from second surface 804b /814b of the 802/812 prismatic lens. The two refractive surfaces (804a/814a, 804c/814c) can have convex, concave or aspherical shapes, and the reflective surface can be flat or convex/concave, spherical or aspherical.

El uso de lentes prismáticas permite plegar la trayectoria de la luz, logrando unas longitudes de pista totales ópticas OTTL largas (y, por lo tanto, una distancia focal efectiva, EFFL, larga) dentro de unos espesores pequeños. Asimismo, la integración de la lente prismática 802/812 junto con los otros elementos de lente del sistema óptico resulta más sencilla que usar, por ejemplo, un único espejo, en donde las tareas de alineación son, con seguridad, más difíciles. El hecho de tener una lente prismática 802/812 con sus dos superficies refractivas (804a/814a, 804c/814c) bien definidas y, por lo tanto, sus ejes ópticos bien definidos, facilita los procesos de alineación.The use of prismatic lenses allows the light path to be folded, achieving long OTTL optical total path lengths (and therefore long effective focal length EFFL) within small thicknesses. Also, integrating the 802/812 prismatic lens together with the other lens elements of the optical system is easier than using, for example, a single mirror, where alignment tasks are certainly more difficult. The fact of having a prismatic lens 802/812 with its two refractive surfaces (804a/814a, 804c/814c) well defined and, therefore, its optical axes well defined, facilitates the alignment processes.

Varias opciones e implementaciones de lentes prismáticas se han integrado en las diferentes realizaciones de las figuras 8A-8D y se detallarán a continuación.Various prismatic lens options and implementations have been integrated into the different embodiments of Figures 8A-8D and will be detailed below.

La figura 8A muestra una lente principal que contiene cinco elementos de lente (802, 822, 824, 826, 828), un filtro de infrarrojos 612 opcional, una matriz de microlentes 104 y un sensor de imagen 108. El primer elemento de lente es una lente prismática 802 que integra, dentro de una única entidad, una lente convexa (una primera 804a y una tercera 804c superficies) y el primer elemento reflectante 510 (una segunda superficie 804b). La primera superficie 804a tiene una forma convexa (pero esta podría ser también cóncava o plana), la segunda superficie 804b es una superficie plana (pero esta podría ser cualquier otra superficie no plana) a 45 grados (pero podrían ser otros ángulos) en relación con el eje óptico, y esta superficie plana refleja la luz hacia la tercera superficie 804c, una segunda superficie convexa (pero esta podría ser cóncava o plana). La primera superficie convexa 804a de la lente prismática 802 refracta los rayos de luz 801a capturados por la cámara plenóptica 800a, a continuación estos rayos son reflejados por el primer elemento reflectante 510 (la superficie plana 804b) de la lente prismática 802 un total de 90 grados a lo largo del eje óptico (pero esto podría ser diferente si el primer elemento reflectante 510 no está inclinado 45 grados con respecto al eje óptico). El primer eje óptico se extiende a lo largo del eje Z y, después del elemento reflectante 510, la luz sigue un segundo eje óptico (eje X), que es perpendicular al primero, llegando a la tercera superficie 804c de la lente prismática 802. La luz atraviesa entonces los otros elementos de lente (822, 824, 826, 828), llegando a la matriz de microlentes 104 y, finalmente, al sensor de imagen 108. Figure 8A shows a primary lens containing five lens elements (802, 822, 824, 826, 828), an optional infrared filter 612, a microlens array 104, and an image sensor 108. The first lens element is a prismatic lens 802 that integrates, within a single entity, a convex lens (a first 804a and a third 804c surface) and the first reflective element 510 (a second surface 804b). The first surface 804a has a convex shape (but this could also be concave or flat), the second surface 804b is a flat surface (but this could be any other non-flat surface) at 45 degrees (but there could be other angles) in relation to with the optical axis, and this flat surface reflects light towards the third surface 804c, a second convex surface (but this could be concave or flat). The first convex surface 804a of the prismatic lens 802 refracts the light rays 801a captured by the plenoptic camera 800a, then these rays are reflected by the first reflective element 510 (the flat surface 804b) of the prismatic lens 802 for a total of 90 degrees along the optical axis (but this could be different if the first reflective element 510 is not tilted 45 degrees relative to the optical axis). The first optical axis extends along the Z axis and, after the reflective element 510, the light follows a second optical axis (X axis), which is perpendicular to the first, reaching the third surface 804c of the prismatic lens 802. The light then passes through the other lens elements (822, 824, 826, 828), reaching the microlens array 104 and finally the image sensor 108.

La realización de la figura 8A tiene una longitud de pista total óptica OTTLa (OTza1 + OTxa1) de 11,2 mm (pero esta podría ser más larga o más corta); sin embargo, el uso de la lente prismática 802 para plegar la trayectoria de la luz permite extender la mayoría de la OTTL de la cámara a lo largo del eje X, lo que conduce a un espesor de MTza de aproximadamente 5,1 mm (pero este podría ser incluso más corto, o más largo), lo que hace que esta lente con una OTTL muy grande sea apta para integrarse en un teléfono móvil gracias a su espesor reducido. En este caso, el espesor (eje Z) está limitado por el tamaño del sensor. Obsérvese que los rayos de campo extremos representados en las figuras 8A-D se refieren al campo en la diagonal del sensor (aunque estos se encuentran en el plano XZ), conduciendo a MTzs (MTza, MTzb, MTzc, MTzd), que se refieren a la diagonal del sensor de imagen 108. Esta es una práctica común en el diseño óptico, debido a que las lentes tienen habitualmente simetría rotacional, pero el sensor es rectangular. Esta es la razón por la que el último diámetro de lente coincide con la altura del último rayo que atraviesa esa última superficie. Este diseño plegado permite extender la distancia focal hasta 9,3 mm (en este ejemplo, pero esta podría ser superior), mejorando drásticamente el desempeño de detección de profundidad y cumpliendo aún con los requisitos de espesor muy pequeño en los teléfonos móviles (MTza de 5,1 mm).The embodiment of Figure 8A has a total optical track length OTTLa (OTza 1 + OTxa 1 ) of 11.2 mm (but this could be longer or shorter); however, using the 802 prismatic lens to fold the light path allows the majority of the camera's OTTL to be extended along the X axis, leading to a MTza thickness of about 5.1mm (but this could be even shorter, or longer), which makes this lens with a very large OTTL suitable for integration into a mobile phone thanks to its reduced thickness. In this case, the thickness (Z axis) is limited by the size of the sensor. Note that the extreme field rays depicted in Figures 8A-D refer to the field across the sensor diagonal (although these lie in the XZ plane), leading to MTzs (MTza, MTzb, MTzc, MTzd), which refer to to the diagonal of the image sensor 108. This is common practice in optical design, because lenses are usually rotationally symmetrical, but the sensor is rectangular. This is the reason why the last lens diameter coincides with the height of the last ray passing through that last surface. This folded design allows the focal length to be extended up to 9.3mm (in this example, but this could be longer), dramatically improving depth-sensing performance while still meeting the very thin thickness requirements of mobile phones (MTza de 5.1mm).

El ejemplo de la lente de la figura 8A no se debería interpretar como una opción limitativa, sino solo como un ejemplo ilustrativo de cómo un diseño plegado puede lograr una distancia focal grande y un desempeño de profundidad excelente con un espesor pequeño. La lente principal 102 de la cámara puede tener más o menos elementos de lente con el fin de mejorar el desempeño óptico (en este ejemplo, cinco elementos de lente, pero podrían ser menos o más lentes), las superficies no reflectantes de la lente prismática 802 pueden estar formadas por superficies convexas, superficies planas, superficies cóncavas o cualquier superficie asférica que el diseñador pudiera considerar apropiada. Asimismo, el elemento reflectante 510 (que es, en este caso, una superficie plana inclinada 45 grados con respecto al eje óptico) podría ser una superficie reflectante convexa o una cóncava (o una superficie plana inclinada cualquier otro ángulo frente al eje óptico). La lente prismática 802 se puede ubicar como un primer elemento de lente, o como un elemento de lente posterior, después de uno o más elementos de lente (por ejemplo, como un segundo elemento de lente).The example of the lens in Figure 8A should not be construed as a limiting option, but only as an illustrative example of how a folded design can achieve a long focal length and excellent depth performance with a small thickness. The main lens 102 of the camera may have more or fewer lens elements in order to improve optical performance (in this example, five lens elements, but it could be fewer or more lenses), the non-reflective surfaces of the prismatic lens 802 may be formed by convex surfaces, flat surfaces, concave surfaces, or any aspherical surface that the designer may deem appropriate. Likewise, the reflective element 510 (which is, in this case, a flat surface inclined 45 degrees with respect to the optical axis) could be a convex or a concave reflective surface (or a flat surface inclined any other angle in relation to the optical axis). Prismatic lens 802 can be positioned as a first lens element, or as a rear lens element, after one or more lens elements (eg, as a second lens element).

La figura 8B muestra una realización en la que se han usado dos lentes prismáticas (una primera lente prismática 802 y una segunda lente prismática 812) para plegar la trayectoria de la luz dos veces. En este caso, el tamaño del sensor de imagen 108 no estará limitando el espesor de la lente debido a que el sensor de imagen 108 se extiende a lo largo de las dimensiones X e Y (ya no es un factor limitativo en la dimensión Z: el rectángulo de sensor se extiende a lo largo de las dimensiones X-Y de la figura 7 y ya no se impone que la pastilla rectangular de sensor haya de ser más pequeña que Tz en la figura 7, como es impuesto por la realización en la figura 8A). La lente principal 102 también está formada por cinco elementos (802, 832, 834, 836, 812), un filtro de infrarrojos 612 opcional, la matriz de microlentes 104 y el sensor de imagen 108. Los primeros cuatro elementos de lente (802, 832, 834, 836) son similares a la realización descrita en la figura 8A. El quinto elemento de lente es una segunda lente prismática 812 con dos superficies refractivas (primera 814a y tercera 814c superficies) que tienen formas asféricas, y una segunda superficie reflectante (en el ejemplo, una superficie plana a 45 grados) que actúa como un segundo elemento reflectante 512. En este caso, la longitud de pista total óptica OTTL de la lente (OTzb1 + OTxb1 + OTzb2) es de aproximadamente 12,9 mm (pero esta podría ser más larga o más corta). El uso de una óptica plegada permite tener un espesor MTzb de solo unos pocos milímetros (aproximadamente 5,0 mm en la realización). Además, el uso de un segundo elemento reflectante 512 permite aumentar adicionalmente la distancia focal efectiva EFFL (hasta 13,2 mm en el ejemplo frente a 9,3 mm en la realización de la figura 8A), mejorando drásticamente el desempeño de detección de profundidad de la cámara plenóptica. Figure 8B shows an embodiment in which two prismatic lenses (a first prismatic lens 802 and a second prismatic lens 812) have been used to fold the light path twice. In this case, the size of the image sensor 108 will not be limiting the thickness of the lens because the image sensor 108 extends along the X and Y dimensions (it is no longer a limiting factor in the Z dimension: the sensor rectangle extends along the XY dimensions of Figure 7 and the rectangular sensor chip is no longer imposed to be smaller than Tz in Figure 7, as is imposed by the embodiment in Figure 8A ). The main lens 102 is also made up of five elements (802, 832, 834, 836, 812), an optional infrared filter 612, the microlens array 104, and the image sensor 108. The first four lens elements (802, 832, 834, 836) are similar to the embodiment described in Figure 8A. The fifth lens element is a second prismatic lens 812 with two refractive surfaces (first 814a and third 814c surfaces) that have aspherical shapes, and a second reflective surface (in the example, a flat surface at 45 degrees) that acts as a second. reflective element 512. In this case, the total optical OTTL track length of the lens (OTzb 1 + OTxb 1 + OTzb 2 ) is approximately 12.9 mm (but this could be longer or shorter). The use of a folded optic makes it possible to have a MTzb thickness of only a few millimeters (approximately 5.0 mm in the embodiment). In addition, the use of a second reflective element 512 allows the EFFL effective focal length to be further increased (up to 13.2mm in the example vs. 9.3mm in the Figure 8A embodiment), drastically improving depth sensing performance. of the plenoptic chamber.

De nuevo, la realización de la figura 8B no se debería interpretar como limitativa, sino solo como un ejemplo. La lente puede estar formada por menos o más elementos que los cinco elementos en el ejemplo, y por menos o más de dos elementos reflectantes (510, 512), que pueden ser o bien prismas o bien espejos, o una combinación de prismas y espejos. El elemento reflectante (510) y cualquier otro elemento reflectante adicional (512) pueden reflejar los rayos de luz entrantes con un ángulo de 90 grados o con cualquier otro ángulo arbitrario. Los elementos reflectantes se pueden disponer (es decir, inclinarse) de tal modo que el ángulo de incidencia (y, por lo tanto, el ángulo de reflexión correspondiente) de los rayos de luz incidentes puede ser cualquier ángulo comprendido dentro del intervalo (0-90), y preferentemente dentro del intervalo [22,5­ 67,5]. En algunas realizaciones, el ángulo de reflexión es preferentemente de 45°, obteniendo de ese modo una trayectoria óptica que se pliega 90 grados.Again, the embodiment of Figure 8B should not be construed as limiting, but just as an example. The lens can be made up of fewer or more elements than the five elements in the example, and fewer or more than two reflective elements (510, 512), which can be either prisms or mirrors, or a combination of prisms and mirrors. . The reflective element (510) and any other additional reflective elements (512) can reflect the incoming light rays at an angle of 90 degrees or at any other arbitrary angle. The reflective elements can be arranged (i.e., tilted) such that the angle of incidence (and therefore the corresponding angle of reflection) of the incident light rays can be any angle in the range (0- 90), and preferably within the interval [22.5 67.5]. In some embodiments, the angle of reflection is preferably 45°, thereby obtaining an optical path that bends 90 degrees.

La figura 8C muestra una realización en la que se han integrado dos lentes prismáticas (802, 812) en una lente de cuatro elementos, de tal modo que dos elementos de lente de todos los elementos de lente (802, 842, 812, 844) de la lente principal 102 son lentes prismáticas (802, 812). Asimismo, la cámara 800c comprende un filtro de infrarrojos 612 opcional, una matriz de microlentes 104 y un sensor de imagen 108. La primera lente prismática 802 es similar a la de la figura 8A. Sin embargo, la segunda lente prismática 812 está formada por una lente cóncava-plana como la primera 814a y la tercera 814c superficies, y la segunda superficie reflectante 814b es una superficie plana a 45 grados frente al eje óptico. La segunda lente prismática 812 está ubicada entre dos lentes asféricas regulares (842, 844). En este caso, la lente principal tiene una longitud de pista total óptica OTTL (OTzc1 + OTxc1 + OTzc2) de 12,0 mm con una distancia focal efectiva EFFL de 10,4 mm, y el espesor MTzc es de 5,7 mm. En este caso, el espesor MTz está limitado por el tamaño de las lentes prismáticas (802, 812) y el espesor del último elemento de lente regular 844. Si la prioridad es reducir tanto como sea posible el espesor MTz, la mejor solución es, claramente, el uso de lentes prismáticas como primer y/o último elemento de lente. Figure 8C shows an embodiment in which two prismatic lenses (802, 812) have been integrated into a four-element lens, such that two lens elements of all lens elements (802, 842, 812, 844) of the main lens 102 are prismatic lenses (802, 812). Also, camera 800c comprises an optional infrared filter 612, microlens array 104, and image sensor 108. First prismatic lens 802 is similar to that of Figure 8A. However, the second prismatic lens 812 is formed by a planar-concave lens like the first 814a and third 814c surfaces, and the second reflective surface 814b is a flat surface at 45 degrees in front of the optical axis. The second prismatic lens 812 is located between two regular aspherical lenses (842, 844). In this case, the primary lens has an OTTL total optical track length (OTzc 1 + OTxc 1 + OTzc 2 ) of 12.0mm with an EFFL effective focal length of 10.4mm, and the MTzc thickness is 5, 7mm. In this case, the MTz thickness is limited by the size of the prismatic lenses (802, 812) and the thickness of the last regular lens element 844. If the priority is to reduce the MTz thickness as much as possible, the best solution is, clearly, the use of prismatic lenses as the first and/or last lens element.

La figura 8D muestra otra realización de cámara plenóptica con configuración de óptica plegada, en donde se han usado dos lentes prismáticas (802, 812) en una lente principal 102 compuesta por cinco elementos de lente (802, 852, 854, 856, 812). En este caso, la primera lente prismática 802 es similar a la de la figura 8A; sin embargo, se ha introducido una concavidad pequeña en el elemento reflectante 510 (tan pequeña que no se puede apreciar en el diagrama esquemático de la figura 8D). La segunda lente prismática 812 integra una lente asférica y una superficie reflectante cóncava 814b (en lugar de plana como en las realizaciones 8A a 8C). La inclusión de las superficies reflectantes no planas (804b, 814b) complica el diseño pero tiene ventajas de fabricación. La lente principal tiene una longitud de pista total óptica OTTL (OTZd1 + OTXd1 + OTZd2) de 14 mm, con una distancia focal efectiva EFFL de 12,4 mm. En esta realización, el espesor MTzd de la lente es de 6,2 mm. Figure 8D shows another embodiment of a plenoptic chamber with a folded optics configuration, where two prismatic lenses (802, 812) have been used in a main lens 102 composed of five lens elements (802, 852, 854, 856, 812). . In this case, the first prismatic lens 802 is similar to that of Fig. 8A; however, a small concavity has been introduced into the reflective element 510 (so small that it cannot be seen in the schematic diagram of Figure 8D). The second prismatic lens 812 integrates an aspherical lens and a concave reflective surface 814b (instead of flat as in embodiments 8A to 8C). The inclusion of surfaces non-planar reflectors (804b, 814b) complicates design but has manufacturing advantages. The primary lens has an OTTL optical total path length (OTZd 1 + OTXd 1 + OTZd 2 ) of 14mm, with an EFFL effective focal length of 12.4mm. In this embodiment, the thickness MTzd of the lens is 6.2 mm.

El uso de una o más lentes prismáticas (802, 812) permite tener una longitud de pista total óptica OTTL grande con unos espesores MTzs pequeños. En todos los casos, el espesor MTz es inferior a 6,5 mm y, por lo tanto, este se puede integrar en un teléfono móvil moderno, en donde el espesor nunca supera, como práctica habitual, 7,5 mm para las cámaras traseras y 5 mm para las cámaras frontales.The use of one or more prismatic lenses (802, 812) makes it possible to have a large OTTL optical total track length with small MTzs thicknesses. In all cases, the MTz thickness is less than 6.5 mm and therefore it can be integrated into a modern mobile phone, where the thickness never exceeds, as usual practice, 7.5 mm for the rear cameras. and 5mm for the front cameras.

Además de la técnica de lente prismática o cualquier otra técnica de óptica plegada como se ha descrito anteriormente para reducir el espesor MTz del dispositivo, también se podrían usar otras estrategias para reducir el espesor del dispositivo. Como se ha explicado anteriormente, las lentes tienen comúnmente simetría rotacional, mientras que los sensores de imagen 108 no son circulares (son rectangulares). Esto significa que la lente se ha de optimizar para exhibir un buen desempeño óptico a lo largo de toda la diagonal del sensor de imagen 108 para asegurar un buen desempeño a lo largo de todo el sensor, pero parte del campo optimizado se desperdicia debido a la forma del sensor de imagen 108 (los fotones de luz que colisionan dentro del círculo de puntos en la figura 9 pero no dentro del rectángulo del área activa del sensor no se usan, los fotones no se convierten en electrones). La figura 9 muestra un sensor de imagen 108 con tamaños laterales ISz x ISx y su círculo de imagen correspondiente. El diámetro del círculo de imagen es fijado por la diagonal del área activa del sensor; sin embargo, debido a que el sensor es rectangular, se desperdicia una parte no despreciable del campo optimizado y, por lo tanto, una parte no despreciable del área de las lentes no se está usando para la luz útil que colisiona con el área activa del sensor.In addition to the prismatic lens technique or any other folded optics technique as described above to reduce the MTz thickness of the device, other strategies could also be used to reduce the thickness of the device. As explained above, the lenses commonly have rotational symmetry, while the image sensors 108 are not circular (they are rectangular). This means that the lens has to be optimized to exhibit good optical performance across the entire diagonal of the image sensor 108 to ensure good performance across the entire sensor, but some of the optimized field is wasted due to the image sensor 108 shape (photons of light colliding within the dotted circle in Fig. 9 but not within the rectangle of the active area of the sensor are not used, the photons are not converted into electrons). Figure 9 shows an image sensor 108 with side sizes ISz x ISx and its corresponding image circle. The diameter of the image circle is set by the diagonal of the active area of the sensor; however, because the sensor is rectangular, a non-negligible part of the optimized field is wasted and therefore a non-negligible part of the lens area is not being used for useful light colliding with the active area of the sensor. sensor.

La figura 10A muestra una cámara plenóptica 1000a en donde, como en cualquier cámara normal, la simetría rotacional de las lentes produce un círculo de imagen que colisiona con la matriz de microlentes (104) y que finalmente colisiona con el sensor de imagen (108) que, en la figura 10A, es como el círculo en la figura 9 pero, de hecho, el sensor de imagen 108 y la matriz de microlentes 104 son rectángulos como en las figuras 9 y 10B, y la luz que colisiona dentro del círculo pero fuera del rectángulo del sensor de imagen 108 no desempeña papel útil alguno. La figura 10A muestra una cámara plenóptica plegada con cinco elementos de lente (1002, 1004, 1006, 1008, 1010), en la que se representan cuatro rayos diferentes que alcanzan las cuatro esquinas del sensor de imagen 108, limitando el campo de visión (FOV) de la cámara plenóptica 1000a (la luz en el centro mismo del FOV que alcanza el centro del sensor de imagen 108 también se representa en la figura 10A). Figure 10A shows a plenoptic camera 1000a where, as in any normal camera, the rotational symmetry of the lenses produces an image circle that collides with the microlens array (104) and finally collides with the image sensor (108). which, in Figure 10A, is like the circle in Figure 9 but, in fact, the image sensor 108 and the microlens array 104 are rectangles as in Figures 9 and 10B, and the light colliding inside the circle but outside of the image sensor rectangle 108 plays no useful role. Figure 10A shows a folded plenoptic chamber with five lens elements (1002, 1004, 1006, 1008, 1010), in which four different rays reaching the four corners of the image sensor 108, limiting the field of view (FOV) of the plenoptic camera 1000a (light at the very center of the FOV reaching the center of the image sensor 108 is also shown in Fig. 10A).

La luz que alcanza la superficie de la matriz de microlentes 104 en la figura 10A fuera del rectángulo formado por los cuatro puntos que limitan el FOV no ofrece uso alguno. En la figura 10B solo se representa el área activa del sensor de imagen 108 (en donde los fotones se convierten en electrones) y la matriz de microlentes 104. Las lentes 1008 y 1010 en la figura 10A también se han truncado en la figura 10B (lentes truncadas 1018 y 1020), eliminando la parte de esas lentes que transmitirían luz al círculo pero fuera del rectángulo en la figura 9 (es decir, fuera del área activa del sensor).The light reaching the surface of the microlens array 104 in Figure 10A outside the rectangle formed by the four FOV bounding points is of no use. Only the active area of the image sensor 108 (where photons are converted to electrons) and the microlens array 104 are shown in Figure 10B. Lenses 1008 and 1010 in Figure 10A have also been truncated in Figure 10B ( truncated lenses 1018 and 1020), removing the part of those lenses that would transmit light into the circle but outside the rectangle in Figure 9 (ie, outside the active area of the sensor).

El resultado neto es que las cámaras plenópticas 1000a y 1000b son funcionalmente idénticas pero, en la cámara 1000a, la MTTL (el espesor MTza) es fijada por el círculo exterior de las lentes 1008 y 1010 (o por el círculo exterior de la figura 9) mientras que, en la cámara 1000b, la MTTL (el espesor MTzb) es fijada por la lente 1012 (exactamente igual que la lente 1002 en la cámara 1000a, más grande en la dimensión z que las lentes truncadas 1018 y 1020).The net result is that plenoptic chambers 1000a and 1000b are functionally identical but, in chamber 1000a, the MTTL (the thickness MTza) is set by the outer circle of lenses 1008 and 1010 (or by the outer circle in Figure 9 ) while, in camera 1000b, the MTTL (the thickness MTzb) is fixed by lens 1012 (exactly the same as lens 1002 in camera 1000a, larger in z-dimension than truncated lenses 1018 and 1020).

En resumen, y como se muestra en las realizaciones de las figuras 8A-8D, existe una gran cantidad de grados de libertad para el diseño de la lente principal. Las superficies refractivas (804a, 804c; 814a, 814c) de la lente prismática pueden ser cóncavas, convexas, planas, asféricas o cualquier combinación de las mismas. La superficie reflectante (804b; 814b) puede ser plana o convexa/cóncava, y estas pueden tener cualquier grado de inclinación (no necesariamente 45 grados frente al eje óptico como se muestra en la mayoría de las figuras). Las lentes prismáticas se pueden ubicar como el primer elemento de lente de la lente principal, como el último elemento de lente de la lente principal o entre lentes de elemento regulares de la lente principal, dependiendo de las necesidades particulares del diseño. El número de lentes prismáticas también puede ser variable (se pueden usar una, dos o más lentes prismáticas). Y, además, las lentes se pueden cortar para reducir el espesor.In summary, and as shown in the embodiments of Figures 8A-8D, there are a large number of degrees of freedom for the design of the primary lens. The refractive surfaces (804a, 804c; 814a, 814c) of the prismatic lens may be concave, convex, planar, aspherical, or any combination thereof. The reflective surface (804b; 814b) can be flat or convex/concave, and these can have any degree of inclination (not necessarily 45 degrees in front of the optical axis as shown in most figures). Prismatic lenses can be positioned as the first lens element of the main lens, as the last lens element of the main lens, or between regular element lenses of the main lens, depending on particular design needs. The number of prismatic lenses can also be variable (one, two or more prismatic lenses can be used). And, in addition, the lenses can be cut to reduce the thickness.

Las realizaciones mostradas en las figuras de este documento son solo ejemplos que no se deberían interpretar como una característica limitativa, el alcance de la invención solo se debería extraer de las reivindicaciones, debido a que existe un número ilimitado de realizaciones posibles que no se pueden cubrir con ejemplos pero se vuelven evidentes para un experto en la materia después de haber tenido acceso a la presente invención. Por ejemplo, en todos los cambios de dirección de propagación de la luz en las superficies reflectantes en las figuras 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, 6D, 7, 8A, 8B, 8C, 8D, 10A y 10B, los rayos incidentes y los reflejados son perpendiculares; sin embargo, el diseño práctico con diferentes ángulos incidentes y reflejados podría ser conveniente para algunas aplicaciones. Por ejemplo, en algunos sensores de silicio, el área fotosensible activa no está perfectamente centrada dentro del área de pastilla de silicio y, por ejemplo en la cámara plenóptica 1000b, podría ser conveniente mover el sensor de silicio 108 un poco hacia la derecha o hacia la izquierda, eso se podría hacer construyendo la superficie reflectante en la lente 1012 a unos ángulos ligeramente superiores o inferiores a 45 grados frente al eje óptico de la primera superficie de la lente 1012 (obviamente, en este caso, el sensor no sería perfectamente paralelo o perpendicular a la estructura exterior del teléfono móvil, pero se solucionaría un problema de miniaturización). The embodiments shown in the figures of this document are only examples that should not be interpreted as a limiting characteristic, the scope of the invention should only be drawn from the claims, since there is an unlimited number of possible embodiments that cannot be covered. with examples but they become obvious to a person skilled in the art after having access to the present invention. For example, at all changes in the direction of light propagation on the reflective surfaces in Figures 5B, 5C, 6A, 6B, 6C, 6D, 7, 8A, 8B, 8C, 8D, 10A and 10B, the incident and reflected rays are perpendicular; however, the practical design with different incident and reflected angles might be desirable for some applications. For example, in some silicon sensors, the photosensitive active area is not perfectly centered within the chip area and, for example, in the plenoptic camera 1000b, it might be desirable to move the silicon sensor 108 a little to the right or to the right. left, that could be done by building the reflective surface on lens 1012 at angles slightly above or below 45 degrees to the optical axis of the first surface of lens 1012 (obviously, in this case, the sensor would not be perfectly parallel or perpendicular to the external structure of the mobile phone, but a miniaturization problem would be solved).

Claims (20)

REIVINDICACIONES 1.
Figure imgf000023_0001
- Una cámara plenóptica, caracterizada por que comprende una única lente principal (102), una única matriz de microlentes (104) y un único sensor de imagen (108), donde la cámara plenóptica comprende además un primer elemento reflectante (510) configurado para reflejar los rayos de luz (601a) capturados por la cámara plenóptica antes de llegar al sensor de imagen (108);
1.
Figure imgf000023_0001
- A plenoptic camera, characterized in that it comprises a single main lens (102), a single microlens array (104) and a single image sensor (108), wherein the plenoptic camera further comprises a first reflective element (510) configured to reflecting light rays (601a) captured by the plenoptic chamber before reaching the image sensor (108);
y donde la lente principal (102) comprende una pluralidad de elementos de lente no cementados.and wherein the primary lens (102) comprises a plurality of uncemented lens elements.
2.
Figure imgf000023_0002
cámara plenóptica de la reivindicación 1, que comprende un elemento óptico de tres lados (802) que tiene dos superficies refractivas (804a, 804c) que forman un elemento de lente de la lente principal (102) y una superficie reflectante (804b) que forma el primer elemento reflectante (510).
2.
Figure imgf000023_0002
plenoptic camera of claim 1, comprising a three-sided optical element (802) having two refractive surfaces (804a, 804c) that form a lens element of the primary lens (102) and a reflective surface (804b) that forms the first reflective element (510).
3. - La cámara plenóptica de la reivindicación 2, caracterizada por que el elemento óptico de tres lados (802) está hecho de vidrio o plástico.3. - The plenoptic chamber of claim 2, characterized in that the three-sided optical element (802) is made of glass or plastic. 4. - La cámara plenóptica de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizada por que las superficies refractivas (804a, 804c) del elemento óptico de tres lados (802) son superficies planas, superficies convexas, superficies cóncavas, superficies asféricas o una combinación de las mismas.4. - The plenoptic chamber of any of claims 2 to 3, characterized in that the refractive surfaces (804a, 804c) of the three-sided optical element (802) are flat surfaces, convex surfaces, concave surfaces, aspherical surfaces or a combination from the same. 5. - La cámara plenóptica de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada por que la superficie reflectante (804b) del elemento óptico de tres lados (802) es una superficie plana, una superficie convexa o una superficie cóncava.5. - The plenoptic chamber of any of claims 2 to 4, characterized in that the reflective surface (804b) of the three-sided optical element (802) is a flat surface, a convex surface or a concave surface. 6.
Figure imgf000023_0003
cámara plenóptica de la reivindicación 1, caracterizada por que el primer elemento reflectante (510) es un prisma.
6.
Figure imgf000023_0003
plenoptic chamber of claim 1, characterized in that the first reflective element (510) is a prism.
7.
Figure imgf000023_0004
cámara plenóptica de la reivindicación 1, caracterizada por que el primer elemento reflectante (510) es un espejo.
7.
Figure imgf000023_0004
plenoptic chamber of claim 1, characterized in that the first reflective element (510) is a mirror.
8. - La cámara plenóptica de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el primer elemento reflectante (510) se dispone para recibir los rayos de luz capturados (601a) antes de llegar a la lente principal (102).8. - The plenoptic chamber of any of claims 1 to 7, characterized in that the first reflective element (510) is arranged to receive the captured light rays (601a) before reaching the main lens (102). 9.
Figure imgf000024_0001
cámara plenóptica de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el primer elemento reflectante (510) se dispone para recibir los rayos de luz (601a) después de ser refractados por al menos un elemento de lente de la lente principal (102).
9.
Figure imgf000024_0001
plenoptic camera of any of claims 1 to 7, characterized in that the first reflective element (510) is arranged to receive light rays (601a) after being refracted by at least one lens element of the main lens (102). .
10.
Figure imgf000024_0002
cámara plenóptica de cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que el eje óptico (502) del primer elemento de lente de la lente principal (102) es paralelo al sensor de imagen (108).
10.
Figure imgf000024_0002
plenoptic camera of any preceding claim, characterized in that the optical axis (502) of the first lens element of the main lens (102) is parallel to the image sensor (108).
11.
Figure imgf000024_0003
cámara plenóptica de cualquier reivindicación anterior, que comprende al menos un elemento reflectante adicional (512) configurado para reflejar los rayos de luz (601b) reflejados por el primer elemento reflectante (510) antes de llegar al sensor de imagen (108).
eleven.
Figure imgf000024_0003
plenoptic camera of any preceding claim, comprising at least one additional reflective element (512) configured to reflect light rays (601b) reflected by the first reflective element (510) before reaching the image sensor (108).
12.
Figure imgf000024_0004
cámara plenóptica de la reivindicación 11, que comprende al menos un elemento óptico de tres lados adicional (812) que tiene dos superficies refractivas (814a, 814c) que forman un elemento de lente de la lente principal (102) y una superficie reflectante (814b) que forma el al menos un elemento reflectante adicional (512).
12.
Figure imgf000024_0004
plenoptic camera of claim 11, comprising at least one additional three-sided optical element (812) having two refractive surfaces (814a, 814c) forming a lens element of the main lens (102) and a reflective surface (814b). ) that forms the at least one additional reflective element (512).
13.
Figure imgf000024_0005
cámara plenóptica de la reivindicación 12, caracterizada por que el al menos un elemento óptico de tres lados adicional (812) está hecho de vidrio o plástico.
13.
Figure imgf000024_0005
plenoptic chamber of claim 12, characterized in that the at least one additional three-sided optical element (812) is made of glass or plastic.
14. La cámara plenóptica de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, caracterizada por que las superficies refractivas (814a, 814c) del elemento óptico (812) son superficies planas, superficies convexas, superficies cóncavas, superficies asféricas o una combinación de las mismas.The plenoptic chamber of any of claims 12 to 13, characterized in that the refractive surfaces (814a, 814c) of the optical element (812) are planar surfaces, convex surfaces, concave surfaces, aspherical surfaces, or a combination thereof. 15.
Figure imgf000024_0006
cámara plenóptica de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada por que la superficie reflectante (814b) del elemento óptico (812) es una superficie plana, una superficie convexa o una superficie cóncava.
fifteen.
Figure imgf000024_0006
plenoptic chamber of any of claims 12 to 14, characterized in that the reflective surface (814b) of the optical element (812) is a flat surface, a convex surface or a concave surface.
16.
Figure imgf000024_0007
cámara plenóptica de la reivindicación 11, caracterizada por que el al menos un elemento reflectante adicional (512) es un prisma o un espejo.
16.
Figure imgf000024_0007
plenoptic chamber of claim 11, characterized in that the at least one additional reflective element (512) is a prism or a mirror.
17.
Figure imgf000025_0001
cámara plenóptica de cualquier reivindicación anterior, caracterizada por que al menos uno de los elementos de lente de la lente principal (102) es no rotacionalmente simétrico, de tal modo que el campo de dicho al menos un elemento de lente está adaptado a las dimensiones (ISz, ISx) del sensor de imagen (108).
17.
Figure imgf000025_0001
plenoptic camera of any previous claim, characterized in that at least one of the lens elements of the main lens (102) is non-rotationally symmetric, such that the field of said at least one lens element is adapted to the dimensions ( ISz, ISx) of the image sensor (108).
18.
Figure imgf000025_0002
cámara plenóptica de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada por que la lente principal (102) comprende un primer conjunto y un segundo conjunto de elementos de lente, comprendiendo cada conjunto uno o más elementos de lente concéntricos; y
18.
Figure imgf000025_0002
plenoptic camera of any one of claims 1 to 16, characterized in that the main lens (102) comprises a first set and a second set of lens elements, each set comprising one or more concentric lens elements; and
caracterizada por que el eje óptico del primer conjunto de elementos de lente es perpendicular al eje óptico del segundo conjunto de elementos de lente y paralelo al sensor de imagen (108).characterized in that the optical axis of the first set of lens elements is perpendicular to the optical axis of the second set of lens elements and parallel to the image sensor (108).
19.
Figure imgf000025_0003
cámara plenóptica de la reivindicación 18, caracterizada por que el primer elemento reflectante (510) se dispone entre el primer y el segundo conjunto de elementos de lente.
19.
Figure imgf000025_0003
plenoptic camera of claim 18, characterized in that the first reflective element (510) is arranged between the first and the second set of lens elements.
20.
Figure imgf000025_0004
cámara plenóptica de la reivindicación 18, caracterizada por que el primer elemento reflectante (510) se dispone para recibir los rayos de luz capturados (601a) antes de llegar a la lente principal (102);
twenty.
Figure imgf000025_0004
plenoptic camera of claim 18, characterized in that the first reflective element (510) is arranged to receive the captured light rays (601a) before reaching the main lens (102);
caracterizada por que la cámara plenóptica comprende un segundo elemento reflectante (512) dispuesto entre el primer conjunto (650, 652) y el segundo conjunto (654, 656) de elementos de lente, estando configurado el segundo elemento reflectante (512) para reflejar los rayos de luz (601b) reflejados por el primer elemento reflectante (510) y ya refractados por el primer conjunto (650, 652) de elementos de lente, antes de llegar al sensor de imagen (108). characterized in that the plenoptic chamber comprises a second reflective element (512) disposed between the first set (650, 652) and the second set (654, 656) of lens elements, the second reflective element (512) being configured to reflect the light rays (601b) reflected by the first reflective element (510) and already refracted by the first set (650, 652) of lens elements, before reaching the image sensor (108).
ES202231615U 2018-06-14 2018-06-14 PLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES Active ES1299472Y (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202231615U ES1299472Y (en) 2018-06-14 2018-06-14 PLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202231615U ES1299472Y (en) 2018-06-14 2018-06-14 PLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES1299472U true ES1299472U (en) 2023-05-08
ES1299472Y ES1299472Y (en) 2023-08-02

Family

ID=86227073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES202231615U Active ES1299472Y (en) 2018-06-14 2018-06-14 PLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES

Country Status (1)

Country Link
ES (1) ES1299472Y (en)

Also Published As

Publication number Publication date
ES1299472Y (en) 2023-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2854573A1 (en) Plenoptic camera for mobile devices
ES2714278T3 (en) Multi-camera system using folded optics
ES2685719T3 (en) Folding optics matrix camera with refractive prisms
ES2466820T3 (en) Image processing device
TWI652519B (en) Multi-aperture imaging device including optical substrate
ES2781181T3 (en) Scheimpflug computational camera procedure and apparatus
US20100260494A1 (en) Curvilinear sensor system
US20030081952A1 (en) Method and apparatus for omnidirectional three dimensional imaging
US9507129B2 (en) Apparatus comprising a compact catadioptric telescope
JP2002171537A (en) Compound image pickup system, image pickup device and electronic device
WO2017213757A1 (en) Stereoscopic camera with single image sensor and folded optical system
TW201516515A (en) Lens array modules and wafer-level techniques for fabricating the same
US8836805B2 (en) Curved sensor system
TWI791203B (en) Photographic devices and electronic equipment
CN112866512B (en) Compound eye imaging device and compound eye system
US20030090788A1 (en) Imaging device
JP2005283616A (en) Imaging apparatus
ES1299472U (en) PLENOPTIC CAMERA FOR MOBILE DEVICES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
JP5850191B1 (en) Optical system and imaging system
US20140118526A1 (en) Curvilinear sensor system
Jo et al. Design of omnidirectional camera lens system with catadioptic system
CN209894134U (en) Multi-eye measuring device
Sahin et al. Light L16 computational camera
KR102561935B1 (en) Camera Module
KR101903031B1 (en) Omnidirectional optical system that can simultaneously use visible range and LWIR range

Legal Events

Date Code Title Description
CA1K Utility model application published

Ref document number: 1299472

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: U

Effective date: 20230508

FG1K Utility model granted

Ref document number: 1299472

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: Y

Effective date: 20230727