KR20180037957A - 저 f-수 플렌옵틱 카메라들을 위한 2-표면 마이크로렌즈 어레이를 갖는 방법들 및 장치들 - Google Patents

Abstract

플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템에 관한 혁신들이 개시된다. 하나의 시스템은 초점 평면을 갖는 대물 렌즈; 대물 렌즈를 통해 전파되는 광을 수신하도록 위치된 광센서; 대물 렌즈와 센서 사이에 위치된 제 1 광학 엘리먼트 어레이로서, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이; 및 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 센서 사이에 위치되는 제 2 광학 엘리먼트 어레이로서, 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이를 포함한다. 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 별개의 광학 엘리먼트상으로 이미지의 별개의 부분으로부터의 광을 지향시키도록 구성되고, 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 센서의 별개의 로케이션상으로 장면의 이미지의 별개의 부분을 투영하도록 구성된다.

Description

저 f-수 플렌옵틱 카메라들을 위한 2-표면 마이크로렌즈 어레이를 갖는 방법들 및 장치들

본 혁신은 일반적으로 개선된 광학 품질 및 저 f-수를 갖는 고 변조 전달 함수들 (MTF) 을 갖는 시스템들, 방법들, 및 이미징 시스템들을 제조하는 방법들에 관한 것이다.

전통적인 사진술에서, 카메라는 사진을 찍기 전에 이미지의 소정의 작은 영역상에 포커싱하기 위해 조작된다. 사진을 캡쳐한 후, 이미지의 부분들은 초점이 맞거나 초점이 벗어나 있고, 초점이 맞지 않은 임의의 영역들을 초점이 맞게 만들 수 없다. 반대로, 광-필드, 또는 플렌옵틱 카메라는 장면 (또는 뷰) 의 광 필드를 캡쳐하기 위해 특수한 광학 및 센서들을 사용한다. 플렌옵틱 카메라는 예를 들어 공간에서의 다수의 포인트들에서 장면으로부터 다수의 광선들의 레디언스 (radiance) 를 단일의 이미지로 캡쳐할 수 있다. 플렌옵틱 카메라에 의하면, 장면의 다수의 광선들의 컬러, 방향, 및 강도가 캡쳐되기 때문에, 포커싱은 이미지가 캡쳐된 후 소프트웨어를 사용하여 수행될 수도 있다. 이미지가 캡쳐된 후의 포커싱은 사용자가 언제라도 이미지의 어느 영역이 초점이 맞는지를 변경하는 것을 허용한다.

다수의 플렌옵틱 카메라들에서, 광은 메인 (대물) 렌즈로 진입하고 이미지 센서에 의해 캡쳐되기 전에 마이크로렌즈들의 어레이를 통과한다. 마이크로렌즈들의 어레이의 각각의 마이크로렌즈는 100 ㎛ 와 같은 상대적으로 작은 사이즈, 및 상대적으로 큰 심도 (depth of field) 를 가질 수도 있다. 이것은 카메라가 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들 각각을 사용하여 약간 상이한 뷰포인트들로부터 다수의 작은 이미지들을 캡쳐함으로써 장면의 모든 부분들을 캡쳐하는 것을 허용한다. 장면이 캡쳐된 후, 특수한 소프트웨어가 사후-프로세싱 동안 장면의 원하는 심도에 도달하기 위해 이들 뷰포인트들을 추출하고 조작한다. 리트로사 (캘리포니아, 마운틴 뷰) 또는 레이트릭스 게엠베하 (독일) 로부터의 것들과 같은 핸드헬드 플렌옵틱 카메라들이 이제 상업적으로 이용가능하게 되었다.

플렌옵틱 카메라들은 관심의 뷰 또는 장면의 4D 레디언스를 캡쳐하기 위해 마이크로렌즈 어레이를 사용한다. 획득된 4D 레디언스는, 인테그랄 (integral) 이미지로서, 3D 장면 재구성 또는 동적 심도 (DoF) 효과의 합성을 위해 프로세싱될 수 있다. 엔터테인먼트로부터 산업 및 과학 애플리케이션들을 위한 깊이 발견까지에 걸친, 이러한 떠오르는 카메라 기술에 대한 다수의 애플리케이션들이 존재한다. 일부 광 필드 카메라들은 10 메가화소 센서 (아도브®, 샌조세, 캘리포니아) 로 장면의 20 개의 상이한 뷰들을 캡쳐할 수 있다. 그러나, 렌더링된 700 X 700 화소 이미지들은 오클루젼 (occlusion) 경계들에서 가시성 아티팩트들을 가질 수도 있다. 리트로® 광 필드 (lytro.com) 카메라는 레디언스를 획득하기 위해 11 메가화소 센서를 사용한다. 그러나, 그 카메라로부터 생성된 이미지들은 여전히 1 메가화소의 저 해상도를 겪으며, 일부 가시성 아티팩트들이 얇은 오브젝트들 및 날카로운 에지들 주위에서 발견된다. 따라서, 리트로 카메라들 (및 유사하게 다른 상업적 제품들) 은 고 변조 전달 함수들 (MTFs) 을 갖지 않는다. MTF 는 카메라 (예를 들어, 광학 엘리먼트들) 가 카메라에 의해 캡쳐된 목표 장면에서의 상세한 엘리먼트들 (예를 들어, 작은 오브젝트들 또는 날카로운 에지들을 갖는 오브젝트들) 의 높은 주파수를 얼마나 잘 이미징하는 지를 식별한다. 이들 오브젝트들의 주파수가 높을 때, 카메라들은 그들이 저 MTF 를 갖는 다면, 작은 오브젝트들 또는 날카로운 에지들의 큰 선명도를 생성할 수 없다. 따라서, 그안에 고주파수의 오브젝트들을 갖는 장면들에 잘 응답할 플렌옵틱 카메라를 생성하는 것이 소망된다.

여기서 논의된 시스템들, 방법들, 디바이스들, 및 컴퓨터 프로그램 제품들 각각은 수개의 양태들을 가지며, 이들 중 임의의 하나가 그것의 바람직한 속성들에 대해 유일하게 책임이 있지 않다. 후속하는 청구범위에 의해 표현되는 바와 같이 본 발명의 범위를 제한하지 않고, 일부 특징들이 이하에 간략하게 논의된다. 이러한 논의를 고려한 후, 그리고 특히 상세한 설명의 섹션을 읽은 후에, 본 발명의 특징들이, 무엇보다도, 고 MTF 를 갖는 플렌옵틱 카메라 및 그러한 카메라를 제조하는 프로세스를 제공하는 것을 포함하는 것이 얼마나 이로운지가 이해될 것이다

하나의 혁신은 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템을 포함하며, 그 시스템은 장면으로부터 수신된 광을 굴절시키도록 구성된 대물 렌즈로서, 그 대물 렌즈는 이미지 평면에서 광을 포커싱하도록 구성된, 상기 대물 렌즈; 수신된 광을 감지하도록 구성된 센서로서, 대물 렌즈를 통해 전파되는 광을 수신하도록 위치된, 상기 센서; 대물 렌즈와 센서 사이에 위치된 제 1 광학 엘리먼트 어레이로서, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이; 및 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 센서 사이에 위치되고, 센서와 접촉하는 제 2 광학 엘리먼트 어레이로서, 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이를 포함한다. 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 별개의 광학 엘리먼트상으로 대물 렌즈의 이미지 평면을 통과하는 광선들을 지향시키도록 구성되고, 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 센서의 별개의 로케이션상으로 제 1 광학 엘리먼트 어레이로부터 수신된 광선들을 지향시키도록 구성된다. 일부 양태들에서, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들은 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 1 측면상에 제 1 초점 길이를 갖고, 여기서 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 초점 길이와 동일한 대물 렌즈의 이미지 평면으로부터의 거리에 위치되고, 또한 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 1 측면이 대물 렌즈로부터 광을 수신하도록 위치된다.

일부 양태들에서, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들은 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 2 측면상에 제 2 초점 길이를 갖고, 여기서 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 2 측면이 센서와 마주하도록 위치된다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 대물 렌즈와 마주하는 제 1 측면 및 제 2 광학 엘리먼트 어레이와 마주하는 제 2 측면을 가지며, 여기서 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 1 측면은 평면이고, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 2 측면상에 배치된다. 일부 양태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 마주하는 제 1 측면 및 센서와 마주하는 제 2 측면을 가지며, 제 2 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 제 1 측면상에 배치된다. 일부 양태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 제 2 측면은 평면이다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 대응하는 광학 엘리먼트와 정렬된다. 일부 양태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 센서와 단일의 컴포넌트로서 통합되고, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 광을 수신하도록 구성된 센서의 측면상에 배열된다. 일부 양태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 에폭시를 포함한다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경과 동일한 센서로부터의 거리만큼 이격된다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경은 20-30 미크론이다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 유리층을 포함하고, 여기서 유리층은 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는다. 일부 양태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 유리층을 포함하고, 여기서 유리층은 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는다.

다른 혁신은 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법을 포함하며, 그 방법은 하나 이상의 광학 엘리먼트들에 의해 센서상으로 투영된 광을 캡쳐하는 단계; 대물 렌즈를 통해 장면으로부터의 광을 굴절시키는 단계로서, 대물 렌즈는 이미지 평면에서 대물 렌즈를 통해 전파되는 광을 포커싱하도록 구성된, 상기 장면으로부터의 광을 굴절시키는 단계; 대물 렌즈와 센서 사이에 위치된 제 1 광학 엘리먼트 어레이를 통해 굴절된 광을 포커싱하는 단계로서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 굴절된 광을 포커싱하는 단계; 및 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 센서 사이에 위치된 제 2 광학 엘리먼트 어레이에 의해 제 1 광학 엘리먼트 어레이로부터 수신된 광을 추가로 포커싱하는 단계로서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 센서와 접촉하여 위치되며 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 광을 추가로 포커싱하는 단계를 포함하고, 여기서 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 별개의 광학 엘리먼트상으로 이미지 평면에서 형성된 장면의 이미지의 별개의 부분을 투영하도록 구성되며, 여기서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 센서의 별개의 로케이션상으로 장면의 이미지의 별개의 부분을 투영하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들은 제 1 초점 길이를 가지며, 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 초점 길이와 동일한 대물 렌즈의 이미지 평면으로부터의 거리에 위치된다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 대응하는 광학 엘리먼트와 정렬되고, 여기서 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트들 중 하나를 통해 전파되는 광은 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 대응하는 광학 엘리먼트에 의해 수신된다. 일부 양태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 단일의 컴포넌트로서 센서와 통합되며, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 광을 수신하도록 구성된 센서의 측면상에 배열된다. 일부 양태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 에폭시를 포함한다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경과 동일한 센서로부터의 거리만큼 이격된다. 일부 양태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경은 20-30 미크론이다.

다른 혁신은 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법을 포함하며, 그 방법은 수신된 광을 감지하도록 구성된 센서상에 에폭시를 디포짓하는 단계; 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 제공하는 단계로서, 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이는 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 갖는, 상기 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 제공하는 단계; 에폭시를 포함하는 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 형성하는 단계로서, 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이는 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 가지며, 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 각각은 센서의 하나 이상의 화소들로 광을 지향시키도록 구성된, 상기 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 형성하는 단계; 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이로부터 광을 수신하기 위한 로케이션에 그리고 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 초점 길이의 거리보다 작은 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이로부터의 거리에서 센서 및 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 위치시키는 단계; 및 센서와 대물 렌즈 사이에 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 위치시키는 단계로서, 대물 렌즈는 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이와 대물 렌즈 사이의 이미지 평면에서 광을 포커싱하도록 구성되며, 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이는 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 초점 길이와 동일한 이미지 평면으로부터의 거리에 위치되는, 상기 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 위치시키는 단계를 포함한다. 하나의 양태에서, 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이는 대물 렌즈와 마주하는 제 1 측면 및 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이와 마주하는 제 2 측면을 가지며, 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이의 제 1 측면은 평면이고, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 2 측면상에 배치된다. 하나의 양태에서, 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이는 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 마주하는 제 1 측면 및 센서와 마주하는 제 2 측면을 가지며, 제 2 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이의 제 1 측면상에 배치된다. 하나의 양태에서, 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이의 제 2 측면은 평면이다. 하나의 양태에서, 방법은 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나를 통해 전파되는 광이 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 중 대응하는 것에 의해 수신되도록 각각 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 및 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 대응하는 것을 정렬하는 단계를 더 포함한다. 하나의 양태에서, 방법은 광학 엘리먼트들의 마스터 어레이로부터 복제에 의해 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 형성하는 단계를 포함한다. 하나의 양태에서, 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이는 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이의 광학 엘리먼트의 직경과 동일한 센서로부터의 거리만큼 이격된다. 하나의 양태에서, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 직경은 20-30 미크론이다. 하나의 양태에서, 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이는 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는 유리층상에 형성된다. 하나의 양태에서, 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이는 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는 에폭시의 층상에 형성된다.

본 개시의 상기 및 다른 특징들은 첨부하는 도면들과 함께 취해진, 다음의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더 완전하게 명백해질 것이다. 이들 도면들은 본 개시에 따른 수개의 실시형태들만을 묘사하고 그것의 범위의 제한이 고려되지 않아야 한다는 것을 이해하면서, 본 개시는 첨부하는 도면들의 사용을 통해 추가의 구체성 및 상세로 기술될 것이다.
도 1 은 이미지 프로세싱 시스템에 링크된 플렌옵틱 카메라의 하나의 실시형태의 예의 개략 블록도이며, 여기서 플렌옵틱 카메라는 고 변조 전달 함수 (MTF) 및 저 f-수를 갖도록 구성된다.
도 2 는 이미지 프로세싱 시스템에 링크된 플렌옵틱 카메라의 하나의 실시형태의 예의 개략 블록도이며, 여기서 플렌옵틱 카메라는 고 MTF 및 저 f-수를 갖도록 구성되며, 플렌옵틱 카메라 및 이미지 프로세싱 시스템의 여러 컴포넌트들을 더욱 보여준다.
도 3 은 각각의 어레이 상에 복수의 마이크로렌즈들을 포함하는 광센서 마이크로렌즈 어레이 및 마이크로렌즈 어레이의 분해도이다.
도 4a 는 저 F-수 플렌옵틱 카메라에 대한 2-표면 마이크로렌즈 어레이의 제 1 실시형태에 대한 개략 블록도 및 연관된 MTF 챠트를 도시한다.
도 4b 는 저 F-수 플렌옵틱 카메라에 대한 2-표면 마이크로렌즈 어레이의 제 2 실시형태에 대한 개략 블록도 및 연관된 MTF 챠트를 도시한다.
도 4c 는 저 F-수 플렌옵틱 카메라에 대한 2-표면 마이크로렌즈 어레이의 제 3 실시형태에 대한 개략 블록도 및 연관된 MTF 챠트를 도시한다.
도 4d 는 저 F-수 플렌옵틱 카메라에 대한 2-표면 마이크로렌즈 어레이의 제 4 실시형태에 대한 개략 블록도 및 연관된 MTF 챠트를 도시한다.
도 5 는 저 F-수 플렌옵틱 카메라에 대한 2-표면 마이크로렌즈 어레이를 제조하는 방법의 예의 플로우 챠트를 도시한다.
도 6 은 저 F-수 플렌옵틱 카메라의 2-표면 마이크로렌즈 어레이를 사용하여 이미지를 캡쳐하는 방법의 예의 플로우 챠트를 도시한다.

2-표면 마이크로렌즈 어레이 (또는 유사한 구조) 를 사용하여 풀-해상도 광 필드 캡쳐를 위한 방법, 장치, 및 제조 방법의 다수의 실시형태들이 여기에 개시된다. 일부 실시형태들에서, 방법, 장치, 및 제조 방법은 (레디언스 카메라 또는 광-필드 카메라로서도 지칭되는) 풀-해상도 플렌옵틱 카메라에 또는 그 카메라의 컴포넌트들에 적용될 수도 있다. 이들 방법들 및 장치들은 개시된 2-표면 마이크로렌즈 어레이들 (또는 유사한 구조들) 을 구현하는 플렌옵틱 카메라들의 이미지 캡쳐 능력들에서의 기존의 상업적 실시형태들에 비해 개선들을 제공한다. 일부 실시형태들에서, 여기에 기술된 플렌옵틱 카메라는 셀룰러 전화 또는 다른 이동 디바이스의 부분일 수도 있고, 따라서 컴팩트한 패키지 내에 끼워 맞춰지도록 제약된 사이즈일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 플렌옵틱 카메라는 스탠드얼론 이미징 디바이스 (예를 들어, 카메라) 일 수도 있다.

플렌옵틱 카메라들은 그것들이 장면의 공간 및 각도 정보 양자 모두를, 예를 들어, 풀 (full) 4차원 레디언스를 캡쳐하기 때문에 디지털 이미징에 대한 다수의 새로운 가능성들을 가능하게 한다. 실시형태들은 플렌옵틱 카메라에 의해 캡쳐된 각 화소에 대한 깊이 맵을 생성함으로써 재포커싱가능한, 고해상도 최종 이미지를 생성할 수 있다. 고해상도는 다수의 상업적 카메라들에서 사용되는 2차원 센서로 4차원 데이터의 캡쳐를 허용할 수도 있다. 그러나, 플렌옵틱 카메라들로부터 생성된 이미지들은 종종 저해상도를 갖는다.

도 1 은 이미지 프로세싱 시스템 (105) 에 커플링되는 플렌옵틱 카메라 (115) 를 포함하는 플렌옵틱 이미징 시스템 (100) 의 실시형태의 예의 블록도이다. 이미지 프로세싱 시스템 (105) 은 플렌옵틱 카메라 (115) 와 통신하며, 플렌옵틱 카메라 (115) 에 의해 캡쳐되는 이미지들을 수신 및 프로세싱하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 플렌옵틱 카메라 (115) 는 카메라 시스템 내에서 사용되는 적어도 하나의 광학 엘리먼트를 포함할 수도 있으며, 여기서 (이 도면에서 도시되지 않는) 카메라 시스템은 플렌옵틱 카메라 (115) 에 의해 뷰잉된 바와 같은 장면의 이미지를 캡쳐하도록 구성된다. 이미지 프로세싱 시스템 (105) 은 캡쳐된 이미지를 조작, 프로세싱, 또는 저장하기 위해 사용되는 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.

플렌옵틱 카메라 (115) 는 장면으로부터의 광을 수신, 안내 및 감지하도록 구성되는 컴포넌트들을 포함한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 플렌옵틱 카메라 (115) 는 (메인 렌즈로서도 지칭될 수도 있는) 대물 렌즈 (110), (제 1 마이크로렌즈 어레이로서도 지칭될 수도 있는) 마이크로렌즈 어레이 (125), (제 2 마이크로렌즈 어레이로서도 여기서 지칭될 수도 있는) 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130), 및 광센서 (135) 를 포함한다. 대물 렌즈 (110) 는 장면 (예를 들어, 플렌옵틱 카메라 (115) 의 시계 (field-of-view) 에서의 장면 또는 오브젝트) 내의 어느 곳에 위치된 관심의 적어도 하나의 오브젝틀르 포함할 수도 있는 장면으로부터의 광을 수신하도록 위치 및 노출된다. 대물 렌즈 (110) 에서 수신된 광은 대물 렌즈 (110) 를 통해 전파되고, 마이크로렌즈 어레이 (125) 에 입사하기 전에 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 을 통해 또한 전파된다. 도시된 실시형태에서, 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 개개의 마이크로렌즈들의 2차원 어레이를 포함할 수도 있으며, 여기서 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들 각각은 동일한 사이즈 및 형상일 수도 있다. 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 충분한 마이크로렌즈들을 포함하고 광센서 (135) 의 활성 영역들이 대물 렌즈 (110) 를 통해 전파되는 광에 의해 형성된 이미지의 적어도 부분을 수신하도록 위치될 수도 있다. 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 소정의 두께를 갖는 기판 (또는 웨이퍼) 상에 또는 그 기판으로부터 형성될 수도 있고, 형성 후에 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 두께는 그것에 또는 그것으로부터 형성된 웨이퍼의 두께와 동일하거나 실질적으로 동일할 수도 있다.

대물 렌즈 이미지 평면 (120) 은 대물 렌즈를 통해 전파된 목표 장면으로부터의 광선들이 통과하는 곳에 위치된 평면이며, 그러한 레이들 (rays) 은 이미지 평면 (120) 에서 장면의 이미지를 형성한다. 목표 장면은 방사선 (예를 들어, 광) 을 반사하거나 방사선 (예를 들어, 광) 을 방출하고 있을 수도 있으며, 광을 반사 및 방출하고 있을 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 마이크로렌즈 어레이 (125) 에서의 제 1 복수의 마이크로렌즈들은 대물 렌즈 (110) 의 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 상에 포커싱될 수도 있다. 즉, 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 의 방향에서 초점 길이를 가질 수도 있고, 초점 길이는 제 1 마이크로렌즈 어레이 (125) 와 대물 렌즈 (110) 의 이미지 평면 (120) 사이의 거리와 동일하거나, 실질적으로 동일하다. 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 에 물리적으로 위치된 임의의 구조가 존재하지 않을 수도 있지만, 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 은 대물 렌즈 (110) 를 통해 전파되는 광에 의해 생성된 장면의 "공중에서의" 이미지를 갖는 공간에서의 평면 로케이션인 것으로 고려될 수도 있다. 대물 렌즈 (110) 로부터 수신된 광은 마이크로렌즈 어레이 (125) 를 통해 전파되고, 그 후 광센서 (135) 상으로 광을 포커싱하도록 구성되는 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 를 통해 전파된다. 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 는 개개의 마이크로렌즈들의 2차원 어레이를 포함할 수도 있고, 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 마이크로렌즈들 각각은 동일한 사이즈 및 형상일 수도 있다. 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 는 광센서 (135) 의 활성 영역들이 대물 렌즈 (110) 에 의해 캡쳐된 바와 같은 이미지의 적어도 부분을 수신하도록 배열되고 위치된 다수의 마이크로렌즈들을 포함할 수도 있다. 마이크로렌즈 어레이 (130) 는 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 마이크로렌즈들이 그것으로부터 또는 그것에 형성되는 기판 (또는 웨이퍼) 을 포함할 수도 있다. 광센서 (135) 는 마이크로렌즈 어레이 (125) 로부터 f 이하인 거리에 위치될 수도 있으며, 여기서 f 는 광센서 (135) 의 방향에서 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 초점 길이를 지칭하며, 여기서 마이크로렌즈 어레이 (125) 를 통해 전파되고 또한 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 를 통해 전파되는 광이 포커싱된다. 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 는 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 두께와 동일한, 광센서 (135) 와 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 각각의 마이크로렌즈 사이의 거리가 존재하도록, 광센서 (135) 에 커플링되거나, 광센서 (135) 상에 형성되거나, 다르게는 광센서 (135) 에 부착될 수도 있다. 광센서 (135) 와 마이크로렌즈 어레이들 (125 및 130) 사이의 거리들은 플렌옵틱 이미징 시스템 (100) 의 광학 설계에 기초하여 변할 수도 있다. 이들 거리들은 나이퀴스트 주파수 위에서 변조 전달 함수 (MTF) 를 달성하기 위해 변화될 수도 있다.

동작 시, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 각각의 마이크로렌즈는 이미지의 부분 (예를 들어, 에어리어 또는 영역) 을 표현하거나 그것에 대응하는 광을 수신할 수도 있다. 이미지의 부분을 표현하는 광은 마이크로렌즈 어레이 (125) 를 통해 전파될 수도 있고, 광센서 (135) 의 대응하는 영역상으로 안내되도록 마이크로렌즈 어레이 (125) 에 의해 재지향될 수도 있다. 따라서, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 각각의 마이크로렌즈 및 광센서 (135) 의 그것의 대응하는 영역은 이미지 평면에서 이미지로부터 작은 이미지를 캡쳐하는 작은 카메라에 유사하게 기능할 수도 있고, 여기서 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들 각각/광센서 (135) 에 의해 캡쳐된 작은 이미지들의 편집 (compilation) 은 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 에서의 이미지를 캡쳐한다. 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 에서 대물 렌즈 (110) 에 의해 생성된 이미지상에 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들을 포커싱함으로써, 플렌옵틱 카메라 (115) 는 장면 (예를 들어, 광 필드) 으로부터 레디언스의 위치 정보를 캡쳐하도록 구성될 수도 있다. 이것은 플렌옵틱 카메라 (115) 가 이전의 카메라들로부터의 이미지들의 해상도를 능가하는 그리고 현대의 사진술의 요건들 및 요구들을 충족시키는 캡쳐된 광-필드 이미지들로부터 고해상도 이미지지들을 생성하는 것을 허용할 수도 있다.

여전히 도 1 을 참조하면, 이미지 프로세싱 시스템 (105) 은 광센서 (135) 의 각각의 화소에서 수신된 광의 정보를 수신 및 저장하기 위해 광센서 (135) 와 전자 통신하며, 광은 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 에서의 각각의 마이크로렌즈를 통해 전파된다. 일부 실시형태들에서, 광센서 (135) 는 복수의 화소들을 포함할 수도 있고 (예를 들어, 메가화소 광센서 등), 복수의 화소들의 하나 이상의 화소들은 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 각각의 마이크로렌즈로부터 장면의 부분들을 캡쳐할 수도 있다. 본 발명의 실시형태들에서, 목표 이미지가 광센서 (135) 상에 캡쳐된 후, 이미지 프로세싱 시스템 (105) 은 어레이에서의 각 화소에 대한 깊이를 계산할 수도 있거나 다르게는 광센서 (135) 에 의해 수집된 데이터로부터 고해상도 이미지들을 렌더링한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 거리 "a" 는 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 과 마이크로렌즈 어레이 (125) 사이의 거리를 나타낸다. 거리 "b" 는 마이크로렌즈 어레이 (125) 와 광센서 (135) 사이의 거리를 표현한다. 거리 "f" 는 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 초점 길이를 나타내며, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들 각각은 동일한 치수들이다. 위에서 논의된 바와 같이, 광센서 (135) 는 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 초점 길이 f 이하에서 위치되기 때문에, 마이크로렌즈 어레이의 초점 길이는 광센서 (135) 의 방향에 있다. 거리 b 는 거리 f 이하이다. 거리 "c" 는 광센서 (135) 와 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 사이의, 예를 들어, 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 에서의 마이크로렌즈의 표면에서 광센서 (135) 의 표면까지의 거리를 나타낸다. 일부 실시형태들에서, 거리들 a, b, 및 c 가 조정된다 (이에 따라 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 위치를 조정한다). 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 는 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 과 광센서 (135) 사이에서 그들의 위치들에 대하여 주의깊게 이동 및/또는 조정될 수도 있다. 예를 들어, 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 기판 (또는 웨이퍼) 의 두께는 거리 c 를 조작하도록 조정될 수 있을 것인 반면, 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 최적의 설계 성능을 달성하기 위해 필요한 대로 광센서 (135) 에 더 가깝게 이동될 수 있을 것이다.

도 2 는 (플렌옵틱 이미징 시스템 (100) 에 대응할 수도 있는) 카메라 (200) 에 통합될 수도 있는 여러 컴포넌트들을 포함하는 플렌옵틱 카메라 (200) 의 실시형태의 예를 도시한다. 카메라 (200) 는, 일부 실시형태들에서, 2 개의 일반적인 부분들을 포함할 수도 있다: 광학 (201) 및 제어들/프로세싱 장비 (202). 광학 (201) 은 카메라 (200) 의 광학 컴포넌트들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광학 (201) 은 셔터 (205), 대물 렌즈 (110), 마이크로렌즈 어레이 ("제 1 마이크로렌즈 어레이") (125), 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 ("제 2 마이크로렌즈 어레이") (130) 를 포함할 수도 있다. 제어들/프로세싱 장비 (202) 는 다양한 컴포넌트들, 예를 들어, 광센서 (135), 셔터 제어 (210), 뷰파인더/스크린 (215), 제어들 (220), 조정 메커니즘 (230), 입력/출력 (I/O) 인터페이스 (235), 프로세서 (240), 메모리 (245), 데이터 프로세싱 모듈 (250), 및 전력공급장치 (255) 를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 여기에 리스트된 것들보다 추가적이거나 더 적은 수의 컴포넌트들이 플렌옵틱 카메라 (200) 에 포함될 수도 있다. 제어들/프로세싱 장비 (202) 의 컴포넌트들은 그들의 연관된 기능성을 수행하기 위해 필요에 따라 함께 커플링되고 및/또는 서로 통신할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 상술된 하나 이상의 컴포넌트들은 광학 (201) 및 제어들/프로세싱 장비 (202) 중 하나 이상 내에 존재할 수도 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 광학 (201) 의 하나 이상의 컴포넌트들은 제어들/프로세싱 장비 (202) 내로 통합될 수도 있거나, 그 역도 성립한다.

일부 실시형태들에서, 광학 (201) 의 하나 이상의 컴포넌트들은 그것들이 광학 (201) 의 다른 컴포넌트들에 대해 이동하지 않도록 고정된 로케이션에 있을 수도 있다. 예를 들어, 대물 렌즈 (110), 제 1 마이크로렌즈 어레이 (125), 및 제 2 마이크로렌즈 어레이 (130) 중 하나 이상의 위치는 다른 컴포넌트들 중 하나 이상에 대해 고정될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광학 (201) 의 컴포넌트들 중 하나 이상은 다른 컴포넌트들 중 하나 이상에 대해 이동가능할 수도 있다. 예를 들어, 대물 렌즈 (110) 는 예를 들어 포커싱을 위해 제 1 마이크로렌즈 어레이 (125) 를 향하는 방향으로 또는 그것으로부터 멀리 이동가능하도록 구성될 수도 있다. 제 1 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 대물 렌즈 (110) 를 향하거나 그것으로부터 멀리 이동가능하도록 구성될 수도 있고 및/또는 예를 들어 제 2 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 마이크로렌즈들과 제 1 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들을 정렬하기 위해 (대물 렌즈 (110) 로부터 광센서 (135) 로의 광 광학 경로에 대해) 측방향으로 이동하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제어들/프로세싱 장비 (202) 의 광센서 (135) 는 종래의 필름, 전하 결합 디바이스 (CCD), 상보형 금속산화물반도체 (CMOS) 등 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 광센서 (130) 상에 캡쳐된 이미지는 제어들/프로세싱 장비 (200) 에 의해 프로세싱될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 프로세싱 모듈 (250) 은 캡쳐된 이미지로부터 고해상도 이미지들을 생성하기 위해 풀-해상도 광-필드 렌더링 방법 (또는 플렌옵틱 카메라 (200) 에 의해 캡쳐된 이미지들에의 적용을 위한 다른 이미지 프로세싱 알고리즘들) 을 사용할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 데이터 프로세싱 모듈 (250) 은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 캡쳐된 이미지는 풀-해상도 광-필드 렌더링 (또는 유사한) 방법들에 기초하여 고해상도 이미지들을 생성하도록 구성된 외부 렌더링 모듈에 의한 나중의 렌더링을 위해 메모리 (245) 에 저장될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 외부 렌더링 모듈은 별개의 디바이스 또는 컴퓨터 시스템으로서 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 캡쳐된 이미지로부터 생성된 고해상도 이미지들이 메모리 (245) 에 저장될 수도 있다.

플렌옵틱 카메라 (200) 의 셔터 (205) 는 대물 렌즈 (110) 의 앞 또는 뒤에 위치될 수도 있다. 셔터 (205) 는 광이 언제 광센서 (135) 로 통과하는 것이 허용되는 지, 및 얼마나 많은 광이 광센서 (135) 로 통과되는지를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 셔터 (205) 가 폐쇄되면, 광이 광학 (201) 의 외부로부터 광센서 (135) 로 통과할 수 없다. 셔터 (205) 가 개방되면, 광은 메인 렌즈 (110) 를 통해 그리고 각각 제 1 및 제 2 마이크로렌즈 어레이들 (125 및 130) 을 통해 광센서 (135) 로 통과할 수도 있다. 프로세서 (240) 는 셔터 제어 (210) 로부터 입력을 수신하고 셔터 제어 (210) 에 기초하여 셔터 (205) 의 개방 및 폐쇄를 제어하도록 구성될 수도 있다. 뷰파인더/스크린 (215) 은 플렌옵틱 카메라 (200) 의 사용자에게 주어진 방향에서 활성화되는 경우 카메라 (200) 가 캡쳐할 이미지의 프리뷰를 보여주도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 뷰파인더/스크린 (215) 은 사용자가 플렌옵틱 카메라 (200) 의 옵션들을 (예를 들어, 메뉴 또는 유사한 인터페이스를 통해) 뷰잉하고 선택하는 것 또는 플렌옵틱 카메라 (200) 에 의해 이미 캡쳐되고 메모리 (245) 에 저장된 이미지들을 뷰잉하고 변경하는 것을 허용하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 카메라 (200) 는 카메라 (200) 의 컴포넌트들에 전력을 제공하기 위해 전력공급장치 (255) 를 이용할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 전력공급장치 (255) 는 배터리 (예를 들어, 재충전가능하거나 대체가능한 배터리) 또는 외부 전력 디바이스에 대한 커넥터를 포함할 수도 있다. 메모리 (245) 는 광학 (201) 에 의해 캡쳐되고 데이터 프로세싱 모듈 (250) 에 의해 프로세싱된 이미지들을 저장하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 메모리 (245) 는 제어들 (220) 및 조정 메커니즘 (230) 에 의해 입력된 바와 같은 설정들 및 조정들을 저장하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 메모리 (245) 는 착탈가능하거나 착탈가능하고 영구적인 메모리의 조합일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 메모리 (245) 는 모두 영구적일 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 플렌옵틱 카메라 (200) 의 I/O 인터페이스 (235) 는 컴퓨터 또는 비디오 모니터와 같은 하나 이상의 외부 디바이스들에 대한 카메라 (200) 의 연결을 허용하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, I/O 인터페이스 (235) 는 USB 커넥터, HDMI 커넥터 등을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, I/O 인터페이스 (235) 는 카메라 (200) 와 연결된 외부 디바이스 사이에서 정보를 전송하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, I/O 인터페이스 (235) 는 무선으로 (예를 들어, 적외선 또는 Wi-Fi 를 통해) 정보를 전송하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 상술된 제어들 (220) 은 광학 (201) 과 연관된 설정들 (예를 들어, 셔터 속도, 줌, f-수 등) 을 포함하거나, 카메라 (200) 의 옵션들 및 메뉴들을 네비게이팅하거나, 데이터 프로세싱 모듈 (250) 을 통해 캡쳐된 이미지들을 뷰잉 및/또는 변경하는, 카메라 (200) 의 하나 이상의 양태들을 제어하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 조정 메커니즘은 광학 (201) 의 컴포넌트들 중 하나 이상의 상대적인 로케이션을 조정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 조정 메커니즘 (230) 은 제 1 마이크로렌즈 어레이 (125) 와 제 2 마이크로렌즈 어레이 (130) 또는 대물 렌즈 (110) 사이의 거리를 조정하도록 구성될 수도 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 조정 메커니즘 (230) 은 제 2 마이크로렌즈 어레이 (130) 와 광센서 (135) 사이의 거리를 조정하도록 구성될 수도 있다.

도 3 은 각각의 어레이 상에 복수의 마이크로렌즈들을 포함하는 광센서 마이크로렌즈 어레이 및 마이크로렌즈 어레이의 분해도이다. 도 3 에 도시된 컴포넌트들은 일정한 비율로 도시되지 않는다. 도 3 은 마이크로렌즈 어레이 (125), 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130), 및 광센서 (135) 의 각각의 부분의 확대도 (300) 를 도시한다. 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 양자 모두의 마이크로렌즈들은 직경 D (305), 두께 T (310), 및 초점 길이 F (315) 를 갖는다. 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 마이크로렌즈들의 직경 D (305) 은 마이크로렌즈 어레이 (125) 웨이퍼의 길이를 따른 만곡된 렌즈 부분의 길이에 대응한다. 일부 실시형태들에서, 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 양자 모두의 마이크로렌즈들 각각은 동일한 직경들 (305), 두께들 (310), 및 초점 길이들 (315) 을 가질 수도 있다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이 (125) 에서의 마이크로렌즈들의 직경 D (305) 은 마이크로렌즈의 가장 긴 치수를 따른 마이크로렌즈에 걸친 거리이다. 두께 T (310) 는 마이크로렌즈의 만곡된 표면의 가장 두꺼운 부분으로부터 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 웨이퍼의 반대 표면까지의 거리이다. 마이크로렌즈의 초점 길이 F (315) 는 마이크로렌즈 중심 (마이크로렌즈의 만곡된 부분의 중심이 마이크로렌즈가 위치되는 웨이퍼와 만나는 포인트) 으로부터 마이크로렌즈를 통과한 이미지가 초점에 맞는 포인트까지의 거리이다.

플렌옵틱 카메라들은 종종 저해상도들을 겪고, 그것은 낮은 공간 해상도들 및/또는 낮은 각도 해상도들이다. 오리지날 플렌옵틱 카메라들에서, 마이크로렌즈 어레이는 카메라의 메인 렌즈와 카메라의 광센서 사이에 위치된다. 마이크로렌즈 어레이는 광센서로부터 1 초점 길이 떨어져 위치될 수도 있다. 메인 렌즈는 마이크로렌즈 어레이에서 포커싱될 수도 있으며, 여기서 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들은 무한대에서 포커싱될 수도 있다. 메인 렌즈의 초점 길이가 마이크로렌즈들의 초점 길이보다 훨씬 크기 때문에, 각각의 마이크로렌즈는 사진찍히고 있는 오브젝트상에서가 아니고 메인 카메라 렌즈 애퍼쳐에서 포커싱된다. 마이크로렌즈 어레이의 각각의 마이크로렌즈는 최종 이미지의 단일의 화소에 기여할 수도 있다. 따라서, 최종 이미지에서의 화소들의 수는 마이크로렌즈 어레이를 형성하는 마이크로렌즈들의 수에 의해 제약될 수도 있다. 이들 플렌옵틱 카메라들의 광학적 특성들은 낮은 공간 및 각도 해상도들 양자 모두를 야기할 수도 있다.

최근의 진보들은 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들이 마이크로렌즈 어레이와 광센서 사이에 1 초점 길이 거리를 유지하면서 광센서와 메인 렌즈의 이미지 평면 사이의 위치로부터 메인 렌즈의 이미지 평면상에 포커싱하도록 마이크로렌즈 어레이를 이동시키거나 배치시켰다. 이러한 구조적 변화는 공간 해상도들의 증가가 각도 해상도들의 감소를 야기할 수도 있고, 그 역도 성립하도록 공간 및 각도 해상도들 사이에 트레이드-오프를 제공할 수도 있다. 마이크로렌즈들은 또한 무한대 대신에 메인 렌즈의 이미지 평면상에 포커싱된다. 이것은 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들이 메인 렌즈에 의해 보여지는 이미지의 실제 이미지들을 생성하는 것을 허용한다. 마이크로렌즈들 각각은 그 후 메인 렌즈에 의해 형성된 이미지와 관련하여 스케일링된, 센서상의 실제의 이미지를 형성한다. 따라서, 이미지의 해상도의 수는 더이상 마이크로렌즈들의 수에만 관련되지 않고, 오히려 마이크로렌즈들에 의해 생성된 이미지들의 해상도에 관련된다.

플렌옵틱 카메라의 실시형태들에 대해 개선을 위해, 수반된 광학 엘리먼트들에 대한 변조 전달 함수 (MTF), 구체적으로는 마이크로렌즈들의 MTF 가 개선되어야 한다. 광학 엘리먼트의 MTF 는 휘도 변동들 (또는 오브젝트 또는 장면의 콘트라스트들) 을, 그것들이 광학 엘리먼트를 통과할 때, 보존하는 광학 엘리먼트의 능력에 대응한다. 일부 실시형태들에서, 이것은 광학 엘리먼트에 의해 뷰잉되는 오브젝트 또는 장면의 공간 주파수와 상관관계가 있을 수도 있다. 구체적으로, MTF 는 광학 엘리먼트가 광학 엘리먼트에 의해 캡쳐되거나 뷰잉되는 장면에서 높은 주파수의 오브젝트들 (예를 들어, 다수의 작은 오브젝트들 또는 날카로운 에지들) 을 얼마나 잘 전달하는지를 식별할 수 있다. 광학 엘리먼트가 열악한 (낮은) MTF 를 갖는다면, 오브젝트들의 주파수가 높은 경우, 광학 엘리먼트에 의해 생성된 이미지들은 작은 오브젝트들/날카로운 에지들의 큰 선명도를 갖지 않는다. 광학 엘리먼트가 양호한 (높은) MTF 를 갖고 오브젝트들의 주파수가 높은 경우, 광학 엘리먼트에 의해 생성된 이미지들은 열악한 MTF 를 갖는 광학 엘리먼트보다 작은 오브젝트들/날카로운 에지들의 더 많은 선명도를 가질 수도 있다. 본질적으로, 광학 엘리먼트의 MTF 는 결과의 이미지의 해상도 및 콘트라스트에 대응할 수도 있다.

광학 엘리먼트 또는 시스템의 MTF 를 식별함에 있어서, MTF 챠트가 사용될 수도 있다. (도 4a 내지 도 4d 에 도시된 바와 같은) MTF 챠트에서, y-축은 퍼센티지로서 MTF 값을 도시할 수도 있는 반면, x-축은 증가하는 라인 쌍 주파수를 도시할 수도 있다. 일반적으로, 라인 쌍 주파수가 x-축을 따라 증가함에 따라, 광학 엘리먼트의 MTF 값이 감소한다. MTF 챠트는, 주어진 라인 쌍 주파수 값에 대해, 몇 퍼센트의 라인 쌍들이 그들이 광학 엘리먼트를 통과할 때 보존되는지를 보여준다. 따라서, 동일한 라인 쌍 주파수에서 더 낮은 MTF 를 갖는 제 2 광학 엘리먼트보다 주어진 라인 쌍 주파수에서 더 높은 MTF 를 갖는 제 1 광학 엘리먼트가 더 낮은 광학 엘리먼트보다 더 양호할 수도 있으며 (더 선명한 이미지를 제공할 수도 있으며), 모든 다른 양태들은 동일하다. 예를 들어, 셀폰 카메라 옵틱 시스템은 350 lp/mm 의 라인 쌍 주파수에서 대략 20% 의 MTF 를 가질 수도 있다. 다른 카메라들과 비교할 때, 이러한 MTF 는 평균보다 더 낮을 수도 있고, 셀폰 카메라는 열악한 카메라로서 기술될 수도 있다. 350 lp/mm 의 위는 나이퀴스트 주파수 위에 있고, 현재의 다수의 카메라들은 나이퀴스트 주파수 위의 응답을 필요로하지 않는다.

일부 실시형태들에서, 플렌옵틱 카메라들은 카메라의 광학 엘리먼트에 의해 생성된 이미지들의 해상도를 향상시키기 위해 수퍼-해상도를 사용한다. 수퍼-해상도는 센서의 화소 해상도를 너머 최종 이미지의 해상도를 증가시키는 것을 수반할 수도 있다. 수퍼-해상도는 다수의 이미지들 (예를 들어, 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 마이크로렌즈들의 다수의 이미지들) 을 사용한다. 수퍼-해상도는 대부분의 렌즈들에서 제한되는 나이퀴스크 주파수 위에 있는 MTF 를 사용하기 때문에, 수퍼-해상도는 플렌옵틱 카메라에서 사용되는 렌즈들 (예를 들어, 마이크로렌즈 어레이들의 마이크로렌즈들) 의 MTF 에 의해 제한될 수도 있다. 구체적으로는, 단일 엘리먼트 렌즈들은 나이퀴스트 주파수 위로 MTF 를 제한했다. 수퍼-해상도는 비디오 또는 이미지들을 업스케일링하기 위한 방법들 또는 기법들의 세트를 기술할 수도 있다. 수퍼-해상도는 캡쳐되는 장면에서의 고주파수 오브젝트들에 대한 높은 응답들을 갖는 광학 엘리먼트들을 사용함으로써 개선될 수도 있으며; 이에 따라, 높은 MTF 들을 갖는 광학 엘리먼트들이 희망된다. 예를 들어, 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 는 수퍼-해상도의 팩터를 개선하는, 나이퀴스트 주파수를 너머 마이크로렌즈 어레이들의 MTF 를 증가시키도록 광학적으로 설계될 수도 있는 2-층 마이크로렌즈 어레이를 형성할 수도 있다.

이에 따라, 광센서 (135) 의 나이퀴스트 주파수를 너머 플렌옵틱 카메라에서 사용되는 광학 엘리먼트들에 대한 MTF 를 개선하는 것은 캡쳐된 오브젝트 또는 장면으로부터 이미지들을 생성함에 있어서 수퍼-해상도 방법들 및 기법들을 적용하는데 유용한 것으로 증명될 수도 있다. 예를 들어, 상술된 셀폰 카메라에 의하면, 나이퀴스트 주파수는 대략 500 lp/mm 일 수도 있다. 그러나, 광센서 (135) 의 나이퀴스트 주파수보다 큰 주파수에서 대다수의 라인 쌍들을 보존할 수 있도록 광학 엘리먼트들의 MTF 를 개선하는 것은 수퍼-해상도 기법들 및 방법들을 개선할 수도 있다.

예를 들어, 여기에 기술된 방법들 및 장치들과 결합하여 상술된 셀폰 카메라에 의하면, 500 lp/mm 의 나이퀴스트 주파수가 700 lp/mm 또는 1000 lp/mm 까지 넘어서게 될 수도 있다. 주파수에 있어서의 그러한 증가는 주파수가 광센서상에서 이용가능한 화소들을 초과하는 것을 의미할 수도 있으며, 여기서 신호의 파장의 위상은 광센서의 2 개의 화소들 사이의 거리보다 짧다. 나이퀴스트 주파수를 넘는 더 높은 주파수들은 수퍼-해상도에 이익이 된다. 이것은 더 높은 주파수들은 더 많은 정보가 이용가능하다는 것을 의미하기 때문이고, 이는 수퍼-해상도에 기초하여 최종 이미지들의 더 양호한 해상도를 야기한다. 그러나, 나이퀴스트 주파수를 넘는 더 높은 주파수들에 도달하기 위해, 그러한 주파수에 도달하는 것은 이들 고 주파수들에서의 양호한 응답 (예를 들어, 이들 주파수들에서의 (주어진 임계값 위의) 높은 MTF) 이 가능한 광학을 필요로할 수도 있다. 그러나, (회절 제한 광학의 이론들에 따르는) 모든 렌즈들은 컷오프 주파수를 갖는다. 예를 들어, 렌즈들, 심지어 완벽한 광학 특성들을 갖는 렌즈들은 소정의 주파수들 (예를 들어, 컷오프 주파수들) 에 제한된다. 렌즈들은 컷오프 주파수 위의 주파수들에 응답하지 않을 수도 있으며, 따라서 컷오프 주파수보다 낮은 주파수들만을 통과시키는 컷오프 주파수에서 또는 그 위에서의 필터들로서 작용한다.

나이퀴스트 주파수 위의 주파수를 캡쳐하기 위해, 문제의 광학 엘리먼트들에 대한 3 개의 요건들이 존재할 수도 있다:

첫째, 광학 엘리먼트는 낮은 F-수를 가져야, 바람직하게는 f/1 광 동일하거나 f/1 에 가까워야 (예를 들어, f/1 또는 f/1.4) 한다. 사용된 광학 엘리먼트들은 센서상에서 고해상도 이미지를 획득하기 위해 (F/1 에 가까운) 낮은 F-수들에서 고주파수의 라인 쌍들을 통과할 수 있어야 한다.

둘째, 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들의 F-수는 대물 렌즈와 매칭해야 한다. 예를 들어, 상술된 바와 같은 도 1 의 플렌옵틱 카메라 (100) 를 사용하면, 대물 렌즈 (110) 는 (임의의 광센서 또는 다른 재료/오브젝트/컴포넌트 상이 아니라) 공중에서 대물 렌즈 (110) 와 마이크로렌즈 어레이 (125) 사이의 메인 렌즈 이미지 평면 (115) 에 플렌옵틱 카메라 (100) 에 의해 뷰잉된 이미지를 포커싱하며, 따라서 이미지가 어디엔가 포커싱된다. 이러한 이미지는 마이크로렌즈 어레이 (125) 에 의해 공중으로부터 채집되고, 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 그것을 광센서 (135) 상으로 맵핑한다. 이리하여, 플렌옵틱 카메라 (100) 는 "2 스테이지" 시스템일 수도 있으며, 제 1 스테이지는 대물 렌즈 (110) 에 의해 뷰잉된 오브젝트 또는 장면의 이미지를 생성하는 것을 포함하고, 제 2 스테이지는 메인 렌즈 이미지 평면 (115) 으로부터 마이크로렌즈 어레이 (125) 를 통해 광센서 (135) 로 생성된 이미지를 맵핑하는 것을 포함한다. 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 각 마이크로렌즈는 메인 렌즈 이미지 평면에서 한 점의 이미지를 찍어 그것을 광센서 (135) 에 맵핑하는 마이크로카메라로서 작용할 수도 있다. 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들이 낮은 F-수 (예를 들어, f/1 또는 f/1.4) 에 있어야 하기 때문에, 대물 렌즈는 또한 낮은 f-수 (예를 들어, f/1 또는 f/1.4) 를 가져야 한다. f/1 은 도달하기 어려울 수도 있지만, f/1.4 는 획득하기가 더 쉬울 수도 있다.

셋째, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 시계는 대물 렌즈 (110) 의 f-수에 대응하도록 구성되어야 한다. 광학 엘리먼트의 f-수는 보통 초점 거리와 애퍼쳐 직경의 비를 정의하는 수이다. 광학 엘리먼트의 전달 효율을 무시할 때, 오브젝트 또는 장면의 휘도에 대한 광학 엘리먼트를 통과한 이미지의 휘도는 f-수의 제곱과 함께 감소한다. 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들은 대물 렌즈 (110) 의 전체 애퍼쳐를 보도록 구성될 수도 있다. f-수는 실제로 렌즈의 입사동의 직경에 대한 초점 길이의 비이다. f-수는 대략 렌즈에 진입할 수 있는 광의 최대 콘 (cone) 의 반각 (half-angle) 의 탄젠트이다. 대안적으로, f-수는 렌즈의 역 개구수 (NA) 의 반으로서 정량화될 수도 있다. NA = n * sin θ 이며, 여기서 n 은 렌즈가 동작하는 매체의 굴절률이고, θ 는 렌즈에 진입할 수 있는 광의 최대 콘의 반각이다. 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 시계는 적어도 대물 렌즈 (110) 의 직경까지일 수도 있다. 예를 들어, 대물 렌즈 (110) 가 f/1 의 f-수를 갖는 경우, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 시계는 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 광축의 양 측면들에서 26 도이도록 구성될 수도 있다. 이것은 각도 θ 의 탄젠트를 사용하여 컴퓨팅될 수 있다. f/1.4 에서, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들은 그들이 대물 렌즈 (110) 에 의해 생성된 전체 이미지 (및 전체 대물 렌즈 (110)) 를 볼 수 있도록 +/-20 도 시계를 갖도록 구성될 수도 있다. 이에 따라, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 각 마이크로렌즈는 약간 상이한 관점에서 대물 렌즈 (110) 를 통해 볼 수도 있기 때문에, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 각 마이크로렌즈는 대물 렌즈 (110) 에 의해 캡쳐된 장면의 약간 상이한 부분을 뷰잉할 수도 있다.

이들 3 개의 요건들이 충족되는 경우, 대물 렌즈 (110) 에 의해 생성된 이미지는 예를 들어 700 lp/mm 에서 매우 선명할 (예를 들어, 회절 제한에 가까울) 수도 있다. 이에 따라, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들은 그들이 700 lp/mm 에서 광센서 (135) 로 이미지의 적어도 20-30% 를 통과시키도록 하는 MTF 를 갖도록 구성될 수도 있으며; 즉, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들은 매우 선명한 렌즈들이어야 한다.

추가적으로, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 치수들이 (마이크로렌즈들의 기하학적 관계들을 유지하면서) 더 작게 만들어지기 때문에, 마이크로렌즈들의 광학 파라미터들이 향상된다 (예를 들어, 마이크로렌즈들 각각에 대한 MTF 들 (주파수 응답) 이 회절 제한에 접근하는 것을 의미). 도 4a 내지 도 4d 는 동일한 기하학적 관계들을 갖는 여러 사이즈들의 마이크로렌즈들에 대한 MTF 들에서의 개선을 보여준다. 도 4a 내지 도 4d 의 각각에서 표시된 바와 같이, 시뮬레이션들에서 사용된 렌즈들 각각에 대한 f-수는 f/1 이다.

마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들의 치수들이 더 작게 제작되는 것으로서 기술되는 경우, 이것은 렌즈의 물리적 양태들의 기하학적 관계들 (예를 들어, 마이크로렌즈들의 초점 거리, 두께, 및 직경 사이의 관계들) 이 동일하게 유지되지만, 마이크로렌즈들의 물리적 사이즈는 더 작아진다는 사실을 지칭한다. 예를 들어, 제 1 마이크로렌즈가 동일한 기하학적 관계들을 갖는 제 2 마이크로렌즈의 사이즈의 반인 경우, 제 1 마이크로렌즈의 파라미터들의 모든 각도들, 관계들 등은 제 2 마이크로렌즈의 그것들과 동일하지만, 제 1 마이크로렌즈의 물리적 사이즈는 제 2 마이크로렌즈의 그것보다 작다.

예를 들어, 도 4a 내지 도 4d 에서 도시된 바와 같이, 도 4a 내지 도 4d 의 각각은 MTF 챠트 및 각각의 마이크로렌즈들을 통과하고 광센서 (135) 상으로 포커싱된 신호들과 관련하여 마이크로렌즈 어레이 (125) 로부터의 마이크로렌즈, 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 로부터의 광센서 마이크로렌즈, 및 광센서 (135) 의 실시형태들의 개략 블록도를 도시한다. 개략 블록도들은 마이크로렌즈들의 물리적 파라미터들 (예를 들어, 특정의 도면에서 시뮬레이팅된 마이크로렌즈들에 대한 f-수, 직경 (D), 두께 (t), 및 초점 거리) 을 기술한다.

이들 도면들에서 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈들의 물리적 사이즈를 조정하면서 기하학적 관계들을 동일하게 유지한다면, MTF 들은 마이크로렌즈가 더 작게 됨에 따라 지속적으로 향상된다. 이러한 향상은, 렌즈가 더 작아짐에 따라, (수차 이론과 관련된 바와 같은) 렌즈들에서의 수차들의 감소에 부분적으로 기인하여 설명될 수도 있다. 렌즈들의 일부 수차들은 광학 엘리먼트들의 기하학, 예를 들어, 사이즈 및 형상에 기인할 수도 있다. 이들 수차들은 자이델 수차들로 칭해질 수도 있다. 예를 들어, 광축을 벗어난 포인트들로부터의 광선들에 영향을 미치는 코마 (coma) 는 마이크로렌즈의 나머지 양태들이 동일하게 유지되면서 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈의 직경이 감소됨에 따라 향상될 수도 있는 수차이다.

도 4a 내지 도 4d 는 저 f-수 플렌옵틱 카메라를 위한 2-표면 마이크로렌즈 어레이의 복수의 실시형태들에 대한 여러 개략 블록도들 및 연관된 MTF 챠트들을 도시한다. 각각의 개략 블록도는 서로 마주하는 볼록 마이크로렌즈들을 갖는 2 개의 단일-표면 마이크로렌즈들을 포함하는 2-표면 마이크로렌즈 어레이, 광센서, 및 마이크로렌즈 어레이를 통과하고 광센서상에 포커싱되는 3 개의 신호들의 예들을 도시한다. 3 개의 신호들은 광축에 평행한 제 1 신호, 광축으로부터 5 도 벗어난 제 2 신호, 및 광축으로부터 10 도 벗어난 제 3 신호를 나타낸다. 개략 블록도들에 도시된 마이크로렌즈 어레이들의 마이크로렌즈들 각각은 f/1 의 f-수를 갖는다. 도 4a 의 마이크로렌즈들은 150 미크론의 초점 거리 (F), 154 미크론의 직경, 및 215 미크론의 두께를 갖는다. 상술된 바와 같이, 도 4a 내지 도 4d 에서의 마이크로렌즈들의 직경은 (도 4a 내지 도 4d 에 도시된 바와 같은) 마이크로렌즈 어레이의 웨이퍼의 길이를 따른 마이크로렌즈들의 만곡된 부분의 길이에 대응한다. 도 4a 내지 도 4d 에 도시된 바와 같이, 용융된 실리카의 두께는 광센서 (135) (도 1) 로부터 마이크로렌즈 어레이 (125) (도 1) 의 먼 에지까지의 거리인 것으로서 측정가능하다. 도 4a 내지 도 4d 에서, 초점 거리 F 는 다중-렌즈 시스템의 복잡성들로 인해 물리적으로 측정가능하지 않다. 도 4b 의 마이크로렌즈들은 100 미크론의 초점 거리 (F), 102 미크론의 직경, 및 142 미크론의 두께를 갖는다. 도 4c 의 마이크로렌즈들은 50 미크론의 초점 거리 (F), 52 미크론의 직경, 및 70 미크론의 두께를 갖는다. 도 4d 의 마이크로렌즈들은 25 미크론의 초점 거리 (F), 25.4 미크론의 직경, 및 35 미크론의 두께를 갖는다.

도 4a 내지 도 4d 에 도시된 바와 같이 (그리고 상술된 자이델 수차들에 대한 지식에 의해 확인된 바와 같이), 광학 엘리먼트들의 MTF 들은 마이크로렌즈들이 광학 엘리먼트들의 관계들을 유지하면서 사이즈에서 다운 스케일링됨에 따라 그들의 각각의 회절 한계들에 접근한다. 도 4a 내지 도 4d 를 연속해서 볼 때, 각 도면의 MTF 곡선이 향상되며; 도 4d 의 MTF 는 도 4a 의 그것에 비해 훨씬 향상되고, 도 4a 내지 도 4d 의 각각은 차례차례 MTF 에서의 향상들을 보여준다. 상술된 바와 같이, f-수는 렌즈들 각각에 대해 동일하고, 초점 길이, 직경, 및 두께들은 도 4a 내지 도 4d 로부터 감소된다.

도 4a 는, 상술된 바와 같이, f/1 에서 150 미크론의 초점 거리들, 154 미크론의 직경들 및 215 미크론의 두께들을 갖는 마이크로렌즈들 및 그 마이크로렌즈들의 광축과 관련한 3 개의 신호들을 도시한다. 도 4a 의 MTF 챠트는 y-축을 따른 퍼센티지 및 x-축을 따른 lp/mm 단위의 주파수로서 각각의 마이크로렌즈들의 MTF 를 갖는 통상적인 MTF 챠트를 도시한다. 챠트는 단지 회절 제한되는 광학 엘리먼트 (완벽한 광학 엘리먼트) 에 대한 라인인, 회절 제한 MTF 값을 보여준다. 추가적으로, 챠트는 (광축에서, 광축에서 5 도 벗어나서, 그리고 광축에서 10 도 벗어나서) 수신된 3 개의 신호들과 관련하여 마이크로렌즈들의 MTF 들의 2 개의 표현들을 보여준다. 3 개의 신호들 각각 (및 회절 제한 표현) 은 2 개의 별개의 라인들을 포함하며, 하나는 마이크로렌즈들의 사지탈 (sagittal) MTF 에 대한 것이고 다른 것은 메리지오날 (meridional) MTF 에 대한 것이다. 도 4a 내지 도 4d 에 관련한 이하의 논의에서, 이하에 진술되지 않지만, 그 논의는 x-축을 따른 1000 lp/mm 에서 여러 신호들의 MTF 값들에 포커싱한다.

도 4a 에서, 회절 제한 렌즈는 "완벽한 렌즈" 이기 때문에, 회절 제한 마이크로렌즈를 표현하는 라인은 x-축 전체에 걸쳐 y-축에서 가장 높은 값들을 갖는다. 회절 제한 표현에 후속하여, 광축에서 5 도 벗어나 수신된 신호 (점선) 는 도 4a 의 마이크로렌즈들에 대한 최고 MTF 를 갖고, 실선 MTF 는 다음의 최고 MTF 를 갖는다. 다음의 최고 MTF 는 광축에서 10 도 벗어난 신호 (실선) 의 하나의 MTF (실선) 에 속한다. 그 후, 광축에서의 신호의 MTF 라인들이 도시되고 (점선 및 실선 양자 모두), 광축에서 10 도 벗어난 신호 (점선) 의 하나의 MTF 라인은 챠트 전체에 걸쳐 최저 y-축 값들을 갖는다. 도시된 바와 같이, 회절 제한 광학 엘리먼트는 1000 lp/mm 에서 대략 30% (y-축상에서 0.3) 의 MTF 값을 갖도록 구성될 수도 있다. 도 4a 의 마이크로렌즈들을 통과한 3 개의 신호들에 대한 MTF 라인들은 대략 27% 로부터 아래로 대략 1% 까지의 범위에 있다.

도 4b 는, 상술된 바와 같이, f/1 에서 100 미크론의 초점 거리들, 102 미크론의 직경들 및 142 미크론의 두께들을 갖는 마이크로렌즈들 및 그 마이크로렌즈들의 광축과 관련한 3 개의 신호들을 도시한다. 도 4a 의 그것과 유사하게, 도 4b 의 MTF 챠트는 y-축을 따른 퍼센티지 및 x-축을 따른 lp/mm 단위의 주파수로서 각각의 마이크로렌즈들의 MTF 를 갖는 통상적인 MTF 챠트를 도시한다. 챠트는 단지 회절 제한되는 광학 엘리먼트 (완벽한 광학 엘리먼트) 에 대한 라인인, 회절 제한 MTF 값을 보여준다. 추가적으로, 챠트는 (광축에서, 광축에서 5 도 벗어나서, 그리고 광축에서 10 도 벗어나서) 수신된 3 개의 신호들과 관련하여 마이크로렌즈들의 MTF 들의 2 개의 표현들을 보여준다. 3 개의 신호들 각각 (및 회절 제한 표현) 은 2 개의 별개의 라인들을 포함하며, 하나는 마이크로렌즈들의 사지탈 MTF 에 대한 것이고 다른 것은 메리지오날 MTF 에 대한 것이다.

도 4b 에서, 회절 제한 렌즈는 "완벽한 렌즈" 이기 때문에, 회절 제한 마이크로렌즈를 표현하는 라인은 x-축 전체에 걸쳐 y-축에서 가장 높은 값들을 갖는다. 회절 제한 표현에 후속하여, 광축에서 5 도 벗어나 수신된 신호 (점선) 는 도 4a 의 마이크로렌즈들에 대한 최고 MTF 를 갖고, 실선 MTF 는 다음의 최고 MTF 를 갖는다. 다음의 최고 MTF 는 광축에서 10 도 벗어난 신호 (실선) 의 하나의 MTF (실선) 에 속한다. 그 후, 광축에서의 신호의 MTF 라인들이 도시되고 (점선 및 실선 양자 모두), 광축에서 10 도 벗어난 신호 (점선) 의 하나의 MTF 라인은 챠트 전체에 걸쳐 최저 y-축 값들을 갖는다. 도시된 바와 같이, 회절 제한 광학 엘리먼트는 1000 lp/mm 에서 대략 30% (y-축상에서 0.3) 의 MTF 값을 갖도록 구성될 수도 있다. 도 4a 의 MTF 라인들과 비교할 때, 도 4b 의 마이크로렌즈들을 통과한 3 개의 신호들에 대한 MTF 라인들은 일반적으로 훨씬 개선된다. 도 4b 의 MTF 라인들은 대략 29% 로부터 아래로 대략 5% 까지의 범위에 있다. 광축에서 5 도 벗어난 신호들에 대한 마이크로렌즈들의 MTF 는 대략 25 및 27% 로부터 27 (실선) 및 29% (점선) 까지 향상되는 반면, 광축에서 10 도 벗어난 (실선) 및 광축과 평행한 신호들에 대한 MTF 는 대략 17% 로부터 23% 까지 향상된다. 광축으로부터 10 도 벗어난 신호들에 대한 점선 MTF 는 대략 5% 까지 향상된다.

도 4c 는, 상술된 바와 같이, f/1 에서 50 미크론의 초점 거리들, 52 미크론의 직경들 및 70 미크론의 두께들을 갖는 마이크로렌즈들 및 그 마이크로렌즈들의 광축과 관련한 3 개의 신호들을 도시한다. 도 4a 및 도 4b 의 그것과 유사하게, 도 4c 의 MTF 챠트는 y-축을 따른 퍼센티지 및 x-축을 따른 lp/mm 단위의 주파수로서 각각의 마이크로렌즈들의 MTF 를 갖는 통상적인 MTF 챠트를 도시한다. 챠트는 단지 회절 제한되는 광학 엘리먼트 (완벽한 광학 엘리먼트) 에 대한 라인인, 회절 제한 MTF 값을 보여준다. 추가적으로, 챠트는 (광축에서, 광축에서 5 도 벗어나서, 그리고 광축에서 10 도 벗어나서) 수신된 3 개의 신호들과 관련하여 마이크로렌즈들의 MTF 들의 2 개의 표현들을 보여준다. 3 개의 신호들 각각 (및 회절 제한 표현) 은 2 개의 별개의 라인들을 포함하며, 하나는 마이크로렌즈들의 사지탈 MTF 에 대한 것이고 다른 것은 메리지오날 MTF 에 대한 것이다.

도 4c 에서, 회절 제한 렌즈의 MTF 는 물리적 파동 광학은 아니고 단지 레이 광학만을 사용하는 시뮬레이션 소프트웨어의 결과 일 수도 있는, 양자 모두 대략 30% 에서 광축에서 5 도 벗어난 신호에 대한 마이크로렌즈들의 점선 MTF 보다 약간 더 낮은 것으로 실제로 도시된다. 다음에, 광축에서 5 도 벗어나 수신된 신호 (실선) 는 도 4c 의 마이크로렌즈들에 대한 최고 MTF 를 갖는다. 다음의 최고 MTF 는 광축에서 10 도 벗어난 신호 (실선) 의 하나의 MTF (실선) 에 속한다. 그 후, 광축에서의 신호의 MTF 라인들이 도시되고 (점선 및 실선 양자 모두), 광축에서 10 도 벗어난 신호 (점선) 의 하나의 MTF 라인은 챠트 전체에 걸쳐 최저 y-축 값들을 갖는다. 도 4a 및 도 4b 의 MTF 라인들과 비교할 때, 도 4c 의 마이크로렌즈들을 통과한 3 개의 신호들에 대한 MTF 라인들은 일반적으로 개선된다. 도 4c 의 MTF 라인들은 대략 30% 로부터 아래로 대략 17% 까지의 범위에 있다. 광축에서 5 도 벗어난 신호들 (실선 및 점선 양자 모두) 에 대한 마이크로렌즈들의 MTF 는 대략 30% 까지 향상되는 반면, 광축에서 10 도 벗어난 (실선) 및 광축과 평행한 신호들에 대한 MTF 는 대략 28% 까지 향상된다. 광축으로부터 10 도 벗어난 신호들에 대한 점선 MTF 는 대략 17% 까지 향상된다.

마지막으로, 도 4d 는, 상술된 바와 같이, f/1 에서 25 미크론의 초점 거리들, 25.4 미크론의 직경들 및 35 미크론의 두께들을 갖는 마이크로렌즈들 및 그 마이크로렌즈들의 광축과 관련한 3 개의 신호들을 도시한다. 도 4a 내지 도 4c 의 그것과 유사하게, 도 4d 의 MTF 챠트는 y-축을 따른 퍼센티지 및 x-축을 따른 lp/mm 단위의 주파수로서 각각의 마이크로렌즈들의 MTF 를 갖는 통상적인 MTF 챠트를 도시한다. 챠트는 단지 회절 제한되는 광학 엘리먼트 (완벽한 광학 엘리먼트) 에 대한 라인인, 회절 제한 MTF 값을 보여준다. 추가적으로, 챠트는 (광축에서, 광축에서 5 도 벗어나서, 그리고 광축에서 10 도 벗어나서) 수신된 3 개의 신호들과 관련하여 마이크로렌즈들의 MTF 들의 2 개의 표현들을 보여준다. 3 개의 신호들 각각 (및 회절 제한 표현) 은 2 개의 별개의 라인들을 포함하며, 하나는 마이크로렌즈들의 사지탈 MTF 에 대한 것이고 다른 것은 메리지오날 MTF 에 대한 것이다.

도 4d 에서 도시된 바와 같이, 회절 제한 렌즈의 MTF 는, 양자 모두 대략 30% 에서, 광축에서 5 도 및 10 도 벗어난 신호들에 대한 마이크로렌즈들의 MTF 들보다 약간 더 낮은 것으로 실제로 도시된다. 다음에, 광축에서 5 도 벗어나 수신된 신호는 도 4d 의 마이크로렌즈들에 대한 최고 MTF 를 갖는다. 다음의 최고 MTF 는, 대략 30% 에서, 광축에서 10 도 벗어난 신호 (실선) 의 하나의 MTF 에 속한다. 그 후, 광축에서의 신호의 MTF 라인들이 도시되고 (점선 및 실선 양자 모두), MTF 는 대략 29% 에 있다.

일단 마이크로렌즈들에 대한 필요한 치수들이 알려지면 (도 4d 에 기초하여, 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 양자 모두의 마이크로렌즈들은 25 미크론의 초점 길이, 25.4 미크론의 직경, 및 35 미크론의 두께를 가져야 한다), 마이크로렌즈들이 제조되어야 한다. 그러나, 마이크로렌즈들을 제조하는 기지의 프로세스들은 이러한 사이즈의 마이크로렌즈들에 쉽게 적용되지 않을 수도 있다. 마이크로렌즈들에 대한 기지의 제조 프로세스들은 직경이 대략 0.5 mm 인 마이크로렌즈들에 대해 가장 양호하게 이용될 수도 있다. 그러나, 마이크로렌즈들의 사이즈가 더 작은 렌즈들이 됨에 따라, 이들 렌즈들을 제조하는 것은 곤란성이 증가한다. 마이크로렌즈들이 더 작아짐에 따라, 여러 문제들이 마이크로렌즈들의 생산에서 발생할 수도 있다. 예를 들어, (광센서 (135) 와 또는 서로와의) 마이크로렌즈들의 정렬이 마이크로렌즈들이 더 작아짐에 따라 더 어려워진다.

제조될 때, (유리로 제조되는) 마이크로렌즈들은 웨이퍼들상으로 형성될 수도 있다. 이들 웨이퍼들은 유리 (또는 광학에서 사용되는 임의의 다른 재료) 로 제조될 수도 있고, 유리 웨이퍼는 종종 그 위에 형성되는 마이크로렌즈들보다 더 두껍다. 예를 들어, 150 미크론의 두께를 갖는 마이크로렌즈의 경우, 유리 웨이퍼는 500 미크론 두께일 수도 있다. 광학의 제조에서 사용되는 웨이퍼 현상 프로세스들은 실리콘 대신에 이산화규소 (유리) 를 사용하는 것 외에는, 반도체 산업에서 사용되는 프로세스들과 유사할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 마이크로렌즈들은 유리 웨이퍼상에 디포짓되는 에폭시로부터 형성될 수도 있다. 웨이퍼 레벨 광학에 대해 이러한 프로세스를 사용할 때, 반도체 산업에서 발생하는 유사한 문제들이 웨이퍼-레벨 광학에서 발생할 수도 있다.

마이크로렌즈들은 단일의 표면으로서 제조될 수도 있다. 다수의 광학 엘리먼트들 및/또는 다수의 렌즈 표면들을 포함할 수도 있는 카메라의 대물 렌즈 (110) 와 달리, 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 마이크로렌즈들은 단일의 만곡된 표면을 각각 포함할 수도 있다. 마이크로렌즈의 (만곡된 표면의 반대쪽의) 다른 표면은 평탄할 수도 있다. 도 3 의 예시의 구현에서 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 만곡된 표면 및 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 만곡된 표면은 서로 마주보도록 배치될 수도 있다. 이에 따라, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 평탄한 표면은 대물 렌즈 (110) 와 마주할 수도 있고, 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 평탄한 표면은 광센서 (135) 와 마주하고 광센서 (135) 에 인접하여 배치될 수도 있다. 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 및 마이크로렌즈 어레이 (125) 는 그러한 작은 사이즈들로 2 개의 만곡된 표면들을 정렬하는 것이 어려울 수도 있기 때문에 평탄한 표면 및 만곡된 표면을 각각 포함할 수도 있다.

추가적으로, 또는 대안적으로, 마이크로렌즈가 형성되는 유리 웨이퍼는 1 mm 또는 0.5 mm 의 두께를 가질 수도 있다. 0.5 mm 미만에서는, 유리 웨이퍼는 깨지기 쉽고 다루기가 곤란하게 될 수도 있다. 이에 따라, 2 표면 마이크로렌즈는 웨이퍼의 대향하는 측면상의 마이크로렌즈들이 정렬하기가 어려울 수도 있고 유리 웨이퍼의 두께가 마이크로렌즈들이 너무 멀리 떨어져 있게 할 수도 있기 때문에 단일의 웨이퍼 상에 제조하기가 매우 어려울 수도 있다. (25 미크론만큼 짧은) 마이크로렌즈들의 짧은 초점 길이가 주어지는 경우, 마이크로렌즈 어레이 (125) 의 마이크로렌즈들 사이의 거리는 초점 길이보다 작아야 한다. 따라서, 2 개의 마이크로렌즈들이 동일한 유리 웨이퍼상에 형성되어야 한다면, 웨이퍼는 두께가 20-50 미크론 사이에 있을 필요가 있을 것이다.

유리 웨이퍼는 매우 두껍기 때문에, 마이크로렌즈 구조 (유리 웨이퍼 및 마이크로렌즈) 는 마이크로렌즈들이 광센서와 마주하도록 배치되어야 한다. 마이크로렌즈들이 광센서로부터 멀리 마주하고 있으면, (마이크로렌즈들 자체들을 통과한 후) 광은 그 후, 적어도, 500 미크론의 유리 (혹은 그 비슷한 두께의 유리 웨이퍼) 를 통과해야 하고, 유리의 이러한 두께는 마이크로렌즈들의 초점 길이보다 훨씬 더 크며, 따라서 광센서가 캡쳐하는 이미지가 존재하지 않을 것이다. 그러나, 마이크로렌즈들이 (유리 부분이 센서로부터 멀리 마주하고 있도록) 광센서와 마주하도록 터닝되면, 광이 통과할 제 2 표면이 존재하지 않고, 단일이 표면이 광센서에 근접할 것이고 광센서는 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들로부터 초점이 맞는 이미지를 캡쳐할 수 있을 것이다.

플렌옵틱 카메라들의 현재의 실시형태들은 유리 웨이퍼들 상에 에폭시를 몰딩함으로써 마이크로렌즈들을 제조할 수도 있다. 예를 들어, 유리 웨이퍼의 일 측면은 에폭시로 커버될 수도 있다. 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들은 그 후 그 에폭시 상으로 몰딩될 수도 있다. 에폭시는 그것이 유리보다 더 낮은 녹는점을 갖기 때문에 (유리는 너무 뜨겁고 광센서를 파괴시킬 수도 있기 때문에), 광센서상에 디포짓하기에 적합한 재료일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 에폭시는 광센서상에서 회전될 수도 있고, 마스터 몰드가 에폭시에서의 마이크로렌즈들을 복제하기 위해 사용될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 에폭시 마이크로렌즈들의 웨이퍼는 그 후 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들이 광센서상으로 메인 렌즈 이미지 평면에서의 이미지를 적절히 포커싱할 수 있도록 센서에 매우 근접하게 (20-30 미크론) 배치될 수도 있다. 20-30 미크론은 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈들의 초점 길이에 기인하여 마이크로렌즈 어레이의 로케이션이 센서로부터 조작될 수도 있는 유일한 거리일 수도 있다. 마이크로렌즈 어레이에서 사용되는 바와 같은 마이크로렌즈들은 이들 렌즈들이 종종 갖는 작은 시계 FOV 로 인하여 문제가 있을 수도 있다. 예를 들어, 도 4a 내지 도 4d 에서, 광축에서 10 도 벗어난 신호들은 최악의 MTF 를 갖고, 광축에서 5 도 벗어난 신호들은 10 도 벗어난 신호들보다 더 양호한 MTF 를 갖고, 광축과 평행한 신호들은 최선의 MTF 를 갖는다. 이것은 신호가 광축으로부터 더욱 멀리 있는 경우에 렌즈는 더 이상 그 신호에 대해 대칭적이지 않다는 사실에 기인할 수도 있다. 이들 실시형태들은 단지 단일의 렌즈만을 포함하기 때문에, 결함들을 정정할 방법이 없고, 수차들이 발생되며, 이것은 저 MTF 를 야기할 수도 있다.

이에 따라, 상술되고 도 1 내지 도 4d 에 도시된 바와 같은 제 2 렌즈 표면은 2 개의 별개의 웨이퍼들 상에 형성되는 2 개의 표면들을 사용함으로써 마이크로렌즈들의 FOV 를 증가시키는 것을 허용하며, 여기서 별개의 웨이퍼들 각각에 형성된 마이크로렌즈들은 각각의 웨이퍼의 마이크로렌즈들이 (도 4a 내지 도 4d 에 도시된 바와 같이) 서로 마주하도록 위치된다. 2 개이 마이크로렌즈들 사이의 거리는 매우 작을 수도 있다 (예를 들어, 20 미크론 미만). 상술된 바와 같이, 광센서에 가장 가까운 마이크로렌즈들의 웨이퍼는 허용되는 두께 (및 다른 실제적 문제들) 에 있어서 제한될 수도 있다. 이에 따라, 광센서는 에폭시로 커버될 수도 있고, 마이크로렌즈들은 광센서를 직접 커버하는 에폭시상에 직접 복제될 수도 있다. 예를 들어, 도 4a 내지 도 4d 의 개략 블록도에서, 오른쪽 렌즈들은 에폭시로 형성되고 광센서상에 복제된다. 다른 웨이퍼 (왼쪽의 마이크로렌즈들) 는 여전히 0.5 mm 두께 유리 웨이퍼일 수도 있고, 이것은 에폭시 마이크로렌즈 웨이퍼 및 센서와 정렬될 수도 있다.

따라서, 2 개의 렌즈 표면들을 갖는 플렌옵틱 카메라의 2 개의 버전들이 존재할 수도 있다:

첫째, 2 개의 마이크로렌즈 어레이들은 유리 웨이퍼들을 각각 사용할 수도 있으며, 여기서 (광센서에 가장 가까운 마이크로렌즈 어레이에 대한) 제 2 유리 웨이퍼는 가능한한 얇다. 이러한 버전은 매우 낮은 두께들에서 유리가 얼마나 깨지기 쉬운지에 의해 제한될 수도 있다.

둘째, (광센서로부터 가장 먼) 제 1 마이크로렌즈 어레이는 직접 광센서를 커버하는 에폭시 층상으로 복제될 수도 있고, 다른 마이크로렌즈 어레이에 대한 단일의 유리 웨이퍼는 보통의 두께일 수도 있다.

도 4a 내지 도 4d 의 개략 블록도들로부터 그리고 상술된 바와 같이, 도시되고 기술된 마이크로렌즈들은 플러스 또는 마이너스 10 도 FOV 를 갖고, 그것은 충분하지 않다. 그것은 대물 렌즈 (110) 의 f/수에 마이크로렌즈 어레이들 (125/130) 의 마이크로렌즈들의 FOV 를 매칭하기 위해, 상술된 바와 같이, +/- 20-50 에 더 가까울 필요가 있다. 대물 렌즈 (110) 및 마이크로렌즈 어레이들 (125/130) 의 마이크로렌즈들 양자 모두가 f/1 에 있다면, 마이크로렌즈 어레이들 (125/130) 의 마이크로렌즈들의 FOV 는 +/- 26 도일 수도 있고, 이것은 여기에 기술된 바와 같은 단지 2 개의 렌즈 표면들로는 가능하지 않다. 단지 2 개의 표면들에 의하면, 광축에서 벗어나 최대 +/- 10 도까지 정정할 수 있다. 그러나, f/수가 f/1.4 까지 증가될 수 있는 경우, 상술된 2 개의 렌즈 표면들은 애퍼쳐가 더 작아서 ML 이 회절 제한된 +/-20 도에 가까이에서 (26 이 아니고, 가까이에서) 그 후 F/1.4 에서 다루어질 수 있고, MCL 은 또한 20 도의 각도를 갖고, 따라서 모든 것이 작동하기 때문에 ML 의 수차들을 더 작게 감소시킬 수도 있다. 약 F/1.4 에서, 여기서 우리가 기술하고 있는 것은 다소 가능하고, 우리는 제조될 수 있는 작은 사이즈들에서 700 lp/mm 에서 굉장한, 울트라-선명한 ML 을 얻을 수 있다.

여기에 기술된 접근법은 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 마이크로렌즈들을 센서와 직접 접촉하여 배치시킨다. 상술된 예시의 구현들에서, 마이크로렌즈들은 작을 수도 있다 (예를 들어, 직경이 대략 20-50 미크론). 상술된 바와 같이, 마이크로렌즈들은 그들의 사이즈가 더 작아짐에 따라 더 선명해지는 것이 관찰된다. 이에 따라, 마이크로렌즈들을 통과한 이미지들은 매우 또렷또렷해지고, 마이크로렌즈들의 MTF 는 증가한다. 마이크로렌즈들의 광학 품질은, 예를 들어, 마이크로렌즈 어레이 (125) 및 광센서 마이크로렌즈 어레이 (130) 의 만곡된 표면들의 총수가 2 인 여기에 기술된 구현들을 포함하여, 특히 마이크로렌즈들이 다수의 렌즈 표면들 (2 이상) 을 포함하는 경우에 향상된다. 즉, 광선이 그것이 대물 렌즈의 이미지 평면 (예를 들어, 도 1 의 이미지 평면 (120)) 으로부터 센서 (예를 들어, 도 1 의 센서 (135)) 까지 전파됨에 따라 2 개의 만곡된 표면들을 통과한다. MTF 는 마이크로렌즈들 및 플렌옵틱 카메라의 f-수가 거의 f/1 로 감소될 수 있도록 충분히 향상된다. f/1 에서 동작할 수 있는 광학 엘리먼트들을 현상하는 것이 고가이기 때문에, f/1 은 매우 낮고, 사진술에서 종종 사용되지 않는다.

f/1 의 f-수를 갖는 광학 엘리먼트들이 희망되며, 이는 그들이 매우 선명한 이미지들을 통과시킬 수 있기 때문이다. 이미지가 매우 선명한 경우, 수퍼 해상도 기법들이 이미지에 적용될 수도 있다. 사진을 매우 선명한 것으로서 기술하는 것은 (1.4 미크론 또는 1.1 미크론 화소 사이즈들과 같은) 1 미크론 화소 사이즈에 가까운 사이즈의 이미지의 화소들이 렌즈가 만드는 회절 제한된 스폿보다 더 크다는 것을 의미할 수도 있다. 렌즈에 의해 만들어진 이러한 회절 제한된 스폿의 사이즈는 렌즈의 품질 및 f-수에 의존한다. 저 f-수들에서 (예를 들어, f/1 에서 또는 대략 f/1 에서), 화소들은 회절 제한된 스폿보다 더 클 수 있다. 더욱이, 화소 사이즈는 단지 마이크로렌즈들이 작을 때 그리고 마이크로렌즈들이 적어도 2 개의 엘리먼트들일 때 회절 제한된 스폿보다 더 클 수도 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 단일의 표면 렌즈는 f-수를 대략 1 로 감소시키기에 불충분하다. 따라서, 제 2 렌즈 표면이 센서 자체의 표면상에 직접 마이크로렌즈들의 제 2 층을 디포짓함으로써 도입되는 한편, 제 1 층은 마이크로렌즈들이 센서 (및 따라서 마이크로렌즈들의 제 2 어레이) 와 마주하는 더 두꺼운 유리 웨이퍼상에 있다.

도 5 는 저 F-수 플렌옵틱 카메라에 대한 2-표면 마이크로렌즈 어레이를 제조하는 방법의 예의 플로우 챠트를 도시한다. 방법 (500) 은 블록 (505) 에서 시작하고 블록 (510) 으로 진행한다. 블록 (510) 에서, 방법 (500)은 에폭시 재료로 센서를 디포짓 (다르게는 형성) 한다. 예를 들어, 방법 (500) 은 센서 (135) (도 1) 를 디포짓한다. 센서는 광을 프로세싱하도록 구성된 복수의 화소들을 포함할 수도 있다. 센서는 지지 구조로서 작용할 수도 있는 에폭시 재료를 포함할 수도 있다. 일단 센서가 디포짓되면, 방법 (500) 은 블록 (515) 으로 진행한다.

블록 (515) 에서, 방법 (500) 은 에폭시 재료상에 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 형성한다. 일부 실시형태들에서, 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이는 센서 마이크로렌즈 어레이 (130) (도 1) 에 대응할 수도 있다. 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이의 각 광학 엘리먼트는 센서의 하나 이상의 화소들로 광을 지향시킬 수도 있다. 일단 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이가 형성되면, 방법 (500) 은 블록 (520) 으로 진행한다.

블록 (520) 에서, 방법 (500) 은 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이와 관련하여 센서 및 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 배치한다. 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이는 마이크로렌즈 어레이 (125) (도 1) 에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 센서 및 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이는 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이로부터 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이의 하나 이상의 광학 엘리먼트들의 초점 거리 이하인 거리에 배치될 수도 있다. 초점 거리는 하나 이상의 광학 엘리먼트들의 초점 길이와 매칭하는 거리에 대응할 수도 있다. 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이는 복수의 광학 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 일단 방법 (500) 이 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이로부터 소정 거리에 센서 및 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 배치하면, 방법 (500) 은 블록 (525) 으로 진행한다.

블록 (525) 에서, 방법 (500) 은 대물 렌즈로부터 소정 거리에 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 배치한다. 대물 렌즈는 대물 렌즈 (110) (도 1) 에 대응할 수도 있다. 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이는 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이의 광학 엘리먼트들이 대물 렌즈의 이미지 평면상에 포커싱하도록 대물 렌즈와 관련하여 배치될 수도 있다. 이것은 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이가 상이한 관점들로부터 대물 렌즈의 시야의 부분들을 뷰잉하는 것을 허용한다. 일단 방법 (500) 이 대물 렌즈와 관련하여 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 배치하면, 방법 (500) 은 블록 (530) 으로 진행한다.

블록 (530) 에서, 방법 (500) 은 장면으로부터 수신된 광을 굴절시키고 초점 평면에서 대물 렌즈를 통하여 전파되는 광을 포커싱하도록 대물 렌즈를 구성한다. 일단 방법 (500) 이 대물 렌즈를 구성하면, 방법 (500) 은 블록 (535) 에서 종료한다.

도 6 은 저 F-수 플렌옵틱 카메라의 2-표면 마이크로렌즈 어레이를 사용하여 이미지를 캡쳐하는 방법의 예의 플로우 챠트를 도시한다. 방법 (600) 은 블록 (605) 에서 시작하고 블록 (610) 으로 진행한다. 블록 (610) 에서, 방법 (600) 은 하나 이상의 광학 엘리먼트들에 의해 센서상으로 투영된 광을 캡쳐한다. 센서는 센서 (135) (도 1) 에 대응할 수도 있다. 센서는 광을 프로세싱하도록 구성된 복수의 화소들을 포함할 수도 있다. 센서는 지지 구조로서 작용할 수도 있는 에폭시 재료를 포함할 수도 있다. 일단 방법 (600) 이 센서상으로 투영된 광을 캡쳐하면, 방법 (600) 은 블록 (615) 로 진행한다.

블록 (615) 에서, 방법 (600) 은 대물 렌즈를 통해 장면으로부터의 광을 굴절시킨다. 대물 렌즈는 대물 렌즈 (110) (도 1) 에 대응할 수도 있다. 대물 렌즈는 초점에서 대물 렌즈를 통해 전파되는 광을 포커싱할 수도 있다. 이미지 평면은 메인 렌즈 이미지 평면 (120) 에 대응할 수도 있다. 일단 방법 (600) 이 대물 렌즈를 통해 장면으로부터의 광을 굴절시키면, 방법은 블록 (620) 으로 진행한다.

블록 (620) 에서, 방법 (600) 은 대물 렌즈와 광센서 사이에 위치된 제 1 광학 엘리먼트 어레이를 통해 굴절된 광을 포커싱한다. 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 마이크로렌즈 어레이 (125) (도 1) 에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 포함한다. 일단 방법 (600) 이 제 1 광학 엘리먼트 어레이를 통해 굴절된 광을 포커싱하면, 방법 (600) 은 블록 (625) 으로 진행한다.

블록 (625) 에서, 방법 (600) 은 제 2 광학 엘리먼트 어레이에 의해 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 포커싱된, 굴절된 광을 추가로 포커싱한다. 제 2 광학 어레이는 센서 마이크로렌즈 어레이 (130) (도 1) 에 대응할 수도 있다. 제 2 광학 어레이는 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 센서 사이에 위치될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 포함한다. 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 센서와 접촉하고 있도록 위치된다. 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이의 각 광학 엘리먼트는 센서의 하나 이상의 화소들로 광을 지향시킬 수도 있다. 일단 방법 (600) 이 포커싱된, 굴절된 광의 결함들을 정정하면, 방법 (600) 은 블록 (630) 에서 종료한다. 일부 실시형태들에서, 방법 (600) 은 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각 광학 엘리먼트를 통해 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 별개의 광학 엘리먼트상으로 대물 렌즈의 초점 평면에 형성된 장면의 이미지의 별개의 부분을 투영한다. 일부 실시형태들에서, 방법 (600) 은 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 각 광학 엘리먼트를 통해 센서의 별개의 로케이션상으로 장면의 이미지의 별개의 부분을 추가로 투영한다.

구현 시스템들 및 용어

여기에 개시된 구현들은 개선된 광학 품질 및 감소된 f-수 (또는 초점비, f-스톱, 상대 애퍼쳐 등) 를 갖는 고 변조 전달 함수들 (MTF) 을 갖는 이미지를 캡쳐하는 시스템들, 방법들 및 장치들을 제공한다. 당업자는 이들 실시형태들이 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.

일부 실시형태들에서, 상술된 회로들, 프로세스들, 및 시스템들은 무선 통신 디바이스에서 이용될 수도 있다. 무선 통신 디바이스는 다른 전자 디바이스들과 무선으로 통신하기 위해 사용되는 일종의 전자 디바이스일 수도 있다. 무선 통신 디바이스들의 예들은 셀룰러 전화들, 스마트폰들, 개인용 휴대정보단말들 (PDAs), e-리더들, 게이밍 시스템들, 뮤직 플레이어들, 넷북들, 무선 모뎀들, 랩톱 컴퓨터들, 태블릿 디바이스들 등을 포함한다.

무선 통신 디바이스는 하나 이상의 이미지 센서들, 2 이상의 이미지 신호 프로세서들, 명령들을 포함하는 메모리 또는 상술된 CNR 프로세스를 수행하는 모듈들을 포함할 수도 있다. 디바이스는 또한 데이터, 메모리로부터 명령들 및/또는 데이터를 로딩하는 프로세서, 하나 이상의 통신 인터페이스들, 하나 이상의 입력 디바이스들, 하나 이상의 출력 디바이스들, 예를 들어, 디스플레이 디바이스 및 파워 소스/인터페이스를 가질 수도 있다. 무선 통신 디바이스는 추가적으로 송신기 및 수신기를 포함할 수도 있다. 송신기 및 수신기는 송수신기로서 공동으로 지칭될 수도 있다. 송수신기는 무선 신호들을 송신하고 및/또는 수신하기 위해 하나 이상의 안테나들에 커플링될 수도 있다.

무선 통신 디바이스는 다른 전자 디바이스 (예를 들어, 기지국) 에 무선으로 연결될 수도 있다. 무선 통신 디바이스는 대안적으로 이동 디바이스, 이동국, 가입자국, 사용자 장비 (UE), 원격국, 액세스 단말기, 이동 단말기, 단말기, 사용자 단말기, 가입자 유닛 등으로서 지칭될 수도 있다. 무선 통신 디바이스들의 예들은 랩톱 또는 데스크톱 컴퓨터들, 셀룰러 전화들, 스마트폰들, 무선 모뎀들, e-리더들, 태블릿 디바이스들, 게이밍 시스템들 등을 포함한다. 무선 통신 디바이스들은 하나 이상의 산업 표준들, 예를 들어 제 3 세대 파트너쉽 프로젝트 (3GPP) 에 따라 동작할 수도 있다. 따라서, 일반적인 용어 "무선 통신 디바이스" 는 산업 표준들에 따라 다양한 명명법들 (예를 들어, 액세스 단말기, 사용자 장비 (UE), 원격 단말기 등) 로 기술된 무선 통신 디바이스들을 포함할 수도 있다.

여기에 기술된 기능들은 프로세서 판독가능 또는 컴퓨터 판독가능 매체상에 하나 이상의 명령들로서 저장될 수도 있다. 용어 "컴퓨터 판독가능 매체" 는 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체를 지칭한다. 제한이 아닌, 예시로써, 그러한 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, CD-ROM, 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수도 있다. 여기서 사용되는 바와 같은 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다용도 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루레이® 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 는 보통 자기적으로 데이터를 제생하는 반면, 디스크 (disc) 는 레이저로 광학적으로 데이터를 재생한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 유형적이고 비일시적일 수도 있다. 용어 "컴퓨터 프로그램 제품" 은 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서에 의해 실행, 프로세싱, 또는 컴퓨팅될 수도 있는 코드 및 명령들 (예를 들어, "프로그램") 과 결합한 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서를 지칭한다. 여기서 사용되는 바와 같이, 용어 "코드" 는 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서에 의해 실행가능한 소프트웨어, 명령들, 코드 또는 데이터를 지칭할 수도 있다.

여기에 개시된 방법들은 기술된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 액션들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 액션들은 청구범위의 범위로부터 일탈하지 않고 서로 교환될 수도 있다. 즉, 단계들 또는 액션들의 특정의 순서가 기술되고 있는 방법의 적절한 동작을 위해 요구되지 않는다면, 특정의 단계들 및/또는 액션들의 순서 및/또는 사용은 청구범위의 범위로부터 일탈하지 않고 변경될 수도 있다.

용어들 "커플링하다", "커플링하는 것", "커플링되는" 또는 여기서 사용된 바와 같은 단어 커플링의 다른 변형들은 간접적인 연결 또는 직접적인 연결 중 어느 것을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 제 1 컴포넌트가 제 2 컴포넌트에 "커플링되는" 경우, 제 1 컴포넌트는 제 2 컴포넌트에 간접적으로 연결되거나 제 2 컴포넌트에 직접적으로 연결될 수도 있다. 여기서 사용되는 바와 같이, 용어 "복수의" 는 2 이상을 나타낸다. 예를 들어, 복수의 컴포넌트들은 2 이상의 컴포넌트들을 나타낸다.

용어 "결정하는 것" 은 광범위한 액션들을 포함하고, 따라서 "결정하는 것" 은 계산하는 것, 컴퓨팅하는 것, 프로세싱하는 것, 도출하는 것, 조사하는 것, 참조하는 것 (예를 들어, 테이블, 데이터베이스 또는 다른 데이터 구조를 참조하는 것), 확인하는 것 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는 것" 은 수신하는 것 (예를 들어, 정보를 수신하는 것), 액세스하는 것 (예를 들어, 메모리 내의 데이터를 액세스하는 것) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는 것" 은 해를 구하는 것, 선택하는 것, 고르는 것, 확립하는 것 등을 포함할 수 있다.

어구 "~에 기초하여" 는 달리 명확하게 특정되지 않는다면 "~에만 기초하여" 를 의미하지 않는다. 즉, 어구 "~ 에 기초하여" 는 "~에만 기초하여" 및 "적어도 ~ 에 기초하여" 양자 모두를 기술한다.

상술된 설명에서, 특정의 상세들은 예시들의 철저한 이해를 제공하기 위해 주어진다. 그러나, 예시들은 이들 특정의 상세들 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 전기 컴포넌트들/디바이스들은 불필요한 상세로 예시들을 모호하게 하지 않기 위해 블록도들로 도시될 수도 있다. 다른 예들에서, 그러한 컴포넌트들, 다른 구조들 및 기법들은 예시들을 더 설명하기 위해 상세히 도시될 수도 있다.

표제들은 참고를 위해 그리고 여러 섹션들을 로케이팅하는 것을 돕기 위해 여기에 포함된다. 이들 표제들은 그것에 대해 기술된 개념들의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 그러한 개념들은 전체 명세서에 걸쳐 적용가능성을 가질 수도 있다.

예시들은 플로우챠트, 흐름도, 유한 상태도, 구조도, 또는 블록도로서 묘사되는 프로세스로서 기술될 수도 있다. 플로우챠트가 순차적인 프로세스로서 동작들을 기술할 수도 있지만, 다수의 동작들은 병행하여 또는 동시에 수행될 수 있고, 프로세스는 반복될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재배열될 수도 있다. 프로세스는 그것의 동작들이 완료될 때 종료된다. 프로세스는 방법, 함수, 프로시져, 서브루틴, 서브프로그램 등에 대응할 수도 있다. 프로세스가 소프트웨어 함수에 대응하는 경우, 그것은 종료는 호출 함수 또는 메인 함수로의 그 함수의 리턴에 대응한다.

개시된 구현들의 이전의 설명은 당업자가 본 발명을 실시하거나 사용하는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다. 이들 구현들에 대한 여러 변경들은 당업자들에게 용이하게 명백할 것이고, 여기에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 일탈하지 않고 다른 구현들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 도시된 구현들에 제한되는 것으로 의도되지 않고, 여기에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관된 가장 넓은 범위에 일치되어야 한다.

본 출원에서 사용된 용어들 및 어구들, 및 특히 첨부된 청구범위에서의 그것의 변형들은, 달리 명백히 진술되지 않는다면, 제한하는 것에 반대되는 제약을 두지 않는 것으로서 이해되어야 한다. 상기의 예들로서, 용어 '~ 을 포함하는 것 (including) ' 은 '제한 없이, ~ 을 포함하는 것', '~ 을 포함하지만 그것에 재한되지 않는' 등을 의미하는 것으로 읽혀져야 하며; 여기서 사용되는 용어 '~ 을 포함하는 것 (comprising)' 은 '~ 을 포함하는 것 (including)', '~ 을 포함하는 것 (containing)', 또는 '~ 을 특징으로 하는' 과 동의어이고, 포괄적이거나 제약을 두지 않으며, 추가적인, 알아주지 않는 엘리먼트들 또는 방법 단계들을 배제하지 않으며; 용어 '~을 갖는' 은 '적어도 ~ 을 갖는' 으로서 해석되어야 하고; 용어 '~을 포함한다' 는 '~ 을 포함하지만 그것에 제한되지 않는다' 로서 해석되어야 하고; 용어 '예시' 는 논의 중인 아이템의 예시적인 예들을 제공하기 위해 사용되며, 이들의 완전하거나 제한하는 리스트를 제공하기 위해 사용되지 않고; '바람직하게는', '바람직한', '희망되는', 또는 '바람직한' 과 같은 용어들, 및 유사한 의미의 단어들의 사용은 소정의 특징들이 그 구조 또는 기능에 결정적이거나, 본질적이거나, 심지어 중요하다는 것을 암시하는 것으로서 이해되지 않고, 대신에 특정의 실시형태에서 이용될 수도 있거나 이용되지 않을 수도 있는 대안적이거나 추가적인 특징들을 강조하는 것으로만 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 용어 "~ 을 포함하는" 은 어구들 "~ 을 적어도 갖는" 또는 "~ 을 적어도 포함하는" 과 동의어로 해석되어야 한다. 프로세스의 콘텍스트에서 사용될 때, 용어 "포함하는" 은 프로세스가 적어도 기재된 단계들을 포함하는 것을 의미하지만, 추가적인 단계들을 포함할 수도 있다. 화합물, 조성물 또는 디바이스의 콘텍스트에서 사용될 때, 용어 "포함하는" 은 화합물, 조성물 또는 디바이스가 적어도 기재된 특징들 또는 컴포넌트들을 포함하지만 추가적인 특징들 또는 컴포넌트들을 또한 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 마찬가지로, 접속사 "및" 으로 연결된 아이템들의 그룹은 이들 아이템들의 각각의 및 모든 아이템이 그룹핑에 존재하는 것을 요구하는 것으로 읽혀져서는 않되고, 오히려 명확하게 달리 진술되지 않는다면 '및/또는' 으로서 읽혀져야 한다. 유사하게, 접속사 '또는' 으로 연결된 아이템들의 그룹은 그 그룹 중에서 서로 배타적으로 요구하는 것으로서 읽혀져서는 않되고, 오히려 명확하게 달리 진술되지 않는다면 '및/또는' 으로서 읽혀져야 한다.

여기의 실질적으로 임의의 복수의 및/또는 단수의 용어들의 사용에 대하여, 당업자들은 콘텍스트 및/또는 애플리케이션에 적절한 대로 복수에서 단수로 및/또는 단수에서 복수로 변환할 수 있다. 여러 단수/복수 치환들이 명확성을 위해 여기에서 명백히 진술될 수도 있다. 부정 관사 "a" 또는 "an" 은 복수를 배제하지 않는다. 단일의 프로세서 또는 다른 유닛이 청구범위에서 기재된 수개의 아이템들의 기능들을 이행할 수도 있다. 소정의 수단이 서로 상이한 종속 청구항들에 기재된다는 단순한 사실은 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다. 청구범위에서의 임의의 참조 부호들은 그 범위를 제한하는 것으로서 해석되지 않아야한다.

Claims (30)

1. 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템으로서,
   장면으로부터 수신된 광을 굴절시키도록 구성된 대물 렌즈로서, 상기 대물 렌즈는 이미지 평면에서 광을 포커싱하도록 구성된, 상기 대물 렌즈;
   수신된 광을 감지하도록 구성된 센서로서, 상기 대물 렌즈를 통해 전파되는 광을 수신하도록 위치된, 상기 센서;
   상기 대물 렌즈와 상기 센서 사이에 위치된 제 1 광학 엘리먼트 어레이로서, 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이; 및
   상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 상기 센서 사이에 위치되고, 상기 센서와 접촉하는 제 2 광학 엘리먼트 어레이로서, 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이를 포함하고,
   상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 별개의 광학 엘리먼트상으로 상기 대물 렌즈의 상기 이미지 평면을 통과하는 광선들을 지향시키도록 구성되고,
   상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 상기 센서의 별개의 로케이션상으로 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이로부터 수신된 광선들을 지향시키도록 구성되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들은 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 1 측면상에 제 1 초점 길이를 갖고,
   상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 상기 제 1 초점 길이와 동일한 상기 대물 렌즈의 이미지 평면으로부터의 거리에 위치되고, 또한 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 1 측면이 상기 대물 렌즈로부터 광을 수신하도록 위치되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들은 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 제 2 측면상에 제 2 초점 길이를 갖고,
   상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 상기 제 2 측면이 상기 센서와 마주하도록 위치되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 상기 대물 렌즈와 마주하는 제 1 측면 및 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이와 마주하는 제 2 측면을 가지며,
   상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 상기 제 1 측면은 평면이고,
   상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며, 상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 상기 제 2 측면상에 배치되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 마주하는 제 1 측면 및 상기 센서와 마주하는 제 2 측면을 가지며,
   상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며, 상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 상기 제 1 측면상에 배치되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 제 2 측면은 평면인, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 대응하는 광학 엘리먼트와 정렬되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 상기 센서와 단일의 컴포넌트로서 통합되고,
   상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 광을 수신하도록 구성된 상기 센서의 측면상에 배열되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 에폭시를 포함하는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경과 동일한 거리만큼 상기 센서로부터 이격되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경은 20-30 미크론인, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 유리층을 포함하고,
    상기 유리층은 상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 유리층을 포함하고,
    상기 유리층은 상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 시스템.
14. 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법으로서,
    하나 이상의 광학 엘리먼트들에 의해 센서상으로 투영된 광을 캡쳐하는 단계;
    대물 렌즈를 통해 장면으로부터의 광을 굴절시키는 단계로서, 상기 대물 렌즈는 이미지 평면에서 상기 대물 렌즈를 통해 전파되는 광을 포커싱하도록 구성된, 상기 장면으로부터의 광을 굴절시키는 단계;
    상기 대물 렌즈와 상기 센서 사이에 위치된 제 1 광학 엘리먼트 어레이를 통해 상기 굴절된 광을 포커싱하는 단계로서, 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 굴절된 광을 포커싱하는 단계; 및
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 센서 사이에 위치된 제 2 광학 엘리먼트 어레이에 의해 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이로부터 수신된 광을 추가로 포커싱하는 단계로서, 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 상기 센서와 접촉하여 위치되며 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 포함하는, 상기 광을 추가로 포커싱하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 별개의 광학 엘리먼트상으로 상기 이미지 평면에서 형성된 상기 장면의 이미지의 별개의 부분을 투영하도록 구성되며,
    상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 상기 센서의 별개의 로케이션상으로 상기 장면의 이미지의 상기 별개의 부분을 투영하도록 구성되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들은 제 1 초점 길이를 가지며,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 상기 제 1 초점 길이와 동일한 상기 대물 렌즈의 상기 이미지 평면으로부터의 거리에 위치되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 각각의 광학 엘리먼트는 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 대응하는 광학 엘리먼트와 정렬되고,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트들 중 하나를 통해 전파되는 광은 상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이의 대응하는 광학 엘리먼트에 의해 수신되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 단일의 컴포넌트로서 상기 센서와 통합되며,
    상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 광을 수신하도록 구성된 상기 센서의 측면상에 배열되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 엘리먼트 어레이는 에폭시를 포함하는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법.
19. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이는 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경과 동일한 상기 센서로부터의 거리만큼 이격되는, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 광학 엘리먼트의 직경은 20-30 미크론인, 플렌옵틱 이미지들을 생성하는 방법.
21. 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법으로서,
    수신된 광을 감지하도록 구성된 센서상에 에폭시를 디포짓하는 단계;
    상기 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 제공하는 단계로서, 광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이는 제 1 복수의 광학 엘리먼트들을 갖는, 상기 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 제공하는 단계;
    상기 에폭시를 포함하는 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 형성하는 단계로서, 광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이는 제 2 복수의 광학 엘리먼트들을 가지며, 상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 각각은 상기 센서의 하나 이상의 화소들로 광을 지향시키도록 구성된, 상기 광학 엘리먼트들의 제 2 어레이를 형성하는 단계;
    광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이로부터 광을 수신하기 위한 로케이션에 그리고 상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 초점 길이의 거리보다 작은 광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이로부터의 거리에 상기 센서 및 광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이를 위치시키는 단계; 및
    상기 센서와 대물 렌즈 사이에 광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이를 위치시키는 단계로서, 상기 대물 렌즈는 광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이와 상기 대물 렌즈 사이의 이미지 평면에서 광을 포커싱하도록 구성되며, 광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이는 상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 상기 초점 길이와 동일한 상기 이미지 평면으로부터의 거리에 위치되는, 상기 광학 엘리먼트들의 제 1 어레이를 위치시키는 단계를 포함하는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서,
    광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이는 상기 대물 렌즈와 마주하는 제 1 측면 및 광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이와 마주하는 제 2 측면을 가지며,
    광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이의 상기 제 1 측면은 평면이고,
    상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며, 상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이의 상기 제 2 측면상에 배치되는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
23. 제 21 항에 있어서,
    광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이는 상기 제 1 광학 엘리먼트 어레이와 마주하는 제 1 측면 및 상기 센서와 마주하는 제 2 측면을 가지며,
    상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들의 각각은 곡면을 가지며, 상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 각각의 곡면들은 광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이의 상기 제 1 측면상에 배치되는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서,
    광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이의 상기 제 2 측면은 평면인, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나를 통해 전파되는 광이 상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 중 대응하는 것에 의해 수신되도록 각각 상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 및 상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 대응하는 것을 정렬하는 단계를 더 포함하는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
26. 제 21 항에 있어서,
    광학 엘리먼트들의 마스터 어레이로부터 복제에 의해 광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이를 형성하는 단계를 더 포함하는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
27. 제 21 항에 있어서,
    광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이는 광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이의 광학 엘리먼트의 직경과 동일한 상기 센서로부터의 거리만큼 이격되는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
28. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 직경은 20-30 미크론인, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
29. 제 21 항에 있어서,
    광학 엘리먼트들의 상기 제 1 어레이는 상기 제 1 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는 유리층상에 형성되는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.
30. 제 21 항에 있어서,
    광학 엘리먼트들의 상기 제 2 어레이는 상기 제 2 복수의 광학 엘리먼트들 중 하나의 두께의 적어도 다섯 배의 두께를 갖는 에폭시의 층상에 형성되는, 플렌옵틱 이미징 시스템을 위한 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 제조하는 방법.

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