WO2017129493A1 - Systeme optique comportant un bloc de detection optique a estimation de profondeur independant de la focale dudit systeme optique - Google Patents

Systeme optique comportant un bloc de detection optique a estimation de profondeur independant de la focale dudit systeme optique Download PDF

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WO2017129493A1
WO2017129493A1 PCT/EP2017/051233 EP2017051233W WO2017129493A1 WO 2017129493 A1 WO2017129493 A1 WO 2017129493A1 EP 2017051233 W EP2017051233 W EP 2017051233W WO 2017129493 A1 WO2017129493 A1 WO 2017129493A1
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WO
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optical system
focal length
optical
plane
matrix
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/051233
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Inventor
Kevin COSSU
Guillaume Druart
Original Assignee
Thales
Office National D'Études Et De Recherches Aérospatiales (Onera)
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Publication date
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    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/005—Diaphragms
    • G02B5/006—Diaphragms cooled

Definitions

  • the field of the invention is in the field of imaging, in particular infrared imaging. More particularly, the field of the invention is that of infrared imagers using a single matrix detector allowing in particular to estimate the distance of the objects in an observed scene.
  • Figure 1 shows the architecture of such a camera.
  • the optics are represented in bold lines and the light rays in fine lines.
  • This architecture essentially comprises an objective 1, a matrix 2 of microlenses 3 and a matrix detector 4.
  • the objective 1 comprises an exit pupil 5. Its operation is as follows.
  • the image of an object plane 6 is formed by means of the objective 1 in an intermediate plane 7.
  • Each object point M therefore has an image Mi 'in the intermediate plane.
  • This intermediate plane is disposed in front of the matrix 2 of microlenses 3 so that the image of this plane given by the microlenses 3 is in the plane of the matrix detector 4.
  • a number of microlenses 3 are M of the image, a mosaic image M ,, "in the detector plane.
  • the point M 0 has as intermediate image the point MO which gives as images on the detector the three points ⁇ ' ⁇ - ⁇ , M "02 and M" o3 and the point M 1 has as intermediate image the point ⁇ which gives as images on the detector the triplet of points M "n, M" i 2 and M “i 3 .
  • the position of the different images M y "on the detector makes it possible to determine both the position of the object point M in a plane perpendicular to the optical axis and its distance to the objective.
  • Wietzke concerning the methods of distance estimation of objects in a scene imaged by one or more optical systems include the publication entitled Depth resolution in three-dimensional images, Jung-Young Son, Oleksii Chernyshov, Chun-Hae Lee, Min-Chul Park and Sumio Yano, Opt.Soc.Am. A / Vol 30, No. 5 / May 20.
  • infrared detectors require a limited field of view and are integrated in a cold screen cooled to cryogenic temperatures.
  • the optical system In order to improve distance estimation accuracy and increase range, the optical system must be able to operate with several focal values.
  • a change in focus involves changes in the position and size of the exit pupil of the objective, resulting in a change in the images formed by the microlenses on the detector and a degradation of the distance estimation capabilities of the system.
  • the number of microlenses forming the image of the same object may vary and the micro-images may overflow on each other, which deteriorates the distance estimation performance of the system. It is then necessary to restart the calibration of the camera with the new lens before being able to exploit it.
  • Figure 2 illustrates this last problem. It represents the architecture of a camera having a lens V different from the lens 1 of the preceding figure but having the same matrix 2 of microlenses 3 and the same matrix detector 4.
  • the opening of this lens V is however greater than that of the objective 1, the position and the diameter of its exit pupil being different and the points M 0 and Mi then have as images on the detector not three points but five points M " 0 i to M" 05 and M "n to M” 5 ; It is understood that the image processing used for the objective 1 can no longer be used simply for the objective ⁇ .
  • the object of the invention is an optical system comprising a depth estimation function adapted to different or variable focal length objectives. More specifically, the subject of the invention is an optical system comprising at least one optical device and an optical detection block with depth estimation,
  • said depth-estimating optical detection block comprising an input aperture, a microlens array and a matrix detector, the microlens array being arranged such that the image of a point belonging to an intermediate plane is focused by at least two microlenses in the plane of the matrix detector;
  • the optical device having a first focal length and a first exit pupil associated with said first focal length, said pupil being of dimensions equal to those of the input diaphragm, the image by the optical device having the first focal length of a first plane object forming in the intermediate plane and the first exit pupil being merged with the input diaphragm of the optical detection block;
  • the optical device has a second focal length different from the first focal length and a second exit pupil associated with this second focal length and of dimensions equal to those of the input aperture, the image by the optical device provided with the second focal point of a second object plane is formed in the intermediate plane and the second exit pupil is also confused with the input diaphragm of the optical detection block.
  • the optical device comprises a first objective having said first focal length and a second objective having the second focal length, said second objective being mechanically interchangeable with the first objective.
  • the optical device is a zoom, the passage from the first focal point to the second focal length being done by the displacement of lenses or groups of lenses within the zoom.
  • the first object plane and the second object plane are located at infinity.
  • the intermediate plane is real and located between the input diaphragm and the microlens array.
  • the intermediate plane is virtual and located beyond the matrix of microlenses.
  • the microlenses are spherical lenses or cylindrical lenses.
  • said optical detection block comprises at least one field lens.
  • the optical system operates in the infrared
  • the optical depth estimation detection block comprising a cold screen, a cold diaphragm, a window, a cold filter and an infrared detector.
  • the matrix of microlenses plays the role of cold filter.
  • FIG. 1 represents a first architecture of a plenoptic camera according to the prior art
  • FIG. 2 represents a second architecture of a plenoptic camera according to the prior art
  • FIG. 3 represents an architecture of an optical system according to the invention comprising a first objective
  • FIG. 4 represents an architecture of an optical system according to the invention comprising a second objective
  • FIG. 5 represents a first variant embodiment of an optical detection block with depth estimation according to the invention in the case of a virtual intermediate plane
  • FIG. 6 represents a second variant embodiment of an optical detection block with depth estimation according to the invention in the case of a real intermediate plane.
  • the optical system according to the invention can operate in two different configurations having the same functionality.
  • the optical device comprises at least two interchangeable lenses of different focal length.
  • the optical device is a zoom operating with at least two different focal lengths.
  • Figures 3 and 4 show an optical system according to the invention comprising the same optical detection unit 20 depth estimation and two optical lenses 1 1 and 12 of different focal length and interchangeable.
  • the system it is possible to extend the system to a larger number of optical objectives provided that their exit pupils satisfy the same geometrical characteristics as the first two objectives.
  • the invention can be applied to different wavelength bands but it is well adapted to infrared systems. In the remainder of the description and, by way of example, only this use is envisaged.
  • each assembled optical system comprises a first or a second objective and the same optical detection block 20.
  • This infrared detection block consists at least of the following elements:
  • an infrared detector 24 placed inside the cold screen
  • a matrix 22 of microlenses placed upstream of the detector; a cold diaphragm 25 placed upstream of the microlens matrix which defines the input diaphragm of the microlenses, whatever the objective placed upstream.
  • a cold filter the role of said cold filter being able to be played by the matrix of microlenses;
  • the first lens 1 1 or second lens 12 Upstream of this detection block, there is the first lens 1 1 or second lens 12.
  • the first lens 1 1 has an exit pupil 13 and the second lens 12 has an exit pupil 14.
  • These pupils have the characteristics of have a diameter equal to that of the cold diaphragm 25 and be perfectly confused with him when the objectives are mounted on the detection block.
  • the image of a first object plane given by the first objective or a second object plane given by the second objective is formed in the same intermediate plane 17. It is possible to choose these object planes as being for each objective an infinite object plane whose image is formed in the same intermediate plane 17.
  • the detection block makes it possible, when coupled to an infrared lens which forms an image of the object scene in the object plane of the microlenses, to provide a function of estimating the distance of the observed objects in addition to an imaging function and a function of temperature estimation of the objects observed.
  • the distance estimation may, for example, be made by correlation of "patches" smaller than that of a micro-image between two microimages to estimate the offset that exists between the two points of view, this offset being directly related at the distance of the object.
  • the reconstitution of a so-called "classical" image from the image obtained on the detector can be done, for example, by recovering, in each micro-image, a portion of size defined by the overlap that exists between the various microimages , and to juxtapose the different portions obtained.
  • the temperature estimation is possible after calibration of the camera, for example after correction of the non-uniformities.
  • the intermediate plane in which the intermediate image is formed can be real or virtual. In a first embodiment shown in FIG. 5, this plane is virtual.
  • the infrared detection block consists of a cold screen 21, a cold diaphragm 25, an infrared detector 24 and that of a matrix of microlenses 22 whose input diaphragm is the cold diaphragm and in which the microlenses make the image on the detector of this virtual intermediate plane 17, that is to say a plane located behind the microlenses .
  • This architecture has the main advantage of reducing the size of the system and is preferred in the case of a low-capacity system.
  • the use of a depth-estimating infrared optical detection block with a virtual intermediate plane makes it possible to obtain a more compact detection block than in the case of a conventional infrared detection block.
  • the microlens array can even act as a cold filter of the detection block, which also reduces the cooling time of the cooled block.
  • this configuration does not allow to come physically to the intermediate plane, to control the quality of the image provided by the lens, for example.
  • this plane is real.
  • the detection block then consists of a cold screen 21, a cold diaphragm 25, an infrared detector 24 as well as a matrix of microlenses 22 whose entrance pupil is the cold diaphragm and in which the microlenses make the image on the detector of this real intermediate plane, that is to say a plane located upstream of the microlenses.
  • This architecture is interested in easier access to this intermediate plan because it is physically accessible. However, this configuration has a larger footprint.
  • the bidimensionality of the detector is used to couple an imaging function in one direction of the detector and a distance estimation function in the other direction, for example by using a matrix of cylindrical microlenses.
  • the camera behaves like a plenoptic camera in one direction and as a conventional camera in the other direction.
  • the detection block includes one or more optics located between the cold diaphragm and the microlens array to achieve a field lens function and thus limit vignetting effects or field curvature of the lens.
  • the intermediate plane may be coincident with the plane of the microlenses.

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Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des systèmes optiques comportant au moins deux objectifs interchangeables (11, 12) ou un zoom et un bloc de détection optique (20) à estimation de profondeur commun. Le bloc de détection optique à estimation de profondeur comporte un diaphragme d'entrée (25), une matrice (22) de microlentilles et un détecteur matriciel (24), la matrice de microlentilles étant agencée de façon que l'image d'un point appartenant à un plan dit intermédiaire soit focalisée par au moins deux microlentilles dans le plan du détecteur matriciel. Chaque objectif a une pupille de sortie (13, 14) de dimensions égales à celles du diaphragme d'entrée et, lorsque l'objectif est monté sur le bloc de détection optique à estimation de profondeur, l'image d'un plan objet se forme dans le plan intermédiaire et la pupille de sortie de l'objectif est confondue avec le diaphragme d'entrée du bloc de détection optique. L'invention s'applique tout particulièrement au domaine de l'imagerie infrarouge.

Description

Système optique comportant un bloc de détection optique à estimation de profondeur indépendant de la focale dudit système optique Le domaine de l'invention se situe dans le domaine de l'imagerie, notamment de l'imagerie infrarouge. Plus particulièrement, le domaine de l'invention est celui des imageurs infrarouges utilisant un unique détecteur matriciel permettant notamment d'estimer la distance des objets dans une scène observée.
Les caméras dites plénoptiques assurent cette fonction d'estimation. La figure 1 représente l'architecture d'une telle caméra. Sur les différentes figures, on a adopté les conventions suivantes, les optiques sont représentées en traits gras et les rayons lumineux en traits fins.
Cette architecture comporte essentiellement un objectif 1 , une matrice 2 de microlentilles 3 et un détecteur matriciel 4. L'objectif 1 comporte une pupille de sortie 5. Son fonctionnement est le suivant. L'image d'un plan objet 6 se forme au moyen de l'objectif 1 dans un plan intermédiaire 7. Chaque point objet M, a donc une image Mi' dans le plan intermédiaire. Ce plan intermédiaire est disposé devant la matrice 2 de microlentilles 3 de façon que l'image de ce plan donnée par les microlentilles 3 se fasse dans le plan du détecteur matriciel 4. Ainsi, en fonction de l'ouverture de l'objectif et de la position de l'image I , un certain nombre de microlentilles 3 font de cette image M,' une mosaïque d'images M,," dans le plan du détecteur. Par exemple, sur la figure 1 , le point M0 a comme image intermédiaire le point MO qui donne comme images sur le détecteur les trois points Μ'Ό-ι , M "02 et M"o3 et le point M1 a comme image intermédiaire le point ΜΊ qui donne comme images sur le détecteur le triplet de points M"n , M"i2 et M"i3. La position des différentes images M y" sur le détecteur permet de déterminer à la fois la position du point objet M, dans un plan perpendiculaire à l'axe optique et sa distance à l'objectif.
Pour toutes informations complémentaires sur les caméras plénoptiques, on se reportera aux documents US 7 962 033 intitulé « Methods and Apparatus for Full-Resolution Light-Field Capture and Rendering » et US2013/0308035 intitulé « Image Pickup Apparatus ». On se reportera également aux publications intitulées « The Focused Plenoptic Caméra », A. Lumdaine and T. Gerogiev et « Single Lens 3D-Camera with Extended Depth-of-Field"», C. PerwaB and L. Wietzke. Concernant les méthodes d'estimation de distance des objets dans une scène imagée par un ou plusieurs systèmes optiques, on peut citer la publication intitulée « Depth resolution in three-dimensional images », Jung-Young Son, Oleksii Chernyshov, Chun-Hae Lee, Min-Chul Park and Sumio Yano, . Opt. Soc. Am. A / Vol. 30, No. 5 / May 20.
L'utilisation de caméras plénoptiques pour des applications infrarouges présentent un certain nombre de difficultés. En premier lieu, les détecteurs infrarouges nécessitent un champ de vue limité et sont intégrés dans un écran froid refroidi à des températures cryogéniques.
Par ailleurs, pour permettre une bonne estimation de la distance par rapport à la caméra des objets situés dans la scène observée avec une caméra plénoptique, il est nécessaire que les différents paramètres du système soient connus de façon très précise.
Afin d'améliorer la précision d'estimation de distance et d'augmenter sa portée, le système optique doit être capable de fonctionner avec plusieurs valeurs de focale. Cependant, un changement de focale implique des modifications sur la position et la taille de la pupille de sortie de l'objectif, entraînant ainsi un changement des images formées par les microlentilles sur le détecteur et une dégradation des capacités d'estimation de distance du système. En effet, le nombre de microlentilles formant l'image d'un même objet peut varier et les micro-images risquent de déborder les unes sur les autres, ce qui détériore les performances d'estimation de distance du système. Il faut alors recommencer l'étalonnage de la caméra avec le nouvel objectif avant de pouvoir l'exploiter.
La figure 2 illustre ce dernier problème. Elle représente l'architecture d'une caméra comportant un objectif V différent de l'objectif 1 de la figure précédente mais comportant la même matrice 2 de microlentilles 3 et le même détecteur matriciel 4. L'ouverture de cet objectif V est cependant supérieure à celle de l'objectif 1 , la position et le diamètre de sa pupille de sortie étant différents et les points M0 et Mi ont alors comme images sur le détecteur non plus trois points mais cinq points M"0i à M"05 et M"n à M" 5 ; On comprend que le traitement d'images utilisé pour l'objectif 1 ne peut plus être utilisé simplement pour l'objectif Γ.
L'objet de l'invention est un système optique comportant une fonction d'estimation de profondeur adaptée à des objectifs de focales différentes ou variables. Plus précisément, l'invention a pour objet un système optique comportant au moins un dispositif optique et un bloc de détection optique à estimation de profondeur,
ledit bloc de détection optique à estimation de profondeur comportant un diaphragme d'entrée, une matrice de microlentilles et un détecteur matriciel, la matrice de microlentilles étant agencée de façon que l'image d'un point appartenant à un plan dit intermédiaire soit focalisé par au moins deux microlentilles dans le plan du détecteur matriciel ;
le dispositif optique ayant une première focale et une première pupille de sortie associée à ladite première focale, ladite pupille étant de dimensions égales à celles du diaphragme d'entrée, l'image par le dispositif optique muni de la première focale d'un premier plan objet se formant dans le plan intermédiaire et la première pupille de sortie étant confondue avec le diaphragme d'entrée du bloc de détection optique ;
caractérisé en ce que le dispositif optique a une seconde focale différente de la première focale et une seconde pupille de sortie associée à cette seconde focale et de dimensions égales à celles du diaphragme d'entrée, l'image par le dispositif optique muni de la seconde focale d'un second plan objet se forme dans le plan intermédiaire et la seconde pupille de sortie est également confondue avec le diaphragme d'entrée du bloc de détection optique.
Avantageusement, le dispositif optique comporte un premier objectif ayant ladite première focale et un second objectif ayant la seconde focale, ledit second objectif étant mécaniquement interchangeable avec le premier objectif.
Avantageusement, le dispositif optique est un zoom, le passage de la première focale à la seconde focale se faisant par le déplacement de lentilles ou de groupes de lentilles à l'intérieur du zoom.
Avantageusement, le premier plan objet et le second plan objet sont situés à l'infini. Avantageusement, le plan intermédiaire est réel et situé entre le diaphragme d'entrée et la matrice de microlentilles.
Avantageusement, le plan intermédiaire est virtuel et situé au-delà de la matrice de microlentilles.
Avantageusement, les microlentilles sont des lentilles sphériques ou des lentilles cylindriques.
Avantageusement, ledit bloc de détection optique comporte au moins une lentille de champ.
Avantageusement, le système optique fonctionne dans l'infrarouge, le bloc de détection optique à estimation de profondeur comportant un écran froid, un diaphragme froid, un hublot, un filtre froid et un détecteur infrarouge.
Avantageusement, la matrice de microlentilles joue le rôle de filtre froid.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :
La figure 1 représente une première architecture d'une caméra plénoptique selon l'art antérieur ;
La figure 2 représente une seconde architecture d'une caméra plénoptique selon l'art antérieur ;
La figure 3 représente une architecture d'un système optique selon l'invention comportant un premier objectif ;
La figure 4 représente une architecture d'un système optique selon l'invention comportant un second objectif ;
La figure 5 représente une première variante de réalisation d'un bloc de détection optique à estimation de profondeur selon l'invention dans le cas d'un plan intermédiaire virtuel;
La figure 6 représente une seconde variante de réalisation d'un bloc de détection optique à estimation de profondeur selon l'invention dans le cas d'un plan intermédiaire réel.
Le système optique selon l'invention peut fonctionner dans deux configurations différentes ayant la même fonctionnalité. Dans une première configuration, le dispositif optique comporte au moins deux objectifs interchangeables de focale différente. Dans une seconde configuration, le dispositif optique est un zoom fonctionnant avec au moins deux focales différentes. Dans ce qui suit, on s'intéresse uniquement à la première configuration sachant que l'extrapolation à un zoom optique est sans difficultés pour l'homme du métier.
Les figures 3 et 4 représentent un système optique selon l'invention comportant le même bloc de détection optique 20 à estimation de profondeur et deux objectifs optiques 1 1 et 12 de focale différente et interchangeables. Bien entendu, il est possible d'étendre le système à un plus grand nombre d'objectifs optiques à condition que leurs pupilles de sortie vérifient les mêmes caractéristiques géométriques que les deux premiers objectifs.
L'invention peut s'appliquer à différentes bandes de longueur d'onde mais elle est bien adaptée aux systèmes infrarouges. Dans la suite de la description et, à titre d'exemple, seule cette utilisation est envisagée.
Comme on le voit sur ces deux figures 3 et 4, chaque système optique assemblé comprend un premier ou un second objectif et un même bloc de détection optique 20. Ce bloc de détection infrarouge est constitué au minimum des éléments suivants :
- un écran froid 21 ;
- un détecteur infrarouge 24 placé à l'intérieur de l'écran froid ;
- une matrice 22 de microlentilles placée en amont du détecteur ; - un diaphragme froid 25 placé en amont de la matrice de microlentilles qui définit le diaphragme d'entrée des microlentilles, quel que soit l'objectif placé en amont.
- un hublot, non représenté sur ces figures ;
- un filtre froid, le rôle dudit filtre froid pouvant être joué par la matrice de microlentilles ;
En amont de ce bloc de détection, on dispose le premier objectif 1 1 ou le second objectif 12. Le premier objectif 1 1 a une pupille de sortie 13 et le second objectif 12 a une pupille de sortie 14. Ces pupilles ont comme caractéristiques d'avoir un diamètre égal à celui du diaphragme froid 25 et d'être parfaitement confondues avec lui lorsque les objectifs sont montés sur le bloc de détection. Dans les deux cas, l'image d'un premier plan objet donné par le premier objectif ou d'un second plan objet donné par le second objectif se forme dans un même plan intermédiaire 17. Il est possible de choisir ces plans objets comme étant pour chaque objectif un plan objet à l'infini dont l'image est formée dans un même plan intermédiaire 17.
De cette façon, comme on le voit sur les figures 3 et 4, quelle que soit l'optique disposée en amont du bloc de détection qui respecte les conditions ci-dessus, les rayons lumineux se propagent toujours de la même façon à partir du diaphragme froid, c'est-à-dire dans le même cône angulaire a. De cette manière, on obtient une caméra infrarouge passive permettant l'estimation de la distance des objets dans une scène avec la particularité de pouvoir changer la focale de l'objectif sans avoir à recommencer une étape longue et complexe d'étalonnage de la caméra à condition de connaître la distorsion et la courbure de champ de cette nouvelle configuration d'objectif. On peut ainsi facilement changer la portée de cette caméra.
De cette manière, le bloc de détection permet, lorsqu'il est couplé à un objectif infrarouge qui forme une image de la scène objet dans le plan objet des microlentilles, d'apporter une fonction d'estimation de la distance des objets observés en plus d'une fonction d'imagerie et d'une fonction d'estimation de température des objets observés. Ces trois fonctions sont permises par un traitement approprié des images fournies par le détecteur. L'estimation de distance peut, par exemple, être faite par corrélation de « patchs » de taille inférieure à celle d'une micro-image entre deux microimages pour estimer le décalage qui existe entre les deux points de vue, ce décalage étant directement lié à la distance de l'objet. La reconstitution d'une image dite « classique » à partir de l'image obtenue sur le détecteur peut se faire, par exemple, en récupérant, dans chaque micro-image, une portion de taille définie par le recouvrement qui existe entre les différentes microimages, et de juxtaposer les différentes portions obtenues. L'estimation de température est possible après étalonnage de la caméra, par exemple après correction des non-uniformités.
Le plan intermédiaire dans lequel se forme l'image intermédiaire peut être réel ou virtuel. Dans un premier mode de réalisation représenté en figure 5, ce plan est virtuel. Le bloc de détection infrarouge est constitué d'un écran froid 21 , d'un diaphragme froid 25, d'un détecteur infrarouge 24 ainsi que d'une matrice de microlentilles 22 dont le diaphragme d'entrée est le diaphragme froid et dans lequel les microlentilles font l'image sur le détecteur de ce plan intermédiaire 17 virtuel, c'est-à-dire un plan situé derrière les microlentilles. Cette architecture a pour intérêt principal une réduction de l'encombrement du système et est à préférer dans le cas d'un système à faible capacité d'emport. De plus, l'utilisation d'un bloc de détection optique infrarouge à estimation de profondeur avec un plan intermédiaire virtuel permet d'obtenir un bloc de détection plus compact que dans le cas d'un bloc de détection infrarouge classique. La matrice de microlentilles peut même jouer le rôle de filtre froid du bloc de détection, ce qui permet également de réduire le temps de mise en froid du bloc refroidi. En revanche, cette configuration ne permet pas de venir accéder physiquement au plan intermédiaire, pour contrôler la qualité de l'image fournie par l'objectif, par exemple.
Dans un second mode de réalisation représenté en figure 6, ce plan est réel. Le bloc de détection est alors constitué d'un écran froid 21 , d'un diaphragme froid 25, d'un détecteur infrarouge 24 ainsi que d'une matrice de microlentilles 22 dont la pupille d'entrée est le diaphragme froid et dans lequel les microlentilles font l'image sur le détecteur de ce plan intermédiaire réel, c'est-à-dire un plan situé en amont des microlentilles. Cette architecture a pour intérêt un accès plus simple à ce plan intermédiaire car il est physiquement accessible. En revanche, cette configuration présente un encombrement plus important.
Dans une première variante de réalisation, on exploite la bidimensionnalité du détecteur pour coupler une fonction d'imagerie dans une direction du détecteur et une fonction d'estimation des distances dans l'autre direction, en utilisant par exemple une matrice de microlentilles cylindriques. Dans ce dernier cas, la caméra se comporte comme une caméra plénoptique suivant une direction et comme une caméra classique suivant l'autre direction.
Dans une seconde variante de réalisation, le bloc de détection inclut une ou plusieurs optiques situées entre le diaphragme froid et la matrice de microlentilles afin de réaliser une fonction de lentille de champ et donc de limiter les effets de vignettage ou la courbure de champ de l'objectif.
Dans une troisième variante de réalisation, le plan intermédiaire peut être confondu avec le plan des microlentilles.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système optique comportant au moins un dispositif optique (1 1 , 12) et un bloc de détection optique (20) à estimation de profondeur,
ledit bloc de détection optique à estimation de profondeur comportant un diaphragme d'entrée (25), une matrice (22) de microlentilles et un détecteur matriciel (24), la matrice de microlentilles étant agencée de façon que l'image d'un point appartenant à un plan dit intermédiaire soit focalisé par au moins deux microlentilles dans le plan du détecteur matriciel ;
le dispositif optique ayant une première focale (1 1 ) et une première pupille de sortie (13) associée à ladite première focale, ladite pupille étant de dimensions égales à celles du diaphragme d'entrée, l'image par le dispositif optique muni de la première focale d'un premier plan objet se formant dans le plan intermédiaire et la première pupille de sortie étant confondue avec le diaphragme d'entrée du bloc de détection optique ;
caractérisé en ce que le dispositif optique a une seconde focale (12) différente de la première focale et une seconde pupille de sortie (14) associée à cette seconde focale et de dimensions égales à celles du diaphragme d'entrée, l'image par le dispositif optique muni de la seconde focale d'un second plan objet se forme dans le plan intermédiaire et la seconde pupille de sortie est également confondue avec le diaphragme d'entrée du bloc de détection optique, le passage de la première focale à la seconde focale se faisant sans nouvel étalonnage du système optique.
2. Système optique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif optique comporte un premier objectif ayant ladite première focale et un second objectif ayant la seconde focale, ledit second objectif étant mécaniquement interchangeable avec le premier objectif.
3. Système optique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif optique est un zoom, le passage de la première focale à la seconde focale se faisant par le déplacement de lentilles ou de groupes de lentilles à l'intérieur du zoom.
4. Système optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier plan objet et le second plan objet sont situés à l'infini.
5. Système optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan intermédiaire est réel et situé entre le diaphragme d'entrée et la matrice de microlentilles.
6. Système optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan intermédiaire est virtuel et situé au-delà de la matrice de microlentilles.
7. Système optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les microlentilles sont des lentilles sphériques.
8. Système optique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les microlentilles sont des lentilles cylindriques.
9. Système optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bloc de détection optique comporte au moins une lentille de champ.
10. Système optique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système optique fonctionne dans l'infrarouge, le bloc de détection optique à estimation de profondeur comportant un écran froid, un diaphragme froid, un hublot, un filtre froid et un détecteur infrarouge.
1 1 . Système optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la matrice de microlentilles joue le rôle de filtre froid.
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