SISTEMA DE DETECCIÓN DE IMÁGENES Y PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE AL MENOS UN SISTEMA DE DETECCIÓN DE IMÁGENES.

Cámara plana a partir de canales ópticos dispuestos uno al lado de otro en cada caso con una microlente asociada con diafragma de abertura que se encuentra directamente debajo y en cada caso al menos un detector que se encuentra en el plano de la imagen,

en la que los detectores (6', 8) están dispuestos de tal manera que las direcciones de los ejes ópticos que forman en cada caso las líneas de conexión entre los vértices de la lente y el centro de los detectores representan una función de la posición del canal óptico respectivo, caracterizada porque entre las microlentes (1') con diafragma de abertura (2') que se encuentra directamente debajo y los detectores (6', 8) que se encuentran en el plano de la imagen están presentes al menos una disposición de diafragma (4) configurada como capa para la supresión de imagen fantasma y entre la disposición de diafragma (4) y los detectores (6', 8) una capa de separación transparente (5) y formada a partir de un polímero, en la que la distancia entre centros de los diafragmas (4') de la disposición de diafragma (4) se encuentra entre la distancia de vértice de las microlentes (1') y la distancia entre centros de los detectores (6', 8), de tal manera que según la posición de los canales los diafragmas (4') están dispuestos con un desplazamiento diferente con respecto a las microlentes (1') y los detectores (6', 8) y con éstos se encuentran en cada caso sobre una línea recta y en la que el desplazamiento de los diafragmas (4') de la disposición de diafragma (4) con respecto a las microlentes (1') o los detectores (6', 8), está adaptado al ángulo de incidencia que va a representarse con el canal óptico respectivo

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/000813.

Solicitante: FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG E.V..

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HANSASTRASSE 27C 80686 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: BRAUER, ANDREAS, DUPARRÉ,Jacques, DANNBERG,Peter, BRÜCKNER,Andreas.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 23 de Enero de 2007.

Clasificación PCT:

  • G02B3/00 SECCION G — FISICA.G02 OPTICA.G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › Lentes simples o compuestas (ojos artificiales A61F 2/14; cristales de gafas o lentes de contacto para los ojos G02C; cristales de reloj o de péndulo G04B 39/00).
  • H04N5/225 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04N TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION. › H04N 5/00 Detalles de los sistemas de televisión (detalles de la exploración o su combinación con la producción de las tensiones de alimentación H04N 3/00; adaptados especialmente para la televisión en color H04N 9/00; servidores especialmente adaptados para la distribución de contenido H04N 21/20; Dispositivos de cliente específicamente adaptados para la recepción de, o interacción con, contenidos H04N 21/40). › Cámaras de televisión.
  • H04N5/335 H04N 5/00 […] › que utiliza sensores de imagen de estado sólido [SIES] (H04N 5/32, H04N 5/33  tiene prioridad).

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2373063_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de detección de imágenes y procedimiento para la producción de al menos un sistema de detección de imágenes La invención se refiere a un sistema de detección de imágenes según el preámbulo de la reivindicación principal así como a un procedimiento para la producción de al menos un sistema de detección de imágenes. Por el documento WO 2005/069607 A1 se conoce un sistema de detección de imágenes de este tipo, en el que están previstos canales ópticos regularmente dispuestos en cada caso con una microlente y al menos un detector que se encuentran en su plano de la imagen, en el que a partir de la microimagen detrás de la microlente se extrae al menos un punto de imagen. Los ejes ópticos de los canales ópticos individuales presentan diferentes inclinaciones, de tal manera que representan una función de la distancia del canal óptico desde el punto central del lado orientado hacia la imagen del sistema de detección de imágenes. Por tanto puede determinarse de forma controlada la relación del tamaño del campo visual con respecto al tamaño del campo de la imagen. Se utilizan detectores con una elevada sensibilidad, de tal manera que éstos presentan una gran distancia entre centros o separación con una pequeña superficie activa. En el caso de este sistema de detección de imágenes conocido, mediante una diferencia en la distancia entrecentros o distancia entre centros de las microlentes y de los detectores se consigue un incremento lineal de la inclinación de los ejes ópticos de canal a canal. Cada canal óptico, al que está asociado una microlente, un diafragma de abertura asociado a la misma y un detector, opcionalmente con diafragma perforado, ve de esta manera en la dirección adyacente de los canales a continuación del mismo. Mediante la lectura de las señales del detector en forma de una matriz, tras haberse introducido las señales de los detectores en filas y opcionalmente en columnas, sigue la imagen del objeto observado sin clasificación adicional de las señales de los detectores. Con ello es posible, a partir de las coordenadas de un canal en la serie determinar según la fórmula su dirección de visibilidad dentro de todo el campo visual de la cámara o del sistema de detección de imágenes, se genera una imagen bidimensional de un campo visual limitado. En caso de mayores ángulos de incidencia de zonas fuera del campo visual del objetivo, en el caso de un aislamiento óptico erróneo de los canales, se produce diafonía de la luz de lentes de un canal sobre los detectores opcionalmente canales adyacentes con diafragmas perforados y con ello la formación de imágenes fantasma. Para evitar esto, en el documento WO 2005/069607 mencionado se propusieron distintas disposiciones, en especial paredes de separación absorbentes entre los canales. Sin embargo, esta disposición está relacionada con un elevado esfuerzo tecnológico, especialmente en la producción de las herramientas de replicación, o por la necesidad de procesos de fotolitografía con elevadas relaciones de aspecto. Además el campo de la imagen está limitado, dado que el píxel detector asociado debe encontrarse en la proyección de la microlente. La menor distancia angular resoluble o en el caso de una distancia del objeto conocida el menor tamaño estructural resoluble asciende, en el caso del sistema de detección de imágenes descrito en el documento WO 2005/069607, al doble de la diferencia de ángulo de visibilidad, es decir a la diferencia de inclinación de los ejes ópticos entre canales adyacentes. El poder de resolución angular de un sistema de cámara ultraplana se limita para un campo visual deseado, entre otras cosas, por las longitudes de borde de la serie de detectores y el número máximo de canales relacionado con ello en el los ejes de simetría principales. Un aumento del poder de resolución angular elevando el número de canales ópticos precisa el caro aumento de la superficie de silicio de la serie de detectores. En el caso de muchas tareas de representación sencillas, por ejemplo reconocimiento de carril, detección de la posición de los bordes o similares, es necesario un poder de resolución moderado a lo largo de un gran campo visual. Sistemas que proporcionan imágenes, que ponen en práctica estas especificaciones con pocos canales de representación en paralelo, se caracterizan, en comparación con cámaras de megapíxeles de alta resolución, por una menor complejidad así como un rápido procesamiento de imágenes y no en último lugar por bajos costes de producción. Los objetivos macroscópicos convencionales para una representación sin distorsión de un gran campo visual son muy costosos y caros. En estos objetivos, la calidad de imagen se reduce hacia el borde del campo visual y la distorsión no corregida desfigura la imagen, de modo que los objetos ya no pueden identificarse claramente. Mediante los grados de libertad descritos en el documento mencionado de sistemas de representación por canales pueden compensarse en parte estos problemas mediante la corrección individual de cada canal en cuanto a su dirección de visibilidad individual. La construcción planar ofrece en este caso la ventaja adicional de economía de espacio. El documento JP 2001 237 404 A da a conocer un sensor de imagen, que para aumentar el factor de relleno óptico (relación de la superficie fotoactiva eficaz con respecto a la superficie total de detector) presenta una serie de lentes y una serie de detectores, entre los cuales están dispuestas varias capas de series de diafragmas, introduciéndose una diferencia de separación entre la serie de lentes y la serie de detectores, para evitar una disminución de la intensidad de iluminación hacia el borde del campo de la imagen. Las posiciones de los diafragmas están asimismo desplazadas y adicionalmente las aberturas de los diafragmas están desplazadas con respecto a los detectores hacia el borde. La disposición descrita en el documento se usa en el plano de la imagen por ejemplo de una cámara convencional, en la que debido al efecto de concentración de la luz de las microlentes directamente sobre las superficies de detector fotoactivas, provoca un aumento de la fotosensibilidad del sistema global. Por lo tanto no se 2 E07711414 01-12-2011   trata de una disposición de representación independiente. La invención, considerando el estado de la técnica mencionado del documento WO 2005/069 607, se basa en el objetivo de crear un sistema de detección de imágenes correspondiente al preámbulo de la reivindicación principal, que permite una supresión de imagen fantasma y que proporciona un campo de la imagen ampliado que puede explorarse. Este objetivo se resuelve según la invención mediante las características caracterizadoras de la reivindicación principal junto con las características del preámbulo. Mediante las medidas indicadas en las reivindicaciones dependientes son posibles mejoras y perfeccionamientos ventajosos. El sistema de detección de imágenes según la invención resuelve el problema de la supresión de imagen fantasma mediante diafragmas desplazados, introducidos adicionalmente entre las microlentes y diafragmas de abertura asociados a las mismas y detectores, que están definidos como píxeles detectores sólo o como píxeles detectores diafragmas perforados unidos a los mismos. A este respecto pueden estar presentes una o varias series de diafragmas adicionales entre la serie de microlentes y la serie de detectores, cuya distancia entrecentros se encuentra entre la de las microlentes y la de los detectores, de modo que en el canal previsto para ello se enfoca luz de un determinado ángulo de incidencia, encontrándose precisamente todas las aberturas de diafragma con lente y detector sobre una línea recta, desde una lente hasta su detector asociado, y todos los demás ángulos de incidencia se bloquean, es decir se absorben o reflejan mediante el diafragma adicional o mediante varios diafragmas adicionales poco antes del plano de la imagen de la microlente. De esta manera, para el concepto global del sistema de detección de imágenes de construcción plana descrito en contraposición a la introducción de paredes de separación absorbentes entre los canales correspondientes al estado de la técnica resulta una ventaja esencial, que se basa en que un detector asociado a una lente o a un canal no debe encontrarse de forma necesaria directamente en la huella (proyección), es decir, directamente de tras de esta microlente, sino que puede estar desplazada también intensamente para alcanzar un mayor ángulo de visibilidad del canal detrás de la lente adyacente o lente adyacente subsiguiente o puede estar dispuesta más alejada, sin que se generen imágenes fantasma por diafonía de la luz. Con ello se hace mayor de forma eficaz el campo de la imagen que puede explorarse de las microlentes y le sigue un producto... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cámara plana a partir de canales ópticos dispuestos uno al lado de otro en cada caso con una microlente asociada con diafragma de abertura que se encuentra directamente debajo y en cada caso al menos un detector que se encuentra en el plano de la imagen, en la que los detectores (6, 8) están dispuestos de tal manera que las direcciones de los ejes ópticos que forman en cada caso las líneas de conexión entre los vértices de la lente y el centro de los detectores representan una función de la posición del canal óptico respectivo, caracterizada porque entre las microlentes (1) con diafragma de abertura (2) que se encuentra directamente debajo y los detectores (6, 8) que se encuentran en el plano de la imagen están presentes al menos una disposición de diafragma (4) configurada como capa para la supresión de imagen fantasma y entre la disposición de diafragma (4) y los detectores (6, 8) una capa de separación transparente (5) y formada a partir de un polímero, en la que la distancia entre centros de los diafragmas (4) de la disposición de diafragma (4) se encuentra entre la distancia de vértice de las microlentes (1) y la distancia entre centros de los detectores (6, 8), de tal manera que según la posición de los canales los diafragmas (4) están dispuestos con un desplazamiento diferente con respecto a las microlentes (1) y los detectores (6, 8) y con éstos se encuentran en cada caso sobre una línea recta y en la que el desplazamiento de los diafragmas (4) de la disposición de diafragma (4) con respecto a las microlentes (1) o los detectores (6, 8), está adaptado al ángulo de incidencia que va a representarse con el canal óptico respectivo. 2. Cámara plana según la reivindicación 1, caracterizada porque los detectores (6, 8) asociados a los canales respectivos están dispuestos al menos en parte de tal manera que se encuentran en la proyección de las microlentes de canales que se encuentran en cada caso adyacentes o incluso más alejados. 3. Cámara plana según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los detectores (5, 8) están configurados directamente como píxeles detectores (8) sobre un sustrato (7) o como píxeles detectores con diafragma perforado (6) superior. 4. Cámara plana según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque cada canal óptico detecta al menos un segmento de ángulo sólido determinado como punto de imagen correspondiente, de tal manera que la totalidad de los puntos de imagen transmitidos sobre la disposición de detector permite una reconstrucción del objeto. 5. Cámara plana según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las microlentes individuales se diferencian entre sí en cuanto a su forma, tal como redonda, elíptica, esférica y similares y/o porque en las microlentes individuales están integrados microprismas. 6. Cámara plana según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque entre los canales ópticos o grupos de canales ópticos o alrededor de los canales ópticos están dispuestas fuentes de luz, en la que en el plano de la imagen de las microlentes (1) al menos un detector (6, 8) está sustituido por una fuente de luz, que dirige, concentra y/o distribuye la luz desde el plano de la imagen a través de la microlente (1) sobre el objeto que va a observarse. 7. Cámara plana según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los campos visuales de canales ópticos adyacentes se solapan en parte mutuamente, en la que preferentemente la diferencia de ángulo de visibilidad entre canales ópticos adyacentes establecida por los ejes ópticos es inferior a la mitad de la anchura del campo visual de un canal. 8. Cámara plana según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque varias disposiciones de diafragma (4) para la supresión de imagen fantasma en diferentes planos están dispuestas entre microlentes (1) y detectores (6, 8). 9. Cámara plana según la reivindicación 8, caracterizada porque las disposiciones de diafragma (4) presentan diferentes distancias entre centros y/o están separadas entre sí con diferentes capas de separación y con respecto a los detectores o a las microlentes. 10. Cámara plana según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los canales ópticos y las microlentes (1) están configurados para un aumento de aproximadamente 1, en la que el ángulo sólido en el lado del objeto, que está asociado a cada canal como punto de imagen, está configurado en cuanto a su tamaño de manera que en la distancia del objeto del sistema de representación la extensión lateral del objeto correspondiente a este ángulo sólido es justo tan grande como la distancia de los canales. 11. Cámara plana según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque sobre un cuerpo de objetivo transparente (3) están aplicados mediante recubrimiento en la parte delantera la serie de diafragmas de abertura (2) asociada a la microlentes (1) y en la parte trasera la disposición de diafragma (4) para la supresión de imagen fantasma, sobre la serie de diafragmas de abertura (2) está dispuesta una serie de microlentes (1) y sobre la disposición de diafragma (4) la capa de separación transparente (5) y bajo la capa de separación se encuentra un sustrato (7) con una serie de píxeles detectores (8), en la que opcionalmente está aplicada una serie de diafragmas perforados (6) sobre la capa de separación (5) o el sustrato con los píxeles detectores. 12. Cámara plana según la reivindicación 11, caracterizada porque el cuerpo de objetivo (3) está fabricado a partir 9 E07711414 01-12-2011   de vidrio, la serie de lentes y la capa de separación a partir de un polímero estructurable, la serie de diafragmas de abertura (2) y la disposición de diafragma (4) para la supresión de imagen fantasma a partir de un polímero absorbente o metal y la serie de diafragmas perforados (6) a partir de una capa de metal o de polímero. 13. Procedimiento para la producción de al menos una cámara plana según la reivindicación 1, con un cuerpo de objetivo transparente, sobre cuya parte delantera se aplican mediante recubrimiento y litografía una serie de diafragmas de abertura (2) y parte trasera una disposición de diafragma (4) para la supresión de imagen fantasma de polímero absorbente delgado o un metal, después se producen en la parte delantera una serie de microlentes (1) mediante replicación UV y en la parte trasera una capa de separación (5), ambas a partir de un polímero fotoestructurable, y la capa de separación opcionalmente tras la producción se une a una disposición de diafragmas perforados (6) con un sustrato dotado de una serie de píxeles detectores, en el que los detectores o los detectores con diafragma perforado son múltiples veces inferiores con respecto al diámetro de la microlente. 14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque para la formación de una oblea óptica se aplican sobre un cuerpo de objetivo continuo varias series de diafragmas de abertura y disposiciones de diafragma, varias series de microlentes y varias capas de separación dispuestas con una distancia entre sí, que se unen con una oblea detectora con una pluralidad de series de píxeles detectores y almohadillas de unión aplicadas entre las series de píxeles detectores sobre la oblea de tal manera que los espacios que quedan libres entre las capas de separación se encuentran sobre las almohadillas de unión y porque la oblea óptica y oblea detectora así unidas se individualizan con una sierra mediante varios cortes adyacentes y de diferente profundidad, de modo que se producen chips de cámara, en los que las almohadillas de unión sobresales sobre los chips detectores lateralmente por encima del resto de la disposición. 15. Uso de una cámara plana según una de las reivindicaciones 7 a 12, con un dispositivo de evaluación para la determinación de la posición de objetos en forma de punto recurriendo a las relaciones de las intensidades detectadas por los detectores de canales ópticos adyacentes o con un dispositivo de evaluación para la determinación de la orientación y de la posición de los bordes mediante evaluación de los valores de intensidad o valores de contraste detectados por los detectores y recurriendo a las relaciones de la intensidad de canales ópticos adyacentes. E07711414 01-12-2011   11 E07711414 01-12-2011   12 E07711414 01-12-2011   13 E07711414 01-12-2011   14 E07711414 01-12-2011   E07711414 01-12-2011

 

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