Sony Patentiert Lichtfeld-Sensor mit 3D Stereo Ausgabe in Voller Auflösung

Will man mit aktuellen Lichtfeld-Sensoren 3D Stereo-Bilder erzeugen, geht das notwendigerweise mit einer verringerten effektiven Bildauflösung einher. Diese Limitierung könnte aber schon bald Geschichte sein: Sony hat ein neuartigen Sensor mit zwei Pixelebenen entwickelt, der eine 3D-Ausgabe ohne den typischen Verlust der Bildauflösung ermöglicht. Im kürzlich genehmigten US-Patentantrag Nr. US20140071244 beschreibt Autor Isao Hirota einen CMOS-Sensor mit doppeltem Mikrolinsenraster und zwei Schichten aus lichtempfindlichen Pixeln, wobei die vorderen und hinteren Pixel-Anordnungen in einem Winkel von (im genannten Beispiel) 45 Grad zueinander liegen.
Die beschriebene Zusammenstellung ermöglicht es verschiedenen Pixeln, Informationen aus ein und dem selben Mikrolinsen-Bild zu sammeln und entweder der linken- oder rechten Stereoansicht zuzuordnen. Das Ergebnis ist ein höher-auflösendes 3D Stereo-Bild aus einer monokularen 3D Stereo-Kamera (“ein Objektiv, ein Sensor”).

Abb. 8 des Patentantrags zeigt ein Beispiel für einen Sensor mit Mikrolinsen-Array (MLA, 34) sowie zusätzlichem On-Chip-Linsen-Array (OCL, 35) und passendem Farbfilter-Array (33), der Stereo-Lichtfeldaufnahmen ermöglicht. Abb. 18 aus dem Patentantrag zeigt ein Diagramm mit CMOS Bildsensor, in dem Pixel in einem 2x2 Raster angeordnet sind, und - durch die um 45 Grad gedrehte zweite Schicht - die Ausgabe mehrerer Perspektiven in der Bayer-Pixelanordnung ermöglicht.
Abb. 19 aus dem Patentantrag verdeutlicht, dass der in Abb. 18 gezeigte Aufbau gleich 9 Perspektiven (inkl. 6 tatsächlichen Parallaxe-Bildern und 3 interpolierten Ansichten) ermöglicht, und dadurch für monokulare 3D Stereokameras geeignet ist. Abb. 27 zeigt zwei Beispiele der Verteilung des elektrischen Potentials auf der lichtempfindlichen Seite von quadratischen (A) und dreieckigen (B) Pixeln. Es wird gezeigt, dass Mikrolinsen sowohl kreisförmig als auch ellipsoid oder mehreckig sein können, um das Absorptionsverhältnis zu verbessern.

Die Patent-Zusammenfassung im englischen Original:

There are provided a solid-state image pickup device and a camera system that include no useless pixel arrangement and are capable of suppressing decrease in resolution caused by adopting stereo function. A pixel array section including a plurality of pixels arranged in an array is included. Each of the plurality of pixels has a photoelectric conversion function. Each of the plurality of pixels in the pixel array section includes a first pixel section and a second pixel section. The first pixel section includes at least a light receiving function. The second pixel section includes at least a function to detect electric charge that has been subjected to photoelectric conversion. The first and second pixel sections are formed in a laminated state. Further, the first pixel section is formed to have an arrangement in a state shifted in a direction different from first and second directions that are used as references. The second direction is orthogonal to the first direction. The second pixel section is formed in a square arrangement along the first direction and the second direction orthogonal to the first direction.

Für nähere Informationen empfehlen wir den ausführlichen Patentantrag hier: Patent US20140071244 – Solid-state image pickup device and camera system

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