Jun 25

Patent: Integrierter Licht-Feld Sensor auf einem Chip

Patent: Integrierter Licht-Feld Sensor auf einem Chip (Abbildung: Kim 2017, verändert durch www.lightfield-forum.com)Aktuelle Lichtfeld-Sensoren bestehen üblicherweise aus einem Bildsensor und einem separaten Mikrolinsen-Raster, die in einem optischen System zusammengebaut werden. Ein neuer Patentantrag aus Korea will jetzt gängige Probleme dieser Technik lösen, Produktionskosten senken und Lichtfeldsensoren weiter verkleinern, indem die Mikrolinsen direkt auf dem Sensor produziert werden.

Nähere Infos gibt’s in unserem englisch-sprachigen Artikel.

Apr 01

SPIE: Methode zur Rekonstruktion der Vollen Sensor-Auflösung in Lichtfeld-Bildern

Abb 1. Wiederherstellung eines verschwommenen Bildes (simulierte Daten) durch Dekonvolution in Verbindung mit einem plenoptischen Wavefront-Sensor. Oben links: Originalbild. Oben rechts: Verschwommenes Bild. Unten links: Plenoptische Aufnahme. Unten rechts: Rekonstruiertes Bild. Die Simulation zeigt, dass es möglich ist, ein mit 512x512-Pixel-Sensor und 32x32 Mikrolinsen aufgenommenes Bild wiederherzustellen. (Bild: Rodriguez-Ramos et al., 2015) Einer der einschränkendsten Hardware-Faktoren in Licthfeld-Fotografie ist der Verlust von Bildauflösung durch den Einsatz von Mikrolinsenrastern: In Lytro Lichtfeld-Kameras ist die effektive Bildauflösung auf ein Zehntel der Sensorauflösung reduziert (z.B. 4 Megapixel-Bilder bei 40 Megaray Sensor in der Lytro Illum). Raytrix kommt durch den Einsatz von Multifokus Plenoptischen Rastern dagegen auf bis zu 25% der Sensorauflösung.

In einem aktuellen Artikel auf SPIE.org, der Website der Internationalen Gesellschaft für Optik und Photonik Technologie, stellen José Manuel Rodrigues-Ramoz und Kollegen einen neuen Lösungasnsatz auf Basis der Dekonvolution vor, der die Wiederherstellung der vollen Sensorauflösung aus RAW-Lichtfeldbildern ermöglicht. Continue reading

Mar 16

Exklusiv: Lytro Patentiert Hybridkamera für Traditionelle und Lichtfeld-Fotografie

Abb. 4 aus dem Patentantrag illustriert eine Lichtfeldkamera für mobile Anwendungen, deren Mikrolinsen-Array optisch deaktiviert werden kann, um höher-auflösende 2D Bilder aufzunehmen. (verändert nach Bhat et al., 2014) Die US Patent- und Trademark-Behörde hat vor kurzem einen Patentantrag von Lytro mit dem Titel “Light field image capture device having 2D image capture mode” (dt. etwa “Lichtfeld-Bildaufnahmegerät mit 2D-Aufnahmemodus”) veröffentlicht. Der Antrag wurde am 8. September 2014 von neun (damaligen) Lytro-Mitarbeitern eingereicht und beschreibt eine Dual-Modus Lichtfeldkamera, die zwischen der Aufnahme von Lichtfeldbildern und traditionellen, hochauflösenden 2D-Bildern umschalten kann:

Abstract: A dual-mode light field camera or plenoptic camera is enabled to perform both 3D light field imaging and conventional high-resolution 2D imaging, depending on the selected mode. In particular, an active system is provided that enables the microlenses to be optically or effectively turned on or turned off, allowing the camera to selectively operate as a 2D imaging camera or a 3D light field camera.

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Aug 05

Samsung Patentiert Modifizierten Lichtfeld-Sensor mit Einfarbigen Sub-Bildern

Abb. 6 aus Samsung's Patentantrag zeigt drei exemplarische farb-gefilterte Lichtstrahlen, die durch Mikrolinsen verlaufen und dort monochrome Sub-Bilder bilden. (Abb. verändert nach Lee et al. 2013) Um Farbbilder aufzunehmen bedienen sich Kamerasensoren üblicherweise eines Farbfilters mit roten, grünen und blauen Feldern, die vor den lichtempfindlichen Sub-Pixeln liegen. Nach der Aufnahme der Lichtintensitäten jedes Sub-Pixels kombiniert der “Demosaic”-Prozess je vier monochrome Sub-Pixel (1x rot, 2x grün, 1x blau) wieder zu einem einzelnen Pixel mit RGB-Farbinformationen.
In Mikrolinsen-basierten Lichtfeld-Kameras fürt genau dieser Demosaik-Vorgang zu einer Unschärfe um Objekte im berechnetn Endbild.
Image Sensors World hat jetzt einen Patentantrag von Samsung entdeckt, der dieses Unschärfe-Problem lösen kann: Im Patentantrag mit dem Titel “Photographing device and photographing method for taking picture by using a plurality of microlenses” schlagen Tae-Hee Lee und Kollegen vor, den Farbfilter vor die Mikrolinsen zu verschieben (anstatt zwischen Mikrolinsen und Sensor),und dadurch monochrome (einfarbige) Sub-Bilder zu erzeugen. Continue reading

Jul 15

Visera Patentiert Produktionstechnik für Integrierte Lichtfeld-Sensoren

Abb. 3 aus dem Patentantrag zeigt eine schematische Lichtfeldkamera mit dem entwickelten integrierten Lichtfeld-Sensor. (Bild verändert nach Wang et al., 2014) Lichtfeldtechnologie wkird nach und nach gängiger, aber die Herstellung und der Zusammenbau einiger Komponenten behindert noch eine effiziente Massenproduktion.
Ein typischer Lichtfeld-Sensor besteht aus einem herkömmlichen Bildsensor und einem Mikrolinsenraster (MLA) bzw. einer kodierten Maske.
Beim Zusammenbau solcher Lichtfeld-Sensoren besteht einer der wichtigsten Schritte in der genauen Ausrichtung des MLA am Sensor. Diese Ausrichtung muss für jeden einzelnen Sensor individuell vorgenommen werden, und kann viel Zeit in Anspruch nehmen. Weil das MLA normalerweise mithilfe von Schrauben oder einer Feder fixiert werden, können physikalische Einflüsse wie etwa ein Aufprall der Lichtfeld-Kamera die Schichten des Lichtfeld-Sensors verschieben.

Mit dem Patentantrag US 20140183334 A1 “Image sensor for light field device and manufacturing method thereof“, den Image Sensors World vor kurzem entdeckt hat, strebt Visera Technologies jetzt ein integriertes Herstellungsverfahren für Lichtfeld-Sensoren an: Autor Wei-Ko Wang und Kollegen schlagen ein System vor, in dem zwei Mikrolinsen-Schichten (und eine dazwischen liegende Abstandhalter-Schicht) mit Hilfe von Halbleiter-Prozessen direkt auf den Bildsensor aufgetragen werden. Continue reading