(57)【要約】      （修正有）【課題】特に小さい構造高さを実現する多開口撮像デバイスを提供する。【解決手段】多開口撮像デバイス１０は、画像センサ１２と、光チャネルのアレイ１４とを含み、各光チャネル１６ａ〜ｈは、画像センサの画像センサ領域２４ａ〜ｈ上の全視野のうちの部分視野を投影するための光学素子を含む。多開口撮像デバイスは、光チャネルの光路を偏向させるためのビーム偏向手段１８と、画像センサとアレイとの間の並進相対運動を生成することによる第１の画像軸に沿った画像安定化、および、ビーム偏向手段の回転運動を生成することによる第２の画像軸に沿った画像安定化のための光学画像安定化装置２２とを含む。【選択図】図１ａ
2020122969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多開口撮像デバイス（１０；１０’；２０；３０；４０）であって、
画像センサ（１２）と、
光チャネル（１６ａ〜ｈ）のアレイ（１４）であって、各光チャネル（１６ａ〜ｈ）は、前記画像センサ（１２）の画像センサ領域（２４ａ〜ｈ）上の全視野（７０）のうちの部分視野（７２ａ〜ｄ）を投影するための光学素子（１７）を含む、光チャネル（１６ａ〜ｈ）のアレイ（１４）と、
前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）の光路（２６ａ〜ｈ）を偏向させるためのビーム偏向手段（１８）と、
前記画像センサ（１２）と前記アレイ（１４）との間の並進相対運動（３４）を生成することによる第１の画像軸（２８）に沿った画像安定化、および、前記ビーム偏向手段（１８）の回転運動（３８）を生成することによる第２の画像軸（３２）に沿った画像安定化のための光学画像安定化装置（２２）と、を備え、
前記画像安定化装置（２２）は少なくとも１つのアクチュエータ（３６、４２）を含み、前記アクチュエータが、直方体（５５）の辺（５３ａ、５３ｂ）がその中で延伸する２つの平面（５２ａ、５２ｂ）の間に少なくとも部分的に配置されて、前記直方体（５５）の前記辺（５３ａ、５３ｂ）は互いに対して、ならびに、前記アレイ（１４）のライン延伸方向（３５）および前記画像センサ（１２）と前記ビーム偏向手段（１８）との間の前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）の前記光路（２６ａ〜ｈ）の一部に対して平行に位置合わせされており、前記直方体は、前記画像センサ（１２）、前記アレイ（１４）および前記ビーム偏向手段（１８）を含みながらその体積が最小となるものである、多開口撮像デバイス。
【請求項２】
前記多開口撮像デバイスの焦点を調整するための少なくとも１つのアクチュエータ（５８）を備える合焦手段（５４）を備え、前記合焦手段（５４）が、直方体（５５）の辺（５３ａ、５３ｂ）がその中で延伸する２つの平面（５２ａ、５２ｂ）の間に少なくとも部分的に配置され、前記直方体（５５）の前記辺（５３ａ、５３ｂ）は互いに対して、ならびに、前記アレイ（１４）のライン延伸方向（３５）および前記画像センサ（１２）と前記ビーム偏向手段（１８）との間の前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）の前記光路（２６ａ〜ｈ）の一部に対して平行に位置合わせされており、前記直方体は、前記画像センサ（１２）、前記アレイ（１４）および前記ビーム偏向手段（１８）を含みながらその体積が最小となるものである、請求項１に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項３】
前記直方体の体積は、前記画像センサ（１２）、前記アレイ（１４）及び前記ビーム偏向手段（１８）の配置によって影響され、前記画像センサ（１２）、前記アレイ（１４）及び前記ビーム偏向手段（１８）の前記配置は、平面（５２ａ、５２ｂ）に垂直な方向に沿ったこれらの構成要素の構造空間、すなわち、平面（５２ａ、５２ｂ）の互いに対する距離が小さくまたは最小になるものである、請求項１又は２に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項４】
前記画像安定化装置（２２）は、前記平面（５２ａ、５２ｂ）の間の領域から最大５０％だけ突出している、請求項１から３のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項５】
前記画像安定化装置（２２）の前記少なくとも１つのアクチュエータ（３６、４２）は、ボイスコイルまたは圧電アクチュエータを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項６】
前記ビーム偏向手段（１８）は、両面で反射性であるように構成され、
前記ビーム偏向手段（１８）は、第１の位置において、前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）を第１の面で第１の方向へ偏向し、第２の位置において、前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）を第２の面で第２の方向へ偏向する、請求項１から５のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項７】
前記合焦手段（５４）は、前記アレイ（１４）を移動させることによって、前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）のうちの１つの光学素子（１７）と前記画像センサ（１２）の間の相対運動を提供するアクチュエータ（５６、５２）を含む、請求項２に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項８】
前記合焦手段（５４）は、前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）のうちの１つの前記光学素子（１７）と前記画像センサ（１２）との間の相対運動を、前記相対運動と同時である前記ビーム偏向手段（１８）の運動を実行することによって行うように構成されている、請求項７に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項９】
前記合焦手段（５４）は、前記平面（５２ａ、５２ｂ）の間の領域から最大５０％だけ突出するように配置される、請求項２から８のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項１０】
前記合焦手段（５４）の前記少なくとも１つのアクチュエータ（５８）は、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、直流モータ、ステッパモータ、ボイスコイルモータ、静電アクチュエータ、電歪アクチュエータ、磁歪アクチュエータ、および熱アクチュエータの少なくとも１つである、請求項１から９のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項１１】
前記アレイ（１４）は単一ラインに形成されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項１２】
前記多開口撮像デバイスはフラットハウジング（９２）内に配置されており、第１のハウジング方向（ｂ）および第２のハウジング方向（ｃ）に沿った前記ハウジングの第１の延伸範囲（９４ｂ）および第２の延伸範囲（９４ｃ）は、第３のハウジング方向（ａ）に沿った前記ハウジング（９２）の第３の延伸範囲（９４ａ）と比較して、少なくとも３倍の寸法を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項１３】
前記ビーム偏向手段（１８）は、前記ライン延伸方向（３５）に沿って配列されたファセットのアレイ（４６ａ〜ｈ）として形成され、
前記ファセットのアレイ（４６ａ〜ｈ）は共通に動作可能である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の多開口撮像デバイス（１０；１０’；２０；３０；４０）を有する撮像システム（６０）であって、前記撮像システム（６０）は携帯型システムとして実装される、撮像システム。
【請求項１５】
前記撮像システムは、少なくとも１つのさらなる多開口撮像デバイス（１０；１０’；２０；３０；４０）を備え、前記撮像システムは、少なくとも立体的に全視野（７０）を検出するように構成されている、請求項１４に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記多開口撮像デバイス（１０；１０’；２０；３０；４０）と前記さらなる多開口撮像デバイス（１０；１０’；２０；３０；４０）は少なくとも１つの共通の画像センサ、光チャネルの共通のアレイ及び共通のビーム偏向手段を備えている、請求項１５に記載の撮像システム。
【請求項１７】
携帯電話、スマートフォン、タブレット、またはモニタとして実装される、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１８】
多開口撮像デバイスを提供する方法であって、
画像センサを提供することと、
光チャネルのアレイを配置することであって、各光チャネルは、前記画像センサの画像センサ領域上の全視野のうちの部分視野を投影するための光学素子を含む、光チャネルのアレイを配置することと、
前記光チャネルの光路を偏向させるためのビーム偏向手段を配置することと、
前記画像センサ（１２）と前記アレイとの間の並進相対運動を生成することによる第１の画像軸に沿った画像安定化、および、前記ビーム偏向手段の回転運動を生成することによる第２の画像軸に沿った画像安定化のための光学画像安定化装置を配置することであって、前記画像安定化装置（２２）が少なくとも１つのアクチュエータ（３６、４２）を含み、前記アクチュエータが、直方体（５５）の辺（５３ａ、５３ｂ）がその中で延伸する２つの平面（５２ａ、５２ｂ）の間に少なくとも部分的に配置され、前記直方体（５５）の前記辺（５３ａ、５３ｂ）は互いに対して、ならびに、前記アレイ（１４）のライン延伸方向（３５）および前記画像センサ（１２）と前記ビーム偏向手段（１８）との間の前記光チャネル（１６ａ〜ｈ）の前記光路（２６ａ〜ｈ）の一部に対して平行に位置合わせされ、前記直方体は、前記画像センサ（１２）、前記アレイ（１４）および前記ビーム偏向手段（１８）を含みながらその体積が最小となるものであるように前記画像安定化装置（２２）を配置することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多開口撮像デバイス、撮像システム、および多開口撮像デバイスを提供する方法に関する。本発明は、さらに、線形チャネル構成を有し、小型または最小サイズの多開口撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のカメラには、物体視野全体を投影する撮像チャネルがある。カメラは、光学画像安定化機能を実現するために、対物レンズと画像センサとの間の相対的な側方２次元変位を可能にする適応性のある構成要素を有する。線形チャネル構成を有する多開口撮像システムは、各々が対象物の一部のみを捕捉し、偏向ミラーを含むいくつかの撮像チャネルからなる。
【０００３】
コンパクトな実現を可能にする物体領域または視野の多チャネル検出の概念が望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、特に小さい構造高さを達成することに関して、コンパクトな、すなわち、小さいサイズを有する実施態様を可能とする、多開口撮像デバイス、撮像システム、および多開口撮像デバイスを提供するための方法を、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、独立請求項の主題によって達成される。
【０００６】
本発明の１つの知見として、撮像チャネルと画像センサとの間のそれぞれの画像方向に沿った並進運動が低減または回避されるように、光チャネルの光路を偏向させるビーム偏向手段の回転運動を生成することによって、画像の多開口撮像デバイスによって検出される画像軸に沿って光学画像安定化を得ることによって上記の目的を達成することができることが認められている。そのような並進運動の程度の低減は、構造高さの低減を可能にし、したがってコンパクトな、すなわち小さな構造空間を有することを可能にし、特に、小さな構造高さまたは厚さを達成することに関して、多開口撮像デバイスの有利な実施態様を可能にする。
【０００７】
一実施形態によれば、多開口撮像デバイスは、画像センサと、光チャネルのアレイと、ビーム偏向手段と、光学画像安定化装置とを備える。光チャネルのアレイの各光チャネルは、画像センサの画像センサ領域上の全視野のうちの部分視野を投影するための光学素子を含む。ビーム偏向手段は、光チャネルの光路を偏向させるように構成されている。光学画像安定化装置は、第１の画像軸に沿った画像安定化のために、画像センサとアレイとの間の並進相対運動を生成し、第２の画像軸に沿った画像安定化のために、ビーム偏向手段の回転運動を生成するように構成されている。回転運動に基づいて、第２の画像軸に沿って構造空間の消費量を少なくすることができる。回転運動に基づいて、画像センサと光学素子との間の第１の軸に沿った並進運動を生成するためのアクチュエータが、第２の軸に沿った並進運動を生成するアクチュエータによって動かされなければならない構成をさらに回避することができる。
【０００８】
さらなる実施形態によれば、画像安定化装置は、少なくとも１つのアクチュエータを含む。その少なくとも１つのアクチュエータは、直方体の辺がその中で延伸する（それらの辺によって画定される）２つの平面の間に少なくとも部分的に配置され、その直方体の辺は互いに対して、ならびに、アレイのライン延伸方向および画像センサとビーム偏向手段との間の光チャネルの光路の一部に対して平行に位置合わせされており、同直方体の体積は最小であり、それにもかかわらず、画像センサ、アレイおよびビーム偏向手段を含むものである。方向、例えば厚さ方向が少なくとも１つの平面に垂直である場合、これにより、多開口撮像デバイスまたは多開口撮像デバイスを含むシステムの厚さを小さくすることが可能になる。
【０００９】
さらなる実施形態によれば、多開口撮像デバイスは、多開口撮像デバイスの焦点を調整するための少なくとも１つのアクチュエータを含む合焦手段を含む。合焦手段は、直方体の辺がその中で延伸する２つの平面の間に少なくとも部分的に配置され、その直方体の辺は互いに対して、ならびに、アレイのライン延伸方向および画像センサとビーム偏向手段との間の光チャネルの光路の一部に対して平行に位置合わせされており、同直方体の体積は最小であり、それにもかかわらず、画像センサ、アレイおよびビーム偏向手段を含むものである。これは、アクチュエータを平面内に配置することによって、平面に垂直な方向に沿って構造空間の消費量を少なくすることができるという点で有利である。
【００１０】
さらなる実施形態によれば、光チャネルのアレイは、単一ライン内で形成される。光チャネルのアレイの単一ライン実施態様は、アレイのライン延伸方向に垂直な方向に沿ったアレイおよび／または多開口撮像デバイスの空間的延伸を小さくすることを可能にし、これにより、デバイスの寸法をさらに低減することを可能にすることができる。
【００１１】
さらなる実施形態は、撮像システム、および、多開口撮像デバイスを提供する方法に関する。
【００１２】
さらなる有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】一実施形態による多開口撮像デバイスの概略図である。
【図１ｂ】アクチュエータが画像センサに接続されている、一実施形態による多開口撮像デバイスの概略図である。
【図２ａ】一実施形態によるさらなる多開口撮像デバイスの概略側断面図である。
【図２ｂ】図２ａの多開口撮像デバイスの概略側断面図である。
【図３】ビーム偏向手段が複数の異なるビーム偏向要素を含む、一実施形態による多開口撮像デバイスの概略上面図である。
【図４】一実施形態による単一ライン方式で配置された光チャネルを有する多開口撮像デバイスの概略斜視図である。
【図５ａ】一実施形態によるファセットのアレイとして形成されたビーム偏向手段の概略図である。
【図５ｂ】図５ａの表示と比較してファセットが互いに異なる並びを含む、一実施形態によるビーム偏向手段の概略図である。
【図６】一実施形態による撮像システムの概略斜視図である。
【図７】例えば本明細書に記載された多開口撮像デバイスを使用して検出することができるような、一実施形態による全視野の概略図である。
【図８】一実施形態による２つの多開口撮像デバイスを含む携帯型デバイスの概略斜視図である。
【図９】共通の画像センサを有する第１の多開口撮像デバイスおよび第２の多開口撮像デバイスを含む概略構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を引き続き議論する前に、異なる図面において同じ機能または同じ効果を有する同一の要素、物体および／または構造などは同じ参照番号を与えられており、それによって、異なる実施形態で表されているようなこれらの要素の説明は相互に交換可能または適用可能であることを理解されたい。
【００１６】
図１は、一実施形態による多開口撮像デバイス１０の概略図を示す。多開口撮像デバイス１０は、画像センサ１２と、光チャネル１６ａ〜ｈのアレイ１４と、ビーム偏向手段１８と、光学画像安定化装置２２とを備える。各光チャネル１６ａ〜ｈは、画像センサ１２の画像センサ領域２４ａ〜ｈ上の全視野のうちの部分視野を投影するための光学素子を含む。光チャネルは、光路の過程として理解することができる。光路は、アレイ１４内に配置された少なくとも１つの光学系素子を含むことができる。単一の光学チャネルは各々、完全な結像光学素子を形成し、少なくとも、１つの光学部品または光学素子、例えば屈折レンズ、回折レンズまたはハイブリッドレンズを含み、多開口撮像デバイスを使用して全体として捕捉される物体全体の一部分を投影することができる。開口絞りを、光チャネルに対して配置することができる。
【００１７】
画像センサ領域２４ａ〜ｈは、例えば、対応するピクセルアレイを含むチップからそれぞれ形成されてもよく、画像センサ領域は、共通のボードまたは共通のフレックスボードのような、共通の基板または共通の回路キャリア上に取り付けることができる。無論、代替的に、画像センサ領域２４ａ〜ｈが各々、画像センサ領域２４ａ〜ｈにわたって連続的に延びる共通のピクセルアレイの一部から形成されることも可能であり、例えば共通ピクセルアレイは、１つのチップ上に形成される。この場合、例えば、画像センサ領域２４ａ〜ｈ内の共通ピクセルアレイのピクセル値のみが読み出される。無論、例えば、２つ以上のチャネルのための１つのチップの存在、同じく異なるチャネルのためのさらなるチップの存在など、上記代替形態の異なる混合も可能である。画像センサ１２のいくつかのチップの場合には、例えば、１つまたは複数のボードまたは回路キャリア上に、例えば、一緒に、またはグループごとなどに、これを取り付けることができる。
【００１８】
ビーム偏向手段１８は、光チャネル１６ａ〜ｈの光路２６を偏向させるように構成されている。画像安定化装置２２は、画像センサ１２、アレイ１４、および偏向手段１８の間の相対運動に基づいて、第１の画像軸２８に沿って、および第２の画像軸３２に沿って光学画像安定化を可能にするように構成される。第１の画像軸２８および第２の画像軸３２は、画像センサ領域２４ａ〜ｈまたは画像センサ１２の配置または位置合わせの影響を受け得る。一実施形態によれば、画像軸２８および３２は、互いに垂直に配置され、および／または画像センサ領域２４ａ〜ｄのピクセルの延伸方向と一致する。画像軸２８および３２は、代替的または付加的に、部分視野または全視野がサンプリングまたは検出される向きを示すことができる。簡単に言えば、画像軸２８および３２はそれぞれ、多開口撮像デバイス１０によって検出される画像内の第１の方向および第２の方向であってもよい。画像軸２８、３２は、例えば、互いに対して０°でない角度を成しており、例えば、互いに空間的に垂直に配置されていてもよい。
【００１９】
部分視野または全視野が検出される検出動作中に、多開口撮像デバイス１０が、その視野が検出される物体領域に対して動かされる場合、光学画像安定化が有利であり得る。光学画像安定化装置２２は、画像のぼやけを低減または防止するために、この動きを少なくとも部分的に打ち消すように構成することができる。このために、光学画像安定化装置２２は、画像センサ１２とアレイ１４との間に並進相対運動３４を生成するように構成することができる。このために、光学画像安定化装置２２は、並進相対運動３４を生成するように構成されたアクチュエータ３６を備えることができる。アクチュエータ３６は、アレイ１４を並進するように変位または運動させるように示されているが、さらなる実施形態によるアクチュエータ３６は、代替的にまたは付加的に、画像センサ１２に接続され、画像センサ１２をアレイ１４に対して運動させるように構成されてもよい。相対運動３４は、ライン延伸方向３５に平行で、光路２６に対して垂直に行うことができる。しかし、例えば、他の構成要素に対する画像センサ１２の電気的接続に対する機械的負荷を小さくするか、または、なくすためには、画像センサ１２に対してアレイ１４を並進的に動かすことが有利であり得る。
【００２０】
光学画像安定化装置２２は、ビーム偏向手段１８の回転運動３８を生成するか、または、可能にするように構成することができる。このために、光学画像安定化装置２２は、例えば、回転運動３８を生成するように構成されたアクチュエータ４２を備えることができる。並進相対運動３４に基づいて、画像方向に沿った光学画像安定化を、例えば、画像軸２８に沿って、または、それに対向して、画像方向と平行して得ることができる。回転運動３８に基づいて、例えば画像軸３２に沿って、画像センサ１２の主面内の回転運動３８の回転軸４４に対して垂直に配置された画像方向に沿った光学画像安定化を得ることができる。主面は、他の面と比較して大きいまたは最大の寸法を含む面として理解され得る。代替的または付加的に、例えば図３に関連して説明されるような、多開口撮像デバイスの焦点を変更するように構成されている合焦手段を配置することができる。
【００２１】
簡単に言えば、相対運動３４に垂直な並進運動の代わりに、回転運動３８を使用して、第２の画像軸３２に沿った光学画像安定化を得ることができる。これにより、相対運動３４に対して垂直な並進相対運動を可能にするために必要な構造空間を縮小することができる。デバイスを小さい厚さ、すなわち、薄く実装することができるように、並進相対運動は、例えば、デバイスの厚さ方向に対して垂直に配置されてもよい。デバイスを平坦なハウジングで実装することができるので、これは特にモバイルデバイスの分野において有利である。
【００２２】
アレイ１４は、例えば、光チャネル１６ａ〜ｈが通過するキャリア４７を備えることができる。キャリア４７は、例えば、不透明に構成することができ、光チャネル１６ａ〜ｈのための透明領域を含むことができる。光チャネル１６ａ〜ｈの光学素子は、透明領域および／または透明領域の端部領域の中にまたはそれに隣接して配置することができる。キャリア４７は代替的または付加的に、透明に形成されてもよく、例えば、ポリマー材料および／またはガラス材料を含んでいてもよい。キャリア４７の表面には、画像センサのそれぞれの画像センサ領域２４ａ〜ｈ上の全視野のそれぞれの部分視野の投影に影響を及ぼす光学素子（レンズ）が配置されてもよい。
【００２３】
アクチュエータ３６および／または４２は、例えば、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、圧電アクチュエータ、直流モータ、ステッパモータ、熱作動アクチュエータ、静電アクチュエータ、電歪アクチュエータ、磁歪アクチュエータまたはボイスコイルドライブとして形成することができる。
【００２４】
ビーム偏向手段１８は、複数の領域において反射性であるように形成することができる。ビーム偏向手段１８は、例えば、偏向された光路が互いに異なる角度を含み、全視野のうち互いに異なる部分視野を検出するように、光路２６を偏向させるように構成された領域またはビーム偏向要素４６ａ〜ｄを備えることができる。ビーム偏向手段１８および／または光チャネル１６ａ&#12316;ｈの光学素子によって、複数の異なる角度を生成することができる。領域４６ａ〜ｄは、例えば、ファセットミラーのファセットとして形成することができる。アレイ１４に関して、ファセットは、互いに異なる傾斜を含むことができる。これは、互いに異なるように配置された部分視野に向けた光路２６の偏向、影響、制御および／または散乱を可能にすることができる。代替的に、ビーム偏向手段１８は、片面または両面で反射する面として、例えばミラーとして構成されてもよい。面は、平面であるように、または、断面が連続的に湾曲してもしくは平面であるように形成されてもよく、かつ／あるいは、断面が不連続に湾曲してまたは平面であるように形成されてもよい。光路２６の偏向を、代替的または付加的に、光チャネル１６ａ〜ｈの光学素子によって得ることができる。
【００２５】
言い換えれば、ミラー（ビーム偏向手段）は、全てのチャネルの領域にわたって平面であってもよく、連続的もしくは不連続的なプロファイルを含んでもよく、かつ／または、複数に分かれて平面的になっていてもよく、すなわちファセット状になっていてもよく、単一の連続的なプロファイルまたは不連続なプロファイルの間の遷移部は付加的に、画像エラーを減少させるために、または、構造を強固にすることを可能にするために、反射率または機械的構造を減少させるための局所的なマスクを付加的に備え、その結果、動き誘発または熱誘起画像エラーはほとんどない。
【００２６】
ビーム偏向手段の第１の位置と第２の位置との間の切り替えは、回転軸４４に沿って並進的に行うことができる。回転軸４４に沿った運動は、連続的または不連続的に、例えば、双安定または多重安定の態様で行うことができる。これは、例えば、ビーム偏向手段１８がその間で運動する位置離散位置として理解することができる。例えば、アクチュエータ４２または別のアクチュエータをステッパモータとして構成することによって、単純な安定位置、双安定位置または多重安定位置を得ることができる。例えば、ビーム偏向手段１８が２つの位置の間で前後に運動するように構成されている場合、その位置の１つは、例えば、アクチュエータのアイドル位置であってもよいし、それに基づく位置であってもよい。アクチュエータは、例えば、それぞれの他の位置に到着したときに、アクチュエータの力の除去の際にビーム偏向手段をその開始位置に後退させる反力を加えるばね力に対して並進運動を行うように構成することができる。これは、局所的な力の最小値を含まない示力図の領域においても安定した位置が得られることを意味する。これは、例えば、力の最大値であってもよい。代替的にまたは付加的に、ビーム偏向手段１８と隣接するハウジングまたは基板との間の磁気力または機械力に基づいて安定した位置を得ることができる。これは、ビーム偏向手段を双安定位置または多重安定位置に動かすために、ビーム偏向手段の並進運動のためのアクチュエータ４２または他のアクチュエータを構成することができることを意味する。代替的に、規定された終端位置における位置切換えが行われる２つの終端位置を規定する位置の双安定配置のために、単純な機械的停止部を設けることができる。
【００２７】
図１ｂは、一実施形態による多開口撮像デバイス１０’の概略図を示す。アクチュエータ３６が画像センサ１２に機械的に接続され、画像センサ１２をアレイ１４に対して運動させるように構成されているという点において、多開口撮像デバイス１０’は、多開口撮像デバイス１０と比較して改良されている。相対運動３４は、ライン延伸方向３５に平行で、光路２６に対して垂直に行うことができる。
【００２８】
図２ａは、一実施形態による多開口撮像デバイス２０の概略側断面図を示す。多開口撮像デバイス２０は、例えば、アクチュエータ３６および／または４２が、直方体５５の辺５３ａおよび５３ｂがその中で延伸する２つの平面５２ａと５２ｂとの間に少なくとも部分的に配置されるように、多開口撮像デバイス１０を改良することができる。直方体５５の辺５３ａ、５３ｂは互いに平行とすることができ、また、アレイ、および、画像センサとビーム偏向手段との間の光チャネルの光路の一部分のライン延伸方向に平行とすることができる。直方体５５の容積は最小限であるが、それにもかかわらず、画像センサ１２、アレイ１４、およびビーム偏向手段１８ならびに動作によって引き起こされるそれらの動きを含む。アレイ１４の光チャネルは、各光チャネルに対して同一または相互に異なるように形成され得る光学素子１７を備える。
【００２９】
多開口撮像デバイスの体積は、平面５２ａと５２ｂとの間に小さいまたは最小の構造空間を含むことができる。平面５２ａおよび／または５２ｂの側辺または延伸方向に沿って、多開口撮像デバイスの構造空間は大きくても、または任意の大きさであってもよい。仮想直方体の体積は、例えば、画像センサ１２、単一ラインアレイ１４、およびビーム偏向手段の配置によって影響され、本明細書に記載の実施形態によるこれらの構成要素の構成は、平面に垂直な方向に沿ったこれらの構成要素の構造空間、したがって、平面５２ａおよび５２ｂの互いに対する距離が、小さくまたは最小になる。構成要素の他の構成に関しては、仮想直方体の体積および／または他の辺の距離が拡大されてもよい。
【００３０】
仮想直方体５５は、点線で表されている。平面５２ａおよび５２ｂは、仮想直方体５５の２つの辺を含むことができ、または、それらの辺がその中で延伸することができる。多開口撮像デバイス２０の厚さ方向５７は、平面５２ａおよび／もしくは５２ｂに垂直に、かつ／またはｙ方向に平行に配置することができる。
【００３１】
画像センサ１２、アレイ１４、およびビーム偏向手段１８は、限定ではなく単純にするために直方体の高さとして参照される、厚さ方向５７に沿った平面５２ａと５２ｂとの間の垂直距離が最小になるように配置することができ、体積、すなわち、直方体の他の寸法の最小化は省略することができる。方向５７に沿った直方体５５の延伸は、最小であり得、方向５７に沿った撮像チャネルの光学部品、すなわちアレイ１４、画像センサ１２、およびビーム偏向手段１８の延伸によって実質的に規定され得る。
【００３２】
多開口撮像デバイスの体積は、平面５２ａと５２ｂとの間に小さいまたは最小の構造空間を含むことができる。平面５２ａおよび／または５２ｂの側辺または延伸方向に沿って、多開口撮像デバイスの構造空間は大きくても、または任意の大きさであってもよい。仮想直方体の体積は、例えば、画像センサ１２、単一ラインアレイ１４、およびビーム偏向手段の配置によって影響され、本明細書に記載の実施形態によるこれらの構成要素の構成は、平面に垂直な方向に沿ったこれらの構成要素の構造空間、したがって、平面５２ａおよび５２ｂの互いに対する距離が、小さくまたは最小になるように行われる。構成要素の他の構成に関しては、仮想直方体の体積および／または他の辺の距離が拡大されてもよい。
【００３３】
多開口撮像デバイスのアクチュエータ、例えばアクチュエータ３６および／または４２は、方向５７に平行な寸法または延伸を含むことができる。１つまたは複数のアクチュエータの寸法の最大５０％、最大３０％または最大１０％の割合が、平面５２ａと５２ｂとの間の領域に基づいて、平面５２ａおよび／または５２ｂを超えて突出するか、または、その領域から突出し得る。これは、アクチュエータが平面５２ａおよび／または５２ｂを超えては非本質的にしか突出していないことを意味する。実施形態によれば、アクチュエータは、平面５２ａおよび５２ｂを超えて突出しない。これは、多開口撮像デバイス１０の厚さ方向または方向５７に沿った延伸がアクチュエータによって拡大されないという点において有利である。
【００３４】
画像安定化装置２２ならびにアクチュエータ３６および／または４２は、厚さ方向５７に平行な寸法または延伸を含むことができる。例えば、アクチュエータ４２のオフセット構成を示すアクチュエータ４２’について表されているように、寸法の最大５０％、最大３０％または最大１０％の割合が、平面５２ａと５２ｂとの間の領域に基づいて、平面５２ａおよび／または５２ｂを超えて突出するか、または、その領域から突出し得る。これは、アクチュエータ３６および／または４２が平面５２ａおよび／または５２ｂを超えては非本質的にしか突出していないことを意味する。実施形態によれば、アクチュエータ３６および／または４２は、平面５２ａおよび５２ｂを超えて突出しない。これは、多開口撮像デバイス２０の厚さ方向５７に沿った延伸がアクチュエータ３６または４２によって拡大されないという点において有利である。
【００３５】
本明細書で使用される「上」、「下」、「左」、「右」、「前」または「後」などの用語は、より良い説明のために使用されるが、これらに限定されるものではない。空間における回転または傾きに基づいて、これらの用語は相互に置換され得ることが理解される。画像センサ１２から始まってビーム偏向手段１８に向かうｘ方向は、例えば、前部または前方にあると理解され得る。正のｙ方向は、例えば、上にあると理解することができる。画像センサ１２、アレイ１４、および／またはビーム偏向手段１８から見て離れているか、またはそれらから離間している正または負のｚ方向に沿った領域は、それぞれの構成要素の横にあると理解することができる。簡単に言えば、画像安定化装置は、少なくとも１つのアクチュエータ３６および／または４２を備えることができる。少なくとも１つのアクチュエータ３６および／または４２は、平面４８内に、または平面５２ａと５２ｂとの間に配置することができる。
【００３６】
言い換えれば、アクチュエータ３６および／または４２は、画像センサ１２、アレイ１４、および／またはビーム偏向手段１８の前、後、または横に配置することができる。実施形態によれば、アクチュエータ３６および４２は、最大５０％、３０％または１０％の範囲が平面５２ａと５２ｂとの間の領域の外側にあるように配置される。これは、少なくとも１つのアクチュエータ３６および／または画像安定化装置２２が、平面４８に垂直な厚さ方向５７に沿って、最大寸法５２ａ〜５２ｂの間の平面または領域から、厚さ方向５７に沿って画像安定化装置のアクチュエータ３６もしくは４２の寸法の最大５０％だけ突出することを意味する。これにより、多開口撮像デバイス２０の厚さ方向５７に沿った寸法を小さくすることが可能になる。
【００３７】
図２ｂは、多開口撮像デバイス２０、光路２６および２６’の概略側断面図を示し、多開口撮像デバイス２０の異なる視野方向を示している。多開口撮像デバイスは、ビーム偏向手段１８の交互に異なる主面がアレイ１４に対向して配置されるように、ビーム偏向手段の傾斜を角度αだけ変化させるように構成することができる。多開口撮像デバイス２０は、ビーム偏向手段１８を回転軸４４によって傾けるように構成されたアクチュエータを含むことができる。アクチュエータは、例えば、ビーム偏向手段１８を、ビーム偏向手段１８がアレイ１４の光チャネルの光路２６を正のｙ方向に偏向させる第１の位置に動かすように構成することができる。このために、ビーム偏向手段１８は、第１の位置において、例えば、少なくとも１０°から８０°まで、または少なくとも３０°から５０°までの、０°よりも大きく９０°未満の、例えば４５°の、角度αを含むことができる。アクチュエータは、ビーム偏向手段１８が、光路２６’およびビーム偏向手段１８の点線表示によって示されるように、アレイ１４の光チャネルの光路を負のｙ方向に偏向させるように、ビーム偏向手段を回転軸４４を中心として第２の位置に変位させるように構成することができる。ビーム偏向手段１８は、例えば、第１の位置で第１の光路２６または２６’が偏向または反射されるように、両面で反射性であるように構成することができる。
【００３８】
図３は、一実施形態による多開口撮像デバイス３０の概略上面図を示す。多開口撮像デバイス３０は、多開口撮像デバイス１０および／または２０と比較して、多開口撮像デバイス３０が、多開口撮像デバイス３０の焦点を変更するように構成された合焦手段５４を含むように改良され得る。これは、距離５６’によって表されるように、画像センサ１２とアレイ１４との間の可変距離５６に基づいて行われてもよい。
【００３９】
合焦手段５４は、作動中に変形するように、および／または画像センサ１２とアレイ１４との間の相対運動を提供するように構成されたアクチュエータ５８を含むことができる。これは、多開口撮像デバイス３０については例示的に、アクチュエータ５８が画像センサ１２に関して正および／または負のｘ方向に沿ってアレイ１４をシフトさせるように構成されるように示されている。アレイ１４は、例えば、アレイ１４がアクチュエータ５８の作動に基づいて、正または負のｘ方向に沿って動かされ、正および／または負のｚ方向に沿って実質的に動かないままであるように、一面において位置決めされ得る。光学画像安定化のための正および／または負のｚ方向に沿った付加的な動きは、例えば、アクチュエータ３６の作動に基づいて得ることができる。さらなる実施形態によれば、アクチュエータ５８または合焦手段５４は、アレイ１４に対する画像センサ１２の並進変位に基づいて、ｘ軸に沿った画像センサ１２とアレイ１４との間の相対運動を得るように構成される。さらなる実施形態によれば、画像センサ１２およびアレイ１４が動かされてもよい。さらなる実施形態によれば、合焦手段５４は、少なくとも１つのさらなるアクチュエータを備えることができる。第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータは、例えば、アクチュエータの作動中に、動かされるアレイ１４（画像センサ１２の代わりにまたはそれに加えて）の位置決めに対する要求が低減するように、アレイ１４の２つの対向する領域に配置することができる。さらに、アクチュエータ５８またはさらなるアクチュエータは、追加のアクチュエータを使用しない場合でも、単一ラインアレイ１４とビーム偏向手段１８との間の距離を実質的に一定または正確に一定に保つ、すなわち、ビーム偏向手段１８を単一ラインアレイ１４と同じ程度まで運動させるように構成することができる。合焦手段５４は、画像センサ１２の表面に対する法線に沿った画像センサ１２とアレイ１４との間の相対並進運動（合焦運動）によって自動焦点機能を可能にするように構成されてもよい。ここで、ビーム偏向手段１８は、アクチュエータ４２またはさらなるアクチュエータの対応する構造的構成または使用によって、焦点運動と同時に動かされてもよい。これは、アレイ１４とビーム偏向手段との間の距離が変化しないこと、および／または、ビーム偏向手段１８が同時に、または、合焦運動と等しいかまたは類似の程度まで時間オフセットされて動かされ、それによって、この距離が、少なくとも多開口撮像デバイスによる視野の捕捉時には、焦点の変更前の距離に比べて変化しないことを意味する。これは、アレイ１４とビーム偏向手段との間の距離が一定のままであるかまたは補償されるように、ビーム偏向手段１８が共に、すなわちアクチュエータ４２と同時に動かされるように実行されてもよい。これは、アレイ１４とビーム偏向手段１８との間の距離が変化しないままであり得ること、および／または、ビーム偏向手段１８が同時に、または、合焦運動と等しいかまたは類似の程度まで時間遅延されて動かされ得、それによって、アレイ１４とビーム偏向手段１８との間の距離が、少なくとも多開口撮像デバイスによる視野の捕捉時には、焦点の変更前の距離に比べて変化しないことを意味する。代替的に、ビーム偏向手段１８は、アイドル状態にあってもよいし、自動焦点運動から除外されてもよい。
【００４０】
アクチュエータ５８は、例えば、屈曲梁（バイモルフ、トリモルフ等）のような圧電アクチュエータとして形成することができる。代替的にまたは付加的に、合焦手段５４は、ボイスコイルドライブ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、直流モータ、ステッパモータ、熱作動アクチュエータまたは屈曲梁、静電アクチュエータ、電歪および／または磁歪駆動装置を含んでもよい。
【００４１】
画像安定化装置、および、平面４８内または平面５２ａと５２ｂとの間の領域内でのその配置との関連で説明したように、合焦手段５４の少なくとも１つのアクチュエータ５８は、少なくとも部分的に平面５２ａと５２ｂとの間に配置することができる。代替的にまたは付加的に、少なくとも１つのアクチュエータ５８は、画像センサ１２、アレイ１４、およびビーム偏向手段１８が配置される平面内に配置されてもよい。例示的に、合焦手段５４のアクチュエータ５８は、画像センサ１２、アレイ１４、およびビーム偏向手段１８が配置される平面４８に垂直な厚さ方向５７に沿って、平面５２ａと５２ｂとの間の領域から、厚さ方向５７に沿った合焦手段５４のアクチュエータ５８の寸法の最大５０％だけ突出することができる。実施形態によれば、アクチュエータは、平面５２ａと５２ｂとの間の領域から最大３０％だけ突出する。別の実施形態によれば、アクチュエータ５５は、領域から最大１０％だけ突出するか、または完全にその領域内に位置する。これは、厚さ方向５７に沿って合焦手段５４のための追加の構造空間が必要でないことを意味し、これは利点である。例えば、アレイ１４が、その上にレンズ６４ａ〜ｄが配置された透明な基板（キャリア）６２を含む場合、アレイ１４および必要に応じて多開口撮像デバイス３０の厚さ方向５７に沿った寸法は、小さいかまたは最小であり得る。図２ａを参照すると、これは、立方体５５が方向５７に沿って小さい厚さを含むこと、または、厚さが基板６２の影響を受けないことを意味し得る。基板６２は、単一の光チャネルでの投影に使用される光路を通過することができる。多開口撮像デバイスの光チャネルは、ビーム偏向手段１８と画像センサ１２との間の基板６２を通過することができる。
【００４２】
レンズ６４ａ〜ｄは、例えば、液体レンズであってもよく、すなわちアクチュエータがレンズ６４ａ〜ｄを制御するように構成されてもよい。液体レンズは、屈折力、したがって焦点距離および画像位置をチャネルごとに個別に適合させて変化させるように構成することができる。
【００４３】
図４は、一実施形態による多開口撮像デバイス４０の概略斜視図を示す。多開口撮像デバイス１０と比較して、アレイ１４は、例えば、単一のラインで構成されている。すなわち、全ての光チャネル１６ａ〜ｄはアレイ１４のライン延伸方向に沿って単一のライン内に配置され得る。したがって、「単一ライン」という用語は、それ以上のラインがないことを示し得る。アレイ１４の単一ライン構成は、厚さ方向５７に沿ったアレイの、そして最終的には多開口撮像デバイス４０のより小さい寸法を可能にする。
【００４４】
多開口撮像デバイス４０は、ビーム偏向手段１８に基づいて、互いに異なる方向の視野を検出するように構成することができる。ビーム偏向手段は、例えば、第１の位置、すなわちＰｏｓ１位置、第２の位置、すなわちＰｏｓ２位置を含むことができる。ビーム偏向手段は、並進運動または回転運動に基づいて、第１の位置Ｐｏｓ１と第２の位置Ｐｏｓ２との間で切り替えることができる。ビーム偏向手段１８は、例えば、並進運動６６によって示されるように、単一ラインアレイ１４のライン延伸方向ｚに沿って並進的に運動可能であってもよい。並進運動６６は、例えば、アレイ１４の少なくとも１つのラインがそれに沿って配置されるライン延伸方向６５に実質的に平行に配置され得る。多開口撮像デバイス４０の異なる視野方向を得るために、例えば、並進運動を使用して、異なるファセットを光学チャネル１６の光学素子の前に配置することができる。ビーム偏向手段１８は、第１の位置Ｐｏｓ１において第１の方向、例えば少なくとも部分的に正のｙ方向に光路２６ａ〜ｄを向けるように構成することができる。ビーム偏向手段１８は、第２の位置Ｐｏｓ２においてこれとは異なる方向、例えば少なくとも部分的に負のｙ方向に光路２６ａ〜ｄ、すなわち各光チャネルを向けるように構成することができる。アクチュエータ４２は、例えば、運動方向６６に沿ったビーム偏向手段１８の運動に基づいて、ビーム偏向手段１８を第１の位置Ｐｏｓ１から第２の位置Ｐｏｓ２に運動させるように構成することができる。アクチュエータ４２は、運動方向６６に沿った並進運動を回転運動３８に重ねるように構成することができる。代替的に、多開口撮像デバイス４０は、ビーム偏向手段を運動方向６６に沿ってまたは反対方向に運動させるように構成されたさらなるアクチュエータを含んでもよい。
【００４５】
図２ｂの文脈で説明したように、アクチュエータ４２は、その回転に基づいてビーム偏向手段１８の第１の位置および第２の位置を得るように構成することができる。第１の位置Ｐｏｓ１と第２の位置Ｐｏｓ２との間の運動は、位置を切り替えるための回転運動と方向６６に沿った並進運動の両方のために、回転運動３８と重ね合わせることができる。
【００４６】
図５ａは、ファセット４６ａ〜ｈのアレイとして形成されたビーム偏向手段１８の概略図を示す。例えば、ビーム偏向手段１８が第１の位置に配置されている場合、番号１、２、３および４でそれぞれ識別されたファセット４６ａ〜ｄは、４つの光チャネルの光路を第１の方向に偏向させることができる。ビーム偏向手段１８が第２の位置にある場合、各光チャネルの光路は、それぞれ番号１’、２’、３’および４’によって識別されるように、ファセット４６ｅ〜ｈに基づいて第２の方向に偏向させることができる。ファセット４６ａ〜ｄおよび４６ｅ〜ｈは、例えば、ブロック内に配置されているものとして参照することができる。並進方向６６に沿ったビーム偏向手段１８の並進運動のために、ライン延伸方向６５に沿った光チャネルの数の延伸長さに実質的に対応する距離８８を進むことができる。図４の実施形態によれば、これは、例えば、ライン延伸方向６５に沿った４つの光チャネルの延伸範囲である。さらなる実施形態によれば、ビーム偏向要素の数は、複数の光チャネルとは異なることができる。少なくとも２つの光チャネルの光路を偏向させるために、少なくとも１つのビーム偏向要素をビーム偏向手段の位置に構成または配置することができる。
【００４７】
図５ｂは、ビーム偏向手段１８の概略図を示し、図５ａの表示と比較してファセット４６ａ〜ｇが互いに異なる並びを含む。図５ｂに示されるビーム偏向手段は、シーケンス１、１’、２、２’、３、３’、４、および４’によって表されるように、各光チャネルに対する光チャネル４６ａ〜ｇの交互配置を含む。これにより、ビーム偏向手段１８が第１の位置と第２の位置との間で切り換えられるように動かされる距離８８’が可能になる。距離８８’は、図５ａの距離８８と比較して小さくすることができる。距離８８’は、例えば、アレイ１４の２つの隣接する光チャネル間の距離に実質的に対応することができる。２つの光チャネルは、例えば、運動方向６５に沿ったファセットの少なくとも１つの寸法に実質的に対応する、互いの間の距離または空間を含むことができる。距離８８’はまた、例えば、少なくとも２つの光チャネルの光路を偏向させるために、ビーム偏向要素がビーム偏向手段の位置に構成または配置される場合のものとも異なることができる。
【００４８】
図６は、一実施形態による撮像システム６０の概略斜視図を示す。撮像システム６０は、多開口撮像デバイス１０を含む。さらなる実施形態によれば、多開口撮像デバイス１０に代えてまたは追加して、撮像システム６０は、少なくとも１つの多開口撮像デバイス２０、３０、および／または４０を含む。撮像デバイス６０は、フラットハウジング９２を含む。フラットハウジング９２は、第１のハウジング方向ａに沿って第１の延伸範囲９４ａを含む。フラットハウジング９２は、第２のハウジング方向ｂに沿った第２の延伸範囲９４ｂと、第３のハウジング方向ｃに沿った第３の延伸範囲９４ｃとをさらに含む。ハウジング方向ａは、例えば、空間の厚さ方向５７と平行に配置されていてもよい。フラットハウジング９２のハウジング方向ａに沿った延伸範囲９４ａは、フラットハウジング９２の最小寸法として理解することができる。最小の延伸範囲と比較して、他のハウジング方向ｂまたはｃに沿った他の延伸範囲９４ｂおよび／または９４ｃは、ハウジング方向ａに沿った延伸範囲９４ａと比較して、少なくとも３倍の値、少なくとも５倍の値またはさらには少なくとも７倍の値であり得る。簡単に言えば、延伸範囲９４ａは、他のハウジング方向ｂまたはｃに沿った他の延伸範囲９４ｂおよび９４ｃよりも、より小さく、大幅に小さく、または必要に応じてワンサイズだけ小さくてもよい。
【００４９】
フラットハウジング９２は、例えば多開口撮像デバイス１０のビーム偏向梁に基づいて、光路２６および／または２６’をそれに沿って偏向させることができる１つ以上のダイヤフラム９６ａ〜ｂを含むことができる。ダイヤフラムは、例えば、エレクトロクロミックダイヤフラムであってもよく、かつ／またはディスプレイの領域に配置されてもよい。
【００５０】
撮像システム６０は、携帯型デバイスとして構成することができる。撮像システム６０は、例えば、携帯電話もしくはいわゆるスマートフォン、タブレットコンピュータ、または携帯音楽再生デバイスなどの携帯通信デバイスであってもよい。撮像システム６０は、例えば、ナビゲーション、マルチメディア、またはテレビシステムで使用するためのモニタとして実装することができる。代替的にまたは付加的に、撮像デバイス６０はまた、ミラーのような反射面の背後に配置されてもよい。
【００５１】
移動通信デバイスの分野では、ハウジング長辺９４ｂおよび／または９４ｃに沿った構成要素の配置に基づくハウジング方向９４ａに沿った多開口撮像デバイスの延伸範囲が小さくなり得、その結果、撮像システム６０は小さな延伸範囲９４ａを有することができるため、多開口撮像デバイス１０、１０’、２０、３０および／または４０の配置は有利であり得る。換言すれば、従来のシステムでは視野の２次元の角度変化（走査に対応する）に影響を及ぼす、画像センサおよび対物レンズの相対的な２次元横方向の動きは、１次元の視野方向の変更および回転運動に置き換えることができる。回転可能に配置されたミラーを別の方向に向けることによって、ミラー（ビーム偏向手段）の位置合わせを撮像チャネルの光軸（ライン延伸方向）に対して変化させることにより、１次元の視野方向の変更を実行することができ、ミラーの回転軸は撮像チャネルの光軸に垂直またはほぼ垂直である。上述の方向に垂直な視野方向を適合させるために、画像センサおよび／またはアレイ対物レンズ（光チャネルのアレイ）は、互いに横方向に動かすことができる。両方の動きの相互作用により、２次元の光学画像安定化を達成することができる。
【００５２】
小さい構造高さを可能にするために、運動を実現するように構成された構成要素（例えば、アクチュエータ）および画像処理などのサブシステムは、必要に応じて、結像光学経路によって画定される空間の横、前、および／または後に、すなわち、実施形態によれば上でも下でもなく平面５２ａと５２ｂとの間に排他的に配置することができる。これにより、光学画像安定化のための動作ユニット（アクチュエータ）の空間的分離が可能になる。こうすることにより、必要な部品の数を減らすこと、カメラシステムの製造コストを低くすること、そして、従来の構造と比較して構造高さの明らかな減少を達成することができる。図２ａを参照すると、既知のシステムとの違いは、光チャネルのレンズ（光学素子）が平面５２ａおよび５２ｂの距離を実質的に画定することができることであり得る。これにより、デバイスの構造高さを小さくすることができ、有利である。従来のシステムでは、レンズの主面は平面５２ａおよび５２ｂに平行であるが、アレイの光学素子の主面はそれと直交するように配列されている。
【００５３】
図７は、例えば本明細書に記載された多開口撮像デバイスを用いて検出することができるような、全視野７０の概略図を示す。多開口撮像デバイスの光チャネルの光路は、互いに異なる部分視野７２ａ〜ｄに向けることができ、各光チャネルは、部分視野７２ａ〜ｄに関連付けることができる。部分視野７２ａ〜ｄは、例えば、単一の部分画像を完全な画像に結合することを可能にするために互いに重なり合う。多開口撮像デバイスが４以外の複数の光チャネルを含む場合、全視野７０は４以外の複数の部分視野を含むことができる。代替的または付加的に、ステレオカメラ、トリオカメラ、クワトロカメラを構築して、それによって三次元物体データを捕捉するために、より多くのモジュール（多開口撮像デバイス）から成る第２の光チャネルまたはそれ以上の数の光チャネルによって少なくとも部分視野７２ａ〜ｄを検出してもよい。上記モジュールは、別個に、またはコヒーレントなシステムとして構成されてもよく、ハウジング９２内の任意の位置に配置されてもよい。ステレオカメラ、トリオカメラ、またはクワトロカメラを共に形成する複数の異なるモジュールの画像は、ピクセルの一部分だけオフセットされ、超解像の方法を実施するように構成することができる。例えば、光チャネルの数および／または多開口撮像デバイスの数および／または部分視野の数は任意であり、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも１０、少なくとも２０、またはさらに高い値の数を含んでもよい。さらなるラインの光チャネルはまた、互いに重なる部分領域を捕捉し、共に全視野をカバーすることができる。これにより、サブグループ内の全視野を部分的に重複してカバーするチャネルからなるステレオ、トリオ、クワトロなどの構造のアレイカメラが可能になる。
【００５４】
図８は、ハウジング７２、ハウジング７２内に配置された第１の多開口撮像デバイス１０ａおよび第２の多開口撮像デバイス１０ｂを含むデバイス８０の概略斜視図を示す。装置８０は、多開口撮像デバイスを用いて立体視的に全視野７０を検出するように機能する。全視野７０は、例えば、主面７４ａから外方に面するハウジングの主面７４ｂに配置される。多開口撮像デバイス１０ａおよび１０ｂは、例えば、それぞれ透明領域６８ａおよび６８ｃによって全視野７０を検出することができ、主面７４ｂ内に配置されたダイヤフラム７８ａおよび７８ｃが少なくとも部分的に透明である。主面７４ａ内に配置されたダイヤフラム７８ｂおよび７８ｄは、多開口撮像デバイス１０ａおよび／または１０ｂによって捕捉される画像を改変する可能性がある、主面７４ａに面する一方の面からの偽光の程度が少なくとも低減されるように、透明領域６８ｂおよび／または６８ｄを少なくとも部分的に遮蔽することができる。多開口撮像デバイス１０ａおよび１０ｂは、互いから空間的に間隔をあけて空間的に配置されているが、多開口撮像デバイス１０ａおよび１０ｂはまた、空間的に隣接して配置されていてもよいし、組み合わされてもよい。撮像デバイス１０ａおよび１０ｂの単一ラインアレイは、例えば、互いに隣接して、または互いに平行に配置されてもよい。単一ラインアレイは、互いにラインを形成することができ、各多開口撮像デバイス１０ａおよび１０ｂは、単一ラインアレイを含む。撮像デバイス１０ａおよび１０ｂは、共通のビーム偏向手段および／または共通のキャリア６２および／または共通の画像センサ１２を備えることができる。多開口撮像デバイス１０ａおよび／または１０ｂの代わりにまたはそれに加えて、多開口撮像デバイス１０、１０’、２０、３０または４０を配置することができる。
【００５５】
透明領域６８ａ〜ｄは、使用されていない場合に光学構造を覆う切り替え可能なダイヤフラム７８ａ〜ｄを付加的に備えることができる。ダイヤフラム７８ａ〜ｄは、機械的に動かされる部分を備えてもよい。機械的に動かされる部分の動きは、例えば、アクチュエータ３６および４５について説明したように、アクチュエータを使用して実行することができる。ダイヤフラム７８ａ〜ｄは、代替的にまたは付加的に、電気的に制御可能であってもよく、エレクトロクロミック層またはエレクトロクロミック層シーケンスを含んでもよい、すなわちエレクトロクロミックダイヤフラムとして形成されてもよい。
【００５６】
図９は、例えば、撮像デバイス８０内に配置され得るような、第１の多開口撮像デバイス１０ａおよび第２の多開口撮像デバイス１０ｂを含む概略構造を示す。アレイ１４ａおよび１４ｂは、単一ラインで形成され、共通のラインを形成する。画像センサ１２ａおよび１２ｂは、共通のボードまたは共通のフレックスボードのような共通の基板または共通の回路キャリア上に実装することができる。代替的に、画像センサ１２ａおよび１２ｂは、互いに異なる基板を備えていてもよい。無論、共通の画像センサ、共通のアレイ、および／または共通のビーム偏向手段１８を備える多開口撮像デバイス、ならびに、別々の構成要素を備えるさらなる多開口撮像デバイスのような、上記代替形態の様々な混合も可能である。共通の画像センサ、共通のアレイ、および／または共通のビーム偏向手段は、少数のアクチュエータを制御することによって任意の構成要素の高精度運動を得ることができ、アクチュエータ間の同期を減少または防止することができるという点において、有利である。さらに、高い熱安定性を達成することができる。代替的にまたは付加的に、他のおよび／または相互に異なる多開口撮像デバイス１０、１０’、２０、３０、および／または４０もまた、共通のアレイ、共通の画像センサ、および／または共通のビーム偏向手段を備えてもよい。
【００５７】
本明細書で説明される実施形態は、画像センサと結像光学系との間の一軸並進運動およびビーム偏向ミラーアレイの一軸回転運動を使用した光学画像安定化を伴う、線形チャネル構成を有する、すなわちライン延伸方向に沿って１つまたは複数のラインを有する多開口撮像システムを可能にする。
【００５８】
前述の実施形態は、４つの光チャネルまたは複数の光チャネルが配置されるように記載されているが、さらなる実施形態による多開口撮像デバイスは、任意の数の光チャネルを備えてもよく、例えば、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも１０またはそれ以上の数の光チャネルが配置されてもよい。
【００５９】
前述の実施形態は、光学画像安定化装置２２がアクチュエータ３６およびアクチュエータ４２を含むように説明したが、さらなる実施形態によれば、アクチュエータ３６および４２を共通のアクチュエータとして形成することもできる。アクチュエータによって生成される動きは、例えば、それぞれの動きを得るために、動力および／または変位変換器（トランスミッション）によって、画像センサ１２、光学アレイ１４、および／またはビーム偏向手段１８に向けることができる。代替的または付加的に、例えば、多開口撮像デバイス４０の文脈で説明したように、１つまたは複数の構成要素をいくつかのアクチュエータによって動かすこともできる。
【００６０】
画像センサは、例えば、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）またはそれとは異なる技術として形成することができる。それぞれのアレイの光チャネルは、それぞれの画像センサ領域に向けられる光路が光学的に変化する領域を画定するように理解されてもよい。したがって、画像センサ領域に関連する光路は、アレイの光チャネルを通過することができる。
【００６１】
ビーム偏向手段から出発して、光路または光軸は互いに異なる方向に向けられ得ることが以前に言及されている。これは、もはや互いに平行にならないような、ビーム偏向手段における偏向中の光路の誘導および／または光学素子によって得ることができる。光路または光軸は、ビーム偏向される前、または、ビーム偏向されなければ、平行とは異なり得る。これは、チャネルが一種の前発散を与えられ得るということによって後に説明される。この光軸の前発散によって、例えば、全てのファセット傾斜がビーム偏向手段のファセットと異なるわけではなく、いくつかのチャネルグループが、例えば、同じ傾斜を有するファセットを有するか、または、同じ傾斜に偏向されるということが可能である。後者はこのとき、ライン延伸方向に隣接するこのチャネルグループに関連するファセットとして、一体的にまたは連続的に互いに融合して形成されてもよい。上記チャネルの光軸の発散はこのとき、光チャネルの光学素子の光学中心とチャネルの画像センサ領域との光学的中心との間の横方向オフセットによって得られる、上記光軸の発散に起因する。前発散は、例えば、１つの平面に限定され得る。例えば、光軸は、ビーム偏向される前、または、ビーム偏向されなければ共通の平面内に位置し得、それにもかかわらず同じ平面内で発散し、ファセットは他の横断面内の追加の発散を単にもたらすだけであり、すなわち、全てのファセットがライン延伸方向に対して、および、互いに対して平行に傾けられ、ここでは、いくつかのファセットが同じ傾斜を有し得、または、光軸が例えば、既にビーム偏向される前、もしくは、ビーム偏向されなければ、対における光軸の既に言及されている共通の平面内で異なり得るチャネルのグループに共通に関連付けられ得るということのみが、以前に言及されている光軸の共通の平面と異なる。簡単に言えば、光学素子は第１の（画像）方向に沿った光路の（前）発散を可能にすることができ、ビーム偏向手段は第２の（画像）方向に沿った光路の発散を可能にすることができる。
【００６２】
例えば、存在する可能性がある前述の前発散は、例えば、ライン延伸方向および／またはライン延伸方向と画像センサ法線の両方に垂直な方向に沿って画像センサ平面内の直線上の点からチャネル特異的にずれる点において、画像センサ領域の中心が、画像センサ平面内の当該直線上の点に対する画像センサ領域の平面の法線に沿った光学中心の投影からずらして配置されている間に、光学素子の光学中心をライン延伸方向に沿って直線上に位置させることによって達成することができる。代替的に、前発散は、例えば、ライン延伸方向および／またはライン延伸方向と光学中心の平面の法線の両方に垂直な方向に沿って光学中心の平面内の直線上の点からチャネル特異的にずれる点において、光学素子の中心が、光学中心の平面内の当該直線上の点に対する光学素子の光学中心の平面の法線に沿った画像センサの光学中心の投影からずらして配置されている間に、画像センサの中心をライン延伸方向に沿って直線上に位置させることによって達成されてもよい。上述したそれぞれ投影からのチャネル特有の逸脱が単にライン延伸方向に配置されること、すなわち、１つのみの共通平面内に位置する光軸のみに前発散が与えられることが好ましい。光学中心と画像センサ領域中心は両方とも、ライン延伸方向に平行であるが、その間の距離が異なる直線上に位置する。これとは対照的に、ライン延伸方向に対して垂直な横方向におけるレンズと画像センサとの間の横方向のオフセットは、構造高さを増大させる。ライン延伸方向の単なる面内オフセットだけでは構造高さを変えることはなく、ファセットをより少なくすることができ、かつ／または、ファセットが、構造を単純化する角度方向の傾きのみを含むようにすることができる。互いに隣接する光チャネルは、例えば、共通の平面内に配置され、互いに対して斜めになる、すなわち、前発散が与えられる光軸を含むことができる。ファセットは、光チャネルグループに対して配置され、一方向のみに傾けられ、ライン延伸方向に平行であってもよい。
【００６３】
さらに、いくつかの光チャネルが、例えば、超解像のために、または、それぞれの部分視野が上記チャネルによってサンプリングされる解像度を高めるために、同じ部分視野に関連付けられるようにすることができる。そのようなグループ内の光チャネルは、ビームの偏向の前に平行に延伸し、ファセットによって部分視野に偏向される。グループのチャネルの画像センサのピクセル画像が、このグループの別のチャネルの画像センサのピクセルの画像間の中間位置に配置されることが有利である。
【００６４】
超解像度の目的ではなく立体的な目的のためだけであっても、直に隣接するチャネルのグループが、ライン延伸方向において、それらの部分視野で全視野を完全に覆い、互いに直に隣接するさらなるグループが、全視界を完全に覆う構成が考えられる。
【００６５】
上記の実施形態はまた、多開口撮像デバイス、および／または、単一ラインチャネル構成を有するそのような多開口撮像デバイスを備える撮像システムの形態で実施することもでき、各チャネルは、全視野のうちの部分視野を伝達し、部分視野は部分的に重複している。３Ｄ画像検出のためのステレオ、トリオ、クワトロなどの構造のための複数のそのような多開口撮像デバイスを有する構造が可能である。複数のモジュールは、１つの連続ラインとして形成されてもよい。連続ラインは、同一のアクチュエータおよび共通のビーム偏向要素を使用することができる。光路内に存在し得る１つ以上の補強基板は、ステレオ、トリオ、クワトロ構造を形成するライン全体にわたって延伸することができる。いくつかのチャネルは同じ部分画像領域を投影する、超解像の方法を使用することができる。ビーム偏向装置がなくても、ビーム偏向ユニットに必要なファセットがより少なくなるように光軸が発散されてもよい。有利にファセットはこのとき、１つの角度成分のみを有する。画像センサは、一体化されていてもよく、１つのコヒーレントなピクセルマトリクスしか有していなくてもよく、またはいくつかの不連続なピクセルマトリクスを有してもよい。画像センサは、例えば、プリント回路基板上に互いに隣接して配置された、いくつかのサブセンサで構成することができる。自動焦点駆動装置を、ビーム偏向要素が光学素子と同期して動かされるかまたはアイドルであるように構成することができる。
【００６６】
いくつかの態様は、デバイスの文脈内で説明されているが、上記態様は、対応する方法の説明も表しているので、デバイスのブロックまたは構成要素は、対応する方法ステップまたは方法ステップの特徴としても理解されるべきであることは理解されたい。それと同様に、方法ステップの文脈内でまたは方法ステップとして記載されている態様は、対応するデバイスの特徴の対応するブロックまたは詳細の記述をも表す。
【００６７】
上述の実施形態は、本発明の原理の例示を表しているに過ぎない。当業者は、本明細書に記載された構成および詳細の変更および変形を諒解するであろうことは理解されたい。このため、本発明は、本明細書および実施形態の議論によってここに提示された特定の詳細ではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図されている。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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