(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１５４）と、平坦な面（１６２，２７０，２７２）の配列を含むセンサ（１６０，２６０）へイメージを表す入射光を誘導するために配置される対物レンズ（１５６，２５６）と、を備えるカメラ装置（１５０，２５０）であって、
前記センサは、出力イメージ信号を提供するために配置される前記カメラ装置（１５０，２５０）において、
前記面は、前記配列が２次元平面の外部に延びるように同一平面に存在しておらず、
前記装置が更に、
該装置が異なる配置とされた状態で、前記装置に少なくとも第１露出および第２露出を行わせ、これにより対応する出力イメージ信号を生成させる手段と、
複合イメージを提供するために前記出力イメージ信号を処理する手段と、
を備え、
前記面は多角形であり、一つ以上のほぼ中央の面（１７０）の周囲にある前記面（１７２，１７６）の連続するリングに配置され、且つ、前記面は、前記中央面（１７０）から前記外部面（１７２，１７６）に行くにつれてサイズが減ることを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】
前記面は前記光を受信するためのピクセル（５０）を有し、前記配列の中央領域（１７０）におけるピクセル密度は、前記配列のエッジに向かっているピクセル密度よりもさらに高いことを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記ハウジング（１５４）は、ユーザにより選択される視野角によって前記レンズの軸に一般的に平行な方向に前記ハウジングから自動延長され、前記ハウジングに向かって後退することができる少なくとも一つのシェード要素（１８４，１８６）を有することを特徴とする請求項１または２に記載のカメラ装置。
【請求項４】
複数の長い面（４２）が一つ以上の中央面から半径方向の外側に延びるように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記ハウジング（１５４）は、密閉されるように封止され、アルゴンを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記装置の前記異なる配置は、前記レンズ（１５６）の異なる位置を含むことを特徴とする請求項５に記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記装置の前記異なる配置は、前記センサ（１６０）の異なる位置を含むことを特徴とする請求項５または６に記載のカメラ装置。
【請求項８】
ハウジング（１５４）、対物レンズ（１５６，２５６）、および前記レンズを通過する入射光を受信するために配置される非平面センサ（１６０，２６０）を含むカメラ装置において、
ａ）前記センサは複数のピクセル（５０）を含み、前記センサの中央領域（１７０）における前記ピクセル密度は前記センサの中央でない領域（１７２，１７６）よりも高く、
ｂ）前記センサの中央領域（１７０）及び前記センサの中央でない領域（１７２，１７６）は多角形であり、一つ以上のほぼ中央領域（１７０）の周囲にある前記中央でない領域（１７２，１７６）の連続するリングに配置され、且つ、前記中央領域（１７０）よりも前記中央でない領域（１７２，１７６）が小さくされており、
ｃ）露出の視野角によって前記レンズを遮るために前記ハウジングから自動で移動することができる少なくとも一つの移動可能なシェード要素（１８４，１８６）が設けられ、
ｄ）前記センサは、これらの間にギャップ（１６４）を有する複数の面（１６２，２７０，２７２）を含み、第１配置と第２配置の間で前記レンズをティルトするための手段が備えられ、前記第１および第２配置に相応するイメージ信号を受信し、複合イメージにこれらを結合するための他の手段が備えられることを特徴とするカメラ装置。
【請求項９】
同一平面に存在しない面（１６２，２７０，２７２）を含むセンサ（１６０，２６０）を有し、前記面はこれらの間にあるギャップ（１６４）を有する、請求項１〜８に記載のカメラ装置（１５０，２５０）を用いてイメージを生成する方法において、
前記方法は、
第１配置でほぼ停止するように維持される前記カメラ構成要素で第１露出を行うステップと、
前記カメラ構成要素が第２配置にあるように前記カメラ構成要素のうち少なくとも一つを移動させるステップと、
前記第２配置でほぼ停止するように維持される前記カメラ構成要素で第２露出を行うステップと、を含むことを特徴とするイメージを生成する方法。
【請求項１０】
前記第１配置から前記第２配置への変化は、前記レンズ（１５６，２５６）の移動、前記センサ（１６０，２６０）の移動、および／または、前記レンズの内部部品の相対的な移動によって行われることを特徴とする請求項９に記載のイメージを生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージングおよびセンサに関する。より具体的には、本発明の実施例は、向上した写真撮影性能を提供するためにデジタルカメラに使用されてもよい。
【背景技術】
【０００２】
Ｉ．カメラの簡単な歴史
３種の主なカメラタイプの発展
現在の写真撮影用カメラは、第１の「ボックス」と「ベローズ」モデルから、２０世紀後半に３種の基本フォーマットに発展した。
【０００３】
最初にレンジファインダーが出現した。ＳＬＲ、すなわち、一眼レフがその次に出現し、最後にコンパクトな「ポイントアンドシュート（Ｐｏｉｎｔ  ａｎｄ  Ｓｈｏｏｔ）」カメラが出現した。今日の大部分のポータブルカメラは、レンジファインダー、ＳＬＲまたは「ポイントアンドシュート」フォーマットを使用する。
【０００４】
簡単な従来のカメラ
図１は、エンクロージャー、対物レンズおよび写真フィルムの平坦部または平坦なセンサを含む従来のカメラの単純化された図である。
【０００５】
平坦なフィルムまたはセンサを有する単純なレンズは、いくつかの問題点がある。光は、この光線を弱化させるフィルムまたはセンサのイメージ領域のエッジまで、さらに長い経路にかけて進んでいく。さらに弱まること以外にも、これらの光線は、センサのエッジまでさらに進んでいくため、これらはより多くの「レインボー効果」、または、色収差を体験する。
【０００６】
図２は、イメージ形成のための曲線表面を含む人間の目の単純化された図を提供する。人間の目は、例えば、イメージを形成するために、単に角膜とシングルレンズを要する。しかしながら、平均して、人間の一つの網膜は、２５００万個の桿状体と６００万個の錐状体を有する。今日のハイエンドカメラは、６〜２０個の要素を有するレンズを使用する。最も貴重で且つ最も高価格のカメラのみが、目が桿状体と錐状体を有するように多くのピクセルを有し、このようなカメラは、人工的な照明がなければ、日没後にイメージを捕捉することができない。
【０００７】
ワシの網膜は、人間の目よりも８倍も多くの網膜センサを有する。これらは、玉ほどの大きさの球体に配置される。ワシの丸いセンサは、より簡単な光学系を可能とする。今日の商業的に利用可能なカメラは、ワシの目にあるセンサの数の４分の１と同一のピクセル数も有することができない。ワシの目は、簡単なレンズと曲線網膜を使用する。従来の最高のカメラは、精巧なコーティング、独特の材料および複雑な方式を有する多重素子レンズを使用する。これらは全て、これらの平坦なセンサを補償するためのものである。ワシは、いなかるカメラよりもさらに簡単で、さらに軽く且つもっと小さな光学系によって、正午、昼間または黄昏に明瞭に見ることができる。
【０００８】
レンジファインダーカメラ
レンジファインダーカメラは、専門家のための初期のＬＥＩＣＡＴＭの３５ミリカメラから一般大衆のための後期の「ＩＮＳＴＡＭＡＴＩＣＴＭ」のフィルムタイプまでの広い範囲に類型化される。（大部分のＫＯＤＡＫＴＭのＩＮＳＴＡＭＡＴＩＣＴＭカメラは、焦点を合わせることができないため、これらは本当のレンジファインダーではなかった。わずかの「インスタメティクタイプ」モデルは焦点を合わせ、レンジファインダーとしてこれらに資格を付与する、「撮影」レンズから分離する「観察」レンズがあった。）
【０００９】
レンジファインダーカメラは、機械的に、またはデジタル的にシャッターが開閉するときに、フィルム（または、今日のセンサ）の上にイメージを配置するために「撮影」レンズを有する。これらのカメラは、場面を観察するための第２レンズを用いる。フォーカシングは、撮影レンズに連結され、これで焦点を合わせるこの観察レンズを介して行われる。
【００１０】
撮影レンズと観察レンズとは異なり、撮影される場面に対して異なる視覚を有するため、撮影されたイメージは、観察されたイメージと常に少しだけ異なる。視差と呼ばれるこの問題点は、大部分の状況であまり重要ではないが、近い距離においては深刻になる。
【００１１】
さらに大きく拡大されるさらに長い望遠写真レンズは、レンジファインダーフォーマットには実用的ではない。これは、２つのレンズが必要であるためであり、これらは高価で、カメラ胴体の内部に存在する空間よりもさらに大きな側面−対−側面の空間を必要とする。これが、レンジファインダーカメラのための長い望遠写真レンズが存在しない理由である。
【００１２】
いくつかのレンジファインダーカメラは、焦点が変わる際に撮影レンズの境界を合わせるために、境界を移動させるビューファインダーにあるフレームを用いる。これは、実際に撮影される写真とビューを整列するが、単に焦点中にある部分に対する。焦点が合わない背景と全景は移動し、そのため、撮影されたイメージのこれらの部分は、依然として、ビューファインダーで見られたものと少しだけ異なる。
【００１３】
取替え、または取付け可能なレンズを用いるいくつかのレンジファインダーカメラがあるが、視差は解決できない問題点を残すため、製造業者は、少し広いか、または適当に長い望遠写真の付属品を有するレンジファインダーカメラを導入した。ある追加されたレンジファインダーレンズは、また、類似したビューファインダーレンズが伴わなければならない。もし、ビューファインダーレンズがなければ、観察されるものと撮影された写真とは全く合わないだろう。これは、レンズ費用を二倍にする。
【００１４】
アクセサリーレンズに対する同じ制限を有するレンジファインダーの派生物は、ＲＯＬＬＥＩ−ＷＥＲＫＥＴＭのカメラによって作られるものと同じく二眼レフカメラであった。
【００１５】
コンパクト、または「ポイント・アンド・シュート」カメラ
現在、普通のカメラマンに最も人気のフォーマットは、「ポイント・アンド・シュート」カメラである。これらは、最初はフィルムカメラとして発売されたが、今はほとんどがデジタルである。多くのものが、光学系を交替する可能性がなく、永久に取り付けられた光学ズームレンズを有している。光学ズームは、一般的に若干広角視野から適当な望遠視野までに達する４対１の範囲を有する。光学ズームは、収容可能な結果と速度に対し、この範囲をあまり超過しない。いくつかの製造業者は、この４対１の範囲を超過して光学ズームを押すが、結果としてのイメージと速度は悪くなる。他の製造業者は、これらの光学的範囲を増やすために、デジタルズームを追加しているが、次に説明する理由によって、大部分の刊行物編集者とカメラマンが現在嫌がっている結果を招く。
【００１６】
１８ミリのＳＬＲレンズに対して視野ほど広い広角レンズを有する「ポイント・アンド・シュート」カメラはない（相対的な比較のため、古い標準３５ミリのフィルムＳＬＲカメラに対して用いられるとき）。２００ミリのＳＲＬレンズが有する程度の長い望遠写真レンズを有する「ポイント・アンド・シュート」カメラもない（もし、同一の古い３５ミリのフィルムカメラフォーマットに用いられるなら）。今日、多くの写真は従来のカメラよりは、携帯電話とＰＤＡによって毎日撮影される。これらは、「ポイント・アンド・シュート・カメラ」としてここで参考文献に含まれる。
【００１７】
一眼レフ（ＳＬＲ）カメラ
一眼レフカメラは、アクセサリーレンズの幅広い選択ができるため、まじめなアマチュアおよび専門家によって最も一般的に用いられる。
【００１８】
３５ｍｍのフィルムＳＬＲにおいて、これらのレンズは、１８ｍｍの「魚眼（ｆｉｓｈｅｙｅ）」レンズから１，０００ｍｍのスーパー望遠写真レンズまでに達し、これらの間にある多くの範囲をカバーする光学ズームがある。
【００１９】
３５ｍｍのＳＬＲにおいて、イメージをビューファインダー内に反射する撮影レンズの後に鏡がある。シャッターが押されると、この鏡は反り返って離脱して、イメージはフィルムやセンサに直接到達することになる。このように、ビューファインダーは、広い展望にある極端から遠距離の望遠写真撮影まで、撮影されるものの正確なイメージをカメラマンに表示する。「正確な」イメージ捕捉に対する唯一の例外は、作動の速い写真撮影で現れ、鏡の移動によって引き起こされる遅滞が、カメラマンが一秒早く見たイメージと少しだけ異なるように撮影される映像を招くときである。
【００２０】
様々なレンズと共に作動するこの能力は、いくつかの固有の短所にもかかわらず、ＳＬＲを２０世紀後半の人気のあるカメラフォーマットにした。
【００２１】
このＳＬＲの短所は、メカニズムの複雑性、他のフォーマットに必要なものよりもさらに多くの稼動部品の必要、および鏡の作動によって引き起こされる騒音、振動および遅滞である。また、レンズがさらに重くなり、大きくなり、さらに少なく最適化されるようにする、フィルムやセンサからさらに遠ざかり、移動する鏡の経路の前面よりもさらに遠く配置される必要があるレンズのために、レンズのデザインが制限される。さらに、レンズを交替する際、カメラ胴体の内部および後方レンズ要素の上に、埃、湿気および他の外部物体の流入がある。
【００２２】
フィルムとは異なり、センサは固定されているため、デジタルＳＬＲに到達するときに埃はもっと悪い問題になった。フィルムは、埃のしみをローリングで除去することができるため、ただ一つのフレームが影響を受けた。デジタルカメラにおいて、すべての写真は、センサが清掃されるまでしみが形成される。最近のデザインは、センサを清掃するために間欠的な振動を用いる。これは、カメラからの埃の除去ができず、油性粒子の除去もできない。この問題点の深刻性を認知した、はるかに最近のデザインは、もし埃が振動によってセンサから落ちる場合に埃を捕らえるために、カメラの内側に粘着性ストリップを有する。しかし、この粘着性ストリップは、効果を維持するために定期的に交替すべきであり、カメラユーザは、一般的にサービス技術者に粘着性ストリップの定期的な交替を要求するだろう。
【００２３】
ＳＬＲの固有の機能が、交替可能なレンズを用いることであるため、問題点は持続する。
【００２４】
追加的な重量と体積がＳＬＲに対する鏡メカニズムとビューファインダー光学系によって追加される。ＳＬＲは、精密なレンズおよび胴体の設置メカニズムを必要とし、これは、また、ＳＬＲレンズとＳＬＲ胴体との間に機械的連結およびたびたび電気的連結を有する。これは重量、複雑性および費用をさらに追加する。
【００２５】
いくつかのこの「振動」デザインは、すべての写真が、センサが垂直位置にある間に、または空に向かうときに振動されると、埃を捕獲する粘着剤がない水平フォーマットを用いると仮定する。
【００２６】
光学ズームレンズ
光学ズームレンズは、レンズをＳＬＲに交替する必要を減少させる。カメラマンは、大部分の撮影に対して簡単にズームインしたりズームアウトしたりする。依然として、いくつかの状況では、さらに広く、さらに長いアクセサリーレンズもＳＬＲと共に要求され、カメラマンはとにかくレンズを交替する。
【００２７】
今日の多くの「ポイント・アンド・シュート」カメラは、永久に取り付けられたズームレンズを標準として有する。ほぼすべてのＳＬＲは、付属品としてズームレンズを提供する。光学技術が改善し続いているが、あるレンズが適当に遂行できるズーム範囲に対する課題がある。ズームレンズが有する他のジレンマは、ズームレンズがこれらの標準相対物よりもさらに重く、これらが「さらに遅く」、これはさらに少ない光がこれによって得られることを意味し、有用性を制限し、さらに、ズームレンズが、比較される固定された焦点長さレンズほどはっきりして良好な色忠実度を伝達するイメージを決して伝達することができないということである。さらに、また、レンズにあるさらに多くの要素を移動させることで、光学ズームは、追加される費用に加えて、時間および使用と共に機械的問題点に達するようにすることのできる、さらに多くの稼動部品を導入する。光学ズームは、機械的に拡大されるため、これらはまた空気ポンプと類似した機能をし、望遠写真でズームされる最中に外部の空気を吸入し、より大きな広角視野に向かって後退するときに空気を外部に絞り出す。これは、湿気と埃を内部要素に流入させることができる。
【００２８】
このような問題点を減少させるセンサを有するシステムの開発は、主要な技術的な進歩を構成し、イメージング事業で長い間感知された必要を充足させるだろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の様態は、向上した光学的性能を提供するカメラ、または別の適当な光収集装置で統合できるセンサと関連する方法および装置を提供しようとするものである。特に、本発明の様態は、上述した問題の一つ以上を克服し、または少なくとも減少させるセンサを提供しようとするものである。
【００３０】
本発明の第１様態によれば、ハウジングと、平坦な面の配列を含むセンサへイメージを表す入射光を誘導するために配置される対物レンズとを含み、センサが出力イメージ信号を提供するために配置されるカメラ装置が提供され、面は、その配列が２次元平面から延びるように同一平面に存在しないことを特徴とする。
【００３１】
非平面レンズの使用は、さらに柔軟なカメラデザインを可能とする。これは、センサエッジにおける色収差と光度の低下の問題を減少させる。さらに速いレンズが使用されてもよい。
【００３２】
好適な実施例において、面は光を受信するためのピクセルを有し、配列の中央領域におけるピクセル密度は、配列のエッジに向かっているピクセル密度よりもさらに高い。したがって、カメラが望遠写真モードで使用中であるとき、イメージは高い分解能を有する中央領域に密集する。一般および広角写真撮影のために、これに伴い、さらに低いピクセル密度は、収容可能な分解能を提供するのに充分である。これは、高価な、高いピクセル密度を有する面が単純に要求される場合にのみ使用されるということを意味する。好ましくは、ハウジングは、ユーザにより選択される視野角によってレンズの軸に一般的に平行な方向にハウジングから自動延長されることができ、ハウジングに向かって後退することができる少なくとも一つのシェード要素（ｓｈａｄｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を有する。したがって、単に必要な光線のみがレンズに入射されることが許容され、これは、改善された選択的な性能に達するようにする。外部からの光は、自動的に排除される。したがって、カメラは少なくともシェード要素が完全に延長され、入射光線が配列の中央領域に密集する望遠写真ズームの形態、シェード要素が部分的に延長され、入射光線が中央領域と配列とが直接接する周辺領域に密集する一般視野、およびシェード要素が完全に後退され、入射光線が全体配列に当接する広角視野の間でデジタルで切り換えられる。
【００３３】
いくつかの好適な実施例において、面は多角形であり、一つ以上のほぼ中央の面の周囲にある面の連続するリングに配置される。正方形や長方形の形態の多角形が、製造が最も簡単であり、それに対し、正方形や六角形は最小のギャップで組み合わせるのに最も容易である。面は中央の面から外部の面に行くにつれてサイズを減らしてもよく、これは、これらの非平面形態にある面の間のギャップを減らす役割をする。
【００３４】
他の好適な実施例において、複数の長い面が一つ以上の中央面から半径方向の外側に延びるように配置される。面は、一般的に花びら状であってもよく、中央面（等）から離れたこれらのエッジで端が除去された形状であってもよく、丸い形状であってもよい。
【００３５】
好ましくは、ハウジングは密閉されるように封止され、アルゴン、または窒素のような他の不活性または非反応性気体が入っている。これは、カメラ装置の内部構成要素の酸化または他の劣化を防止する利点を有する。カメラ装置のデザインが稼動部品を完全に除去したり単に最小の稼動部品を含むため、永久的に封止を維持することが可能である。よって、封止に対してある負荷を付与するための内部圧力の変化がないか、または最小となる。
【００３６】
好適な実施例において、カメラ装置は、装置が相応の出力イメージ信号を生成するために異なる配置にある装置であって、少なくとも第１および第２の露出を行う手段、および複合イメージを提供するために出力イメージ信号を処理する手段を含む。両露出の遂行は、面の間のギャップのために第１の出力イメージが欠けたデータが、第２の出力イメージからのデータによって補充されることを可能にする。カメラ装置の異なる配置は、第１の配置から第２の配置まで移動するレンズに相応し、例えば、これは一つまたは二つの軸の周りでティルトされる。レンズをティルトするためのメカニズムの少なくとも一部分は、レンズ−フォーカシングメカニズムの一部を構成することができる。その代わりにまたはそれに加えて、カメラ装置の異なる配置は、センサの異なる位置に相応してもよい。特に、第１の露出と第２の露出との間にセンサの小さい回転があってもよい。または、センサの少しだけの変位があってもよい。
【００３７】
レンズは、複数の移動可能な内部レンズ構成要素を含んでもよく、このような場合、カメラ装置の異なる配置は、レンズ構成要素の相対的な形態を変更することによって達成される。
【００３８】
実際の露出中に、すなわち配置の変化の直前と後に、構成要素は望まれていないカメラの振動や他の運動を相殺するために、一つ以上のジャイロスコープや他の慣性運動ユニットによって停止するように固定されてもよい。
【００３９】
要求があれば、三つ以上の異なる露出が行われてもよい。
【００４０】
本発明の第２様態によれば、ハウジング、対物レンズ、およびレンズを通過する入射光を受信するために配置される非平面センサを含むカメラ装置が提供され、ａ）センサは複数のピクセルを含み、センサの中央領域においてピクセル密度はセンサの中央でない領域よりも高く、ｂ）露出の視野角によってレンズを遮るために、ハウジングから自動で移動する少なくとも一つの移動可能なシェード要素が備えられ、ｃ）センサは、これらの間にギャップを有する複数の面を含み、第１配置と第２配置の間でレンズをティルトするための手段が備えられ、第１および第２配置に相応し、複合イメージにこれらを結合させるイメージ信号を受信するための別の手段が備えられる。
【００４１】
この実施例の変形例において、装置は、特徴のａ）、ｂ）およびｃ）のただ一つまたは二つを含む。
【００４２】
ティルト手段の少なくとも一部分は、レンズをフォーカシングするためのメカニズムの一部分であってもよい。
【００４３】
本発明の第３様態によれば、同一平面に存在しない面を含むセンサを有するカメラ装置を用いてイメージを生成する方法が提供され、面は、これらの間にあるギャップを有し、該方法は、第１配置でほぼ停止するように維持されるカメラ構成要素で第１露出を行うステップと、カメラ構成要素が第２配置にあるようにカメラ構成要素の少なくとも一つを移動させるステップと、第２配置でほぼ停止するように維持されるカメラ構成要素で第２露出を行うステップと、を含む。
【００４４】
本発明の第４様態によれば、エンクロージャーと、センサへイメージを表す入射光を誘導するために配置される対物レンズとを含み、センサが出力イメージ信号を提供するために配置されるカメラ装置が提供され、センサは、凹状の曲線表面の形態であることを特徴とする。
【００４５】
本発明の第５様態によれば、対物レンズを通じて入射される光に応じて出力イメージデータを供給するために配置される非平面センサを含むカメラ装置が提供され、装置は、レンズをフォーカシングおよび／または安定化、不安定化するためのメカニズム、および／またはセンサを不安定にするためのメカニズムを制御し、カメラ装置のシャッターコントロールを作動させ、また、外部の光からレンズを選択的に遮るためのメカニズムを制御する、イメージシーケンスプロセッサまたはモニターの形態のコントローラと、イメージシーケンスプロセッサまたはモニターにデータをフィードバックし、またピクセル密度正規化回路にデータを供給する、センサ出力データを捕捉するための回路と、ピクセル密度正規化回路の出力を入力として有し、ディスプレイコントローラまた圧縮および格納コントローラに出力を供給するイメージプロセシングエンジンと、を含む。
【００４６】
センサ出力データを捕捉するための回路からイメージシーケンスコントローラやモニターへのフィードバックは、オートフォーカス、オート露出／ゲイン（ｇａｉｎ）、オートホワイトバランス回路を通じて行われてもよい。
【００４７】
ピクセル密度正規化回路は、ピクセル密度が相対的に高い領域からのデータの圧縮を伴うことができる。
【００４８】
本発明の第６様態によれば、カメラエンクロージャーおよび非平面センサを含む装置が提供され、該カメラエンクロージャーは、カメラエンクロージャーに設置され、光の流れを収集するための対物レンズを含み、非平面センサは、複数の平坦な面を含み、前記カメラエンクロージャーの内部に設置され、前記対物レンズとともに配列され、一般的に２次元平面を越えて延びる部分を有し、イメージを記録するための出力を有する。センサは、一般的に球体の一部分、放物線の回転表面、楕円の回転表面として構成されてもよい。センサは、一般的に連続的な表面として構成されてもよく、複数のセグメントを含んでもよい。センサは、複数の面を含んでもよい。センサは、一般的に曲線表面に類似するように形成されてもよい。センサは、直線と完全に同一線上に存在しない２次元プロファイルを有してもよい。
【００４９】
センサは、イメージング素子、測定素子、トランスジューサ、焦点面アレイ、電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）、および／またはＣＭＯＳ素子を含んでもよい。
【００５０】
センサは、可視スペクトル内、赤外線領域の内および／または紫外線領域内の光に応答することができる。センサは信号に応答することができる。
【００５１】
センサは、一般的に白黒イメージ、またはカラーイメージを形成するために光を捕捉してもよい。
【００５２】
センサは、停止イメージまたは複数の動画を形成するために光を捕捉してもよい。
【００５３】
センサは、半導体基板、超薄型シリコンまたはポリシリコンから製造されてもよい。
【００５４】
センサは、複数の半径方向セグメントを含んでもよい。
【００５５】
センサは、複数の多角形、またはジオデシックドーム（ｇｅｏｄｅｓｉｃ  ｄｏｍｅ）に形成されてもよい。
【００５６】
非平面センサは、好ましくは複数のピクセルで構成される。複数のピクセルは、多様な密度で該非平面センサ上に配置されてもよい。
【００５７】
センサはデジタルズームを提供する。これは、極端のズームに余分の広角を提供することができる。
【００５８】
センサを使用する装置は、携帯電話カメラで、移動電話カメラで、高性能ポケットカメラで、暗視（Ｎｉｇｈｔ  Ｖｉｓｉｏｎ）装置で、顕微鏡で、望遠鏡で、一対の双眼鏡で、および／または単眼式望遠鏡で、マシーンビジョンのために、ロボット工学のために、さらに長距離イメージングのために使用されてもよい。
【００５９】
装置は、医療用イメージングのために、および／またはＸ線イメージを記録するために使用されてもよい。
【００６０】
装置は、ソーラーアレイに使用されてもよい。
【００６１】
装置は、分光学のために使用されてもよい。
【００６２】
センサは、航空機搭載プラットフォームに位置するカメラ、または軌道プラットフォームに位置するカメラに使用されてもよい。
【００６３】
他の適用において、センサは遠隔温度感知装置で、または測量機構で、監視のための、さらに低い色収差で、無線アンテナとして使用されてもよい。
【００６４】
センサは、一般的に非平面センサの中心の近くに相対的にさらに高く密集したピクセルを有するように構成してもよい。これは、単に一般的に非平面センサの中心の近くに相対的に高く密集したピクセルを使用して望遠写真撮影でズームすることを可能にし、同時に相対的に高いイメージ分解能を維持することを可能にする。
【００６５】
センサは、一般的に、非平面センサのエッジの近くに相対的にさらに低く密集したピクセルを有するように構成してもよい。
【００６６】
装置は、流入する光を遮断するために一般的にセンサ上で移動するように配置されるシェードを含んでもよく、広角イメージが感知されると、シェードは流入する光を遮断しないように後退し、望遠写真イメージが感知されると、シェードは流入する外部の光をイメージでない領域から遮断するために延びる。
【００６７】
カメラエンクロージャーは、封止されてもよく、組立て中に不活性または非反応性気体で注入されまたは満たされてもよい。
【００６８】
装置は、反射体平面を含んでもよく、センサは反射体平面に配置され、センサは孔を含み、該孔は孔を通過し反射体平面から反射してセンサによって受信される光の流れを許容する。
【００６９】
装置は、第１対物レンズと、鏡と、凸形状を有し、鏡から反射したイメージを捕獲するために配置されるセンサと、ドーナツイメージをドーナツ穴イメージにステッチングするために配置されるプロセッサと、第２対物レンズとを含んでもよい。
【００７０】
本発明の第７様態によれば、カメラを提供するステップであり、カメラは非平面センサを含み、非平面センサは複数のギャップによって一般的に境界が決まる複数の面を含み、カメラは光学トレインに意図的に運動を付与するための光学トレイン運動手段を含むステップ；第１の露出を記録するステップ；第２の露出を行うステップ；第２露出が行われる間に光学トレインに運動を意図的に付与するために光学トレイン運動手段を作動させるステップ；非平面センサにある複数のギャップのために所望のイメージの欠けた部分を検出するために第１および第２の露出を比較するステップ；および第１および第の２露出を用いて完全なイメージを構成するステップ；を含む方法が提供される。
【００７１】
センサは、一般的に非平面センサのエッジの近くに相対的にさらに低く密集したピクセルを有するように構成されてもよい。
【００７２】
次の特徴の組み合わせは、請求された要旨と関係なく発明を構成する。
【００７３】
Ａ．ピクセルを各々含む収容要素の配列を含むセンサであって、配列の中央領域におけるピクセル密度は配列のエッジに向かって位置する領域における密度よりもさらに高いセンサ。
【００７４】
Ｂ．第１の配置にあるそのレンズでカメラを安定化し、レンズを通じて第１の露出を行うステップ、レンズが第２配置にあるようにカメラの一つ以上の要素を移動させるステップ、およびカメラを安定化し、レンズを通じて第２の露出を行うステップ、を含むイメージを生成する方法。
【００７５】
Ｃ．ズーム機能を有するカメラであって、カメラは、そのレンズに対する少なくとも一つのシェード要素を有し、シェード要素は、カメラが広角形態から遠ざかったりこれに向かって戻ってくるように作動する際に各々延び、後退されるように配置されるカメラ。
【００７６】
Ｄ．第１のイメージデータを生成するために、第１レンズの中央領域に隣接して位置する第１センサへ光を反射する曲線鏡に光を誘導するように配置される、相対的に大きな第１の対物レンズと、第２イメージデータを生成するために、第１レンズの中央領域に隣接して位置する第２センサへ光を誘導するように配置される、相対的に小さな第２の対物レンズと、第１イメージデータと第２イメージデータを結合するための手段と、を含むカメラ。
【００７７】
Ｅ．光を入射光経路の外部に位置するセンサへ反射する曲線鏡に光を誘導するように配置される対物レンズを含むカメラ。
【００７８】
Ｆ．複数のピクセル要素を含む非平面センサを製造する方法であって、センサは、次を含む：
ａ）柔軟なメンブレインに取り付けられ、複数の分離したウェハー要素に分けられ、メンブレインは非平面形態に形状化されるウェハー；または
ｂ）中央領域から放射状に広げられ、非平面形態に曲げられる複数の花びら状のセグメント；または
ｃ）ウェハーを非平面形態に合わせるために、モールドの途中に加熱されるウェハー。
【００７９】
Ｇ．ある配列のためのものであり、プロセッサに信号を伝達するように配置されるセンサ要素であって、電気伝導体がセンサに連結され、伝導体は次を有する：
ａ）一般的にらせん状；または
ｂ）蛇腹式の形状；または
ｃ）リングに接触するように配置されるブラシで終わる、一般的に半径方向の形状。
【００８０】
Ｈ．ハウジングと、アルゴンのような不活性、または、非反応性気体を含有する封止されたエンクロージャーと、を限定するレンズを有するカメラ。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】平坦なフィルムや平坦なセンサを有する一般化された従来のカメラを示す。
【図２】人間の目の単純化された図である。
【図３】本発明の一実施例によって製造された曲線状のセンサを有するデジタルカメラの一般化された概略図を提供する。
【図４】図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃは、一般的に曲線状のセンサの図等を提供する。
【図５】９つの平坦なセグメントまたは面から形成されるセンサを示す。
【図６】複数の平坦な面を含む一般的に曲線状表面の断面図を示す。
【図７】図６に示された曲線状表面の斜視図を提供する。
【図８】図６および図７に示されたセンサのための電気連結部を作る一つの方法の図を提供する。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂは、平坦な表面が曲げられる、基板上のギャップを拡大する前後の、図７に示されたセンサの追加的な詳細部分を示す。
【図１０】センサ連結部の図を提供する。
【図１１】図１１Ａおよび図１１Ｂは、曲げられまたは一般的にドーム状の表面を作り出すために形成される超薄型シリコンの一連の花びら状のセグメントを示す。
【図１２】センサセグメントの配列の詳細図を提供する。
【図１３】図１２に示されたセグメントの結合の際に形成される曲線状の形状の斜視図である。
【図１４】広角写真イメージを撮影するカメラを示す。
【図１５】一般視野写真イメージを撮影するカメラを示す。
【図１６】望遠写真イメージを撮影するカメラを示す。
【図１７】図１７Ａおよび図１７Ｂは、ピクセルが中央にさらに密集する、本発明の実施例の一つと従来のセンサの図を比較することによって、可変ピクセル密度の特徴を示す。
【図１８】図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃおよび図１８Ｄは、後退可能で延長可能なシェードを有するカメラの概略図を提供する。カメラが広角写真撮影のために使用されると、レンズシェードは後退する。望遠写真撮影のために使用されると、レンズシェードは延びる。一般視野のために使用されると、レンズシェードは部分的に突出する。
【図１９】マルチレンズカメラ・アセンブリの別の実施例の図を提供する。
【図２０】図１９に示されたマルチレンズカメラ・アセンブリの断面概略図である。
【図２１】鏡の付いたカメラ／レンズの組合わせの、本発明の他の実施例の図を提供する。
【図２２】鏡の付いたカメラ／レンズの組合わせの他の実施例の図を提供する。
【図２３】図２３Ａおよび図２３Ｂは、複合センサの二つの図を提供する。第１図において、センサはその本来の位置に整列され、第１のイメージを捕捉する。第２図において、センサは回転され、第２のイメージを捕捉する。二つの連続するイメージは、包括的な最終イメージを生成するために結合される。
【図２４】図２４Ａおよび図２４Ｂは、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されたものに対する別の実施例を提供し、センサの位置は露出の間で対角線に移動する。
【図２５】図２５Ａ、図２５Ｂ、図２５Ｃおよび図２５Ｄは、センサ面の多様な配列の間のギャップを含むセンサの４つの図を提供する。
【図２６】電気信号の抽出に使用され得る多様な連結装置を示す、移動するセンサの背面の図を提供する。
【図２７】電気信号の抽出に使用され得る多様な連結装置を示す、移動するセンサの背面の図を提供する。
【図２８】電気信号の抽出に使用され得る多様な連結装置を示す、移動するセンサの背面の図を提供する。
【図２９】センサとプロセッサとの間の無線連結を示すブロック図である。
【図３０】本発明の他の実施例にかかるカメラ装置の概略的な側断面図である。
【図３１】図３０のカメラ装置のセンサの正面図である。
【図３２】本発明の他の実施例に係るカメラ装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
本発明は、一般的に、非平面または曲線センサシステムに関する方法および装置を提供する。本発明は、一般的に、曲線状、非球面または非平面の多様なセンサおよびこれらの均等物を含む。本発明の構造を限定する非平面の表面、エッジまたは境界は、連続することができ、曲線状表面に近い多くの小さく平坦なセグメントであってもよく、他のセグメントの集合であってもよい。一般的に、センサは、ほぼ、かつ一般的に物理的な２次元に入っている平面である従来のセンサとは対照的に、３次元の空間を占有する。本発明は、球状、放物線状および楕円状の表面を含むが、これらに限定されず、多様な３次元形状で構成されるセンサを含む。しかも、本発明はさらに、曲線状表面に近いセグメントや面を含むセンサを含む。
【００８３】
本詳細な説明において、用語の「曲線」および「曲線状」は、直線と完全に同一線上に存在しない任意のライン、エッジ、境界、セグメント、表面または形態を含む。用語の「センサ」は、任意の検出器、イメージング素子、測定素子、トランスジューサ、焦点面アレイ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補性金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、またはある波長の入射光子に応答するフォトセルを含む。
【００８４】
本発明のいくつかの実施例は、光学スペクトルにおけるイメージを記録するように構成されるが、本発明の他の実施例は、別の形態の光を収集し、感知および／または記録することに関連した多様なことに使用されてもよい。本発明の実施例は、カラー、白黒、赤外線、紫外線、Ｘ線または他の形態の光、エマネイション（ｅｍａｎａｔｉｏｎ）、波動、または粒子を収集および／または記録するシステムを含む。本発明の実施例は、停止イメージまたは部分的モーションまたは完全なモーションの動画を記録するシステムをさらに含む。
【００８５】
図３は、曲線状のセンサ１２を有するデジタルカメラ１０の一般化された概略図を提供する。ハウジング１４は、その壁のうちの一つに設置される対物レンズ１６を有する。対物レンズ１６は、流入する光１８を受信する。一般的に、センサ１２は、流入する光子１８のエネルギーを電気出力２０に変換し、次にこれは信号または光子プロセッサ２２として入力される。信号プロセッサ２２は、ユーザコントロール２４、バッテリーまたはパワーサプライ２６および固体状態メモリ２８に連結される。信号プロセッサ２２によって生成されたイメージは、メモリ２８に保存される。イメージは、ＵＳＢポート等の出力ターミナル３０を通じてカメラから抽出またはダウンロードされてもよい。
【００８６】
本発明の実施例は、次のセンサを含むが、これらに限定されない：
１．曲線状のセンサ：球体の一般的に連続する部分、または放物線や楕円のような円錐部分の回転部または他の非平面形状。一般的な曲線状のセンサ１２の例は、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示す。本明細書において、曲線状のセンサの多様な実施例は、参照符号１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ等で確認される。
【００８７】
２．多面のセンサ：多角形面またはセグメントの集合。三角形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形または他のものを含む、適当な多角形が使用されてもよい。図５は、９つの平坦な多角形セグメントまたは面３２ａを含むセンサ１２ａを示す。いくつかの適用に対して、少数の平坦なセンサの単純化された組み立ては、滑らかな曲線の大部分の利点を失うことがあるが、はるかに低い組み立て費用を達成することができる。図６および図７は、複数の平坦な面３２ｂを含む一般的に球状のセンサ表面１２ｂの側面図および斜視図を提供する。図７は、面の間の誇張されたギャップ３４を示す。面は、それぞれ数百、数千または数百万のピクセルを有してもよい。本明細書において、センサ１２の面は、参照符号３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ等で確認される。
【００８８】
図８は、図７に示された曲線状のセンサ１２ｂに対する電気連結部３６の図を提供する。半導体面アレイが内部面に配置される。外部面は、ＭＹＬＡＲＴＭ、ＫＡＰＴＯＮＴＭまたは曲線状に形成される類似した配線バックプレーンであってもよい。ビアは、面アレイと配線バックプレーンとの間に電気連結部を提供する。一実施例において、２個〜２千個以上の電気経路が面アレイと配線バックプレーンを連結してもよい。
【００８９】
図９は、曲線状のセンサ１２ｂにある面の詳細図を提供する。一般的に、球状の表面の再現に使用される多角形が多ければ多いほど、センサは滑らかな曲線にさらに似ている。本発明の一実施例において、ウェハーはそれぞれのカメラセンサがモザイク式の面を有するように製造される。センサチップのウェハーの正面や背面が、（ＭＹＬＡＲＴＭまたはＫＡＰＴＯＮＴＭのように）少しだけ曲げられるが、これらのそれぞれの位置において個々の面を維持するほど十分に剛性のある柔軟なメンブレインに取り付けられる。薄いラインは、柔軟なメンブレインを通じず、それぞれの面の間のシリコンチップにエッチングされる。次に、ウェハーは、一般的に球状の表面で形状化される。それぞれの面は、背面配線ハネスを連結するためにウェハーを通じて形成されるビアで製造される。このハネスはまた、個々の面に対する機械的な支持を提供することができる。
【００９０】
図９Ａおよび図９Ｂは、曲線状のセンサの内部に存在する面３２ｂ、およびセンサ面を配線バックプレーンと連結する電気相互接続体の図を提供する。
【００９１】
図１０は、センサにある面から出力信号を受けるのに使用される配線バックプレーン３８を示す。
【００９２】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、複数の超薄型シリコンの花びら状のセグメント４２を曲げた後に結合することによって形成された一般的に半球型の形状４０を示す。このセグメントは若干曲げられ、次に曲線状のセンサを形成するために結合される。
【００９３】
図１２は、花びら状のセグメント４２の一実施例の図を提供する。従来の製造方法がこのセグメントの製造に使用されてもよい。一実施例において、このセグメントは超薄型シリコンから形成され、これらは破損されず、ある程度曲げられる。他の実施例において、ピクセル密度はセグメントのポイントで増加し、それぞれのセグメントのベースに向かって順次減少する。この実施例は、ピクセルを生成するソフトウェアに対するプログラミング変更によって実行される。
【００９４】
図１３は、図１２に示されたセグメントの結合の際に形成される曲線状の形状の一実施例の斜視図を提供する。センサは、凹状側面に配置されるが、電気連結部は凸状側面に作られる。この非平面の表面を形成するために用いられる花びらの数は、適当な数であってもよい。熱や光がシリコンを所望の形状に形成するために使用されてもよい。花びらの曲率は、ある特定のセンサデザインに合わせるために変更されることがある。
【００９５】
一つの別の実施例において、平坦な中央センサは、先が除去されたポイントを有するこの「花びら」によって囲まれてもよい。
【００９６】
デジタルズーム
図１４は、広角写真を撮影するカメラを示す。図１５は、一般視野写真を撮影する同一のカメラを示すが、図１６は、望遠写真の視野を示す。それぞれの視野で、場面は同一に維持される。カメラ上のビュースクリーンは、図１４でパノラマ、図１５で一般視野、および図１６で遠距離の細部事項を表示する。光学ズームのように、デジタルズームは、カメラセンサによって捕捉された場面を正確に作動者に表示する。
【００９７】
デジタルズームはソフトウェアで駆動される。カメラは、中央イメージのただの小さい部分であるが、全体場面またはその間にある何れかの視野を捕捉する。モニターは、全体イメージのある部分が記録されているかを作動者に表示する。これの中央でさらに密であるピクセルを使用する本発明の一実施例において、望遠写真でデジタル的にズームアウトされるとき、ソフトウェアはすべてのデータを使用することができる。中央は、領域当たりもっと多くのピクセルを有するので、望遠写真イメージは、センサの小さい部分で切断されても、鮮明なイメージを生成する。これは、ピクセルが中央でさらに密であるためである。
【００９８】
カメラが広角視野に「ズームバック」したとき、ソフトウェアは、イメージのエッジにあるピクセルの密度に近づけるために、中央にあるデータを圧縮することができる。非常に多くのピクセルがこの広角場面の中央に含まれるので、これは広角イメージの品質に影響を及ぼさない。しかし、圧縮されなければ、中央のピクセルは不必要であり、目に見えない捕捉された細部事項を示し、さらに多くの格納容量およびプロセシング時間を要する。現在の写真用語は、中央部分を望遠写真撮影するとき「ＲＡＷ」処理または圧縮されないが、イメージが広角のとき中央で「ＪＰＥＧ」または他の圧縮アルゴリズムとして処理されるものと称することができる。
【００９９】
本発明の実施例は、さらに軽く、さらに速く、さらに安価で、さらに信頼できるカメラを提供する。一実施例において、本発明はデジタルズームを提供する。デジタルズームは光学ズームを必要としないため、さらに少ない要素を有する本質的にさらに軽いレンズデザインを使用し、揺れる鏡やレンズ取り付けブラケットを有しない。
【０１００】
本発明の多様な実施例において、もっと多くのピクセルがセンサの中央に密集し、さらに少ないピクセルがセンサのエッジに配置される。多様な密度が中央とエッジとの間に配置されてもよい。この特徴は、ユーザが中央の部分のみを用いて望遠写真の撮影でズームすることを許容し、依然として高い分解能を有する。
【０１０１】
広い視野の写真を観察するとき、中央ピクセルは、外部ピクセル密度の値に対する分解能を正規化するために、「集合されるか（ｂｉｎｎｅｄ）」または合計される。
【０１０２】
望遠写真モードで写真を観察するとき、中央ピクセルは、レンズやカメラセッティングの調節を必要とせず、最大の細部事項を表示する、これの最も高い分解能に用いられる。
【０１０３】
デジタルズームの特徴は、極端の望遠写真ズームに対する余分の広角を提供する。この特徴は、デジタルセンサが平坦でないが、人間の目の網膜と多少類似する曲線状であるとき、レンズが伝達できる余分の分解力、コントラスト、速度および色分解能のために可能となる。角膜とシングルレンズ要素を有する普通の人間の目は、イメージを捕捉するために、平均的に２千５百万個の桿状体と６百万個の錐状体を使用する。これは、一つまたは二つの貴重で且つ高価格なモデルを除いた、今日の商業的に利用可能な全てのカメラによって捕捉されるものよりも、もっと多くのイメージデータであり、このカメラは、平坦なセンサによって制限されるので、一般的に７個〜２０個の要素レンズを使用しなければならない。このカメラは、人為的な照明なしで黄昏イメージを捕捉することができない。このハイエンドカメラは、現在４３ｍｍまでの対角線領域を有するセンサを使用しているが、普通の人間の眼球は２５ｍｍの直径を有する。はるかに小さい、ワシ目は、人間の目よりも８倍ほど多くのセンサを有し、曲線状センサや網膜が提供する光学的潜在力を再び表示する。本発明の実施例は、さらに信頼することができ、さらに安価で且つさらに高い性能を提供する。交替可能なレンズがこれ以上必要なく、これは、移動する鏡と連結メカニズムに対する必要を除去する。曲線状の表面と類似しない平坦なフィルムおよびセンサがレンズから発せられる光から変化する距離と角度にあるので、さらに多くの節約がさらに少ない要素を有するさらに簡単なレンズデザインによって実現される。これは、センサにかけて色収差および変化する強度を引き起こす。これを補償するために、現在のレンズは最後の２世紀にわたってほぼ完全に、しかしながら、大きな譲歩によって問題点を緩和させた。このような譲歩は、速度、分解力、コントラスト、および色分解能に対する制限を含む。また、従来のレンズデザインは、多数の要素、いくつかの非球面レンズ、独特の材料およびそれぞれの表面に対する特別なコーティングを必要とする。しかも、光および反射光の損失をそれぞれ引き起こす、もっと多くの空気−対−ガラス表面、もっと多くのガラス−対−空気表面がある。
【０１０４】
ピクセルの可変密度
本発明のいくつかの実施例において、デジタル的にズームされる望遠写真イメージが捕捉されるセンサの中央は、さらに高い品質のデジタル的にズームされるイメージを可能にする密なピクセルから構成される。
【０１０５】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、センサの中央にあるピクセル４８の高い密度を用いる特徴を示している。センサの中央領域の近傍にピクセルを密集させることによって、イメージ細部事項の損失なく、デジタルズームが可能となる。この独特の接近方法は、平坦でまたは曲線状のセンサに利点を提供する。図１７Ａにおいて、センサ４６の表面にわたって一般的に均一に配置されるピクセル４８を有する従来のセンサ４６が示されている。図１７Ｂは、センサ５０の中央に向かってさらに密に配置されるピクセル４８を有する、本発明によって製造されたセンサ５０を示している。
【０１０６】
本発明の他の実施例において、カメラが広角写真の撮影を感知するときに適したソフトウェアは、イメージの中央からの密なデータを圧縮する。この特徴は、一般的にシステムに対するプロセシングおよび格納要求を大きく減少させる。
【０１０７】
レンズシェード
本発明の他の実施例は、広角であっても望遠写真であっても捕捉されるイメージを感知する、レンズシェードを含む。カメラが広角イメージを感知するとき、これはシェードを後退させ、その結果でシェードはイメージ領域に到達しない。イメージが望遠写真であることをカメラが感知するとき、シェードは延びて、フレア（ｆｌａｒｅ）と曇りイメージを引き起こす、イメージでない領域から外部に入射する光を遮断する。
【０１０８】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、選択的な、後退可能なレンズシェードが装着されたカメラの図面を提供する。広角写真の撮影のために、レンズシェードは、参照符号５２によって示されたように後退する。望遠写真の撮影のために、レンズシェードは、参照符号５４によって示されたように延びる。
【０１０９】
図１８Ｃおよび図１８Ｄは、図１８Ａおよび図１８Ｂと類似するが、レンズシェードの形態が独立して適用可能であることを示す平坦なセンサを有するカメラの図面を提供する。
【０１１０】
マルチ−レンズカメラアセンブリー
図１９は、マルチ−レンズカメラ５６の断面を示す。図２０は、一般的にカメラのエンクロージャー（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）１４の一側面に配置される複数の対物レンズ５８を通過するときに流入される光１８を示す断面図である。それぞれのレンズの後にある曲線状センサ１２は、信号を発生させる。すべての信号は、継ぎ目（ｓｅａｍ）なくイメージを共にステッチする一つ以上のプロセッサ２２に供給される。プロセッサ２２は、ユーザのコントロール２４によって調整され、バッテリー２６によって動力の供給を受ける。イメージは、出力ポート３０と連結されるメモリ２８に供給される。一実施例において、センサはわずかに曲線状である。センサのピクセル密度は、中央レンズに対して役割をするものが、センサによって更に密にカバーされるように変更されてもよい。この形態は、さらに高い分解能のズームを可能にする。
【０１１１】
埃の減少
本発明の実施例は、レンズの交替を必要としないため、従来のカメラに悪影響を及ぼす埃の問題を減少させる。したがって、カメラ胴体部およびレンズは封止される。イメージの品質を阻害する埃が流入されない。窒素やアルゴンのような不活性気体がエンクロージャー１４の内部にあるレンズチャンバーとセンサチャンバーに封止されてもよく、酸化を減少させる。もし、アルゴンが使用されれば、カメラは、アルゴンの断熱性能によっていくつかの利益を得て、温度変化が穏やかになる。
【０１１２】
改善された光学的性能
広角レンズおよび望遠写真レンズが、ＳＬＲを有することよりもセンサにさらに近く永久的に固定されるので、本発明の実施例の光学的性能は従来のカメラよりも良好である。これは、ＳＬＲ鏡のクリアランス（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）に対する必要がないためである。この改善は、さらに高性能の光学デザインを可能とする。本発明の実施例を使用する新しいカメラは、さらに小さく、さらに軽く、さらに鮮明で且つさらに速い。さらに低い光度条件でも問題が少なくなる。
【０１１３】
曲線状センサは、さらに速いレンズを可能とする。多くの現在のカメラと類似するように、ビューファインダーとしてＬＣＤまたは他のモニターを使用することは、カメラマンが見るイメージを撮影される場面と正確にマッチングし、観察から撮影までの一般的に同時スイッチングが機械的でなく電子的に行われる。
【０１１４】
本発明は、フラッシュのない（または、モーションのための投光照明がない）監視または動作の速い写真撮影に使用可能な、非常に高速のレンズとともに使用されることができる。これは、非平面センサによって再び可能となり、今は平坦なセンサ（または、フィルム）によって引き起こされる制限がなくなったので、ｆ／０．７またはｆ／０．３５レンズデザインと類似するさらに速い範囲および実際の到達範囲内にある他の範囲を作る。
【０１１５】
これらの全ての向上は、新しいレンズ製造法が可能であるため、実際的になる。平坦なフィルム及びセンサに対する現在のレンズデザインは、光がさらに遠く進行され、さらに多く屈折されるセンサエッジにおいて「レインボー効果」または色収差を補償しなければならない。現在のレンズデザインは、エッジで減少した光の強度を補償しなければならない。この補償は、性能の実現可能性を制限する。
【０１１６】
カメラレンズと胴体部が封止されるので、窒素やアルゴンのような不活性気体が挿入され、例えば、組み立ての最中に注入され、腐食（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）およびさび（ｒｕｓｔ）を減少させる。
【０１１７】
鏡の付いたカメラ＆レンズの組合わせ
図２１は、鏡の付いたカメラとレンズの組合わせ６０を含む、本発明のさらに他の実施例を示す。第１および第２の対物レンズ６２，６４は、流入される光１８を収集する。第１センサ６６は中央に位置するイメージを捕捉し、第２センサ６８は鏡７０から反射されたイメージを捕捉する。プロセッサは、「ドーナツ」イメージを「ドーナツ穴」イメージとともにステッチする。
【０１１８】
図２２は、図２１に示された実施例の変形である他の実施例を示す。図２２に示された実施例は、第１レンズから光経路に対する妨害なく、センサにイメージを送るために、非球面であってもよく、非対称であってもよく、非球面および非対称であってもよい鏡７０とともに、レンズの光経路の直ぐ外側に設けられるセンサ７２を含む。
【０１１９】
ガラスの重量が形状を支持または維持するために、大きい光学系を堅固にさせるので、鏡レンズはさらに軽く、さらに安価であり、天文学のための適用で、はるかに実用的である。従来の写真撮影に対して、鏡の付いたレンズは、光学レンズに比べて、さらに厚く、さらに短く、さらに安価で、わずかにより悪く実行される。純粋に鏡の付いたレンズは、色収差がなく開始され、さらに少ない補正を必要とする利点を有する。しかし、現在の鏡レンズは、イメージをカメラの内部に再び反射する、レンズの前面の中央に位置した第２鏡を使用する。望遠鏡において、同一の中央点を観察または捕捉するために、チューブから横向きにイメージを伝達するのに用いられる。
【０１２０】
図２１に示された発明の実施例において、中央レンズ、正面センサ、および背面センサを有するトランスミッターが追加される。これは、曲線状の背面鏡によってイメージを誘導するために、第１レンズを使用する。カメラおよび天文学用鏡レンズは、現在この中央点を本来の位置に維持するために、この第１対物レンズを使用する。本実施例もまた、この同一の中央点を有するが、外側に向かって対向し、小さなセンサで中央イメージデータをフォーカシングする小さなレンズを追加する。「ドーナツ穴」データであるこの捕捉されたデータは、その次に「ドーナツ」データである大きな鏡から反射される他のレンズデータと組み合わせる。その次に、この２種類のデータセットは、以下で説明される「ボケ（ｂｏｋｅｈ）」のないイメージを生成するために組み合わせる。小さい中央点の内側面は、従来の鏡レンズと同様に、さらに大きなイメージおよび第２センサにフォーカシングされるように、さらに大きい鏡の中央にある孔を通じて再び送られるデータを反射する鏡である。
【０１２１】
すべての現在の鏡レンズは、「ファジー（ｆｕｚｚｙ）」と翻訳される日本語の英文である「ボケ」と呼ばれる問題点を有する。これは、中央イメージの部分の損失が非正常的なブレ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を引き起こす、写真のさらに少なくフォーカシングされた領域で目立つ。
【０１２２】
図２１に示された実施例は、他のレンズとして中央点を使用することによって「ボケ」を除去する。図２１は、どのようにセンサの前面が中央軸の光線を捕捉し、完全なイメージを形成するために外部光線とこれらを組み合わせるかについて示す。
【０１２３】
図２２は、「ボケ」を除去する他の実施例を示す。図２２は、光経路の外側にあるセンサにイメージを反射する、非対称であるか、ティルトされるか、非球面の鏡または組合わせを使用する。この配置は中央障害物を回避する。
【０１２４】
回転＆移動したセンサ
図２３Ａおよび図２３Ｂは、センサ組み立てを容易にするために、ギャップ３４によって分離されるセンサセグメント３２ｃを有する一連の他のセンサアレイを示す。この実施例において、このセンサアレイを用いるスチルカメラは、連続して２つの写真を速く撮影する。第１センサアレイは、この本来位置７４に示され、また、回転した位置７６に示される。センサアレイの位置は、第１および第２の写真が撮影される間に変更される。ソフトウェアが第１露出から消失したイメージを認識し、第２露出からのデータをステッチするのに用いられる。センサ運動の変化または方向切り換えは、センサ面のパターンによって異なってもよい。
【０１２５】
モーションカメラは同一なものが実施できるか、異なる実施例において、単純にセンサを移動させてギャップを充填するために、以前の位置からのデータを用いて新しいイメージのみを捕捉することができる。
【０１２６】
この方法は、センサの配列にあるセンサの間のギャップを有する移動可能なセンサを使用してイメージを捕捉する。セグメントの間の空間があまり重要でないため、この方法は製造をはるかに容易にする。よって、一例において、中央にある四角形のセンサは、８個の四角形センサの列によって取り囲まれ、この列は、他の列の１６個の四角形センサによって取り囲まれる。センサは、円形光学イメージに合わせるためにトリミングされ、それぞれの列は若干さらに曲げられ、非平面の全体センサを生成する。
【０１２７】
使用中に、カメラはまず一つの写真を撮影する。センサは直ちに回転するかまたは少し移動され、第２イメージが直ちに捕捉される。ソフトウェアはギャップのあった所を通知することができ、第２撮影からの新しいデータを第１撮影へステッチする。または、センサのアレイパターンによって、これは２次元で直線に移動することができ、曲線にマッチングするために３次元で円弧に移動してもよい。
【０１２８】
この概念は、複合センサの生産をさらに容易とする。この場合に、複合センサは複数のさらに小型のセンサを含む大型センサである。このような複合センサがフォーカシングされたイメージを捕捉するのに使用されるとき、それぞれのセンサの間のギャップは、完全なイメージを作るのに必須のデータを損失する。小さなギャップは、この問題の深刻性を減少させるが、さらに小さなギャップは、センサの組み立てをさらに難しくする。さらに大きなギャップは、さらに組み立てを容易とし、経済的にさせるが、完全でないイメージを生成する。しかし、この方法は、第１イメージの後にセンサを移動させ、第２イメージを速く撮影することによって、問題点を解決する。これは完全なイメージを提供し、ソフトウェアは、ギャップからの第２イメージによって収集されたデータを隔離し、これを第１イメージで結合することができる。同一の結果が２つの速い連続露出の間にイメージを少し移動させるレンズ要素をティルトすることで、達成されることができる。図２３Ｂに示された一例において、センサは前後に回転する。別の実施例において、センサは側方向または対角線上に移動することができ、これの曲率度を変更することができる。また、他の実施例において、センサは連続的に回転することでき、ソフトウェアはデータを完全なイメージで組み合わせる。
【０１２９】
図２４Ａおよび図２４Ｂは、第２のセットのセンサを示す。まず、センサはこれの本来の位置７８に示され、次いで、移動した位置８０に示される。
【０１３０】
センサグリッドパターン
図２５Ａ、図２５Ｂ、図２５Ｃおよび図２５Ｄは、センサ８２，８４，８６，８８の４個の別の実施例のための４個の他のグリッドパターンを示す。面３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３２ｈの間のギャップ３４は、曲線状センサを形成する製造ステップを可能とする。
【０１３１】
センサに対する電気連結部
図２６、図２７および図２８は、センサに対する電気連結部の別の実施例の図面を提供する。
【０１３２】
図２６は、一般的にらせん状の電気伝導体９２を有するセンサ９０を示す。伝導体は、参照符号９４によって確認される点でセンサに連結され、参照符号９６によって確認される点で信号プロセッサに連結される。電気的連結のこの実施例は図２３に示すように、センサが第１露出と第２露出との間で少しだけ回転するとき使用されてもよい。この配置は、伝導体９２の屈曲を減少させ、これの寿命を延長させる。プロセッサは、センサアセンブリーの内部で設けられてもよい。
【０１３３】
図２７は、点Ａでセンサに連結され、点Ｂでプロセッサに連結される「蛇腹式」形状の伝導体１００を有するセンサの背面１０２を示す。この実施例は、図２４に示すように、センサが第１露出と第２露出の間で移動または変位されるとき使用される。
【０１３４】
このタイプの連結部は、コイル型ワイヤー連結部に加えて、２０個の前後に移動または回転するセンサ連結部を堅固にする。
【０１３５】
図２８は、一般的に半径方向に延びる伝導体を有するセンサの背面１１４を示す。伝導体は、それぞれリングに接触できるブラシＢで終わる。ブラシは、リングを沿って移動されリングに接触し、回転するセンサから出力を収集して、その次に、中央Ｃにあるプロセッサに出力を伝送する。この実施例は、センサが露出の間で回転するとき使用される。また、この連結部は、他の実施例を可能にさせる；  連続的に回転するセンサ。この実施例において、センサは絶えず一方向に回転する。ソフトウェアは、ギャップを検出し、以前の露出から消失したデータを充填する。
【０１３６】
無線連結部
図２９は、無線連結部１１８のブロック図を提供する。センサ１２は、受信機１２２に信号を無線で伝送するトランスミッター１２０に連結される。受信機は、信号プロセッサ１２４に連結される。
【０１３７】
イメージ不安定化
本発明の他の別の実施例において、カメラの光学トレインの部分は、露出中に意図的に不安定になる。この実施例は、センサの面の間のギャップのために、イメージの喪失した部分を回復するための方法を提供する。本発明のこの実施例は、一つ以上のジャイロまたは慣性運動ユニットを含む。
【０１３８】
写真が撮影されるとき、カメラは、特別な追加的なステップ無しに、まず通常の露出を行う。次いで、カメラは速く連続して第２露出を行う。第２露出の間に、ジャイロ、慣性運動ユニットまたは意図的に運動を生成するための幾つかの他の手段は、光学トレインにあるレンズ、プリズム、鏡またはセンサを移動させることによって、イメージを意図的に不安定にするために作動する。この意図的な不安定化は、少しだけ異なるイメージを捕捉させる。
【０１３９】
第１および第２のイメージは、その次に第１露出がセンサの面の間のギャップのために喪失し得るイメージの部分を捕捉するために比較される。最終的に完成されたイメージは、第１および第２の露出を使用して構成される。
【０１４０】
要約すると、本発明によって提供される利点は次を含むが、これらに限定されない：
高い分解能のデジタルズーム
さらに速い
さらに軽い
さらに安価である
さらに長いフォーカシング範囲
さらに信頼できる
さらに低い色収差
さらに正確なピクセル分解能
フラッシュまたは投光照明に対する必要を除去する
広角から望遠写真へのズーム
ＳＬＲがもうこれ以上必要ない
【０１４１】
本発明の適用＆実行
マシーンビジョンカメラ
マシーンビジョンカメラは、ある場合にはロボット制御で作動し、他の場合には製造工具で作動する。生産されたフィルムのシートにある欠陥、半分だけ満たされたボトル、または間違って位置したラベルのような、欠陥を感知するこれらの能力は、たびたび高速で適切な分解能および色忠実度に依存する。本発明によって実行されるとき、エッジにある光線が、あたかも中央にある光線のように直角にセンサに衝突するので、イメージ品質が改善される。反射された光は減少する。この曲線状の形状はまた、あまり複雑でないレンズを有するセンサにわたって、光の強度の均衡を維持する。センサのエッジに入射する光線がこれ以上進行せず、「レインボースプレッド（ｒａｉｎｂｏｗ  ｓｐｒｅａｄ）」を減少させるので、色収差もまた複雑なレンズデザインを必要とせず、エッジで減少する。流入される光子が直角に近い角度でセンサのエッジに衝突するので、反射光がレンズを通じてカメラを再び離れる傾向がある。次のピクセルでブリードされることも減少する。また、流入される光は、センサにわたって更に均一に均衡が維持される。これは、すべて過度なレンズ補正を必要とせずに達成され、分解能およびコントラストをさらに密集させることから光学デザイナーを自由にする。この利点は、従来の単眼マシーンビジョンカメラに適用することができ、また、ステレオ適応に適用される。ステレオ適応は、交互極性を有するセンサ、および異なる極性を有する二つのレンズを使用することができる。ステレオバージョンはまた、白黒で３−Ｄ効果を生成する、フィルタリングセンサを有する、二つの異なるレンズの上にまたはレンズの内部にカラーフィルタを使用することができる。言及される全てのバージョンは、さらに速いレンズを生成する性能から利益を得て、したがって、利用可能な光があまり強くないが、依然として視覚データを捕捉する。または、レンズデザイナーは、さらに精密な色とともに、さらに高いコントラストと分解能を伝達することができ、従来のレンズよりもさらに速い速度を有することができる。
【０１４２】
長距離カメラ
天文学、野生写真、航空機写真、軌道写真およびスポーツ写真のような、いくつかの適用は極度の望遠写真レンズを有するカメラを使用する。本発明によって実行されるとき、流入する光線が平行にさらに近いので、このカメラのためのセンサは、たびたびさらに小さい曲率を有することができる。しかしながら、センサにおいて小さい曲率は、この光学系デザインに対する同一の利点を作り出す。色収差、センサにわたった強度の変化、およびエッジに隣接する個々のピクセルの内に、個々のピクセルの下からブリードされることに対する心配なく、全てのデザイン作業は分解能とコントラスト、または速度、またはいずれにも対してさらに多くフォーカシングされることができる。いくつかの場合に、このカメラは、可視スペクトルの外側にある光を捕捉することから、利益を得ることができる。
【０１４３】
クローズアップカメラ
殆どのカメラは、これらの普通レンズと１メートル離れたことよりもさらに近くフォーカシングすることができない。クローズアップ写真を撮影するために、交替可能なレンズを有するカメラは、度々さらに近づけることを可能とする多様な「マクロ」レンズを有する。これらはまた、依然として近所にある人物の通常の写真、または、さらに遠く離れた水平線写真を撮影することができる。しかしながら、短所は、マクロレンズが遅いことである。殆どのレンズラインにおいて、マクロレンズは、これらの標準レンズで通過されるものの４分の１よりも少なく光を通過させる。本発明は、普通レンズとマクロレンズに置かれる制限を除去するので、センサにかけて光を均一に分布させ、平均して直角に近くセンサに衝突することによって、新しいレンズデザインは、速度の損失無しでさらに近いフォーカシングに集中することができる。または、光学系デザイナーは、従来のマクロレンズのように遅くなるように選択できるが、以前のものよりもさらに多くの分解能、コントラストまたは色忠実度を提供する。
【０１４４】
超高速カメラ
このカメラは、さらに多くの光を捕捉するために、さらに大きなレンズおよび隙間を使用する。人為的な光は必要ない。これは、ブレ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）なく動作を捕捉するシャッター速度で月光写真撮影を可能とする。レンズデザインが平坦なセンサによって与えられた制限から自由になるので、これは、最初に曲線状センサによって可能である。これらの制限は、エッジで色収差を減少させるために必要である。センサデザインはまた、平坦なセンサのエッジでさらに弱くなる光の再均衡を維持するための必要性から、自由になる。センサデザインはまた、本発明によれば、光が直角に近くピクセルをアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎｇ）するので、エッジでピクセルを弱化させて隣接するピクセルでブリードされる鋭角の光に対する心配から自由になる。光学系デザインは、このようなさらに速いレンズでさらに多くの光を捕捉するのに集中することから自由になる。
【０１４５】
高性能ポケットカメラ
今日のポケットカメラの最も広く普及された例は、携帯電話によって行われる広範囲な写真撮影である。このような結果は受け入れられるが、拡大するとき通常の視覚標準に及ばない。その次に、これらは「画素化」、拡大されまたは切り取られるとき「ジャギー（ｊａｇｇｉｅｓ）」を得る。光学系およびセンサデザイナーは、平坦なセンサのエッジで色収差およびブリードに集中しなければならないので、分解能が悪くなる。本発明は、これらの問題点を除去するので、新しいポケットカメラはさらに高い品質のイメージを伝達するようになる。
【０１４６】
暗視ゴーグル＆カメラ
狭い周波数がたびたび使用されて増幅されるので、この装置は、センサのエッジで色収差によって常に制限されることではない。本発明によって実行されるとき、平坦なセンサが有するものよりも低いブリードがピクセルの間にあるので、さらに高い分解能がエッジの近傍で可能となる。再び、平均光が直角に近い角度でセンサに衝突するので、迷光（ｓｔｒａｙ  ｌｉｇｈｔ）が減少する。
【０１４７】
平坦なセンサから直接反射される光は、カメラ胴体部の内側周縁に反射される。この反射される光子の小さい部分がセンサに再び衝突し、イメージを若干曇らせる。曲線状センサにおいて、センサから直接反射される光は、レンズを通じて後方に通過する傾向がある。
【０１４８】
顕微鏡
本発明が実行されるとき、平坦なセンサと対照的に、さらに多くの光およびさらに良い細部事項が見られる。これは、光線が直角にさらに近い角度でセンサに衝突するので、減少された迷光に起因する。これはまた、さらに短い距離を進行する光線に起因した、センサのエッジで色収差の減少に起因する。センサにかけて光の強度に均衡を維持する必要が減少される。これは、さらに大きい倍率で、光学系デザインがさらに明るく且つさらに鮮明なイメージを得ることに、さらに集中するようにする。
【０１４９】
医療イメージングシステム
動脈、消化管、生殖器などに入るミニカメラは、本発明を用いてさらに小さいサイズを有する、さらに良好なイメージを生成することができる。これは丸いため、本発明そのものは、相応の平坦なセンサよりもさらに小さい半径を有する。光学系はまた、さらに簡単であり、さらに少ない色収差がエッジで起こるので、依然としてさらに良好なイメージを伝達し、エッジでセンサの間のブリードが減少し、角度をなしてレンズ表面に衝突する光線によって生成される入射光または迷光が減少する。内科医師は、さらに詳細に毛細血管、ポリープ、癌および潰瘍を見ることができる。
【０１５０】
コピー機カメラ
本発明を用いた光学系のより優れた分解の可能性およびコントラストの可能性は、さらに少ない稼動部品とさらに良好なイメージを有するコピー機を可能とする。
追加的な適用
本発明を含む追加的な適用は、次を含むが、これらに限定されない：
望遠鏡
ソーラーアレイ
双眼鏡および単眼鏡
分光学
偵察（ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ）
ＲＦＩＤシステム、遠隔温度感知装置、ＩＲチップ、測量機構
磁気共鳴映像
【０１５１】
本発明の多くの好適な特徴を有するカメラ１５０を、図３０および図３１を参照して説明する。
【０１５２】
バッテリー、シャッターリリース、空隙モニターおよびモニタースクリーンのような、数多くの従来の特徴は、本発明を明瞭にするために省略することができる。
【０１５３】
カメラは、一般的に曲線状のセンサ１６０とレンズ１５６を収容する、密閉されるように封止されるエンクロージャー１５４を含む。エンクロージャー１５４は、アルゴンで満たされる。センサ１６０の正面図は図３１に概略的に示されており、全体的な曲線状の外形を形成するために、相対的に傾斜するように配置される複数の平坦な四角形ピクセル要素または面１６２を含む。要素１６２の間に生じるほぼ三角形のギャップ１６４の領域を最小化するために、中央の四角形１７０が最も大きく、８個の四角形１７２の隣接したリングは、少し小さい四角形で作られ、その結果、これらはこれらの最も外側縁で接触するかまたはほとんど接触する。１６個の四角形１７６の次のリングは、内部リング１７２よりも少し小さい四角形を有する。
【０１５４】
中央の四角形１７０は、最も高い密度のピクセルを有し；この四角形が単独で望遠写真イメージの捕捉に使用されることに注目すべきである。内部リング１７２の四角形は、通常の写真撮影のために合理的な鮮明度を提供する、中間の密度のピクセルを有する。１６個の四角形の外部リング１７６は、最小限に密なピクセル数を有する。
【０１５５】
要素１６２の間のギャップ１６４は、電気的連結のための経路として用いられる。
【０１５６】
カメラ１５０は、固定された内部シェード部材１８２と、第１移動可能なシェード部材１８４と、半径方向に最外側にある移動可能なシェード部材１８６とを含むレンズシェード延長装置１８０をさらに備える。作動者が広角写真を撮影中であるとき、シェード部材は、図３０に示されたように後退位置にあり、極度の広角からの迷光だけが遮断される。このモードにおいて、データプロセシング時間および格納要求を減少させるために、曲線状センサの中央部分１７０，１７２からのさらに密なピクセルデータは、センサのエッジ面１７６のさらに少なく密なピクセル数にマッチングするために、全体イメージフィールドにかけて正規化されることができる。
【０１５７】
一般の視野撮影のために、シェード部材１８４は、観察領域の外側からの迷光が遮断されるように延びる。このモードにおいて、曲線状センサの中央面１７２の一部分が作動する。プロセシング時間と格納要求を減少させるために、さらに高い密度のピクセルを有する、最も中央の領域１７０からのデータは、全体イメージフィールドにかけて正規化されることができる。
【０１５８】
ユーザが望遠写真視野にデジタル的にズームアウトするとき、シェード部材１８６は延びる。このモードにおいて、曲線状センサ１６０の中央の部分１７０だけが用いられる。このセンサの中央だけが密にピクセルでカバーされるので、イメージ鮮明度が良好になる。
【０１５９】
本発明に係るセンサを有するカメラは、単独デジタルフォーカシング装置を有してもよい。しかしながら、カメラ１５０は、相対的に近い物体に対してフォーカシングするために、図３０に実線で示された前方または延長配置と、遠くある物体に対してフォーカシングするために、図３０に点線で示された後方または後退配置との間でレンズ１５６を摺動させるレンズ移動メカニズム１９０を有する。
【０１６０】
レンズ１５６の相対的に小さいほどの移動は、密閉されるように封止されたエンクロージャー１５４の内側で圧力差から生じた抵抗が非常に低いことを意味する。
【０１６１】
作動中に、カメラ１５０は、センサ範囲の内にあるギャップを充填するために、すなわち、ギャップ１６４の存在のために単一露出から喪失したピクセルデータを取得するために、二回の露出を使用する。これのために、レンズ移動メカニズム１９０は、イメージ安定化および不安定化装置として用いられる。例えば、第１露出は、図３０に示された配置でレンズ１５６によって行われる。
【０１６２】
第１露出の後に、メカニズム１９０は、同一の位置に図３０のレンズの下部を残すが、点線で表示される位置にレンズの上部を移動させることによって、レンズ要素を移動するために作動され、すなわち、レンズは、図３０の紙面から延びる水平軸の周縁でティルトされる。その次に、第２露出がギャップから喪失したデータを捕捉するように行われる。
【０１６３】
上述したカメラ１５０は、多くの利点を有する。
【０１６４】
エンクロージャー１５４の封止は、部品の酸化を防止し、広範囲な温度にわたって作動のための断熱を提供する。レンズ１５６の最小の運動は、エンクロージャーの内側で圧力差から生じた抵抗が非常に低いことを意味する。したがって、封止部の圧力変化がまた、非常に低い。カメラの変形によって、多重要素レンズが提供され、これの内部要素フォーカシングは、一定の内部圧力が維持されることを可能とし、移動に対するいかなる抵抗を除去する。
【０１６５】
高いピクセル密度を有する中央の四角形１７０が相対的に安価であるが、これは、相対的に小さくて単一の四角形を提供することが必要であって、これは全体費用を低くする。重要な利点は、これがアクセサリーレンズの必要なく、収容可能なデジタルズームを提供するということである。外部リング１７６は、最も小さい四角形および最も少ないピクセル数を有し、したがって、これらは相対的に安価である。したがって、四角形の全体的な組み立てを考慮すると、センサの全体費用は低くなり、広い範囲の視野にわたって収容可能な性能を提供することができることを認識すべきである。
【０１６６】
中央領域から遠ざかるように、さらに小さい四角形を作ることによって、ギャップ１６４のサイズはできるだけ小さく維持される。
【０１６７】
多くの変形がカメラ１５０に作られることができる。例えば、モノリシックの代りに、レンズ１５６は複数の要素を含んでもよい。
【０１６８】
エンクロージャー１５４は、窒素のような他の不活性気体または非反応性気体とともに封止されてもよく、これは真空を有してもよく、または、全く封止されなくてもよい。
【０１６９】
レンズ移動メカニズム１９０は、二つの異なる露出を行うことができるように、他の方式で作動することができる。例えば、レンズは、第２露出の直後にこれの本来の位置に戻るように移動してもよい。または、これは、次の写真のために新しい位置に停止してもよく、これの停止した位置から次の第１露出を行うことができ、次いで、次の写真の第２露出のためにこれの本来の位置に戻るように移動してもよい。露出中に所望しないカメラ移動の影響を減少させるために、ジャイロスコープモーションセンサおよび電磁石のような手段が慣性の安定性のために提供される。
【０１７０】
レンズシェード延長装置１８０は、単一シェード部材または三つ以上のシェード部材を含んでもよい。
【０１７１】
レンズ１５６の不安定にするために使用されるとき、メカニズム１９０は、図３０の水平軸の周縁でこれをティルトする。垂直軸の周縁にティルト運動を行うために（上部から下部まで図３０の紙面から延びる）追加的なレンズ移動メカニズム３９０が提供される。
【０１７２】
ギャップ１６４によって喪失したデータを捕捉するために、それぞれの露出に対する異なる配置のレンズ１５６で、二回以上の露出が行われてもよい。第２露出と後続露出との間に、イメージ不安定化システムは全ての盲点（ｂｌｉｎｄ  ｓｐｏｔｓ）が捕捉されるようにセンサアレイを徐々に調整する。作動のこのシーケンスは通常的に迅速に行われるが、特定の適用（例えば、天体写真術）は単に相対的に遅い遷移時間を必要とする。それぞれの露出は、平均化されることができ／平均化されるかまたは異なるピクセルが同一のイメージ要素を捕捉するのに使用されるので、多重露出はまた、センサからノイズを除去するのに使用されることができる。
【０１７３】
レンズが多重要素レンズであれば、イメージ安定化および不安定化はこの要素の移動によって行われ、その結果でメカニズム１９０および３９０はこれらのために必要ない。
【０１７４】
ピクセルまたは面１７０，１７２，１７６は、長方形、六角形、または他の適切な形状を有してもよい。四角形および長方形の製造が最も簡単である。中央のピクセルおよびピクセルを取り囲む二つのリングが説明されるが、センサは所望の数のリングを含んでもよい。
【０１７５】
図３２において、図３０および図３１のカメラ１５０の多くの特徴を有するカメラ２５０のブロック図が示される。非平面センサ２６０は、高いピクセル密度を有する中央領域２７０、および、低いピクセル密度を有する面２７２を含む周辺領域を備える。また、シャッターコントロール２７４が示される。レンズ２５６のためのフォーカシング／安定化作動メカニズム２９０、センサ不安定化アクチュエーター２４０、およびレンズシェードアクチュエーター２８０とともにシャッターコントロール２７４は、イメージシーケンスプロセッサ２００によって制御される。面２７０，２７２にあるピクセルからの信号は、ローセンサ捕捉素子（ｒａｗ  ｓｅｎｓｏｒ  ｃａｐｔｕｒｅ  ｄｅｖｉｃｅ）２０２に供給される。素子２０２の出力は、オートフォーカス、オート露出／ゲイン、およびオートホワイトバランスを行うための素子２０４に供給される。素子２０２の他の出力は、ピクセル密度正規化を行うための素子２０６に供給され、素子２０６の出力は、イメージプロセシングエンジン２０８に供給される。エンジン２０８の第１出力は、ディスプレイ／ＬＣＤコントローラ２１０に供給される。エンジン２０８の第２出力は、圧縮および格納コントローラ２１２に供給される。
【０１７６】
説明される多様な実施例の特徴および変形は、所望するように結合または交替することができる。
【符号の説明】
【０１７７】
１０：非平面センサを有するカメラ
１２：曲線状センサ
１４：エンクロージャー
１６：対物レンズ
１８：流入する光
２０：センサからの電気的出力
２２：信号プロセッサ
２４：ユーザコントロール
２６：バッテリー
２８：メモリ
３０：カメラ出力
３２：面
３４：面の間のギャップ
３６：ビア
３８：配線バックプレーン
４０：隣接した花びら形状セグメントから形成される曲線状センサ
４２：花びら状のセグメント
４４：カメラモニター
４６：一般的に均一したピクセル密度を有する従来のセンサ
４８：中央に向かってさらに高いピクセル密度を有するセンサ
５０：ピクセル
５２：後退したシェード
５４：延びたシェード
５６：マルチ−レンズカメラアセンブリー
５８：対物レンズ
６０：鏡の付いたカメラ／レンズの組合わせ
６２：第１対物レンズ
６４：第２対物レンズ
６６：第１センサ
６８：第２センサ
７０：鏡
７２：側面設置センサ
７４：本来位置にあるセンサ
７６：回転した位置にあるセンサ
７８：本来位置にあるセンサ
８０：変位位置にあるセンサ
８２：別の実施例のセンサ
８４：別の実施例のセンサ
８６：別の実施例のセンサ
８８：別の実施例のセンサ
９０：一実施例のセンサの背面図
９２：らせん状の伝導体
９４：センサに対する連結部
９６：プロセッサに対する連結部
９８：一実施例のセンサの背面図
１００：蛇腹式の伝導体
１０２：センサに対する連結部
１０４：プロセッサに対する連結部
１０６：一実施例のセンサの背面図
１０８：半径方向の伝導体
１１０：ブラシ
１１２：ブラシ接触点
１１４：環状リング
１１６：センサの中央、プロセッサに対する連結点
１１８：無線連結部
１２０：トランスミッター
１２２：受信機
１２４：プロセッサ
１５０：カメラ
１５４：エンクロージャー
１５６：レンズ
１６０：センサ
１６２：面
１６４：ギャップ
１７０：中央四角形
１７２：四角形のリング
１７６：四角形のリング
１８０：シェード延長装置
１８２：内部シェード部材
１８４：移動可能なシェード部材
１８６：外部の移動可能なシェード部材
１９０：レンズ移動メカニズム
２００：イメージシーケンスプロセッサ
２０２：センサ捕捉素子
２０４：オート素子
２０６：ピクセル密度正規化素子
２０８：イメージプロセシングエンジン
２１０：ディスプレイ／ＬＣＤコントローラ
２１２：圧縮および格納コントローラ
２４０：センサ不安定化アクチュエーター
２５０：カメラ
２５６：レンズ
２６０：センサ
２７０：中央領域面
２７２：取り囲む領域面
２７４：シャッターコントロール
２８０：レンズシェードアクチュエーター
２９０：レンズフォーカシング／安定化アクチュエーター
３９０：レンズ移動メカニズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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