(57)【要約】【課題】曲面状センサーを使用するカメラが含まれる移動通信装置に対する方法と装置の提供【解決手段】曲面状センサー１６０が内蔵されたカメラ１５０と移動通信装置を結合する方法及び装置が開示される。本発明は平面センサーを含む従来の電話機カメラに比べて高い画質の写真を提供する。このような高い画質の写真を大きくて高いレンズなしに得ることができる。光取得容量が大きくなり、周囲照明を強化するためのフラッシュ照明の必要性を減少するか又は除去することができる。フラッシュ照明の必要性が低減するか又は除去するので、バッテリー使用時間が長くなる。曲面状センサーを利用するカメラと移動通信装置を結合することによって、写真専用携帯型カメラの必要性がない。本発明は最初に、高性能カメラと移動通信装置を結合することによって、別途の独立型カメラを携帯しなければならない必要性を減少するかまたは除去する。【選択図】図３０
2015128292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体、光学要素、曲面状センサー、及び前記曲面状センサーに連結された信号処理器、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記曲面状センサーは、間隙によって分離した多数のミニセンサーを含み、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記信号処理器は、光学式映像安定化回路に連結され、
前記信号処理器は、前記光学式映像安定化回路が活性化されている間に、第１露出を記録し、
前記第１露出には、前記多数のミニセンサーに照射される第１映像の該当部分だけが含まれ、
前記信号処理器は、前記光学式映像安定化回路が活性化されている間に、第２露出を記録し、
前記第２露出は、前記第１露出より後で行われ、
前記第２露出には、前記多数のミニセンサーに照射される第２映像の該当部分だけが含まれ、
前記第１及び第２露出は、前記それぞれの第１及び第２露出で漏れた部分を検出するために前記信号処理器によって比較され、
合成映像が前記第１及び前記第２露出を使用して前記信号処理器によって生成される、装置。
【請求項２】
前記センサーは、全体的に多数のセグメントを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記多数のセグメントは、曲面状センサーに近接するように配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記曲面状センサーは、直線と完全に同一線上にいない２次元プロファイルを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記曲面状センサーは、超薄型シリコンで製造される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記超薄型シリコンは、１次元で１０〜２５０ミクロンの範囲にある、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記曲面状センサーは、多結晶シリコンで製造される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記多数のピクセルは、前記曲面状センサーの上に変化する密度で配列される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記センサーは、全般的に前記センサーの中央部の近くで相対的に高いピクセル密度を有するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記センサーは、全般的に前記センサーの周辺部の近くで相対的に低いピクセル密度を有するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記多数のセグメントは、前記多数のセグメントのそれぞれの間に間隙を形成し、
前記間隙は、電気コネクタのための通路として使用される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記センサーは、全般的に前記センサーの中央部の近くで相対的に高いピクセル密度を有するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記センサーは、全般的に前記センサーの周辺部の近くで相対的に低いピクセル密度を有するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
全般的に前記センサーの中央部の近くでの相対的に高いピクセル密度は、相対的に高い映像解像度を維持しながらも、全般的に前記センサーの中央部の近くでの相対的に高いピクセル密度を利用して望遠撮影へのズーミングを可能にする、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
筺体、光学要素、及びセンサー、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記センサーは、前記筺体内に装着され、
前記センサーは、前記光学要素と整列され、
前記センサーは、映像を向上させるために前記輻射線の列の収集中に意図的に移動し、
前記センサーは、多数のピクセルを含み、
前記多数のピクセルは、前記センサーの上に変化する密度で配列され、
前記センサーは、多数の貫通ホールを介して配線板に連結される多数の連結部を有し、
前記配線板は、映像を記録する信号処理器への出力を有する装置。
【請求項１６】
筺体、光学要素、及びセンサー、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記センサーは、前記筺体内に装着され、
前記センサーは、前記光学要素と整列され、
前記センサーは、多数のピクセルを含み、
前記多数のピクセルは、前記センサーの上に変化する密度で配列され、
向上した映像を生成するために信号処理器に電子式安定化回路が付着される装置。
【請求項１７】
筺体、光学要素、センサー、ズームレンズ、ズームレンズ制御メカニズム、及び自動調節レンズシェード、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記センサーは、前記筺体内に装着され、
前記センサーは、前記光学要素と整列され、
前記ズームレンズは、前記筺体に装着され、
前記ズームレンズ制御メカニズムは、前記ズームレンズに連結され、
前記自動調節レンズシェードは、望遠露出時には、前記自動調節レンズシェードが伸長し、広角露出時には、収縮するように前記ズームレンズ制御メカニズムに連結され、
前記自動調節レンズシェードは、前記筺体の外部に装着される装置。
【請求項１８】
センサーフレームの外部に装着された散乱光センサー、及びモーター、をさらに含み、
前記散乱光センサーは、望遠映像の大きさを感知し、
前記モーターは、前記散乱光センサーに連結され、
前記モーターは、前記レンズシェードに連結され、
前記散乱光センサーが前記センサーの外部で散乱される光を検出すれば、前記モーターは、微光から前記光学要素を遮断するように前記レンズシェードを伸長する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
ギアーメカニズムをさらに含み、
前記ギアーメカニズムは、望遠位置と広角位置との間で前記ズームレンズを移動させるために前記筺体の内部に装着される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
筺体、光学要素、センサー、ズームレンズ、手動式ズームレンズ制御メカニズム、及び手動調節レンズシェード、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記センサーは、前記筺体内に装着され、
前記センサーは、前記光学要素と整列され、
前記ズームレンズは、前記筺体に装着され、
前記手動式ズームレンズ制御メカニズムは、前記ズームレンズに連結され、
前記手動調節レンズシェードは、前記筺体の外部に前記光学要素の上に装着され、
前記手動調節レンズシェードは、望遠撮影時には、前記手動調節レンズシェードが伸長し、広角撮影時には、収縮するように前記手動式ズームレンズ制御メカニズムに連結される装置。
【請求項２１】
筺体、光学要素、及び曲面状センサー、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記曲面状センサーは、映像を向上させるために前記輻射線の列の収集中に意図的に移動し、
前記曲面状センサーは、多数のピクセルを含み、
前記曲面状センサーは、多数の貫通ホールを介して配線板に連結される多数の連結部を有し、
前記配線板は、映像を記録する信号処理器への出力を有する装置。
【請求項２２】
筺体、光学要素、曲面状センサー、電子式映像安定化センサー、及び作動器、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記電子式映像安定化センサーは、前記筺体の内部に装着され、
前記電子式映像安定化センサーは、露出が行われるとき、前記筺体の所望しない動きを感知し、
前記作動器は、前記電子式映像安定化センサーに電気的に連結され、
前記作動器は、前記曲面状センサーに機械的に連結され、
前記作動器は、前記電子式映像安定化センサーによって感知された前記筺体の所望しない動きを補正するために前記曲面状センサーを移動させ、
前記曲面状センサーは、多数の貫通ホールを介して配線板に連結される多数の連結部を有し、
前記配線板は、映像を記録する信号処理器への出力を有する装置。
【請求項２３】
前記センサーは、多数のピクセルを含み、
前記多数のピクセルは、前記曲面状センサーの上に変化する密度で配列される、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
カメラを具備する段階−前記カメラは、センサーを含み、前記カメラは、光学部を含み、
前記センサーは、多数の間隙によって全体的に境界を成している多数のファセットを含み、
前記カメラは、前記光学部の動きを意図的に起こす光学部動き手段を含む、
第１露出を記録する段階、
第２露出が行われる間に、前記光学部動き手段を作動させて前記光学部の意図的動きを起こす段階、
第２露出を行う段階、
前記センサーの前記多数の間隙によって所望の映像で漏れた部分を検出するために前記第１及び第２露出を比較する段階、
前記第１及び前記第２露出を使用して完全な映像を合成する段階、を含む方法。
【請求項２５】
前記光学部動き手段は、前記光学部が曲面状センサーの側に移動するように意図的に動きを起こす、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記センサーは、全般的に前記センサーの中央部の近くで相対的に高いピクセル密度を有するように構成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記センサーは、全般的に前記センサーの周辺部の近くで相対的に低いピクセル密度を有するように構成される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
全般的に前記センサーの中央部の近くでの相対的に高いピクセル密度は、相対的に高い映像解像度を維持しながらも、全般的に前記センサーの中央部の近くでの相対的に高いピクセル密度を利用して望遠撮影へのズーミングを可能にする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
カメラを具備する段階−前記カメラは、センサーを含み、前記カメラは、光学部を含み、
前記センサーは、多数の間隙によって全体的に境界を成している多数のファセットを含み、
前記カメラは、前記光学部の動きを意図的に起こす光学部動き手段を含む、
電子式映像安定化センサーを具備する段階−前記電子式映像安定化センサーは、筺体の内部に装着され、前記電子式映像安定化センサーは、露出が行われるとき、前記筺体の所望しない動きを感知する、
作動器を具備する段階−前記作動器は、前記電子式映像安定化センサーに電気的に連結され、前記作動器は、曲面状センサーに機械的に連結され、前記作動器は、前記電子式映像安定化センサーによって感知された前記筺体の所望しない動きを補正するために前記曲面状センサーを移動させる、
第１露出を記録する段階、
第２露出が行われる間に前記光学部動き手段を作動させて前記光学部の意図的動きを起こす段階、
第２露出を行う段階、
前記センサーの前記多数の間隙によって所望する映像で漏れた部分を検出するために前記第１及び第２露出を比較する段階、
前記第１及び前記第２露出を使用して完全な映像を合成する段階、を含む方法。
【請求項３０】
前記光学部動き手段は、前記光学部が前記曲面状センサーの側に移動するように意図的に動きを起こす、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記センサーは、全般的に前記センサーの中央部の近くで相対的に高いピクセル密度を有するように構成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記センサーは、全般的に前記センサーの周辺部の近くで相対的に低いピクセル密度を有するように構成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
全般的に前記センサーの中央部の近くでの相対的に高いピクセル密度は、相対的に高い映像解像度を維持しながらも、全般的に前記センサーの中央部の近くでの相対的に高いピクセル密度を利用して望遠撮影へのズーミングを可能にする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
カメラを具備する段階−前記カメラは、曲面状センサーを含み、前記曲面状センサーは、多数のミニセンサーを含み、前記カメラは、光学部を含み、
前記曲面状センサーに連結された信号処理器を具備する段階、
低い光性能を改善するために、前記多数のピクセルの隣接グループからの多数の出力信号を、前記曲面状センサーに形成された前記多数のミニピクセルの隣接グループからの多数の出力信号に併合し、この併合された出力を前記信号処理器によって１つのピクセルの出力として処理するようにする段階、を含む方法。
【請求項３５】
カメラを具備する段階−前記カメラは、曲面状センサーを含み、前記曲面状センサーは、  多数のミニセンサーを含み、前記カメラは、光学部を含む、
前記曲面状センサーに連結された信号処理器を具備する段階、
鮮明度の喪失の代わりに、重複されたピクセル格納を除去する段階、を含む方法。
【請求項３６】
筺体、光学要素、曲面状センサー、及び信号処理器、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記筺体には、断熱ガスが充填され、
前記曲面状センサーは、間隙で分離した多数のミニセンサーを含み、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記信号処理器は、前記曲面状センサーに連結され、出力を記録する装置。
【請求項３７】
前記断熱ガスは、アルゴンである、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記断熱ガスは、クリプトンである、請求項３６に記載の装置。
【請求項３９】
前記断熱ガスは、キセノンである、請求項３６に記載の装置。
【請求項４０】
筺体、光学要素、曲面状センサー、及び信号処理器、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記曲面状センサーは、グラフェンで製作され、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記信号処理器は、前記曲面状センサーに連結され、出力を記録する装置。
【請求項４１】
筺体、光学要素、曲面状センサー、及び信号処理器、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記曲面状センサーは、ストレスシリコンで製作され、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記信号処理器は、前記曲面状センサーに連結され、出力を記録する装置。
【請求項４２】
筺体、光学要素、曲面状センサー、及び信号処理器、を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記曲面状センサーは、応力シリコンで製作され、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記信号処理器は、前記曲面状センサーに連結され、出力を記録する装置。
【請求項４３】
筺体、光学要素、曲面状センサー、及び信号処理器を含み、
前記光学要素は、前記筺体に装着され、
前記光学要素は、輻射線の列を伝達する役目をし、
前記曲面状センサーは、互いに連結され、重畳される形態を有する多数の花びら形状セグメントを含み、
前記曲面状センサーは、前記筺体内に装着され、
前記曲面状センサーは、前記光学要素と整列され、
前記信号処理器は、前記曲面状センサーに連結され、出力を記録する装置。
【請求項４４】
カメラ筺体、対物レンズ、多数のミニセンサー、光線を分割及び結像するための発散／収斂光学要素、及び信号処理器、を含み、
前記対物レンズは、前記カメラ筺体に装着され、
前記多数のミニセンサーは、前記カメラ筺体内に配置され、
前記ミニセンサーは、第１円弧に沿って配列され、曲面配列を形成し、
前記発散／収斂光学要素は、前記対物レンズで出射される光線を前記多数のミニセンサーの上に分割及び結像し、
前記発散／収斂光学要素は、前記対物レンズと前記多数のミニセンサーとの間に配置され、
前記発散／収斂光学要素は、前記第１円弧に平行な第２円弧に沿って配列され、
前記多数のミニセンサーは、それぞれの出力を有し、
前記ミニセンサーの各々の前記出力は、信号処理器に連結される装置。
【請求項４５】
前記ズームレンズは、ズームレンズ筒を含み、
前記ズームレンズ筒は、前記レンズシェードの位置を調節するための前記手動調節レンズシェードに連結される、請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施例は、曲面状センサーを含むカメラを結合した通信装置に関する。この装置により、従来の携帯電話（セルホン）カメラで得ることができるものよりさらに高い画質の写真を得ることができ、別途のポケット用カメラを携帯する必要がない。本発明の他の実施例は、平面または曲面状センサーと、映像を生成するために意図的に光学部（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｉｎ）を移動させる要素を含むカメラ組合に関する。本発明のさらに他の実施例は、シリコン繊維で製作される凹形の曲面状センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｉ．簡略なカメラの歴史
【０００３】
３つの基本カメラ類型の進化
【０００４】
最初の「箱」及び「じゃばら」から進化したカメラは、２０世紀後半に現在の３つの基本形態に進化して来た。 距離計連動（ｒａｎｇｅｆｉｎｄｅｒ）カメラが最初に登場し、次に 一眼反射式、すなわちＳＬＲ（ｓｉｎｇｌｅ  ｌｅｎｓ  ｒｅｆｌｅｘ）カメラが、最後にコンパクト型Ｐ＆Ｓ（ｐｏｉｎｔ  ａｎｄ  ｓｈｏｏｔ）カメラが出た。最近、大部分の携帯用カメラは、これら距離計連動式、ＳＬＲ式、Ｐ＆Ｓ式を採択している。
【０００５】
単純な従来のカメラ
【０００６】
図１は、筺体、対物レンズ、写真用フィルムまたは平面センサーを含む従来のカメラを単純化して示す。
【０００７】
しかし、平面フィルムまたはセンサーと単純なレンズは、いくつかの問題に直面している。フィルムやセンサーの映像領域の端部に到逹する光の経路が長くなり、その部分の光量が曇る。 光線がセンサー端部に長い経路を介して到逹するので、この部分の光量が弱くなることは勿論、「レインボー効果」、すなわち色収差がさらに激しくなる。
【０００８】
図２は、映像形成面が曲面となっている人間の目を単純化して示す。人間の目は、例えば、映像を形成するために角膜と１つのレンズだけが必要である。しかし、平均的に人間の１つの網膜には、２，５００万個の杆状細胞と６００万個の円錐細胞が入っている。最近の高級型カメラは、６〜２０個の部品で構成されるレンズを使用する。非常に珍しく且つ超高価のカメラだけが人間の目が有する杆状細胞と円錐細胞と同数のピクセルを有し、人工照明なしに日没後の映像を撮影することができるカメラは存在しない。
【０００９】
イーグルの網膜には、人の目が有する感覚細胞数の８倍が集まっている。イーグルの感覚細胞は、玉サイズの球体の上に配列されている。イーグルの目では、丸い感覚細胞により光学系が単純になる。現在存在する商用カメラのうちイーグルの目の中にある感覚細胞数の１／４に該当するピクセル数を有するカメラは存在しない。イーグルの目は、簡単なレンズと曲面型網膜よりなる。従来の最高級カメラは、精巧なコーティング、特殊材料、複雑な構成の多重レンズを使用するが、これらは、いずれも平面形センサーを補償するためのものである。イーグルは、どんなカメラよりも単純で、軽くて且つ小さい光学系を利用して、昼にも、 日光の下でも、または夕暮れ時にも事物を明確に見ることができる。
【００１０】
距離計連動カメラ（ｒａｎｇｅｆｉｎｄｅｒ  ｃａｍｅｒａ）
【００１１】
距離計連動カメラは、初期の専門家向け３５ｍｍライカ（ＬＥＩＣＡ（登録商標））カメラから、後で出た一般引用インスタマチック（ＩＮＳＴＡＭＡＴＩＣ（登録商標））フィルムカメラにまで幅広く分布している。（ＫＯＤＡＫ（登録商標）のＩＮＳＴＡＭＡＴＩＣ（登録商標）カメラの大部分は、焦点機能がないため、事実上、距離計連動カメラではなかった。但し、ＩＮＳＴＡＭＡＴＩＣ型モデルのうち少数の一部は、焦点機能があり、撮影用レンズ（ｔａｋｉｎｇ  ｌｅｎｓ）から分離した別途のビューイングレンズ（ｖｉｅｗｉｎｇ  ｌｅｎｓ）を有していて、距離計連動に分類される。距離計連動カメラは、シャッターを機械的にまたはデジタル的に開いたり閉める時、フィルム（あるいは最近にはセンサー）に像を形成する撮影用レンズを有する。そしてユーザが被写体を眺めることができるようにする第２のレンズ（ビューイングレンズ）が使用される。撮影用レンズと連動して結像をするこのビューイングレンズを介してカメラの焦点を合わせることができるようになる。
【００１２】
撮影用レンズとビューイングレンズが異なり、被写体の遠近が異なるので、撮影用レンズで撮影した映像は、常時ビューイングレンズで眺めた映像と若干異なる。時差（視覚差）と呼ぶこの問題点は、大部分の状況では軽微であるが、近い距離では重要な問題になる。
【００１３】
被写体拡大のための長い望遠レンズは、距離計連動形式では実用的ではない。なぜなら、２つのレンズが必要であり、レンズが高価であり、カメラボディー内に位置するものより設置空間がさらに広くならなければならないからである。このため、長い望遠レンズが距離計連動カメラには存在しない。
【００１４】
一部の距離計連動カメラでは、ビューファインダーの中にフレームを表示するが、焦点を調節するとき、このフレームの境界が撮影用レンズの境界と一致するようにする。これは、ユーザが眺める場面を実際撮影される画像と一致させることである（但し、焦点が合う部分だけに対して一致する）。焦点が合わない背景と前景は、動くため、撮影された映像の当該部分とビューファインダーで眺めた部分は、依然として若干の差異を有する。
【００１５】
いくつかの距離計連動カメラでは、交換式または脱着式レンズを使用することがあるが、視覚差の問題は、依然として解決不可能な問題として残っていて、若干広いか、または少し長い望遠用アクセサリー水準を顕著に超過する距離計連動カメラを市販して成功したカメラ製造社はまだ存在しない。距離計連動レンズを付加する場合には、常に、これと類似のビューファインダーレンズが同伴しなければならない。それとも、ユーザが眺めた場面と撮影された写真が全然一致しない。これにより、レンズ費用が二倍に増加する。アクセサリーレンズに対する同一の限界を有する、距離計連動カメラで派生したものとして二眼反射式（ｔｗｉｎ  ｌｅｎｓ  ｒｅｆｌｅｘ）カメラがあるが、ＲＯＬＬＥＩ−ＷＥＲＫＥ（登録商標）社で製作したカメラを例に取ることができる。
【００１６】
コンパクト型、またはＰ＆Ｓ（ｐｏｉｎｔ  ａｎｄ  ｓｈｏｏｔ）カメラ
【００１７】
現在、一般ユーザに最も人気ある形式は、「Ｐ＆Ｓ」カメラである。このカメラは、初めにフィルムカメラとして登場したが、最近、ほぼすべてデジタルカメラである。大部分のこのカメラは、光学式ズームレンズを永久的に付着していて、光学系を交換することができない。ズームレンズは、一般的に、少しの広角から低倍率の望遠機能まで可能な４×の倍率を有する。ズーム機能時の画質及び速度を保証するために、この倍率より大きい倍率は適用しない。一部のメーカでは、この４×倍率以上のズーム機能を適用しているが、得られた映像の画質と速度が悪くなる。
【００１８】
他のカメラでは、光学倍率を大きくするために、デジタルズームを追加したりするが、大部分の編集者と写真作家は、デジタルズームで撮影した写真を嫌う。その理由は、次の段落で説明する。１８ｍｍのＳＬＲレンズ（相対的比較のために、既存の標準型３５ｍｍフィルムＳＬＲカメラに使用するレンズとして前提する）に該当する前景と同じくらいの広い広角レンズを使用するＰ＆Ｓカメラはない。２００ｍｍのＳＬＲレンズ（同様に、標準型３５ｍｍフィルムカメラに使用するレンズとして前提する）と同じくらいの長い望遠レンズを使用するＰ＆Ｓカメラはない。最近、通常のカメラよりも移動電話機やＰＤＡを利用して毎日写真を撮影する場合がさらに多い。これら移動電話機やＰＤＡも、本明細書ではＰ＆Ｓカメラに含ませることにする。
【００１９】
一眼反射式（ＳＬＲ、ｓｉｎｇｌｅ  ｌｅｎｓ  ｒｅｆｌｅｘ）カメラ
【００２０】
一眼反射式カメラでは、アクセサリーレンズの選択幅が大きいため、最近、高級アマチュアと専門家によって最も一般的に使用される。３５ｍｍフィルムＳＬＲカメラにおいて、アクセサリーレンズは１８ｍｍ魚眼レンズから１，０００ｍｍ超高倍率望遠レンズまであり、これに加えて、それらの間にある多様な倍率を使用することができる光学式ズームレンズもある。
【００２１】
ＳＬＲでは、ビューファインダーに入る映像を反射する鏡が撮影用レンズの後方にある。シャッターを押圧すれば、この鏡が上昇し、光路から外れて、像がフィルムやセンサーに直接結像される。このような方式により、ビューファインダーで見る場面が、極度の広角撮影から望遠撮影に至るまで、ほぼ正確な映像になる。このような「正確な」映像撮影に対する唯一の例外は、迅速な撮影動作に関するものであって、鏡の動きによる時間遅延に起因して作家がビューファインダーで先程に見た場面と実際撮影される映像に若干の差異が発生するものである。
【００２２】
一部内在した短所にもかかわらず、非常に多様なレンズの活用性側面で、ＳＬＲは、２０世紀後半に人気あるカメラになった。ＳＬＲの短所は、他の形式のカメラよりも可動部品が多くて機構が複雑になり、且つ、鏡の動きによる騒音、振動、そして時間遅延を例示することができる。また、動く鏡の光路の前方の遠い所にあるレンズがフィルムやセンサーからさらに遠く位置しなければならないので、レンズの設計に制約があり、これにより、レンズが重くて大きくなる。またレンズ交換時に、カメラボディー及びレンズ後方部にダスト、湿気、その他異物が入るようになる。
【００２３】
フィルムとは異なって、センサーは、固定されているので、デジタルＳＬＲが登場しながらダスト流入が大きい問題になった。フィルムは巻き取られながらダスト小片も一緒に巻き取ることができるので、１つの写真フレームにのみ影響を与えるが、デジタルカメラの場合には、センサーを清潔にしない限り、すべての写真にダストが撮れるようになる。最近の設計では、センサーを掃除するために間歇的にセンサーを振動させる。しかし、これによってもカメラについたダストを除去することができず、油粒子をも除去しない。より最近の設計では、この問題の深刻性を認識し、カメラ内部に接着バンドを設置し、センサーから振動によって落ちるダストがこれにくっつくようにしている。しかし、この接着バンドを定期的に交替しなければならないので、カメラユーザは、この作業を行うためのサービス技術者を必要とする。
【００２４】
ＳＬＲの固有機能は、交換可能なレンズを使用することであるから、前記問題は持続する。鏡関連メカニズムとビューファインダー光学部により重さが増加し、サイズが大きくなる。ＳＬＲでは、正確なレンズ及びレンズをボディーに付着するメカニズムが必要であるから、ＳＬＲレンズとＳＬＲボディーとの間に機械的、電気的連結が行わなければならない。これにより、重さ、複雑性、費用がさらに大きくなる。前記「振動」設計のうち一部においては、垂直位置にある間に、すなわちカメラが空に向けるか、または地に向ける間に、センサーが振動する場合、ダストを取る接着バンドがない時には、すべての写真を水平形態で撮影することを前提とする。
【００２５】
光学式ズームレンズ
【００２６】
光学式ズームレンズは、ＳＬＲレンズの交換必要性を減少する。大部分の撮影時に、写真作家は、単純にズームインズームアウト機能を利用する。しかし、一部の状況では、依然としてさらに広くて長いＳＬＲ用アクセサリーレンズを必要とし、とにかくユーザは、レンズを交換しなければならない。
【００２７】
最近、多いＰ＆Ｓカメラには、基本的にズームレンズが永久装着されていて、ほぼすべてのＳＬＲは、付属品としてズームレンズを提供している。光学技術が続いて発展しているとしても、ズームの範囲に対しては、どんなレンズでも適切に作用可能でなければならないという技術的限界がある。ズームレンズに対する他のジレンマは、標準レンズよりズームレンズがさらに重くて、「遅くて」（この意味は、通過する光量が少なくて有用性が制限されるということ）、鮮明な映像を得ることができず、焦点距離固定型レンズに比べて色忠実度が劣るということである。
【００２８】
また、光学式ズームは、レンズ構成要素の動きがさらに多くなければならないので、可動部品が増加するようになり、時間及び使用上の機械的問題を起こし、費用が追加される。光学式ズームは、機械的に伸縮されるので、まるで空気ポンプのように作用し、遠距離拡大（ズームイン）時には、外部空気を吸い込み、ズームアウトにより収縮時には空気を圧縮するようになる。これにより、湿気（時にはダスト）が内部に容易に流入される。
【００２９】
ＩＩ．  既存携帯電話カメラの限界
【００３０】
ガートナー（Ｇａｒｔｎｅｒ）グループは、２００９年に世界的に１０億が超える携帯電話が売れたと報告した。現在使用可能な多くの携帯電話には、カメラが装着されている。このようなカメラは、一般的に、通常のレンズの後方に単純な構造で平面設置された低画質写真装置である。このような携帯電話カメラで撮影する写真の画質は、一般的にＰ＆Ｓ級以上の写真専用カメラで撮影した写真の画質より低い。一般的に、携帯電話カメラには、シャッター速度、望遠機能、またはその他機能のための高級制御装置が不足である。
【００３１】
既存の携帯電話及びＰＤＡカメラの４つの欠点
【００３２】
１．平面形デジタルセンサーを使用するので、光学的欠点があり、低い画質の写真を得るようになる。正常な解像度を得るためには、さらに大きいレンズが必要であるが、この場合、このような小型装置は扱いにくい。
【００３３】
２．他の欠点は、レンズが「遅くて」多くの光を集光することができない点である。このような装置で撮る写真の大部分は、日没後に、または室内で撮影される。このため、フラッシュ照明が必要になる。
【００３４】
小型装置では、フラッシュ照明の近くにレンズが設置され、この際、赤目現象がしばしば発生する。暗い所では、さらによく見るために目の瞳孔が大きく開かれる。この際、フラッシュ光が目の網膜で反射し、瞳が赤く撮れる。赤目を無くすために、一部のカメラ製造社は、フラッシュを使用して写真を撮る前に、他のフラッシュを瞬間的に炊いて瞳孔が閉まるようにカメラを製作する。しかし、この機能は、時々作動し、自然なポーズを取ることを常に妨げる。
【００３５】
ユーザが赤目を無くすことができるペンシル機能もある。人間用赤目除去ペンシルがあり、さらに愛玩動物用赤目除去ペンシルもある。一部のカメラソフトウェア開発者は、赤目を検出し、人工的に赤目を除去するアルゴリズムを作った。これにより、被写体の実際眼球色と一致させることができるが、常にそうではない。
【００３６】
３．フラッシュ照明を利用して写真を撮影するので、バッテリー使用時間が短縮される。
【００３７】
４．フラッシュ照明による写真撮影は、人工的である。すなわち背景は暗くなり、前景の顔は、白く撮れる。あごの線が著しくなり、時には、人の鼻孔をのぞくことができる程度に撮れることがある。現在高画質（ＨＤ）テレビの販売によって、大衆の鮮明な映像要求が増加している。
【００３８】
過去には、ＩＮＳＴＡＭＡＴＩＣカメラを利用して多くの写真撮影をしたが、大衆は、すぐにこのような低画質写真に嫌気を出すようになった。専門家とシリアスな愛好家が３５ｍｍカメラを使用するようになり、まもなくこのカメラが大衆的な市場製品になった。現在は、前にも後にもなく多くの写真が携帯電話で撮影されているが、写真品質が二流であるから、そのようなサイクルが繰り返される可能性が大きい。このような問題を低減するための装置の開発によって主な技術的進歩が達成され、映像取得分野において長期間要求されたものを満たすようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
本発明は、曲面状センサーを使用するカメラが含まれる移動通信装置に対する方法と装置を提供する。本発明の特定実施例によれば、移動通信装置には、携帯または無線電話、スマトホン、個人デジタル補助装置（ＰＤＡ）、ラップトップまたはノートパソコン、またはその他携帯用情報機器が含まれることができる。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明の一実施例は、曲面状センサーを含むカメラ用方法及び装置に関する。他の実施例で、カメラには、機械式映像安定化機能が含まれる。また、他の実施例では、電子式映像安定化を使用する。さらに他の実施例では、光学式映像安定化を使用する。
【００４１】
さらに他の実施例で、従来のセンサーを有するカメラは、カメラ筺体の外部に装着され、自動で制御されるレンズシェードを含む。この自動制御式レンズシェードは、望遠撮影時には、伸長し、広角撮影時には、収縮する。さらに他の実施例で、カメラは、校正用光学要素とともに、ミニセンサーのアーチ型配列を利用する。
【００４２】
本発明の他の目標及び目的の認識、そして本発明のさらに完全で且つ包括的な理解は、以下の好ましい実施例の説明を研究することによって、そして添付の図面を参照することによって得ることができる。
【発明の効果】
【００４３】
移動通信装置と曲面状センサーを結合することによって、次の効果を得る。
【００４４】
１．平面センサーを有する既存の携帯電話よりさらに高い画質の写真を得る。このような高画質の写真を、大きくて且つ高いレンズを使用することなく得ることができる。
【００４５】
２．周囲照明を明るくするために必要なフラッシュの必要性を減少するかまたは除去することができる大きい集光性能を得ることができる。
【００４６】
３．バッテリー使用時間が長くなる。フラッシュの必要性を減少するかまたは除去するからである。
【００４７】
また、曲面状センサーを利用したカメラと移動通信装置を結合することによって、写真専用携帯型カメラが不要になる。まるで、最近に携帯電話に時計が内蔵しているから、多くの人々が手首時計をつけないことと同様である。最初に高性能カメラと移動通信装置を結合した本発明によって、別途のカメラを携帯しなければならない必要性が低減するかまたは除去される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、平面フィルムまたは平面センサーを利用する従来の一般的なカメラを示す。
【図２】図２は、人の眼球を単純に描いている。
【図３】図３は、本発明の一実施例によって製造された曲面状センサーを有するデジタルカメラの概略的全体構成図である。
【図４Ａ】図４Ａは、略曲面を成しているセンサーの多様な形態を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、略曲面を成しているセンサーの多様な形態を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、略曲面を成しているセンサーの多様な形態を示す。
【図５】図５は、９個の平面セグメントまたはファセット（ｆａｃｅｔ）を有するように製作したセンサーを示す。
【図６】図６は、複数のファセット（ｆａｃｅｔ）で構成され、略曲面を形成している物体の断面を示す。
【図７】図７は、図６に示す曲面の斜視図である。
【図８】図８は、図６及び図７に示すセンサーを電気的に連結する１つの方法を提供する。
【図９Ａ】図９Ａは、図７に示されたセンサーの他の詳細図であって、平たい面を曲げるように基材上の間隙（ｇａｐ）を拡張する前と後の形態を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図７に示されたセンサーの他の詳細図であって、平たい面を曲げるように基材上の間隙（ｇａｐ）を拡張する前と後の形態を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、センサー連結方式を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、センサー連結方式を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、曲げるなどの方法で傘形状のように略ドーム形状の表面を形成するための超薄形シリコンよりなる一連の花弁形状のセグメントを示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、曲げるなどの方法で傘形状のように略ドーム形状の表面を形成するための超薄形シリコンよりなる一連の花弁形状のセグメントを示す。
【図１２】図１２は、センサーセグメントの配列を詳細に示す。
【図１３】図１３は、図１２に示されたセグメントを結合して形成される曲面形態の斜視図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、芯型（ｍａｎｄｒｅｌ）を使用して薄い半導体材料層を使用して略ドーム形状の面を形成する他の方法を説明する。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、芯型（ｍａｎｄｒｅｌ）を使用して薄い半導体材料層を使用して略ドーム形状の面を形成する他の方法を説明する。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、芯型（ｍａｎｄｒｅｌ）を使用して薄い半導体材料層を使用して略ドーム形状の面を形成する他の方法を説明する。
【図１４Ｄ】図１４Ｄ、図１４Ｅ、図１４Ｆは、芯型を使用して略ドーム形状の面を形成する方法を説明する。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、芯型を使用して略ドーム形状の面を形成する方法を説明する。
【図１４Ｆ】図１４Ｆは、芯型を使用して略ドーム形状の面を形成する方法を説明する。
【図１４Ｇ】図１４Ｇは、ドーム形状の面にセンサーを配置した形態を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、広角写真を撮影しているカメラを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、実際倍率写真を撮影しているカメラを示す。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、望遠写真を撮影しているカメラを示す。
【図１６】図１６は、ピクセルが相対的に中央にさらに集中している１つの実施例と既存センサーの映像を比較することによって、ピクセル密度が変化する特性を説明するための図である。
【図１７】図１７は、ピクセルが相対的に中央にさらに集中している１つの実施例と既存センサーの映像を比較することによって、ピクセル密度が変化する特性を説明するための図である。
【図１８】図１８は、収縮・伸長可能なレンズシェードを有するカメラの概略的形態を示す。カメラが、広角撮影時には、レンズシェードが収縮し、望遠撮影の場合には、レンズシェードが伸長する。実際倍率撮影の場合には、レンズシェードが部分的に伸長する。
【図１９】図１９は、収縮・伸長可能なレンズシェードを有するカメラの概略的形態を示す。カメラが、広角撮影時には、レンズシェードが収縮し、望遠撮影の場合には、レンズシェードが伸長する。実際倍率撮影の場合には、レンズシェードが部分的に伸長する。
【図２０】図２０は、収縮・伸長可能なレンズシェードを有するカメラの概略的形態を示す。カメラが、広角撮影時には、レンズシェードが収縮し、望遠撮影の場合には、レンズシェードが伸長する。実際倍率撮影の場合には、レンズシェードが部分的に伸長する。
【図２１】図２１は、収縮・伸長可能なレンズシェードを有するカメラの概略的形態を示す。カメラが、広角撮影時には、レンズシェードが収縮し、望遠撮影の場合には、レンズシェードが伸長する。実際倍率撮影の場合には、レンズシェードが部分的に伸長する。
【図２２】図２２は、複合センサーの２つの形態を示し、図２２で、センサーは、元の位置に整列されていて、１番目の映像をキャプチャーする。
【図２３】図２３は、複合センサーの２つの形態を示す図２３で、センサーは、回転し、２番目の映像をキャプチャーし、図２２と図２３の２つの連続映像を結合し、完全な最終映像を生成する。
【図２４Ａ】図２４Ａは、図２２、２３の他の実施例を示すものであって、露出時にセンサーが対角線位置に移動することを示す。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、図２２、２３の他の実施例を示すものであって、露出時にセンサーが対角線位置に移動することを示す。
【図２５Ａ】図２５Ａは、多様に配列されたセンサーファセットとそれらの間にある間隙を含む４種類のセンサーの１つを示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、多様に配列されたセンサーファセットとそれらの間にある間隙を含む４種類のセンサーの１つを示す。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、多様に配列されたセンサーファセットとそれらの間にある間隙を含む４種類のセンサーの１つを示す。
【図２５Ｄ】図２５Ｄは、多様に配列されたセンサーファセットとそれらの間にある間隙を含む４種類のセンサーの１つを示す。
【図２６】図２６は、電気信号を出力するために使用する多様な連結方式を示すものであって、動くセンサーの裏面を示す図である。
【図２７】図２７は、電気信号を出力するために使用する多様な連結方式を示すものであって、動くセンサーの裏面を示す図である。
【図２８】図２８は、電気信号を出力するために使用する多様な連結方式を示すものであって、動くセンサーの裏面を示す図である。
【図２９】図２９は、センサーと処理器との間の無線連結を説明するためのブロックダイヤグラムである。
【図３０】図３０は、本発明の他の実施例によるカメラ装置の側断面図である。
【図３１】図３１は、図３０のカメラ装置のセンサーの前面図である。
【図３２】図３２は、本発明の他の実施例によるカメラ装置のブロックダイヤグラムである。
【図３３】図３３は、曲面状センサーを内蔵した電子装置の多様な形態を示す。
【図３４】図３４は、曲面状センサーを内蔵した電子装置の多様な形態を示す。
【図３５】図３５は、曲面状センサーを内蔵した電子装置の多様な形態を示す。
【図３６】図３６は、曲面状センサーを内蔵した電子装置の多様な形態を示す。
【図３７】図３７は、曲面状センサーを内蔵した電子装置の多様な形態を示す。
【図３８】図３８は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図３９】図３９は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４０】図４０は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４１】図４１は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４２】図４２は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４３】図４３は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４４】図４４は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４５】図４５は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４６】図４６は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４７】図４７は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４８】図４８は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図４９】図４９は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図５０】図５０は、センサーが既存にキャプチャーすることができるものよりさらに鮮明な映像をキャプチャーする方法を示す。
【図５１】図５１は、固定型平面センサーの上で光学要素が完全な円形経路に沿って移動することを示す概略図である。
【図５２】図５２は、図５１に示された光学要素とセンサーを上から見た図である。
【図５３】図５３は、固定型曲面状センサーの上に位置する移動型光学要素の概略図である。
【図５４】図５４は、図５３に示された光学要素とセンサーを右から見た図である。
【図５５】図５５は、固定型光学要素の下で平面センサーを回転移動させる方法の概略図である。
【図５６】図５６は、図５５に示された光学要素とセンサーを上から見た図である。
【図５７】図５７は、図５５及び図５６に示されたように、センサーの回転運動を起こす方法を示す概略図である。
【図５８】図５８は、図５７に示された構成要素の斜視図である。
【図５９】図５９は、固定型光学要素の下で動く曲面状センサーの回転運動を起こす方法の概略図である。
【図６０】図６０は、図５９に示された光学要素とセンサーを上から見た図である。
【図６１】図６１は、光学要素を円運動させる方法の概略図である。
【図６２】図６２は、単一の円形経路に沿って移動する９種類の平面センサーを示す。
【図６３】図６３は、ピクセルが配列された平面センサーの簡略図であり、図６３で、センサーは、元の位置にあるものである。
【図６４】図６４は、ピクセルが配列された平面センサーの簡略図であり、図６４で、センサーは、円形経路に沿って連続して回転している。
【図６５】図６５は、ピクセルが配列された平面センサーの簡略図であり、図６５で、センサーは、円形経路に沿って連続して回転している。
【図６６】図６６は、平面センサーとレンズの組合を示す。
【図６７】図６７は、間隙を有する曲面状センサーとレンズの組合を示す。
【図６８】図６８は、映像安定化機能がないカメラで行った一番目露出の２つの連続した場面を示す。
【図６９】図６９は、映像安定化機能がないカメラで行った一番目露出の２つの連続した場面を示す。
【図７０】図７０は、映像安定化機能を有するカメラで行った一番目露出の２つの連続した場面を示す。
【図７１】図７１は、映像安定化機能を有するカメラで行った一番目露出の２つの連続した場面を示す。
【図７２】図７２は、目視で見た猫の姿を示す。
【図７３】図７３は、カメラ内のミニセンサーと間隙の上に重畳された猫の一番目及び二番目露出の２つの連続した場面を示す。
【図７４】図７４は、カメラ内のミニセンサーと間隙の上に重畳された猫の一番目及び二番目露出の２つの連続した場面を示す。
【図７５】図７５は、猫の最終合成映像を示す。
【図７６】図７６は、光学式映像安定化装置を示す本発明の一実施例の概略図である。
【図７７】図７７は、電子式映像安定化装置を示す本発明のさらに他の実施例の概略図である。
【図７８】図７８は、レンズシェードモーター制御機を示す本発明のさらに他の実施例の概略図である。
【図７９】図７９は、手動式ズーム及びレンズシェード制御機を示す本発明のさらに他の実施例の概略図である。
【図８０】図８０は、レンズシェード制御メカニズムを説明するための概略図である。
【図８１】図８１は、レンズシェード制御メカニズムを説明するための概略図である。
【図８２】図８２は、レンズシェード制御メカニズムを説明するための概略図である。
【図８３】図８３は、レンズシェード制御メカニズムを説明するための概略図である。
【図８４】図８４は、手動式ズーム及びレンズシェード制御機を示す概略図である。
【図８５】図８５は、ビニング及び圧縮方式を説明するための図である。
【図８６】図８６は、ビニング及び圧縮方式を説明するための図である。
【図８７】図８７は、ビニング及び圧縮方式を説明するための図である。
【図８８】図８８は、校正用光学要素とともに、ミニセンサーのアーチ型配列を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
添付の図面を参照して以下の実施例の説明を研究することによって、本発明の他の目標及び目的の評価、そして本発明のより完全で且つ包括的な理解が可能になる。
【００５０】
Ｉ．発明の概要
【００５１】
本発明は、非平面、曲がった、または曲面状センサーを有するカメラに関する方法及び装置を提供する。本発明は、移動通信装置と結合可能である。本明細書及び特許請求範囲で、用語「移動通信装置」及び「移動通信手段」は、情報、データ、コンテンツまたはその他形態の信号や情報を通信（送信及び／または受信を含む）するために使用可能な装置またはハードウェア及び／またはソフトウェアの結合を含むものと意図した。
【００５２】
移動通信装置の具体的な例として、セルラまたは無線電話、スマトホン、個人デジタル補助機器（ＰＤＡ）、ラップトップまたはノートパソコン、アイパッド（登録商標）またはその他のリーダー／コンピュータ、または通信用に使用したり映像コンテンツを見たり記録するのに使用することができる他の一般携帯用装置を挙げることができる。従来の平面センサーを含むカメラが装着された既存セルラ電話とは異なって、本発明では、曲面型、そうでなければ、非平面型センサーを含んでいる。一実施例によれば、本発明に使用されるセンサーの非平面表面は、複数の小さい平たいセグメントで構成され、これらが集まって略曲面を形成している。従来のセンサーは、ほぼ略２次元平面であることとは対照的に、本発明において使用するセンサーは、ほぼ３次元空間を占有している。
【００５３】
本発明は、多様な３次元的形状（球面、放物面、楕円面を含む。しかし、これらに限らない）よりなるセンサーを利用することができる。本明細書において、用語「曲線」と「曲面」は、直線と完全に同一線上にいないすべての線、エッジ、境界、セグメント、表面または特徴を網羅する概念である。用語「センサー」は、入射された任意波長の光子に反応する検出器、映像形成器、測定器、トランスデューサー、焦点面配列体、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、または光電池を包括する概念である。
【００５４】
本発明の一部実施例は、光学的スペクトラム上で映像を記録するように構成されていて、本発明の他の実施例は、他の形態の光放射を集めて感知し記録する多様な作業のために使用することができる。本発明の実施例には、色相、黒白、赤外線、紫外線、Ｘ線、またはその他の類型の放射、放出、波動、粒子のフローを集める／集めたり記録する装置が含まれる。本発明の実施例には、また、停止映像や動画を記録する装置が含まれる。
【００５５】
ＩＩ．本発明の具体的実施例
【００５６】
図３は、移動通信装置に結合されることができる、曲面状センサー１２を含んでいるデジタルカメラの全体概略図である。筺体１４の一側に光学要素１６が配置される。対物レンズ１６が入射光１８を受ける。本実施例によれば、光学要素が対物レンズである。一般的に、センサー１２は、入射する光子１８のエネルギーを電気信号２０に変換した後、信号処理器または光子処理器２２に出力する。信号処理器２２は、ユーザ操作機２４、バッテリーまたは電源供給装置２６、半導体メモリー２８に連結されている。信号処理器２２で生成された映像は、メモリー２８に格納される。映像は、ＵＳＢポートなどの出力端子３０を介してカメラから出力またはダウンロードすることができる。
【００５７】
本発明の実施例には、次のようなセンサーを内蔵したカメラが装着された移動通信装置が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００５８】
１．曲面状センサー：球体の略連続的な部分、または放物面や楕円面のような円錐部分の回転形状、またはその他の平面ではない形状を有するセンサー。略曲面であるセンサー１２の例は、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに図示した。本明細書では、曲面状センサーの多様な実施例を参照番号１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃなどで指定した。
【００５９】
２．ファセット（ｆａｃｅｔ）よりなるセンサー：多角形ファセット（またはセグメント）の集合体。任意の適切な多角形、すなわち四角形、直四角形、三角形、台形、５角形、６角形、７角形、８角形などを使用することができる。図５は、９個の平面多角形セグメント、すなわちファセット３２ａで構成されたセンサー１２ａを示す。一部応用のために、複数の平面センサーを単純に組立てたものは、その価格は、大幅に安くなるが、滑らかな曲面状センサーの利得を失うこともできる。図６及び図７は、複数のファセット３２ｂが集まって略球形を成しているセンサー表面１２ｂの側面図及び斜視図である。図７では、ファセット間の間隙３４を誇張して表現した。ファセットには、それぞれ数百、数千、または数百万個のピクセルがあり得る。本明細書で、センサー１２のファセットは、参照番号３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃなどで指定した。
【００６０】
図８は、図７に示された曲面状センサー１２ｂに接続される電気連結部３６を示す。内部表面には、半導体面が配列される。外部表面は、ＭＹＬＡＲ（登録商標）、ＫＡＰＴＯＮ（登録商標）、またはこれと類似の曲線形態の配線板であることができる。半導体面と配線板は、貫通ホール（ｖｉａ）を介して電気的に連結される。一実施例によれば、ファセット配列と配線板を連結するために、２点〜２，０００点以上の電気的経路が必要なことがある。
【００６１】
本発明の一実施例において、「曲げることができる」シリコンを製作するためにさまざまな方法が現在使用可能である。
【００６２】
Ｔｅｃｈｃｒｕｎｃｈウェブサイトには、「日本国化学会社Ｔｅｉｊｉｎは、カリフォルニア所在ＮａｎｏＧｒａｍと協力して、曲げが可能なシリコン半導体チップを製造することができる技術を開発した。核心要素は、直径が数十ナノメートル（ナノメートル（ｎｍ）は、１／１０億メートル（ｍ））の小さいシリコン粒子を使用したものである」という２００９年８月１９日付け掲示物がある。
【００６３】
Ｓｕｎなどは、２００５年８月１５日に発刊された論文「プラスチック基板上に印刷したＧａＡｓワイヤ配列で形成された曲げ可能なＧａＡｓ金属半導体ＦＥＴ（Ｂｅｎｄａｂｌｅ  ＧａＡｓ  ｍｅｔａｌ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｗｉｔｈ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ＧａＡｓ  ｗｉｒｅ  ａｒｒａｙｓ  ｏｎ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ）」で、「集積されたオーム接触部を有するＧａＡｓのマイクロ／ナノワイヤを、金属蒸着及びパターン形成、高温アーニリング、そして異方性化学エッチングによってバルクウェーハから製造した。これらワイヤは、一般的でない多様な素子基板（プラスチックや紙など）上に直接的に構成することができる高性能素子を製作するための独特な形態の材料になる。特に、印刷によって構成されたこれらのワイヤ配列を低温でプラスチック基板上に転写すれば、高品質の曲げ可能な金属半導体ＦＥＴが製造される」と開示した。
【００６４】
Ｅｎｄｇａｄｇｅｔウェブサイトには、「ＩＭＥＣの研究員は、４０００個のトランジスタを有する８ビットの論理回路を作るために、プラスチック基板、金回路、有機誘電体、及びペンタセン（ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）有機半導体を積層することによって曲げが可能なマイクロプロセッサーを開発した」と掲示されている。
【００６５】
本発明の他の実施例で、センサーは、ストレスシリコン（ｓｔｒｅｓｓｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ）または応力シリコン（ｓｔｒａｉｎｅｄ  ｓｉｌｉｃｏｎ）で形成することができる。
【００６６】
図９は、曲面状センサー１２ｂのファセットの詳細図である。一般的に、球形表面を形成するために使用する多角形の多いほどセンサーがより一層滑らかな曲面を成すようになる。
【００６７】
本発明の一実施例によれば、ウェーハ製作時に各カメラセンサーが碁盤形状のファセットを有するようにウェーハを製作する。センサーチップウェーハの前面または後面のうち一面には、少し曲がることはできるが、当該位置でファセットを支持することができる程度の強度を有する柔軟な膜（例えば、ＭＹＬＡＲ（登録商標）またはＫＡＰＴＯＮ（登録商標））を付着する。細い線を各ファセット間のシリコンチップにエッチングで形成する。但し、柔軟な膜を通過させてはならない。次に、ウェーハを略球面形状で加工する。各ファセットには、ウェーハを通過する貫通ホールを形成し、裏面の配線ハーネスと連結する。この配線ハーネスは、また各ファセットを機械的に支持する役目をする。
【００６８】
図９Ａ及び図９Ｂは、曲面状センサーの内部にあるファセット３２ｂと、センサーのファセットと配線板を連結する電気連結を示す。
【００６９】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、センサーのファセットから出る出力信号を受ける配線板３８を示す。
【００７０】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、複数の超薄形シリコン花弁形状のセグメント４２を曲げて接合して形成した略半球体４０を示す。これらセグメントを少し曲げて結合することによって、曲面状センサーを作る。
【００７１】
図１２は、花弁形状のセグメント４２の一実施例を示す。従来の製造方法を利用してこのようなセグメントを作ることができる。一実施例によれば、このセグメントを超薄形シリコンを利用して作る場合、セグメントを破損させることなく、ある程度曲げることができる。
【００７２】
本明細書及び請求範囲で、用語「超薄形」は、５０〜２５０ミクロンの範囲を意味する。他の実施例によれば、ピクセル密度が各セグメントの頂点の側に増加し、各セグメントの基底部に行くほど徐々に減少する。本実施例は、ピクセルを生成するソフトウェアまたはマスクに対する変更をプログラミングして実現することができる。
【００７３】
図１３は、図１２に示すセグメントを結合するか、または若干重畳することによって形成される曲面形状の一実施例の斜視図である。センサーは、凹形の面に配置され、電気連結は、凸形の面で行われる。このような非平面表面を作るのに使用する花弁形状セグメントの数は、任意の適切な個数であればよい。熱や輻射波を利用して所望の形態でシリコンを加工することができる。「花弁」の曲率は、特定のセンサー設計によって変更することができる。他の実施例によれば、中央に平面センサーを配置し、終端部分を四角に切削した「花弁」をこのセンサー周囲に取り囲むように設置することもできる。
【００７４】
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃは、曲面状センサー製作のための他の方法を示す。図１４Ａは、基材４３ｂ上にあるドーム形状の第１芯型４３ａを示す。図１４Ｂで、熱変形性材料４３ｃよりなる薄いシートを第１芯型４３ａ上に押圧する。熱変形性材料４３ｃの中央領域は、図１４Ｃのように、第１芯型４３ａの形状通りに変形し、略半球形の曲面状センサー基底部４３ｅで形成される。
【００７５】
図１４Ｄ、図１４Ｅ及び図１４Ｆは、曲面状センサーの基底部を形成するための他の方法を示す。図１４Ｄで、第２熱変形性シート４３ｆを第２芯型４３Ｇ上に載置する。真空圧力をポート４３ｈに適用し、第２芯型４３ｇで取り囲まれた空間部４３ｉ内に第２熱変形性シート４３ｆを引張る。図１４Ｅは、本過程の次の段階を示すもので、ポート４３ｈに印加した真空圧力によって第２芯型４３ｇの内部に第２熱変形性シート４３ｆを引張っている状態でヒーター４３ｊ温度を上げて、第２芯型４３ｇの温度を上げる。図１４Ｆで、曲面状センサーの基底部として使用する略半球形ドーム４３ｋが作われたことを示す。図１４Ｇは、基底部４３ｅまたは４３ｋにセンサーピクセル４３ｌを形成した後の曲面状センサー基底部４３ｅまたは４３ｋを示す。
【００７６】
デジタルズームの改善
【００７７】
図１５Ａは、広角写真を撮影しているカメラを示し、図１５Ｂは、同一のカメラで実際倍率写真を撮影していることを示し、図１５Ｃは、望遠写真を撮影していることを示す。各図面で、被写体は、同一の状態を維持している。カメラのビュスクリン（モニター）に、図１５Ａでは広い前景が、図１５Ｂでは実物サイズの前景が、図１５Ｃでは、遠距離映像を拡大した映像が表示されることが分かる。光学式ズームと同様に、デジタルズームを利用して、ユーザはカメラセンサーで処理している映像を正確に見ることができる。
【００７８】
デジタルズームは、ソフトウェアで作動する。カメラは、映像中央の小さい一部のみをキャプチャーするか、全体場面をキャプチャーするか、またはこれら間の任意倍率で被写体をキャプチャーする。全体映像の記録されている部分をモニターを通じて見ることができる。中央部で相対的に高い密度で集まっているピクセルを使用する一実施例において、デジタル的にズームアウトを行う場合、ソフトウェアがすべてのデータを使用することができる。望遠撮影映像の場合には、この望遠撮影映像が小さいセンサー部分に切られて入るとしても、中央部の面積当たりピクセル数がさらに多いため、鮮明な映像になる。その理由は、中央部のピクセル密度がさらに高いからである。
【００７９】
また、広角にズームを戻せば、ソフトウェアは、中央部のデータを略映像の端部のピクセル密度に圧縮する。このようにしても、広角映像の中央部に非常に多いピクセルがあるので、広角映像の画質には影響を与えない。
【００８０】
しかし、圧縮をしなければ、中央部のピクセルでは、不要で、見えない微細なキャプチャー部分まで表示するようになり、格納容量と処理時間がさらに多く必要になる。現在の写真関連用語によれば、望遠写真を撮る時には、中央部で「ＲＡＷ」で処理するかまたは圧縮しないものと呼び、一方、広角映像である時には、中央部で「ＪＰＥＧ」またはその他の圧縮アルゴリズムで処理するものと呼んでもよい。
【００８１】
現在、デジタルズームは、当該分野の専門家が軽視している。伝統的なセンサーでキャプチャーした映像をデジタル拡大すれば、ギザギザの線に割れ、ピクセルが見え、解像度の悪い映像が作られる。光学式ズームでは、焦点距離固定レンズが作ることができる鮮明な映像を決して作ることができなかったが、今も作ることができない。また、光学式ズームは、遅くて、光学部を通過する光量が減少するようになる。
【００８２】
本発明の実施例は、軽くて、早くて、チープで、もう少し信頼性あるカメラを提供する。一実施例によれば、本発明はデジタルズームを提供する。光学式ズームが不要なので、根本的に構成要素の数が少なくなり、軽いレンズの設計が可能になる。
【００８３】
本発明の多様な実施例によれば、多くのピクセルがセンサーの中央部に集中され、センサーの端部には少なく配置される。中央部と端部の間で多様な密度分布を形成することができる。このような特徴によってユーザは、解像度を高く維持しながらも中央部のみを利用して望遠撮影にズームインすることができる。
【００８４】
一実施例によれば、広い視野の映像を見る時には、外側のピクセル密度値で解像度を正規化するために中央部ピクセルを「格納」するか、すべて合算する。
【００８５】
望遠モードで映像を見る時には、中央ピクセルの高い解像度を活用して、レンズやカメラ設定を全然変えなくても、最大限鮮明な映像を得ることができる。デジタルズーム機能によって極端的な望遠ズームに加えて広い視野角を得ることができる。このような特徴は、人間の目の網膜のようにデジタルセンサーが平面ではない曲面である場合にレンズが発揮することができる優れた解像力、コントラスト、速度、色分解能によって可能になる。
【００８６】
角膜及び水晶体よりなる平均的な人間の目が映像をキャプチャーするのに、平均２，５００万個の杆状細胞と６００万個の円錐細胞を使用する。この程度の映像データは、稀で且つ高価のカメラモデルまたは最近商用されている２つの類型のカメラがキャプチャする映像データより大きい。さらに、このようなカメラは、平面センサーのみを使用するので、略７〜２０個のレンズ要素を使用しなければならない。これらカメラは、人工照明なしに、またはＩＳＯ増幅（これにより、映像の微細な部分が喪失される）なしに、夕暮れ（日の暮れ）映像をキャプチャーすることができない。人間の眼球の直径は、平均的に２５ｍｍであるが、このような高級カメラは、現在対角線長さが最大４８ｍｍであるセンサーを使用する。非常に小さい目を有するイーグル目は、人間の目が有する感覚器官の個数より８倍もさらに多くて、曲面状センサーまたは網膜が発揮する光学的潜在力をさらに示している。
【００８７】
本発明の実施例は、さらに信頼的で、且つ安価であり、高い性能を提供する。交換レンズがこれ以上必要ではなく、鏡作動及び連結メカニズムが不要になる。レンズ設計が単純になり、部品数が少なくて節減効果を倍加することができる。なぜなら、曲面とは異なって、平面フィルム及びセンサーは、レンズから来る光からの距離と角度が変化する所に位置するので、色収差が生じ、センサーを横切って光量が変わるからである。これを補償するために現在のレンズは、去る２世紀にわたってこのような問題をほぼ完全に緩和させたが、大きな妥協を許した。
【００８８】
その妥協には、速度、解像力、コントラスト、色分解能に対する制限が含まれている。また、従来のレンズ設計時には、複数の部品、非球面レンズ、特別な材料、各表面への特殊コーティングが必要である。また、空気−ガラス界面及びガラス−空気界面がさらに多くなり、光損失及び光反射の問題が起こる。
【００８９】
ピクセル密度の可変
【００９０】
本発明の一部の実施例によれば、デジタル拡大映像をキャプチャーするセンサーの中央部は、さらに高い映像品質のデジタル拡大を可能にするために高密度でピクセルを配置している。
【００９１】
図１６及び図１７は、このような特徴を示しており、センサー中央部にピクセル４８を高密度で集中させる。センサーの中央部にピクセルを集中させることによって、デジタルズーム機能時に映像鮮明度の損失がなくなる。このような独特の接近法は、平面センサーでも曲面状センサーでも利得になる。図１６に示された従来のセンサー４６の表面には、略均一にピクセル４８が配置されている。図１７は、本発明によって製作されたセンサー５０を示すもので、センサーの中央部にピクセル４８が高い密度で配置されている。
【００９２】
本発明の他の実施例によれば、カメラが広角写真を撮影している時には、適切なソフトウェアを通じて撮影される映像の中央部の高密度データを圧縮する。これにより、システムの処理時及び記録時に要求事項が大きく減少する。
【００９３】
レンズシェード
【００９４】
本発明の他の実施例は、キャプチャーされている映像が広角であるか望遠であるか否かを感知することができるレンズシェードを含んでいる。カメラが広角映像を感知する場合には、シェードが収縮し、シェードが映像領域に入らないようにする。カメラが望遠映像を撮影するものと感知すれば、シェードが伸長し、映像領域以外の所から来る外部光（フレアや曇り映像の原因になる）を遮断する。
【００９５】
図１８及び図１９は、伸縮可能なレンズシェードがオプションで装着されたカメラを示す。広角撮影時には、レンズシェードが参照番号５２のように収縮する。望遠撮影の場合にはレンズシェードが参照番号５４のように伸長する。図２０及び図２１は、図１８、図１９と類似しているが、平面センサーが使用されたカメラを示し、レンズシェード機能を別に独立的に適用可能であることを示している。
【００９６】
ダストの減少
【００９７】
本発明の実施例は、光学式ズームがなく、レンズ交換が不要なので、従来カメラで問題になったダストを減少させる。したがって、移動通信装置に内蔵するカメラを密閉することができ、画質を妨害するダストが入らない。不活性乾燥気体（アルゴン、キセノン、クリプトンなど）をカメラ筺体１４にあるレンズとセンサー室内に密封することによって、酸化と凝縮を低減することができる。このようなガスを使用する場合、カメラはまた、断熱性が良好になり、温度変化が少なくなる利得を得ることができ、カメラをさらに広い温度範囲で使用することができる。
【００９８】
完全密閉カメラ
【００９９】
本発明の他の実施例によれば、カメラ全体をアルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスで密封することができる。
【０１００】
光学性能の向上
【０１０１】
本発明は、フラッシュ照明なしに（または動きのための投光照明なしに）監視する目的に、あるいは速い動作を撮影する時に有用な超高速レンズとともに具現することができる。これが可能な理由は、非平面センサーを利用するからである。そして、平面センサーやフィルムによる制約がないので、実用的な側面で、ｆ／０．７またはｆ／０．３５レンズのようにさらに速い範囲が可能になる。
【０１０２】
新しいレンズ構成が可能になるので、このようなすべての改善事項が実用化される。現在、平面フィルムとセンサー用レンズの設計時には、光がさらに遠く移動し、さらに多く屈折するセンサーの端部で発生する「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。現在のレンズ及びセンサー設計と、これと結合された処理アルゴリズムは、センサー端部で光の強さが弱いことを補償しなければならない。このような補償により、性能向上の可能性が制限される。
【０１０３】
カメラレンズとボディーが密閉されているので、腐食及び錆を低減するために、最終組立時にアルゴン、キセノン、クリプトンなどのような不活性ガスを注入することができる。本発明のカメラは、さらに広い温度範囲で作動することができる。これは、人工衛星に設置したカメラ及び地上の両方に利得になる。
【０１０４】
センサーの回転及び移動
【０１０５】
図２２、図２３は、センサー組立をさらに容易にするために、間隙３４により区分されているセンサーセグメント３２ｃを有する他の構造のセンサー配列体を示す。本実施例によれば、停止カメラにこのようなセンサー配列を適用し、短い時間に連続して２枚の写真を撮ることができる。
【０１０６】
図面で、センサー配列が元の位置７４と回転位置７６にあるものをそれぞれ図示した。１番目の写真撮影時と２番目の写真撮影時との間でセンサー配列体の位置が変わる。１番目の露出時に漏れた映像をソフトウェアで認識し、この漏れた映像データを２番目の露出時に取得し、さらに１番目の映像に差しこむ（ｓｔｉｔｃｈ）。センサーの動きまたは方向の変更は、センサーファセットのパターンによって変わることができる。
【０１０７】
動画カメラも同様に動作することができる。それとも、他の実施例として、単純にセンサーを動かして、以前位置のデータを利用して新しい映像だけをキャプチャーすることによって、後続処理過程で間隙を満たすことができる。この方法は、配列されたセンサーの間に間隙がある、動くセンサーを使用して映像をキャプチャーするものである。この方法によれば、セグメント間の空間がより少なく重要なので、製作が非常に容易になる。一例として、中央の四角形センサーを８個の四角形センサーで１列取り囲み、これをさらに１６個の四角形センサーで１列取り囲む。センサーは、円形光学映像に適合するように当該サイズを定め、各行には。若干曲率を付与し、全体的に非平面センサーを作る。
【０１０８】
使用時には、まず、カメラで１つの写真を撮る。次に、直ちにセンサーを少し回転させるか、またはその位置を移動し、２番目の映像をすぐキャプチャーする。ソフトウェアにより間隙がある位置を把握し、２番目の写真から新しいデータを１番目の写真に差し込む（ｓｔｉｔｃｈ）。他の方式として、センサーの配列パターンによって、センサーが２次元空間で線形的に移動することもでき、曲面に相当するように３次元で円弧に沿って移動することも可能である。
【０１０９】
この概念によって複雑なセンサーをより容易に製作することができる。この場合に、複雑なセンサーは、複数の小さいセンサーで構成された大型センサーである。このような複雑なセンサーを利用して焦点映像をキャプチャーすれば、完全な映像を作るのに必須なデータが各センサー間の間隙から漏れる。間隙を小さくすれば、この問題をさらに低減することができるが、小さい間隙を有するセンサーの組立がさらに難しくなる。間隙が大きければ、センサー組立がさらに容易で、且つ経済的だが、完全でない映像が作られる。
【０１１０】
しかし、本方法によれば、１番目の映像の撮影後に、センサーを移動し、迅速に２番目の映像を撮影することによって、前記問題を解決する。これにより、完全な映像を得ることができ、ソフトウェアを利用して、間隙から来た２番目の映像により集められたデータを分離し、１番目のデータに接合させる。
【０１１１】
迅速に連続露出する間に映像を少し移動させるためのレンズ要素または反射器を移動させるかまたは傾けることによって、同一の結果を得ることができる。本実施例によれば、本発明のカメラでは、公知の「映像安定化（ｉｍａｇｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）」技法を利用し、但し、安定化機能を根本的に変更して適用する。本カメラには、１番目及び２番目の映像の両方で映像安定化を活用することができる。この方法は、露出時のカメラ動きの影響を中和させる。このような動きは、手の震えやエンジン振動から来ることができる。しかし、本実施例によれば、１番目の露出後に映像安定化を反対に適用し、「映像不安定化」または「意図的ジッター（ｊｉｔｔｅｒ）」を実施することによって、２番目の露出中にセンサー像の映像を少し移動させる。本来位置に固定されているセンサーとともにこの方法を適用する場合にも、やはり、２番目の露出時に映像が移動することによって、１番目の露出でファセット間の間隙を検出することができ、漏れた映像を最終映像内に記録及び結合することができる。
【０１１２】
図２３に示された例では、センサーが前後に回転する。他の実施例によれば、センサーを横に、または対角線に移動させることができる。また、このセンサーは、全体円のうち一部円弧だけ回転することができる。他の実施例によれば、ソフトウェアがデータを結合して完全な映像を作る間に、センサーを持続的に回転させることもできる。
【０１１３】
また、図２４Ａ及び図２４Ｂは、第２のセンサー群を示す。センサーは、初めに元の位置７８にあるものと示されていて、次に移動した位置８０にあるものと示されている。
【０１１４】
センサーグリッドパターン
【０１１５】
図２５Ａ、図２５Ｂ、図２５Ｃ、図２５Ｄは、センサー８２、８４、８６、８８の４種類の異なる格子パターンに対する４種類の異なる実施例を示している。ファセット３２ｅ３２ｆ、３２ｇ及び３２ｈ間の間隙３４を利用して曲面状センサーの製造が可能である。
【０１１６】
センサーの電気的連結
【０１１７】
図２６、図２７、図２８は、センサーに連結する電気連結線の他の実施例を示す。
【０１１８】
図２６は、センサー９０に略螺旋形の電気連結導体９２が適用されたものを示す。電気導体は、参照番号９４で指定された地点でセンサーに連結され、参照番号９６で指定された地点で信号処理器に連結される。この実施例は、図２３に示されたように、１番目と２番目の露出の間にセンサーが回転する場合に使用することができる電気連結方式である。この配線方式は、導体９２の曲がりを低減し、寿命を延長させる。信号処理器は、センサー組立体に内蔵されている。
【０１１９】
図２７は、「アコーデオン」形態の導体１００が連結されたセンサー１０２の裏面を示し、Ａ地点でセンサーと連結され、Ｂ地点で信号処理器と連結される。この実施例は、図２４のように、１番目と２番目の露出間にセンサーが回転せずに移動する場合に使用可能である。このような連結方式により、コイル配線のように、前後への２０センサー連結に耐えることができる。
【０１２０】
図２８は、略放射状で導体が配線されたセンサー１１４の裏面を示す。各導体は、リングに接触しているブラシＢに連結される。ブラシがリングの上に接触した状態で動きながら回転センサーの出力を集めて中央点Ｃから処理器に伝送する。本実施例は、露出中にセンサーが回転する場合に使用することができる。また、この連結方式は、他の実施例、例えば、続いて回転するセンサーにも適用可能である。このような実施例によれば、センサーが一方向に続いて回転し、ソフトウェアが間隙を検出し、１番目の露出から漏れたデータを満たす。
【０１２１】
無線連結
【０１２２】
図２９は、無線連結装置１１８のブロックダイヤグラムである。無線受信機１２２に信号を送る送信機１２０にセンサー１２が連結される。受信機は、信号処理器１２４に連結される。
【０１２３】
本発明で得られる利得を要約すれば、次の通りである。しかし、これらに限定されるものではない。
【０１２４】
高解像度デジタルズーム機能
速い
軽い
安価である
長い焦点範囲
信頼性優秀
低い色収差
より精密なピクセル解像度
フラッシュまたは投光照明が不要
広角から望遠までのズーム機能
【０１２５】
ＩＩＩ．追加実施例
【０１２６】
本発明による多くの好ましい特徴を有する、カメラ１５０を含む移動通信装置について図３０及び図３１を参照して説明する。
【０１２７】
バッテリー、シャッターリリース、絞りモニター、モニター画面などのような既存の機能については明確なので、説明を省略する。
【０１２８】
カメラは、略曲面型センサー１６０とレンズ１５６を収容している密閉された筺体１５４を含む。筺体１５４には、アルゴン、キセノン、クリプトンで満たされる。センサー１６０の前面を図３１に概略的に示しているが、複数の平面四角形ピクセル要素（すなわちファセット）１６２が互いに相対的に傾いてほぼ曲面を成している。ピクセル要素１６２の間に生じる略三角形間隙１６４の領域を低減するために中央部四角形１７０を最も大きくし、これを取り囲んでいる８個の隣接四角形は、それより少し小さくして、当該外郭の角部が互いに当接するか、ほぼ当接するようにする。同様に、これらを取り囲んでいる１６個の隣接四角形１７６は、その内側四角形１７２より少し小さくする。
【０１２９】
中央部四角形１７０は、最も高いピクセル密度を有し、この四角形ファセットを単独で使用して望遠映像をキャプチャーする。内側で取り囲んでいる四角形１７２は、中間密度でピクセル配置し、実際倍率写真の画質を提供する。
【０１３０】
外側を取り囲んでいる四角形１７６は、最小密度のピクセルを有する。本実施例において、ピクセル要素１６２間の間隙１６４は、電気連結線が通る通路として使用する。カメラ１５０は、また、レンズシェード伸縮部１８０をさらに含み、これには、内側の固定されたシェード部材１８２、第１可動シェード部材１８４、放射状に最外郭にある第２可動シェード部材１８６が含まれる。図３０のように、ユーザが広角写真を撮影すれば、シェード部材が収縮する。この場合には、極度の広角時に入る迷光だけが遮断される。このモードでは、データ処理時間及び記録要求条件を低減するために、曲面状センサーの中央部分１７０、１７２の高密度ピクセルデータを、センサーの端ファセット１７６での低いピクセル密度と同一にするように全体映像領域にわたって正規化することができる。
【０１３１】
実際倍率写真の場合には、シェード部材１８４が伸長し、被写体領域の外部から来る迷光を遮断する。このモードでは、曲面状センサーのデータファセット１７２の一部を圧縮する。処理時間及び記録要求条件を低減するためにピクセル密度が高い最も中心地域１７０のデータを全体映像領域にわたって正規化することができる。ユーザがデジタルズームを利用して望遠写真を撮れば、シェード部材１８６が伸長する。このモードでは、曲面状センサー１６０の中央部１７０のみを使用する。このセンサー中央部にのみ高い密度でピクセルが覆われているので、映像は、鮮明になる。
【０１３２】
一般的に写真作家がズーミング（拡大）をすることは、フレームを満たすために、そして注意をそらすものを切り捨てるためである。レンズシェードは、広い範囲の設定値に対して作動し、最も広い視覚と最も狭い望遠位置との間で無限数の位置に位置することができる。他の実施例では、１つのシェード部材を使用する。さらに他の実施例では、２つ以上のシェード部材が使使用されることができる。多数のシェード部材を使用する実施例で、望遠撮影要素は、他の要素内に設置される。
【０１３３】
動作を見れば、センサー範囲内にいるすべての間隙を満たすために、すなわち１回露出時に間隙１６４から漏れるピクセルデータを得るために、カメラ１５０は、２回の露出を行う。このために、カメラは、次のような２つの方法のうち１つを実行する。第一に、前述したように、センサーを移動させた後、続いて迅速に２番目の露出をする方法である。処理ソフトウェアにより映像センサーの間隙に起因して漏れたデータを１番目の露出時に検出し、この漏れたデータを１番目の映像に差し込む。これにより、完全な映像が生成される。動画の場合には、このような処理を連続で実行し、３番目の露出時にその以前または後続露出のうち１つを選択するようにして、完全な映像を生成する。
【０１３４】
第二に、現在当該分野に公知されている「映像安定化」を利用して標準プロセスを根本的に変更する方法である。１番目の露出時に映像を安定化させる。一旦記録されれば、この「映像安定化」を停止し、映像を安定化装置で移動させ、さらに安定した状態で２番目の映像を撮影する。この方法では、センサーを全然動くことなく、完全な映像を再び作ることができる。図３０に示された点線は、焦点処理の一実施例でのレンズの２次元的移動を示すものである。意図的ジッタリング（ｊｉｔｔｅｒｉｎｇ）に関する本発明の他の実施例によれば、レンズが前後に移動はしないが、その代わりにセンサーに結ばれる映像の位置を変更するために傾ける。
【０１３５】
前述したカメラ１５０には、多くの長所がある。アルゴンなどのガスが満たされた筺体１５４を密閉することによって、部品の酸化が防止され、広範囲な温度範囲にわたって動作上の断熱効果を得ることができる。
【０１３６】
高いピクセル密度の中央部四角形１７０の価格が相対的に高いが、これは、比較的大きさが小さく、１つだけを必要とするので、全体費用は節減される。別途の部属レンズ無しに良好なデジタルズームを具現することができるという点から、費用節減効果が大きい（部属レンズの価格は<センサーの価格より非常に高くて、大きくて、重くて、遅い）。外側を取り囲んでいるセンサー１７６は、サイズが最も小さくて、ピクセル数が少ないので、相対的に安価である。したがって、四角形要素の全体組立体を見る時、センサーの全体費用は、広い遠近範囲にわたって良好な性能を得ることができるという点を考慮すれば、低い。
【０１３７】
カメラ１５０を多様に変形することができる。例えば、レンズ１５６をモノリシックではない複数の部品で構成することができる。筺体１５４を他の不活性ガスまたは無反応ガス（窒素、クリプトン、キセノン、アルゴンなど）で密封してもよく、または全然密封しなくてもよい。ピクセルまたはファセット１７０、１７２、１７６は、直四角形、六角形、またはその他適切な形状であることができる。正四角形と直四角形の生産が最も容易である。以上で、中央部ピクセルとこれを２層で取り囲む四角形ピクセルについて説明したが、取り囲む層数は、任意であって、所望の層数で具現することができる。
【０１３８】
図３２は、図３０及び図３１に示されたカメラ１５０の多くの特徴を有するカメラ２５０のブロックダイヤグラムである。非平面センサー２６０は、高いピクセル密度を有する中央領域２７０と低いピクセル密度を有するファセットよりなる周辺領域２７２とで構成される。シャッター制御機２７４も示されている。レンズ２５６の焦点／安定化作動メカニズム２９０とシャッター制御機２７４とレンズシェード作動器２８０は、映像シーケンス処理器２００によって制御される。
【０１３９】
ファセット２７０、２７２にあるピクセルからの信号は、遠眼センサーキャプチャー装置２０２に入力される。この装置２０２の出力は、自動焦点、自動露出／ゲイン、自動ホワイトバランス作用をする装置２０４に連結されている。この装置２０２の他の出力は、ピクセル密度正規化装置２０６に入力され、その出力は、映像処理エンジン２０８に入力される。エンジン２０８の第１出力は、ディスプレイ／ＬＣＤコントローラー２１０に入力され、エンジン２０８の第２出力は圧縮及び格納コントローラー２１２に入力される。本発明の多様な実施例の特徴と変形は、要望通り結合または代替することができる。
【０１４０】
ＩＶ．曲面状センサーカメラを有する移動通信装置
【０１４１】
図３３、図３４、図３５、図３６は、移動通信装置に曲面状センサーカメラを結合した、本発明の一実施例を示す。移動通信装置としては、携帯電話、ラップトップ、ノートパソコンまたは ネットブックパソコン、またはその他の通信、記録、または計算のための適切な装置または手段を挙げることができる。
【０１４２】
図３３は、このような装置の特定実施例を示す側面図であって、表面３０５ａ及び裏面３０５ｂの両方で停止写真とビデオ映像を撮影する進化した形態のカメラ１５０を含む。筺体３０２にマイクロコントローラー３０４、ディスプレイ画面３０６、タッチスクリーンインターフェース３０８ａ、ユーザインターフェース３０８ｂが内蔵される。電源及び／またはデータ端子３１０とマイクが筺体３０２の下端に位置している。ボリューム及び／または音消去操作スイッチ３１８が筺体３０２の薄い側面のうち１つに設置される。スピーカー３１４とアンテナ３１５が筺体３０２の上側部分の内側に設置されている。
【０１４３】
図３４及び図３５は、他の実施例３００ａの斜視図３３０、３３４を示す。図３６及び図３７は、さらに他の実施例３００ｂの斜視図３３８、３４０を示す。
【０１４４】
Ｖ．センサーが既存には記録することができない細密な映像をキャプチャーするための方法
【０１４５】
この代替方法は、複数回迅速に露出するものの、各露出別に精密に少しずつ移動する。例として、同じ場面を４回撮影するものの、各露出ごとにそれぞれ４方向に映像を１／２ピクセルずつ移動する（実際には、使用する映像の移動量を変化させて、３、４、５回以上の露出を適用してもよい）。
【０１４６】
例えば、図３８の木は、カメラから遠く離れていて、水平に４個ピクセルを占め（ピクセルとピクセルとの間には空白がある）、垂直には空白を含んで５個ピクセルを占めている（現在市販されているカメラは、２５万ピクセルの解像度を有するところ、この木の映像は、映像領域の百万分の一より小さくて、極度に拡大しない限り、目視では区別することができない）。
【０１４７】
図３９は、平面でも曲面でも特定カメラセンサーの一部分を示す。以下の説明で、垂直列は、文字で、水平列は、数字で番号を付けた。黒色部分は、ピクセル間の空白を示す。
【０１４８】
図４０は、最初に露出時に木の映像がピクセル上にどのように位置するかを示している。木の映像がピクセルＣ２、Ｃ３、Ｄ３、Ｃ４、Ｄ４、Ｂ５、Ｃ５、Ｄ５にのみ「他の所よりさらに多く覆われている」を注目しなければならない。これらピクセルを当該映像として記録する。
【０１４９】
図４１は、露出を１回行った時のツリーの結果映像を示す。黒くなったピクセルが１番目の映像になる。
【０１５０】
図４２は、２番目の露出データを示す。今回の露出時には、映像が右側に1/2ピクセルだけ移動したことを注目しなければならない。映像の移動のためには、物理的にセンサーを移動させてもよく、当該分野で公知されている「映像安定化」技法を反対に適用してもよい。映像安定化は、露出時にカメラが動きに起因して発生する像雲り現象を除去する方法である。２番目の露出のために、この技法を反対に適用し、センサーに結像された映像を移動させる。露出と露出との間だけで映像安定化技法を逆適用することは、独特の技法であって、本発明で特許請求する。
【０１５１】
図４２で、「他の所よりさらに多く覆われている」映像のピクセルは、Ｄ２、Ｃ３、Ｄ３、Ｃ４、Ｄ４、（Ｅ４はどちらでもよい）、Ｃ５、Ｄ５、Ｅ５である。これによる結果映像データを図４３に示した。
【０１５２】
図４４は、３番目の露出データを示す。今回は、映像を２番目の露出データから上方に1/2ピクセルだけ移動させる。結果的に、木がピクセルＤ２、Ｃ３、Ｄ３、Ｃ４、Ｄ４、Ｅ４、Ｄ５上を占めている。この３番目の露出の結果データは、図４５の通りである。
【０１５３】
続いて、図４６の例題では、映像を３番目の露出データから１／２ピクセルだけ左側に移動させる。その結果、映像がピクセルＣ２、Ｃ３、Ｄ３、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４、Ｃ５上に位置する。  図４７は、４番目の露出データを記録した映像を示す。カメラは、同一の木の映像に対して４種類の場面を有する。
【０１５４】
現在の映像安定化は、１回露出中に発生する微細な手の震え、さらに、モーターなどの振動を中和し、像曇りを除去している。このような機能は、第２、第３、第４、またはそれ以上の位置への映像移動が迅速に行われることができることを暗示する。
【０１５５】
大部分のデジタルカメラも、後続モデルの向上によって動画カメラになっていることのように（以前には停止映像カメラしかなかった）、ピクセル応答時間も続いて改善されている。これは、また迅速な多重露出が行われることができることを暗示し、これは、特に動画撮影技法の本質的な面なのでそうである。
【０１５６】
多重露出時に各露出中に映像を安定させながら、各露出ごとに映像を少しずつ一定の量だけ移動させるように映像安定化メカニズムのモードを変えることに対しては、以前に実施したか、または暗示しなかった。
【０１５７】
同一の効果のための他の方式として、センサーを少し移動することも新規の方法である。
【０１５８】
ソフトウェアが４個のキャプチャーされた映像を解釈するが、これは、本発明の請求範囲の一部である。ソフトウェアは、図４５と図４７のデータを「見て」から、この映像が何でも、下側の中間に短い断片があるものと把握する。図４１と図４３では、この断片が漏れているので、ソフトウェアは、この断片の幅は、１ピクセルであり、長さは、半分（１／２）ピクセルであるものと決定する。
【０１５９】
ソフトウェアは、全体４個の場面を見てから、この映像が何でも、前記断片上に、他の部分より広くて水平で３個のピクセルを占める基端部があるものと把握する。これは、図４５と図４７の４行と、図４１及び図４３の５行を根拠として決定する。
【０１６０】
また、ソフトウェアは、図４１及び図４３の３行と４行を見て、この映像が何であるかは分からないが、前記広い基端部上に第２層が幅２ピクセル、高さ２ピクセルを占めていると一旦把握する。しかし、ソフトウェアは、さらに図４５と図４７の３行を見て、前記第２層の幅は、２ピクセルであるが、高さは１ピクセルになってもよいことを確認する。ソフトウェアは、このような異なる結果を平均し、第２階層は、１1/2ピクセルの高さを有するものと結論付ける。
【０１６１】
ソフトウェアは、４個の映像すべての２行を見て、第２層の上にさらに狭い映像がさらにあることを認知する。この映像は、一貫的に１ピクセルの幅と１ピクセルの広さを占め、第２層の上に置かれていて、最も広い基端部上の中心に位置している（最下層の断片がある場合には、この断片の中心の上にある）。
【０１６２】
図４８は、多重露出時に各露出ごとにそれぞれ１／２ピクセルずつ移動して撮影して記録した結果データを示す。データが４倍の情報を有しているので、合成された映像は、画面で見ても印刷をしても、１／４と細密なピクセルが生成される。これにより、１回の露出により、既存にセンサー画面がキャプチャーすることができなかった細密な映像を見ることができる。
【０１６３】
図４９は、センサーを４回露出させるものの、各露出時ごとに１／２ピクセルずつ移動しながらデジタル的に記録した、木の原映像を示す。図４９は、木自体と、この木を４回の露出により記録した４個の代表的なデジタル映像を示す。全然木のように見えない。
【０１６４】
木の映像を４回デジタルキャプチャーする。図５０は、原の木を複数の映像に分解する方法、及びこれらの４個の映像からソフトウェアにより生成された合成映像がとれほど原の木に似ているかを示す。完全に似てはいないが、さらに近接している。この映像の領域が略０．０００００１％である点を勘案すれば、この程度に映像が似ていたら、監視用に充分に使用することができる。
【０１６５】
ＶＩ．曲面状センサー形成のための他の方法
【０１６６】
この新しい方法のうち一実施例によれば、ほぼ溶融状態でウェーハを加熱し、シリコンを成形するための凹形の金型を作ることを提案する。次に、重力によりシリコンが金型に装着される。このようなすべての方法では、金型を冷却させる迅速に温度を下げることによって、均一に元の厚さを維持するようにすることができる。
【０１６７】
遠心力の利用も２番目の可能な方法である。３番目の方法は、金型の多孔性により気圧を低めることであり、４番目の方法は、圧力及び／または非常に高い沸点で使用される液体を利用して蒸気の温度を上げることである。この４番目方法は、ウェーハの上で単純に凸形の金型を押圧し、凹形の金型の内に入るようにすればよい。しかし、この時にも、シリコンの温度を高めた後に行う。
【０１６８】
加熱は、様々な方法で行うことができる。従来の「焼付け」がその１つの方法であり、他の材料よりもシリコン材料にさらに多い影響を及ぼす輻射波長を選択することが２番目の方法である。この２番目の方法を進行するために、輻射波の大部分を吸収する煤煙などの物質をシリコンの凸状になるべき面に塗布し、後で除去してもよい。この物質が輻射波を吸収することによって、当該部分に対する加熱が促進されるが、これにより、ウェーハの厚さが不均一に加熱される。すなわち、凸状の面が最も多く加熱されることによって、この部分が最も多く伸びる。３番目の方法は、輻射波吸収物質を両側面に適用することである。凹形の面では、圧縮緊張が吸収され、凸状の面は、引張応力により引っぱられるので、ウェーハの破裂なしにこれら変形力を調節するように加熱することができる。
【０１６９】
最後の方法では、単純に、曲面状センサーを作るために不要な部分を加工、研磨、レーザーエッチングで除去することである。
【０１７０】
１番目の具現過程として、シリコンなどのインゴット材料を加工し、曲面を形成する。このインゴットは、通常のウェーハより厚くなければならない。加工としては、レーザー、イオン、またはその他の方法による機械的加工を利用することができる。２番目の具現過程として、ウェーハ材料を凹形の円板が配列されたパターンの上に載置する。閃光で加熱することによって、このウェーハ材料が凹形の溝の中に落ちる。これは、単純に重力により行われることもでき、遠心分離機を利用することもできる。
【０１７１】
他の方法として、シリコンなどの材料の裏面を加熱する輻射波の特定波長を吸収する特定物質を裏面に「塗布」することによって、センサーの中間部分に熱が少なく伝達されるようにすることができる。
【０１７２】
これにより、シリコンなどの材料の中間部分がより少なく加熱され、且つ伸びる面での柔軟性が大きくなって、金型にぴったりと合うようになり、センサーが一緒に支持され、収縮または伸長せず、ただ曲がる。さらに他の実施例によれば、表面に波長吸収物質を「塗布」し、輻射波を照射することによって、当該部分が破裂なしに収縮されるようにすることができる。さらに他の実施例によれば、再形成する直前に、両面を同時に加熱する。ドーピング物質（ｄｏｐａｎｔ）を既に注入した場合には、輻射波長及び吸収物質の「塗布」がドーピング物質に及ぶ影響を最小化するかまたは除去することができるように選択しなければならない。
【０１７３】
ＶＩＩ．映像鮮明度の向上
【０１７４】
本発明の他の実施例によれば、多重露出撮影する間に、センサー及び／または光学要素を意図的に略一定に移動させる。さらに他の実施例によれば、このような移動を間歇的に行うことができる。そして、ソフトウェアが多重露出を処理し、優れた画質と鮮明なエッジを有する向上した映像を生成する。ソフトウェアは、ユーザが決定することができる限り、多くの露出を取る。
【０１７５】
本実施例において、センサーは、ピクセル密度が変わるように配列され、センサーの中央部で最も密度が高い。センサーが回転するとき、外側の端部(周辺部)での動きが中央での動きより非常に大きいため、センサーにわたってピクセル密度が一定である場合には、任意の所定速度で、中央部での変化が非常に少なくなるか、または外側周辺部での変化が非常に大きくなる。ピクセル密度を変化させて、これを解決する。移動のピクセル直径より小さく写真を撮影することによって、合成映像の向上した鮮明度を得るようになる。
【０１７６】
センサーを固定し映像を移動させる場合
【０１７７】
本発明の他の実施例によれば、平面または曲面状センサーを固定し、映像を円形に移動させてデータを取得したり映像を生成することができる。このような実施例を具現する１つの例を取れば、映像の円形移動経路の直径が全体的にセンサーのピクセル幅より小さい。その一実施例として、円形移動経路の直径がピクセル幅の半分になる。この実施例によれば、ピクセル密度は、センサー全域で一定である。もし映像が時計写真なら、この時計は、小さい丸を描きながら一定に移動し、数字１２は、常に上に、数字６は、常に下にある。 本発明は、２つの実施例を含み、１つは、センサーが対物レンズの下で移動する実施例であり、他の１つは、映像がセンサーの上で移動する実施例である。
【０１７８】
映像を固定しセンサーを移動させる場合
【０１７９】
本発明のさらに他の実施例によれば、平面や曲面状センサーが略一定に完全な円を描きながら移動することによって、データを取得したり映像を生成することができる。このような実施例を具現する１つの例を取れば、移動型センサーの円形移動経路の直径が全体的にセンサーのピクセル幅より小さい。
【０１８０】
その一実施例として、円形移動経路の直径がピクセル幅の半分になる。他の実施例において、円形移動経路は、４と１／２ピクセル、または６と１／４ピクセル、またはその他の適切な直径を有している。
【０１８１】
このような実施例の利点は、次の通りである。
【０１８２】
往復移動が全然ない
無振動
中止及び移動動作時にエネルギー損失がない
【０１８３】
図５１は、平面センサー３４６の上で移動する光学要素３４４の概略図３４２である。光学要素３４４を平面センサーの上で完全な円を描くように動いて入射光が完全な円経路３４８に沿って平面センサーの上で移動するようにする。本実施例において、光学要素は、対物レンズとして図示した。
【０１８４】
他の実施例によれば、他の適切なレンズや光学部品を使用することができる。さらに他の実施例によれば、光学要素３４４を略持続的にまたは間歇的に前後に傾けるか、うなずくようにして、固定型平面センサー３４６の上で映像が完全な円を描くように移動させることができる。
【０１８５】
図５２は、図５１に示されたように、固定型平面センサー３４６の上で移動する光学要素３４４を上から見た図３５０である。センサー３４６の上で光学要素３４４が完全な円経路で動いて、平面センサー３４６上で入射光を移動させる。
【０１８６】
図５３は、固定型曲面状センサー３５４の上で動く光学要素３４４の概略図３５２であり、図５４は、図５３に示されたような光学要素３４４及びセンサー３５４を上から見た図３５６である。
【０１８７】
図５５は、固定型光学要素３６２の下で平面センサー３６０を動かす方法の概略図３５８であり、図５６は、図５５に示されたような固定型光学要素３６２及びセンサー３６０を上から見た図３７２である。
【０１８８】
図５７は、図５５と図５６に示すセンサー３６０の回転運動を起こす構成要素の詳細度３６４である。回転円板３６６上に設置された連結棒または連結部３６７に平面センサー３６０が付着されている。すなわち回転円板３６６は、センサー３６０の下に位置する。センサーの付着は、円板３６６の中心から離れた位置３６８で行われる。円板は、円板の下にある電気モーター３７０により回転する。モーターの軸３７２は、連結棒３６７の付着点３６８と整列されない。
【０１８９】
図５８は、図５７に示す構成の斜視図である。
【０１９０】
図５９は、曲面状センサー３７６上に位置する固定型光学要素３６２の概略図３７４である。固定型光学要素３６２の下で曲面状センサー３７６が移動する。
【０１９１】
図６０は、図５９に示した光学要素３６２及びセンサー３７６を上から見た図である。
【０１９２】
図６１は、図５１と図５２に示すように、光学要素３４４を円形移動させる方法の概略図３７８である。光学要素３４４の周辺にバンド３８０が取り囲んでいるが、これは、複数のバネ３８４に回転接触点３８２を提供する。２個のバネにカム３８６及び３８８が接触し、各カムは、電気モーター３９０及び３９２に装着されている。カムが回転すれば、光学要素を取り囲むバンドに連結されたバネが光学要素を動かす。２つのカムは、円運動を起こすために９０゜で位相がずれている。
【０１９３】
図６２は、円形経路上で単一軌道に沿って移動する平面センサーの９種類の形態を示す概略図３９４である。一実施例によれば、円形経路は、１つのピクセル直径より小さい。各図で、四角形センサーの左側の下端の角部近くにある回転軸Ｃが示されている。すべての図ごとに半径線分が示されているが、これは、回転軸と各四角形の上端にある地点とを連結する線分である。各図は、四角形センサーが回転軸Ｃを中心に時計方向に４５゜移動したものを示す。各図で、点線で描いた四角形は、四角形センサーの元の位置を示す。半径線分については、円での８段階の移動によってｒ１からｒ９まで番号を付けた。
【０１９４】
他の実施例によれば、図６２に示したセンサーを直四角形やその他の適切な平面形態で構成することができる。さらに他の実施例によれば、センサーを曲面や半球形で作ることもできる。移動は、時計方向に、時計反対方向に、または本発明の目的達成のための適切な位置に行われることができる。
【０１９５】
図６３は、ピクセルが配列された平面センサー３９６の概略図である。図６３で示したセンサーは、元の位置にあるものであり、図６４と図６５に示したセンサーは、円形経路に沿って連続して回転している。
【０１９６】
センサーが回転する間に、多重露出が行われるが、これは、ソフトウェアにより決定される。本実施例によれば、内側ピクセル列と外側ピクセル列は、それぞれ同一の数のピクセル間隔だけ移動する。本実施例は、センサーのピクセル数を超える映像の鮮明度を強化させ、前のＶ章「センサーが既存には記録することができない細密な映像をキャプチャーするための方法」で説明した方法とともに使用することができる。
【０１９７】
センサー上のピクセル密度が急激に増加しているが、ピクセルサイズが減少し、各ピクセルが１つの光子だけを検出することができるので、ピクセル密度の限界にぶつかった。すなわちピクセルサイズが小さくなるにつれて、センサーの感度が減少する。
【０１９８】
本実施例は、米国登録特許８２４８４９９に説明されたセンサー連結方法及び装置とともに実施することができる。
【０１９９】
さらに他の実施例として、小型無線装置を利用してセンサーとマイクロプロセッサーを連結することができる。
【０２００】
ＶＩＩＩ．間隙を含むデジタルセンサーから完全な映像を生成する方法
【０２０１】
本発明の他の実施例で、完全な映像は、間隙が含まれたデジタルセンサーから作られる。さらに他の実施例で、完全な映像は、物理的に間隔を設けた、または分離したセンサー配列から作られる。これら２つの実施例のうち１つで、センサーは、単一光路の後方で動作する。
【０２０２】
第１実施例で、カメラは、図７に示されたように、ファセット３２の間に間隙３４が含まれるように構成された全般的に凹状のセンサーを含む。映像安定化機能が活性化された間に、一番目露出が行われる。映像安定化に対しては、ＩＩ、ＩＩＩ、及びＶ章に説明されている。次に、映像安定化機能が不活性化され、さらに再活性化される。次に、映像安定化機能が活性化された間に、二番目露出が起きる。次に、信号処理器２２は、ソフトウェアプログラムを実行し、一番目露出で漏れた映像データをピックアップ（ｐｉｃｋｕｐ）し、これを一番目露出に挟みこんで（ｓｔｉｔｃｈ）完全な映像を作る。一般的に、この過程は、動画、すなわちビデオを生成するために連続的に利用されることができる。
【０２０３】
図６６及び図６７は、間隙を有するセンサーとそうではないセンサーとの差異を説明するためのものである。図６６は、レンズとセンサーの組合４００を示す。レンズ４０２は、平面センサー４０４に隣接して位置する。レンズ４０２には、中心軸４０６がある。光線４０８がレンズ４０２に入って屈折される。レンズ４０２の他の側２０から出た光線は、平面センサー４０４に照射される。図６７には、上記と同一のレンズ４０２と、間隙があるセンサー４１２が含まれた他の要素の組合４１０が示される。入射光４０８がレンズ４０２に入って、レンズ４０２の他の側から出て、センサー４１２の一部分にぶつかる。
【０２０４】
図６６に示されたように、平面センサー４０４を利用すれば、入射光４０８は、レンズ４０２を通過しながら屈折によって平面センサーの外側部分に照射される。図６７に示されたように、複数個の「曲面」センサーを利用すれば、入射光線は、一部のセンサーにその法線に近い角度で、そしてこのセンサーの中心にさらに近接した部分に照射される。このような作用によって画質が向上する。
【０２０５】
図６８、図６９は、映像安定化システムが含まれていない携帯型カメラで撮影された場面を示す。図６８で、映像フレーム４１６に、子供４１８と野球ボール４２０を短い時間間隔で離れた２つの連続場面として示している。この時間間隔の間に、ユーザの手が少し揺れる。図６８で露出を開始し、短い時間が経過した後、図６９で露出を終了する。結果写真として、携帯型カメラの少しのジッターによってぼやかして撮影された映像が得られる。
【０２０６】
図７０及び図７１は、図６８及び図６９に示されたものと同一の場面を、映像安定化機能が含まれた携帯型カメラで撮影した場面を示す。図７０で、映像フレーム４１６に、短い時間間隔で分離した２つの連続場面で子供４１８と野球ボール４２０を示している。この時間間隔の間に、ユーザの手が少し揺れる。図７０で露出を開始し、短い時間後に、図７１で露出を終了する。携帯型カメラの小さいジッターが映像安定化システムによって補正されるので、結果写真の映像は、鮮明である。
【０２０７】
図７２〜図７５は、光学式映像安定化が含まれた本発明の実施例を追加に示している。図７２は、猫４３２を目視で見た場面を示す。図７３で、猫の映像は、カメラのセンサー４３４部分に重畳される。センサー４３４は、間隙４３８で分離した４つの略四角形のミニセンサー４３６を含む。
【０２０８】
図７３で、光学式映像安定化が活性化された間に、カメラは、一番目露出をする。一番目露出時には、猫映像のうちミニセンサー４３６に照射された部分４４０だけが記録される。この一番目露出で記録されない猫の全体映像のうち他の部分は、間隙４３８上に配置された部分であり、この部分を映像の「漏れ部分」４４２として陰影で表示した。
【０２０９】
図７４で、光学式映像安定化が活性化されている間に、カメラは、二番目露出をする。一番目と二番目露出開始の間に、猫が動くか、またはその位置を移した。この動きは、単純にユーザの手によって起きたジッターであってもよい。二番目露出では、ミニセンサー４３６に照射された猫映像の部分４４４だけが記録される。この二番目露出で記録されない猫の全体映像の他の部分は、間隔４３８上に配置された部分であり、この部分を「漏れ部分」４４６として陰影表示した。
【０２１０】
カメラが一番目及び二番目露出を記録した後、カメラのメモリに格納された電子式安定化ソフトウェアがカメラのプロセッサで実行される。このソフトウェアによって２つの露出をピクセル別に比較し、各露出の漏れ部分を検出する。ソフトウェアは、完全な映像を作るために、元々記録された部分と漏れ部分を「一緒に挟みこんで」、図７５に示されたもののような合成映像４５０を生成する。
【０２１１】
電子式映像安定化技術は、当該技術分野に周知されている。Ｗｉｌｉｋｐｅｄｉａによれば、電子式映像安定化は、「露出時にカメラの動きによる映像ぼやけ現象を低減する」。一部のカメラには、カメラアングルの誤差を起こすカメラ回転を検出するためにジャイロスコープを使用する。ジャイロスコープは、カメラ回転を計測し、この回転を補正するために、カメラ内のセンサーを移動させる作動器（ａｃｔｕａｔｏｒ）に情報を送る。他の実施例では、露出中にカメラの所望しない動きを計測し、これを補償するために角速度センサーを使用することができる。Ｖｉｄｅｏｍａｋｅｒウェブサイトに「Ｉｍａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ  Ｐｒｉｍｅｒ」に対する内容が掲示されている。これについては、Ｎｉｃｏｎ及びＣａｎｏｎで運用するウェブサイトにも説明されている。Ｙｕなどは、論文を通じて「電子式映像安定化の概要（Ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）」を発表した（２００６年第７次Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ）。
【０２１２】
本発明の実施例は、次のような長所を提供する。
【０２１３】
単純で小さい光学系
さらに多い光をキャプチャする光学系
間隙で漏れたデータのキャプチャ
【０２１４】
ＩＸ．映像安定化方法
【０２１５】
図７６は、曲面状センサーと光学式映像安定化の両方を内蔵したカメラ４５２の概略図である。対物レンズ１６が筺体１４に設置されている。カメラ内部には、曲面状センサー１２がその上の対物レンズ１６からの光線を受光する位置にある。曲面状センサー１２は、多くのミニセンサー４３６を含んでいる。ミニセンサー４３６の出力は、光学式映像安定化回路４５４に連結され、この映像安定化回路４５４は、信号処理器２２に連結される。
【０２１６】
図７７は、電子式映像安定化を内蔵したカメラ４５６を示す。対物レンズ１６が筺体１４に位置している。カメラ内部には、従来の平面センサー４５８が対物レンズ１６によって収集された光を受信するように位置する。平面センサー４５８は、配線板３８への連結のための貫通ホール３６を含む。電子式映像安定化回路４６０は、カメラの所望しない回転を感知する電子式映像安定化センサー４６２に連結される。電子式映像安定化回路４６０は、また、所望しない回転を補正するために、センサー４５８の位置を物理的に調節する作動器４６４に連結される。
【０２１７】
Ｘ．レンズシェードの動作を制御するメカニズム
【０２１８】
図７８は、自動レンズシェード制御機を有するカメラ４６５の概略図である。ズームレンズ４６６が筺体１４に設置された対物レンズ１６上に装着される。レンズシェード１８６、対物レンズ１６及びズームレンズ４６６すべてを覆うように伸長する。ズームレンズ制御メカニズム４６７は、散乱光センサー４６８に連結され、ズームレンズ４６６を作動させる。散乱光センサー４６８は、平面センサー４５８の最外郭周辺部を越えて配置される。散乱光センサー４６８が過度な散乱光を検出すれば、散乱光センサーは、レンズシェード制御モーター４６９に信号を送信し、これによってレンズシェード１８６が伸長する。
【０２１９】
図７９は、手動式ズーム及びレンズシェード制御機を有するカメラ４７０の概略図である。対物レンズ１６は、図７８に示されたように、筺体１４に位置する。ズームレンズ４６６は、対物レンズ１６上に装着される。平面センサー４５８が対物レンズ１６からの光を受信する。手動ズーム制御ノブ４７１が筺体に装着され、これは、手動で制御されるレンズシェード４７２に連結される。この手動制御レンズシェードは、また、筺体１４に装着され、対物レンズ１６及びズームレンズ４６６すべてを覆うように伸長する。他の実施例で、レンズシェード制御機は、ズームレンズ筒（ｂａｒｒｅｌ）に機械的に連結される。
【０２２０】
図８０は、レンズシェード制御機の第１実施例４７４を示す。ズーム制御ボタン４７６は、第１モーター４７８に連結され、これは、順に第１ギアーメカニズム４８０、及び１つ以上のレンズ４８２に連結される。ズーム制御ボタン４７６は、また、第２モーター４８４に連結され、これは、順に第２ギアー機構４８６、及びズームレンズとともに制御されるレンズシェード４８８に連結される。
【０２２１】
図８１は、レンズシェード制御機の第２実施例４９０を示す。ズーム制御ボタン４７６は、第１モーター４７８に連結され、これは、順に２トラックギアーメカニズム４９２、そして１つ以上のレンズ４８２及びレンズシェード４８８に連結される。
【０２２２】
図８２は、レンズシェード制御機の第３実施例４９４を示す。ズーム制御ボタン４７６は、第１モーター４７８に連結され、これは、順に２レバーアーム４９６、そして１つ以上のレンズ４８２及びレンズシェード４８８に連結される。
【０２２３】
図８３は、レンズシェード制御機の第４実施例４９８を示す。ズーム制御ボタン４７６は、第１モーター４７８に連結され、これは、順に単一アーム５００、そして１つ以上のレンズ４８２及びレンズシェード４８８に連結される。
【０２２４】
図８４は、手動式ズームレンズシェード制御機５０２の概略図である。パントグラフ５０３が筺体１４、ズームレンズ４６６、及びレンズシェード４８８に連結される。
【０２２５】
ＸＩ．ビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）及び圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）
【０２２６】
図８５、図８６、図８７は、ビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）及び圧縮方式を説明するための図である。図８５は、デジタル写真の４８個のピクセルを占有している小さい部分の姿５０４を示す。白色素地５０８にある黒色のドット５０６は、白いテーブル補上にあるコショウの実であると思うことができる。ピクセルは、Ａ〜Ｈを付けた水平軸及び１〜６を付けた垂直軸で表示することができる。
【０２２７】
図８６は、図８５に示した場面５０４の他の姿５１２であって、４８個ピクセルの境界を示す格子線５１４が表示されている。本発明の一実施例では、圧縮アルゴリズムが使用され、信号処理器は、前記小さい映像部分を左から右に、そして上から下に（Ａ１−Ｃ２白色、Ｄ２−Ｅ２黒色、Ｆ２−Ｂ３白色、Ｃ３−Ｆ３黒色、Ｇ３−Ｂ４白色、Ｆ５−Ｈ６白色、Ｃ４−Ｆ４黒色、Ｇ４−Ｃ５白色、Ｄ５−Ｅ５白色、Ｆ５−Ｈ６白色）のように格納し、印刷する。他の方式として、各ビットを別々に格納する。すなわち、（Ａ１白色、Ｂ１白色、Ｃ１白色、Ｄ１白色、Ｅ１白色、Ｆ１白色、Ｇ１白色、Ｈ１白色、Ａ２白色、Ｂ２白色、Ｃ２白色、Ｄ２黒色、Ｅ２黒色、Ｆ２白色、Ｇ２白色、Ｈ２白色、…）のように格納する。この他の方式を使用すれば、処理及び格納しなければならないデータが非常に多いが、映像の品質は、向上しない。
【０２２８】
図８７は、圧縮方式の代わりに、ビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）方式を採用する場合、映像変化を表現するために必要なデータの量がどれほど変わるかを示す他の姿５１６を示す。ビニング方式を実施するときには、隣接ピクセルによって生成されたデータを一緒に併合して、大きいピクセルを仮想的に作る。ビニング方式は、一般的には、低い鮮明度を作って、「仮想（ｖｉｒｔｕａｌ）」ピクセル当たりさらに多い検出応答が発生する。したがって、不足な照明条件でのカメラの性能を向上させる。図８７では、最も近い４個の画素が併合されれば、信号処理器は、映像を（Ａ１−Ａ３白色、Ｃ３−Ｅ３黒色、Ｇ３−Ｈ５白色）で格納し、印刷する。図８７で、各仮想ピクセルを区別するためにピクセルコードを使用した。例えば、図８７の右側上端にある一番目の仮想ピクセルは、ピクセルコードＡ１−Ａ３で区別される。ピクセルコードは、各仮想ピクセルの上端左側端部及び下端左側端部の水平及び垂直座標５１８を連結して構成する。したがって、図８７に示された仮想ピクセルの最上側ラインにある４個の仮想ピクセルのコードは、Ａ１−Ａ３、Ｃ１−Ｃ３、Ｅ１−Ｅ３、Ｇ１−Ｇ３になる。
【０２２９】
図８７に示された方式は、低い照明条件での性能を向上させるとともに、仮想ピクセル当たりさらに多い光子がキャプチャされるので、映像の鮮明度を増加させる。処理時間と格納容量が減少する。また、この方式は、ＩＳＯ、すなわち、ピクセルの感度が高いときに不足な照明状況で発生するノイズを低減することができる。
【０２３０】
ＸＩＩ．ミニセンサーのアーチ型配列
【０２３１】
図８８は、校正用光学要素と結合された個別的ミニセンサーのアーチ型配列を含む本発明の他の実施例５２０を示す図である。アーチ型配列５２２には、多数のミニセンサー５２４が含まれに、各ミニセンサー５２４は、信号処理器２２に供給される出力５２６を有する。各ミニセンサー５２４は、曲線または円弧形状で整列され、カメラの内部に配置される。各ミニセンサー５２４は、構成の容易性のために、間隙をもって分離構成される。校正用光学要素５２８は、アーチ型配列５２２上に配置される。校正用光学要素５２８は、多数のセグメント５３０を含んでいる。これら各セグメント５３０は、対物レンズ１６で射出される光を、配列５２２内の１つのミニセンサー５２４に伝達する。
【０２３２】
この実施例によって、センサー材料を曲げる必要なく、そして可動部分が全然なくても、曲面状または凹状のセンサーのすべての利点を得ることができる。カメラに１つの平面センサーを使用する場合には、光線が平面センサーの周辺部に到逹するためには、さらに遠く進行し、さらに小さい角で曲がらなければならない。その結果、周辺部で光が弱くなって、さらに多い色収差（レインボー現象）が発生する。
【０２３３】
この実施例で、カメラに入る光線は、対物レンズとセンサー間の距離がほぼ同一にセンサーに照射される。光線がセンサーに照射される角度が平均的に直角に近くなる。この実施例によって、レンズ設計者は、速いレンズ（ｆａｓｔ  ｌｅｎｓ）を作ることが可能になる。この速いレンズは、さらに多い光子をキャプチャし、多数の不足な照明条件の下でもフラッシュを使用する必要がない。
【０２３４】
さらに他の代案的実施例では、前記多数の配列体を平行に配置することもできる。
【０２３５】
本発明について複数の好ましい実施例を参照して詳細に説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、添付の特許請求範囲の思想及び範囲を逸脱することなく、多様な変形と改良が可能であることが分かる。以上で開示する「移動する光学部を有する曲面状センサーカメラ」を提供する多様な代案は、読者に本発明の好ましい実施例を理解させるために説明したものに過ぎず、本発明または請求範囲の限界を制限するためのものではない。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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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２３】
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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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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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