(57)【要約】  カメラシーンからの入射光を受け取る入射面を有する光スプリッタキューブを有するデジタルカメラのコンポーネントが、記述される。キューブは入射光を第１、第２、及び第３の色成分に分離し、これらはキューブから、キューブの第１の面、第２の面、及び第３の面を通ってそれぞれ出てくる。第１、第２、及び第３の画像センサが設けられており、それぞれ、キューブの第１、第２、及び第３の面から出てくる色成分のうちの対応する１つを受け取るように配置されている。他の実施形態についても、記載され、請求される。
2014526825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルカメラのコンポーネントであって、
カメラシーンからの入射光を受け取る入射面を有する光スプリッタキューブであって、入射光を、前記キューブから、前記キューブの第１の面、第２の面、及び第３の面を通ってそれぞれ出てくる、第１、第２、及び第３の色成分に分離する、キューブと、
第１、第２、及び第３の画像センサであって、それぞれが、前記キューブの前記第１の面、前記第２の面、及び前記第３の面から出てくる前記色成分のうちの対応する１つを受け取るように配置される、画像センサと、
を備える、コンポーネント。
【請求項２】
前記光スプリッタキューブが、本質的に同一サイズの第１、第２、第３、及び第４の透明な多面体を備え、前記多面体のそれぞれは、直角二等辺三角形の底部、直角二等辺三角形の頂部、及び当該三角形の底部及び頂部の対応する辺を結合する３つの面を有し、前記３つの面は斜辺面、左脚面、及び右脚面である、請求項１に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項３】
前記第１の多面体の前記斜辺面が、前記光スプリッタキューブの前記入射面であり、
前記第１の多面体の前記右脚面が、前記第２の多面体の前記左脚面に第１のダイクロイック界面において隣接し、前記第１の界面が、前記第３の色成分を前記第１の多面体内に反射し、前記第１及び第２の色成分を前記第２の多面体内へ透過させ、
前記第１の多面体の左脚面が、前記第４の多面体の前記右脚面に第２のダイクロイック界面において隣接し、前記第２の界面が、前記第１の色成分を前記第１の多面体内に反射し、前記第２及び第３の色成分を前記第４の多面体内へ透過させる、請求項２に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項４】
前記カメラシーンからの前記入射光を偏向させるように配置される偏向器と、
前記偏向器と前記光スプリッタキューブの前記入射面との間の偏向入射光の経路内に配置される光学レンズ系と、を更に備える、請求項１に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項５】
前記偏向器が、前記入射光を約９０度だけ偏向するように方向付けられている、請求項４に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項６】
前記偏向器、光学レンズ系、光スプリッタキューブ、及び画像センサのｚ高さが、３ｍｍ〜９ｍｍの範囲である、請求項４に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項７】
前記偏向器、光学レンズ系、光スプリッタキューブ、及び画像センサのｘ長さが、１８ｍｍ〜３２ｍｍの範囲である、請求項６に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項８】
前記光学レンズ系が、ズームレンズである、請求項４に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項９】
前記光学レンズ系が、自動焦点レンズである、請求項４に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項１０】
前記光学レンズ系が、固定焦点レンズである、請求項４に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項１１】
前記偏向器が、電動アクチュエータによって自動制御下で傾斜又は回転されるように結合された折り畳みミラーを光学画像安定化（ＯＩＳ）メカニズムの一部として備える、請求項４に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項１２】
前記画像センサのそれぞれが、ａ）マイクロレンズによって覆われているがカラーフィルタは伴わないフォトセルのアレイを有する透明な画像センサであり、ｂ）前記センサの背後に配置されたプリント回路支持体に電気的に接続されており、ｃ）前記センサの前方に配置された透明なカバープレートであって、前記カバープレートと前記マイクロレンズとの間に空隙を残すカバープレート、によって保護されている、請求項４に記載のデジタルカメラのコンポーネント。
【請求項１３】
デジタルカメラモジュールであって、
前記デジタルカメラモジュールを内部に組み込んだ、カメラモジュール筐体と、
カメラシーンからの入射光を偏向するように配置される偏向器と、
偏向された入射光を受け取る入射面を有する光スプリッタであって、前記入射光を第１、第２、及び第３の色成分に分離し、本質的に同一の第１、第２、第３、及び第４の透明な多面体から構成され、前記多面体のそれぞれが、直角二等辺三角形の底部、直角二等辺三角形の頂部、並びに前記三角形の底部及び頂部の対応する辺を結合する３つの面を有し、前記３つの面が、斜辺面、左脚面、及び右脚面であり、前記第１の多面体の前記斜辺面は前記光スプリッタの前記入射面であり、前記第１の多面体の前記右脚面が、前記第２の多面体の前記左脚面に第１のダイクロイック界面において隣接し、前記第１の界面が、前記第３の色成分を前記第１の多面体内に反射し、前記第１及び第２の色成分を前記第２の多面体内へ透過させ、前記第１の多面体の前記左脚面が、前記第４の多面体の前記右脚面に第２のダイクロイック界面において隣接し、前記第２の界面が、前記第１の色成分を前記第１の多面体内に反射し、前記第２及び第３の色成分を前記第４の多面体内へ透過させ、前記スプリッタが、更に、第１の出射面、第２の出射面、及び第３の出射面を有する、光スプリッタと、
第１、第２、及び第３の画像センサであって、それぞれ前記第１、第２、及び第３の出射面に面するように配置される第１、第２、及び第３の画像センサと、
前記偏向器と前記光スプリッタの前記入射面との間の前記入射光の経路内に配置される光学レンズ系と、
を備える、デジタルカメラモジュール。
【請求項１４】
前記偏向器が、前記入射光を約９０度だけ偏向するように方向付けられている、請求項１３に記載のデジタルカメラモジュール。
【請求項１５】
前記偏向器、光学レンズ系、光スプリッタ、及び画像センサのｚ高さが、３ｍｍ〜９ｍｍの範囲である、請求項１４に記載のデジタルカメラモジュール。
【請求項１６】
前記偏向器、光学レンズ系、光スプリッタ、及び画像センサのｘ長さが、１８ｍｍ〜３２ｍｍの範囲である、請求項１４に記載のデジタルカメラモジュール。
【請求項１７】
平凹レンズであって、平面側が、前記カメラシーンに面し、前記カメラシーンからの前記光を前記偏向器まで移動するように配置される、平凹レンズと、
凹凸レンズであって、凸状側が、前記偏向器に面し、前記偏向器と前記光学レンズ系との間に配置される、凹凸レンズと、
を更に備える、請求項１４に記載のデジタルカメラモジュール。
【請求項１８】
ポータブル無線通信デバイスであって、
外部筐体と、
前記外部筐体の内部に組み込まれたセルラーネットワーク無線通信回路構成と、
前記筐体の内部に組み込まれたデジタルカメラであって、カメラシーンからの光を約９０度だけ偏向するように配置される偏向器と、偏向光を受け取る入射面を有する光スプリッタであって、入射光を、第１の出射面、第２の出射面、及び第３の出射面を通ってそれぞれ出てくる、第１、第２、及び第３の色成分に分離する、光スプリッタと、それぞれ前記第１、第２、及び第３の出射面に面するように配置される第１、第２、及び第３の画像センサと、前記偏向器と前記光スプリッタの前記入射面との間の前記光の経路内に配置される光学レンズ系と、を有する、デジタルカメラと、
を備える、デバイス。
【請求項１９】
前記外部筐体が、ｚ高さ６ｍｍ〜１３ｍｍを有する、請求項１８に記載のポータブル無線通信デバイス。
【請求項２０】
平凹レンズであって、平面側は前記カメラシーンに面し、前記カメラシーンからの光を前記偏向器まで移動するように配置される、平凹レンズと、
凹凸レンズであって、凸状側は前記偏向器に面し、前記偏向器と前記光学レンズ系との間に配置される、凹凸レンズと、
を更に備える、請求項１８に記載のポータブル無線通信デバイス。
【請求項２１】
前記第１、第２、及び第３の色成分が、加法混色の原色成分である、請求項１８に記載のポータブル無線通信デバイス。
【請求項２２】
前記第１、第２、及び第３の色成分が、青色、緑色、及び赤色成分である、請求項２１に記載のポータブル無線通信デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、カメラシーンからの入射光を３色成分に分離する光スプリッタキューブ、及び３つの画像センサであって、それぞれ、色成分のうちの対応する１つを受け取るように配置された３つの画像センサを有する、デジタルカメラのコンポーネントに関する。他の実施形態についても、説明するとともに特許請求の範囲に記載している。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン及びタブレットコンピュータなどの、外形が小さい個人消費者用電子デバイスは、集積型デジタルカメラモジュールを収容する、非常に限定されるｚ高さ又は厚さ（ｚ軸方向の距離）を有する。これは、専用のハンドヘルドカムコーダー又はハイエンドデジタルＳＬＲカメラの筐体が比較的深いことと対照的である。しかしながら、より大きいカラー画素センサアレイを用いた、解像度がより高いデジタル画像を供給する傾向が続く観点から、外形が小さいと問題が生じる。画素密度の向上にもかかわらず、より高解像度のセンサ（例えば、５００万画素以上）では、画素アレイの全体面積は相当に増加する。これは、画素アレイをデバイス筐体内で方向付けて、ｘｙ平面内に配置する、すなわちｚ軸に垂直に配置することができれば、大きな問題とはならないだろう。しかし、その構成では、デバイス筐体の制限されたｚ高さによって、光学サブシステム（例えば、自動焦点レンズ、ズームレンズ）の長さに制約が加わり、その結果、カメラ性能が限定されてしまう。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の実施形態は、カメラシーンからの入射光を受け取る入射面を有する光スプリッタキューブを有するデジタルカメラのコンポーネントである。キューブは入射光を３色成分に分離し、これらはキューブから、キューブの対応する面を通って出てくる。３つの画像センサも提供される。各センサは、キューブの対応する面から出てくる色成分のうち対応する１つを受け取るように配置される。画像センサは、カラーフィルタアレイも色分解能力もない透明な画素アレイセンサであっても良く、その結果、画像センサは比較的安価だがより正確である（色補間もデモザイシングも必要でないため）。このような色分離アーキテクチャでは、各画素に入射する光の量は、従来のベイヤーパターンカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）センサの場合よりも約３倍大きい。また、色分離キューブによって、従来のベイヤーパターンＣＦＡセンサに特有な色漏れが本質的に回避され得る。
【０００４】
キューブは、４つの本質的に同一寸法の透明な多面体を用いて構築しても良い。一実施形態では、各多面体は、直角二等辺三角形の底部、直角二等辺三角形の頂部、及び本三角形の底部及び頂部の対応する辺を結合する３つの面を有する。３つの面は斜辺面、左脚面、及び右脚面である。第１の多面体の斜辺面は光スプリッタキューブの入射面である。第１の多面体の右脚面は第２の多面体の左脚面に、第１のダイクロイック界面において隣接している。第１のダイクロイック界面は、第３の色成分を第１の多面体内に反射し、第１及び第２の色成分を第２の多面体内に透過させる。第１の多面体の左脚面は第４の多面体の右脚面に第２のダイクロイック界面において隣接する。第２の界面は第１の色成分を第１の多面体内に反射し、第２及び第３の色成分を第４の多面体内に透過させる。
【０００５】
光スプリッタキューブを、カメラシーンからの入射光を反射するように配置される偏向器、及び偏向器と光スプリッタキューブの入射面との間の偏向入射光の経路内に配置されるズームレンズ、自動焦点レンズ、又は固定焦点レンズなどの光学レンズ系と、組み合わせても良い。偏向器を、入射光が約９０度偏向するように向けても良い。この配置によって、偏向器、光学レンズ系、光スプリッタキューブ、及び画像センサの組み合わせのｚ高さを、全体として、３ｍｍ〜９ｍｍの範囲とすることができる。加えて、その組み合わせのｘ長さは１８ｍｍ〜３２ｍｍの範囲になるだろう。このような配置によって、光学ズームだけでなく、（デモザイシングも色補間も必要でないため）比較的高い分解能も有する、特にコンパクトなデジタルカメラモジュールが得られるだろう。更に、この配置により、ｘ長さをより長くできるために、偏向器とキューブの入射面との間に設けられるズームレンズ又は他の光学レンズ系内で使われる、任意の反射防止コーティング又は赤外線フィルタへの光線の入射角が小さくなる。この結果、色むらの低減、並びに迷光、ゴースト、及びフレアの低減を含む、複数の利益がもたらされ得る。
【０００６】
折り畳みミラーを偏向器として用いることができる。折り畳みミラーは、光学画像安定化（ＯＩＳ）メカニズムの一部として、電動アクチュエータによって自動制御下で傾斜させて反らせる（又は回転させる）ことができるものであっても良い。このようなＯＩＳメカニズムは、可動センサ又は可動レンズが必要な従来のものの代わりに用いても良い。
【０００７】
色分離キューブアーキテクチャはまた、従来の偏光イメージング技法であればそうしたであろう、入射光の５０％を「捨てる」ことなく、偏光イメージングにおいて優位に使用できるだろう。色分離キューブを用いることはまた、散乱媒質内の目標のコントラストを向上させて可視性を高め、散乱媒質内の目標の検出及び特徴抽出の改善を助けるための偏光和及び差イメージングにおいて優位な場合がある（例えば、雲、濃霧、煙霧、及び雨を通したイメージング）。
【０００８】
色分離キューブの更に別の応用は、可視及び赤外線イメージングの組み合わせであっても良い。キューブは、その出射面の１つがカメラシーンからの入射光の１つ以上の可視色成分を生成すると同時に赤外線成分を抑制し、一方で、その出射面の別の１つが可視色成分を抑制するが赤外線成分を抑制しないように、設計されて良い。
【０００９】
上記概要には、本発明のあらゆる態様の網羅的なリストを挙げてはいない。本発明には、前述でまとめた種々の態様のすべての好適な組み合わせからの実施可能なすべてのシステム及び方法が含まれ、並びに以下の詳細な説明で開示されるもの、特に出願とともに提出された請求項において指摘されるものが含まれると考えられる。このような組み合わせには、上記概要では具体的には説明されていない特定の優位性がある。
本発明の実施形態を、例として、限定としてではなく、添付の図面の図に例示する。図面では同様の参照符号は同様の要素を示す。なお本開示において「ａｎ」又は「１つの」本発明の実施形態に言及する場合、それは必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、少なくとも１つを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る光スプリッタの断面を通して見た平面図である。
【図２】多面体の３Ｄ斜視図である。
【図３】光スプリッタの３Ｄ斜視図である。
【図４】対波長の透過及び反射グラフ例を示し、光スプリッタ内の２つのダイクロイック界面の特性を説明する図である。
【図５】カメラモジュール内の光スプリッタ、ズームレンズ及び偏向器の組み合わせを示す図である。
【図６】光スプリッタと組み合わされているズームレンズの作用を示す図である。
【図７】光スプリッタ及び画像センサの組み合わせの断面を通して見た正面図である。
【図８】カメラモジュールが組み込まれたポータブル無線通信デバイスの３Ｄ斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明のいくつかの実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。実施形態で説明される部品の形状、相対位置、及び他の態様が明瞭には規定されない場合はいつでも、本発明の範囲は、示した部品のみに限定されず、示した部品は、単に説明目的のためであることを意味する。また、詳細について多く説明されるが、当然のことながら、本発明のいくつかの実施形態は、これらの詳細なしに実施しても良い。他の場合では、良く知られている回路、構造体、及び技法については詳細には示さずに、この説明の理解が不明瞭になることがないようにしている。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る光スプリッタ２の断面を通して見た平面図である。光スプリッタ２は、図示のように、外部で必要な大きさにして成形することによって、本質的にキューブを画定するようにして良い。図１は、キューブの平面図を構造体内を見下ろす形で示している。カメラシーン（図示せず）からの入射光がどのようにキューブの入射面６を通って受け取られるのかを示している。３つの異なるラインシェーディングによって示したように、光スプリッタ２は入射光を第１、第２、及び第３の色成分に分離するように作用する。これらはキューブから、対応する出射面７、８、９を通って出る。本明細書における「色」又は「色成分」に対するどんな言及も、すべてが可視スペクトル内であるか、又は一部が紫外若しくは赤外バンドとオーバーラップしても良い波長バンド内の光に言及するものと理解される。例えば、良く知られている色リストでは、６つの主なバンド、すなわち赤色、オレンジ色、黄色、緑色、青色、及びスミレ色を特定している。
【００１３】
光スプリッタ２は、本質的に、同一サイズ又は寸法の第１、第２、第３、及び第４の透明な多面体１１、１２、１３、１４から作られている。多面体のそれぞれは、ガラス又はポリカーボネートなどの、光透明材料の固体片で作っても良い。図２の３Ｄ斜視図においても分かるように、多面体１１〜１４のそれぞれは、直角二等辺の底部、直角二等辺の頂部、及び三角形の底部及び頂部の対応する辺を結合する３つの面を有している。多面体の３つの面は、斜辺面１６、左脚面１７、及び右脚面１８である。これらの寸法の結果、多面体が図３に示すように接合してあれば、キューブが得られる。図１において分かるように、第１の多面体１１の斜辺面１６は光スプリッタ２の入射面６である。
【００１４】
光スプリッタ２の光分離機能は以下のように実現される。ここで図１及び第１の多面体１１を参照すると、この多面体の右脚面は、第２の多面体１２の左脚面１７に、第１のダイクロイック界面において隣接している。あるセンサに到着する光波長の混合状態を、光スプリッタ２の種々のダイクロイック界面のフィルタリング機能を適切に設計することによって制御することができる。ダイクロイック界面の形成は、第１の多面体１１及び第２の多面体１２の隣接する面を、１つ以上の光学材料層からなる光学コーティングでコーティングすることによって行なっても良い。ダイクロイック界面は、ある色を反射する一方で他の色を通すことを、ダイクロイックミラー又はダイクロイックリフレクタ、及びダイクロイックフィルタと同様に行なう。多面体の隣接する面を、空隙を伴わずに互いに光学的に結合することを、所望の光反射及び透過特性が生じるように選択された光学コーティングを用いて行なっても良い。図４に、第１のダイクロイック界面及びに第２のダイクロイック界面に対する対波長の反射及び透過特性グラフ例を示す。第２のダイクロイック界面は、第１の多面体１１（具体的にはその左脚面１６）を、第４の多面体１４（具体的にはその右脚面１８）と隣接させたときに形成される。
【００１５】
図４の例では、第１のダイクロイック界面は、赤色を反射する一方で青色及び緑色を通す（透過させる）ように設計されている。対照的に、第２のダイクロイック界面は、青色を反射して、緑色及び赤色を通すように設計されている。これは、光学コーティングを各界面において適切に形成することによって実現される。第１の界面に対するグラフは、赤色スペクトル内で（約０．６５ミクロンにおいて）最大反射を示すが、緑色の最小反射（約０．５２５ミクロンにおいて）及び青色の最小反射（約０．４７５ミクロンにおいて）を示す。第１のダイクロイック界面の透過特性は、緑色及び青色の全透過が生じるが、赤色の最小透過が生じるようになっている。なお、図４のグラフに示した反射及び透過特性は、現実的なものではなく理想的なものである。したがって、実際には、ある界面における色成分の反射の度合いは、別の界面におけるものと同じではない場合がある。
【００１６】
第２のダイクロイック界面について、そこでの光学コーティングは、赤色及び緑色（又は０．５ミクロンを超える波長）の全透過が生じるように、同時に青色（０．４７５ミクロン未満）の最小透過が生じるように、選択されている。加えて、反射特性は、青色が完全に反射される一方で、赤色及び緑色（又は０．５ミクロンを超える波長）が最小限に反射されるようになっている。第１及び第２のダイクロイック界面のこの組み合わせの反射及び透過の結果、本質的に赤色成分のみ（図１、実線の光線を参照）が、第４の多面体１４の斜辺面１６から出てきて、同時に、本質的に青色成分のみ（図１、波線の光線を参照）が、第２の多面体１２の斜辺面１６から出てくる。この結果、画像センサ３の一部である画素センサアレイは青色チャンネルに対する画像データを生成することができ、一方で、第３の画像センサ５の画素センサアレイは赤色チャンネルを生成する。
【００１７】
必要な緑色チャンネルを得る（その結果、赤色、緑色、及び青色の加法混色の原色モデルを完成させる）ために、多面体１２と１３との間及び多面体１４と１３との間のダイクロイック界面は、次に図４を参照して、緑色成分のみを多面体１３内に通すように設計されている。したがって、画像センサ４の画素センサアレイによって緑色チャンネルが生成される。このように、色画素データのデモザイシングは必要ではなく、また画素レベルにおいて別個の色チャンネル処理を行なう必要もない。この結果、比較的低いコストの透明な画素センサアレイを、異なる色チャンネルのそれぞれに対して用いることができ、一方で、画素センサアレイ解像度を最大にすることができる。
【００１８】
ダイクロイック界面を、代替的に、キューブ出射面に（及び続いて、対応するセンサに）進む任意の２つ以上の色の所望の混合状態を実現するように設計しても良い。これは、設計されたシステム性能に対して所望されるような、２つの原色の所望の混合状態であっても良い。２つ以上の色の混合状態は、界面を異なる光波長で透過する光エネルギーの割合を変えることによって実現することができる。したがって、反射及び透過特性を、あるダイクロイック界面において、光の光学波長を通して滑らかに移行させることが望ましいだろう。例えば、シーンからの光の赤色成分の一部を、そうでなければ緑色センサ（緑色チャンネル）に付随する出射面から出てくるように加えることが望ましい場合があり、一方で、一部の緑色を、そうでなければ赤色センサ（赤色チャンネル）に付随する出射面から出てくるように加えても良い。このようなアプローチの目的は、より多くの色情報を各センサに提供することであろう。その結果、以後の色再現のデジタル画像処理操作において、より正確で連続的な色検出及び画像表現を実現することができる。
【００１９】
次に、図５を参照して、カメラモジュール筐体内の光スプリッタ２、ズームレンズ２１、及び偏向器２０の組み合わせを示す。カメラモジュール筐体（図示せず）は、プラスチック、又は金属、若しくは複合材料フレームであって良く、その中に、図５に示した要素を図示した相対位置及びアライメントで取り付けて、単一ユニット又は組立品を形成する。組立品のｚ高さは図示したように画定され、ｘ長さは図示したように画定される。偏向器２０は、カメラシーンからの複数の色（例えば、赤色、青色、及び緑色）の入射光を偏向して光スプリッタ２の方へ送るように配置される。偏向器２０は、角度が付けられたミラーであっても良いし、又は同様の機能を行なうことができる他の光学部材であっても良い。光スプリッタ２の入射面は、図示するように中心長手方向の光軸に垂直に配向され、偏向された入射光をズームレンズ２１を通して受け取る。別の実施形態では、偏向器を必要とせずに、光路がまっすぐになるようにして良い。その場合、カメラシーンからの光は、カメラモジュールに、エンドユーザデバイスの（図８の例に示すような面からではなく）縁又は辺から入ることができる。ズームレンズ２１は、光軸に沿った位置を電動アクチュエータ（図示せず）によって自動的に制御して可変倍率（したがって、視界又は視野ＦＯＶの可変角度）を実現することができる１つ以上の可動レンズ要素を有している。ズームレンズは、その倍率又は焦点距離が変わったときにも、焦点を維持することが可能な真のズームレンズであっても良い。これらはまた、同焦点レンズと言われる。代替的に、ズームレンズは可変焦点レンズであっても良い。可変焦点レンズは、可変倍率を実現するが、倍率を変えた後に画像を焦点に戻すための付加的なメカニズムが必要な１つ以上の可動レンズ要素を有している。
【００２０】
更に図５を参照して、この実施形態のカメラモジュールはまた、平凹レンズ２２も収容している。平凹レンズ２２の平面側は、図示するようにカメラシーンに面し、カメラシーンからの光を、図示するように偏向器２０へ移動するように配置されている。加えて、凹凸レンズ２３が偏向器２０とズームレンズ２１との間に位置し、レンズ２３の凸側は、図示するように、偏向器２０に面している。他の好適なレンズ要素が、平凹レンズ２２及び凹凸レンズ２３に対する代替として可能である。これらは、カメラモジュールの全体的な光学サブシステムの一部として、ズームレンズ２１及び許容されるｚ高さ及びｘ長さとともに、設計して良い。
【００２１】
図６に、ズームレンズ２１の作用を、レイトレーシングを用いて、実現可能な３つの異なる画角において示す。この場合、どのように偏向器２０を方向付けることによって、カメラシーンからの入射光を約９０度だけ偏向させて、ズームレンズに向けて中心光軸に沿って送るかに注意されたい。このカメラモジュールの配置によって、前に画定した全体組み合わせのｚ高さ（図５を参照）を、３ｍｍ〜９ｍｍの範囲にすることができる。このような光学系のシミュレーションが示すところによれば、光スプリッタ２が３．５ｍｍ×３．５ｍｍ×３．５ｍｍの立方体である場合、（図５に画定したような）組み合わせのｘ長さは、１８ｍｍ〜３２ｍｍの範囲であっても良く、同時に、２２°〜６６°の画角を実現することができる。これは、特にコンパクトな配置であり、タブレットコンピュータ及びスマートフォン（例えば、スマートフォンの例に対する図８を参照）などの、通信デバイスの外部筐体のｚ高さ又は厚さが６ｍｍ〜１３ｍｍの範囲内である、ポータブル無線通信デバイスの中に組み込むのに適している。当然のことながら、図５に示したカメラモジュールをまた、ラップトップコンピュータ及びデスクトップコンピュータなどの、より大きい製品内に収めても良い。
【００２２】
次に、図７を参照して、光スプリッタ２の出射面の断面を通して見た正面図を示す。これは、どのように画像センサを出射面に取り付け得るかの例を示している。画像センサは画像センサダイを備えている。画像センサダイでは、フォトセルのアレイがマイクロレンズに覆われていて、何らのカラーフィルタも色分解回路構成も必要としない。マイクロレンズは、光学的漏れを最小限にするためには好ましいが、容認できる性能をマイクロレンズを用いずに達成することは実現可能である。画像センサダイは、プリント回路支持体に電気的に接続されている。プリント回路支持体は、この例では、図示したように、センサの背後にハンダボールを介して配置されたフレックス回路である。回路支持体に電気的に接続する他の方法も可能である（例えば、ワイヤボンド）。センサは、透明なカバープレート（例えば、ガラス又はポリカーボネートプレート）によって保護されている。プレートは、センサの前方に配置されて、カバープレートとマイクロレンズとの間に空隙を残すようになっている。この透明なカバープレートをセンサダイに結合して最適な平面性を図ることが好ましいが、ガラスをプリント回路支持体に接合することによって必要な平面性を実現することが適切な方法を用いて可能だろう。回路支持体は、センサダイからの電気的な画像信号を画像データ記憶装置及び／又は画像処理装置（図示せず）へ伝える。なお、プリント回路支持体及び取り付けられた保護カバープレートの組み合わせは、単一ユニット又は組立品として、光スプリッタ２とは別個に製造しても良く、その後に、保護カバープレートの露出面を光スプリッタ２の出射面に光学的に結合しても良い。
【００２３】
センサダイ上のカバープレートを光スプリッタキューブに結合して、センサキューブサブアセンブリを形成することができる。センサ面に対するカバープレートの平面性を維持することは、センサ組立品にとって重要である。センサ組立品をキューブに接合する１つの方法は、ＵＶ硬化可能な光学接着剤によるものである。ＵＶ硬化可能な光学接着剤をカバープレートの露出面に塗布する。カバープレート又はキューブは、互いに対して動かすことができ、合わせることができ、また圧力をそれらに印加して薄い接着剤ボンドラインを２つの部品間に形成することができる。いったん互いに接触すれば、センサ及びキューブの相対位置を、一方の部品を他方の部品に対してスライドさせることによって調整して、必要なアライメントを実現することができる。アライメントは、対象とする光学画像入力（カメラシーン内）をキューブにこのアライメント目的のために送りながら、同時にセンサ信号を読み出すことによって、判定することができる。部品を操作する間に、読んだセンサ信号を処理することによって明らかになる、正確なアライメントが、達成されるだろう。その時点で、操作を止めて、部品を所定の位置に紫外線の印加によって固定する。紫外線によってＵＶ接着剤が架橋及び硬化される。
【００２４】
次に、図８を参照して、本発明の実施形態によるカメラモジュールが組み込まれたポータブル無線通信デバイスの３Ｄ斜視図を示す。この場合、デバイスは、スマートフォン又はタブレットコンピュータであっても良い。これらは、ユーザの片手に保持しながら使用することを目的とするという意味でハンドヘルドデバイスである。当然のことながら、カメラモジュールを、代替的に、ラップトップ又はノートブックコンピュータなどの、他のタイプのポータブル無線デバイスに組み込んでも良く、また、デスクトップパーソナルコンピュータ、テレビジョンモニタ、又はｚ軸における外形（ｚ高さ）が特に短い他の任意の電子デバイスなどの、非ポータブルデバイスの中に組み込んでも良い。スマートフォン又はタブレットコンピュータの場合、デバイスのセルラーネットワーク無線通信回路が内部に組み込まれる外部筐体を有し、この回路によって、デバイスはモバイル電話通信端末又はエンドステーションとして機能することができる。また、図８に示したように筐体の内部に組み込まれているのはデジタルカメラであり、その一部は、図５に示して前述で詳細に説明したカメラモジュールである。上述のように、ポータブル無線通信デバイスはｚ高さが６ｍｍ〜１３ｍｍの範囲であって良い外部筐体を有し、その結果、特に、ｚ高さが３ｍｍ〜９ｍｍの範囲のカメラモジュールを内部に収容するのに適している。
【００２５】
ある実施形態について説明し添付の図面に示してきたが、当然のことながら、このような実施形態は大まかな発明を単に例示するものであってそれを限定するものではなく、また、本発明は図示及び説明した特定の構成及び配置には限定されない。なぜならば、他の種々の変更が当業者に想起され得るからである。例えば、図が示している光スプリッタは、赤色、緑色、及び青色の加法混色の原色をもたらすものであるが、光スプリッタを代替的に、入射光を異なる色成分の組（例えば、シアン、黄色、緑色、マゼンタ、ＣＹＧＭ、及び赤色、緑色、青色、鮮緑色、ＲＧＢＥ）に分離するように設計しても良い。また、図５に示す本発明の実施形態では、光学レンズ系はズームレンズ２１であるが、光スプリッタキューブを収容するカメラモジュールは代替的に、より小さい自動焦点レンズ又は更により小さい固定焦点レンズなどの、異なる光学レンズ系を有していても良い。したがって、説明は、限定的ではなく例示的であるとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【国際調査報告】
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