(57)【要約】本発明の実施形態による、システムおよび方法は、適応光学要素をレンズスタックアレイ内の光学チャネルに組み込む。一実施形態では、アレイカメラモジュールは、少なくとも２つのレンズスタックを含む、レンズスタックアレイであって、少なくとも１つのレンズスタックは、少なくとも１つの電気信号に応答して、対応するレンズスタックによって画定される光学チャネル内の光の透過の特性を調節することができる、適応光学要素を含む、アレイと、レンズスタックアレイ内の各レンズスタックのための焦点面を含む、センサと、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、回路とを含み、レンズスタックアレイおよびセンサは、各レンズスタックが、対応する焦点面上に像を形成することができるように構成される。
2014530581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイカメラモジュールであって、
少なくとも２つのレンズスタックを備える、レンズスタックアレイであって、少なくとも１つのレンズスタックは、少なくとも１つの電気信号に応答して、対応するレンズスタックによって画定される光学チャネル内の光の透過の特性を調節することができる、適応光学要素を備える、アレイと、
前記レンズスタックアレイ内の各レンズスタックのための焦点面を備える、センサであって、各焦点面は、また、複数のピクセル列を形成する、複数のピクセル行を備え、各焦点面は、別の焦点面からのピクセルを含有しない、前記センサの領域内に含有される、センサと、
少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、回路と
を備え、
前記レンズスタックアレイおよび前記センサは、各レンズスタックが、対応する焦点面上に像を形成することができるように構成される、モジュール。
【請求項２】
前記回路は、前記センサによって発生される少なくとも１つの電気信号に基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、請求項１に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項３】
前記レンズスタックアレイ内のレンズスタックはそれぞれ、少なくとも１つの適応光学要素を備える、請求項２に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項４】
少なくとも１つの適応光学要素は、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される、請求項３に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１つの適応光学要素は、その焦点距離が、その対応する焦点面と整合されるように、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される、請求項４に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項６】
その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される、前記少なくとも１つの適応光学要素は、少なくとも１つの圧電要素を備え、前記少なくとも１つの圧電要素の起動が、前記適応光学要素に、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節させる、請求項５に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項７】
その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される、前記少なくとも１つの適応光学要素はさらに、
ガラス支持体、ポリマー層、および薄ガラス膜
を備え、
前記ガラス支持体は、前記ポリマー層の片側に隣接して配置され、前記薄ガラス膜は、前記ポリマー層の第２の反対側に隣接して配置され、
前記少なくとも１つの圧電要素は、前記圧電要素の起動が、前記対応するレンズスタックの焦点距離が制御可能に調節されるよう、前記薄ガラス膜を偏向させるように、前記ガラス膜に結合される、
請求項６に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項８】
前記適応光学要素は、液晶要素を備える、液晶層を備える、請求項５に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項９】
前記適応光学要素はさらに、
第１のガラス基板、第２のガラス基板、第３のガラス基板、第１の電極、第２の電極、および成形層
を備え、
前記成形層は、同一の屈折率であるが、異なる誘電特性を有する、２つの異なる材料を備え、
前記第１の電極は、前記第１のガラス基板と前記液晶層との間に隣接し、かつその中に配置され、
前記液晶層は、前記第１の電極と前記第２のガラス基板との間に隣接し、かつその中に配置され、
前記第２のガラス基板は、前記液晶層と前記成形層との間に隣接し、かつその中に配置され、
前記成形層は、前記第２のガラス基板と前記第２の電極との間に隣接し、かつその中に配置され、
前記第２の電極は、前記成形層と前記第３のガラス基板との間に隣接し、かつその中に配置され、
前記第１の電極および前記第２の電極は、電位差が、前記第１の電極および前記第２の電極にわたって印加されると、前記電位差が、前記レンズスタックの焦点距離を調節するよう、前記液晶要素の差動回転を生じさせるように構成される、
請求項８に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１０】
前記適応光学要素はさらに、電場を発生するように構成される、複数の電極を備え、その規模は、前記対応するレンズスタックに対する半径方向位置の関数として変動する、請求項８に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１１】
前記適応光学要素は、その厚さを変動させることによって、焦点距離を調節するように構成される、請求項４に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１２】
前記適応光学要素は、個別のレンズスタック内の少なくとも１つのレンズ要素の軸方向位置を変動させることによって、像位置を調節するように構成される、請求項４に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１３】
前記適応光学要素は、個別のレンズスタック内の少なくとも１つのレンズ要素の軸方向位置を変動させるために、少なくとも１つのＭＥＭＳベースのアクチュエータを備える、請求項１２に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１４】
前記適応光学要素はさらに、像を拡大するように構成される、請求項１３に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１５】
前記適応光学要素は、個別のレンズスタック内の少なくとも１つのレンズ要素の軸方向位置を変動させるために、少なくとも１つのＶＣＭを備える、請求項１２に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１６】
前記適応光学要素のうちの少なくとも１つは、その対応するレンズスタックの中心視野角を調節するように構成される、請求項３に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの適応光学要素は、前記焦点面によって提供される像多様性の角度サンプリングを増加させるように、その対応するレンズスタックの中心視野角を調節するように構成される、請求項１６に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの適応光学要素は、前記適応光学要素の屈折力分布の焦点化を制御するように構成される、複数の電極を備える、請求項１７に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項１９】
前記電極は、電位差が、選択的に、前記電極のサブセットにわたって印加され、それによって、前記適応光学要素の屈折力分布の焦点化を制御し得るように、方位角によってセグメント化されたパターンに配列される、請求項１８に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項２０】
前記中心視野角の調節の程度は、前記カメラに対する物体の距離に基づいており、その像は、前記焦点面が、捕捉している、請求項１７に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項２１】
前記適応光学要素のうちの少なくとも１つは、色順応能力を提供するように構成される、請求項３に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの適応光学要素は、色特異的合焦を提供するように構成される、請求項２１に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項２３】
全ての前記適応光学要素が、色特異的合焦を提供し、
特異的に合焦される色は、赤色、青色、および緑色から成る群から選択され、
色特異的合焦を伴う、前記適応光学要素は、前記レンズスタックアレイ上にπフィルタ群を実装するように構成される、
請求項２２に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項２４】
少なくとも１つの物理的パラメータを測定するように構成される、少なくとも１つの測定デバイス
をさらに備え、
前記回路は、前記測定デバイスによって測定された少なくとも１つの物理的パラメータに基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、
請求項１に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項２５】
少なくとも１つの測定デバイスは、温度を測定し、温度測定値を示す、少なくとも１つの電気信号を発生させるように構成され、
前記回路は、前記少なくとも１つの測定デバイスによって発生される、前記温度測定値を示す、前記少なくとも１つの電気信号に基づいて、前記適応光学要素を制御するように構成される、
請求項２４に記載のアレイカメラモジュール。
【請求項２６】
前記回路は、コントローラによって発生される少なくとも１つの電気信号に基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、請求項１に記載のアレイカメラモジュール。  
【請求項２７】
アレイカメラモジュールであって、
少なくとも２つのレンズスタックを備える、レンズスタックアレイであって、各レンズスタックは、電気信号に応答して、対応するレンズスタックによって画定される光学チャネル内の光の透過の特性を調節することができる、適応光学要素を備え、各適応光学要素は、液晶層と、電場を発生することができる、複数の電極とを含み、その規模は、前記レンズスタックの焦点距離および中心視野方向が、調節されることができるように、前記レンズスタックに対する半径方向および円周方向位置の関数として変動する、アレイと、
前記レンズスタックアレイ内の各レンズスタックのための焦点面を備える、センサであって、各焦点面は、また、複数のピクセル列を形成する、複数のピクセル行を備え、各焦点面は、別の焦点面からのピクセルを含有しない、前記センサの領域内に含有される、センサと、
前記センサによって発生される少なくとも１つの電気信号に基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、回路と
を備え、前記レンズスタックアレイおよび前記センサは、各レンズスタックが、対応する焦点面上に像を形成することができるように構成される、モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズスタックアレイに関し、より具体的には、適応光学要素を含む、レンズスタックアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
暗箱に基づく従来のデジタルカメラに課される制約に応じて、アレイカメラと称され得る、新しい種類のカメラが、提案されている。アレイカメラは、ピクセルの複数のアレイを含み、各ピクセルアレイが、典型的には、焦点面（焦点面は、代替として、「焦点面アレイ」とも称され得る）を画定するように意図され、各焦点面が、典型的には、別個のレンズシステムと関連付けられることを特徴とする。多くの事例では、アレイカメラは、複数の焦点面およびレンズスタックアレイを組み込むセンサを使用して、構築される。各レンズスタックは、典型的には、１つ以上のレンズと、（限定されないが）絞り、フィルタ、基板、および（不透明）スペーサを含む、付加的構成要素とを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の実施形態による、システムおよび方法は、適応光学要素をレンズスタックアレイ内の光学チャネルに組み込む。一実施形態によると、アレイカメラモジュールは、少なくとも２つのレンズスタックを含む、レンズスタックアレイであって、少なくとも１つのレンズスタックは、少なくとも１つの電気信号に応答して、対応するレンズスタックによって画定される光学チャネル内の光の透過の特性を調節することができる、適応光学要素を含む、アレイと、レンズスタックアレイ内の各レンズスタックのための焦点面を含む、センサであって、各焦点面は、また、複数のピクセル列を形成する、複数のピクセル行を備え、各焦点面は、別の焦点面からのピクセルを含有しない、センサの領域内に含有される、センサと、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、回路とを含み、レンズスタックアレイおよびセンサは、各レンズスタックが、対応する焦点面上に像を形成することができるように構成される。
【０００４】
別の実施形態では、アレイカメラモジュールはさらに、センサによって発生される少なくとも１つの電気信号に基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するための回路を含む。
【０００５】
なおも別の実施形態では、レンズスタックアレイ内のレンズスタックはそれぞれ、少なくとも１つの適応光学要素を含む。
【０００６】
別の実施形態では、適応光学要素のうちの少なくとも１つは、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される。
【０００７】
さらに別の実施形態では、少なくとも１つの適応光学要素は、その焦点距離が、その対応する焦点面と整合されるように、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される。
【０００８】
さらなる実施形態では、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される、少なくとも１つの適応光学要素は、少なくとも１つの圧電要素を含み、少なくとも１つの圧電要素の起動が、適応光学要素に、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節させる。
【０００９】
さらに別の実施形態では、その対応するレンズスタックの焦点距離を調節するように構成される、少なくとも１つの適応光学要素はまた、ガラス支持体、ポリマー層、および薄ガラス膜を含み、ガラス支持体は、ポリマー層の片側に隣接して配置され、薄ガラス膜は、ポリマー層の第２の反対側に隣接して配置され、少なくとも１つの圧電要素は、圧電要素の起動が、対応するレンズスタックの焦点距離が制御可能に調節されるよう、薄ガラス膜を偏向させるように、ガラス膜に結合される。
【００１０】
別の実施形態では、適応光学要素は、液晶要素を含む、液晶層を含む。
【００１１】
なおも別の実施形態では、適応光学要素はまた、第１のガラス基板、第２のガラス基板、第３のガラス基板、第１の電極、第２の電極、および成形層を含み、成形層は、同一の屈折率であるが、異なる誘電特性を有する、２つの異なる材料を含み、第１の電極は、第１のガラス基板と液晶層との間に隣接し、かつその中に配置され、液晶層は、第１の電極と第２のガラス基板との間に隣接し、かつその中に配置され、第２のガラス基板は、液晶層と成形層との間に隣接し、かつその中に配置され、成形層は、第２のガラス基板と第２の電極との間に隣接し、かつその中に配置され、第２の電極は、成形層および第３のガラス基板との間に隣接し、かつその中に配置され、電位差が、第１の電極および第２の電極にわたって印加されると、電位差は、レンズスタックの焦点距離を調節するように、液晶要素の差動回転を生じさせる。
【００１２】
別の実施形態では、適応光学要素は、電場を発生するように構成される、複数の電極を含み、その規模は、対応するレンズスタックに対する半径方向位置の関数として変動する。
【００１３】
さらに別の実施形態では、適応光学要素は、その厚さを変動させることによって、焦点距離を調節するように構成される。
【００１４】
なおも別の実施形態では、適応光学要素は、個別のレンズスタック内の少なくとも１つのレンズ要素の軸方向位置を変動させることによって、像位置を調節するように構成される。
【００１５】
別の実施形態では、適応光学要素は、個別のスタック内の少なくとも１つのレンズ要素の軸方向位置を変動させるために、少なくとも１つのＭＥＭＳベースのアクチュエータを含む。
【００１６】
なおも別の実施形態では、適応光学要素はさらに、像を拡大するように構成される。
【００１７】
さらに別の実施形態では、適応光学要素は、個別のレンズスタック内の少なくとも１つのレンズ要素の軸方向位置を変動させるために、少なくとも１つのＶＣＭを含む。
【００１８】
さらなる実施形態では、適応光学要素のうちの少なくとも１つは、その対応するレンズスタックの中心視野角を調節するように構成される。
【００１９】
なおもさらなる実施形態では、少なくとも１つの適応光学要素は、焦点面によって提供される像多様性の角度サンプリングを増加させるように、その対応するレンズスタックの中心視野角を調節するように構成される。
【００２０】
なおもさらなる実施形態では、少なくとも１つの適応光学要素は、適応光学要素の屈折力分布の焦点化を制御するように構成される、複数の電極を含む。
【００２１】
なおも別の実施形態では、電極は、電位差が、選択的に、電極のサブセットにわたって印加され、それによって、適応光学要素の屈折力分布の焦点化を制御し得るように、方位角によってセグメント化されたパターンに配列される。
【００２２】
さらに別の実施形態では、中心視野角の調節の程度は、カメラに対する物体の距離に基づき、その像は、焦点面が、捕捉している。
【００２３】
別の実施形態では、適応光学要素のうちの少なくとも１つは、色順応能力を提供するように構成される。
【００２４】
さらに別の実施形態では、少なくとも１つの適応光学要素は、色特異的合焦を提供するように構成される。
【００２５】
なおも別の実施形態では、適応光学要素は全て、色特異的合焦を提供し、特異的に合焦される色は、赤色、青色、または緑色のうちの１つであって、色特異的合焦を伴う、適応光学要素は、レンズスタックアレイ上にπフィルタ群を実装するように構成される。
【００２６】
別の実施形態では、アレイカメラモジュールは、少なくとも１つの物理的パラメータを測定するように構成される、少なくとも１つの測定デバイスを含み、回路は、測定デバイスによって測定された少なくとも１つの物理的パラメータに基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される。
【００２７】
なおもさらに別の実施形態では、少なくとも１つの適応光学要素は、温度を測定し、温度測定を示す、少なくとも１つの電気信号を発生させるように構成される、少なくとも１つの測定デバイスを含み、回路は、少なくとも１つの測定デバイスによって発生される、温度測定値を示す、少なくとも１つの電気信号に基づいて、適応光学要素を制御するように構成される。
【００２８】
さらなる実施形態では、回路は、コントローラによって発生される少なくとも１つの電気信号に基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される。
【００２９】
別の実施形態では、アレイカメラモジュールは、少なくとも２つのレンズスタックを含む、レンズスタックアレイであって、各レンズスタックは、電気信号に応答して、対応するレンズスタックによって画定される光学チャネル内の光の透過の特性を調節することができる、適応光学要素を含み、各適応光学要素は、液晶層と、電場を発生させることができる、複数の電極であって、その規模は、レンズスタックの焦点距離および中心視野方向が調節されることができるように、レンズスタックに対する半径方向および円周方向位置の関数として変動する、電極とを含む、アレイと、レンズスタックアレイ内の各レンズスタックのための焦点面を含む、センサであって、各焦点面は、複数のピクセル列を形成する、複数のピクセル行を備え、各焦点面は、別の焦点面からのピクセルを含有しない、センサの領域内に含有される、センサと、センサによって発生される少なくとも１つの電気信号に基づいて、少なくとも１つの適応光学要素を制御するように構成される、回路とを含み、レンズスタックアレイおよびセンサは、各レンズスタックが、対応する焦点面上に像を形成することができるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、アレイカメラモジュールを含む、アレイカメラを図示する。
【図２】図２は、本発明のある実施形態による、アレイカメラモジュールを概念的に図示する。
【図３】図３は、本発明のある実施形態による、πフィルタ群を採用する、アレイカメラモジュールを図示する。
【図４Ａ】図４Ａは、従来のレンズスタックアレイ内で生じ得る、焦点距離の変動を概念的に図示する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明のある実施形態による、レンズスタックアレイが、適応光学要素を組み込む、アレイカメラモジュールを概念的に図示する。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明のある実施形態による、ガラス支持体、ポリマー、ガラス膜、および圧電要素を備える、適応光学要素を図示する。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明のある実施形態による、ガラス支持体、ポリマー、ガラス膜、および圧電要素を備える、適応光学要素の動作を図示する。
【図６】図６は、本発明のある実施形態による、レンズスタックアレイ内で利用され得る、液晶適応光学要素の断面図である。
【図７Ａ】図７Ａおよび７Ｂは、適応光学要素の電極に印加される電圧を増加させることによって達成され得る、屈折力の増加を概念的に図示する。
【図７Ｂ】図７Ａおよび７Ｂは、適応光学要素の電極に印加される電圧を増加させることによって達成され得る、屈折力の増加を概念的に図示する。
【図８】図８は、その厚さを変動させ、焦点距離を調節可能である、適応光学要素を図示する。
【図９】図９は、本発明のある実施形態による、適応光学要素の屈折力分布の焦点化の偏移を概念的に図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明の実施形態による、電圧が、選択的に、印加され、適応光学要素の屈折力分布の焦点化を改変することができる、電極構成を概念的に図示する。
【図１０Ｂ】図１０Ａおよび１０Ｂは、本発明の実施形態による、電圧が、選択的に、印加され、適応光学要素の屈折力分布の焦点化を改変することができる、電極構成を概念的に図示する。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明のある実施形態による、適応光学要素内で利用され、半径方向に変動する電場を発生させ、適応光学要素の屈折力分布を制御することができる、一式の電極を概念的に図示する。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明のある実施形態による、適応光学要素によって発生される電場を側方に偏移させるように構成されることができる、電極構成を概念的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態による、適応光学要素をレンズスタックアレイの光学チャネルに組み込むためのシステムおよび方法が、図示される。適応光学要素は、電気信号に応答して、光学チャネル内の光の透過の特性を調節することができる。米国特許出願第１２／９３５，５０４号「Ｃａｐｔｕｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｏｆ  Ｉｍａｇｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｃａｍｅｒａ  Ａｒｒａｙ  ｗｉｔｈ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｉｍａｇｅｒｓ」では、Ｖｅｎｋａｔａｒａｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．は、レンズスタックアレイを使用して、アレイカメラを構築するためのプロセスを説明している。米国特許出願第１２／９３５，５０４号の開示は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。アレイカメラモジュールは、典型的には、アレイカメラモジュールの光学チャネル（対応するレンズスタックによって画定される光学チャネル）のそれぞれのための焦点面（すなわち、対応するレンズスタックによって、その上に形成される像を捕捉するように構成される、ピクセルのアレイ）を含む、モノリシックセンサと、レンズスタックアレイとが、各焦点面が各光学チャネル内のその対応するレンズスタックの焦点距離に位置付けられるように、相互に対して位置するような方法において構築されるように意図される。焦点面は、典型的には、また、複数のピクセル列を形成する、複数のピクセル行を含み、各焦点面は、典型的には、別の焦点面からのピクセルを含有しない、センサの領域内に含有される。レンズスタックアレイは、アレイ内の個々のレンズスタックが、相互に対して移動することができないように、剛性であってもよい。レンズスタックとその対応する焦点面の組み合わせは、「カメラモジュール」であると理解されることができる。
【００３２】
理想的には、アレイカメラのレンズスタックアレイは、各レンズスタックが、同一の焦点距離を有するように構築される。しかしながら、レンズスタックアレイの製造の際に伴われる多数の公差は、公称規定から逸脱する、焦点距離等のパラメータを有する、レンズスタックをもたらし得る。センサのモノリシック性質のため、典型的には、剛性レンズスタックアレイ内の各レンズスタックの焦点距離に対応する距離に設置されることができない。したがって、レンズスタック間の製造上のばらつきは、焦点がずれた光学チャネルによって形成される、像の一部または全部をもたらし得る。着目すべきこととして、これらの製造上のばらつきは、同一の製造プロセスから加工されたレンズスタックアレイ間でさえ、異なる焦点距離をもたらし得る。加えて、（限定されないが）スペーサ厚およびセンサに対するレンズスタックアレイの整合のばらつきを含む、アレイカメラモジュールのアセンブリと関連付けられた他の製造公差も、光学チャネルの全てに影響を及ぼし得る。
【００３３】
米国仮特許出願第６１／６６６，８５２号「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃａｍｅｒａ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｃｔｉｖｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｌｅｎｓ  Ｓｔａｃｋ  Ａｒｒａｙｓ  ａｎｄ  Ｓｅｎｓｏｒｓ」では、Ｄｕｐａｒｒｅ  ｅｔ  ａｌ．は、レンズパラメータのばらつきからもたらされる悪影響を減少させるように、レンズスタックアレイとセンサの整合を含む、解決策を説明している。米国特許出願第６１／６６６，８５２号の開示は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００３４】
本発明の多くの実施形態では、レンズスタックアレイは、レンズスタックの焦点距離を修正することができる可変屈折力を伴う、適応光学要素を組み込むように利用される。適応光学要素を含む、レンズスタックアレイが、アレイカメラモジュールに組み込まれると、適応光学要素は、像距離が、レンズスタックとセンサ上の対応する焦点面との間の距離に対応するように、各レンズスタックの焦点距離を較正するように制御されることができる。いくつかの実施形態では、適応光学要素は、基準像を使用して、各光学チャネル内の焦点ずれを低減させるように較正される。適応光学要素のレンズスタック内への組み込みは、米国特許出願第６１／６６６，８５２号に提供される解決策と比較して、レンズパラメータのばらつきからもたらされる悪影響を減少させるための費用効果的解決策を提供し得る。具体的には、適応光学レンズの組み込みは、米国特許出願第６１／６６６，８５２号に開示されるもののように、厳密な能動的整合プロセスを採用する必要性をなくし得る。加えて、適応要素は、任意の整合プロセス（能動的整合プロセスを含む）を使用して製造される、カメラモジュール内で達成される結果を向上させることができる。
【００３５】
さらに、適応光学要素は、適応光学要素の屈折力分布の焦点化を偏移させるために使用されることができる。このように、適応光学要素を利用して、センサ上の各焦点面によって捕捉される像間のサンプリング多様性を増加させることができる。Ｌｅｌｅｓｃｕ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許出願第１２／９６７，８０７号「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」に開示されるように、サンプリング多様性の増加は、アレイカメラによって捕捉される複数の像から高解像度像を合成するとき、超解像（ＳＲ）処理を使用して達成される解像度の増加を改善することができる。米国特許出願第１２／９６７，８０７号の開示は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、適応光学要素は、他の方法でレンズスタックを調節するために使用される。例えば、多くの実施形態では、適応光学要素を使用して、色順応を提供してもよい。いくつかの実施形態では、適応光学要素を使用して、光学スタックの温度のばらつきに対応してもよい。いくつかの実施形態では、暗電流測定を利用して、温度を測定し、適応光学要素が、適宜、変動される。
【００３７】
多数の実施形態では、場面の複数の像は、適応要素を使用して、レンズスタックのうちの１つ以上の焦点距離を調節しながら、高速で捕捉される。このように、プロセッサは、（限定されないが）より高い解像度像を合成するための超解像処理等の処理の施行に先立って、合焦を含むが、それらに限定されない、基準に従って、像を選択することができる。
【００３８】
本発明の実施形態による、アレイカメラ、レンズスタックアレイ、および適応光学要素は、以下にさらに論じられる。
（アレイカメラアーキテクチャ）
【００３９】
本発明の実施形態による、種々のアレイカメラ構成において使用され得る、アレイカメラアーキテクチャは、図１に図示される。アレイカメラ１００は、像処理パイプラインモジュール１２０およびコントローラ１３０に接続される、アレイカメラモジュール１１０を含む。
【００４０】
アレイカメラモジュールは、２つ以上の焦点面を含み、それぞれ、別個のレンズスタックを通して、光を受光する。アレイカメラモジュールはまた、結像パラメータを制御するための他の回路と、物理的パラメータを測定し、対応する信号を発生させるための測定デバイスとを含むことができる。多くの実施形態では、アレイカメラモジュールは、アレイカメラモジュールの適応光学要素を制御するための回路を含む。いくつかの実施形態では、回路は、例えば、信号の発生および伝達を介して、デバイスと通信し、本通信に基づいて、適応光学要素を制御するように構成される。多数の実施形態では、回路は、センサと通信し、本通信に基づいて、適応光学要素を制御する。いくつかの実施形態では、回路は、コントローラと通信し、本通信に基づいて、適応光学要素を制御する。センサまたはコントローラは、測定デバイスによって発生された信号に基づいて、信号を回路に伝達してもよい。制御回路はまた、露光時間、利得、および黒色レベルオフセット等の結像パラメータを制御することができる。一実施形態では、結像パラメータを制御するための回路は、独立して、または同期様式において、各焦点面による像の捕捉をトリガしてもよい。アレイカメラモジュールは、動作温度における暗電流を推定するための暗ピクセルを含むが、それらに限定されない、種々の他の測定デバイスを含むことができる。本発明の実施形態による、アレイカメラにおいて利用され得る、アレイカメラモジュールは、Ｖｅｎｋａｔａｒａｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許出願第１２／９３５，５０４号「Ｃａｐｔｕｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｏｆ  Ｉｍａｇｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｃａｍｅｒａ  Ａｒｒａｙ  ｗｉｔｈ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｉｍａｇｅｒｓ」に開示されている。
【００４１】
像処理パイプラインモジュール１２０は、アレイカメラモジュール１１０から受信した像を処理するためのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせである。像処理パイプラインモジュール１２０は、アレイカメラモジュール内の焦点面によって捕捉された複数の像を処理し、合成されたより高い解像度の像を生成する。いくつかの実施形態では、像処理パイプラインモジュール１２０は、出力１２２を介して、合成された像データを提供する。
【００４２】
コントローラ１３０は、アレイカメラモジュール１１０の種々の動作パラメータを制御するためのハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせである。コントローラ１３０は、入力１３２をユーザまたは他の外部構成要素から受信し、動作信号を送信し、アレイカメラモジュール１１０を制御する。コントローラ１３０はまた、情報を像処理パイプラインモジュール１２０に送信し、アレイカメラモジュール１１０内の焦点面によって捕捉された像の処理を補助することができる。
【００４３】
具体的アレイカメラアーキテクチャが、図１に図示されるが、像の捕捉および合成された高解像度像を生成するためのＳＲプロセスの適用を有効化する、代替アーキテクチャもまた、本発明の実施形態に従って、利用されることができる。本発明の実施形態による、アレイカメラモジュール内の適応光学要素の使用は、以下にさらに論じられる。
（アレイカメラモジュール）
【００４４】
本発明の多くの実施形態による、アレイカメラモジュールは、レンズスタックアレイと、焦点面のアレイを含む、モノリシックセンサの組み合わせを含む。レンズスタックアレイは、レンズスタックのアレイを含み、各レンズスタックは、別個の光学チャネルを画定する。レンズスタックアレイは、光学チャネルのそれぞれのための焦点面を含む、モノリシックセンサに搭載され、各焦点面は、像を捕捉するように構成される、ピクセルまたはセンサ要素のアレイを含む。レンズスタックアレイおよび焦点面のアレイを含むセンサが、十分な精度で組み合わせると、アレイカメラモジュールを利用して、場面の複数の像を捕捉することができ、これは、像処理パイプラインに渡され、ＳＲ処理を使用して、高解像度像を合成することができる。
【００４５】
本発明のある実施形態による、レンズスタックアレイと、焦点面のアレイを含む、モノリシックセンサを組み合わせることによって形成される、アレイカメラモジュールの分解図は、図２に図示される。アレイカメラモジュール２００は、レンズスタックアレイ２１０と、焦点面２４０のアレイを含む、センサ２３０とを含む。レンズスタックアレイ２１０は、レンズスタック２２０のアレイを含む。各レンズスタック２２０は、センサ２３０上の焦点面２４０のうちの１つ上の像を解像する、光学チャネルを作成する。レンズスタック２２０はそれぞれ、異なるタイプであってもよい。いくつかの実施形態では、光学チャネルを使用して、光スペクトルの波長の異なる部分の像を捕捉し、各光学チャネル内のレンズスタックは、光学チャネルと関連付けられた焦点面によって結像されたスペクトルの部分に特異的に最適化される。より具体的には、アレイカメラモジュールは、「πフィルタ群」でパターン化されてもよい。用語「πフィルタ群」とは、レンズスタックアレイまたはアレイカメラモジュールの焦点面に適用される色フィルタのパターンを指し、πフィルタ群でアレイカメラをパターン化するためのプロセスは、Ｖｅｎｋａｔａｒａｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．による米国特許出願第６１／６４１，１６４号「Ｃａｍｅｒａ  Ｍｏｄｕｌｅｓ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｗｉｔｈ  π  ｆｉｌｔｅｒ  ｇｒｏｕｐｓ」に説明されている。米国特許出願第６１／６４１，１６４号の開示は、参照することによって、全体として本明細書に組み込まれる。図３は、単一πフィルタ群を図示し、５つのカメラが、緑色光を受光するように構成され、２つのカメラが、赤色光を受光するように構成され、かつ２カメラは、青色光を受光するように構成される。
【００４６】
多くの実施形態では、アレイカメラモジュール２３０は、相互に対して軸方向に配列される１つまたは複数の別個の光学レンズ要素を有する、レンズスタック２２０を含む。以下にさらに論じられるように、本発明のいくつかの実施形態による、レンズスタックアレイ２１０は、各レンズスタックの焦点距離の独立調節および／または適応光学要素の屈折力分布の焦点化の後の偏移を有効化することができる、１つ以上の適応光学要素を含む。
【００４７】
いくつかの実施形態では、アレイカメラモジュールは、ウエハレベル光学（ＷＬＯ）技術を採用する。ＷＬＯは、例えば、レンズアレイをガラスウエハ上に成形し、適切なスペーサとともに、それらのウエハを積層（基板の両側に複製されるレンズを有する、ウエハを含む）した後、結像器とともに、直接、光学をモノリシック統合モジュール内にパッケージ化することを含む、いくつかのプロセスを包含する、技術である。
【００４８】
ＷＬＯ手順は、他の手順の中でもとりわけ、ダイヤモンド切削加工を使用して、ガラス基板上に各プラスチックレンズ要素を作成することを伴い得る。より具体的には、ＷＬＯにおける、一連のプロセスは、概して、ダイヤモンド切削されたレンズマスタ（個々およびアレイレベルの両方において）を生成し、次いで、そのマスタの複製のためのネガ型鋳型（スタンプまたはツールとも呼ばれる）を生成し、次いで、最後に、例えば、開口（光遮断材料層内の透明開口部）等の適切な支持光学要素と、フィルタとともに構築される、ガラス基板上にポリマー複製物を形成することを含む。
【００４９】
ＷＬＯを使用したレンズスタックアレイの構築が、前述されているが、種々の技法のいずれも、レンズスタックアレイを構築するために使用されることができ、例えば、精密ガラス成形、ポリマー射出成形、またはウエハレベルポリマーモノリシックレンズプロセスを伴うものが挙げられる。本発明の実施形態による、適応光学要素を含む、レンズスタックアレイの構築は、以下にさらに論じられる。
（レンズスタックアレイ）
【００５０】
製造公差は、元々の規定から変動する、レンズスタックアレイの加工をもたらす。従来のレンズスタックアレイにおいて生じ得る、焦点距離のばらつきは、図４Ａに概念的に図示される。アレイカメラモジュール４００は、レンズスタックアレイ４０２を含み、レンズスタックは、センサ４０８の焦点面４０６上に光を合焦する。図示されるように、実際に加工されたレンズスタックとその元々の規定との間の相違は、若干、その規定から変動する、焦点距離を有し、その結果、レンズスタックアレイとセンサとの間の距離に一致しない、像距離を有する、レンズスタックをもたらし得る。故に、センサの焦点面上に形成される像は、焦点がずれ得る。本発明の多くの実施形態では、アレイカメラモジュールを利用して、像を捕捉し、これは、像処理パイプラインに提供され、ＳＲ処理を使用して、高解像度像を合成する。アレイカメラモジュールによって捕捉された像の焦点がずれると、ＳＲ処理を使用して達せされ得る、解像度利得の増加が、影響され得る。
【００５１】
多数の実施形態では、場面の複数の像は、適応要素を使用して、レンズスタックのうちの１つ以上の焦点距離を調節しながら、高速で捕捉される。このように、プロセッサは、（限定されないが）より高い解像度像を合成するための超解像処理等の処理の施行に先立って、合焦を含むが、それらに限定されない、基準に従って、像を選択することができる。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態では、適応光学要素は、少なくとも１つのレンズスタックに組み込まれ、その個別の焦点距離の調節を有効化する。このように、適応光学要素の屈折力は、レンズスタックによって、センサ上の焦点面のアレイ上に形成される像の焦点ずれを低減させるように制御されることができる。レンズスタックアレイが、本発明のある実施形態による、適応光学要素を組み込む、アレイカメラモジュールは、図４Ｂに概念的に図示される。レンズスタックアレイ４０２’は、レンズスタック４１４’のそれぞれ内に、少なくとも１つの適応光学要素４２０を含む。適応光学要素の介入を伴わないレンズスタックのそれぞれの焦点距離は、破線を使用して示される。動作時、基準パターンは、光学チャネルのそれぞれ内の焦点ずれを判定するために利用されることができ、適切な制御が、適応光学要素に適用され、レンズスタックのそれぞれの焦点距離を修正することができる。
【００５３】
多くの実施形態では、適応光学要素は、その屈折力を制御可能に修正することができる、レンズスタック内の光学構成要素である。多数の実施形態では、屈折力を制御可能に修正することができる、適応光学要素は、個別のレンズスタック内の他の要素／レンズに対して、開口に最も近く、かつセンサから最も離れて、設置される。いくつかの実施形態では、適応光学要素の屈折力の修正は、（限定されないが）微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、能動的ポリマーアクチュエータ、および／または液体レンズを含め、機械的に達成される。いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳシステムは、ポリマーによって、ガラス支持体から分離される薄ガラス膜を備え、圧電要素が、力をガラス膜に印加する。いくつかの実施形態では、圧電要素は、ガラス膜が屈曲するように付勢し、光学電力変動を発生させる、圧電リングを含む。
【００５４】
本発明のある実施形態による、薄ガラス膜、ポリマー、ガラス支持体、および圧電要素を備える、ＭＥＭＳシステムは、図５Ａおよび５Ｂに図示される。ＭＥＭＳシステム５００は、ガラス膜５４０を支持する、ポリマー５２０を支持する、ガラス支持体５１０を含む。ガラス膜は、圧電要素５３０に結合される。図５Ａに示されるように、圧電要素５３０が、電圧に曝されていないとき、光線（破線によって示される）は、非摂動ＭＥＭＳシステムを通過する。しかしながら、図５Ｂに示されるように、圧電要素５３０が起動されると、起動は、ガラス膜５４２を偏向させ、偏向は、ＭＥＭＳシステムを通過する光線を倍増させ、それによって、焦点距離を調節する。圧電要素の起動の程度は、偏向の程度を制御し、これは、順に、焦点距離の調節と相関する。したがって、焦点距離は、圧電要素の起動の程度を制御することによって、操作されることができる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態では、適応光学要素の屈折力の修正は、限定されないが、成形された電場を印加し、液晶の層の屈折力を修正する、構成要素を含む、機械的に静的構成要素（すなわち、（肉眼的に）移動しない、構成要素）を使用して達成される。いくつかの実施形態では、液晶が、ガラス基板間に含有される、静的構成要素は、レンズスタックアレイの構築において利用され、ガラス基板は、レンズスタックアレイのさらなる複製のための基礎として利用される。
【００５６】
本発明のある実施形態による、レンズスタックアレイにおいて利用され得る、液晶適応光学要素は、図６に図示される。液晶適応光学要素６００は、３つのガラス基板６０２、６０８、および６１４を含む。電極６０４は、第１のガラス基板６０２の内部表面上に形成され、液晶６０６の層は、電極と第２のガラス基板６０８との間に位置する。第２の電極６１２は、第３のガラス基板６１４の内部表面上に形成され、成形層６１０は、第２の電極６１２と第２のガラス基板６０８との間に位置する。図示される実施形態では、電極は、均一電場を発生させるように構成される。しかしながら、成形層は、同一の屈折率であるが、異なる誘電特性を有する、２つの異なる材料を含む。このように、成形層は、電極によって発生される均一電場を成形する。いくつかの実施形態では、成形層は、液晶層内で半径方向に変動する電場を作成し、液晶の半径方向に変動する配向をもたらす。成形層内の材料が、正しく構成／成形されると、電極に印加される単一電圧は、液晶要素の差動回転が、適応光学要素を通過する光を異なるように合焦させるよう変化され得るように制御されることができる。電極に印加される電圧を増加させることによって達成されることができる、屈折力の増加は、図７Ａおよび７Ｂに概念的に図示される。図７Ａに示される輪郭線７００は、適応光学要素の屈折力分布を示し、適応光学要素の成形層内に異なる誘電特性を有する材料の円形対称形状のため、円形対称配列を有する。電極間の電圧が、増加されるにつれて（図７Ｂに示されるように）、輪郭線７０２の数は、増加し、屈折力の増加を示す。適応光学要素内の対の電極にわたる電圧を制御することによって、適切なレベルの屈折力が、達成されることができる。
【００５７】
本発明の実施形態による、適応光学要素の構成要素は、比較的により小さいレンズ要素（例えば、従来の単一光学チャネルカメラと比較して）に対応するように定寸されてもよく、全ての条件が同じとして、より小さい適応光学要素は、より有益な光学特性を保有し得る。さらに、本発明の実施形態による、アレイカメラモジュール内の適応要素の使用は、適応光学要素は、実現されるべきその効果のために、より狭いスペクトルバンドのみにわたって作用する必要があり得る場合、さらに有利である。
【００５８】
図６に示される構造に類似する構造が、本発明の実施形態による、レンズスタックアレイ内の光学チャネルのそれぞれに組み込まれると、レンズ要素は、従来の処理技法を使用して、外側ガラス基板６０２、６１４上に形成されることができ、（限定されないが）その規定からのレンズ要素の相違および／または組み立てられたアレイカメラモジュール内の関連付けられたセンサからのレンズスタックアレイの間隔のばらつきを含む、製造公差は、光学チャネルのうちの１つ以上内の液晶の層に印加される電場を調整することによって、補償されることができる。
【００５９】
多くの実施形態では、適応光学要素は、その厚さを変動させることによって、焦点距離を調節する。本発明のある実施形態による、その厚さを変動させ、焦点距離を倍増させる、適応光学要素は、図８に図示される。適応光学要素８００は、屈折率ｎと、その厚さｔを修正可能な能力とを伴う、構成要素８０２を含む。当業者が理解するであろうように、構成要素８０２は、関係ｄ≒（（ｎ−１）／ｎ）＊ｔに従って、量ｄだけ、焦点距離を倍増させる。当業者が理解するであろうように、本式は、構成要素８０２の外部の環境が、屈折率１を有すると仮定する（例えば、屈折率は、空気のものである）。図８は、焦点距離の調節を描写する。具体的には、破線は、構成要素８０２によって摂動される場合、存在するであろう光線を描写し、実線は、光線が、構成要素８０２のため、横断する経路を示す。適応光学要素が、厚さｔ１であるとき、焦点距離は、約ｄ１だけ、偏移する。適応光学要素が、より大きな厚さｔ２であるとき、焦点距離は、より大きな量ｄ２だけ、偏移する。要するに、構成要素８０２の厚さを変動させることによって、適応光学要素８００は、レンズスタックの焦点距離を倍増させることができる。多くの実施形態では、その厚さを変動させることができる、適応光学要素は、個別のレンズスタック内の他の要素／レンズに対して、開口から最も遠く、かつセンサに最も近く設置される。
【００６０】
いくつかの実施形態では、適応光学要素は、レンズスタック内のレンズ要素の軸方向位置付けを調節することによって、実装される。レンズスタック内のレンズ要素の軸方向位置付けを制御可能に調節することによって、個別のレンズスタックの像位置ならびにレンズスタックの他の光学特性も、制御可能に調節されてもよい。多くの実施形態では、ＭＥＭＳベースのアクチュエータが、組み込まれ、レンズスタック内のレンズ要素の軸方向位置付けを調節する。ＭＥＭＳベースのアクチュエータを組み込む、いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳベースのアクチュエータは、単一シリコン片上に加工され、次いで、分離（ダイスカット）され、次いで、ハイブリッド様式において、レンズスタックアレイと統合される。多くの実施形態では、ＭＥＭＳベースのアクチュエータアレイは、単一シリコン片内に（モノリシック）アレイとして加工され得、個々の（かつ、独立して、加工された）小型レンズは、その後、アクチュエータ内に堆積される。光学軸に沿ったそれらの小型レンズの移動は、本願で論じられる適応光学要素と類似合焦変化を提供するであろう。いくつかの実施形態では、各レンズスタックのうちの１つのみのレンズが、移動可能である。多くの実施形態では、レンズスタック内の各レンズ要素はレンズスタック全体が、再位置付けされ得るように、移動可能である。いくつかの実施形態では、ＶＣＭが、レンズスタック内に組み込まれ、レンズスタック内のレンズ要素の軸方向位置付けを調節する。ＭＥＭＳベースのアクチュエータおよびＶＣＭが、具体的に、レンズスタック内のレンズ要素の軸方向位置を調節するために列挙されたが、レンズ要素は、本発明の実施形態による、任意の数の方法において、再位置付けされてもよい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、あるレンズスタックのみ、再位置付け可能である、その個別のレンズ要素を有してもよい。多くの実施形態では、レンズスタックは全て、再位置付け可能である、その個別のレンズ要素を有してもよい。
【００６２】
具体的適応光学要素が、前述で論じられたが、制御可能屈折力を有する、種々の適応光学要素のいずれも焦点距離を別様に調節することができる、または光学チャネルを通る光の透過の特性を別様に改変することができ、本発明の実施形態に従って、利用され得る、レンズスタックアレイに組み込むことができる。加えて、適応光学要素は、本発明の実施形態に従って、例えば、ＭＥＭＳシステムおよび機械的に静的構成要素を含む、機構の組み合わせを採用し、屈折力を倍増させる、および／または光の流動を別様に制御してもよい。さらに、レンズスタックアレイ内のレンズスタックは、本発明の実施形態に従って、相互に対して異なるタイプの適応光学要素を採用してもよい。いくつかの実施形態では、適応光学要素は、像を拡大することを可能にするように、レンズスタックアレイ内に実装される。加えて、多くの実施形態では、適応光学要素は、屈折力分布の焦点化を制御可能に偏移させることができる。そのような適応光学要素が、本発明のある実施形態による、レンズスタックアレイに組み込まれると、適応光学要素は、各光学チャネルの中心視野方向を制御可能に偏移させ、アレイカメラモジュールによって捕捉される像のサンプリング多様性を増加させることができる。中心視野方向は、具体的光学チャネルの視野の中心の方向である。本発明の実施形態による、屈折力分布の焦点化を側方に偏移させることができる、適応光学要素は、以下にさらに論じられる。
（屈折力分布の側方偏移）
【００６３】
適応光学要素は、レンズスタックアレイ内のレンズスタックに組み込まれ、光学チャネルの焦点距離および中心視野方向を含む、光学チャネルの種々の特性の修正を導入することができる。多くの実施形態では、適応光学要素は、個別の適応光学要素の屈折力分布の焦点化の制御を有効化することによって、光学チャネルの中心視野方向を制御する。そのような適応光学要素が、レンズスタックアレイに組み込まれると、アレイカメラモジュールの角度サンプリングは、光学チャネルのそれぞれ内の適応光学要素の屈折力分布を制御することによって、確定的に微調整されることができる。典型的には、サンプリング多様性が、増加されると、より大きな解像度利得が、ＳＲ処理を使用して、達成されることができる。多くの実施形態では、中心視野方向の調節の程度は、最適ＳＲ性能が達成される、物体距離に基づく。
【００６４】
本発明のある実施形態による、適応光学要素の屈折力分布の焦点化における偏移は、図９に概念的に図示される。適応光学要素９００は、制御可能屈折力分布を発生させるように構成される。破線で示される輪郭９０４は、光学チャネルに対して中心付けられる、屈折力分布の場所を示す。図示される実施形態では、適応光学要素は、屈折力分布を側方に偏移させる能力を含む。実線輪郭９０２は、屈折力分布の中心が、光学チャネルの中心軸から側方に変位されるように、側方に偏移されるときの適応要素の屈折力分布を示す。前述のように、図９に示されるものに類似する適応光学要素が、本発明のある実施形態による、レンズスタックアレイに組み込まれると、各光学チャネル内の屈折力分布の側方変位は、各チャネルの中心視野方向を微調整するように制御され、したがって、アレイカメラのサンプリング多様性を増加させることができる。
【００６５】
多くの実施形態では、初期セットの像が、捕捉されることができ、像処理パイプラインは、捕捉された像からピクセルの融合を行なうとき、ピクセルのスタックを検出することができる。像の少なくとも具体的領域内のスタックの数が、閾値を超える場合、側方偏移は、捕捉された像内のサンプリング多様性を増加するように改変され、第２のセットの像が捕捉されることができる。いくつかの実施形態では、捕捉された像からの深度情報が利用され、各光学チャネルのための適切な中心視野方向を判定する。適応光学要素は、適宜、調節され、第２のセットの像が、高解像度像の合成において使用するために、捕捉されることができる。サンプリング多様性を向上させるための具体的アルゴリズムが、前述で論じられたが、種々のアルゴリズムのいずれも利用され、適応光学要素を使用して、サンプリング多様性を増加させ、本発明の実施形態による、各レンズスタックアレイ内の光学チャネルの中心視野方向を確定的に制御することができる。適応光学要素が、中心視野方向を制御することができる、種々の方法は、以下に論じられる。
（圧電要素を組み込む、ＭＥＭＳシステムを使用した中心視野方向の制御）
【００６６】
図５Ａおよび５Ｂに示される光学要素に類似する、適応光学要素は、本発明の実施形態による、中心視野方向を制御可能であるように構成されることができる。多くの実施形態では、複数の圧電要素は、ガラス膜に取着され、圧電要素は、個々に、任意の数の方法において、ガラス膜を偏向させるように起動されることができる。したがって、ガラス膜を制御可能に偏向させることによって、中心視野方向は、所望に応じて、倍増されてもよい。任意の数の圧電要素および任意の数の起動パターンが、本発明の実施形態に従って、使用されてもよいことに留意されたい。
【００６７】
機械的に静的構成要素を利用する、適応光学要素もまた、中心視野方向を制御するために使用されてもよい。本発明の実施形態による、液晶を利用して、屈折力分布を作成する、適応光学要素の屈折力分布の側方偏移を達成するための種々の電極構成は、以下に論じられる。
（適応光学要素電極構成）
【００６８】
図５に示される適応光学要素に類似する、適応光学要素は、適切な電極構成を利用して、適応光学要素の屈折力分布の焦点化を制御することができる。電圧または電圧パターンが、選択的に、適用され、本発明の実施形態による、適応光学要素の屈折力分布の焦点化を改変することができる、電極構成は、図１０Ａおよび１０Ｂに図示される。図１０Ａに示される電極構成は、方位角によってセグメント化された電極パターンであって、異なる電圧が、異なるセグメント１０００に印加され、電極によって発生される電場の中心において、側方偏移を可能にし、順に、調整可能ＬＣＤレンズ光学位相関数の中心の偏移をもたらすことができる。半径方向に対称である電極パターンは、側方に偏移されると、位相関数に対する歪曲を制限する。しかしながら、他の実施形態では、半径方向に対称ではない、パターンを含む、電極パターンもまた、利用されることができる。グリッド電極パターンが、図１０Ｂに図示される。別個の電圧が、グリッド電極パターンのセグメント１００２に印加され、所望の調整可能電場パターンを達成することができる。
（成形層を伴わない電場の成形）
【００６９】
図６に戻って参照すると、成形層が、ＬＣＤベースの適応光学要素内に含まれ、単一均質電極を使用して、半径方向に対称である電場を成形する。成形層は、所与の電場の存在下、適応光学要素の屈折力分布を画定する。成形層を利用する代わりに、適切な電圧が、一式の電極に印加され、成形層によって印加される成形と同等の電場の変動を作成することができる。適応光学要素内で利用され、半径方向に変動する電場を発生させ、適応光学要素の屈折力分布を制御することができる、一式の電極は、図１１Ａに概念的に図示される。同心リング電極１１００は、中心円形電極１１０２を囲繞する。電極のそれぞれへの適切な電圧の印加は、所定の半径方向に変動する電場を作成する、電極のセットをもたらすことができる。
【００７０】
半径方向に成形された電極場を発生させるために、一式の電極の利用に加え、適切に構成された電極のセットを利用して、半径方向に成形された電場内に側方偏移を導入することができる。本発明のある実施形態による、適応光学要素によって発生される電場を側方に偏移させるように構成されることができる、電極構成は、図１１Ｂに概念的に図示される。電極は、図１１Ａに示される電極に類似するが、同心リングおよび中心円形電極は、半径方向に対称電極パターンにおいて、方位角によってセグメント化される１１０４。電圧は、半径方向に変動する電場を作成するために印加される必要があるだけではなく、また、適応光学要素の半径方向に変動する屈折力分布の焦点化に偏移を導入するためにも利用されることができる。
【００７１】
いくつかの電極パターンが、前述されたが、種々の電極パターンのいずれも利用して、本発明の実施形態による、適応光学要素内に産生成される電場を制御することができる。例えば、電極パターンは、異なる幅および／またはリング間に異なる間隔を有する、リングが利用され、電場を半径方向に変動させるように使用されることができる。故に、本発明の実施形態による、レンズスタックアレイの光学チャネル内に組み込まれる適応光学要素内で利用され得る、電極のセットは、具体的用途の要件によってのみ制限されない。
【００７２】
加えて、前述の議論は、焦点距離および焦点化の調節に照らした適応光学要素の使用に焦点を当てているが、適応光学要素は、色順応および熱変動の考慮を含む、任意の数の方法において、任意の数のレンズスタック特性を倍増させるために採用されることができる。焦点距離および焦点化倍増以外の目的のために使用される適応光学要素は、以下に論じられる。
（焦点距離調節および焦点化以外の目的のための適応光学要素）
【００７３】
適応光学要素は、レンズスタック内に組み込まれ、本発明の実施形態による、任意の数の方法において、それらを倍増させてもよい。多くの実施形態では、適応光学要素は、色順応能力を提供することができる。具体的には、適応光学要素は、色特異的合焦（例えば、具体的には、赤色、緑色、または青色光のいずれかに敏感である）を提供するように構成されてもよい。したがって、多くの実施形態では、レンズスタックアレイの各レンズスタックには、πフィルタ群が適応光学要素によって、レンズスタックアレイ上に実装されるように、赤色、緑色、または青色光のいずれかに対して、特異的に敏感である、適応光学要素が嵌合される。
【００７４】
いくつかの実施形態では、適応光学要素は、レンズスタックアレイに影響を及ぼし得る、いかなる負の熱影響にも対処可能であるように構成される。例えば、多くの実施形態では、適応光学要素は、温度に伴うレンズ材料の屈折率の変化による、および／またはアレイカメラモジュールが被り得る熱膨張による、負の影響にも対処するように構成されてもよい。加えて、適応光学要素は、像に及ぼすセンサの熱特性の影響に対処するように、像を倍増するように構成されてもよい。多くの実施形態では、暗電流測定を使用して、温度を測定し、適応光学要素は、適宜、適応される。
【００７５】
前述の説明は、多くの具体的本発明の実施形態を含有するが、これらは、発明の範囲の限定ではなく、むしろ、その一実施形態の実施例として解釈されるべきである。故に、本発明の範囲は、図示される実施形態によってではなく、添付の請求項およびその均等物によって、決定されるべきである。
【図１】
2014530581.tif 000003
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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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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【国際調査報告】
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