(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面（１４）、第２の主面（１６）、および側面（１８ａ）を有する平坦なハウジングと、
マルチアパーチャ装置（２２；３４；２１；２１´；３９；３９´；３９´´；５６）と、を含む、
対象領域（１２；１２´；５４；６２；６２´；７２；７２´；７２´´）を検出するための装置（１０；２０；３０；５０；６０；７０；８０；９０）であって、
前記マルチアパーチャ装置は、前記側面（１８ａ）に対向する複数の横に並置された光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）を含み、
各光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）は、
前記側面（１８ａ）を通りぬけて、あるいは
前記ハウジング内の横方向の経路と前記ハウジングの外の非横方向の経路との間で偏向される前記各光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の光軸（３２ａ；３２ｂ；３２´ａ；３２´ｂ；３２´´ａ；３２´´ｂ；３７ａ〜３７ｄ；３７´ａ〜３７ｄ；３５ａ〜３５ｄ）に沿って、
前記対象領域（１２；１２´；５４；６２；６２´；７２；７２´；７２´´）の部分領域（２６ａ；２６；２６´ａ；２６´ｂ；３８ａ；３８ｂ；４４ａ；４４ｂ；３８´ａ；３８´ｂ）の中から各部分領域を検出するように構成され、
前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の前記部分領域（２６ａ；２６；２６´ａ；２６´ｂ；３８ａ；３８ｂ；４４ａ；４４ｂ；３８´ａ；３８´ｂ）は、前記対象領域（１２；１２´；５４；６２；６２´；７２；７２´；７２´´）をカバーし、
前記複数の光チャネル（２４ａ〜２４ｄ）は、光チャネル（２４ａ〜２４ｄ）の第１のグループ（２４ａ；２４ｃ）と、光チャネル（２４ａ〜２４ｄ）の第２のグループ（２４ｂ；２４ｄ）と、を含み、
前記光チャネル（２４ａ〜２４ｄ）の前記第１のグループ（２４ａ；２４ｃ）は、前記対象領域（１２，１２’）の第１の部分領域（３８ａ；４４ａ）を検出し、前記光チャネル（２４ａ〜２４ｄ）の前記第２のグループ（２４ｂ；２４ｄ）は、前記対象領域（１２，１２’）の第２の部分領域（３８ｂ；４４ｂ）を検出する、装置。
【請求項２】
前記複数の光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）が一次元アレイを形成する一方で、前記対象領域の前記部分領域が二次元アレイをカバーする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の部分領域（３８ａ；４４ａ）および前記第２の部分領域（３８ｂ；４４ｂ）は、少なくとも部分的に重なる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のグループの光チャネルの数は、前記第２のグループの光チャネルの数に等しい、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の画像センサ領域（２５ａ〜２５ｉ）のピクセル・アレイの中心は、前記第１のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の割り当てられた画像光学系（２９ａ；２９ｂ）の中心に対して、ピクセル・ピッチのほんの一部分だけ互いに横方向にシフトされていて、前記第１の部分領域が、サブピクセルオフセットによって互いに横にシフトされた前記第１のグループの光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）のうちの少なくとも２つによって走査されるようになっている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１および第２のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）は、単一ライン構造でインターリーブされて配置される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１および第２のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の光学系（２９ａ；２９ｂ）の光学中心は、第１のライン（１７）上に配置され、前記第１および第２のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の画像センサ領域（２５ａ〜２５ｉ）の中心は、前記第１および第２のグループの前記光チャネルの前記画像センサ領域が配置されている画像面（３１）内の第２のライン上への前記光学中心の投影に関して、前記画像面（３１）内でオフセットされる、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記第１および第２のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の画像センサ領域（２５ａ〜２５ｉ）の中心は第１のライン上に配置され、前記第１および第２のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の光学系（２９ａ；２９ｂ）の光学中心は、前記第１および第２のグループの前記光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の前記光学系が配置されている光学面（３３）内の第２のライン上への前記画像センサ領域の中心の投影に関して、前記光学面（３３）内でオフセットされる、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、第１の状態では前記複数の光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の前記光軸（３２ａ；３２ｂ；３２´ａ；３２´ｂ；３２´´ａ；３２´´ｂ；３７ａ〜ｄ；３７´ａ〜ｄ；３５ａ〜ｄ）を前記第１の主面（１４）に対向する方向に偏向させ、第２の状態では前記複数の光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の前記光軸（３２ａ；３２ｂ；３２´ａ；３２´ｂ；３２´´ａ；３２´´ｂ；３７ａ〜３７ｄ；３７´ａ〜３７´ｄ；３５ａ〜３５ｄ）を前記第２の主面に対向する方向に偏向させるように構成されたビーム偏向素子（２８；４０；６４）を含み、前記ビーム偏向素子（２８；４０；６４）は、前記第１の状態と前記第２の状態との間で切り替え可能である、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ビーム偏向素子（２８；４０；６４）は、前記第１の状態と前記第２の状態との間で切り替えるために、前記複数の光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）の前記光軸（３２ａ；３２ｂ；３２´ａ；３２´ｂ；３２´´ａ；３２´´ｂ；３７ａ〜ｄ；３７´ａ〜ｄ；３５ａ〜ｄ）に対して横方向に延びる、または、側面（１８ａ）に沿って延びる回転軸（ＲＡ）を中心に回動可能なミラーリング面を有する剛体を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記マルチアパーチャ装置（２２；３４；２１；２１´；３９；３９´；３９´´；５６）は、さらなる複数の光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）をさらに含み、
前記さらなる複数の光チャネル（２４ａ〜２４ｉ）のそれぞれは、横方向の経路と非横方向の経路との間で偏向される、さらなる光軸（３２ａ；３２ｂ；３２´ａ；３２´ｂ；３２´´ａ；３２´´ｂ；３７ａ〜３７ｄ；３７´ａ〜３７´ｄ；３５ａ〜３５ｄ）に沿って、さらなる対象領域（１２；１２´；５４；６２；６２´；７２；７２´；７２´´）の各部分領域（２６ａ；２６；２６´ａ；２６´ｂ；３８ａ；３８ｂ；４４ａ；４４ｂ；３８´ａ；３８´ｂ）を検出するようにそれぞれ構成される、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の主面（１４）は、スクリーン（５２）を含む、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、携帯電話、コンピュータ・スクリーン、またはテレビ装置である、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の装置を用いて対象領域を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象領域を検出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、多くの携帯電話機またはスマートフォンは、少なくとも２つのカメラモジュールを備えている。１つのカメラモジュールは、正確に対象領域の部分領域を検出するために、しばしば、１つの光チャネルから成る。写真またはビデオを取り込むために最適化することができる第１のカメラは、例えば、ユーザから離れた装置の前側または第２の主面上にあり、たとえばビデオ電話のために最適化できる第２のカメラは、ユーザに面する装置の後側または第１の主面に設けられている。
このように、お互いに独立している２つの対象領域は、検出することができ、ハウジングの前側に面している第１の対象領域と、後側に面している第２の対象領域とを含む。説明の便宜上、説明のために、図１１は、従来技術に係るスマートフォンにおいて、従来のカメラおよび従来の２つのカメラモジュール（円によって示され、左側に第２のカメラ（テレビ電話）、右側に第１のカメラ（写真カメラ））をそれぞれ示す。
【０００３】
小型化を進める中で、主要な設計目的の１つは、スマートフォンまたは携帯電話の薄型化である。ここで、カメラモジュールとカメラモジュールとの一体化には、それぞれ、カメラモジュールＺ全体の高さ（ｚ方向に延在する）に下限が生じる横方向の寸法Ｘ（ｘ方向に延在する）およびＹ（ｙ方向に延在する）を有する各所与のカメラモジュールのための光学の物理法則に起因して、問題がある。この高さＺは、例えば、スマートフォンまたは携帯電話の厚みに沿って高さＺを指向する場合など、装置全体の最小厚さを決定する。 換言すれば、カメラはスマートフォンの最小厚さを高い頻度で決定する。
【０００４】
カメラの設置高さを低減するためのオプションは、複数の並置されたイメージング・チャンネルを含むマルチアパーチャカメラの使用法である。ここで、超解像度方法を用いることにより、設置高さを半分にすることができる。一方では、それぞれが全視野を伝送する光チャネル（Pelican Imaging、WO2005151903A3、TOMBO Japan）、他方では、全体の視野の一部の領域のみを撮像する光チャネル（DE102009049387およびそれに基づく出願DE102013222780）に基づいて、基本的に２つの原理が知られている。
【０００５】
マルチアパーチャ装置は、チャネルにつき１つの画像センサ領域を有する画像センサを含み得る。マルチアパーチャ装置の光チャネルは、対象領域の部分的な領域をそれぞれの画像センサ領域に映し出すように構成され、そして、このために、当該マルチアパーチャ装置の光チャネルは、光学エレメントまたは画像光学系、例えば、レンズ、一部の偏心化されたレンズまたは光学中心を有する自由曲面を含む。
【０００６】
さらに、単一のカメラモジュール、すなわち、単一の光チャネルでは、それによって検出された対象領域に関する詳細な情報を得ることができない。このためには、少なくとも２つのカメラモジュールが必要とされ、お互いに関して、カメラモジュールの距離が増すにつれて、深さ分解能は最大にすることができる。超解像度を有し、且つ、チャネルの線形配置を備えるマルチアパーチャカメラが使用される場合、最小設置高さＺは、おそらく低減される（DE102009049387およびそれに基づくDE102013222780参照）。しかし、ここでの小型化は、通常、２を超えない超解像率に依存する。
【０００７】
いくつかのカメラモジュールの統合は、限られた余分なスペースを必要とし、例えば、対象領域を検出するためにカメラモジュールをユーザと対向する背面側に組み込む場合には、これは、例えば、ハウジングの同じ側にスクリーンを追加的に一体化することによって、多くの一般的なスマートフォンにおいて後面に面している。
【０００８】
さらに、個々のカメラ光学系の焦点距離ｆを小さくすることによって、個々のカメラ光学系の設置高さＺを基本的に低減することが基本的に可能である。しかし、このアプローチは、ピクセルサイズを縮小するとき、またはピクセルの数を減らすとき、解像度および／または画像ノイズに関して画像品質を低下させるだけであることは、当業者にとって、周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００９／１５１９０３号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０４９３８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、薄型で同じ画質を有するか、または、同じ厚さおよびより高画質を有する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、独立請求項の主題によって解決される。
【００１２】
本発明の核心は、対象領域を検出する装置をより薄くすることができるという知見であり、同様の厚みを有する場合には、各チャネルについて、対象領域は、装置の側面側（エッジ側）またはハウジング内の横方向の経路とハウジング外の非横方向の経路との間で偏向されたそれぞれの光軸に沿って実行される。深さ（ｚ）方向に沿った各チャンネルの拡張は、対象物検出装置の前側または後側などの主側面と本質的に平行に配置することが可能であり、対象物検出装置のための装置の厚さは、カメラモジュールのｘ方向またはｙ方向に沿った拡張であり、ｚ方向に沿ったカメラモジュールの拡張から独立することが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
一実施形態によれば、対象領域の一部の領域の検出が側面を介して実行することができるように、少なくとも２つの光チャネルとそれぞれの光チャネルに割り当てられた１つの光軸を含むマルチアパーチャ装置が、少なくとも１つの側面と第１の主面および第２の主面を含む物体検出装置に配置される。光学軸が横方向コースと非横方向コースとの間で偏向される場合、対象領域は、例えば第1または第2の主面に対向することができる。
【００１４】
さらに有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。それらは、以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】２つの光チャネルを有するマルチアパーチャ装置を含む対象領域を検出するための装置の概略斜視図である。
【図２】４つの光チャネルを有するマルチアパーチャ装置を含む対象領域を検出するための装置の概略斜視図である。
【図３ａ】ライン状の構造体に複数の光チャネルおよび画像センサ領域を有するマルチアパーチャ装置の概略平面図である。
【図３ｂ】画像センサ領域の配置が対象領域内の部分領域の位置に対応する対象領域を検出するための光チャネルの2次元配列の概略図である。
【図４ａ】それぞれ、図３ａのマルチアパーチャ装置の断面および部分の概略平面図である。
【図４ｂ】個々の光チャネルの画像センサ領域がライン方向に垂直な同じ位置に配置されるように、光チャネルがライン方向に垂直な横方向オフセットを有する図４ａの部分の概略平面図である。
【図４ｃ】図４ｂによる配置において、互いに異なる距離を有する複数の画像センサ領域を有する基板の概略平面図である。
【図４ｄ】互いに等しい距離を有する複数の画像センサ領域を有する基板の概略平面図である。
【図４ｅ】隙間なく並置された複数の画像センサ領域を有する基板の概略平面図である。
【図４ｆ】画像センサ領域の間の隙間にさらなる画像センサ領域が配置されているときの図４ｂによる撮像装置である。
【図５ａ】第１の状態の対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【図５ｂ】第２の状態の対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【図６】２つの異なる物体領域を同時に検出することができる対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【図７】２つの主要な側面から離れて対向する対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【図８】マルチアパーチャ装置内に配置されたフラッシュ装置をさらに含み、第２の主面に面した対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【図９ａ】第２主面に対向する対象領域の検出を可能にする第１状態の２つの対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【図９ｂ】第１の主面に対向する対象領域の検出を可能にする第２の状態の２つの対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【図１０】３つの異なる対象領域を検出するための装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態が図面に関連して、以下に、より詳細に説明される前に、同一の、機能的に等しくまたは等しい要素、目的および／または構造は、異なる図面において同じ参照番号で示されていることに留意すべきである。異なる実施形態に示されたこれらの要素の説明は、相互交換可能または相互適用可能であることを理解されたい。
【００１８】
図１は、対象領域１２を検出するための装置１０の概略斜視図を示す。装置１０は、第１の主面１４と反対側に配置された第２の主面１６とを有する平坦なハウジングを含む。さらに、装置１０は、第１の主面１４と第２の主面１６との間に配置された側面１８ａ〜１８ｄを含む。
【００１９】
第１の主面１４および第２の主面１６は、それぞれ、ｙ軸およびｚ軸に広がる平面に平行に延びる平面に配置されている。対照的に、側面１８aおよび対象領域１２は、それぞれ、ｘ軸およびｙ軸に広がる平面にそれぞれ平行である。換言すると、側面１８ａは、装置１０の２つの主面１４と１６との間に配置された側面である。側面１８ａおよび側面１８ｂ〜１８ｄは、フロントサイドとも呼ばれる。
【００２０】
ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、空間的に互いに直交して配置され、時計回り方向に互いに接続されている。主面および／または側面は、湾曲を有することができ、および/または円形、楕円形、多角形などの任意の表面形状で、自由形状領域またはそれらの組み合わせとして形成することができることは明らかである。代替的に、装置１０は、異なる数の主側面および／または側面、例えば１つだけ、２つまたは３つの側面を有することができる。
【００２１】
装置１０は、ここでは単に例示的に２つの光チャネル２４ａおよび２４ｂを含むマルチアパーチャ装置２２を備える。マルチアパーチャ装置２２は、また、排他的ではないが、６、８、１０またはそれ以上の任意の他の数の光チャネルを含み得る。
【００２２】
各チャネル２４ａ、２４ｂは、図示されている光学系２９ａ、２９ｂを含み、単に例示的に、円形開口を含み、光学平面および画像センサ領域２５ａ、２５ｂ内に位置する。画像センサ領域２５ａおよび２５ｂは、画像面３１に配置され、各光学系２９ａ、２９ｂは、それぞれのセンサ領域上の対象領域のそれぞれの部分領域を映し出す。画像センサ領域の異なる平面的な拡張および／または位置の影響に関する広範な考察は、図３ａおよび図４ａ〜４ｆの説明に続く。画像平面３１は、光学平面３３と同様に、側面１８ａおよび光学系２９ａ、２９ｂのアパーチャに平行に配置される。しかしながら、代替的に、側面１８ｂまたは他の側面の１つは、図１に示されたものと比べて、異なる対象面を検出するための観察通路として使用することもできる。あるいは、例えば、チャネルのアレイによって底部または上部に向かって僅かに「見る」ために、側面１８ｂに対してわずかに傾斜した配置が使用される。
【００２３】
さらに、以下で説明されるようなマルチアパーチャ装置の代替実施形態は、等しく構造化された光チャネルを含むことができることに留意されたい。以下の実施形態では、分かりやすくするために、光チャネルは単に点状の直方体によって示されているに過ぎない。
【００２４】
マルチアパーチャ装置２２は、画像平面３１が側面１８ａおよび１８ｂの間に平行になるように、第１の主面１４および第２の主面１４間に配置される。
【００２５】
光軸３２ａは、光チャネル２４ａに割り当てられ、光軸３２ｂは光チャネル２４ｂに割り当てられる。ここでは、典型的には、光軸３２ａおよび３２ｂは、主にｚ軸に沿ってハウジング内でほぼ平行に、且つ、内側に進んでいるように示されているが、例えばマルチアパーチャ装置２２から対象領域１２または側面１８ａに向う軸３２ａおよび３２ｂの分岐する経路など、異なる構成が可能である。
【００２６】
チャネル２４ａ、２４ｂは、横方向ｙに沿って並置され、横方向ｚに沿って、すなわち側面１８ａに面して指向される。同じものは、例えば、側面１８ａの縦の方向に沿って広がっている光チャネルの一次元アレイまたは線または列などを形成するために、それらの光学系２９ａ、２９ｂの光学中心を有するようなｙに沿った共通の線上にある。
【００２７】
光チャネル２４ａおよび２４ｂのそれぞれは、それぞれ、光軸３２ａおよび３２ｂに沿ってそれぞれ対象領域１２の部分領域２６ａおよび２６ｂを検出するように構成されている。部分領域２６ａおよび２６ｂは、それぞれ、完全に対象領域１２の全体をカバーすることができる。以下に詳述される実施形態において、チャンネルは、部分的に、または、一緒に、完全に、全体のオブジェクト地域１２を各々カバーするだけである。後者の場合、領域は互いに重なるかまたは直接接触する可能性がある。
【００２８】
さらに、本明細書に示す部分領域２６ａおよび２６ｂへの対象領域１２の分割は単なる例示であることに留意されたい。例えば、図１において、部分領域２６ａおよび２６ｂの中心は、それぞれ、割り当てられた光チャネル２４ａおよび２４ｂと同じ順序でｙ方向に並置されていることが、示される。すなわち、部分領域２６ａおよび２６ｂは、それぞれ、一次元アレイを形成するために、ｙに平行な線に沿って仮想的に配置されている。理論的には、チャネル２４ａ、２４ｂの並置方向ｙに対して横方向、すなわちｘに沿って並置するような別の配置も可能である。チャネルの数および部分領域の数がそれぞれより大きい場合、チャネルによって走査された部分領域が、例えば中心を有する二次元アレイを形成する場合もあり得る。これにより、上述したように、部分領域が互いに重なり合っていてもいなくてもよい。
【００２９】
さらに、例示的に、装置１０は、光路２４ａおよび２４ｂの光軸３２ａおよび３２ｂを反射偏向させ、対象領域１２を再配置するように構成されたビーム偏向素子２８を含む。図１では、ビーム偏向素子２８は、例示的に側面１８ａに配置されている。
【００３０】
ビーム偏向素子２８は、光軸３２ａおよび３２ｂの反射偏向を可能にするために、ｙ軸の方向に走る回転軸ＲＡのまわりに静止または枢動または傾斜可能であり得る。このような傾斜または歪みを生じる撓みは、場合によっては個々の光軸３２ａおよび３２ｂごとに個別に実行されてもよく、および/または、光軸の１つの経路だけを変更、すなわち傾斜または偏向させることも可能である。
【００３１】
光軸３２ａおよび３２ｂの反射偏向は、光学軸３２ａおよび３２ｂのそれぞれが光軸３２´ａおよび３２´ｂに向かって修正されて、光路３２ａ、３２ｂがビーム偏向素子２８で偏向されたときに、例えば軸線ＲＡまわりの回転またはそれに平行な軸線によって、対象領域１２に対して再配置される部分領域２６´ａおよび２６´ｂを有する対象領域１２´を検出するように構成される。これは、検出された対象領域１２が、反射偏向によってビーム偏向素子２８によって空間内でシフトされ得ることを意味する。換言すれば、反射偏向によって、対象領域１２は、対象領域１２´に映し出され、その逆も可能である。さらに、偏向は、光軸３２ａおよび３２ｂが、第１の方向、例えばｚ方向に沿った横方向の経路と、ビームによって影響され得る第２の方向に沿った非横方向の経路との間で偏向される。部分領域２６´ａおよび２６´ｂは、対象領域１２´をカバーすることができる。
【００３２】
図１に示す実施形態の利点は、対象物検出のための装置１０の厚さが、マルチアパーチャ装置２２のｘ軸またはｙ軸の方向への拡張によって影響され得ることであり、マルチアパーチャ装置のｚ軸方向の伸びとは無関係にすることが可能である。換言すれば、側面１８ａ〜１８ｄは、従って、ｘ方向に小さな拡張を有することができる。
【００３３】
この実施形態の別の利点は、光軸の任意の光偏向によって、任意に、空間内に配置または配置される対象領域を検出することができることである。あるいは、２つ以上の対象領域、例えば２つまたは３つの異なるおよび/または異なる位置または向きの対象領域を検出することも可能であり、このことは、ビーム偏向素子２８のチャネル単位またはチャネルグループ単位に異なる実施形態によって得ることができる。しかしながら、装置１０の偏向可能性は、単に選択的であり、後述するように省略することもできる。
【００３４】
マルチアパーチャ装置２２およびビーム偏向素子２８の両方を、装置１０内の異なる位置に配置することもできる。マルチアパーチャ装置２２およびビーム偏向素子２８の両方は、側面１８ａまたは異なる側面１８ｂ〜１８ｄに配置することも可能である。
【００３５】
さらに、マルチアパーチャ装置２２は、それぞれ複数の光軸が割り当てることが可能な２つ以上の光チャネルを含み得る。複数の光チャネルは、対象領域の２つ以上の部分領域を検出するように構成することができる。個々の光チャネルを少なくとも２つのグループに配置することも可能であり、例えば、第１の光チャネルグループを対象領域の第１の部分領域を検出するように構成することができ、第２の光チャネルグループを対象領域の第２の部分領域を検出するように構成されている。これは、例えば、１つのグループの光チャネルが、お互いにサブピクセル距離によって、オフセットされる各部分領域を走査し、超解像度の方法が適用されるという点で、解像度を上げるために使用することができる。
【００３６】
ビーム偏向素子２８は、例えば、ミラーまたは（部分的に）反射する連続面または不連続面とすることができる。あるいは、プリズム、レンズ、屈折または屈折レンズ要素またはそのような要素の組み合わせなど、異なるビーム偏向素子またはビーム形成要素を使用することができる。
【００３７】
装置または装置１０は、例えば、カメラ、携帯電話またはスマートフォン、スクリーンまたはＴＶ装置、コンピュータ画面、または画像および／またはビデオのキャプチャまたは対象領域の検出に適した任意の装置とすることができる。
【００３８】
図２は、第１の主面１４、第２の主面１６および側面１８ａ〜１８ｄを再び含む対象物検出装置２０の概略斜視図を示す。さらに、装置２０は、マルチアパーチャ装置３４を備える。ここで、マルチアパーチャ装置３４は、例示的に４つの光チャネル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを含む。マルチアパーチャ装置３４は、光チャネル２４ａ〜２４ｄにそれぞれ割り当てられた光軸３７ａ、３７ｂ、３７ｃおよび３７ｄが、それぞれ、側面１８に向かって横方向またはｚ方向に進むように、装置２０内に配置される。ここでは、個々の光軸は、例えばマルチアパーチャ装置３４と側面１８ａに配置されたビーム偏向素子との間の部分において平行であってもよく、または同じであってもよい。光チャネル２４ａ〜２４ｄは、対象領域１２を検出するように構成されている。対象領域１２は、側面１８ａと平行に配置され、部分的に重複する部分領域３８ａおよび３８ｂを含む。対象領域１２内の部分領域の配置の更なる代替案に関しては、図１に関する記載が参照される。
【００３９】
光チャネルの第１のグループは、光チャネル２４ａおよび２４ｃを含み、第２の光チャネルグループは、光チャネル２４ｂおよび２４ｄを含む。第１の光チャネルのグループは、対象領域１２の第１の部分領域３８ａを検出するように構成されている。第２の光チャネルのグループは、対象領域１２の第２の部分領域３８ｂを検出するように構成されている。
【００４０】
ビーム偏向素子４０は、部分要素４２ａ、４２ｂ、４２ｃおよび４２ｄを含む。光軸３７´ａ〜３７´ｄに向う光軸３７ａ〜３７ｄへの反射偏向は、部分素子４２ａ〜４２ｄによって実行され、第１の光チャネルのグループが第２の対象領域１２´の部分領域４４ａを検出し、第２の光チャネルのグループは、対象領域１２´の部分領域４４ｂを検出する。部分領域４４ａおよび４４ｂは、部分的または完全に重なることができる。
【００４１】
マルチアパーチャ装置３４は、排他的ではないが、６、８、１０またはそれ以上の他の任意の数の光チャネルを含むこともできる。ここで、第１のグループの光チャネルの数は、第２のグループの光チャネルの数に等しくすることができるが、光チャネルの複数のグループへの他のいかなる分割も可能である。ここで、光チャネルのそれぞれのグループは、それぞれのグループがそれぞれの対象領域の部分領域を検出するように、異なる位置および／または向きの複数の対象領域の検出が可能になるように構成することができる。検出された対象領域のそれぞれの部分領域の部分的または完全な重なりは、例えば、改善された（深さ）解像度をもたらすことができる。
【００４２】
さらに、部分素子４２ａ〜４２ｄは、個々の光チャネル２４ａ〜２４ｄに割り当てられた光軸３７ａ〜３７ｄを非横方向に偏向させることができるように構成することができる。上述したように、非側方領域は、個々の領域の異なる角度だけでなく、従来の解決法のように、それぞれの画像領域およびそれらに割り当てられた光学系のチャネルごとに異なる横方向のオフセットによっても得ることができる。これは、単一の光軸３７ａ〜３７ｄごとに個別に行うことができるが、光チャネルと軸の個々のグループごとに個別に実行することもできる。個々の光軸の個々の偏向は、例えば部分要素４２ａ〜４２ｄが側面１８ａに対して異なる傾斜を有する場合に得られる。部分要素４２ａ〜４２ｄは、ｙ方向に延在している側面１８ａに配置された回転軸ＲＡの周りで互いに独立して傾動可能であるように構成することが可能である。任意に配向された回転軸のまわりに個々の部分要素４２ａ〜４２ｄを個々に傾けること、または、異なる方向に向けられた複数の回転軸および／または互いに異なる位置に配置された複数の回転軸は、可能である。個々の部分要素４２ａ〜４２ｄは、それぞれ、例えば機械的に、ユーザによって、またはそれぞれの制御装置によって自動化された形態で、それぞれ、構成および傾斜が実行されるように構成することができる。
【００４３】
この実施形態の利点は、装置２０が、位置および向きを維持しながら可変対象領域を検出できることである。異なる位置に配置された複数の対象領域の同時検出も可能である。少なくとも２つの光チャネルを有するマルチアパーチャ装置は、それぞれ検出された対象領域の深さ情報を捕捉するようにさらに構成することができる。
【００４４】
以下の図３ａ〜３ｂおよび図４ａ〜４ｆは、それぞれ、光チャネルの斜視図を示す。この点に関して、光学系のアパーチャは、例示的に実線によって正方形で示されていることに留意されたい。ここでは、１つのアパーチャがそれぞれ１つの光チャネル２４ａ〜２４ｉに割り当てられている。分かりやすくするために、光チャネル２４ａ〜２４ｉのみが、以下の図面において参照番号が付されている。
【００４５】
図の下部において、図３ａは、光チャネル２４ａ〜２４ｉの複数のグループ２３ａ、２３ｃおよび２３ｄを有し、グループ内の対象領域の異なる部分領域を走査するマルチアパーチャ装置２８の模式的な平面図を例示している。ここでは、例示的に、光チャネル２４ａ〜２４ｉの各グループ２３ａ〜２３ｄは、同一に構成されている。すべてのグループのすべてのチャンネルは、第１に、光路２４ａ〜２４ｉが、マルチアパーチャ装置２１の第１の部分２３ａと並置され、それから、並置された光チャネル２４ａ〜２４ｉが、ラインに沿って、次の第２の部分２３ｂを占有するように、１本の線に沿って配置されている。
【００４６】
図の上部において、図３ａは、マルチアパーチャ装置２１の部分２３ａの概略詳細図を示す。光チャネル２４ａ〜２４ｉは、例えば、対象領域の一部領域をそれぞれ検出するように構成され、光チャネル内に点線で示すように、画像変換器上にそれぞれ１つの画像センサ領域２５ａ〜２５ｉを含む。光チャネル２４ａ〜２４ｉのそれぞれの画像センサ領域２５ａ〜２５ｉは、それぞれの光チャネル２４ａ〜２４ｉの領域よりも小さくすることができる。全ての部分２３の画像センサ領域２５ａ〜２５ｉは、共通の基板（単一チップ）上に配置することができる。
【００４７】
それらの光チャネル２４ａ〜２４ｉの光中心に関する画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの異なる向きまたは位置によって示されるように、光チャネル２４ａ〜２４ｉは、各部分において異なる視野角を有し、すなわち光チャネル２４ａ〜２４ｉは、対象領域の異なる部分領域を検出するように構成されている。ここでは、光学中心が光学系のアパーチャに関して中心に配置されているが、異なる方法で実施することもできることが、図３に例示されている。点線で描かれた正方形と光チャネルの番号によって示されるように、光チャネル２４ａ〜２４ｉは、たとえば（７）、（８）および（９）などのような対象領域の隣接する部分領域が重なるように配置される（図中、符号（１）〜（９）は、円で囲まれた自然数１〜９として図示されている）。部分領域の重なりは、つながり、すなわち、深さ情報を推測し、部分画像から画像情報を抽出し、そのようにして全物体の全体画像を組み立てるために、異なる部分領域内の同じ画像内容を評価することを可能にする。簡単に言えば、画像センサ領域２５ａ〜２５ｉは、光チャネル２４ａ〜２４ｉの５０％の寸法を有するｘ方向およびｙ方向に示されている。あるいは、画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの寸法は、ｘ方向またはｙ方向における光チャネル２４ａ〜２４ｉの寸法に対して任意の比率を有することができる。画像センサ域の位置は、光学素子の光学中心の中心位置に応じて、それぞれの光チャネルのベース領域の中で、少なくとも部分的に、決定することができる。
【００４８】
図の上部の部分２３ａの略図は、それぞれが１つの画像センサ領域２５ａ〜２５ｉを含む９つの光チャネル２４ａ〜２４ｉを示す。それぞれの光チャネル２４ａ〜２４ｉの視線方向に基づいて、例えば、光学中心と画像領域中心との間の接続ラインにより、画像センサ領域２５ａ〜２５ｉは、点線で示すように、光チャネル２４ａ〜２４ｉのベース領域内で変位することが定義される。光チャネル内の番号付けは、部分領域の配置および光チャネルの簡略化された区別を単に示すために役立つに過ぎない。符号（１）〜（９）（各図中の符号は丸で囲まれた１〜９の番号である）に示すように、各光チャネル２４ａ〜２４ｉの向き、すなわち視線方向に応じて、光チャネル２４ａ〜２４ｉは、対象領域の９つの部分領域を検出するように構成されている。あるいは、対象領域は、部分領域に任意の数の分割を有することもできる。各部分領域は、部分２３ａ〜２３ｄの数に応じた数で検出され、例えば、図示の例では、４つである。
【００４９】
４つの部分２３ａ〜２３ｄは、光チャネル２４ａ〜２４ｉの例示的な同一のソート順序を含む。言い換えれば、各部分領域２３ａ〜２３ｄは、光路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、・・・、２４ｉを有し、光路２４ａ〜２４ｉは、それぞれ、単一ライン構造で横方向に隣接して配置される。４つの部分領域２３ａ〜２３ｄは、横方向に並置されているので、光チャネルの総数もまた、１つのライン内で横方向に並置される。光チャネル２４ａ〜２４ｉの配列は、単一の線であり、これは１×Ｎの形式として記述することもできる。ラインは、側面１８ａと主側面１４と１６とに平行に延びている。
【００５０】
部分２３ａ〜２３ｄの数は、得られるべき超解像係数に起因し得る。所望の超解像係数による分解能の増加を得るために、所定の数の光チャネルをｘ方向に構成することができ、各チャネル２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３および２４ｇ−４は、それぞれ、本質的に対象領域の同じ部分領域を見る。それぞれの部分領域、すなわち部分２３ａ〜２３ｄにおいて、画像センサ領域２５ａは、割り当てられた光チャネル２４ｇ−１〜２４ｇ−４に関してｘ方向および／またはｙ方向にシフトすることができ、例えば、ピクセルの半分、すなわち、ライン方向の横方向のピクセルの拡張の半分に相当するピクセルピッチによって、決定される。このようにして、例えば部分２３ａおよび２３ｂの画像センサ領域２５ａは、それらのそれぞれ割り当てられたチャネル２４ａに関して、ｙ方向には異ならないが、ｘ方向および／またはｙ方向において１／２ピクセルだけ異なることができ、部分２３ｃの画像センサ領域２５ａは、部分２３ａの画像センサ領域２５ａから１／２ピクセルだけｙ方向および／またはｘ方向に異なることができ、部分２３ｄの画像センサ領域２５ａは、例えば、部分２３ａの画像センサ領域２５ａに対して、ｘ方向およびｙ方向の両方において、１／２ピクセルだけ異なることができる。したがって、部分２３の数は、ｘ方向およびｙ方向の超解像因子の積とも呼ばれ、ここで、これらの因子は整数で互いに異なることができる。
【００５１】
本質的に等しい対象領域の部分領域を検出するための光チャネル２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３、および２４ｇ−４は、線方向に垂直な方向において互いに横方向にオフセットすることができ、距離Ｘ１の方向に対して、それぞれ、垂直にすることができる。この距離が、例えば、２つのピクセル、すなわち部分画像領域の間の距離の１／４、１／３または１／２のような小数である場合、このオフセットは、サブピクセルオフセットと呼ぶこともできる。サブピクセルオフセットは、例えば、所望の超解像度係数に基づくことができる。例えば、２の超解像度係数が実施され、ｘ方向及びｙ方向の対象領域の部分領域が二重に検出される場合、サブピクセルオフセットは、例えばピクセル幅の１／２に対応することができる。オフセットは、例えば、対象領域の空間分解能を高めるために使用することができる。言い換えれば、光チャネルのインターリーブのために、光チャネルの走査ギャップが隣接する光チャネルによって検出される可能性がある。あるいは、２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３、または２４ｇ−４は、本質的に等しい部分領域を検出するために、互いにずらさずに配置することもできる。
【００５２】
オブジェクトの同じ部分領域を投影する光チャネル２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３、および／または２４ｇ−４のサブピクセルオフセットのために、超解像アルゴリズムの方法によって、光チャネル２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３、および／または２４ｇ−４毎に複数の低解像度マイクロ画像から高解像度全画像を計算することができる。言い換えれば、光チャネル２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３、および／または２４ｇ−４の内の少なくとも２つが、ピクセルピッチまたはピクセルピッチの小数部または（サブ）ピクセルオフセットを備えた異なる部分的に重なり合う検出領域を有するように、光チャネル２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３、および／または２４ｇ−４の画像センサ領域２５ｇの中心をずらして配置することができる。このようにして、２つの光チャネル２４ｇ−１、２４ｇ−２、２４ｇ−３、および２４ｇ−４の検出領域の重複領域を画像検出センサにオフセットして映し出すことができる。
【００５３】
部分領域２３ａ〜２３ｄの同一のソート順序、そして、それゆえに、光チャネル２４ｇ―１、２４ｇ―２、２４ｇ―３および２４ｇ―４のように、対象領域の少なくともほぼ等しい部分領域を検出する光チャネルは、ライン構造の形成に沿って可能な最大の横方向距離を許容する。ライン構造の形成に沿った画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの間の距離によって示されるように、光空所、すなわちギャップが、光チャネル２４ａ〜２４ｉの画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの間に形成され得る。これらの隙間において、すなわち、部分的な画像変換器の間の領域には、例えば、読み出し回路、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣｓ）、増幅器など、光に影響されない電子部品を配置することができる。
【００５４】
部分２３ａ〜２３ｄにおける光チャネルの配置は、光チャネル２４ｇ−１〜２４ｇ−４または２４ｆ−１〜２４ｆ−２のように、同一またはほぼ同じ部分領域を検出する光チャネルの距離Ｘが一定となるように、例えば、インターリーブされて規則的である。
【００５５】
距離Ｘ１は、各部分領域２３ａ〜２３ｄおよび各部分領域の各光チャネル２４ａ〜２４ｉについても同様のことが適用されるので、最大距離および等距離の両方として参照することができる。
【００５６】
言い換えれば、ピクセルの視野の一部によってのみオフセットされたほぼ等しい部分領域を検出する光チャネルは、ストリップ状配列において、距離Ｘ１だけ最大で互いに離間される。これにより、最大から最大までの視差を得ることができ、したがって、これに関して、最良の可能な深度分解能が改善される。
【００５７】
別の実施例は、例えば、より多数の光チャネルを有するマルチアパーチャ装置である。超解像原理によれば、光チャネルが部分的に配置されている多数の部分２３ａ〜２３ｄは、２2、３2または４2のような自然数の二乗であり得る。あるいは、例えば、２、３、５、７または１１のように、異なる数の部分がマルチアパーチャ装置内に配置されることも可能である。
【００５８】
換言すれば、図３ａは、可能な最大のベース長Ｘ１に起因する奥行き情報の最適化された取得により、ｘ方向にコンパクトな画像処理システムを示す。マルチアパーチャ装置の光チャネルは線形構成を有し、すなわち、同じものが１つの線に配列される。
【００５９】
図３ｂは、図２の光チャネル２４ａ〜２４ｉのグループまたは部分の配置に関して例示的に示す。図３ａは、光チャネルによって検出された対象領域内の部分領域の配置を示す。そのような構成は、例えばＤＥ１０ ２００９ ０４９３８７に記載されている。上述したように、各部分において、光チャネル２４ａ〜２４ｉのそれぞれは、シフトされた画像センサ領域２５ａ〜２５ｉによって示されるように、対象領域の異なる部分領域を検出するように構成される。言い換えれば、各光チャネル２４ａ〜２４ｉは、対象領域上で異なる視線方向を有する。２４ａおよび２４ｂまたは２４ｅおよび２４ｆおよび２４ｄおよび２４ｇのような隣接する光チャネルの部分領域は、部分的に重複し、これは、隣接する光チャネルが、対象物距離を推測できるように、同じ画像内容を部分的に検出することを意味する。図３ｂは、光チャネルの異なる視野方向の影響を説明するための光チャネルの配置を示すに過ぎない。図３ｂは、従来技術に対応し、チャネル分割を説明する役割を果たす。光チャネル２４ａ―ｉは、ほぼ等しい対象領域において割り当てられた光チャネル２４ｇ―１、２４ｇ―２、２４ｇ―３および２４ｇ―４が、ライン、すなわち、ライン状の構造体において、最大で距離Ｘ１によって互いから切り離されるように、ソートされている。
【００６０】
図４ａは、図３ａに示されるような光チャネル２４ａ〜２４ｉのソーティングを有するマルチアパーチャ装置２１の部分２３ａの概略平面図を示す。２４ｇおよび２４ｃおよび２４ｂ、２４ｉおよび２４ａまたは２４ｄおよび２４ｆなどの２つの隣接する光チャネルは、光チャネルの画像センサ領域のそれぞれの位置に対して最大の角度距離を有することができ、光チャネル１４ｇおよび２４ｃについては、例えば１８０°である。言い換えると、２つの隣接する光チャネルの視野方向は、１８０°まで回転または鏡映される。２４ｃおよび２４ｈまたは２４ｂおよび２４ｉのような隣接する光チャネルは、互いに対して９０°と１８０°の間の角度距離を有する。
【００６１】
言い換えれば、部分２３ａの隣接する光チャネル２４ａ〜２４ｉは、それらが見る方向に最大差を有することができるように配置される。
【００６２】
図４ａに示すように、光チャネル２４ａ〜２４ｉは、それぞれの光チャネル２４ａ〜２４ｉの中心、すなわち光学中心が直線１７に沿ってまたは直線１７上に配列されるように配置することができる。これは、画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの中心の距離が、ライン１７に関して変化し得ることを意味する。換言すれば、光チャネル２４ａ〜２４ｉの中心は、同一直線上にある。
【００６３】
図４ｂは、マルチアパーチャ装置２１´の部分２３´ａの概略平面図を示す。ライン１７に沿った光チャネル２４ａ〜２４ｉのソート順序は、図４ａのソート順序と同一である。図４ａとは対照的に、各画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの中心がライン１７上に同一直線上に配置されるように、光路２４ａ〜２４ｉは、ｙ方向の線構造の線形構成に沿ってオフセットされている。
【００６４】
あるいは、光チャネル２４ａ〜２４ｉおよび画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの中心の両方を、そのライン１７から部分的または完全に離間して配置することができる。光チャネル２４ａ〜２４ｉおよび画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの四角形断面の場合、正方形の２つの対向するコーナーを結ぶ２つの対角線の交差に基づいて中心を決定することができる。代替的に、または代替的に成形された光チャネル２４ａ〜２４ｉまたは画像センサ領域２５ａ〜２５ｉは、例えば、領域または中心の幾何学的重心に基づいて中心を決定することができる。あるいは、光路２４ａ〜２４ｉまたは画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの長手方向の中心線は、ライン１７と同一直線上または間隔を置いて配置された構成を説明するために使用され得る。
【００６５】
言い換えれば、図４ｂでは、光チャネルは図４ａと同じ順序で配置されているが、ｙ方向に、すなわち横方向に線方向にシフトされ、部分撮像素子の中心、すなわち画像センサ領域２５ａ〜２５ｉはライン１７上にあり、アクティブ部分撮像領域の包絡線はｙ方向に最小の拡張を有することができる。これにより、可能な最低の高さ、すなわち、例えば帯状に形成された画像センサの最小スペース要件が得られる。
【００６６】
図４ａおよび４ｂは、それぞれ、マルチアパーチャ装置２１および２１´の部分図を単に示しているに過ぎない。全体として、例えば超解像度因子に依存して、１つのラインは、いくつかの、例えば４つのライン、すなわち、互いに背後に、したがって１つのラインに配置され得る部分２３および２３´で構成される。部分撮像素子、すなわち画像センサ領域２５ａ〜２５ｉは、対象領域のｘ／ｙ方向に、超解像係数で除算されたそれぞれのピクセルの幅だけシフトされる。
【００６７】
図４ｃは、図４ｂによる光チャネルの配置に起因し得る基板２７上の画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの配置を有する装置３９を示す。ライン１７に沿った画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの中心の配置は、基板２７の幅Ｙ１をもたらし、したがって画像変換器のより小さなセンサ面になる可能性がある。Ｘ方向における図４ｂと比較して画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの配置は、ｘ方向の全体の拡張Ｘ２をもたらすことができる。画像センサ領域２５ａ〜２５ｉを有する基板２７からなる装置３９は、撮像装置と呼ぶこともできる。
【００６８】
画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの中心をまったく配置することにより、基板２７のスペース要件の低減または最小化が得られ、材料節約、ひいてはコストおよび／または設備スペースの削減をもたらすことができる。画像センサの充填率は、画像センサ上に配置され、画像センサの全領域に対する画像領域２５ａ〜２５ｉに寄与する全ピクセルの総面積の比によって規定される。
【００６９】
言い換えれば、部分撮像素子２５ａ〜２５ｉの中心は、１つのライン上にあり、ｘ方向およびｙ方向の全体の拡張がｘ方向およびｙ方向の基板２７の拡張に略対応することができるように、ライン１７に対してｙ方向に垂直な、最小または最小の拡張線Ｙ１をもたらす。したがって、部分撮像素子、すなわち画像センサ領域２５ａ〜２５ｉが配置されるｙ方向の基板２７のより小さな空間要求が生じ、それゆえに、それぞれ、基板２７の空間効率が高く、画像センサの充填率が高い。
【００７０】
図４ｄは、さらなる実施形態として、図４ｃと比較して、画像センサ領域２５ａ〜２５ｉが基板２７上に等距離に配置されている撮像装置３９´を示す。個々の画像センサ領域は、Ｘ４´の間隔でＸ方向に拡張されている。後者は、それぞれの画像センサ領域の中心から、横方向に最も近い画像センサ領域の中心まで測定される（図４ｄでは、画像センサ領域２５ｂと２５ｉとの間に例示的に示される）。この配置は、ｘ方向の全拡張Ｘ３をもたらすことができる。
【００７１】
図４ｅは、撮像装置３９´´のさらなる実施形態を示す。ここで、図４ｄとは対照的に、画像センサ領域２５ａ〜２５ｉは、個々の領域の間にギャップが配置されないように基板２７上に配置される。ｙ方向のＹ１における一定の拡張により、装置全体は、ｘ方向のＸ５における撮像装置３９´（図４ｄ参照）と比較して、より少なく拡張することができる。
【００７２】
図４ｆは、さらなる画像センサ領域が画像センサ領域２５ａ〜２５ｉの間のギャップに配置されたときの装置３９´から得られる画像を例示的に示す。この場合、個々の領域への分割を省略することができる。そして、これは、縦方向および連続ピクセルフィールド４１と呼ぶこともできる。言い換えれば、撮像装置は、１つの縦方向および連続的ピクセルフィールドのみから構成することもできる。完全を期すために、個々の領域への分割を排除すると、装置３９´と比較して、ｘ方向およびｙ方向の拡張Ｘ３およびＹ１が修正されないことが言及されるべきである。
【００７３】
図４ｃ〜図４ｆに示す撮像装置または画像変換装置の利点は、対象物検出のための装置の主面間にそれぞれの形状のマルチアパーチャ装置を組み込むことによって、対象物検出のための装置の深さ拡張および厚さに対する要求をそれぞれ緩和することができる。換言すれば、画像検出のために装置全体の主面間にマルチアパーチャ装置を組み込む場合、装置の厚さはｙ方向の拡張Ｙ１によって決定される可能性がある。
【００７４】
図５ａは、装置３０の斜視図を示す。装置３０は、第１主面１４、第２主面１６および側面１８ａを含む。さらに、装置３０は、光チャネル２４ａおよび光チャネル２４ｄを含むマルチアパーチャ装置２２を備える。さらに、装置３０は、例示的に側面１８ａに配置されたビーム偏向素子２８を備える。ビーム偏向素子２８は、側面１８ａに沿って走る回転軸ＲＡの周りに回転可能に形成されている。あるいは、回転軸ＲＡは、光軸３２ａ、３２ｂに対して横方向に延びることができる。ビーム偏向素子２８は、側面１８ａに対して固定された又は可変の角度αで傾斜されている。角度αは、例えば、４５°であり、異なる角度、例えば５０°、８０°または９０°を有することもできる。角度αが例えば４５°である場合、マルチアパーチャ装置２２は、光軸３２ａ、３２ｂに沿って対象領域１２を検出することができる。ここで、光軸３２ａ、３２ｂは、光チャネル２４ａ、２４ｂにそれぞれ割り当てられている。対象領域１２は、ハウジングの第１主面１４と平行に配置される。換言すれば、ビーム偏向素子２８は、光軸３２ａ、３２ｂを第１主面１４に対向する方向に反射偏向するように構成されている。ビーム偏向素子２８の上記の位置を有する装置３０は、第１の状態にあると言える。第１の状態は、ビーム偏向素子２８の第１の状態が装置３０の第１の状態も決定するようにビーム偏向素子２８の位置から生じる。
【００７５】
図５ｂは、再び装置３０の斜視図を示す。ビーム偏向素子２８は、側面が側面１８ａに対して１３５°の角度αを有するように傾けられている。換言すれば、ビーム偏向素子２８は、図５ａのビーム偏向素子２８に対して９０°傾けられている。ビーム偏向素子２８は、第２主面１６に面する第２の対象領域１２´の検出を可能にするように構成される。対象領域１２´は、部分領域３８´ａおよび３８´ｂを含む。図５ｂに示すビーム偏向素子２８の構成は、装置３０が第２の状態にあるという効果を有する。
【００７６】
装置３０は、第１の状態と第２の状態との間で切り替え可能に構成することができる。スイッチングは、例えば、ユーザによって手動で、またはそれぞれの制御ハードウェアおよび／またはソフトウェアによって自動的に実行され得る。装置３０は、ビデオ電話の場合は第１の状態で使用し、写真やビデオを取り込む場合は第２の状態で使用するように構成することができる。ここで、マルチアパーチャ装置３０は、ビーム偏向素子２８によって、第１の対象領域１２（第１の主面１４に面する）を検出すると共に、第２の対象領域１２´（第２の主面１６に面する）を検出するためのものである。従来技術と比較して、この実施形態は、複雑さの低減を特徴とする。なぜなら、それに応じて構成または構成可能なビーム偏向素子を使用することによって、異なる２つの対象領域を検出するために、２つの異なるおよび／または異なる向きのカメラモジュールがもはや必要とされない。
【００７７】
換言すれば、反射ビーム偏向によって、２つの位置を有効にすることができる。すなわち、第１の位置は、視線方向がフロントに向けられ、したがって、第２主面１６の方向（側面１８ａに対してビーム偏向＋９０°）で、観察方向が背中に向いていることを特徴とする第２の位置との間で、第１の主面１４の方向（側面１８ａに対するビーム偏向−９０゜）に向けて配向されていることを特徴とする。この実施形態の利点は、異なる位置が、第１（１次）または第２（２次）のカメラモジュールの機能を引き受けることができるマルチアパーチャ装置２２を可能にすることが出来る。ここで、撮像平面はスクリーン面に垂直であり、対象面はスクリーン面に平行であり得る。代わりに、この実施形態は、適応ビーム偏向を有するカメラと呼ぶことができる。
【００７８】
図６は、装置２０の改良と呼ぶことができる装置５０の斜視図を示す。装置５０はまた、第１主面１４、第２主面１６および側面１８ａ〜１８ｄ、光路２４ａ〜２４ｄおよびビーム偏向素子４０を含むマルチアパーチャ装置３４を含む。ビーム偏向素子４０は、装置５０の側面１８ａに平行に配置される。
【００７９】
ここで、各光チャネル２４ａ〜２４ｄに光軸３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄがそれぞれ割り当てられている。同じものは、マルチアパーチャ装置３４とビーム偏向素子４０との間にほぼ平行な経路を有する。
【００８０】
部分要素４２ａ〜４２ｄは、ここで、光軸３５ａ〜３５ｄの第１のグループ（３５ａよび３５ｃ）が第１の主面１４の方向に偏向され、光軸３５ａ〜３５ｄの第２のグループ（３５ｂおよび３５ｄ）は、第２主面１６の方向に偏向される。
【００８１】
第１主面１４には、光路２４ａ、２４ｃが主面１４を通る第１のグループ３５ａ、３５ｃに沿って対象領域１２を検出できるように開口４６が設けられている。さらに、第２主面１６には、光路２４ｂ、２４ｄが主面１６を通る第２のグループ３５ｂ、３５ｄに沿って対象領域１２´を検出できるように開口４６´が設けられている。開口部４６および４６´は、例えば、開口部、視界開口部、窓などとすることができる。
【００８２】
装置５０は、２つの異なる、すなわち、異なる配置または配置された対象領域（１２および１２´）を同時に検出することができる。例えば、図４ａまたは図４ｂを参照して説明した個々の光チャネルのインターリーブまたは交互配置は、例えば、それぞれの対象領域の深度情報の捕捉を可能にすることもできる。
ここで、対象領域１２を見るチャネルが、対象領域１２´を走査するチャネルに交互に配置されていることは必須ではない。同じ対象領域、すなわち１２または１２´を走査するチャネル群が同じ偏向要素を使用することも可能である。例えば、１００個のチャネルを形成して対象領域１２を検出し、続いて、線形配列のチャネルに沿って１０００個のさらなるチャネルが対象領域１２´を検出する。
【００８３】
ビーム偏向素子４０を形成して、各部分要素４２ａ〜４２ｄの位置の個々の変化が可能になるようにすることも可能である。このために、個々の要素４２ａ〜４２ｄは、任意の角度で、例えば共通の回転軸またはそれぞれの回転軸に沿って、側面１８ａに対して傾斜可能に実装することができる。言い換えれば、ビーム偏向素子４０の線ごとの適応または変更が可能となる。
【００８４】
あるいは、ビーム偏向素子４０は、撮像装置全体の拡張部にわたって不連続または面取りされた非平面形状を有するミラーであってもよい。同じことは、マルチアパーチャカメラの各々のチャンネルのために異なることがあり得る。あるいは、ミラーは、撮像装置全体の拡張部にわたって連続する非平面形状を有することも可能である。
【００８５】
装置５０は、例えば、いくつかの（光学）チャネルがビーム偏向素子（例えば、ミラー、平面または曲げられた／自由な形状）によって対象面１上に方向付けされたビーム偏向を有するカメラとすることができ、対象面２上に方向付けされる。撮像面は、例えば、スクリーン平面に垂直であり、対象面１および２はスクリーン平面に平行である。すなわち、対象面１は、部分カメラ２の主な視線方向に沿って部分カメラ１および対象面２の主な視線方向に沿って検出される。
【００８６】
図７は、装置１０の改良と呼ぶことができる装置６０の斜視図を示す。装置６０はまた、第１の主面１４、第２の主面１６および側部１８ａ〜１８ｄならびに光路２４ａおよび２４ｂを含むマルチアパーチャ装置２２を含む。光軸３２ａ、３２ｂは光チャネル２４ａ、２４ｂに割り当てられている。
【００８７】
装置６０は、対象領域５４を検出するように構成されている。対象領域５４は、側面１８ａに平行に配置され、横方向（ｚ方向）に走る光学軸３２ａおよび３２ｂに沿ってマルチアパーチャ装置２２によって検出され得る物体５５を含む。このために、光軸３２ａおよび３２ｂは、側面４８ａを通る開口４８を通過する。それらの進路は、部分的に平行と言及され得る。
【００８８】
装置６０は、第１主面１４に例示的に配置されるスクリーン５２をさらに備える。スクリーン５２は、ｙ方向およびｚ方向に拡張して、第１主面１４の１つの表面の少なくとも半分である表面積を有することができる。第１の主面の表面積よりも小さく、同じまたは大きい表面積も可能である。スクリーン５２は、画像を示すように構成することができる。対象物５５は、例えば、検出され、画像５５´としてユーザに提供することができる。対象物５２のこの画像５５´は、例示的にスクリーン５２に配置される。
【００８９】
装置６０は、２つの主側面１４および１６から離れて面する対象領域を検出するように構成される。すなわち、側面１８ａに平行に配置された対象領域を検出することができる。この場合、これは、スクリーン面に垂直に配置された撮像面（図１の３１参照）に言及することもできる。
【００９０】
換言すれば、装置６０では、カメラは、主要な視線方向に沿って真っ直ぐな正面図（偏向なし）で対象領域を検出することができる。
【００９１】
物体５５は、少なくとも２つの光チャネル２４ａおよび２４ｂによって検出されるので、画像５５´は深さ情報も含むことができる。
【００９２】
装置６０は、例えば、スマートフォンの線形の実施形態における視野の分割を有するマルチアパーチャカメラであってもよい。ここでは、スマートフォンの前面側に（マルチアパーチャカメラの）可能な収容が有利である。また、マルチアパーチャ装置２２は、図４ｆに示すように、１つの長手方向および連続的なピクセルフィールドのみからなる撮像装置を備えることも可能である。
【００９３】
この実施形態の利点は、カメラが小さなストリップから作られることである。これにより、スマートフォンの厚みを薄くすることができる。
【００９４】
図８は、装置６０の改良と呼ぶことができる装置７０の斜視図を示す。ここで、マルチアパーチャ装置５６は、光軸２４ａおよび２４ｂに加えて、フラッシュ装置５８を含むマルチアパーチャ装置２２（図７参照）の位置に配置される。同じものが光チャネル２４ａと２４ｂとの間に例示的に配置され、対象領域６２を照明するように構成される。対象領域６２は、第２の主面１６と平行に配置され、対象物５５を含む。
【００９５】
マルチアパーチャ装置５６におけるフラッシュ装置５８の配置は、フラッシュ装置の深さ拡張に関する設計要求を緩和することができる。フラッシュ装置とマルチアパーチャ装置５６の他の要素とのそれぞれの制御および／またはリンクは、空間的近接性のために容易に行うことができることも有利である。フラッシュ装置５６は、例えば、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて実施することができるが、他の実施形態も可能である。あるいは、マルチアパーチャ装置５６、したがってフラッシュ装置５８の一体化は、装置７０の前面で行うことができる。
【００９６】
ビーム偏向素子６４が、開口部４８の位置に配置される（図７参照）。ビーム偏向素子６４は、光軸３２ａおよび３２ｂを横方向（ｚ方向）から非横方向（ｘ方向）に偏向させるように構成されているので、対象領域６２、それゆえ、光チャネル２４ａ、２４ｂにより、その中に配置された物体５５を検出することができる。
【００９７】
ビーム偏向素子５４は、フラッシュ装置５８によって放出された電磁波（光）を第２主面１６の方向に偏向させるようにさらに構成されている。したがって、対象領域６２を照明することができる。換言すれば、ビーム偏向素子（ミラー）の使用をフラッシュ装置５８に対して可能にすることができる。さらに、フラッシュ装置５８は、反射および／または屈折ビーム偏向素子の使用のために形成することができる。
【００９８】
ビーム偏向素子６４は、光軸３２ａ、３２ｂおよびフラッシュ装置５８によって発せられた光の偏向が修正されない様式で生じるように、堅固な態様で構成することができる。しかしながら、ビーム偏向素子６４が可変的に形成されていてもよい。ビーム偏向素子６４が、例えば、ミラーまたは電磁波を反射する任意の表面である場合、ビーム偏向素子６４は、回転軸の周りに回動することができる。
ビーム偏向素子６４の位置の変化またはシフトは、手動で、またはそれぞれの制御装置またはソフトウェアによって、および／または自動化された方法で行うことができる。
【００９９】
したがって、例えば、単純な連続平面ミラーによるビーム偏向を可能にすることができる。ここで、ミラーはスクリーン面に対して４５°傾けることができる。この構成は、主な視線方向を第２の主面の方向に偏向させることによって説明することができる。
【０１００】
本明細書に記載のマルチアパーチャ装置、フラッシュ装置およびビーム偏向素子の構成は、物体検出のための装置のさらなる有利な実施形態をもたらすことができる。
【０１０１】
さらなる実施形態として、図９ａは、第１の状態の装置３０から導き出すことができる装置８０を示す。第１の状態は、ビーム偏向素子２８の第１の状態が装置８０の第１の状態も決定するようにビーム偏向素子２８の位置から生じる。第１の状態は、第２の主面１６に面する対象領域６２の検出を可能にすることができる。
【０１０２】
さらに、ビーム偏向素子２８は、光軸３２ａおよび３２ｂの光軸３２´ａおよび３２´ｂへの偏向、および第１の主面１４に面する第２の対象領域６２´の検出を可能にする。この構成は、第２の状態と呼ぶことができる。
【０１０３】
装置８０はさらに、検出された対象物５５の画像５５´を表示するための装置６０（図７参照）と同様に形成することができるスクリーン５２を含む。
【０１０４】
図９ｂは、第２の状態の装置８０を示す。光軸３２ａ、３２ｂは、光軸３２´ａ、３２´ｂに映し出される。この構成において、装置８０は、対象領域６２´を検出するように構成することができる。このように、対象領域６２´には、検出対象５５が例示的に配置されている。
【０１０５】
さらなる実施形態として、図１０は、装置８０の改良と呼ぶことができる装置９０を示す。ビーム偏向素子２８は、光軸３２ａおよび３２ａ、３２ｂ、３２´ａおよび３２´ｂならびに３２´´ａおよび３２´´ｂに沿って、３つの異なる対象領域７２、７２´、７２´´の検出を可能にするように構成されている。言い換えれば、光軸３２ａ、３２ｂは、ビーム偏向素子２８によって、光軸３２´ａ、３２´ｂにそれぞれ投影することができる。あるいは、例えば、光学軸３２´ａおよび３２´ｂは、光学軸３２ａおよび３２ｂ、または、光学軸３２´´ａおよび３２´´ｂに投影することができ、あるいは、光学軸３２´ａおよび３２´ｂ上の光学軸３２´´ａおよび３２´´ｂなどに、投影することができる。あるいは、３つの異なる配置された対象領域１２、１２´、１２´´を検出できるように偏向を行うことができる。
【０１０６】
したがって、視線方向が前方（偏向＋９０°）に偏向されることを特徴とする第１の位置と、視線方向が横方向に偏向されるかまたは偏向されない（偏向または０°でない）ことを特徴とする第２の位置と、撓みが後方（偏向−９０°）に生じることを特徴とする第３の位置の３つの位置は、できる限り区別することができる。したがって、空間内で異なる位置および／または向きを取ることができる可能性のある３つの異なる対象面を、単一のマルチアパーチャ装置２２で検出することができる。ここで、対象領域７２、７２´または７２´´が検出されることも可能であり、第１の主面１４に配置されたスクリーン５２の助けを借りて、それぞれの対象領域に配置される可能性のある対象物がユーザに表示される。
【０１０７】
言い換えれば、（付加的な）ビーム偏向は、固定／可動反射構成要素によって実行することができる。ここでは、２つ、３つまたはそれ以上の位置が可能である。偏向は、例えば、すべてのセルにわたって連続的な平面ミラーまたはミラーで行うことができるが、セル毎に適合されたミラーを介して行うこともできる。
【図１】
0006580666.tif 000002
【図２】
0006580666.tif 000003
【図３ａ】
0006580666.tif 000004
【図３ｂ】
0006580666.tif 000005
【図４ａ】
0006580666.tif 000006
【図４ｂ】
0006580666.tif 000007
【図４ｃ】
0006580666.tif 000008
【図４ｄ】
0006580666.tif 000009
【図４ｅ】
0006580666.tif 000010
【図４ｆ】
0006580666.tif 000011
【図５ａ】
0006580666.tif 000012
【図５ｂ】
0006580666.tif 000013
【図６】
0006580666.tif 000014
【図７】
0006580666.tif 000015
【図８】
0006580666.tif 000016
【図９ａ】
0006580666.tif 000017
【図９ｂ】
0006580666.tif 000018
【図１０】
0006580666.tif 000019
【図１１】
0006580666.tif 000020