(57)【要約】  多開口撮像装置は、光学チャネルのアレイを含み、各光学チャネルは、全視野の部分視野を画像センサの画像センサ領域に撮像するための光学系を含む。多開口撮像装置は、光学チャネルの光路を多開口撮像装置の視線方向に偏向させるためのビーム偏向手段を含む。多開口撮像装置は、アレイとビーム偏向手段との間のギャップを少なくとも部分的に閉じるように配置されたダイアフラム構造体を含む。
2020525851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多開口撮像装置であって、
光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）のアレイ（１４）であって、各光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）は、全視野（７１）の部分視野（７２ａ〜ｄ）を画像センサ（１２）の画像センサ領域（２４ａ〜２４ｈ）に撮像するための光学系（６４ａ〜６４ｈ）を含む、アレイ（１４）と、
前記光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）の光路（２６ａ〜２６ｈ）を前記多開口撮像装置の視線方向（２７１または２７２）に偏向させるためのビーム偏向手段（１８）と、
前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間のギャップ（２９１、２９２）を少なくとも部分的に閉じるように配置されたダイアフラム構造体（２２；２２’）と、
を含む多開口撮像装置。
【請求項２】
光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）の光路（２６ａ〜２６ｈ）が前記ビーム偏向手段（１８）によって偏向される方向は、各部分視野（７２ａ〜７２ｄ）に関連付けられ、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記視線方向（２７１、２７２）に沿った前記部分視野に関連付けられた前記方向とは異なる方向からの光の入射を少なくとも部分的に低減させるように構成される、請求項１に記載の多開口撮像装置。
【請求項３】
前記アレイ（１４）は、前記ビーム偏向手段（１８）から距離を置いて配置され、前記光学系（６４ａ〜６４ｈ）を保持するキャリア（４７）、前記アレイ（１４）のハウジング（３１）または前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体（４２ａ、４２ｂ）を含み、前記距離は前記ギャップ（２９１、２９２）を形成する、請求項１または２に記載の多開口撮像装置。
【請求項４】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、一方では前記キャリア（４７）、前記ハウジング（３１）または前記透明構造体（４２ａ、４２ｂ）との機械的接触により、他方では前記ビーム偏向手段（１８）との機械的接触により前記ギャップを閉じる、請求項３に記載の多開口撮像装置。
【請求項５】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）の前記光路（２６ａ〜２６ｈ）が前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間を通る方向に沿って配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項６】
前記ビーム偏向手段（１８）は、第１の位置で、前記光路（２６ａ〜２６ｈ）を第１の視線方向（２７１）に向け、第２の位置で、前記光路（２６ａ〜２６ｈ）を第２の視線方向（２７２）に偏向させるように構成され、前記ビーム偏向手段（１８）は、回転移動可能に支持され、前記第１の位置と前記第２の位置との間で回転して移動可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項７】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記ビーム偏向手段（１８）に機械的に接続され、前記ビーム偏向手段（１８）と共に移動可能である、請求項６に記載の多開口撮像装置。
【請求項８】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記第１の位置および前記第２の位置で、一方では前記アレイ（１４）または前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体（４２ａ、４２ｂ）と機械的に接触し、他方では前記ビーム偏向手段（１８）と機械的に接触している、請求項６または７に記載の多開口撮像装置。
【請求項９】
前記アレイ（１４）の第１の二次側面（３１４）に隣接する前記第１の位置にある前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記第１の二次側面（３１４）と機械的に接触し、前記アレイ（１４）の反対側の第２の二次側面（３１３）に隣接する前記第２の位置で機械的に接触し、前記ビーム偏向手段（１８）は、前記第１の位置と前記第２の位置との間に回転可能に配置された第３の位置を含み、前記ダイアフラム構造体（２２、２２’）は、前記アレイ（１４）の前記第１および第２の二次側面（３１３、３１４）から離間している、請求項６から８のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１０】
前記アレイ（１４）と前記ダイアフラム構造体（２２；  ２２’）との間の距離を一時的に長くするために、前記回転運動中に、前記アレイ（１４）と前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）との間の並進運動を提供するように構成される、請求項９に記載の多開口撮像装置。
【請求項１１】
前記ダイアフラム構造体は、前記光路（２６ａ〜２６ｈ）が偏向された場合に、一方では前記アレイ（１４）または前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体（４２ａ、４２ｂ）と機械的に接触し、他方では前記ビーム偏向手段（１８）と機械的に接触するように構成され、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、光学画像安定化のための前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間の相対運動により、最大相対運動の少なくとも３０％を復元するように構成された復元力を生成する機械的剛性を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１２】
前記ダイアフラム構造体（２２’）は磁性材料を含み、磁場提供要素（４４ａ、４４ｂ）が、前記ダイアフラム構造体（２２’）に隣接して配置され、前記ダイアフラム構造体（２２’）を引き付けるように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１３】
透明構造体（４２ａ、４２ｂ）が、前記光路が偏向される方向に沿って配置され、前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成され、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）の表面粗さは、前記透明構造体（４２ａ、４２ｂ）の表面粗さより大きい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１４】
前記ビーム偏向手段（１８）は、互いに隣接して配置されたファセット（１７２ａ〜１７２ｄ）のアレイとして形成され、各光学チャネル（１６ａ〜１６ｄ）は前記ファセット（１７２ａ〜１７２ｄ）のうちの１つに関連付けられ、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記ファセット（１７２ａ〜１７２ｄ）のアレイにわたって延在する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１５】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、弾性を有するように形成される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１６】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、部分的または完全に不透明になるように形成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１７】
前記ビーム偏向手段（１８）は、第１の反射主側面（１７４ａ）および第２の反射主側面（１７４ｂ）を含み、前記第１および第２の反射主側面（１７４ａ、１７４ｂ）は、最大６０°の角度（δ）で互いに対して傾斜している、請求項１から１６のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１８】
前記アレイ（１４）は、前記光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）が通り、前記光学系（６４ａ〜６４ｈ）が取り付けられる透明キャリア（４７）を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１９】
前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間の距離を変化させることにより、前記多開口撮像装置の焦点を設定するための合焦手段を含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項２０】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の多開口撮像装置を含む第１のモジュールと、請求項１から１４のいずれか一項に記載の多開口撮像装置を含む第２のモジュールと、を含む撮像システムであって、前記第１および第２のモジュールは、少なくとも立体的に前記全視野（７１）を取り込むように構成される、撮像システム。
【請求項２１】
前記第１のモジュール（１０ａ）および前記第２のモジュール（１０ｂ）は、共通のビーム偏向手段（１８）の共通のアレイ（１４）および共通の画像センサ（１２）の少なくとも一方を含む、請求項２０に記載の撮像システム。
【請求項２２】
多開口撮像装置を提供するための方法（１２００）であって、
各光学チャネルが全視野の部分視野を画像センサの画像センサ領域に撮像するための光学系を含むように、光学チャネルのアレイ（１４）を提供するステップ（１２１０）と、
前記光学チャネルの光路を前記多開口撮像装置の視線方向に偏向させるためのビーム偏向手段を配置するステップ（１２２０）と、
前記アレイと前記ビーム偏向手段との間のギャップを少なくとも部分的に閉じるために、ダイアフラム構造体を配置するステップ（１２３０）と、
を含む方法（１２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多開口撮像装置、撮像システム、および多開口撮像装置を提供するための方法に関する。さらに、本発明は、多開口撮像装置、および視線方向を切り替えるための手段に潜在的に可撓性ダイアフラムを有する多開口撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のカメラは、対象物視野全体を撮像する撮像チャネルを備えている。カメラは、光学式画像安定化機能を実現するために、対物レンズと画像センサとの間の相対的な横方向の２次元変位を可能にする適応構成要素を備えている。
【０００３】
線形チャネル配列を有する多開口撮像システムは、それぞれが対象物の一部のみを取り込み、かつ偏向ミラーを含む、いくつかの撮像チャネルで構成されている。偏向ミラーは、回転可能に支持され、とりわけ、同じカメラが異なる視線方向に向けられるように視線方向を切り替えることができ、視線方向は、例えば１８０°の角度を形成する。
【０００４】
高品質の画像取り込みを可能にする、対象物領域または視野のマルチチャネル取り込みの概念を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の基礎にある目的は、高画像品質の画像取り込みを可能にする、多開口撮像装置、撮像システム、および多開口撮像装置を提供するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、独立請求項の主題によって達成される。
【０００７】
本発明の発見は、ビーム偏向手段と光学チャネルのアレイとの間のギャップを閉じるための追加のダイアフラム構造体を配置することにより、低い迷光に基づいて高品質の画像取り込みを達成できるように、多開口撮像装置がその瞬間に向けられていない方向から入射する迷光を低減または防止することさえできることを認識したことである。
【０００８】
一実施形態によれば、多開口撮像装置は、光学チャネルのアレイを含み、各光学チャネルは、全視野の部分視野を画像センサの画像センサ領域に撮像するための光学系を含む。多開口撮像装置は、光学チャネルの光路を多開口撮像装置の視線方向に偏向させるためのビーム偏向手段を含む。さらに、多開口撮像装置は、アレイとビーム偏向手段との間のギャップを少なくとも部分的に閉じるように配置されたダイアフラム構造体を含む。
【０００９】
さらなる実施形態は、撮像システムおよび多開口撮像装置を提供するための方法に関する。
【００１０】
さらなる有利な実施態様は、従属請求項の主題である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照した後に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態による多開口撮像装置の概略斜視図である。
【図２】光学チャネルのアレイが単一ラインで形成された一実施形態による多開口撮像装置の概略側断面図である。
【図３】ビーム偏向手段が回転軸の周りで回転運動を行うように構成された一実施形態による多開口撮像装置の概略側断面図である。
【図４ａ】実施形態によるビーム偏向手段の有利な実施態様を示す図である。
【図４ｂ】実施形態によるビーム偏向手段の有利な実施態様を示す図である。
【図４ｃ】実施形態によるビーム偏向手段の有利な実施態様を示す図である。
【図４ｄ】実施形態によるビーム偏向手段の有利な実施態様を示す図である。
【図４ｅ】実施形態によるビーム偏向手段の有利な実施態様を示す図である。
【図４ｆ】実施形態によるビーム偏向手段の有利な実施態様を示す図である。
【図５ａ】ビーム偏向手段の第１の回転位置における一実施形態による多開口撮像装置の概略図であり、ダイアフラム構造体がギャップを閉じている。
【図５ｂ】ビーム偏向手段の第２の位置における図５ａの多開口撮像装置の概略図であり、ダイアフラム構造体が異なる位置でギャップを閉じている。
【図５ｃ】第１の位置と第２の位置との間の任意の中間位置における図５ａの多開口撮像装置の概略図である。
【図６】光学画像安定装置を含む、一実施形態による多開口撮像装置の概略側断面図である。
【図７】ビーム偏向手段から始まる多開口撮像装置の視線方向に沿って配置された透明構造体を含む、一実施形態による多開口撮像装置の概略斜視図である。
【図８】任意選択で透明構造体を備えてもよいが、それがなくても容易に実行できる一実施形態による多開口撮像装置の概略側断面図である。
【図９】例えば、前述の多開口撮像装置を使用して取り込むことができる、一実施形態による全視野の概略図である。
【図１０】ハウジングと、少なくとも第１および第２の多開口撮像装置と、を含む撮像システムの概略斜視図である。
【図１１】一実施形態による、例えば図１０の撮像システムに配置することができる、第１の多開口撮像装置および第２の多開口撮像装置を含む概略設定を示す図である。
【図１２】一実施形態による多開口撮像装置を提供するための方法の概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する前に、異なる図において、同一の要素、対象物および／または構造、または同等の機能または同等の効果の要素には、同じ符号が付けられており、異なる実施形態で示されているこれらの要素の説明は、相互に交換可能または相互に適用可能であることを指摘しておく。
【００１４】
図１は、一実施形態による多開口撮像装置１０の概略斜視図である。多開口撮像装置１０は、画像センサ、光学チャネル１６ａ〜１６ｈのアレイ、ビーム偏向手段１８、およびダイアフラム構造体２２を含む。各光学チャネル１６ａ〜１６ｈは、全視野の部分視野を画像センサ１２の画像センサ領域２４ａ〜２４ｈに撮像するための光学系６４ａ〜６４ｈを含む。光学チャネル１６ａ〜１６ｈは、光路２６ａ〜２６ｈのコースを表していると理解することができる。光路２６ａ〜２６ｈは、散乱または集光などによって、アレイ１４に配置されたそれぞれの光学系６４ａ〜６４ｈによって影響を受ける可能性がある。個々の光学チャネル１６ａ〜１６ｈは、それぞれ完全な撮像光学系を形成するかまたは含み、屈折、回折またはハイブリッドレンズのような少なくとも１つの光学部品または光学系を含み、多開口撮像装置により穴として取り込まれた対象物全体の一部を撮像することができる。これは、光学系６４ａ〜６４ｈの１つ、いくつか、またはすべてが光学素子の組み合わせであってもよいことを意味する。開口部ダイアフラムは、１つ、いくつかまたはすべての光学チャネル１６ａ〜１６ｈに対して配置することができる。
【００１５】
画像センサ領域２４ａ〜２４ｈは、例えば、対応する画素アレイを含むチップからそれぞれ形成されてもよく、画像センサ領域２４ａ〜２４ｈは、共通の回路基板または共通のフレックス基板のような共通の基板または共通の回路キャリアに搭載されてもよい。あるいは、画像センサ領域２４ａ〜２４ｈがそれぞれ、画像センサ領域２４ａ〜２４ｈにわたって連続的に延在する共通ピクセルアレイの一部から形成されることも考えられ、共通ピクセルアレイは、例えば、シングルチップ上に形成される。例示的に、画像センサ領域２４ａ〜２４ｈの共通ピクセルアレイのピクセル値のみが読み出される。２つ以上の光学チャネルに対して１つのチップが存在し、異なる光学チャネルなどに対して別のチップが順に存在するなど、これらの代替物の種々の混合も可能である。画像センサ１２のいくつかのチップの場合、これらは、例えば、それらすべてが一緒にまたはグループなどで１つまたはいくつかの回路基板または回路キャリアに搭載されてもよい。
【００１６】
ビーム偏向手段１８は、光学チャネル１６ａ〜１６ｈの光路２６ａ〜２６ｈを偏向するように構成される。ここで、ビーム偏向手段１８は、例示的に、光学系６４ａ〜６４ｈまたはアレイ１４に面し、それらに対して傾斜している反射主側面を含むことができる。傾斜により、光路２６ａ〜２６ｈは視線方向２７に偏向することができ、視線方向２７は、多開口撮像装置１０に対する相対的な方向を表すことができ、それに沿って取り込まれる対象物領域が配置される。
【００１７】
前記アレイは、前記ビーム偏向手段から距離を置いて配置され、前記光学系を保持するキャリア、前記アレイのハウジングおよび／または前記ビーム偏向手段への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体を含み、前記距離は前記ギャップを形成する。ギャップ２９、すなわち距離は、アレイ１４とビーム偏向手段１８との間に位置する。ここで、多開口撮像装置１０は、ダイアフラム構造体２２がギャップ２９を少なくとも部分的に閉じるように実施される。したがって、図示するように、ダイアフラム構造体２２は、アレイ１４またはキャリア４７および／またはビーム偏向手段１８と重なり合ってもよい。これは、ダイアフラム構造体２２がアレイ１４および／またはビーム偏向手段１８と機械的に接触してもよいし、あるいはビーム偏向手段１８とアレイ１４との間に空間的に配置された領域または体積の外側に配置されてもよいことを意味する。アレイ１４への機械的接触の代替として、ダイアフラム構造体２２は、図７に関連して以下で議論される透明構造体４２のような透明構造体と機械的に接触してもよい。あるいは、ダイアフラム構造体がアレイ１４とビーム偏向手段１８との間に空間的に位置するように、ダイアフラム構造体２２をアレイ１４および／またはビーム偏向手段１８に配置してもよい。両方の場合において、アレイ１４とビーム偏向手段１８との間のギャップ２９は、少なくとも部分的に、すなわち、少なくとも５０％、少なくとも７０％、少なくとも９０％、または好ましくは完全に閉じられる。
【００１８】
全視野の複数または多数の部分視野は、光学チャネルによって取り込まれてもよく、各部分視野は、少なくとも１つの光学チャネル１６ａ〜１６ｈによって取り込まれてもよい。その結果、部分視野を各光学チャネルに関連付けることができ、部分視野が光学チャネルによって取り込まれる。各部分視野に対して、例えば、多開口撮像装置１０および／またはビーム偏向手段１８から開始する場合、光学チャネル１６ａ〜１６ｈのそれぞれの光路２６ａ〜２６ｈがビーム偏向手段１８によって偏向される方向を関連付けることができる。ダイアフラム構造体２２は、特に現在設定されている視線方向の部分視野に関連する方向とは異なる方向からの光の入射を少なくとも部分的に防止または低減するように構成することができる。ダイアフラム構造体２２を、視線方向２７の反対側に配置または位置決めされたキャリア４７および／またはビーム偏向手段１８の端部に配置することにより、視線方向２７の反対方向からの迷光の入射を少なくとも部分的に低減させることができる。ギャップ２９が完全に閉じられ、ダイアフラム構造体２２が完全に不透明になるように形成されると、例えば、視線方向とは反対の方向、またはさらなる方向からの迷光の程度が完全に低減されることさえあり得る。迷光を減らす度合いが増すにつれて、画像品質を向上させることができる。
【００１９】
図２は、アレイ１４が単一ラインで形成される実施形態による多開口撮像装置２０の概略側断面図を示し、これは、図１の二重ラインアレイとは対照的に、光学系６４の単一ラインが配置されている。
【００２０】
ダイアフラム構造体２２は、アレイ１４および／またはビーム偏向手段１８の少なくとも一方に機械的に固定して接続され、したがってこの要素によって保持され得る。ギャップ２９を閉じるために、他の要素で緩いまたは固定された機械的接触を得ることができる。
【００２１】
図３は、ビーム偏向手段１８が回転軸４４の周りで回転運動３８を行うように構成された別の実施形態による多開口撮像装置３０の概略側断面図を示し、ビーム偏向手段１８の第１の位置および第２の位置は、回転運動３８に基づいて得ることができる。ビーム偏向手段１８は、第１の位置で、光路２６を第１の視線方向２７１に向けるように構成される。さらに、ビーム偏向手段１８は、破線で示される第２の位置で、光路２６を第２の視線方向２７２に向け直すように構成される。ビーム偏向手段１８は、例えば、２つの対向する反射主側面１７４ａ、１７４ｂを含んでもよく、異なる反射主側面１７４ａまたは１７４ｂは、異なる位置で光学系６４に面する。これは、異なる位置で、ビーム偏向手段１８が異なる主側面により光路を偏向することを意味する。
【００２２】
回転運動３８によって切り替えることができる位置に基づいて、第１の位置において、第１のギャップ２９１は、例えば、多開口撮像装置２０に関連して説明するように、ダイアフラム構造体２２１によって少なくとも部分的に閉じられ得る。回転運動３８に基づいて、ギャップ２９１は、画像センサ１２からビーム偏向手段１８に向かう方向に平行であり、かつアレイ１４のライン延長方向に平行な方向ｘに沿ってその寸法が変化し得る。第２の位置では、迷光が未使用の視線方向２７１から入るのを防止するために、ギャップ２９２をダイアフラム構造体２２２によって閉じることができる。
【００２３】
多開口撮像装置に対するいくつかの要件に従って、多開口撮像装置の高さは、ｘ方向に垂直で、かつ厚さ方向とも呼ばれるｙ方向のように、ライン延長方向に垂直な方向に沿って、低くまたは最小限にすることさえ望ましい。画像センサ１２および／またはアレイ１４に対するビーム偏向手段１８の対角配置により、ビーム偏向手段１８の面積の偏差は、光路２６の完全な撮像および／または偏向を可能にするために、画像センサ１２の面積よりも比較的大きくなる可能性がある。これは、主側面１７４ａおよび／または１７４ｂがｙ方向に平行に配置されるようにビーム偏向手段１８が傾斜したならば、ビーム偏向手段１８はアレイ１４および／または画像センサ１２よりも高くなるかもしれないことを意味し、それは努力した最小の構造的高さを打ち消してしまう。
【００２４】
図示する２つの位置の間で切り替えるために、主側面１７４ａおよび／または１７４ｂが第１および第２の位置の間の位置でｘ方向に平行になるようにビーム偏向手段１８を駆動することも可能である。この場合、ビーム偏向手段１８の二次側面は、移動中にアレイ１４に近づき、かつ／あるいはそこから後退することがあり、そのためギャップ２９１および／または２９２の寸法が変化することがある。しかしながら、同時に、対応する動きを可能にするために、ビーム偏向手段１８とアレイ１４との間に有限の距離が必要である。この距離によってギャップ２９１および／または２９２が生じるが、これらは、対応するギャップを通って迷光が入るのを少なくとも部分的に防止するために、説明したダイアフラム構造体２２１および／または２２２によって閉じられ得る。
【００２５】
言い換えれば、偏向ミラーが回転できるようにするために、ミラー（ビーム偏向手段）の前縁部と後続の撮像光学系のアレイとの間の距離を設定する必要があり得る。このギャップは透明であり、したがって光を透過する。これは、カメラの意図した視線方向に対応しない方向から光が構造体に不利に入射する可能性があり、その結果、撮像品質が低下することを意味する。この効果は、ダイアフラム構造体２２１および／または２２２によって打ち消すことができる。
【００２６】
ダイアフラムは、ビーム偏向手段の延長部全体にわたって延在し、したがって、不透明および／または可撓性材料で作られたアレイ対物レンズの幅全体にわたって延在し、線形チャネル配置を有する多開口撮像装置のビーム偏向手段の側面／縁部に配置することができる。これは、例えば、シーリングリップの効果に似ている場合がある。
【００２７】
以下に本明細書に記載の多開口撮像装置のさらなる詳細を説明する前に、ビーム偏向手段１８の好ましい実施形態について説明する。同じことが平面鏡または両面鏡として実施されてもよいが、空間を節約する実現は、ウェッジ形状に基づいて得ることができる。さらに、ビーム偏向手段１８にいくつかのウェッジを配置し、それぞれがそのファセットを形成することができ、多開口撮像装置の各光学チャネルはファセットに関連付けられる。ビーム偏向手段の基準位置に対するファセットの傾斜が異なるので、光路を異なる方向に偏向させることができ、これにより方向の偏向の発散、すなわち、方向の異なる偏向または２つの方向の偏向の差が可能になり、対象物領域全体の異なる下位領域を取り込むことができる。
【００２８】
図４ａ〜図４ｆを参照して、ビーム偏向手段１８の有利な実施態様を説明する。この実施態様は、個別にまたは任意の組み合わせで実行できる多くの利点を示すが、制限的な効果はない。
【００２９】
図４ａは、本明細書に記載のビーム偏向手段においてビーム偏向領域４６の１つとして使用することができるビーム偏向要素１７２の概略側断面図を示す。ビーム偏向要素１７２は、１つ、複数、またはすべての光学チャネル１６ａ〜１６ｄに対して有効であり、一連の多角形の断面を含むことができる。三角形の断面が示されているが、他の任意の多角形も使用することができる。代わりにまたはさらに、断面は少なくとも１つの曲面を含んでもよく、特に反射面では、少なくとも部分的に、平面実装が撮像誤差を回避するために有利であり得る。２つの主側面１７４ａ、１７４ｂは、角度δだけ互いに傾斜していてもよい。角度δは、１°〜８９°の値を示し得るが、好ましくは５°〜６０°の値、特に好ましくは１０°〜３０°の値を含む。これは、主側面１７４ａ、１７４ｂが好ましくは最大で６０°の角度だけ互いに対して傾斜するように配置されることを意味する。
【００３０】
ビーム偏向要素１７２は、例示的に、第１の側面１７４ａ、第２の側面１７４ｂ、および第３の側面１７４ｃを含む。側面１７４ａ、１７４ｂのような少なくとも２つの側面が反射するように実装されるので、ビーム偏向要素１７２が両側面で反射するように実装される。側面１７４ａ、１７４ｂは、ビーム偏向要素１７２の主側面または面、すなわち側面１７４ｃの面積よりも大きい側面であってもよい。
【００３１】
言い換えれば、ビーム偏向要素１７２は、ウェッジ形状であり、両側面で反射するように形成され得る。側面１７４ｃの反対側、すなわち側面１７４ａと側面１７４ｂとの間に、側面１７４ｃよりもかなり小さい別の側面があってもよい。言い換えれば、側面１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃによって形成されるウェッジは、所望のように先細ではなく、尖った側に面が設けられ、その結果、切頭されている。
【００３２】
図４ｂは、ビーム偏向要素１７２の概略側断面図を示し、ビーム偏向要素１７２のサスペンションまたは変位軸１７６が記載されている。変位軸１７６は、例えば、回転軸４４であってもよい。変位軸１７６は、その周りでビーム偏向要素１７２がビーム偏向手段１８において回転および／または並進して移動可能あってもよく、断面の重心１７８に対して偏心して変位してもよい。あるいは、重心は、厚さ方向１８２およびそれに垂直な方向１８４に沿ったビーム偏向要素１７２の寸法の半分を表す点であってもよい。
【００３３】
主側面１７４ａは表面法線１７５ａを含んでもよく、一方、主側面１７４ｂは表面法線１７５ｂを含んでもよい。ビーム偏向手段の第１の位置と第２の位置とを切り替えるために、変位軸１７６の周りの回転運動を使用する場合、ビーム偏向手段の回転運動は、２つの位置の間で、図３に関連して説明されているように、主側面１７４ａまたは１７４ｂの一方がアレイ１４に完全に面するような配向を回避できるように実行することができる。これは、回転運動による第１および第２の動作状態または動作位置の間の変化中に、第２の主側面の表面法線１７５ａおよび表面法線１７５ｂは、任意の時点で、画像センサに向かう方向に対して少なくとも１０°の角度を示し、場合によっては画像センサの表面法線と平行になり得ることを意味すると理解することもできる。したがって、角度の１つが０°または１８０°であることを避けることができ、これは、厚さ方向に沿ったビーム偏向手段の高いまたはほぼ最大の広がりを意味する。
【００３４】
変位軸１７６は、例えば、厚さ方向１８２に沿って変化せず、それに垂直な方向にオフセットを示してもよい。あるいは、厚さ方向１８２に沿ったオフセットも考えられる。変位は、例えば、変位軸１７６の周りのビーム偏向要素１７２の回転により、重心１７８の周りの回転の場合よりも大きな制御経路が得られるように行われてもよい。これは、変位軸１７６の変位により、回転の場合に側面１７４ａと側面１７４ｂとの間の縁部が移動する経路が、重心１７８の周りの回転と比較して等しい回転角度で増加する可能性があることを意味する。好ましくは、ビーム偏向要素１７２は、縁部、すなわち、側面１７４ａと側面１７４ｂとの間のウェッジ形状断面の鋭角側が画像センサに面するように配置される。その結果、それぞれの他の側面１７４ａまたは側面１７４ｂは、より小さい回転運動によって光学チャネルの光路を偏向させることができる。ここで、主側面が画像センサに垂直であるようなビーム偏向要素１７２の動きは必要ないので、厚さ方向１８２に沿ったビーム偏向手段のスペース要件が低くなるように回転を実行できることが明らかになる。
【００３５】
側面１７４ｃは、二次側面または背面とも呼ぶことができる。いくつかのビーム偏向要素は、１つの接続要素が側面１７４ｃに配置されるか、またはビーム偏向要素の断面を通過するように、すなわち変位軸１７６の領域内のように、ビーム偏向要素内に配置されるように互いに接続されてもよい。特に、保持要素は、方向１８２に沿ってビーム偏向要素１７２を越えて突出しないように、または低い程度、すなわち最大で５０％、最大で３０％または最大で１０％突出しないように配置して、保持要素が増加せず、方向１８２に沿った設定全体の延長を決定しないようにすることができる。あるいは、厚さ方向１８２の延長は、光学チャネルのレンズによって決定されてもよく、これは、これらが厚さの最小値を規定する寸法を示すことを意味する。
【００３６】
ビーム偏向要素１７２は、ガラス、セラミック、ガラスセラミック、プラスチック、金属、またはこれらの材料および／またはさらなる材料の組み合わせから形成されてもよい。
【００３７】
言い換えれば、ビーム偏向要素１７２は、先端部、すなわち主側面１７４ａと１７４ｂとの間の縁部が画像センサに向けられるように配置されてもよい。ビーム偏向要素は、これが背面またはビーム偏向要素内でのみ行われるように保持することができ、これは、主側面がマスクされないことを意味する。共通の保持要素または接続要素は、背面１７４ｃの上に延在してもよい。ビーム偏向要素１７２の回転軸は、偏心して配置されてもよい。
【００３８】
図４ｃは、画像センサ１２と、互いに隣接して配置された光学チャネル１６ａ〜１６ｄの単一ラインアレイ１４と、を含む多開口撮像装置４０の概略斜視図を示す。ビーム偏向手段１８は、光学チャネルの数に対応し得る多数のビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄを含む。あるいは、少なくとも１つのビーム偏向要素が２つの光学チャネルによって使用される場合のように、より少数のビーム偏向要素が配置されてもよい。あるいは、ビーム偏向手段１８の偏向の方向が並進運動によって切り替えられる場合のように、より多くの数が配置されてもよい。各ビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄは、光学チャネル１６ａ〜１６ｄに関連付けられてもよい。ビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄは、多数の要素１７２として形成されてもよい。あるいは、ビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄの少なくとも２つ、いくつか、またはすべてが一体的に形成されてもよい。
【００３９】
図４ｄは、ビーム偏向要素１７２の概略断面側面図を示し、その断面は、単純な三角形または四角形に必ずしも対応しないことを意味する自由形状領域として形成される。したがって、側面１７４ｃは、保持要素の取り付けを可能にする凹部１８６を備えてもよく、凹部１８６はまた、ほぞ継ぎシステムの舌のような突出要素として形成されてもよい。加えて、断面は、主側面１７４ａ、１７４ｂよりも小さい領域延長部を含み、それを互いに接続する第４の側面１７４ｄを含む。
【００４０】
図４ｅは、第１のビーム偏向要素１７２ａおよび第２のビーム偏向要素１７２ｂの概略断面側面図を示しており、第２のビーム偏向要素１７２ｂは、図示の方向において、第１のビーム偏向要素１７２ａの背後に位置している。ここで、凹部１８６ａ、１８６ｂは、それらが凹部内に接続要素を配置することが可能であるように、それらが基本的に一致するように配置されてもよい。
【００４１】
図４ｆは、例示的に接続要素１８８に接続された４つのビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄを含むビーム偏向手段１８の概略斜視図を示す。接続要素を使用して、並進および／または回転してアクチュエータによって動かすことができる。接続要素１８８は、一体に形成され、ビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄにおいて、ｙ方向のような延長方向に沿って通過してもよい。あるいは、接続要素１８８は、ビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄが一体に形成されている場合のように、ビーム偏向手段１８の少なくとも一方の側面にのみ接続されてもよい。あるいは、アクチュエータへの接続および／またはビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄの接続は、接着、リンジングまたははんだ付けなどの任意の他の方法で行われてもよい。ビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄは、ビーム偏向要素１７２ａ〜１７２ｄ間にギャップが生じないように、または可能な限り最小のギャップとなるように、短い距離に位置するように、または直接当接さえするように形成されてもよい。
【００４２】
これは、ビーム偏向手段１８が、互いに隣接して配置されたファセットのアレイとして形成され、各光学チャネルがファセットの１つに関連付けられることを意味する。ダイアフラム構造体は、ファセットのアレイにわたって延在してもよい。
【００４３】
ビーム偏向手段は、第１および第２の反射主側面１７４ａ、１７４ｂを備えてもよく、主側面は、６０°以下の角度δで互いに対して傾斜してもよい。
【００４４】
続いて、図４ａ〜図４ｆによるウェッジ形状ファセットを含む回転移動可能なビーム偏向手段１８を含む多開口撮像装置５０について、図５ａ〜図５ｃを参照して説明する。例示的に、アレイ１４のそれぞれの光学系６４は、マルチパートレンズの組み合わせとして形成される。多開口撮像装置５０は、例示的に、主側面１７４ａと１７４ｂとの間の接続縁部または二次側面１７４ｄに機械的に取り付けることができるダイアフラム構造体２２を含む。光学系６４は、ハウジング３１に配置されてもよい。任意選択で、画像センサ１２は、ハウジング３１内に配置されてもよい。後続の説明は、光学系６４が配置されるハウジングに関するものであるが、同じ説明は、キャリア４７について説明したように、例示的にキャリアを含む光学チャネルのアレイにも同様に、制限なく適用される。光学系６４は、直接的にまたは保持構造を介して間接的に、潜在的に透明なキャリア４６に配置されてもよい。ハウジング３１は、例えば、主側面３１１、３１２を備えてもよく、主側面３１１は、ビーム偏向手段１８に面するように配置され、ビーム偏向手段１８に隣接するハウジング３１の側面を提供することを特徴とする。例えば、図１を考慮すると、キャリア４７はまた、ビーム偏向手段１８に面するように配置された主側面を含んでもよく、画像センサ１２に面するように配置された主側面を含んでもよい。二次側面３１３、３１４は、２つの主側面３１１、３１２を互いに接続することができる。少なくともハウジング３１の主側面３１１は、アレイの主側面であると理解することができる。
【００４５】
図５ａは、ダイアフラム構造体２２がギャップ２９１を閉じるビーム偏向手段１８の第１の位置を有する多開口撮像装置５０を示している。
【００４６】
図５ｂは、ビーム偏向手段１８の第２の位置にある多開口撮像装置５０を示しており、ダイアフラム構造体２２がギャップ２９２を閉じている。図５ａに示す第１の位置では、ダイアフラム構造体は、可能な限り最も外側の位置、すなわち二次側面３１４に隣接する、すなわち二次側面３１４に隣接する主側面３１１、または図１に例示するように二次側面３１４において機械的に接触することができる。図５ｂは、ダイアフラム構造体２２がハウジング３１または二次側面３１３に隣接するアレイに機械的に接触する状況を示している。
【００４７】
図５ｃは、第１の位置と第２の位置との間の任意の中間位置にある多開口撮像装置５０を示している。第３の位置では、ダイアフラム構造体２２は二次側面３１３と二次側面３１４との間の領域に向けられている。図５ａおよび図５ｂに基づいて、ダイアフラム構造体２２は、弾性または可撓性であるように形成されてもよく、例えば、可撓性ダイアフラムまたはシールリップを提供してもよい。ここで、ダイアフラム構造体２２は、シリコン、ポリウレタンまたは他のエラストマのような弾性材料を含んでもよい。第１の位置と第２の位置との間で切り替えている間、ダイアフラム構造体２２は主側面３１１を横切って掃引してもよい。しかし、図５ｃに示すように、ビーム偏向手段１８とアレイ１４またはハウジング３１との間の可変距離に基づいて、ダイアフラム構造体２２がアレイ１４またはハウジング３１と接触していない状況が生じ得る。ここで、多開口撮像装置５０は、例示的に、アレイとビーム偏向手段１８との間の距離を一時的に増加させるために、ビーム偏向手段１８および／またはアレイ１４を並進移動させるように構成されたアクチュエータを含んでもよい。これは、多開口撮像装置５０が、ビーム偏向手段の回転運動中に、一時的にアレイとダイアフラム構造体との間の距離を増加させるために、アレイ１４とダイアフラム構造体２２との間の並進運動を提供するように構成できることを意味する。
【００４８】
言い換えると、好ましくは可撓性材料で作られたダイアフラムは、ミラーのすべてのファセットにわたって延在しており、したがって、アレイ対物レンズの幅全体が、線形チャネル配置を有する多開口撮像装置のビーム偏向手段の１つの側面／縁部に配置されている。これはシーリングリップに類似している。可撓性ダイアフラムは、２つの使用状態、つまりアレイ対物レンズの上または下の第１および第２の位置に適用され、アレイ対物レンズとビーム偏向手段との間のギャップを閉じて、迷光がカメラに入射しないように、または低減された範囲でのみ入射するようにする。カメラが使用されていない場合、およびビーム偏向手段が中間位置にある場合は、第３の状態では、アレイ対物レンズの上下どちらにも可撓性ダイアフラムを適用しなくてもよい。
【００４９】
図６は、一実施形態による多開口撮像装置６０の概略側断面図を示している。多開口撮像装置５０と比較して、多開口撮像装置６０は、アレイ１４またはハウジング３１および／またはビーム偏向手段１８に力を加えるように構成された光学画像安定装置３４を含む。生成された力により、画像センサ１２により提供される画像の画像軸の一方または両方に沿ったアレイ１４の並進変位などにより、画像センサ１２とアレイ１４とビーム偏向手段１８との間の相対運動を得ることができる。代わりにまたはさらに、ｙ方向に沿ったようなビーム偏向手段１８の並進相対運動および／または軸１７６の周りの回転運動を生成して、光学画像安定化を得ることができる。光学画像安定化は、部分視野または全視野が取り込まれる取り込みプロセス中に、視野が取り込まれる対象物領域に対して多開口撮像装置６０が移動する場合に有利であり得る。光学画像安定装置３４は、画像のぼけを低減または防止するために、この動きを少なくとも部分的に打ち消すように構成され得る。例えば、ライン延長方向ｚに平行に配置され得る第１の画像軸３６に沿った光学画像安定化については、光学画像安定装置３４は、画像センサ１２とアレイ１４とビーム偏向手段１８との間の第１の相対運動を生成するように構成され得る。ここで垂直に配置された第２の画像軸３８に沿った光学画像安定化については、光学画像安定装置３４は、画像センサ１２とアレイ１４とビーム偏向手段１８との間に第２の相対運動を生成するように構成され得る。第１の相対運動では、光学画像安定装置３４は、並進的に画像軸３６に沿ってアレイ１４または画像センサ１２を変位させるように構成され得る。代わりにまたはさらに、光学画像安定装置３４は、画像３６に沿ってビーム偏向手段１８の並進運動を生成するように構成されてもよい。光学画像安定装置３４は、対応する相対運動が画像センサ１２とアレイ１４とビーム偏向手段１８との間で形成されるように、構成要素の運動を実行するように構成される。相対移動は、ライン延長方向７に平行で、かつ光路に垂直に実行されてもよい。しかしながら、例えば、画像センサ１２にさらなる部品を電子的に接続することによる機械的ストレスをわずかな程度のみにするか、または機械的ストレスがかからないようにするために、アレイ１４を並進運動で画像センサ１２に対して移動させることが有利であり得る。
【００５０】
第２の相対運動を生成するために、光学画像安定装置３４は、ビーム偏向手段１８の回転運動を生成または可能にし、かつ／あるいは画像軸３８に沿った画像センサ１２とアレイ１４との間の並進相対運動、および／またはアレイ１４とビーム偏向手段１８との間の並進相対運動を提供するように構成することができ、このために対応するアクチュエータを配置することができる。回転運動３８と平行に、またはその一部として、回転運動を生成するために、光学画像安定装置３４は、例示的に、回転運動３８を生成するように構成されたアクチュエータを含んでもよい。並進相対運動として第１および第２の相対運動を制御するように光学画像安定装置３４を実装することは、光学画像安定化を得るために可能であるが、この場合、第２の画像軸３８に沿った部品の並進運動を回避できるので、第２の相対運動を回転運動３８として実施することが有利であり得る。この方向は、いくつかの実施態様によれば、可能な限り小さく保たれるべき多開口撮像装置６０の厚さ方向に平行にすることができる。このような目標は、回転運動によって達成できる。
【００５１】
図６を考慮し、回転運動３８および／または光学画像安定装置３８によってトリガされ得るｚ方向に沿ったアレイ１４の並進運動を考慮すると、ダイアフラム構造体２２の変形が相対運動に基づいて行われるので、それぞれの相対運動が光学画像安定装置３４によって生成される際に、ダイアフラム構造体２２の弾性またはダイアフラム構造体の剛性、およびダイアフラム構造体２２とアレイ１４またはビーム偏向手段１８との間の機械的接触に基づいて復元力を得ることができる。代わりにまたはさらに、そのような復元力は、弾性接続要素のような特別な別個のばね構造体によっても少なくとも部分的に得ることができる。復元力は、最大相対運動の、すなわち、光学画像安定装置３４の力を引き出すときの光学画像安定装置３４による相対運動に関連した最大たわみの、少なくとも３０％、少なくとも２０％、または少なくとも１０％を復元するように構成され得る。
【００５２】
言い換えれば、可撓性ダイアフラム２２自体または追加的に導入または適用される要素は、ビーム偏向手段のばね要素として機能することができ、したがって、例えば後者を光学画像安定化に使用するときに復元効果を有し得る。
【００５３】
図７は、ビーム偏向手段１８から開始するときに、視線方向２７１、２７２に沿って配置された透明構造体４２ａ、４２ｂを含む、一実施形態による多開口撮像装置７０の概略斜視図を示す。透明構造体４２ａ、４２ｂは、ごみまたは粒子がハウジング３１、ビーム偏向手段１８または他の部品に入るのを防止するように構成されてもよい。代わりにまたはさらに、ユーザの指などによるビーム偏向手段１８への接触を防止またはより困難にすることができる。多開口撮像装置７０は、例示的に、２つの視線方向および２つの透明構造体４２ａ、４２ｂを含み、透明構造体４２ａ、４２ｂの各々は、それぞれ視線方向２７１、２７２の一方にそれぞれ関連付けられ得る。例えば、１つの視線方向のみを示すように構成され得る多開口撮像装置１０を考慮すると、多開口撮像装置は、１つのみの透明構造体４２でも実施することができる。
【００５４】
透明構造体４２ａは、例えば、ガラス材料および／またはポリマー材料を含むことができ、多開口撮像装置７０によって取り込まれる電磁放射に対して基本的に透明になるように形成することができ、透明構造体にフィルタを導入することも考えられ得る。透明構造体４２ａおよび／または４２ｂは、低い表面粗さを含むことができ、これは、透明構造体４２ａおよび／または４２ｂが滑らかに形成されることを意味する。
【００５５】
透明構造体４２ａおよび／または４２ｂの粗さＲａの例示的であるが非限定的な値は、例えば、最大０．０３μｍ、最大０．００５μｍまたは最大０．０００５μｍであってもよい。ダイアフラム構造体２２は、粗さ値が透明構造体４２ａおよび／または４２ｂの粗さよりも比較的大きい粗さを示してもよい。これにより、ダイアフラム構造体２２が透明構造体４２ａおよび／または４２ｂに機械的に接触した場合に、ダイアフラム構造体２２がこれらの構造に付着するのをより困難にするか、または回避することさえ可能になる。これは、アレイ１４との機械的接触の代替として、ダイアフラム構造体２２が、時間的に交互に透明構造体４２ａおよび／または４２ｂと機械的に接触し得ることを意味する。第１の位置および第２の位置において、ダイアフラム構造体は、一方でアレイまたは透明構造体４２ａ、４２ｂの一方と、他方でビーム偏向手段１８と機械的に接触してもよい。
【００５６】
言い換えれば、可撓性ダイアフラム２２は、カバーガラス４２ａおよび／または４２ｂのような滑らかな表面に付着しないように、かつ／あるいはビーム偏向手段によって適用可能な低い力で表面から除去できるように、粗い表面を含んでもよい。これは、付着が発生した場合でも、回転運動によりダイアフラム構造体２２を透明構造体４２ａおよび／または４２ｂから容易に除去することができることを意味する。
【００５７】
図８は、任意選択で透明構造体４２ａ、４２ｂを含むことができる多開口撮像装置８０の概略側断面図を示しているが、透明構造体４２ａ、４２ｂなしで容易に実施することもできる。多開口撮像装置８０は、ダイアフラム構造体２２に類似するように実施され得るダイアフラム構造体２２’を含むが、強磁性または常磁性材料のような磁性材料または磁化可能材料をさらに含んでもよい。これらの材料は、例えば、粒子、チップ、削り屑または研削材としてダイアフラム構造体２２の材料に導入されてもよい。これは、ダイアフラム構造体２２’が磁性材料を含むことができることを意味する。磁場提供要素４４ａおよび／または４４ｂ、すなわち磁場源は、ハウジング３１および／または透明構造体４２ａおよび／または４２ｂに隣接して、したがってダイアフラム構造体２２に隣接して配置されてもよい。磁場提供要素４４ａおよび／または４４ｂは、好ましくは、適時に交互に、比較的強い磁場および比較的弱い磁場を提供する、あるいは磁場を提供しない要素であってもよい。磁場源４４ａ、４４ｂは、例えば電磁石であってもよい。代わりにまたはさらに、磁場源が例えば永久磁石を含み、短い距離で比較的大きな磁場および長い距離で比較的低い磁場を提供するために、ダイアフラム構造体２２’に対して可変距離で配置されることも考えられる。
【００５８】
磁場源４４ａ、４４ｂの磁場は、磁場に基づいてダイアフラム構造体２２’に引力が加えられ、引力がビーム偏向手段１８の回転運動を実行するか、少なくとも支援するように、実施することができる。代わりにまたはさらに、ビーム偏向手段１８の回転運動の後に、ダイアフラム構造体２２’の一部は、引力によってこの視野から移動される、すなわち引き出されるアレイ１４の視野内に残る可能性も考えられる。
【００５９】
言い換えれば、ビーム偏向手段１８の回転運動に加えて可撓性ダイアフラムを引き付ける電磁石が、コイル、および場合によっては追加のコアからアレイ対物レンズの上下に形成されて、ダイアフラムがさらに改善された光シーリング効果を示すようにすることができる。
【００６０】
ダイアフラム構造体の前述の配置により、多開口撮像装置の迷光抑制を改善することができる。そのような多開口撮像装置および／または多開口撮像システムは、線形チャネル配置および可能な最小サイズを有する概念に適用されてもよい。
【００６１】
実施形態によれば、個々のチャネルで、２つまたはいくつかの、あるいはすべての光学チャネルについて、多開口撮像装置１０、２０、３０、４０、５０、６０または７０のように、多開口撮像装置８０または本明細書で説明する別の多開口撮像装置の焦点を変化させるように構成された合焦手段を設けることができる。ここで、例えば、アレイ１４と画像センサ１２との間の距離を変えるために、アクチュエータが使用されてもよい。これにより、光学チャネル、すなわち対物レンズの光学系が軸方向に移動する場合のように、アレイ１４とビーム偏向手段１８との間の可変距離が生じ得る。可撓性または弾性のダイアフラムのため、アレイ１４とビーム偏向手段１８との間のギャップは、ｘ方向に沿ったダイアフラム構造体２２’の軸方向の延長がアレイ１４とビーム偏向手段１８との間の最大距離以上である場合のように、閉じたままであってもよい。距離を短くする、および／またはその後で距離を長くする場合、ダイアフラム構造体２２’の圧縮／伸長または変形により、ギャップを閉じたままにすることができる。
【００６２】
図９は、例えば、多開口撮像装置１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０または８０のような、前述の多開口撮像装置を使用して取り込むことができる全視野７１の概略図を示す。本明細書で説明する多開口撮像装置は、全視野のうちの４つの部分視野７２ａ〜７２ｄを取り込むための４つの光学チャネルを例示的に含むように説明されているが、本明細書で説明される多開口撮像装置は、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも１０、少なくとも２０またはそれ以上の値の数のように、異なる数の光学チャネルで形成されてもよいことを指摘しておく。加えて、部分視野７２ａ〜７２ｄのうちのいくつかが２つ以上の光学チャネルによって取り込まれることが考えられることを指摘しておく。多開口撮像装置の光学チャネルの光路は、互いに異なる部分視野７２ａ〜７２ｄに向けられてもよく、部分視野７２ａ〜７２ｄは各光学チャネルに関連付けられてもよい。例示的に、個々の部分画像を結合して全体画像を形成できるようにするために、部分視野７２ａ〜ｄは重なり合っている。多開口撮像装置が４とは異なる数の光学チャネルを含む場合、全視野７１は４とは異なる数の部分視野を含んでもよい。代わりにまたはさらに、ステレオ、トリオ、クワトロカメラまたはより高い値のカメラを形成するために、少なくとも１つの部分視野７２ａ〜７２ｄを、より多くのモジュール（多開口撮像装置）を有する第２のまたはより多くの数の光学チャネルによって取り込んでもよい。個々のモジュールは、ピクセルの断片によって置き換えられ、超解像の方法を実施するように構成され得る。例えば、多数の光学チャネルおよび／または多数の多開口撮像装置および／または多数の部分視野が、所望に応じて選択されてもよい。
【００６３】
図１０は、ハウジング７３と、ハウジング７３に配置された第１の多開口撮像装置１０ａおよび第２の多開口撮像装置１０ｂと、を含む撮像システム１００の概略斜視図を示す。撮像システム１００は、多開口撮像装置１０ａ、１０ｂの取り込み領域の重複領域のように、多開口撮像装置１０ａ、１０ｂを立体的に使用して、全視野７１を少なくとも部分的に取り込むように構成される。重複領域は、全視野７１の一部を形成してもよいが、全視野７１全体をほぼ完全にまたは完全に、すなわち少なくとも９５％、少なくとも９７％、または少なくとも９９％の部分をカバーしてもよい。全視野７１は、例えば、主側面７４ａから離れて面するハウジング７３の主側面７４ｂに配置される。例示的に、多開口撮像装置１０ａ、１０ｂは、主側面７４ｂに配置されたダイアフラム７８ａ、７８ｃが少なくとも部分的に透明である、透明領域６８ａ、６８ｃを通して全視野７１を取り込むことができる。主側面７４ａに配置されたダイアフラム７８ｂ、７８ｄは、透明領域６８ｂ、６８ｄを少なくとも部分的に光学的に封止する透明領域７８ｂ、７８ｄをそれぞれ含むことができるので、多開口撮像装置１０ａおよび／または１０ｂによって取り込まれた画像を破損する可能性がある、主側面７４ａに面する側面からの迷光の程度は少なくとも低減される。
【００６４】
多開口撮像装置１０ａ、１０ｂは、互いに空間的に分離して配置されるように示されているが、多開口撮像装置１０ａ、１０ｂは、空間的に隣接してまたは組み合わせて配置されてもよい。例示的に、撮像装置１０ａ、１０ｂのアレイは、互いに隣接して、または互いに平行に配置されてもよい。アレイは、単一ラインで形成されてもよく、互いに対して配置されたラインを形成してもよく、各多開口撮像装置１０ａ、１０ｂは単一ラインアレイを含む。多開口撮像装置１０ａ、１０ｂは、共通のビーム偏向手段および／または共通のキャリア４７および／または共通の画像センサ１２を含んでもよい。少なくとも、多開口撮像装置２０、３０、４０、５０、６０、７０および／または８０は、多開口撮像装置１０ａおよび／または１０ｂの代替として、あるいはそれに加えて、および／またはさらなる多開口撮像装置１０として配置されてもよい。ビーム偏向手段１８またはアレイ１４のような上記の共通要素は、共通の光学画像安定装置によって使用されてもよく、例えば、ビーム偏向手段の動きは、いくつかのモジュールの光学チャネルを合わせて効果を有することができ、これにより共通の光学画像安定化が可能になるからである。それに対応して、光学画像安定装置は、いくつかのモジュールに対して一緒に具体化されてもよく、および／または共通の基準チャネルがいくつかのモジュールに使用されてもよい。
【００６５】
透明領域６８ａ〜６８ｄは、使用されない場合に光学的設定をカバーする切り替え可能なダイアフラム７８ａ〜７８ｄをさらに備えてもよい。ダイアフラム７８ａ〜７８ｄは、機械的に動く部分を含んでもよい。機械的に動く部分の動きは、例えば他のタイプの動きにも同様に提供され得るように、アクチュエータを使用することにより起こり得る。代わりにまたはさらに、ダイアフラム７８ａ〜７８ｄは、電気的に制御可能であってもよく、エレクトロクロミック層または一連のエレクトロクロミック層を含んでもよく、すなわち、エレクトロクロミックダイアフラムとして実施されてもよい。
【００６６】
図１１は、例えば、撮像システム１００に配置することができる、第１の多開口撮像装置１０ａおよび第２の多開口撮像装置１０ｂを含む概略設定を示している。アレイ１４ａ、１４ｂは、単一ラインで形成されてもよく、１つの共通ラインを形成してもよい。画像センサ１２ａ、１２ｂは、共通の基板上、または共通の回路基板または共通のフレックス基板のような共通の回路キャリア上にマークされてもよい。あるいは、画像センサ１２ａ、１２ｂは、互いに異なる基板を含んでもよい。もちろん、共通の画像センサ、共通のアレイおよび／または共通のビーム偏向手段１８を含む多開口撮像装置、および別個の部品を含むさらなる多開口撮像装置のように、これらの代替物の異なる混合も可能である。共通の画像センサの利点として、共通のアレイおよび／または共通のビーム偏向手段は、少数のアクチュエータを駆動することでそれぞれの部品を非常に正確に動かすことができ、アクチュエータ間の同期を低減または回避することができるという事実である。さらに、高い熱安定性を得ることができる。代わりにまたはさらに、他のおよび／または相互に異なる多開口撮像装置は、共通のアレイ、共通の画像センサ、および／または共通のビーム偏向手段を含んでもよい。
【００６７】
図１２は、多開口撮像装置１０のような多開口撮像装置を提供するための方法１２００の概略フローチャートを示す。
【００６８】
方法１２００は、各光学チャネルが全視野の部分視野を画像センサの画像センサ領域に撮像するための光学系を含むように光学チャネルのアレイを提供するステップ１２１０を含む。ステップ１２２０では、光学チャネルの光路を多開口撮像装置の視線方向に偏向させるためのビーム偏向手段を配置するステップが行われる。ステップ１２３０では、アレイとビーム偏向手段との間のギャップを少なくとも部分的に閉じるために、ダイアフラム構造体を配置するステップが行われる。
【００６９】
装置に関連していくつかの態様を説明したが、これらの態様はまた対応する方法の説明も表しているので、装置のブロックまたは要素も対応する方法ステップまたは方法ステップの特徴であると理解されることを理解されたい。同様に、方法ステップに関連して、または方法ステップとして説明された態様は、対応するブロックの説明または対応する装置の詳細または特徴も表す。
【００７０】
上述の実施形態は、単に本発明の原理の例示を表しているにすぎない。本明細書に記載の配置および詳細の修正および変更は、他の当業者には明らかであることを理解されたい。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、実施形態の説明および議論を使用して本明細書に提示された特定の詳細によって限定されない。
【図１】
2020525851.tif 000003
【図２】
2020525851.tif 000004
【図３】
2020525851.tif 000005
【図４ａ】
2020525851.tif 000006
【図４ｂ】
2020525851.tif 000007
【図４ｃ】
2020525851.tif 000008
【図４ｄ】
2020525851.tif 000009
【図４ｅ】
2020525851.tif 000010
【図４ｆ】
2020525851.tif 000011
【図５ａ】
2020525851.tif 000012
【図５ｂ】
2020525851.tif 000013
【図５ｃ】
2020525851.tif 000014
【図６】
2020525851.tif 000015
【図７】
2020525851.tif 000016
【図８】
2020525851.tif 000017
【図９】
2020525851.tif 000018
【図１０】
2020525851.tif 000019
【図１１】
2020525851.tif 000020
【図１２】
2020525851.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月29日(2019.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多開口撮像装置であって、
光学チャネル（１６ａ〜ｈ）のアレイ（１４）であって、各光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）は、全視野（７１）の部分視野（７２ａ〜ｄ）を画像センサ（１２）の画像センサ領域（２４ａ〜２４ｈ）に撮像するための光学系（６４ａ〜６４ｈ）を含む、アレイ（１４）と、
前記光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）の光路（２６ａ〜２６ｈ）を前記多開口撮像装置の視線方向（２７１または２７２）に偏向させるためのビーム偏向手段（１８）と、
前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間のギャップ（２９１、２９２）を少なくとも部分的に閉じるように配置されたダイアフラム構造体（２２；２２’）と、
を含み、
前記アレイ（１４）は、前記ビーム偏向手段（１８）から距離を置いて配置され、前記光学系（６４ａ〜６４ｈ）を保持するキャリア（４７）、前記アレイ（１４）のハウジング（３１）または前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体（４２ａ、４２ｂ）  を含み、前記距離は前記ギャップ（２９１、２９２）を形成し、
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、一方では前記キャリア（４７）、前記ハウジング（３１）または前記透明構造体（４２ａ、４２ｂ）との機械的接触により、他方では前記ビーム偏向手段（１８）との機械的接触により前記ギャップを閉じる、
多開口撮像装置。
【請求項２】
前記ビーム偏向手段（１８）を駆動することにより前記ギャップ（２９１、２９２）の寸法を変化させて、第１の回転位置と第２の回転位置とを切り替えることができる、請求項１に記載の多開口撮像装置。
【請求項３】
前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段との間の前記光学チャネルは、前記ギャップ（２９１、２９２）および前記ダイアフラム構造体（２２、２２’）に沿って通過する、請求項１または２に記載の多開口撮像装置。
【請求項４】
光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）の光路（２６ａ〜２６ｈ）が前記ビーム偏向手段（１８）によって偏向される方向は、各部分視野（７２ａ〜７２ｄ）に関連付けられ、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記視線方向（２７１、２７２）に沿った前記部分視野に関連付けられた前記方向とは異なる方向からの光の入射を少なくとも部分的に低減させるように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項５】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）の前記光路（２６ａ〜２６ｈ）が前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間を通る方向に沿って配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項６】
前記ビーム偏向手段（１８）は、第１の位置で、前記光路（２６ａ〜２６ｈ）を第１の視線方向（２７１）に向け、第２の位置で、前記光路（２６ａ〜２６ｈ）を第２の視線方向（２７２）に偏向させるように構成され、前記ビーム偏向手段（１８）は、回転移動可能に支持され、前記第１の位置と前記第２の位置との間で回転して移動可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項７】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記ビーム偏向手段（１８）に機械的に接続され、前記ビーム偏向手段（１８）と共に移動可能である、請求項６に記載の多開口撮像装置。
【請求項８】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記第１の位置および前記第２の位置で、一方では前記アレイ（１４）または前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体（４２ａ、４２ｂ）と機械的に接触し、他方では前記ビーム偏向手段（１８）と機械的に接触している、請求項６または７に記載の多開口撮像装置。
【請求項９】
前記アレイ（１４）の第１の二次側面（３１４）に隣接する前記第１の位置にある前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記第１の二次側面（３１４）と機械的に接触し、前記アレイ（１４）の反対側の第２の二次側面（３１３）に隣接する前記第２の位置で機械的に接触し、前記ビーム偏向手段（１８）は、前記第１の位置と前記第２の位置との間に回転可能に配置された第３の位置を含み、前記ダイアフラム構造体（２２、２２’）は、前記アレイ（１４）の前記第１および第２の二次側面（３１３、３１４）から離間している、請求項６から９のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１０】
前記アレイ（１４）と前記ダイアフラム構造体（２２；  ２２’）との間の距離を一時的に長くするために、前記回転運動中に、前記アレイ（１４）と前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）との間の並進運動を提供するように構成される、請求項９に記載の多開口撮像装置。
【請求項１１】
前記ダイアフラム構造体は、前記光路（２６ａ〜２６ｈ）が偏向された場合に、一方では前記アレイ（１４）または前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体（４２ａ、４２ｂ）と機械的に接触し、他方では前記ビーム偏向手段（１８）と機械的に接触するように構成され、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、光学画像安定化のための前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間の相対運動により、最大相対運動の少なくとも３０％を復元するように構成された復元力を生成する機械的剛性を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１２】
前記ダイアフラム構造体（２２’）は磁性材料を含み、磁場提供要素（４４ａ、４４ｂ）が、前記ダイアフラム構造体（２２’）に隣接して配置され、前記ダイアフラム構造体（２２’）を引き付けるように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１３】
透明構造体（４２ａ、４２ｂ）が、前記光路が偏向される方向に沿って配置され、前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成され、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）の表面粗さは、前記透明構造体（４２ａ、４２ｂ）の表面粗さより大きい、請求項１から１２のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１４】
前記ビーム偏向手段（１８）は、互いに隣接して配置されたファセット（１７２ａ〜１７２ｄ）のアレイとして形成され、各光学チャネル（１６ａ〜１６ｄ）は前記ファセット（１７２ａ〜１７２ｄ）のうちの１つに関連付けられ、前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、前記ファセット（１７２ａ〜１７２ｄ）のアレイにわたって延在する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１５】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、弾性を有するように形成される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１６】
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、部分的または完全に不透明になるように形成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１７】
前記ビーム偏向手段（１８）は、第１の反射主側面（１７４ａ）および第２の反射主側面（１７４ｂ）を含み、前記第１および第２の反射主側面（１７４ａ、１７４ｂ）は、最大６０°の角度（δ）で互いに対して傾斜している、請求項１から１６のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１８】
前記アレイ（１４）は、前記光学チャネル（１６ａ〜１６ｈ）が通り、前記光学系（６４ａ〜６４ｈ）が取り付けられる透明キャリア（４７）を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項１９】
前記アレイ（１４）と前記ビーム偏向手段（１８）との間の距離を変化させることにより、前記多開口撮像装置の焦点を設定するための合焦手段を含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の多開口撮像装置。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の多開口撮像装置を含む第１のモジュールと、請求項１から１９のいずれか一項に記載の多開口撮像装置を含む第２のモジュールと、を含む撮像システムであって、前記第１および第２のモジュールは、少なくとも立体的に前記全視野（７１）を取り込むように構成される、撮像システム。
【請求項２１】
前記第１のモジュール（１０ａ）および前記第２のモジュール（１０ｂ）は、共通のビーム偏向手段（１８）の共通のアレイ（１４）および共通の画像センサ（１２）の少なくとも一方を含む、請求項２０に記載の撮像システム。
【請求項２２】
多開口撮像装置を提供するための方法（１２００）であって、
各光学チャネルが全視野の部分視野を画像センサの画像センサ領域に撮像するための光学系を含むように、光学チャネルのアレイ（１４）を提供するステップ（１２１０）と、
前記光学チャネルの光路を前記多開口撮像装置の視線方向に偏向させるためのビーム偏向手段を配置するステップ（１２２０）と、
前記アレイと前記ビーム偏向手段との間のギャップを少なくとも部分的に閉じるために、ダイアフラム構造体を配置するステップ（１２３０）と、
を含み、
前記アレイ（１４）は、前記ビーム偏向手段（１８）から距離を置いて配置され、前記光学系（６４ａ〜６４ｈ）を保持するキャリア（４７）、前記アレイ（１４）のハウジング（３１）または前記ビーム偏向手段（１８）への粒子の進入を少なくとも部分的に低減させるように構成された透明構造体（４２ａ、４２ｂ）を含み、前記距離は前記ギャップ（２９１、２９２）を形成し、
前記ダイアフラム構造体（２２；２２’）は、一方では前記キャリア（４７）、前記ハウジング（３１）または前記透明構造体（４２ａ、４２ｂ）との機械的接触により、他方では前記ビーム偏向手段（１８）との機械的接触により前記ギャップを閉じる、
方法（１２００）。
【国際調査報告】
2020525851.tif 000022
2020525851.tif 000023
2020525851.tif 000024
2020525851.tif 000025