CN108139565B - 具有通道特定可调性的多孔径成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多孔径成像装置用以降低对例如该多孔径成像装置的制造容限的要求和/或对该多孔径成像装置的涉及相对于温度变化的位置和形状不变性的要求，使得与该提供相关联的额外复杂度得到补偿，该多孔径成像装置具有彼此邻接地布置的光学通道的单列阵列与以下各者：调整装置，其用于通道特定地改变特定光学通道的影像传感器区域、该特定光学通道的光学单元与该特定通道的光束偏转装置之间的相对位置，或用于通道特定地改变该特定光学通道的该光学单元的光学特性或该光束偏转装置的与使该特定光学通道的光束径偏转相关的光学特性；以及储存有规格值的储存器和/或用于将传感器数据转换为用于通道特定地控制调整装置的规格值的控制系统。

Description

具有通道特定可调性的多孔径成像装置
技术领域：
本发明关于一种包含邻接于彼此布置的光学通道的单列阵列的多孔径成像装置。
背景技术
传统的摄影机包含使整个物场或总视野成像的一个成像通道。此等摄影机包含自适应组件，该自适应组件允许成像系统经调适且因此扩展制造容限及使用温度范围，和/或允许自动聚焦及光学影像稳定化功能。多孔径成像系统由各自仅捕捉总视野的部分的若干成像通道组成。
发明内容
本发明的目标为提供一种多孔径成像装置，该多孔径成像装置可以被制造为具有成本与成像品质之间的改进比率。
此目标通过独立权利要求的主题来达成。
作为本发明基础的想法为提供一种多孔径成像装置允许降低对(例如)该多孔径成像装置的制造容限的要求和/或减小对该多孔径成像装置的关于相对于温度变化的位置及形状不变性的要求，使得由此过程所需的额外复杂度再次得到补偿，该多孔径成像装置具有彼此邻接地布置的光学通道的单行阵列与以下各者：调整构件，其用于各个光学通道的影像传感器区域、该各个光学通道的光学器件与该各个通道的光束偏转装置之间的相对位置的通道特定改变，或用于该各个光学通道的光学器件的光学特征或该光束偏转装置的与使该各个光学通道的光径偏转相关的光学特性的通道特定改变；以及其中储存有默认值的储存器和/或用于将传感器数据转换为用于调整装置的通道特定控制的默认值的控制器。可提供调整构件外加致动器，该致动器由多孔径成像装置的光学影像稳定化控制器和/或由多孔径成像装置的手动或自动聚焦调整功能来控制。
附图说明
有利实施为从属权利要求的主题。随后将参考附图详细描述本发明的较佳实施例，其中：
图1展示根据实施例的多孔径成像装置的示意性透视图；
图2展示通道之一的示意性侧向截面图以用于示出致动器，图1的调整构件可包含该致动器且该致动器执行各个通道的影像传感器区域、光学器件和/或光束偏转装置片段之间的通道特定相对移动；
图3展示通道之一的示意性侧向截面图以用于示出致动器，图1的调整构件可包含该致动器，且该致动器执行光束偏转装置围绕平行于列延伸方向的轴线的旋转；
图4展示光学通道之一的示意性侧向截面图以便示出图1的调整构件可包含的相变组件；
图5展示多孔径成像装置的示意性透视图，其中出于说明目的，示出潜在额外致动器的特定示例而省略了图1的调整构件及储存器和/或控制器以及影像稳定化控制器及自动聚焦控制，除图1的构件外也可存在该额外致动器且其(例如)为多孔径成像装置的影像稳定化控制器或自动对焦控制器的部分；
图6展示移动设备的透视图以用于示出多孔径成像装置的安装；
图7出于立体视觉目的展示移动设备的透视图以用于示出两个多孔径成像装置的安装；
图8A及图8B分别展示根据图1的变型的多孔径成像装置的侧向横截面图及俯视图，其中通道的光轴展现出预发散以在平行于列延伸方向的共同平面中以发散方式通过，从而可减少成对的不同倾斜刻面(facet)的数目。
具体实施方式
图1展示多孔径成像装置的实施例。图1的多孔径成像装置10包括影像传感器12及多个光学通道14，光学通道中的每一个由各个光学器件161、162、163及164限定。每个光学通道141、142、143、144借助于各个光学器件161至164使多孔径成像装置10的总视野的通道特定区段分别投影于影像传感器12的各个影像传感器区域121、122、123及124上，其中局部视野部分重叠。举例而言，影像传感器12可为包含影像传感器区域121至124中的像素阵列的芯片。替代地，影像传感器12可每影像传感器区域121至124包含一个像素阵列芯片。对于影像传感器12而言可设想到包含在影像传感器区域121至124上连续延伸的像素阵列，即，影像传感器区域121至124所在之处的矩形或其他类型的凸延伸的像素阵列，其中(例如)在此状况下，仅影像传感器12的此共同连续像素阵列的影像传感器区域121至124被读出。当然，此等替代例的不同混合也是有可能的，诸如存在用于两个或若干个通道的一个芯片及用于其他通道的另一芯片等等。在影像传感器12的若干芯片的状况下，例如，这些芯片可诸如一起或以群组形式或类似形式安装于一个或若干个板上。
举例而言，光学器件161至164各自由透镜或透镜群组组成。
较佳地，影像传感器区域121至124布置于共同平面中，即，光学通道14或其光学器件的像平面中。在图1中，例如，此平面平行于由笛卡尔坐标系的x轴及y轴横跨或定义的平面，在图1中，该笛卡尔坐标系被指示以简化以下描述且其参考标记为20。
在平行于影像传感器12的平面(即平行于xy平面)中，光学器件161至164(例如)也彼此邻接地布置。在图1的示例中，影像传感器区域121至124在影像传感器平面中的相对位置关于光学器件161至164的相对位置以及光学器件161至164相对于影像传感器12沿着x轴及y轴(即侧向)的相对位置全等地定位，从而光学器件161至164的光学中心被布置为相对于影像传感器区域121至124的中心而定中心。此意味着在图1的示例中，光学通道141至144的光轴221至224彼此平行且平行于坐标系20的z轴，影像传感器区域121至124及光学器件161至164被定位为相对于这些光轴定中心。应指出，也可存在对于至此描述的影像传感器区域121至124及光学器件161至164的布置的替代例。举例而言，也可设想光轴221至224的发散。下文将进一步论述光径的第一平行发散的替代例。
光学器件161至164将多孔径成像装置10的不同的、部分重叠的局部视野中的场景中的对象投影于各个影像传感器区域121至124上，且以距影像传感器12的对应距离或对应间距而定位。
多个光学通道141至144(14)被示出为单列阵列。光学通道141至144沿着x轴彼此邻接地布置。x轴因此对应于阵列14的列延伸方向。同样，影像传感器区域121至124沿着此方向彼此邻接地布置。在图1中，光学通道的数目例示性地为四，但大于二的不同数目也是有可能的。
在光学通道的线性阵列中，如受到影像传感器12及光学器件16的向下限制，多孔径成像装置10沿着列延伸方向的延伸大于透镜的直径。如由影像传感器12至光学器件16沿着z轴(即，沿着光学通道141至144的光轴或光径)的相互布置所确定，多孔径成像装置10的最小延伸小于沿着z轴的最小延伸，但归因于如单列阵列的光学通道141至144的实施，上述最小延伸大于多孔径成像装置在垂直于列延伸方向x的侧向方向y上的最小延伸。y方向由每一个别光学通道141至144的侧向延伸来确定，例如，光学器件161至164沿着y轴的延伸可包括固持器18。在此情形下，取决于应用，即例如，将多孔径成像装置安装至诸如移动电话或类似的便携式装置的外壳中，其中外壳为非常扁平的，可能想要定向影像传感器12及光学器件161至164以使得光学通道的视野在无光束偏转情况下实际上指向自多孔径成像装置10的视野的实际期望方向偏离的方向。举例而言，可能想要安装多孔径成像装置10，使得影像传感器12及光学器件161至164定向为垂直于扁平外壳的最大侧面或主侧面，即，影像传感器12与光学器件161至164之间的光轴221至224平行于这些主侧面，而待捕捉的场景在垂直于其的方向上，即在例如作为前侧面且例示性地包含显示单元的一个主侧面的前方，或在(例如)作为外壳的背面的另一主侧面的前方。
出于此原因，多孔径成像装置10包含光束偏转装置，其使多个光学通道14的光径或光轴221至224偏转，使得如自多孔径成像装置10所检视的多孔径成像装置10的总视野不在z轴的方向上而是在别处。图1示出多孔径成像装置10的总视野在偏转之后基本上沿着y轴(即，偏转基本上在zy平面中发生)的例示性状况。
如之前已描述，在图1的实施例中，光轴221至224在由光束偏转装置24进行的偏转之前或无该偏转情况下或在(例如)光学器件161至164处平行于彼此，如图1中所展示，或另外它们仅自此稍微背离。光学器件161至164以及影像传感器区域121至124的对应定中心定位易于产生且关于最小化安装大小是有利的。光学通道的光径的平行性也使得局部视野被个别通道141至14N覆盖或被投影于各个影像传感器区域121至124上而无需进一步措施，即，光束偏转将几乎完全重叠。为了由多孔径成像装置10覆盖较大总视野，图1的光束偏转装置24的另一功能为提供具有发散的光径，使得通道141至14N的局部视野以较小程度彼此重叠。
举例而言，假定光学通道141至144的光径的光轴221至224在光束偏转装置24之前或在无光束偏转装置24的情况下彼此平行，或相较于沿着在所有通道上平均的方向的平行方向以小于光学通道141至14N的局部视野的最小孔径角度的十分之一而偏离。在无额外措施的情况下，局部视野之后将大多重叠。因此，图1的光束偏转装置24对于每个光学通道141至14N包括与此通道清楚地相关联的反射刻面261至264，这些反射刻面261至264各自为光学平坦的并且是相互倾斜的，即使得光学通道的局部视野关于空间角度以较小程度重叠且(例如)覆盖总视野，该总视野包含(例如)大于光学通道141至14N的个别局部视野的孔径角度的1.5倍的孔径角度。在图1的例示性状况下，反射刻面261至264的相互倾斜(例如)提供光学通道141至14N，其根据局部视野301至304的二维布置而沿着x轴实际上线性地彼此邻接地布置以覆盖总视野28。
在图1的实施例中，当光学通道141至144的光轴221至224的角度偏离/偏转一方面被视为在由光轴在光束偏转之前的平均方向及光轴在光束偏转之后的平均方向横跨的平面中即在图1的示例中在xy平面中，且另一方面被视为在垂直于最后提及的平面且平行于光轴在光束偏转之后的平均方向的平面中，图1的示例对应于光束偏转之后的平均方向对应于y轴的例示性状况。平均而言，光学通道的光轴因此在yz平面中围绕x轴偏转90°，且平均而言，光轴未自yz平面倾斜。
举例而言，
Figure GDA0002945705510000051
指刻面261相对于xz平面的在yz平面中测量的倾斜角度，即，刻面261相对于光轴221至224所位于的xz平面围绕x轴的倾斜。
Figure GDA0002945705510000052
对应于刻面261平行于xz平面的方向。对应地，应用以下等式：
Figure GDA0002945705510000053
对应地，
Figure GDA0002945705510000054
定义刻面261相对于展现出相对于xz平面的倾斜
Figure GDA0002945705510000055
且平行于x轴的平面的沿着x轴测量的倾斜角度。对应地，应用以下等式：
Figure GDA0002945705510000056
相同定义对于其他通道也是如此：
Figure GDA0002945705510000057
至此描述的图1的多孔径成像装置10的设置与捕捉总影像之前或之时的期望或瞬时调整相关。图1的多孔径成像装置10例示性地包括处理器85，该处理器对影像传感器区域121至124以之前提及的调整(例如)同时捕捉的影像进行联合以形成表示总视野28中的场景的总影像。处理器85为了联合由光学通道141至144投影于影像传感器区域121至124上且已由影像传感器区域121至124捕捉的影像或融合影像以形成总影像所使用的算法，(例如)被设计为使得关于保持多孔径成像装置10的之前描述的组件的某些参数的假定得以保持以针对总影像的品质履行某要求，或者是完全适用的算法。例示性地，算法假定保持以下假定中的一个或若干个：
1)光学器件至影像传感器区域沿着z轴的距离对于所有光学通道141至144都是相等的；
2)局部视野301至304的相对位置且特别地局部视野301至304之间的重叠对应于预定要求或以小于预定最大偏差偏离预定要求。
然而，由于不同原因，刚刚提及的假定中的一个或若干个可能不被保持或不被充分保持。不被保持的原因可(例如)为没有保持制造变化，例如光学器件161至164对于彼此及相对于影像传感器12的相对位置的不精确。制造不精确还可包括镜面偏转装置24的安装以及刻面261至264相对于彼此的相对位置的不精确。另外的或作为对制造引起的容限偏差的替代，温度变化可使得之前提及的假定中的一个或多个无法应用或不被充分保持。
用于联合或融合影像传感器区域121至124的影像以形成总影像的由处理器85执行的算法可补偿自组件的最佳方向及布置的偏差(例如总视野28内的局部视野301至304的位置自局部视野相对于彼此的相对位置的设定群集的偏差)达一定程度。当联合或融合影像时，例如，处理器85可补偿此偏差达一定程度。然而，当超出某偏差限值(不保持假定2)时，例如，处理器85将不能补偿偏差。
然而，制造多孔径成像装置10使得刚刚提及的假定诸如在某温度范围上始终得以保持具有增加多孔径成像装置的制造成本的倾向。为了避免此情形，图1的多孔径成像装置10包含调整构件90，其用于通道特定地改变各个光学通道14i的影像传感器区域12i、各个光学通道14i的光学器件16i与光束偏转装置24或其对应片段26i之间的相对位置，或用于通道特定地改变光学特性14i或光束偏转装置24的在偏转各个光学通道的光径中涉及的片段26i的光学特性。调整构件90由默认值控制，或根据默认值执行调整任务。这些由下文将论述的储存器92和/或控制器93提供。
举例而言，装置10包含其中存储有用于通道特定地控制调整构件90的默认值的储存器92。默认值可由制造商预定，且储存于储存器92中。此外，如由虚线94在图1中所指示，处理器85可能能够使用影像传感器区域121至124的所捕捉影像诸如待由处理器85联合或待融合以形成总影像的影像的评估来改进或更新储存器92中的所储存默认值。例示性地，处理器85通过使用调整构件90利用当前储存的默认值调整多孔径成像装置10而捕捉场景，如下文将更详细地描述。因此，默认值自储存器92读出，且由调整构件90用于通道特定调整。通过分析影像传感器区域121至124所捕捉的影像，处理器85取得关于如何修改仅用于捕捉的储存器92中的所储存默认值以使得使用这些经改进或更新的默认值的信息的下一捕捉能够在下一捕捉中更精准或改进地符合或以上假定。
所储存的默认值可包含调整值的全集，即，用于完全地调整装置10的调整值集合。如上文已描述地选择这些默认值，以便减小或消除通道的光学特性自设定特性的某些通道特定偏差，且下文将对这些默认值予以解释。
默认值可包含若干调整值集合，诸如每连续温度区间序列一个调整值集合，使得当捕捉影像时将始终使用恰适合于当前情形的调整值集合。因此，例如，控制器93可存取或查找储存器92中的默认值集合与不同预定情形之间的表关联。对于此存取，控制器93接收表示当前情形的传感器数据，诸如与空间中的装置10的温度、压力、湿度、位置和/或装置10的当前加速度或当前旋转速率相关的数据，且从这些数据确定储存器92中的若干个默认集合中的一个，即，与最靠近如由传感器数据描述的当前情形的预定情形关联的集合。传感器数据还可自影像传感器区域的影像传感器数据获得。例示性地，当前温度所位于的对应温度区间中的一个集合被控制器93选中。来自储存器92的被调整构件90用于某影像捕捉的所选中集合的默认值可在使用可选反馈94时被再次更新。
举例而言，所储存的默认值可被配置为使得一个或若干个特性在光学通道中的分布的离差量度(measure of a dispersion)通过借助于所储存默认值(即，局部视野自局部视野的常规分布的横向偏离、光学器件的焦距或光学通道的景深距离)控制调整装置而被减小。
替代地，例如，在无储存器92的情况下，例如，通过固定地整合当前传感器数据至控制器93中的适当默认值的映射可在控制器93中确定默认值。映射可通过传感器数据与默认值之间的功能连接来描述。通过参数，功能连接可以是可调适的。参数可使用反馈94来调适。
储存器92可(例如)为非易失性储存器。该储存器可能为只读储存器，但也可能是可重写储存器。控制器93及处理器85可以以软件、硬件或可编程硬件来实施。这些可以为在共同微处理器上执行的程序。用于为控制器93提供传感器数据的传感器可属于装置10，诸如影像传感器区域，或可以为外部组件，如其内安装该装置的设备的组件，如下文参考以下诸图将论述的。
下文将描述用于调整构件90的一些可能实施。图1的调整构件90可应用于下文描述的实施变型中的一个、若干或全部。下文将详述特定组合。
在所展示的变型中，调整构件90例示性地包含用于每一通道14i的致动器96i，该致动器在沿着光轴22i的轴向方向上或沿着光径的轴向方向和/或横向于沿着x轴和/或y轴的方向移动对应通道14i的光学器件16i。替代地，例如，致动器96i还可移动影像传感器12i。大体而言，致动器96i可引起影像传感器区域12i、光学器件16i和/或光束偏转装置24的对应片段26i的相对移动。
根据图3中示出的变型，调整构件90对于每一通道14i包含致动器98i，其以诸如每一通道14i的反射刻面的片段26i相对于光轴22i的角定向(即，设定角度
Figure GDA0002945705510000071
)改变片段26i。此处应提及，片段26i不限于如图1中所指示的反射刻面。每一片段26i也可实施为棱镜，其使光轴22i的方向在yz平面中偏转，同时光学通道14i的光径穿过棱镜。
为了分别通过图2及图3的致动器96i及98i实现相对移动，即为了产生可(例如)以平移方式实施的光学器件16i的移动以及为了通过致动器98i和x轴倾斜片段26i，可(例如)使用气动、液压、压电、热、静电或电动驱动或DC或步进器马达或音圈驱动。
根据图4涉及的另一变型，调整构件90包含用于每一通道14i的相变光学组件或相变组件100i，其如图4中所指示的可整合于各个光学器件16i中(100i”)、整合于片段26i中(100I””)，整合于影像传感器区域12i与光学器件16i之间(100i')或光学器件16i与光束偏转装置片段26i之间(100i”')，其中之前提及的变型的组合也是有可能的。举例而言，相变光学组件100i可诸如通过液晶引起折射率的位置相依改变。替代地或另外地，相变光学组件100i例如通过使用以下各者而引起光活性表面的形状的改变：压电，其对弹性、固态、透明材料具有机械影响且引起变形；或电润湿效应。举例而言，相变组件100i”可改变光学器件16i的折射率。替代地，相变组件100i”可改变光学器件16i的光学透镜区域的形状，且借此改变光学器件16i的有效折射能力。举例而言，相变组件100i””可在片段26i的光学相关表面上诸如在反射刻面上产生正弦相格(sinusoidal phase grid)，以便引起对应表面的虚拟倾斜。类似地，相变组件100i'或相变组件100i”可使光轴偏转。
换句话表达，由相变光学组件100i引起的相变可为大程度上旋转对称的，诸如围绕光轴22i旋转对称，且因此例如在100i”状况下引起光学器件16i的焦距的改变。然而，由组件100i引起的相变也可为大程度上线性的，诸如沿着x轴为线性的或沿着y轴为线性的，以便引起光轴22i在对应方向上的偏转角度或偏转的改变。
旋转对称的相变可用于聚焦，而线性相变用于校正对应光学通道14i的局部视野的位置。
参看图2至图4所引入的致动器96i、98i及100i代表其他种类致动器。每通道14i可存在每种致动器中的一个，其中这些致动器将可受储存器中的默认值和/或现存当前影像传感器数据分别或独立地控制，同样考虑其他传感器的数据，例如针对温度、压力、湿度、空间位置、加速度及其他。如已提及，所示出的致动器中的仅一个或部分可存在于装置10中，且存在的致动器可替代地存在于至少一个通道中或至少两个通道中从而分别地调适各个通道。
当然，混合也将是有可能的，这些混合将接着同时引起焦距的偏转及改变。
回看图1，虚线指示，多孔径成像装置10除了调整构件90之外可选地可包含一个或若干个致动器102，其用于产生影像传感器12、光学器件阵列14与光束偏转装置24之间的通道全局相对移动，即，对于所有光学通道141至144相等的相对移动。如图1中所指示，一个或若干个额外致动器102可为多孔径成像装置的视情况存在的自动聚焦控制器104和/或视情况存在的影像稳定化控制器的部分。
增补有额外致动器的图1的装置10的特定示例展示于图5中。图5展示图1的多孔径成像装置10，其中光学通道141至144的光学器件161-164经由共同托架18机械地彼此固定。举例而言，如图5中所图示，共同托架18可为其中通过模制、胶合或类似形成有光学器件161至164的透明基体，其中光径或光轴221至224穿过该基体18。替代地，托架18也有可能为(例如)由不透明材料形成的托架，该托架对于每一通道141至144而言包含与各个通道关联的161至164被固定至的开口。使用此共同固持器，有可能诸如通过托架18在x方向上即沿着阵列14的列延伸方向的平移移动而使光学器件161至164经受对于所有通道相同的全局移动。此处提供致动器102a。此意味着，致动器102a产生光学器件161至164的平移移动，该平移移动通过致动器102a使共同托架18经受沿着x轴的平移移动而对于所有光学通道141至144相同。关于该类型的致动器102a，可参考参看图2及图3的示例。此外，图5的装置10包括用于影像传感器12i至光学器件16i沿着z轴或沿着光轴22i的距离的通道全局(即，对于所有光学通道141至144相等)改变的致动器102b。如图5中所指示，例如，致动器102b使光学器件161至164经受沿着z轴的平移移动从而不经由托架18而是经由致动器102a改变距关联影像传感器部分121至124的距离，该致动器102a因此也经受沿着z轴的平移移动且以某种方式充当用于托架18的悬架。
此外，图5的装置10包括用于使光束偏转装置24围绕轴线旋转的致动器102c，该轴线平行于x轴或位于光轴221至224所位于的平面内或离该平面不远。关于致动器102b及102c，相关于可能实施示例，可参考之前参看图2及图3已提供的示例的列表。由致动器102c赋予于光束偏转装置24的旋转移动或回转移动对所有通道141至144的光束偏转装置24的片段261至264具有相同效应，即，具有通道全局本质。举例而言，光束偏转装置可为具有对应片段261至264的刻面镜面或棱镜。
使用致动器102b，例如，自动聚焦控制器104能够以通道全局方式借助于通道141至144控制由装置10捕捉的焦点。举例而言，影像稳定化控制器106能够借助于致动器102c在第一方向108上且借助于致动器102b在垂直方向110上使总视野28稳定，以便避免由用户进行的摇动。
此处图5的装置10对于每一通道141至144例示性地包含根据图2的致动器，即，用于每一通道14i的致动器96i，以便使影像传感器区域121至124以通道特定方式经受沿着x轴和/或沿着y轴的平移移动，以便补偿在总视野内的局部视野的制造不精准或温度诱发的漂移。替代地或另外地，图5的装置10可包含用于补偿光学器件161至164的焦距的差异的致动器100i”，该焦距差异归因于制造而非期望地发生。此外或替代地，图5的装置10可包含致动器100i”'，其用于补偿由制造或温度引起的片段261至264在彼此之中的相对倾斜的偏差，使得相对倾斜导致总视野28被局部视野301至304的期望覆盖。另外或替代地，装置10可最终包含类型100i'或100i”'的致动器。
综上所述，装置10可因此包含致动器102c，其被配置为围绕平行于阵列14的列延伸方向x的轴线旋转光束偏转装置24。举例而言，旋转轴线位于光轴221至224的平面中，或距该平面的距离小于光学器件161至164的直径的四分之一。替代地，当然旋转轴线也将有可能以小于光学器件直径或小于四倍的光学器件直径进一步远离(例如)该平面。举例而言，致动器102c可被提供以便在仅小角程中诸如在小于5°或小于10°的跨距内以短响应时间旋转光束偏转装置24，以便补偿多孔径成像装置10的在捕捉期间由使用引起的摇动。在此状况下，例如，致动器102c将由影像稳定化控制器来控制。
替代地或另外地，致动器102c可被配置为以较大角移位在其方向上变更总视野28，该总视野由局部视野301-304(图1)的总覆盖限定。因此，旋转光束偏转装置24也将有可能(例如)通过将光束偏转装置24实施为在两侧上反射的镜面阵列而达成偏转，其中总视野相对于装置10布置于相对方向上。
替代地或另外地，装置10也可包含致动器102a，其被配置为借助于基体18或基体18自身移动光学器件161至164且因此沿着列延伸方向以平移方式移动光学器件161至164。举例而言，致动器102a也可由之前提及的影像稳定化控制器控制，以便通过沿着列延伸方向的移动53达成横向于通过旋转镜面偏转装置24而实现的影像稳定化的影像稳定化。
另外或替代地，装置10可进一步包含致动器102b，其用于改变影像传感器12与光学器件161至164之间或影像传感器12与本体18之间的影像侧距离以便达成景深的调整。构件54可通过手动用户控制器或通过装置10的自动聚焦控制器来控制。
致动器102a也起到悬置基体18的作用，且如图5中所指示，较佳地沿着列延伸方向邻接于基体18横向地布置以便不增加结构高度。对于致动器102b及102c，也是如此，致动器102b及102c较佳地布置于光径的平面中以便不增大结构高度。
应指出，光学器件161至164可不仅(例如)经由已提及的透明基体在彼此之间而且(例如)使用合适框架相对于光束偏转装置被固持为恒定相对位置，该框架较佳地不增加结构高度且因此较佳地位于组件12、14及24的平面中或在光径的平面中。相对位置的恒定性可限于沿着光轴的光学器件与光束偏转装置之间的距离，使得致动器102b(例如)沿着光轴以平移方式移动光学器件161至164以及光束偏转装置24。光学器件至光束偏转装置的距离也可被设定成最小距离，使得通道的光径并不受光束偏转装置24的片段侧向地限制，这将减少结构高度，因为另外将必须关于侧向延伸针对最大光学器件至光束偏转装置距离对片段26i设定尺寸以便不限定最佳路径。另外，相对位置的恒定性可意味着，先前提及的框架以刚性方式使光学器件与光束偏转装置沿着x轴固持至彼此，使得致动器102a将沿着列延伸方向以平移方式移动光学器件161至164以及光束偏转装置。
用于偏转光学通道的光径的上文所描述的光束偏转装置24结合用于产生光束偏转装置24的旋转移动的致动器102c及多孔径成像装置10的光学影像稳定化控制器的致动器102a允许两个维度中的影像或总影像场稳定化，即通过基体18的平移移动允许沿基本上平行于列延伸方向的第一影像轴线的影像稳定化，及通过产生光束偏转装置24的旋转移动允许沿在光束偏转之前或在无光束偏转的情况下基本上平行于光轴或在考虑经偏转的光轴时垂直于光轴及列延伸方向的第二影像轴线的影像稳定化。此外，所描述的布置可诸如通过所描述的致动器54使得光束偏转装置的平移移动固定于所提及的框架中且使得阵列14的平移移动垂直于列延伸方向，该致动器54可用于实现聚焦调整且因此用于实现自动聚焦功能。
为了完整起见，应指出，装置在经由影像传感器区域捕捉时捕捉通过通道成像至影像传感器区域的每通道场景的影像，且装置视情况可包含处理器，诸如处理器85，该处理器联合或融合影像以形成对应于总视野中的场景的总影像和/或提供额外数据，诸如3D影像数据及关于用于形成深度图的对象场景的深度信息，以及用于软件技术实现诸如重聚焦(确定实际捕捉之后的清晰度区域)、全对焦(all–in-focus)影像、虚拟绿色屏幕(前景与背景的分离)及其他。后面任务也可通过该处理器执行或在外部执行。然而，处理器也可表示在多孔径成像装置外部的组件。
图6图示至此描述的替代例的装置10可(例如)安装于诸如移动电话、智能电话或媒体播放器或类似的便携式设备200的扁平外壳中，其中在此状况下，影像传感器12或影像传感器区域的平面以及通道14的光学器件的透镜平面(例如)被定向为垂直于扁平外壳的扁平延伸方向，或平行于厚度方向。以此方式，例如，光束偏转装置24将提供多孔径成像装置10的总视野被布置于扁平外壳的前侧202的前方，该前侧(例如)也包含屏幕。替代地，在视野将位于扁平壳体的与前侧202相对的背侧的前方的情况下，此偏转也将是有可能的。外壳可包含穿透侧202中的透明窗206以便使光学通道14的光径透射。另外，可附接可切换隔膜(以机械方式移动、为电致变色的)以影响光经由前侧和/或后侧上的窗口的开口的进入。设备200的外壳或设备自身可为扁平的，因为装置10的平行于外壳的厚度的结构高度可通过装置10在外壳中的所示出位置而保持为小的。也可通过在与侧面202相对的侧面上提供窗口并例如在两个位置之间移动光束偏转装置而提供可切换性，其中(例如)当镜面在前侧上及后侧上进行镜像处理并从一个位置旋转至另一位置时，或当刻面镜面包含用于一个位置的刻面集合及用于另一位置的另一刻面集合，其中这些刻面集合在列延伸方向上彼此邻接地布置且光束偏转装置沿着列延伸方向的平移往复移动引起两个位置之间的切换时，可执行在两个位置之间移动光束偏转装置。当然，也有可能将装置10安装于可为诸如汽车的非便携式设备的另一设备中。图7出于立体视觉目的展示若干模组10(例如)可以沿着列延伸方向彼此之间以基本距离B安装在设备200中，这些模组的通道的局部视野完全或视情况甚至以全等方式覆盖同一视野，基本距离B对于两个模组是相等的。也可设想到多于两个模组。模组10的列延伸方向可能并非共线的，而是仅平行于彼此。然而，如已提及，将再次提及装置10或模组也可装备有通道，使得群组中的通道各自完全覆盖同一总视野。
上文已指出，光径或光轴可在光束偏转之前或光束偏转时偏离平行。下文将描述此情形，其中通道可具备某种预发散。使用光轴221至224的此预发散，例如将有可能的是，并非所有刻面倾斜都是不同的，而是通道的一些群组例示性地包含具有相同倾斜的刻面。具有相同倾斜的刻面然后可一体式地或连续合并至彼此中而形成，即，成为与在列延伸方向上相邻的通道的该群组相关联的刻面。这些通道的光轴的发散然后可源自如通过通道的光学器件的光学中心与影像传感器区域之间的侧向偏移而达成的这些光轴的发散。举例而言，预发散可限于一个平面。例示性地，光轴在光束偏转之前或无光束偏转情况下可位于一个共同平面中，然而以发散方式，且刻面仅引起另一横向平面内的额外发散，即，刻面皆平行于列延伸方向且仅对于先前提及的光轴的共同平面彼此不同地倾斜，其中再次，若干刻面可包括相同倾斜或可共同地关联至通道的群组，通道的光轴(例如)在光束偏转之前或无光束偏转情况下已在先前提及的光轴的共同平面中成对地区分开。
可存在的上文所提及的预发散可(例如)通过使光学器件的光学中心位于沿着列延伸方向的直线上而达成，而影像传感器区域的中心被布置为：偏离光学中心沿着影像传感器区域的平面的法线至影像传感器平面中的直线上的点的投影，例如在沿着列延伸方向和/或沿着垂直于列延伸方向及影像传感器法线二者的方向以通道特定方式与影像传感器平面中的先前所提及的直线上的点偏离的点处。替代地，预发散可通过使影像传感器的中心位于沿着列延伸方向的直线上来达成，而光学器件的中心被布置为：偏离影像传感器的光学中心沿着光学器件的光学中心的平面的法线至光学器件中心平面中直线上的点的投影，例如在沿着列延伸方向和/或沿着垂直于列延伸方向及光学器件中心平面法线二者的方向以通道特定方式与光学器件中心平面中的先前所提及的直线上的点偏离的点处。较佳的是，之前提及的自各个投影的通道特定偏离仅位于列延伸方向上，即，光轴仅位于具有正使用的预发散的共同平面中。光学中心及影像传感器区域中心二者然后将位于平行于列延伸方向的直线上，但具有不同中间距离。透镜与影像传感器之间的在垂直于列延伸方向的侧向方向上的侧向偏移反之将导致较大结构高度。列延伸方向上的纯平面内偏移并不改变结构高度，而可导致较少刻面和/或刻面可包含仅角定向的倾斜，由此使得结构更简单。对于固持于共同托架上的根据图5的光学器件的状况，这被例示性地示出于图8A及图8B中，其中一方面相邻通道141和142以及相邻通道143和144分别包含光轴141和142以及143和144，这些光轴位于共同平面中但相对于彼此偏斜，即具备预发散。刻面261及262可由刻面形成，而刻面263及264可由另一刻面形成，如由各个成对刻面之间的虚线所展示，并且仅两个刻面仅在一个方向上倾斜，且皆平行于列延伸方向。
此外，可提供一些光学通道被关联至同一局部视野，例如出于超分辨率或增加分辨率的目的，这些通道使用该分辨率对对应局部视野进行采样。此群组内的光学通道然后将(例如)在光束偏转之前为平行的，且将通过刻面偏转至局部视野。有利地，群组的通道的影像传感器的像素影像将位于此群组的另一通道的影像传感器的像素的影像之间的中间位置中。
并非出于超分辨率目的，而是仅出于立体视觉目的，例如，将设想到如下实施：在列延伸方向上直接相邻的通道的群组用其局部视野完全覆盖总视野，且相互直接紧邻的通道的另一群组也完全覆盖总视野。
因此，以上实施例可以以具有单列通道布置的多孔径成像装置的形式实施，其中每一通道透射总视野的局部视野且这些局部视野部分地重叠。具有用于3D影像捕捉的立体、三重、四重等结构的若干此类多孔径成像装置的结构也是有可能的。多个模组可因此实施为连续列。连续列可使用相同致动器及共同光束偏转组件。可位于光径中一个或若干个补强基体可在整个列上延伸，该整个列可形成立体、三重、四重结构。可使用超分辨率方法，其中若干通道对相同的子影像区域进行成像。光轴可在无任何光束偏转装置情况下已发散，使得在光束偏转单元上需要较少刻面。刻面然后有利地包含仅单一有角度组件。影像传感器可为单一件，包含仅一个连续像素矩阵或若干个间杂像素矩阵。影像传感器可由许多子传感器构成，这些子传感器(例如)彼此邻接地布置于导电板上。自动聚焦驱动可被配置为使得光束偏转组件与光学器件同步地移动，或为空闲的。

Claims (14)

1.一种多孔径成像装置，其包含：
影像传感器(12)；
彼此邻接地布置的光学通道(141,142,143,144)的单列阵列(14)，其中每个光学通道包含用于将总视野(28)的局部视野(301,302,303,304)投影于所述影像传感器的各个影像传感器区域(121,122,123,124)上的光学器件(161,162,163,164)；
光束偏转装置(24)，其用于使所述光学通道的光径(221,222,223,224)偏转；
调整构件(90；96i；98i；100i)，其用于通道特定地改变各个光学通道的影像传感器区域(121,122,123,124)、所述各个光学通道的光学器件(161,162,163,164)与所述光束偏转装置(24)之间的相对位置，或用于通道特定地改变所述各个光学通道的光学器件(161,162,163,164)或所述光束偏转装置的与使所述各个光学通道的光径偏转相关的片段(261,262,263,264)的光学特性；
其中储存有默认值的储存器和/或用于将传感器数据转换为用于通道特定地控制调整构件的默认值的控制器；
其中所述光束偏转装置被支撑为围绕旋转轴线可通道全局且对于全部光学通道相同地旋转，所述旋转轴线平行于所述单列阵列的列延伸方向；
所述多孔径成像装置还包含：
第一致动器(102c)，其用于产生所述光束偏转装置(24)围绕所述旋转轴线的旋转移动，并由所述多孔径成像装置的光学影像稳定化控制器控制；
第二致动器(102a)，其用于光学通道的单列阵列的光学器件沿着所述单列阵列的列延伸方向的平移移动，进一步由所述多孔径成像装置的所述光学影像稳定化控制器控制，使得沿着第一影像轴线的影像稳定化由光学通道的单列阵列的光学器件的平移移动引起，且沿着第二影像轴线的影像稳定化通过产生所述光束偏转装置的旋转移动而引起。
2.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中所述调整构件包含：
用于至少一个通道(14i)的第一调整构件致动器(96i)，其用于横向于和/或纵向于各个通道的光径移动所述各个通道的光学器件。
3.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中所述调整构件包含：
用于至少一个通道(14i)的相变组件(100i)，其用于改变所述各个光学通道的光学器件(16i)的光学表面或所述光束偏转装置的与使所述各个光学通道的光径偏转相关的片段(26i)的局部折射率分布或形状。
4.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中所述调整构件包含：
用于至少一个通道(14i)的第二调整构件致动器(98i)，其用于倾斜所述光束偏转装置的与使所述各个光学通道的光径偏转相关的片段。
5.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其除所述调整构件外还包含致动器(102)，所述致动器(102)用于产生所述影像传感器、所述单列阵列与所述光束偏转装置之间的通道全局相对移动。
6.如权利要求5所述的多孔径成像装置，其中除所述调整构件外存在的所述致动器为所述多孔径成像装置的自动聚焦控制器(104)或影像稳定化控制器(106)的部分。
7.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其进一步包含第三致动器(102b)，所述第三致动器(102b)用于多个光学通道的光学器件沿着所述多个光学通道的光径(221,222,223,224)的平移移动。
8.如权利要求7所述的多孔径成像装置，其中所述第三致动器(102b)由所述多孔径成像装置的聚焦控制器控制。
9.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中所述默认值被配置为或在所述控制器中当前传感器数据至适当默认值的映射被固定整合以使得所述控制器被配置为使得通过借助于所储存的默认值控制调整构件以减小在所述光学通道中的一个或多个特性的分布的离差量度，所储存的默认值包括：
所述光学器件的焦距，
所述光学通道的景深距离。
10.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中所述默认值或所述控制器进行的转换展现对以下各个的相依性：所述影像传感器区域的影像传感器数据和/或与所述多孔径成像装置的温度、压力、湿度、空间位置相关的传感器的数据，和/或所述多孔径成像装置的加速度和/或所述多孔径成像装置的旋转速率。
11.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中由所述第二致动器移动的所述光学通道的单列阵列(14)沿着所述影像传感器和所述光束偏转装置之间的光学通道的路径布置。
12.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中第二致动器(102a)适用于为光学通道的单列阵列的光学器件提供对于全部光学通道相同的平移移动。
13.如权利要求1所述的多孔径成像装置，其中不同光学通道的光学器件由共同托架彼此固定。
14.一种用于调整多孔径成像装置的方法，所述多孔径成像装置包含：影像传感器(12)；彼此邻接地布置的光学通道(141,142,143,144)的单列阵列(14)，其中每个光学通道包含用于将总视野(28)的局部视野(301,302,303,304)投影于所述影像传感器的各个影像传感器区域(121,122,123,124)上的光学器件(161,162,163,164)；及光束偏转装置(24)，其用于使所述光学通道的光径(221,222,223,224)偏转，其中所述光束偏转装置被支撑为围绕旋转轴线可通道全局且对于全部光学通道相同地旋转，所述旋转轴线平行于所述单列阵列的列延伸方向，所述方法包含以下步骤：
自储存器读出默认值，或自传感器数据计算所述默认值；以及
依赖于所述默认值中的传感器数据，通道特定地改变各个光学通道的影像传感器区域(121,122,123,124)、所述各个光学通道的光学器件(161,162,163,164)与所述光束偏转装置(24)之间的相对位置，或通道特定地改变所述各个光学通道的光学器件(161,162,163,164)或所述光束偏转装置的与使所述各个光学通道的光径偏转相关的片段(261,262,263,264)的光学特性；
利用第一致动器(102c)产生所述光束偏转装置(24)围绕所述旋转轴线的旋转移动，并通过所述多孔径成像装置的光学影像稳定化控制器控制所述第一致动器(102c)；
利用第二致动器(102a)沿着所述单列阵列的列延伸方向平移地移动光学通道的单列阵列的光学器件，通过所述多孔径成像装置的光学影像稳定化控制器控制所述第二致动器(102a)使得沿着第一影像轴线的影像稳定化由光学通道的单列阵列的光学器件的平移移动引起，且沿着第二影像轴线的影像稳定化通过产生所述光束偏转装置的旋转移动而引起。
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