JP2017524976A - 視差およびチルトアーティファクトが無い屈曲光学系を使用するマルチカメラシステム - Google Patents
視差およびチルトアーティファクトが無い屈曲光学系を使用するマルチカメラシステム Download PDFInfo
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Abstract
Description
[0026]本明細書で開示される実施形態は、屈曲光学系を用いるアレイカメラを使用して、視差およびチルトアーティファクトが実質的に無い画像を生成するためのシステム、方法、および装置を提供する。本発明の態様は、キャプチャされた画像において視差アーティファクトをほとんどまたは全く提示しないアレイカメラに関する。例えば、アレイカメラの中央ミラーピラミッドまたはプリズムの水平面は、共通ポイント(「アペックス」と称される)で交差しうる。アペックスは、アレイ中のカメラの光軸に関する交差のポイントとして、それに加えて仮想光軸との交差のポイントとしての役割をしうる。アレイ中の各カメラは、中央ミラープリズムの対応するファセットを使用して画像シーンの一部分を「見て」、それにより、各個別のカメラ/ミラーペアは、全アレイカメラのサブアパーチャのみを表現する。完全なアレイカメラは、すべての個別アパーチャ射線(ray)の和(sum)に基づいて、すなわち、サブアパーチャによって生成された画像を互いにステッチすることに基づいて生成された合成アパーチャを有する。各カメラは、センサおよびレンズアセンブリを含むことができ、レンズアセンブリは、カメラ光軸に沿って位置する凸部の中央部を有し、各カメラは、センサとレンズアセンブリとの間にセカンダリ光再方向付け面を任意で含むことができる。センサは、画像シーンからより多くの光をキャプチャするために、光軸の中心から外れて位置付けされうる。
II.屈曲光学系アレイカメラの概要
III.視差およびチルトアーティファクトが無い屈曲光学系アレイカメラの概要
FOV=2β
β=90−α
FOV=180−2α
である。
IV.実例的なキャプチャされた画像の概要
V.実例的な画像キャプチャプロセスの概要
VI.実装するシステムおよび用語
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
複数のプライマリ光再方向付け面を含む反射コンポーネント、前記反射コンポーネントは、前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々によって形成された水平面の交差のロケーションにアペックスを備える、と、
複数のカメラ、前記複数のカメラの各々は、光軸を有し、前記複数のカメラは、各々が前記反射コンポーネントの前記プライマリ光再方向付け面のうちの1つからの再方向付けされた光を受信するように、および前記複数のカメラの各々の前記光軸が前記反射コンポーネントの前記アペックスと交差するようアラインされるように、配列されている、
を備えるイメージングシステム。
[C2]
前記アペックスを通る仮想光軸をさらに備え、前記複数の光方向付け面のうちの少なくとも1つは、前記仮想光軸に対する前記複数のプライマリ光再方向付け面の前記少なくとも1つによって形成された水平面は、第1の角度を形成するように位置付けられ、前記複数のプライマリ光反射面の前記少なくとも1つ光を受信する前記複数のカメラのうちの1つの前記光軸は、前記仮想光軸に対する第2の角度を形成し、前記第2の角度は、前記第1の角度の値の二倍に等しい値を有する、
C1に記載のシステム。
[C3]
前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々は、前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々によって形成された水平面が前記仮想光軸に対する前記第1の角度を形成するように位置付けされ、前記複数のカメラの各々の前記光軸は、前記仮想光軸に対する前記第2の角度を形成する、
C2に記載のシステム。
[C4]
前記複数のプライマリ光再方向付け面の第1のサブセットによって形成された水平面は、前記仮想光軸に対する前記第1の角度を形成し、
前記複数のカメラの対応する第1のセットの前記光軸は、前記仮想光軸に対する前記第2の角度を形成し、
前記複数のプライマリ光再方向付け面の第2のサブセットによって形成された水平面は、前記仮想光軸に対する第3の角度を形成し、前記第3の角度は、前記第1の角度の前記値とは異なる値を有し、
前記複数のカメラの対応する第2のサブセットの前記光軸は、前記仮想光軸に対する第4の角度を形成し、前記第4の角度は、前記第3の角度の前記値の二倍に等しい値を有する、
C2に記載のシステム。
[C5]
前記複数のカメラのうちの1つのカメラは、レンズアセンブリおよびセンサを備え、前記カメラの前記光軸は、前記レンズアセンブリの凸部の中央部と交差し、前記光軸は、前記センサの中央部からオフセットされたロケーションで前記センサと交差する、
C1に記載のシステム。
[C6]
複数のレンズアセンブリおよび複数の画像センサをさらに備え、前記複数のカメラの各々は、前記複数のレンズアセンブリのうちの1つおよび前記複数の画像センサのうちの1つを備える、
C1に記載のシステム。
[C7]
前記複数のレンズアセンブリの各々は、凸部の中央部を有し、前記複数のレンズアセンブリのうちの少なくとも2つは、前記アペックスが前記複数のレンズアセンブリの前記少なくとも2つの各々の前記凸部の中央部から等距離にあるように位置付けられる、
C6に記載のシステム。
[C8]
前記複数のレンズアセンブリは、互いに実質的に同一であり、前記複数のレンズアセンブリは、前記アペックスから等距離に位置付けられる、
C6に記載のシステム。
[C9]
実質的に平面の回路基板をさらに備え、前記複数の画像センサの各々は、前記実質的に平面の回路基板上に位置付けられるか、または前記実質的に平面の回路基板に差し込まれる、
C6に記載のシステム。
[C10]
複数のセカンダリ光再方向付け面をさらに備え、前記複数のセカンダリ光再方向付け面の各々は、前記複数のレンズアセンブリのうちの対応する1つから入来する光を受信し、前記入来する光を前記複数の画像センサのうちの対応する1つに向けて再方向付けするように構成される、
C9に記載のシステム。
[C11]
前記複数のセカンダリ光再方向付け面は各々、屈折プリズムの反射面のうちの1つを備える、
C10に記載のシステム。
[C12]
視差およびチルトアーティファクトが実質的に無い屈曲光学系アレイカメラを製造する方法であって、
複数のプライマリ光再方向付け面を含む反射コンポーネントを設けること、前記反射コンポーネントは、前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々によって形成された水平面の交差のロケーションにアペックスを備える、と、
前記反射コンポーネントの周囲に位置付けられる複数のカメラの各カメラに関して、
前記複数のプライマリ光再方向付け面のうちの1つからターゲット画像シーンを表現する光の一部分を受信するためにレンズアセンブリを位置付けすること、前記レンズアセンブリは、光軸を有する、および
前記光軸が前記アペックスと交差するようアラインされるように前記レンズアセンブリを位置付けすること、と
を備える、方法。
[C13]
前記複数のカメラの各カメラに関して、前記レンズアセンブリから光を受信するために画像センサを位置付けすることをさらに備える、
C12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C14]
前記光軸が、前記画像センサの中央部からオフセットされた位置で前記画像センサと交差するように前記画像センサを位置付けすることをさらに備える、
C13に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C15]
おおよそ4.5mm以下の内部高を有する筺体内に前記複数のカメラを配列することをさらに備える、
C12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C16]
前記アペックスから等距離になるように前記複数のカメラの少なくとも2つの前記レンズアセンブリを位置付けすることをさらに備える、
C12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C17]
前記屈曲光学系アレイカメラは、仮想カメラの仮想光軸を備え、前記仮想カメラは、前記複数のカメラの各々の視野を組み合わせることによって形成される、
C12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C18]
前記仮想光軸に対して第1の角度で前記複数のプライマリ光再方向付け面のうちの1つを位置付けすることと、前記仮想光軸に対して第2の角度で前記複数のカメラのうちの対応する1つの前記レンズアセンブリを位置付けすることとをさらに備え、前記第2の角度は、前記第1の角度の値の二倍である値を有する、
C17に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C19]
実質的に平面の回路基板を設けることと、
前記複数のカメラの各々に関して、
前記レンズアセンブリから光を受信するように位置付けられた画像センサを設けること、および
前記実質的に平面の回路基板上の、または前記実質的に平面の回路基板に差し込まれた前記画像センサを位置付けすること、と
をさらに備える、C12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C20]
前記複数のカメラの各々に関して、前記レンズアセンブリと前記画像センサとの間にセカンダリ光再方向付け面を設けることをさらに備え、前記セカンダリ光再方向付け面は、前記レンズアセンブリからターゲット画像シーンを表現する前記光の一部分を受信し、前記光の一部分を前記画像センサに向けて再方向付けするように構成される、
C19に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C21]
前記ターゲット画像シーンの完全な画像に、前記複数のカメラの各々の前記光の一部分を表現するデータをアセンブルするように構成された処理モジュールに前記複数のカメラの各々を電子的に結合することをさらに備える、
C12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。
[C22]
ターゲット画像シーンを表現する光を複数の部分に分割し、異なる方向に、前記複数の部分の各々を再方向付けするための手段と、
前記複数の光の部分の各々の焦点を合わせるための手段と、
焦点を合わされた後に前記複数の光の部分の各々をキャプチャするための手段と、
を備え、
前記光を分割するための手段、焦点を合わせるための手段、およびキャプチャするための手段は、前記複数の光の部分に基づいて生成された画像間の視差およびチルトアーティファクトを低減または除去するために所定の空間関係にしたがって位置付けられる、
画像キャプチャ装置。
[C23]
前記焦点を合わせるための手段から受信された前記複数の光の部分を、前記キャプチャするための手段上に再方向付けするための手段をさらに備える、
C22に記載の画像キャプチャ装置。
[C24]
前記複数の部分に前記ターゲット画像シーンを表現する光を前記分割するための手段は、対応する複数の反射ファセットを有する反射コンポーネントと、対応する複数の出力ファセットを有する屈折プリズムとのうちの1つを備える、
C22に記載の画像キャプチャ装置。
[C25]
前記所定の空間関係は、前記ターゲット画像シーンを表現する光を前記分割するための手段と、前記焦点を合わせるための手段と、前記キャプチャするための手段との間の幾何学的な関係を定義する、
C22に記載の画像キャプチャ装置。
[C26]
視差およびチルトアーティファクトが実質的に無いアレイカメラを形成する方法であって、垂直な対称軸を有するアレイに位置付けられる複数のカメラの各々のカメラに関して、
画像センサのための第1のロケーションを選択することと、
プライマリ光方向付け面によって形成された水平面がアペックスポイントと交差するように前記プライマリ光方向付け面のための第2のロケーションを選択すること、前記第2のロケーションは、前記プライマリ光方向付け面がターゲット画像シーンを表現する光の一部分を前記画像センサに向けて方向付けするように選択される、と、
前記センサと前記プライマリ光方向付け面との間に位置付けられたレンズアセンブリの凸部の中央部のための第3のロケーションを選択すること、第3のロケーションは、前記カメラの光軸角度が前記アペックスポイントと交差するように選択される、と
を備え、
前記方法は、1つまたは複数のコンピューティングデバイスによってプログラムで実行される、
方法。
[C27]
前記凸部の中央部と前記アペックスとの間の距離が前記複数のカメラの各々にとって同じであるように前記複数のカメラの各カメラのための前記第3のロケーションを選択することをさらに備える、
C26に記載の方法。
[C28]
前記第1のロケーションおよび第3のロケーションは、前記カメラの光軸角度が前記垂直な対称軸に対する第2の角度を形成するように選択され、前記第2の角度は、前記第1の角度の二倍である、
C26に記載の方法。
[C29]
前記プライマリ光方向付け面が前記垂直な対称軸に対して第1の角度で位置付けられるように前記第2のロケーションを選択することをさらに備える、
C26に記載の方法。
[C30]
前記光軸が前記垂直な対称軸に対する第2の角度を形成するように前記第3のロケーションを選択することをさらに備え、前記第2の角度は、前記第1の角度の二倍である、
C29に記載の方法。
Claims (30)
- 複数のプライマリ光再方向付け面を含む反射コンポーネント、前記反射コンポーネントは、前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々によって形成された水平面の交差のロケーションにアペックスを備える、と、
複数のカメラ、前記複数のカメラの各々は、光軸を有し、前記複数のカメラは、各々が前記反射コンポーネントの前記プライマリ光再方向付け面のうちの1つからの再方向付けされた光を受信するように、および前記複数のカメラの各々の前記光軸が前記反射コンポーネントの前記アペックスと交差するようアラインされるように、配列されている、
を備えるイメージングシステム。 - 前記アペックスを通る仮想光軸をさらに備え、前記複数の光方向付け面のうちの少なくとも1つは、前記仮想光軸に対する前記複数のプライマリ光再方向付け面の前記少なくとも1つによって形成された水平面は、第1の角度を形成するように位置付けられ、前記複数のプライマリ光反射面の前記少なくとも1つ光を受信する前記複数のカメラのうちの1つの前記光軸は、前記仮想光軸に対する第2の角度を形成し、前記第2の角度は、前記第1の角度の値の二倍に等しい値を有する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々は、前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々によって形成された水平面が前記仮想光軸に対する前記第1の角度を形成するように位置付けされ、前記複数のカメラの各々の前記光軸は、前記仮想光軸に対する前記第2の角度を形成する、
請求項2に記載のシステム。 - 前記複数のプライマリ光再方向付け面の第1のサブセットによって形成された水平面は、前記仮想光軸に対する前記第1の角度を形成し、
前記複数のカメラの対応する第1のセットの前記光軸は、前記仮想光軸に対する前記第2の角度を形成し、
前記複数のプライマリ光再方向付け面の第2のサブセットによって形成された水平面は、前記仮想光軸に対する第3の角度を形成し、前記第3の角度は、前記第1の角度の前記値とは異なる値を有し、
前記複数のカメラの対応する第2のサブセットの前記光軸は、前記仮想光軸に対する第4の角度を形成し、前記第4の角度は、前記第3の角度の前記値の二倍に等しい値を有する、
請求項2に記載のシステム。 - 前記複数のカメラのうちの1つのカメラは、レンズアセンブリおよびセンサを備え、前記カメラの前記光軸は、前記レンズアセンブリの凸部の中央部と交差し、前記光軸は、前記センサの中央部からオフセットされたロケーションで前記センサと交差する、
請求項1に記載のシステム。 - 複数のレンズアセンブリおよび複数の画像センサをさらに備え、前記複数のカメラの各々は、前記複数のレンズアセンブリのうちの1つおよび前記複数の画像センサのうちの1つを備える、
請求項1に記載のシステム。 - 前記複数のレンズアセンブリの各々は、凸部の中央部を有し、前記複数のレンズアセンブリのうちの少なくとも2つは、前記アペックスが前記複数のレンズアセンブリの前記少なくとも2つの各々の前記凸部の中央部から等距離にあるように位置付けられる、
請求項6に記載のシステム。 - 前記複数のレンズアセンブリは、互いに実質的に同一であり、前記複数のレンズアセンブリは、前記アペックスから等距離に位置付けられる、
請求項6に記載のシステム。 - 実質的に平面の回路基板をさらに備え、前記複数の画像センサの各々は、前記実質的に平面の回路基板上に位置付けられるか、または前記実質的に平面の回路基板に差し込まれる、
請求項6に記載のシステム。 - 複数のセカンダリ光再方向付け面をさらに備え、前記複数のセカンダリ光再方向付け面の各々は、前記複数のレンズアセンブリのうちの対応する1つから入来する光を受信し、前記入来する光を前記複数の画像センサのうちの対応する1つに向けて再方向付けするように構成される、
請求項9に記載のシステム。 - 前記複数のセカンダリ光再方向付け面は各々、屈折プリズムの反射面のうちの1つを備える、
請求項10に記載のシステム。 - 視差およびチルトアーティファクトが実質的に無い屈曲光学系アレイカメラを製造する方法であって、
複数のプライマリ光再方向付け面を含む反射コンポーネントを設けること、前記反射コンポーネントは、前記複数のプライマリ光再方向付け面の各々によって形成された水平面の交差のロケーションにアペックスを備える、と、
前記反射コンポーネントの周囲に位置付けられる複数のカメラの各カメラに関して、
前記複数のプライマリ光再方向付け面のうちの1つからターゲット画像シーンを表現する光の一部分を受信するためにレンズアセンブリを位置付けすること、前記レンズアセンブリは、光軸を有する、および
前記光軸が前記アペックスと交差するようアラインされるように前記レンズアセンブリを位置付けすること、と
を備える、方法。 - 前記複数のカメラの各カメラに関して、前記レンズアセンブリから光を受信するために画像センサを位置付けすることをさらに備える、
請求項12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - 前記光軸が、前記画像センサの中央部からオフセットされた位置で前記画像センサと交差するように前記画像センサを位置付けすることをさらに備える、
請求項13に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - おおよそ4.5mm以下の内部高を有する筺体内に前記複数のカメラを配列することをさらに備える、
請求項12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - 前記アペックスから等距離になるように前記複数のカメラの少なくとも2つの前記レンズアセンブリを位置付けすることをさらに備える、
請求項12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - 前記屈曲光学系アレイカメラは、仮想カメラの仮想光軸を備え、前記仮想カメラは、前記複数のカメラの各々の視野を組み合わせることによって形成される、
請求項12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - 前記仮想光軸に対して第1の角度で前記複数のプライマリ光再方向付け面のうちの1つを位置付けすることと、前記仮想光軸に対して第2の角度で前記複数のカメラのうちの対応する1つの前記レンズアセンブリを位置付けすることとをさらに備え、前記第2の角度は、前記第1の角度の値の二倍である値を有する、
請求項17に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - 実質的に平面の回路基板を設けることと、
前記複数のカメラの各々に関して、
前記レンズアセンブリから光を受信するように位置付けられた画像センサを設けること、および
前記実質的に平面の回路基板上の、または前記実質的に平面の回路基板に差し込まれた前記画像センサを位置付けすること、と
をさらに備える、請求項12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - 前記複数のカメラの各々に関して、前記レンズアセンブリと前記画像センサとの間にセカンダリ光再方向付け面を設けることをさらに備え、前記セカンダリ光再方向付け面は、前記レンズアセンブリからターゲット画像シーンを表現する前記光の一部分を受信し、前記光の一部分を前記画像センサに向けて再方向付けするように構成される、
請求項19に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - 前記ターゲット画像シーンの完全な画像に、前記複数のカメラの各々の前記光の一部分を表現するデータをアセンブルするように構成された処理モジュールに前記複数のカメラの各々を電子的に結合することをさらに備える、
請求項12に記載の屈曲光学系アレイカメラを製造する方法。 - ターゲット画像シーンを表現する光を複数の部分に分割し、異なる方向に、前記複数の部分の各々を再方向付けするための手段と、
前記複数の光の部分の各々の焦点を合わせるための手段と、
焦点を合わされた後に前記複数の光の部分の各々をキャプチャするための手段と、
を備え、
前記光を分割するための手段、焦点を合わせるための手段、およびキャプチャするための手段は、前記複数の光の部分に基づいて生成された画像間の視差およびチルトアーティファクトを低減または除去するために所定の空間関係にしたがって位置付けられる、
画像キャプチャ装置。 - 前記焦点を合わせるための手段から受信された前記複数の光の部分を、前記キャプチャするための手段上に再方向付けするための手段をさらに備える、
請求項22に記載の画像キャプチャ装置。 - 前記複数の部分に前記ターゲット画像シーンを表現する光を前記分割するための手段は、対応する複数の反射ファセットを有する反射コンポーネントと、対応する複数の出力ファセットを有する屈折プリズムとのうちの1つを備える、
請求項22に記載の画像キャプチャ装置。 - 前記所定の空間関係は、前記ターゲット画像シーンを表現する光を前記分割するための手段と、前記焦点を合わせるための手段と、前記キャプチャするための手段との間の幾何学的な関係を定義する、
請求項22に記載の画像キャプチャ装置。 - 視差およびチルトアーティファクトが実質的に無いアレイカメラを形成する方法であって、垂直な対称軸を有するアレイに位置付けられる複数のカメラの各々のカメラに関して、
画像センサのための第1のロケーションを選択することと、
プライマリ光方向付け面によって形成された水平面がアペックスポイントと交差するように前記プライマリ光方向付け面のための第2のロケーションを選択すること、前記第2のロケーションは、前記プライマリ光方向付け面がターゲット画像シーンを表現する光の一部分を前記画像センサに向けて方向付けするように選択される、と、
前記センサと前記プライマリ光方向付け面との間に位置付けられたレンズアセンブリの凸部の中央部のための第3のロケーションを選択すること、第3のロケーションは、前記カメラの光軸角度が前記アペックスポイントと交差するように選択される、と
を備え、
前記方法は、1つまたは複数のコンピューティングデバイスによってプログラムで実行される、
方法。 - 前記凸部の中央部と前記アペックスとの間の距離が前記複数のカメラの各々にとって同じであるように前記複数のカメラの各カメラのための前記第3のロケーションを選択することをさらに備える、
請求項26に記載の方法。 - 前記第1のロケーションおよび第3のロケーションは、前記カメラの光軸角度が前記垂直な対称軸に対する第2の角度を形成するように選択され、前記第2の角度は、前記第1の角度の二倍である、
請求項26に記載の方法。 - 前記プライマリ光方向付け面が前記垂直な対称軸に対して第1の角度で位置付けられるように前記第2のロケーションを選択することをさらに備える、
請求項26に記載の方法。 - 前記光軸が前記垂直な対称軸に対する第2の角度を形成するように前記第3のロケーションを選択することをさらに備え、前記第2の角度は、前記第1の角度の二倍である、
請求項29に記載の方法。
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