JP2017525221A - 半球形および球形撮像のための広角視野アレイカメラ - Google Patents

Abstract

各態様は、超広角視野画像を生成するための方法およびシステムに関する。いくつかの実施形態では、広角視野画像をキャプチャするための画像キャプチャシステムが、アパーチャと、そのアパーチャを通じて光を受光するように配置された中央カメラと、センターカメラは光学軸を有し、中央カメラのそばに配設され、センターカメラの光学軸の一部分に向けられた複数の周辺カメラと、その複数のカメラはセンターカメラの周りに配列され、複数の展開式反射体と、を備える。反射体は、第１の位置から第２の位置に移動するように構成され、センターカメラの光学軸から背くミラー状の第１の表面と、センターカメラの光学軸に向いた第２の黒色表面とを有し、複数の周辺カメラがセンターカメラの周りに配列される。

Description

[0001]本開示は、マルチカメラアレイを含む撮像システムおよび方法に関する。特に、本開示は、広角視野画像をキャプチャする一方でロープロファイル撮像システムおよびモバイルデバイスを可能にするシステムおよび方法に関する。

[0002]モバイルフォンおよびタブレットコンピューティングデバイスなどの多くのモバイルデバイスは、スチルおよび／またはビデオ画像をキャプチャするように、ユーザによって操作され得るカメラを含む。モバイルデバイスは通常、比較的小さくなるように設計されるので、ロープロファイルモバイルデバイスを保守するために、カメラまたは撮像システムを、可能な限り薄くなるように設計することが重要であり得る。屈曲光学画像センサーアレイ（「アレイカメラ」）により、焦点距離を短縮することなく、またはセンサーアレイの視野にわたって画像の解像度を低下させることなく、ロープロファイル画像キャプチャデバイスの作成が可能となっている。１次および２次表面を使って、アレイ中の各センサーに向かって光を方向変換することによって、ならびに１次および２次表面の間で入射光を合焦（focus）させるのに使われるレンズアセンブリを配置することによって、センサーアレイは、レンズアセンブリに垂直な平坦基板上に配置され得る。より長い焦点距離は、光学ズームなどの特徴を実装することと、より多くの光学要素を追加するなどして、従来のモバイルカメラによって一般に与えられるよりも多くの空間を要求する、より複雑な光学系を組み込むこととを可能にする。

[0003]カメラは、画像をキャプチャするための広角の視野（「ＦＯＶ」）を生じさせるために、高価で大きな光学的構成要素を必要とし得る。（たとえばモバイルデバイス上の）いくつかのカメラは、広角または超広角のＦＯＶを生じさせるために使用され得るレンズに対してサイズおよび／または重量の制限を有し得、そのため、広角のＦＯＶをキャプチャするのに必要となる大きな光学的構成要素の使用は実際的ではない。したがって、たとえばモバイルデバイス内に実装されるような小さな撮像装置を使用して、広角、超広角、または半球形の画像を生成することが可能であることは、多くのユーザにとって望ましくなり得る。

[0004]本明細書で説明する屈曲光学センサーアレイおよび画像キャプチャ技法は、焦点距離を短縮することなく、またはセンサーアレイの視野全体にわたって画像の解像度を低下させることなく、ロープロファイル画像キャプチャデバイスの作成を可能にするものであり、ここにおいて、キャプチャされた画像は、広角視野を有し、視差および傾斜（tilt）のアーティファクトのないものである。薄型のフォームファクタのアレイカメラの問題は、アレイ全体の高さを増大させることなしに広角視野を有する画像をキャプチャすることである。既存のアレイカメラのもう１つの問題は、アレイの種々のカメラから見た、同じ対象物の種々のビュー間における視差および傾斜に起因する品質劣化である。視差は、各カメラによってキャプチャされた画像を完全にアーティファクトのない最終的な画像へとシームレスにスティッチする妨げとなる。カメラビューは部分的に重複し得る（たとえば約２０％だけ）。深度（たとえば、レンズから対象物までの距離）に応じて、あるカメラからの画像は、別のカメラからの画像に対してシフトされ得る。結果として生じる視差および傾斜は、画像が互いにスティッチまたは融合（fuse）されるときに、重複する視野に対応する画像エリアに「２重画像」のゴーストを引き起こし得る。センサー視野に重複がないようにアレイが構成されている場合でも、視差は結果として、線またはエッジなど、画像内の不連続的な形体（features）を、そのような形体がセンサー視野間の境界をまたぐときに生じる。

[0005]上述の問題は特に、いくつかの実施形態では、本明細書で説明するように視差および傾斜のアーティファクトのない広角視野アレイカメラによって対処される。これらの実施形態のいくつかは、中央の視野をキャプチャするためにセンターカメラを採用し得る。本明細書で使用する「カメラ」は、画像センサー（またはマルチエリアセンサー基板のうちの専用の部分）、および画像センサーに提供される光に影響を与える、任意の対応する光学的構成要素を指し得る。たとえば、光学的構成要素は、限定はしないが、アパーチャ、レンズ、複数のレンズおよび／または他の集光もしくはコリメーティング構成要素を含み得るレンズアセンブリ、ミラー、屈折要素、および／または反射要素、ならびに任意のオプションの光学屈曲要素（たとえば、反射面または屈折プリズム）を含み得る。センターカメラは、複数の付加的な周辺カメラによって囲まれ得る。ミラーの中央構造、たとえば、複数の表面もしくはファセット（facet）または複数の展開式反射体を有する固定構造は、ターゲット画像の中央部分を表す光をセンターカメラへと通過させ、ターゲット画像（たとえば、中央部分の周囲の１８０度パノラマ）の周辺部分を表す入射光を、アレイ内の付加的なカメラによるキャプチャのために複数の部分に分割することを可能にするように配置され得る。付加的な周辺カメラは、対応する反射体から受光された光をカメラのセンサーに向かってまたはマルチエリアセンサー基板のうちの専用の部分に向かって方向変換（redirect）するための、１つまたは複数の光学屈曲要素を含み得る。したがって、いくつかの実施形態では、アレイ内の各カメラのセンサーは、実質的に平坦な基板の上に配置され得るか、または複数の画像センシングエリアを有する単一の基板として形成され得る。このような構成は、センサーを種々の平面に配置させることと比較して、アレイの高さを低減するのに役立ち（serve）得る。そのような構成はまた、複数のセンサーを製造および／または配置するコストを低減し得る。ミラー表面およびカメラは、キャプチャされた画像内に視差および傾斜のアーティファクトを引き起こすことを回避するために、所定の空間関係に従って配置され得る。

[0006]分割された光のうちのターゲット画像シーンを表す各部分は、任意の必要な処理、たとえば射影変換を受け、たとえば線形ブレンディングまたは他の画像スティッチング技法によってターゲット画像へと結合され得る。センターカメラ、反射構造、および周辺カメラを使用することにより、広角視野アレイのいくつかの例は、半球形視野を達成し得、ここにおいて、センターカメラは半球形視野の中央部分をキャプチャし、周囲のカメラは協働して、中央部分とスティッチされると全体的な半球形視野を形成する、半球形視野の周辺部分をキャプチャする。そのような半球形カメラは、視野全体を形成するために使用される個々の画像間の視差なしに広角視野をキャプチャする一方で、たとえば、カメラのアレイに対しては高さを約５ｍｍ、反射体に対しては高さを約４ｍｍとして、高さが約９ｍｍの比較的薄いフォームファクタを維持し得る。いくつかの実施形態は、カメラのアレイと反射体の高さのいずれかまたは両方に対して、より低い高さを有し得る。２つのそのようなカメラを、たとえば背中合わせの構成で組み合わせることにより、いくつかの例は、たとえば高さが約１８ｍｍの比較的薄いフォームファクタを維持する一方で、完全な球形の視野を達成し得る。いくつかの実施形態では、反射体は、アレイを収容するハウジングに対抗して平坦に横たわるように引込み可能となり得、そのため、使用しないとき、半球形カメラは約５〜６ｍｍの薄いフォームファクタを有し、球形カメラは約１０〜１２ｍｍの薄いフォームファクタを有するようになる。材料を慎重に選択することで、他の実施形態はさらに小さくなり得る（たとえば、より低い高さおよびより薄いフォームファクタを有し得る）。もちろん、いくつかの実施形態はまた、薄いフォームファクタがその実装形体に必須ではない用途に対しては、より大きくなり得る。

[0007]広角視野画像をキャプチャするための画像キャプチャシステムの一実施形態は、アパーチャと、そのアパーチャを通じて光を受光するように配置された中央カメラとを含み、センターカメラはある光学軸を有する。いくつかの実施形態では、中央カメラの光学軸は、画像キャプチャシステムの入射瞳（entrance pupil）の中央を貫き、センサー平面に対して垂直である。いくつかの実施形態では、アパーチャは入射瞳である。いくつかの実施形態では、複数の周辺カメラが、中央カメラのそばに配設され、センターカメラの光学軸の一部分に向けられる。複数の周辺カメラは、センターカメラの周りに配列され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、６つの周辺カメラ（または特定の設計およびセンサーエリアによる要求に応じて、それより多数または少数）が、実質的に円形の構成で、センターカメラの周りに等しく離間され、センターカメラから等間隔となり得る。周囲カメラの間隔および距離は、アレイの特定の設計要件に応じて変更され得る。

[0008]いくつかの実施形態では、複数の展開式反射体は、アパーチャが配設されている平面（たとえば、センターカメラと周辺カメラとを収容するカメラハウジングの上面）に対して実質的に平行である第１の（または引込み）位置から、センターカメラの光学軸により近接する第２の（または展開）位置に移動するように構成され得る。反射体は、センターカメラの光学軸に背くミラー状の（またはさもなければ概ね光反射性の）第１の表面と、センターカメラの光学軸に向いた背面の（またはさもなければ概ね光吸収性の）第２の表面とを含み得る。複数の周辺カメラおよび複数のミラーは、複数の展開式反射体が第２の位置にあるとき、ミラー状の第１の表面から反射された光の少なくとも一部分が複数の周辺カメラのうちの１つに進入するように、互いに対して配列され得る。

[0009]広角視野アレイカメラの特定の一実装形態では、たとえばカメラが所望の薄型のフォームファクタを有するモバイルデバイス（たとえば、セルフォン、タブレットコンピューティングデバイス、または他の可搬型コンピューティングデバイス）において使用されているとき、中央カメラの周りのミラーは、センターカメラが使用されている唯一のカメラとなるように引っ込められ得る。この位置では、中央カメラは、ミラーが展開されているときと比べて、より広角の視野を有し得る。ミラーが第２の位置に、たとえば図５Ａに示すような高さ「Ｇ」において展開されているとき、中央カメラは、ミラーが引っ込められているときと比べて、より狭角の視野を有し得るが、周囲の周辺カメラは、この構成では、たとえば完全な半球形の視野を達成するために、反射体を引っ込めた中央カメラの視野と比較して、アレイカメラの視野全体に広がるように光を受光し得る。

[0010]展開されたミラーの高さＧ（図５Ａ）（中央カメラの入射瞳と周囲のミラーの高さＧとの間で中央カメラの光学軸に対して平行に測定される）は、カメラの設計者によって与えられた所定値であり得るか、または最適化設計ソフトウェアによって自動的に生成されたものであり得る。そのようなソフトウェアは、必要な最小の高さを発見するなど、所望の結果のセットを最適化するようにセットアップされ得、ここで、製作公差などの要素が考慮に入れられるか、または物理的な機械設計の制約に入れられる。ミラーの傾斜（すなわち、ミラー５６１と中央カメラの光学軸に対して平行な平面との間に形成される角度）は、図５Ａにおいて「β」で示されており、これは、たとえば最適化設計ソフトウェアによって決定される所定値であり得る。βの角度は０〜±３６０°であり得る。いくつかの実施形態では、システムは、展開式反射体が第２の位置にあるときに半球形画像を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、システムは、展開式反射体が第２の位置にあるときに球形画像を生成するように構成される。

[0011]広角視野アレイカメラの１つの目的は、薄型のモバイルフォンのための高解像度半球形カメラを設計することである。一般的なモバイルフォンは、それぞれ３５ｍｍまたは２８ｍｍの焦点距離を有する「フルフレーム」ＤＳＬＲカメラによってキャプチャされる像とほぼ等価である、６４度〜７６度の対角視野（ＤＦＯＶ）を有するカメラを使用している。主にモバイルフォンカメラ汎用性により、視野において３５ｍｍのフルフレームＤＳＬＲレンズと等価であるレンズを用いてキャプチャされた画像は現在、最も自然に見える像を生じると多くの人によって考えられている。したがって、広角視野アレイカメラのいくつかの実装形態が、通常のＤＦＯＶを有する像、ならびにより広角のＤＦＯＶ像および半球形像をキャプチャできることが望ましくなり得る。

[0012]本明細書で説明する広角視野アレイカメラによってキャプチャされた半球形画像を見るための１つの方法は、バーチャルリアリティゴーグルを使用することである。代替的に、たとえば、一般的にモバイルおよびデスクトップコンピューティングデバイス向けに提供されているようなフラットパネルディスプレイ上での表示のために、画像は、半球形画像においてキャプチャされたコンテンツを示す平坦な画像を生成するように処理され得る。そのような平坦な画像は、半球形画像に対しては半円形、またいくつかの例で球形画像に対しては完全な円形の形態をとり得る。

[0013]７６度よりもかなり広角のＤＦＯＶを有する像をキャプチャすることは、いくつかの理由で、モバイルフォン内の１つのカメラを使用して実現するには困難となり得る。視野が増大するにつれて、相対的照度のロールオフも増大する。通常、モバイルフォンの場合、広角視野レンズは、視野の中央と比較して、視野の縁部において変調伝達関数（ＭＴＦ）の著しい低下を有し得る。レンズの偏心および傾斜が視野の縁部付近のＭＴＦをさらに低減させるため、光学的構成要素の製作公差は、より大きなカメラに対するよりも、モバイルデバイスカメラに対してより厳しくなる。本明細書で説明したようなカメラのアレイを使用することは、たとえば約７６度またはそれより広角のＤＦＯＶを有する単一のカメラのみを使用する困難を克服するための良好な解決策となり得る。アレイ内の各カメラは全体画像の一部を見ることになり、したがって、各カメラは、単一の広角視野カメラが有するよりも狭い視野を有することになる。この結果として、アレイカメラの各々が、各レンズの外縁部においてより小さい相対的照度のレンズロールオフを有し、したがって結果的に、合成された画像全体にわたって照度がより均一となり得る。同様に、広角視野を有する合成された画像の縁部におけるＭＴＦは、同様の視野をキャプチャするために使用される単一のレンズのＭＴＦよりも高くなり得る。

[0014]一態様は、広角視野画像をキャプチャするための画像キャプチャシステムであって、第１のアパーチャと、第１のアパーチャを通じて光を受光するように配置された第１のセンターカメラと、第１のセンターカメラは、アパーチャを通じて延びる光学軸を有し、第１のセンターカメラの周りに配列され、第１のセンターカメラの光学軸の一部分に向けられた第１の複数の周辺カメラと、第１の位置から第２の位置に移動するように構成された第１の複数の展開式反射体とを備える第１の撮像システムを備え、第１の撮像システムは、第１の複数の展開式反射体が第１の位置にある状態で第１のＦＯＶを有し、また第１の複数の展開式反射体が第２の位置にある状態で第２のＦＯＶを有し、第２のＦＯＶは第１のＦＯＶよりも大きく、第２の位置は前記第１のセンターカメラの光学軸により近く、第１の複数の周辺カメラおよび第１の複数の展開式反射体は、第１の複数の展開式反射体が第２の位置にあるとき、第１の複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、第１の複数の周辺カメラのうちの対応する１つに進入するように、互いに対して配列される画像キャプチャシステムに関する。

[0015]画像キャプチャシステムのいくつかの実施形態は、第２のアパーチャと、第２のアパーチャを通じて光を受光するように配置された第２の中央カメラと、第２のセンターカメラは、第２のアパーチャを通じて延びる光学軸を有し、第２のセンターカメラの周りに配列され、第２のセンターカメラの光学軸の一部分に向けられた第２の複数の周辺カメラと、第３の位置から第４の位置に移動するように構成された第２の複数の展開式反射体とを備える第２の撮像システムをさらに備え、第２の撮像システムは、第２の複数の展開式反射体が第３の位置にある状態で第１のＦＯＶを有し、また第２の複数の展開式反射体が第２の位置にある状態で第２のＦＯＶを有し、第４の位置は、第３の位置と比べて第２のセンターカメラの光学軸により近く、第２の複数の周辺カメラおよび第２の複数の展開式反射体は、第２の複数の展開式反射体が第４の位置にあるとき、第２の複数の付加的な展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、第２の複数の周辺カメラのうちの対応する１つに進入するように、互いに対して配列されるシステムをさらに備える。

[0016]もう１つの態様は、単一のアレイカメラを使用して広角視野画像をキャプチャするための方法であって、センターカメラの周りに配置された複数の展開式反射体の配置を制御することと、複数の周辺カメラがまた、センターカメラの周りに配置され、各々が複数の展開式反射体のうちの１つと関連付けられ、センターカメラは光学軸を有し、複数の周辺カメラは、光学軸の一部分に向けられる、標準視野画像または広角視野画像をキャプチャすべきかどうかを決定することと、広角視野画像は、標準視野画像よりも広い視野をカバーし、標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、複数の展開式反射体を第１の位置に配置し、センターカメラを使用して標準視野画像をキャプチャすることと、広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、複数の周辺カメラのうちの関連する１つに進入するように、複数の展開式反射体を第２の位置に配置し、センターカメラを使用して広角視野画像の中央部分をキャプチャし、複数の周辺カメラを使用して広角視野画像のうちの複数の周辺部分をキャプチャすることとを備える方法に関する。

[0017]もう１つの態様は、実行されると、センターカメラの周りに配置され、同様にセンターカメラの周りに配置された複数の周辺カメラのうちの１つに各々が関連付けられる複数の展開式反射体の配置を制御するために、標準視野画像または広角視野画像をキャプチャすべきかどうかを決定することと、広角視野画像は、標準視野画像よりも広い視野をカバーし、標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、複数の展開式反射体を第１の位置に配置するために第１の命令を生成し、センターカメラからの標準視野画像を備える第１の画像データを受信することと、広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、複数の周辺カメラのうちの関連する１つに進入するように、複数の展開式反射体を第２の位置に配置するために第２の命令を生成し、センターカメラからの広角視野画像の中央部分と、複数の周辺カメラからの広角視野画像の複数の周辺部分とを備える第２の画像データを受信することとを備える動作を１つまたは複数のプロセッサに実行させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に関する。

[0018]もう１つの態様は、標準視野画像または広角視野画像をキャプチャするための装置であって、少なくとも１つの上面と、その上面から離間した下面とを有する収容手段と、その上面と下面との間に配置された画像センシング手段と、収容手段の上面の第１のアパーチャの下で、画像センシング手段の中央センシングエリアの上に、配置された集光手段と、第１の集光手段の周りに、収容手段の上面の対応する複数の付加的なアパーチャの下で、画像センシング手段の複数の付加的なセンシングエリアの上に、配置された複数の付加的な集光手段と、第１のレンズアセンブリの上の第１のアパーチャの周りに配置された複数の光反射手段と、複数の光反射手段の各々は、複数の付加的な集光手段のうちの１つと関連付けられる、を備える装置に関する。

[0019]特定の態様について、開示する態様を限定するためではなく、例示するために与えられる添付の図面とともに以下で説明し、同様の記号は同様の要素を示す。

[0020]屈曲光学センサーアセンブリの実施形態の側断面図。 [0021]屈曲光学センサーアセンブリの別の実施形態の側断面図。 [0022]画像キャプチャデバイスの一実施形態のブロック図。 [0023]反射体（たとえばミラー）が半球形または広角視野（ＦＯＶ）オプションのために展開された半球形カメラアレイの実施形態の一例を示す図。 反射体（たとえばミラー）が半球形または広角視野（ＦＯＶ）オプションのために展開された半球形カメラアレイの実施形態の一例を示す図。 [0024]反射体（たとえばミラー）が一般用途向けの構成で、言い換えれば非半球形の撮像構成で引っ込められている、図３Ａの例示的な半球形カメラアレイの一例を示す図。 [0025]対象物１および対象物２が各ＦＯＶの中に、すなわち両方のカメラ１ ＦＯＶおよびカメラ２ ＦＯＶの中に少なくとも部分的に存在する、第１のカメラの視野（ＦＯＶ）（カメラ１ ＦＯＶ）および第２のカメラのＦＯＶ（カメラ２ ＦＯＶ）を示す図。 [0026]カメラ１のＦＯＶとカメラ２のＦＯＶとの重複領域を示す図。 [0027]カメラ２の光学軸がカメラ１に対して回転され、カメラ２のエッジの光線が各センサーへの光線を追跡するための例として用いられている、カメラ１のＦＯＶとカメラ２のＦＯＶとの重複領域を示す図。 [0028]視差無しモデルの実施形態の一例を示す図。 [0029]図５Ａで使用されている角度表記法に対する凡例を示す図。 [0030]中央カメラおよび周辺カメラ設計の実施形態の一例を示す図。 [0031]半球形画像を生成し得る撮像システム（たとえばアレイカメラ）の構成要素の配列を示す図。 [0032]図６Ａに示すアレイカメラ配列の平面図の一例を示す図。 [0033]図６Ａのアレイカメラに対するカメラ視野の例示的な側面図。 [0034]図６Ａのアレイカメラに対する反射体の実施形態の例示的な側面図。 [0035]一方のカメラはモバイルフォンの後面に向いており、もう一方のカメラはモバイルフォンの前面に向いている、２つの半球形カメラを背中合わせに配列することを含む、グローブカメラの実施形態の一例を示す図。

Ｉ．序論
[0036]本明細書で開示する実装形態は、屈曲光学系を備えるアレイカメラを使用して視差および傾斜のアーティファクトを実質的に持たない画像を生成するためのシステム、方法および装置の実施形態を含む。他の実施形態、たとえば、本明細書で説明する特徴の１つまたは複数の態様を含んだ実施形態もまた考えられ、したがって、この説明および図は、説明する発明を特定の実施形態に限定するものとして解釈されるべきではない。本発明の一態様は、キャプチャされた画像内に視差のアーティファクトをほとんどまたはまったく示さないアレイカメラに関する。たとえば、アレイカメラの中央ミラープリズムの平面は、システムの垂直対称軸を規定する共通点（「頂点」と呼ばれる）で交差し得る。頂点は、アレイ内のセンサーの光学軸の交差点として役立ち得る。アレイ内の各センサーは、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「目に入れ」、したがって、各個々のセンサー／ミラーのペアは、アレイカメラ全体のサブアパーチャのみを表す。完全なアレイカメラは、すべての個々のアパーチャ光線の総和に基づいて、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ィッチすることに基づいて生成される合成アパーチャを有する。これらの実装形態のいずれにおいても、すべてのカメラが自動的に合焦するように構成されてよく、この自動合焦は、自動合焦機能のための命令を実行するプロセッサによって制御され得る。本開示全体にわたって、センターカメラまたはサイドカメラは、アレイカメラと呼ばれ、またアレイカメラとして説明されるかまたは屈曲光学系を参照して説明され得るが、別段に明記されていない限り、そのようなカメラはまた、本明細書で説明する実施形態に割り振られた空間に適合するように設計され、本明細書における例に関連する非アレイ（屈曲光学）カメラであり得る。

[0037]以下の説明では、例の完全な理解を与えるために具体的な詳細を与える。しかしながら、これらの例はこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよい。
ＩＩ．屈曲光学アレイカメラの概要
[0038]次に図１Ａおよび１Ｂを参照しながら、本明細書で説明するオートフォーカスシステムおよび技法とともに使用するのに好適な屈曲光学マルチセンサーアセンブリ１００Ａ、１００Ｂの例について、これからより詳細に説明することにする。図１Ａは、すべて基材１５０に搭載され得る、画像センサー１０５、１２５と、反射性の２次光屈曲表面１１０、１３５と、レンズアセンブリ１１５、１３０と、中央反射面１２０とを含む屈曲光学アレイ１００Ａの一例の側断面図を示している。図１Ｂは、１次光屈曲面１２２、１２４のための中央プリズム１４１、１４６と、２次光屈曲面１３５、１１０を形成する付加的なプリズムとを含む屈曲光学センサーアレイの実施形態の側断面図を示している。

[0039]図１Ａを参照すると、画像センサー１０５、１２５は、いくつかの実施形態において、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、相補金属酸化膜半導体センサー（ＣＭＯＳ）、または光を受信し、受信した画像に応答して画像データを生成する任意の他の画像検知デバイスを含み得る。各センサー１０５、１２５は、アレイをなして配列された複数のセンサー（またはセンサー要素）を含み得る。画像センサー１０５、１２５は、スチル写真の画像データを取得することが可能な場合があり、キャプチャされたビデオストリームにおける動きに関する情報を提供することもできる。センサー１０５および１２５は、個々のセンサーアレイであっても、センサーアレイのアレイ、たとえば、センサーアレイの３×１のアレイを表してもよい。しかしながら、当業者には理解されるように、センサーの任意の好適なアレイが、開示する実装形態で使用され得る。

[0040]センサー１０５、１２５は、図１Ａに示すように、基板１５０上に搭載され得る。いくつかの実施形態では、すべてのセンサーが、平坦基板１５０に搭載されることによって、１つの平面上にあり得る。基板１５０は、どの適切な実質的に平らな材料であってもよい。中央反射面１２０およびレンズアセンブリ１１５、１３０は、同様に基板１５０上に搭載され得る。１つのセンサーアレイまたは複数のセンサーアレイ、複数のレンズアセンブリ、ならびに複数の１次および２次反射面または屈折面を搭載するための多数の構成が考えられる。

[0041]いくつかの実施形態では、中央反射面１２０は、ターゲット画像シーンからセンサー１０５、１２５に向かって光を方向変換するために使用され得る。中央反射面１２０は、１つのミラーもしくは複数のミラーであってもよく、また、平らであっても、画像センサー１０５、１２５に入射光を適切に方向変換するように必要に応じて付形されてよい。たとえば、いくつかの実施形態では、中央反射面１２０は、レンズアセンブリ１１５、１３０を通じてセンサー１０５、１２５へと入射光を方向変換するようにサイズ決定および付形されたミラーであってもよい。中央反射面１２０は、ターゲット画像を複数の部分に分割し、各部分を異なるセンサーにおいて誘導し得る。たとえば、中央反射面１２０の第１の側面１２２（他の実施形態は反射面ではなく屈折プリズムを実装し得るため、１次光屈曲面とも呼ばれる）は、光のうちの第１の視野１４０に対応する部分を左側のセンサー１０５に向かって送り得る一方で、第２の側面１２４は、光のうちの第２の視野１４５に対応する第２の部分を右側のセンサー１２５に向かって送る。画像センサーの視野１４０、１４５は合同して、少なくともターゲット画像をカバーすることを諒解されたい。

[0042]受信センサーが各々、複数のセンサーからなるアレイであるいくつかの実施形態では、中央反射面は、ターゲット画像シーンの異なる部分をセンサーの各々に向かって送るために互いに対して角度を付けられた複数の反射面からなり得る。アレイ中の各センサーは、実質的に異なる視野を有してよく、いくつかの実施形態では、視野はオーバーラップしてよい。中央反射面のいくつかの実施形態は、レンズシステムを設計するときの自由度を増すように、複雑な非平面的な表面を有し得る。さらに、中央面は反射面であるとして説明されているが、他の実施形態では中央面は屈折性（refractive）であってもよい。たとえば、中央面は、複数のファセットを備えて構成されたプリズムであってもよく、ここで各ファセットは、光のうちのシーンを備える部分をセンサーのうちの１つに向かって誘導する。

[0043]中央反射面１２０から反射された後、入射光の少なくとも一部分は、レンズアセンブリ１１５、１３０の各々を通じて伝播し得る。１つまたは複数のレンズアセンブリ１１５、１３０が、中央反射面１２０とセンサー１０５、１２５および反射面１１０、１３５との間に設けられ得る。レンズアセンブリ１１５、１３０は、各センサーに向けられたターゲット画像の部分を合焦するのに使用され得る。

[0044]いくつかの実施形態では、各レンズアセンブリは、１つまたは複数のレンズと、ハウジングを通じて複数の種々のレンズ位置の間でそれらのレンズを移動させるためのアクチュエータとを備え得る。アクチュエータは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）、または形状記憶合金（ＳＭＡ）であってよい。レンズアセンブリは、アクチュエータを制御するためのレンズドライバをさらに備え得る。

[0045]いくつかの実施形態では、従来のオートフォーカス技法は、レンズ１１５、１３０と各カメラの対応するセンサー１０５、１２５との間の焦点距離を変化させることによって実装され得る。いくつかの実施形態では、これはレンズバレルを移動させることによって達成され得る。他の実施形態は、中央ミラーを上下に移動させることによって、またはレンズアセンブリに対するミラーの角度を調節することによって、焦点を調節し得る。特定の実施形態は、各センサーの上方のサイドミラーを移動させることによって、焦点を調節し得る。そのような実施形態は、アセンブリが各センサーの焦点を個別に調節することを可能にし得る。さらに、いくつかの実施形態が、たとえば液体レンズのようなレンズをアセンブリ全体の上に置くことによって、アセンブリ全体の焦点を一度に変更することも可能である。特定の実装形態では、カメラアレイの焦点を変更するために、コンピュテーショナルフォトグラフィーが使用され得る。

[0046]複数の側方反射面、たとえば反射面１１０および１３５が、センサーの反対方向に中央ミラー１２０の周りに設けられ得る。レンズアセンブリを通過した後、側方反射面１１０、１３５（他の実施形態は反射面ではなく屈折プリズムを実装し得るため、２次光屈曲面とも呼ばれる）は、センサー１０５、１２５の上に（図１Ａの方向付けで示して下向きに）光を反射させ得る。図示のように、センサー１０５は反射面１１０の真下に配置されてもよく、またセンサー１２５は反射面１３５の真下に配置されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、センサーは側方反射面の上にあってもよく、また側方反射面は光を上向きに反射するように構成されてもよい（たとえば、図１Ｂを参照）。各レンズアセンブリからの光がセンサーに向かって方向変換される、側方反射面およびセンサーの他の好適な構成も考えられる。特定の実施形態は、関連するセンサーの焦点または視野を変化させるために、側方反射面１１０、１３５の移動を可能にし得る。

[0047]各センサーの視野１４０、１４５は、そのセンサーに関連付けられる中央ミラー１２０の表面によって、オブジェクト空間の中へとステアリングされ得る。各カメラの視野がオブジェクトフィールド上の種々のロケーションにステアリングされ得るように、アレイ内でミラーを傾斜させるためおよび／またはプリズムを移動させるために、機械的方法が採用され得る。これは、たとえば、高ダイナミックレンジカメラを実装するため、カメラシステムの解像度を増大させるため、またはプレノプティックカメラシステムを実装するために用いられ得る。各センサーの（または各３×１アレイの）視野は、オブジェクト空間の中に投影され得、各センサーは、そのセンサーの視野によるターゲットシーンの部分を備える部分画像をキャプチャし得る。図１Ａに示すように、いくつかの実施形態では、対向センサーアレイ１０５、１２５向けの視野１４０、１４５は、特定の量１４３だけオーバーラップし得る。オーバーラップ１４３を低減し、単一の画像を形成するために、以下で説明するスティッチングプロセスが、２つの対向センサー１０５、１２５からの画像を合成するのに使われ得る。スティッチングプロセスの特定の実施形態は、部分画像同士をスティッチする際に共通特徴を識別するために、オーバーラップ１４３を利用し得る。オーバーラップする画像同士をスティッチした後、スティッチされた画像は、最終画像を形成するように、所望のアスペクト比、たとえば４：３または１：１までクロップされてよい。いくつかの実施形態では、互いのＦＯＶに関する光学要素のアライメントは、オーバーラップ１４３を最小化するように構成され、そのため、画像を結合する際に必要とされる画像処理を最小限にするかまたは伴わずに、複数の画像が単一の画像へと形成されるようになる。

[0048]図１Ｂは、屈曲光学アレイカメラ１００Ｂの別の実施形態の側断面図を示す。図１Ｂに示すように、センサーアセンブリ１００Ｂは、基板１５０に各々が搭載された１対の画像センサー１０５、１２５と、画像センサー１０５、１２５にそれぞれ対応するレンズアセンブリ１１５、１３０と、それぞれ画像センサー１０５、１２５のカバーガラス１０６、１２６の上に配置された２次光屈曲面１１０、１３５とを含む。屈折プリズム１４１の１次光屈曲面１２２は、光のある部分を、ターゲット画像シーンから、光軸１２１に沿って、レンズアセンブリ１１５を通じて誘導し、２次光屈曲面１１０で方向変換され、カバーガラス１０６を通過し、センサー１０５に入射する。屈折プリズム１４６の１次光屈曲面１２４は、光のある部分を、ターゲット画像シーンから、光軸１２３に沿って、レンズアセンブリ１３０を通じて誘導し、２次光屈曲面１３５で方向変換され、カバーガラス１２６を通過し、センサー１２５に入射する。屈曲光学アレイカメラ１００Ｂは、図１Ａのアレイカメラ１００Ａの反射面の代わりに屈折プリズムを実装する１つのアレイカメラの実施形態を例示するものである。屈折プリズム１４１、１４６の各々は、１次光誘導面１２２、１２４が基板によって形成される平面の下にあり、ターゲット画像シーンを表す光を受光するように、基板１５０のアパーチャ内に設けられている。

[0049]センサー１０５、１２５は、図１Ｂに示すように、基板１５０上に搭載され得る。いくつかの実施形態では、すべてのセンサーが、平坦基板１５０に搭載されることによって、１つの平面上にあることができる。基板１５０は、どの適切な実質的に平らな材料であってもよい。基板１５０は、基板１５０を通じて１次光屈曲面１２２、１２４へと入射光を通過させるために、上記で説明したようなアパーチャを含み得る。１つのセンサーアレイまたは複数のアレイ、ならびに図示される他のカメラ構成要素を基板１５０に搭載するための複数の構成が可能である。

[0050]１次光屈曲表面１２２、１２４は、図示されるようにプリズム表面であってよく、または１つのミラーもしくは複数のミラーであってよく、平らであるか、もしくは入射光を画像センサー１０５、１２５に正しく方向変換するように、必要に応じて形作られてよい。いくつかの実施形態では、１次光屈折面１２２、１２４は、図１Ａに示すような中央ミラーピラミッドまたはプリズムとして形成されてよい。中央ミラー、角錐、プリズム、または他の反射面は、ターゲット画像を表す光を複数の部分に分割し、各部分を異なるセンサーにおいて誘導し得る。たとえば、１次光屈曲表面１２２は、第１の視野に対応する光の部分を左センサー１０５に向かって送ることができ、１次光屈曲表面１２４は、第２の視野に対応する光の第２の部分を右センサー１２５に向かって送る。受信センサーが各々、複数のセンサーからなるアレイであるいくつかの実施形態では、光屈曲表面は、ターゲット画像シーンの異なる部分をセンサーの各々に向かって送るために互いに対して角度を付けられた複数の反射面からなり得る。カメラの各視野は合同で少なくともターゲット画像をカバーし、また、アレイの合成アパーチャによってキャプチャされた最終画像を形成するように、キャプチャ後に互いに整合およびスティッチされ得ることを諒解されたい。アレイ中の各センサーは、実質的に異なる視野を有してよく、いくつかの実施形態では、視野はオーバーラップしてよい。

[0051]図１Ａおよび１Ｂによって示すように、各アレイカメラは全高Ｈを有する。いくつかの実施形態では、全高Ｈはほぼ４．５ｍｍ以下であり得る。他の実施形態では、全高Ｈはほぼ４．０ｍｍ以下であり得る。図示していないが、アレイカメラ１００Ａ、１００Ｂの全体は、約４．５ｍｍ以下または約４．０ｍｍ以下の対応する内部高さを有するハウジング内に設けられてもよい。

[0052]本明細書で使用する「カメラ」という用語は、画像センサーと、レンズシステムと、いくつかの対応する光屈曲面、たとえば図１Ａおよび１Ｂに示す１次光屈曲面１２４、レンズアセンブリ１３０、２次光屈曲面１３５、およびセンサー１２５とを指し得る。「アレイ」または「アレイカメラ」と呼ばれる屈曲光学マルチセンサーアレイは、たとえば図１Ａおよび１Ｂに示す実施形態に示すような様々な構成をなす複数のそのようなカメラを含み得る。アレイ構成のいくつかの実施形態が、２０１３年３月１５日に出願され、「ＭＵＬＴＩ−ＣＡＭＥＲＡ ＳＹＳＴＥＭ ＵＳＩＮＧ ＦＯＬＤＥＤ ＯＰＴＩＣＳ」と題する米国出願公開第２０１４／０１１１６５０号に開示されており、その開示が、参照により本明細書に組み込まれている。本明細書に記載されるオートフォーカスシステムおよび技法から利益を得るであろう他のアレイカメラ構成も考えられる。

[0053]図２は、１つまたは複数のカメラ２１５ａ〜２１５ｎにリンクされた画像プロセッサ２２０を含んだ構成要素のセットを有するデバイス２００のハイレベルブロック図を示している。画像プロセッサ２２０はまた、作業メモリ２０５、メモリ構成要素２３０、およびデバイスプロセッサ２５０と通信し、デバイスプロセッサ２５０は、ストレージ２１０および電子ディスプレイ２２５と通信する。

[0054]デバイス２００は、セルフォン、デジタルカメラ、タブレットコンピュータ、携帯情報端末などであり得る。本明細書に記載されるような、厚さを薄くした撮像システムが利点をもたらす多くのポータブルコンピューティングデバイスがある。デバイス２００はまた、固定コンピューティングデバイスであっても、薄い撮像システムが有利になるどのデバイスであってもよい。デバイス２００上で、複数のアプリケーションがユーザにとって利用可能であり得る。これらのアプリケーションは、旧来の写真およびビデオアプリケーション、高ダイナミックレンジイメージング、パノラマ写真およびビデオ、または３Ｄ画像もしくは３Ｄビデオなどの立体視イメージングを含み得る。

[0055]画像キャプチャデバイス２００は、外部画像をキャプチャするためのカメラ２１５ａ〜２１５ｎを含む。カメラ２１５ａ〜２１５ｎは各々、センサーと、レンズアセンブリと、図１Ａおよび１Ｂを参照して上述したように、ターゲット画像の部分を各センサーに方向変換するための１次および２次反射または屈折面とを備え得る。概して、Ｎ個のカメラ２１５ａ〜２１５ｎが使われてよく、ここでＮ≧２である。したがって、ターゲット画像はＮ個の部分に分割されてよく、Ｎ個のカメラの各センサーは、そのセンサーの視野に従って、ターゲット画像の１つの部分をキャプチャする。カメラ２１５ａ〜２１５ｎは、本明細書で説明する屈曲光学撮像デバイスの実装に好適な任意の個数のカメラを備え得ることが理解されよう。センサーの数は、システムのより低いｚ高を達成するように、または後処理の後に画像のフォーカスを調節することができるようにし得る、プレノプティクカメラのものと同様に、オーバーラップする視野を有するなど、他の目的の必要性を満たすように、増大されてよい。他の実施形態は、２つの同時画像をキャプチャし、次いで、それらをマージすることができるようにし得る高ダイナミックレンジカメラに適した視野オーバーラップ構成を有してよい。カメラ２１５ａ〜２１５ｎは、キャプチャされた画像を作業メモリ２０５に、デバイスプロセッサ２５０、電子ディスプレイ２２５に、そしてストレージ（メモリ）２１０に通信するために、画像プロセッサ２２０に結合されてよい。

[0056]画像プロセッサ２２０は、以下でより詳細に説明するように、高品質のスティッチされた画像を出力するために、ターゲット画像のＮ個の部分を含む受信画像データに対して様々な処理動作を実施するように構成され得る。画像プロセッサ２２０は、汎用処理ユニット、または画像化アプリケーションのために特別に設計されたプロセッサであり得る。画像処理動作の例としては、クロッピング、（たとえば、異なる解像度への）スケーリング、画像スティッチング、画像フォーマット変換、カラー補間、カラー処理、画像フィルタ処理（たとえば、空間画像フィルタ処理）、レンズアーティファクト、または欠陥補正などがある。画像プロセッサ２２０は、いくつかの実施形態では、複数のプロセッサを備え得る。いくつかの実施形態は、各画像センサーに専用のプロセッサを有し得る。画像プロセッサ２２０は、１つもしくは複数の専用画像信号プロセッサ（ＩＳＰ）またはプロセッサのソフトウェア実装であってよい。

[0057]図示のように、画像プロセッサ２２０は、メモリ２３０と作業メモリ２０５とに接続される。図示の実施形態では、メモリ２３０は、キャプチャ制御モジュール２３５と、画像スティッチングモジュール２４０と、オペレーティングシステム２４５と、反射体制御モジュール２７０とを記憶する。これらのモジュールは、様々な画像処理タスクとデバイス管理タスクとを実施するようにデバイスプロセッサ２５０の画像プロセッサ２２０を構成する命令を含む。作業メモリ２０５は、メモリ構成要素２３０のモジュール中に含まれているプロセッサ命令の作業セットを記憶するために画像プロセッサ２２０によって使用され得る。代替的に、作業メモリ２０５はまた、デバイス２００の動作中に作成された動的データを記憶するために画像プロセッサ２２０によって使用され得る。

[0058]上述のように、画像プロセッサ２２０は、メモリに記憶されたいくつかのモジュールによって構成される。キャプチャ制御モジュール２３５は、反射体制御モジュール２７０を呼び出してカメラの展開式反射体を第１または第２の位置に配置するように画像プロセッサ２２０を構成する命令を含んでよく、また、画像プロセッサ２２０を構成し、カメラ２１５ａ〜２１５ｎの焦点位置を調節する命令を含んでよい。キャプチャ制御モジュール２３５は、デバイス２００の全体的な画像キャプチャ機能を制御する命令をさらに含んでよい。たとえば、キャプチャ制御モジュール２３５は、カメラ２１５ａ〜２１５ｎを使用してターゲット画像シーンの未加工画像データをキャプチャするようにサブルーチンを呼び出して画像プロセッサ２２０を構成する命令を含んでよい。キャプチャ制御モジュール２３５は次いで、カメラ２１５ａ〜２１５ｎによってキャプチャされたＮ枚の部分画像に対してスティッチング技法を実施するために、画像スティッチングモジュール２４０を呼び出し、スティッチおよびクロップされたターゲット画像を撮像プロセッサ２２０に出力し得る。キャプチャ制御モジュール２３５は、キャプチャされるべきシーンのプレビュー画像を出力するため、およびプレビュー画像を一定の時間間隔で、または未加工画像データ中のシーンが変わったときに更新するために未加工画像データに対してスティッチング動作を実施するために、画像スティッチングモジュール２４０を呼び出すこともできる。

[0059]画像スティッチングモジュール２４０は、キャプチャされた画像データに対してスティッチングおよびクロッピング技法を実施するように画像プロセッサ２２０を構成する命令を備え得る。たとえば、Ｎ個のセンサー２１５ａ〜２１５ｎの各々は、各センサーの視野によるターゲット画像の部分を備える部分画像をキャプチャし得る。視野は、上記および下記で説明するように、オーバーラップエリアを共有し得る。単一のターゲット画像を出力するために、画像スティッチングモジュール２４０は、高解像度ターゲット画像を生じるために複数のＮ個の部分画像を合成するように画像プロセッサ２２０を構成してもよい。ターゲット画像生成は、知られている画像スティッチング技法を通して起こり得る。画像スティッチングの例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１１／６２３０５０号に見出され得る。

[0060]たとえば、画像スティッチングモジュール２４０は、Ｎ個の部分画像の互いに対する回転と整列とを決定するために、一致する特徴について、Ｎ個の部分画像の端に沿ってオーバーラップエリアを比較するための命令を含み得る。部分画像の回転および／または各センサーの視野の形状により、合成された画像は不規則な形状を形成し得る。したがって、Ｎ個の部分画像を整合し合成した後、画像スティッチングモジュール２４０は、複合画像を所望の形状およびアスペクト比、たとえば４：３矩形または１：１方形にクロップするように画像プロセッサ２２０を構成するサブルーチンを呼び出せばよい。クロップされた画像は、ディスプレイ２２５での表示のために、またはストレージ２１０に保存するために、デバイスプロセッサ２５０に送られ得る。

[0061]オペレーティングシステムモジュール２４５は、デバイス２００の作業メモリ２０５と処理リソースとを管理するように画像プロセッサ２２０を構成する。たとえば、オペレーティングシステムモジュール２４５は、カメラ２１５ａ〜２１５ｎなどのハードウェアリソースを管理するためのデバイスドライバを含み得る。したがって、いくつかの実施形態では、上記で説明した画像処理モジュールに含まれている命令は、これらのハードウェアリソースと直接対話（interact）しないが、代わりに、オペレーティングシステム構成要素２４５中にある標準サブルーチンまたはＡＰＩを通して対話し得る。オペレーティングシステム２４５内の命令は、次いで、これらのハードウェア構成要素と直接対話し得る。オペレーティングシステムモジュール２４５は、デバイスプロセッサ２５０と情報を共有するように画像プロセッサ２２０をさらに構成し得る。

[0062]反射体制御モジュール２７０は、センターカメラのみを使用して標準的なＦＯＶの画像を、あるいはセンターカメラを周囲の付加的なカメラとともに使用して広角ＦＯＶ画像をキャプチャするために、カメラの展開式反射体を第１の位置と第２の位置との間で遷移させるアクチュエータまたはモータのための命令を生成するように画像プロセッサ２２０を構成し得る。たとえば、反射体制御モジュール２７０は、たとえばタッチセンシティブディスプレイ２２５を使用することによって、画像キャプチャモード選択制御をユーザに提供するように画像プロセッサ２２０を構成し、デバイス２００のユーザが標準的なＦＯＶ画像または広角ＦＯＶ画像のいずれかに対応する画像キャプチャモードを選択することを可能にし得る。ユーザ選択に基づいて、反射体制御モジュール２７０は、ユーザ選択に対応する位置へと遷移展開式反射体を遷移させるための手段に適切な命令を提供するように画像プロセッサ２２０を構成し得る。いくつかの実施形態では、展開式反射体は展開位置に固定されてよく、また反射体制御モジュール２７０は省かれてよい。

[0063]デバイスプロセッサ２５０は、キャプチャされた画像、またはキャプチャされた画像のプレビューをユーザに表示するためにディスプレイ２２５を制御するようにさらに構成され得る。ディスプレイ２２５は、撮像デバイス２００の外部にあってよく、または撮像デバイス２００の一部分であってもよい。ディスプレイ２２５はまた、画像をキャプチャするより前の使用のためのプレビュー画像を表示するためのビューファインダーを提供するように構成され得るか、または、メモリに記憶されているか、もしくはユーザによって最近キャプチャされた、キャプチャされた画像を表示するように構成され得る。ディスプレイ２２５は、ＬＣＤまたはＬＥＤスクリーンを備え得、タッチセンシティブ技術を実装し得る。

[0064]デバイスプロセッサ２５０は、データ、たとえばキャプチャされた画像を表すデータを、記憶モジュール２１０に書き込むことができる。記憶モジュール２１０は、従来のディスクデバイスとして図式的に表されているが、記憶モジュール２１０が任意の記憶媒体デバイスとして構成され得ることが当業者には理解されよう。たとえば、記憶モジュール２１０は、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブもしくは光磁気ディスクドライブなどのディスクドライブ、またはフラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および／もしくはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などの固体メモリを含み得る。記憶モジュール２１０はまた、複数のメモリユニットを含むことができ、メモリユニットのうちのいずれか１つが、画像キャプチャデバイス２００の内部に構成されてよく、または画像キャプチャデバイス２００の外部にあってよい。たとえば、記憶モジュール２１０は、画像キャプチャデバイス２００内に記憶されたシステムプログラム命令を含んでいるＲＯＭメモリを含み得る。記憶モジュール２１０はまた、カメラから取外し可能であり得る、キャプチャされた画像を記憶するように構成されたメモリカードまたは高速メモリを含み得る。

[0065]図２は、プロセッサと撮像センサーとメモリとを含むように別個の構成要素を有するデバイスを示しているが、これらの別個の構成要素は、特定の設計目標を達成するために様々な方法で組み合わせられ得ることを当業者は認識されよう。たとえば、代替実施形態では、メモリ構成要素は、コストを節約し性能を改善するために、プロセッサ構成要素と組み合わされ得る。さらに、図２は、いくつかのモジュールを備えるメモリ構成要素２３０と、作業メモリを備える別個のメモリ２０５とを含む２つのメモリ構成要素を示しているが、当業者は、異なるメモリアーキテクチャを利用するいくつかの実施形態を認識されよう。たとえば、設計は、メモリ構成要素２３０に含まれているモジュールを実装するプロセッサ命令の記憶のために、ＲＯＭまたは静的ＲＡＭメモリを利用し得る。プロセッサ命令は、画像プロセッサ２２０による実行を可能にするために、ＲＡＭにロードされ得る。たとえば、作業メモリ２０５はＲＡＭメモリを備え、命令はプロセッサ２２０による実行の前に作業メモリ２０５にロードされ得る。
ＩＩＩ．超広角視野アレイカメラの概要
[0066]本明細書で説明する広角視野アレイカメラのいくつかの実施形態の目的は、所望の薄いフォームファクタを有するモバイルコンピューティングデバイス、たとえばモバイルフォンのための半球形視野を備えた高解像度カメラを設計することである。上記で説明したように、一般的なモバイルフォンは、それぞれ３５ｍｍまたは２８ｍｍの焦点距離を有する「フルフレーム」ＤＳＬＲカメラによってキャプチャされる像とほぼ等価である、６４度〜７６度の対角視野（ＤＦＯＶ）を有するカメラを使用している。主にモバイルフォンカメラ汎用性により、視野において３５ｍｍのフルフレームＤＳＬＲレンズと等価であるレンズを用いてキャプチャされた画像は現在、最も自然に見える像を生じると多くの人によって考えられている。したがって、広角視野アレイカメラのいくつかの実装形態が、通常のＤＦＯＶを有する像、ならびにより広角のＤＦＯＶ像および半球形像をキャプチャできることが望ましくなり得る。

[0067]７６度よりもはるかに広角であるＤＦＯＶを有する像をキャプチャすることは、少なくとも以下の理由、すなわち、（１）単一のカメラの視野が増大すると、相対照度のロールオフも増大すること、（２）小型のモバイルカメラで使用される広角視野レンズは通常、視野の縁部において中央と比較して変調伝達関数（ＭＴＦ）の性能の著しい低下を有すること、ならびに、（３）レンズの偏心および傾斜が視野の縁部付近でＭＴＦをさらに低減するため、製作公差がモバイルカメラに対してはより厳しくなることにより、単一のカメラを使用して実現することが困難である。特にこれらの問題は、いくつかの実施形態において、本明細書で説明するマルチカメラアレイによって解決されるが、そのマルチカメラアレイは、約７６度よりも広角な視野を有する画像をキャプチャするために１台のみのカメラを使用するという難題に対して、優れた解決策をもたらし得るものである。ウィルのアレイの各カメラは全体画像の一部を見ることになり、したがって、各カメラは、同様の視野を有する画像をキャプチャするために使用される単一のカメラよりも狭い視野を有することになる。この結果として、アレイカメラの各々が、単一のカメラと比較して、各レンズの外縁部においてより小さい相対照度のレンズロールオフを有することになり得、同様にこの結果として、使用されるカメラの個数に応じて、画像全体にわたって照度がより均一となり得る。同様に、各視野の縁部におけるＭＴＦの低減は、画像をキャプチャするために単一のカメラが使用された場合よりも低いものとなる。

[0068]カメラのアレイは、画像のスティッチングをより容易にし、スティッチングの間の画像データの損失（および視野の損失）を少なくするように、視差アーティファクトなしにターゲット画像シーンの種々の部分をキャプチャするために、所定の空間関係に従って構成され得る。たとえば、アレイ内におけるカメラ間の所定の空間関係により、すべてのカメラが１つの共通の入射瞳を通じて像を効果的にキャプチャし得る。本開示で提供されるような式のセットを使用して、カメラのアレイは、カメラが１つの共通の入射瞳を有していると見なされるように配置され得る。加えて、それらの式は、ターゲット画像シーン内の対象物から到来する光線がカメラのロケーションによって遮断されないように、カメラをどのように設置すべきかに関する情報を提供する。本開示は、アレイカメラがこのことを達成すると同時に半球形または球形画像をキャプチャすることを可能にする空間関係に関するいくつかの特定の例を提供する。この設計が薄型のセルフォン、たとえば約５．５ｍｍ厚であるセルフォンに組み込まれ得ることを示すために、特定の例が提供されているが、しかしながら、より厚型のデバイスにおける広角視野アレイカメラの実装形態が、種々のパラメータに従って構成され得る。これらのカメラの半球形設計の２つを背中合わせで使用する構成は、球形画像、すなわちデバイスから全方向に延びる球形視点の画像を生成することが可能な、完全な「グローバル」カメラをもたらし得る。開示する実施形態は、セルフォンまたは所望の薄型のフォームファクタを有する他のモバイルデバイスに組み込まれ得る。

[0069]いくつかの実施形態では、フォンの周囲の球形ビューを提供するために、レンズおよび／または他の撮像構成要素を有する小球体が、フォンまたは他のモバイルコンピューティングデバイスから外に延びてもよく、たとえば、フォンの前部および後部またはフォンの上部および下部から延びてもよい。本開示は、比較的小さなカメラを使用して広角視野を有する非常に高解像度の画像をキャプチャすることを可能にする構成を含む。これらの画像は、モバイルカメラによってキャプチャされた通常の６５度のＤＦＯＶ画像、９０度以上の視野を有する広角画像、および５０度のＤＦＯＶなどのより狭角のＤＦＯＶ画像であり得る。異なる他のタイプの構成オプションもまた、本開示で指摘される。ターゲット画像シーンを複数の部分に分離するために使用される反射面は、平滑な平坦面または平滑な曲面であり得る。平滑な面は、反射体に対するカメラのアライメント問題を防止または最小化するのに役立つ。平坦な画像は潜在的に、カメラと反射体の不正確なアライメントに起因するアーティファクトを有し得る。

[0070]広角視野アレイカメラの用途の一例は、セルフォンまたは他の可搬型コンピューティングデバイスで半球形の像をキャプチャすることであり、ここで、半球形の縁部はコンピューティングデバイスの本体の平面に対して垂直である。これらの像は、閲覧者（ユーザ）が画像に「引き込まれ」得る、すなわち、閲覧者がすべての方向にイマージェリーを閲覧し得るような仮想現実体験を作り出すために、３Ｄゴーグルを使用して閲覧され得る。他の例では、これらの像は、一般的なパネルディスプレイ上に表示するために平坦化され得る。そのはまた、撮像デバイスが撮像デバイスの全方向における画像、すなわち、撮像デバイスの周囲のグローバルビューである球形視野画像を作成することを可能にする、本明細書で説明する構成にも当てはまる。

[0071]図３Ａおよび３Ｂは、広角視野アレイカメラ５１０（半球形アレイカメラ５１０とも呼ばれる）の実施形態の一例を示す。図３Ａのカメラ５１０の上面図に示すように、カメラ５１０は、展開式反射体５０５ａ〜５０５ｆを含む。展開式反射体５０５はまた、図３Ｂの側面破断図（side view cutaway）にも示されている。この実施形態では、展開式反射体５０５は、少なくとも１つのミラー状の表面を含んだ構造であり、センターカメラ５２０の周囲に配置される。図３Ｂは、展開式反射体５０５の側面破断図を示しており、ここで、カメラは半球形または広角視野（ＦＯＶ）オプションとして構成されている。図３Ｃは、引っ込められた展開式反射体５０５を示しており、ここで、センターカメラは、半球形カメラを形成しないＦＯＶを有するか、または、広角として、展開式反射体５０５が展開されているときと比較してＦＯＶを有している（たとえば、センターカメラ５２０のＦＯＶは、ミラー５０５を展開されたサイドカメラ５２５のＦＯＶよりも小さいＦＯＶを有し得る）。図３Ｃに示すように、展開式反射体５０５は、ミラー５０５が引っ込められているとき、周囲のカメラ５２５をカバーする。これらの周囲のカメラからの画像は使用されてもされなくてもよく、あるいはカメラはオフにされていてもよいため、展開式ミラー５０５が周囲のカメラをカバーすることは必須ではない。他の実施形態が、付加的な特徴を、またはより少数の特徴を含んでもよい。

[0072]当業者には諒解されるように、説明を明快にするため、図３Ａ〜３Ｃは、広角視野カメラ５１０のすべての実装の詳細を含んでいないこともある。図３Ａは、カメラのアレイを露出させて、カバーするカメラハウジングなしに見た、半球形アレイカメラ５１０の上面図を示している。図３Ｂは、展開式反射体５０５を展開構成にした、２つの周辺カメラに対するセンターカメラ５２０およびセンサーエリアを示す、ハウジング５４０内の半球形アレイカメラ５１０の破断横断面図を示している。図３Ｃは、展開式反射体５０５を引込み構成にした、１つの周辺カメラに対するセンターカメラ５２０およびセンサーエリアを示す、ハウジング５４０内の半球形アレイカメラ５１０の破断横断面図を示している。図３Ｂおよび３Ｃに関して言えば、１台の周辺カメラの光学要素がブロック図として概略的に示されているが、各周辺カメラがそのような光学要素を含むこと、またそのような光学要素が、レンズアセンブリと、受光した光を対応するセンサーの上へと下向きに方向変換するための１つまたは複数の光学屈曲要素を含み得ることが理解されよう。

[0073]図３Ａの図示の実施形態では、センターカメラ５２０の周囲の６台の周辺カメラ５２５を有する広角視野アレイカメラ５１０がある。センターカメラ５２０は入射瞳５８２Ａを有し、各周辺カメラ５２５は入射瞳５８４Ａを有する。周辺カメラのうちの１台の光学軸に対して垂直であり、その特定の周辺カメラ５２５の入射瞳５８４Ａを含んだ平面が、センターカメラ５２０の光学軸に対して垂直であり、センターカメラ５２０の入射瞳５８２Ａを含んだ平面に対して傾斜され得る。図３Ｂに示す側面図の例では、展開式反射体５０５は、広角視野（ＦＯＶ）画像、たとえば１８０度の半球形画像を作成するために展開される。展開された展開式反射体５０５は、図示のようにカメラハウジングの上面５４２から約４．０ｍｍ突出してもよく、あるいは、他の実施形態では、所望の設計に合わせられた（developed for）パラメータに応じて、より短いまたはより長い距離だけ突出してもよい。図示した寸法は、可搬型コンピューティングデバイスにおいて使用するのに好適な比較的薄型のフォームファクタを有する広角視野アレイカメラ５１０の１つの特定の例を示すために提供されたものであり、カメラ５１０の他の例の考えられる寸法を限定するものではない。

[0074]図３Ｂに図示した実施形態では、半球形アレイカメラ５１０は、カメラハウジング５４０内に配置され得る。カメラハウジング５４０は、下面５４４から離間した（apart from）上面５４２を含み得る。いくつかの実施形態では、上面５４２と下面５４４は、薄型のカメラを形成するために、たとえば図示のように約５．０ｍｍだけ離間され得る。他の実装形態では、その間隔はより大きくても小さくてもよい。画像センシング基板５５０が、下面５４４に隣接して配置され得るか、または下面５４４に固定され得る。画像センシング基板は、センターレンズアセンブリ５６２に関連付けられ、センターアパーチャ５８２Ｂの下に配置されるセンターセンシングエリア５５２を含み得、このセンターアパーチャ５８２Ｂは上面５４２にあり得る。上面５４２内のセンターアパーチャ５８２Ｂは、センターカメラ５２０の入射瞳５８２Ａと整合され得る（またはいくつかの例では入射瞳５８２Ａを形成し得る）。いくつかの実施形態では、また図３Ｂに示すように、センターセンシングエリア５５２、センターレンズアセンブリ５６２、およびオートフォーカス手段５７２（アクチュエータまたは遠隔ロケーションからレンズアセンブリ５６２にアクチュエータ動作を伝達する機械的リンク機構であり得る）がセンターカメラ５２０を構成する。センターセンシングエリア５５２は基板５５０上に製作され得るか、またはそれらは基板５５０に連結され得る。センターレンズアセンブリ５６２は、例として、特定の数および構成のレンズとともに示されているが、このレンズ構成は、センターカメラ５２０に使用され得る考えられるレンズアセンブリを限定することを意図するものではない。中央カメラセンサーエリア５５２は、５２５など周囲のカメラのセンサーエリア５５４を含み得る、共通の基板５５０上に設置されなくてもよい。各センサーエリア５５２および５５４は、互いに対して異なる基板上に設置されてもよい。他の実施形態もまた適用され得る。

[0075]センターカメラ５２０は視野５３０Ａを有し、そのようなＦＯＶは、展開式反射体５０５が図３Ｂに示す展開構成に配置されているときに、光線５９２の一部がカメラ５１０の上から進入することを可能にする。センターアパーチャ５８２Ｂに向いた展開式反射体５０５の表面は、ＦＯＶ ５３０Ａの外側の光もしくは考えられる反射、またはセンターカメラ５２０に向かってアパーチャ５８２Ｂを通過し得る、ＦＯＶ ５３０Ａ内の光に関連する他の要因に由来し得る迷光（stray light）を最小化するために、光を反射するのではなく光を吸収する材料、たとえば黒色の無反射性（または実質的に無反射性）の材料から構成されるか、またはコーティングされ（または設けられ（provided））得る。図３Ｃにおける視野５３０Ｂは、展開式反射体５０５が展開されているとき、図３ＡにおけるＦＯＶ ５３０Ａよりも広角となり得る。これは、図３Ｂにおける展開式反射体５０５がセンターカメラ５２０によって観測されるシーンのＦＯＶを、考えられるより広角のＦＯＶ ５３０Ｂと比較して、より狭角のＦＯＶ ５３０Ａへと低減する場合に生じ得る。

[0076]画像センシング基板５５０は、上面５４２の周辺アパーチャ５８４Ｂの下に配置された周辺光学要素５６４に各々が関連付けられる複数の周辺センシングエリア５５４を含み得る。上面５４２内のセンターアパーチャ５８４Ｂは、周辺カメラ５２５の入射瞳５８４Ａと整合され得る（またはいくつかの例では入射瞳５８４Ａを形成し得る）。様々な実施形態では、センターセンシングエリア５５２の周りに配列された複数の周辺センシングエリア５５４のうちの各周辺センシングエリア５５４は基板５５０上に製作され得るか、またはそれらは基板５５０に連結され得るか、もしくは他の周辺カメラ５２５のセンシングエリア５５４に連結されていない別の基板上にあり得る。各周辺光学要素５６４は、周辺アパーチャ５８４Ｂを通じて周辺センシングエリア５５４の上へと進入する光を合焦させ誘導する（guide）ために、１つまたは複数のレンズまたは他の光合焦構造（focusing structures）と、１つまたは複数の光屈曲表面（たとえば反射ミラーまたは屈折中実体（refractive solids））とを含み得る。各周辺カメラ５２５は、アクチュエータまたは他の同様のデバイスによって制御される（光学要素５６４内に配置された）カメラのレンズを合焦するための手段を含み得る。説明を明快にするために、１つの周辺光学要素５６４のみが示されているが、各周辺カメラ５２５は、入射光を合焦および誘導するための周辺光学要素を有し得る。

[0077]展開式反射体５０５が図３Ｂに示す展開構成にあるとき、展開構成にある展開式反射体５０５と上面５４２との間に形成される角度から、光線５９６によって示されるように上面５４２に平行な角度までの角度範囲でカメラ５１０の側方から入射する光線５９４、５９６は、周辺アパーチャ５８４Ａおよび周辺光学要素５６４を通じて周辺センシングエリア５５４の上へと反射される。いくつかの実施形態では、カメラエンクロージャアパーチャ５８４Ｂは、カメラアパーチャ５８４Ａよりもわずかに幅広であり得る。アパーチャ５８４Ａを通過する光線のみが、最終的に撮像エリア５５４上に達し得る。カメラ内では、５８４Ａに入射する光線の一部が画像センシングエリア５５４に到達するのを阻止し得るクリッピングが生じ得る。カメラ５１０の上から入射する光線５９２の一部分がまた、周辺アパーチャ５８４Ａおよび周辺光学要素５６４を通じて周辺センシングエリア５５４の上へと反射される。展開式反射体５０５がカメラハウジング５４０に対抗して引込み構成（retracted configuration）に配置されているとき、アパーチャ５８４Ｂおよびまたは５８４Ａは塞がれ、光は周辺センシングエリア５５４へと移動し得ない。

[0078]展開式反射体５０５のうちの周辺カメラアパーチャ５８４Ａに向いた面は、ミラーもしくは反射面から構成され得るか、またはミラーもしくは反射面を設けられ得る。いくつかの実施形態では、ミラーまたは反射面は実質的に平坦であり得るが、他の実施形態では凹面または凸面であり得る。この面の凹面性または凸面性は、所望の撮像性能および／または周辺センシングエリア５５４上の他の態様を達成するように周辺光学要素５６４を設計するときに考慮に入れられ得る。

[0079]図３Ｂでは、光線５９２は互いに実質的に平行に示されており、オブジェクト空間内の遠方の１点から到来していると見なされ得る。図３Ｂに示すように、５９２における光線の一部は、中央カメラのアパーチャ５８２Ａ上に移動し得、またアパーチャ５８２Ａに入射し得、その後、センサー表面５５２上で撮像され得る。展開式反射体５０５は、展開されているとき、光線５９２の一部を周辺カメラ５６４のアパーチャ５８４Ａに向かって反射し得る。これらの光線は、そのカメラ５６４に関連付けられる撮像センサー表面５５４上に移動し、その撮像センサー表面５５４上で撮像され得る。光線５９２が放射されたオブジェクト空間内の同じ点の画像を、画像センサー表面５５２上に投射された画像において、また画像センサー表面５５４上に投射された画像において見ることも可能となり得る。表面５５２および５５４上の同じ点の画像は、引込み式ミラー５０５が引っ込められているとき、光源レベルにおいて中央カメラよりも低くなり得る。スティッチングのアーティファクトを最小化し得るかまたは実質的に最小化し得る画像処理技法を用いることを通じて、表面５５２に投射された画像と表面５５４上に投射された画像とを互いにスティッチすることが可能となり得る。本明細書の例は、主に、図３Ｂに示す展開状態と引込み状態との間で遷移され得る展開式反射体のコンテキスト内で説明されているが、いくつかの実施形態は、たとえば倒立円錐の形状に似た構造として、展開状態で恒久的に取り付けられた反射体を有してもよい。

[0080]図３Ｃは、図３Ｂの半球形カメラアレイ５１０の実施形態の一例を示しているが、ここで、展開式反射体５０５は、一般的な用途のための構成において、言い換えれば、標準的なＦＯＶ撮像モードまたは非半球形撮像構成において、カメラハウジング５４０の上面５４２に対して実質的に平行となるように引っ込められている。中央カメラ５２０を有するそのような実装形態の１つの利点は、展開式反射体５０５を引っ込め、一般的な用途のための１台のカメラ（たとえばセンターカメラ５２０）を有することが可能となることである。

[0081]図３Ｃはまた、センターカメラ５２０の光学軸５３２を示している。いくつかの実施形態では、各周辺カメラ５２５は、（光学要素５６４内に配置された）各周辺カメラレンズアセンブリの光学軸５３４がセンターカメラ５２０の光学軸５３２上の共通の交差点と交差するかまたはその共通の交差点の近くを実質的に通るように、センターカメラ５２０の周りに配列され得る。この共通の交差点は、以下でさらに説明する、図５Ａに示すモデルを使用して位置決めされ得る。

[0082]図４Ａは、第１のカメラ（カメラ１ ＦＯＶ）の視野（ＦＯＶ）およびそれに関連する画像センサー４０５を示している。図４Ａはまた、第２のカメラ（カメラ２ ＦＯＶ）の視野（ＦＯＶ）およびそれに関連する画像センサー４１０を示している。図４Ａでは、カメラ１およびカメラ２の物理的形状は示されていないが、その代わりに、各カメラのＦＯＶならびに関連する画像センサー４０５および４１０がそれぞれ示されている。対象物１および対象物２は、両方のカメラ１およびカメラ２の各ＦＯＶ内に少なくとも部分的にあり、どのようにして視差画像のスティッチングアーティファクトが起こり得るかの例を示している。この例では、重複する画像をキャプチャするために、２台のカメラが使用されている。これら２枚の画像は次いで、１枚のより大きな画像を作成するために、互いにスティッチされる。図４Ｂのロケーション４１７に示すように、両方のカメラが同じ入射瞳を共有しない限り、視差のスティッチングアーティファクトがおそらくは存在することになる。

[0083]どのようにして視差のスティッチングアーティファクトが生じ得るかを理解するために、図４Ａに示す対象物１は、距離ｄ０に向かって移動しているものと考えられ得るが、ここで、センサー４０５の画像表面およびセンサー４１０の画像表面上の重複するピクセルの数は、１ピクセルまたはゼロピクセルに向かって減少する。対象物１がロケーションｄ１にあったとき、重複するピクセルの数は、１ピクセルを超えるように示されている。さらに、距離ｄ２に対象物２などの別の対象物が存在する場合、距離ｄ１における対象物１に対する重複ピクセルよりも多くの重複ピクセルが存在することが分かる。この問題は、画像センサー４０５および４１０によってキャプチャされた画像を各画像の縁部に沿って切断し、次いでそれらを互いにスティッチしようとするときに明らかとなる。距離ｄ０に関連付けられる縁部を使用する場合、距離ｄ２における対象物２の各部分は両方の図に存在する一方で、距離ｄ０に位置する対象物は、両方の画像に共通する１ピクセルまたはゼロピクセルを有する。

[0084]図４Ｂは、両方のカメラ１およびカメラ２のＦＯＶの重複領域４５１を示している。本開示で取り扱われる１つの問題は、すべてのカメラが１つの共通の入射瞳を共有するように、どのようにして複数のカメラを（たとえばカメラのアレイ）を配列（または配置）するかである。カメラ１およびカメラ２は、１つの共通の瞳４１７を共有するものとして図４Ｂおよび４Ｃに示されている。

[0085]図４Ｃは図４Ｂと類似しているが、ここで、カメラ１の視野とカメラ２の視野の重複領域４９１が存在する。図示のように、カメラ２のＦＯＶ ４７３の一方の縁部が延び、両方の画像センサー４０５および４１０の画像表面と交差する。画像センサー４０５および４１０の画像表面上における線４７３の交差点は、線４７３上の点の瞳４１７からの距離の関数として変化するものではないことに留意されたい。カメラが同じ共通の入射瞳を共有しているとき、それらのカメラによってキャプチャされた画像は、両方の画像に見出される実線に沿って切断され、原理上は、実質的に最小のスティッチングアーティファクトを有し得ること、スティッチングアーティファクトを有し得ないことへが、当業者にはこの例から明らかとなるはずである。ときには、共通の瞳を有する複数のカメラ配列は、図１Ａに関して説明したようなスティッチングアーティファクトに関して、「視差無し」であるとして説明される。図４Ｃは、回転に関する別の点を示している。カメラ２の画像センサー４０５の光学軸は、ピッチ角、ヨー角およびロール角の回転において回転され得る。ロールはセンサーを回転させることになる。両方のカメラ４０５、４１０の２つの光学軸が共通の入射瞳を共有する限り、何ピクセルが重複しているかを知ることが可能であり、また、視差のアーティファクトを伴わずに、または視差のアーティファクトをほぼ実質的に伴わずに、１つの画像を生成するように２つの画像をマージすることができる。

[0086]図５Ａは、図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに示すような中央カメラ５２０を使用する、模範的な視差無しのまたは実質的に視差無しのアレイカメラシステムの実施形態の一例を示している。図５Ｂは、図５Ａならびに表１および２に関して使用するための凡例（legend）を示しており、ここで、正の角は反時計回りの回転角として示され、負の角は時計回りの回転角として示され、両矢印を有する角度は、ＸおよびＹの直線方向に対するならびにＸ軸上のゼロ度で始まる角度に対するデカルト座標系とともに、常に正の角であり、反時計回りの回転方向において正に増加する。図５Ａでは、カメラ５２０は、画像センサー５２１と、光学的構成要素５２２と、入射瞳の中心点５２３とを含んでいる。光学軸５３２はカメラ５２０の光学軸を表す。カメラ５２０の入射瞳のロケーションは、光学的構成要素５２２の前方に配置されなくてもよい。入射瞳が光学的構成要素５２２内にまたはセンサー５２１の前方のどこかにあることも可能である。線５２４と５３２は、入射瞳の中心点５２３において互いに直角に交差する。入射瞳の中心点５２３は、ロケーション（ゼロ、ゼロ）である座標ロケーション（０，０）と呼ばれ、これは、線５２４に沿ったゼロロケーション、および線５３２に沿ったゼロロケーションを意味する。

[0087]図５Ａでは、原点（０，０）と線５２４および５３２とに対して、距離「ｄ」が示され、距離「ｅ」が示されている。表１は、Ｇ、ラムダ（λ）、オメガ（Ω）およびミラー角ベータ（β）に対する入力値が与えられると、周辺カメラ５２５に対する光学軸の角度シータ（Θ）とともに距離「ｅ」および「ｄ」を与える式を示している。図５Ａに示すカメラ５２５は、センサー５２５ｓと、構成要素５２５ｃと、入射瞳の中心点５２５ｅとを含む。入射瞳５２５ｅは点（ｄ，ｅ）に配置されている。図５Ａに示す他の角度および距離は、図５Ａに示すモデルを理解するのを助け、表１に示す式を導出できるようにするためのものである。

[0088]表１の式を十分に説明するために、表２に示す設計例を用いることにする。線５２４は、光学軸５３２に対して垂直であり、座標（０，０）において交差する。中央カメラの半ＦＯＶ角、ラムダは、表２に示すように３０度である。周辺カメラ５２５のうちの１つが、３０度の半ＦＯＶ角、オメガを有するように示されている。高さＧは、ミラー５６１の頂部から線５２４までである。用いられ得る設計手順は、Ｇ、ラムダおよびオメガの値をまず選定することである。次のステップは、実現可能な解決策が発見され得るまで、ベータおよび高さＧを変化させることである。中央カメラ５２０および周辺カメラ５２５の物理的寸法を得ている場合、目的は、中央カメラ５２０の周囲の周辺カメラ５２５に中央カメラ５２０を物理的に嵌合させる（fit）角度ベータと高さＧの組合せを探すこととなり得る。ベータおよび高さＧの値を変化させることにより、提示した式は、「ｄ」、「ｅ」およびシータの値を決定するために使用され得、ここでシータは、カメラ５２５のうちの１台の光学軸５５２の光学軸角である。

[0089]図５Ａに示すように、周辺カメラのいずれかの光学軸５５２は、点（ｄ，ｅ）および線５３２と同じ平面にある。図５Ａは、図５Ａを示すページと同じ平面上の線５３２および５５２を示している。ミラー表面５６１は、点（ｄ，ｅ）、線５５２、および線５３２によって形成される平面に対して垂直である平坦面（plane surface）上にある。ミラー表面の角度ベータ、および表２の式は、同じ値にすべて等しい角度、アルファ（α）１、２、および３（すなわち、α１、α２、およびα３）を生じることになる。表２では、アルファ１、２および３の値はすべて、４５度として示されている。反射の法則に基づくと、角度アルファ２とアルファ３は等しくなるはずである。ミラー表面５６１もまた、点（０，０）と（ｄ，ｅ）とを連結する線５４３とロケーション（０．５＊ｄ，０．５＊ｅ）において交差するはずであることに、オンは気付き得る。図５Ａのページの平面内で線５４４ｂに対して平行な経路のみで、オブジェクト空間から点（ゼロ，ゼロ）に向かって進行する光線は、線５４４ｂの一部である点（ｋ，Ｇ）において分離し、光線の一部は点５２３の周りの入射瞳へと進行し、その他はミラー表面５６１から反射され、ここで、これらの光線の一部は、図５Ａのページに示す点（ｄ，ｅ）の周りでカメラ５２５の入射瞳に進入することを示すことが、ここで可能となるはずである。図３Ｂは、このことを、図３Ｂにおける光線５９２の経路を観察することによって示すのに役立つ。

[0090]図５Ａを子細に調べると、各周辺カメラ５２５は、仮想カメラを有しているように見え、その入射瞳は、ミラー５６１を使用する結果として仮想ロケーション（０，０）にあり、またその光学軸は、このページの同じ平面上にあり、またその光学軸は、このページの平面上にその光学軸とともに示す周辺カメラ５２５の光学軸と同じ、ミラー表面５６１上のロケーションで交差する、ということが観察され得る。また、ミラー５６１からの反射光学軸は、仮想カメラからの仮想光学軸と同じ方向を指し、また、反射光学軸と仮想光学軸はいずれも、それらがミラーを越えてオブジェクト空間へと延びるとき、同じ線上にあることが観察され得る。

[0091]また、仮想カメラは実際のカメラ５２５と同じＦＯＶを見ることになり、ここで、仮想カメラおよび実際のカメラのＦＯＶは、ミラー５６１の平面に対して平行なミラー表面の縁部によって制限されることが分かるはずである。中央カメラ５２０の周囲の周辺カメラ５２５の各々に対するミラー表面の各々の縁部は、すべてのミラーと線５３２に対して垂直で点（０，Ｇ）を含む平面との交点によって境界を画される。図５Ａに示すように、すべてのミラー表面は、１つの平面の表面上にある。図３Ａは、本明細書で説明するアレイカメラ配列の高さＧにおいて六角形表面５９３を形成する６つの平坦なミラー表面を有する６台の周辺カメラを示している。

[0092]以下の表２に示すように、角度ラムダにオメガの２倍を加えた和は（３０＋６０）であり、すなわち、合計で９０度である。表２は、半球形画像を形成する６台の周辺カメラの配列を表している。半球形に満たないかもしくは半球形を越えるＦＯＶを有する広角ＦＯＶカメラを達成するために、または、特定のフォームファクタもしくは他の態様を適合させるのに必要な設計の他の態様に適合するために、特定の態様を達成するようにラムダおよび／またはオメガの値を増加または減少させてもよい。

[0093]考慮すべき１つの点は、図３Ｂに示すミラー表面５０５の縁部は光線５９２であり、一部の光は中央カメラへと進行し、これらの光線の一部は、中央カメラの入射瞳に進入する図３Ａには分離が示されている。同様に、光線５９２とともに進行する光線の一部は、ミラー５０５で反射し、それらの光線の一部は、図３Ａに示すような周囲のカメラ５２５の入射瞳に進入する。画像では、これらの光線が、ミラー縁部によって行われた分離、ならびに入射瞳のサイズおよびロケーションによって低減された、光源レベルの低下として見られ得る。縁部に沿って光源レベルを回復させ、実質的に最小のスティッチングアーティファクトでそれらを互いにスティッチするために、合成（synthetic）アパーチャ技法を使用し得る。

[0094]図５Ｃは、上記の表２の入出力値の寸法に一致するように描写された、中央カメラ５２０と周囲カメラ５２５の実施形態の一例を示している。図５Ｃの設計では、周辺カメラ５２５と中央カメラ５２０の光学要素との間の空間的競合（conflict）５０１に対する１つの解決策は、図５Ｃに示すように、反射体５０７の高さを増大させることである。他の解決策は、たとえば屈曲光学素子（たとえば、１つまたは複数の好適にサイズを定められ配置された反射または屈折要素）を用いて、中央カメラ５２０と同じ空間を占めないように周辺カメラ５２５の光学素子を修正することを伴い得る。各カメラ５２０、５２５のレンズアセンブリに対する推定サイズは、高さにおいて約３．０ｍｍ、幅は約５．０ｍｍ長である。

[0095]図６Ａは、半球形画像を生成し得る撮像システム（たとえば、本明細書で説明した広角視野アレイカメラ）の構成要素の配列の実施形態の一例の上面図を示している。各周辺カメラ６２５のレンズは、中央カメラ６２０に向かってポイントインされ（pointed in）ており、またカメラハウジングおよび反射体は、内部のカメラ構成を説明するために図示されていない。反射体は、展開されているとき、中央カメラ６２０の周囲の図示の六角形状領域６０５の近くにまたはそれに沿って配設され得る。カメラ６２５の各々の好適な機械的／光学的設計は、空間を最小化し寸法を望ましくするために、共通のモジュールにすべてのレンズを組み込み得るものである。センターカメラ６２０の周囲のカメラ６２５の各々は、カメラ６２５を通じて光を効果的に方向変換（re-direct）（または屈曲）させるために、プリズム、ミラー、または他の等価の光学的構成要素を使用し得る。いくつかの実施形態では、周囲のカメラ６２５のすべてのセンサー６３０が、中央カメラ６２０のセンサーと同じ基板上に配設される。基板は、一例では、ウエハ上に配設されたすべてのセンサーエリアで単一のシリコンウエハから切断され得る。そのような配列は、１つのセンサーエリアのデジタルおよびアナログ処理を基板上のすべてのセンサーと共通に共有することを可能にする。また、カメラのＭＩＰＩインターフェースなどのデジタルデータトランスポートシステムが、センサー上のより小さな空間を使用し、電力を節約することを可能にする。しかしながら、すべてのセンサーに対して単一のウエハを使用することは、センサーウエハの大きな未使用エリアが存在する場合、高価な材料を浪費することになり得、したがって、いくつかの実施形態は、単一のウエハの未使用エリアを最小化するように、または共通の基板上に配設される各カメラに別々のセンサーウエハを有するように設計され得る。したがって、いくつかの実施形態では、センサー６３０は、複数のシリコンウエハ上に製作され得（たとえば、それぞれが別々のシリコンウエハ上に製作される）、次いでセンサーは共通の構造上に配設され得る。いくつかの実施形態では、その構造は平面的である。共通の構造上にセンサーを配設することは、複数の撮像システムを位置決めするのに役立ち得る。

[0096]図６Ｂは、カメラレンズ本体またはセンサーエリアを示すことなしに、図６Ａに示すアレイカメラ配列の平面図の一例を示している。楕円形パターン６１０は、説明のために、傾斜した周辺カメラ６２５のＦＯＶ円錐を通じて切断する平面的なターゲットによって引き起こされる周辺カメラ６２５のＦＯＶを表している。

[0097]図６Ｃは、周辺カメラ６２５の図６Ａのアレイカメラに対するカメラ視野に対応する光線６１５の円錐の例示的な側面図を示している。１つの例示的な楕円形パターン６１０が光線６１５の円錐内に示されている。

[0098]図６Ｄは、図６Ａのアレイカメラに対する反射体の実施形態の例示的な側面図を示している。いくつかの実施形態では、ミラー表面６０５Ａまたは６０５Ｂは平坦（平面的）である。しかしながら、ミラー表面６０５Ａまたは６０５Ｂは平坦でなくてもよい。その代わりに、いくつかの実施形態では、ミラー表面は、凹形状６０５Ａまたは凸形状６０５Ｂを有し得る。

[0099]いくつかの例は、傾斜されたカメラに関する検討事項およびある合焦問題に対処するように設計され得る。たとえば、中央カメラに対して傾斜された周辺カメラ６２５は、潜在的に、カメラアレイアセンブリ全体の光学軸に対して傾斜されているセンサーと、レンズの後方焦点距離と、の間の視野に関する課題を呈し得る。平坦なテストチャートが、傾斜されたレンズの近くに設置された場合、被写界深度（the depth of field）は狭くなると予想され得る。合焦されると、中心が合焦され、縁部が焦点はずれとなっていることが観測され得る。１つの光学的解決策は、カメラアレイの光学軸に対してより平行となるように明視野が傾斜していることであり得る。

[0100]センターカメラ６２０の１つの利点は、それがこの傾斜問題を有さないことである。センターカメラ６２０の視野は、アレイがモバイルデバイスの薄型のフォームファクタによって制約されているときでも、たとえば、アレイから１０ｃｍ以上で配置された名刺を完全に撮像するように十分に広角となり得る。この場合、名刺は一般に、周囲の傾斜されたカメラ６２５によっては撮像されず、したがって、傾斜されたレンズの合焦問題は、１次対象物が中央カメラ６２０によって撮像されるとき、最終的なスティッチされた画像の品質を著しく低減しないこともある。

[0101]図７は、グローバルまたは完全球形視野アレイカメラ７００の実施形態の一例を示している。グローバルアレイカメラ７００は、反対側の半球形視野をキャプチャするために２つの半球形カメラ７１０Ａと７１０Ｂとを背中合わせに配列することを含む。図示の実施形態を含むいくつかの実施形態では、２つの半球形カメラ７１０Ａと７１０Ｂは、図３Ｂおよび３Ｃを参照して説明した半球形アレイカメラであってよい。カメラ７１０Ａと７１０Ｂからの反対側の半球形視野は次いで、完全な球形画像を形成するために互いにスティッチされ得る。図示の例では、２つのアレイが共通のカメラハウジング表面７１５を共有しているが、この表面は、センサー基板またはセンサーを支持する別の材料がカメラ７１０Ａと７１０Ｂとの間で共通して共有される他の実施形態では、省かれ得る。いくつかの実施形態では、２つのカメラは、正確に背中合わせで整合されなくてもよく、シームにおいて（at the seam）生じるか、または２つのカメラが正確に整合されていない結果として生じる任意の収差も、画像の後処理の間に修正または最小化され得る。

[0102]球形アレイカメラ７００のいくつかの実施形態では、２つのアレイカメラ７１０Ａと７１０Ｂによってキャプチャされた半球形画像の間に視差のアーティファクトが存在し得る。カメラ７１０Ａおよび７１０Ｂをユーザに対して垂直に回転させることは、そのような視差のアーティファクトを緩和するのに役立ち得る。たとえば、これは、一方のカメラがユーザに向かい、もう一方のカメラがユーザから背く状態で（ユーザの前方で、一般的な撮像姿勢で保持される場合）、２つの半球体が会合する表面または平面７１５が、直立するユーザに対して垂直となるように球形アレイカメラ７００を回転させることによって達成され得る。この向きでキャプチャされた画像は、バーチャルリアリティグラスで見るのに好適となり、視差のスティッチングアーティファクトは場合によっては、ユーザがグローバルシーンに関して右または左を見るときにのみ観測され得る。

[0103]一例では、モバイルフォンに実装されているとき、一方のカメラはモバイルフォンの後面に向かって配置され、他のカメラはモバイルフォンの前面に向かって配置される。したがって、モバイルフォン上の後面向きのカメラと前面向きのカメラはいずれも、前面向きのカメラが後面向きのカメラよりも相当に低い解像度の画像を生じる現在の一般的なモバイルフォンカメラ構成とは対照的に、高解像度および広角視野の画像を生じる。

[0104]現実的で不完全なミラーは、本明細書で説明した半球形または球形アレイカメラの実施形態のいくつかを使用して、キャプチャされた画像内に暗色化を引き起こし得るが、そのような暗色化は、不完全なミラーを使用してアレイによってキャプチャされたすべての画像にわたって一定となるはずである。したがって、いくつかの実施形態では、たとえば、キャプチャした画像を既知の暗色化領域のマスクで乗算することによって、ミラーに起因する画像の既知の暗色化を修正するために、キャプチャ後の処理技法が用いられ得る。その結果、鋭い縁部と鋭い頂点とを有する理想的なミラーによってキャプチャされたかのように見えることになる。
ＩＶ．システムの実施および用語法
[0105]本明細書で開示した実装形態は、視差および傾斜のアーティファクトのない広角視野（たとえば半球形または球形）アレイカメラのためのシステム、方法および装置を提供する。これらの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得ることを当業者は認識されよう。

[0106]いくつかの実施形態では、上記で説明した回路、プロセス、およびシステムは、ワイヤレス通信デバイスにおいて利用され得る。ワイヤレス通信デバイスは、他の電子デバイスとワイヤレスで通信するのに使用される種類の電子デバイスとすることができる。ワイヤレス通信デバイスの例としては、セルラー電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電子リーダー、ゲームシステム、音楽プレーヤ、ネットブック、ワイヤレスモデム、ラップトップコンピュータ、タブレットデバイスなどがある。

[0107]ワイヤレス通信デバイスは、１つまたは複数の画像センサーと、画像信号プロセッサと、上で議論されたプロセスを実践するための命令またはモジュールを含むメモリとを含み得る。デバイスはまた、データと、メモリから命令および／またはデータをロードするプロセッサと、１つまたは複数の通信インターフェースと、１つまたは複数の入力デバイスと、ディスプレイデバイスなどの１つまたは複数の出力デバイスと、電源／電力インターフェースとを有し得る。ワイヤレス通信デバイスは、さらに、送信機と受信機とを含み得る。送信機と受信機とはまとめてトランシーバと呼ばれることがある。トランシーバは、ワイヤレス信号を送信および／または受信するために、１つまたは複数のアンテナに結合され得る。

[0108]ワイヤレス通信デバイスは、別の電子デバイス（たとえば、基地局）にワイヤレスで接続することができる。ワイヤレス通信デバイスは、代替的に、モバイルデバイス、移動局、加入者局、ユーザ機器（ＵＥ）、遠隔局、アクセス端末、モバイル端末、端末、ユーザ端末、加入者ユニットなどと呼ばれることがある。ワイヤレス通信デバイスの例は、ラップトップコンピュータまたはデスクトップコンピュータ、セルラー電話、スマートフォン、無線モデム、ｅリーダー、タブレットデバイス、ゲーミングシステムなどを含む。ワイヤレス通信デバイスは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））など、１つまたは複数の業界規格に従って動作し得る。したがって、「ワイヤレス通信デバイス」という一般的な用語は、業界標準に応じて異なる名称で説明されるワイヤレス通信デバイス（たとえば、アクセス端末、ユーザ機器（ＵＥ）、リモート端末など）を含み得る。

[0109]本明細書で説明される機能は、プロセッサ可読媒体またはコンピュータ可読媒体上に１つまたは複数の命令として記憶され得る。「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータまたはプロセッサによってアクセスされ得る任意の使用可能な媒体を指すことができる。例として、限定はされないが、そのような媒体は、ＲＡＭと、ＲＯＭと、ＥＥＰＲＯＭと、フラッシュメモリと、ＣＤ−ＲＯＭあるいは他の光ディスク記憶装置と、磁気ディスク記憶装置あるいは他の磁気記憶デバイスと、あるいは、希望のプログラムコードを命令あるいはデータ構造の形式で記憶するために使用され得る、およびコンピュータによってアクセスされ得る何らかの他の媒体とを備え得る。本明細書で使用されるディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（disk）およびＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（disc）を含み、ここで、ディスク（disk）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（disc）は、データをレーザーで光学的に再生する。コンピュータ可読媒体は有形および非一時的であり得ることに留意すべきである。「コンピュータプログラム製品」という用語は、コンピューティングデバイスまたはプロセッサによって実行、処理または計算され得るコードまたは命令（たとえば、「プログラム」）と組み合わせたコンピューティングデバイスまたはプロセッサを指す。本明細書で使用される場合、「コード」という用語は、コンピューティングデバイスまたはプロセッサによって実行可能であるソフトウェア、命令、コードまたはデータを指し得る。

[0110]本明細書で開示する方法は、説明した方法を達成するための１つまたは複数のステップまたは行為を備える。方法のステップおよび／または行為は、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いに交換され得る。言い換えれば、本明細書で説明する方法の適切な動作のためにステップまたはアクションの特定の順序が必要とされない限り、特定のステップおよび／またはアクションの順序および／または使用は、特許請求の範囲を逸脱することなく修正され得る。

[0111]「結合する」、「結合すること」、「結合された」、または本明細書で使用する結合という単語の他のバリエーションは、間接接続または直接接続のいずれかを示すことができることに留意されたい。たとえば、第１の構成要素が第２の構成要素に「結合される」場合、第１の構成要素は、第２の構成要素に間接的に接続されるか、または第２の構成要素に直接的に接続されるかのいずれかであり得る。本明細書で使用する「複数」という用語は、２つまたはそれ以上を示す。たとえば、複数の構成要素は、２つまたはそれ以上の構成要素を示す。

[0112]「決定すること」という用語は、様々なアクションを包含し、したがって、「決定すること」は、算出すること、計算すること、処理すること、導出すること、調査すること、ルックアップすること（たとえば、テーブル、データベース、または別のデータ構造内でルックアップすること）、確認することなどを含むことができる。また、「決定する」は、受信すること（たとえば、情報を受信すること）、アクセスすること（たとえば、メモリ内のデータにアクセスすること）などを含み得る。また、「決定すること」は、解決すること、選択すること、選定すること、確立することなどを含み得る。

[0113]「〜に基づく」という句は、別に明示的に指定されない限り、「〜にのみ基づく」を意味しない。言い換えれば、「〜に基づく」という句は、「〜にのみ基づく」と「〜に少なくとも基づく」の両方のことを述べている。

[0114]前述の説明では、特定の詳細が、例の完全な理解を提供するために与えられる。しかし、例が、これらの特定の詳細なしで実践され得ることが、当業者によって理解されるであろう。たとえば、電気構成要素／デバイスが、不必要な詳細で例を不明瞭にしないようにするために、ブロック図で示される場合がある。他の場合には、そのような構成要素、他の構造、および技法が、例をさらに説明するために詳細に示される場合がある。

[0115]本明細書には、参照のための、および様々なセクションを見つけるのを助けるための見出しが含まれる。これらの見出しは、それに関して説明される概念の範囲を限定することを意図されたものではない。そのような概念は、本明細書全体を通じた適用可能性を有する可能性がある。

[0116]また、例が、プロセスとして説明され、このプロセスが、フローチャート、流れ図、有限状態図、構造図、またはブロック図として示される場合があることに留意されたい。フローチャートは動作を逐次プロセスとして説明することがあるが、動作の多くは並行してまたは同時に実行され得、プロセスは繰り返され得る。さらに、動作の順序は並べ替えられ得る。プロセスは、それの動作が完了したときに終了する。プロセスは、メソッド、関数、手続き、サブルーチン、サブプログラムなどに対応し得る。プロセスがソフトウェア関数に対応するときに、その終了は、呼出し元関数またはメイン関数への関数のリターンに対応する。

[0117]開示される実施態様の前の説明は、任意の当業者が本発明を作りまたは使用することを可能にするために提供されるものである。これらの実施態様に対する様々な変更が、当業者にたやすく明白になり、本明細書で定義される包括的な原理が、本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに他の実施態様に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書で示された実施態様に限定されることを意図されているのではなく、本明細書で開示される原理および新規の特徴と一貫する最も広い範囲に従わなければならない。

[0117]開示される実施態様の前の説明は、任意の当業者が本発明を作りまたは使用することを可能にするために提供されるものである。これらの実施態様に対する様々な変更が、当業者にたやすく明白になり、本明細書で定義される包括的な原理が、本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに他の実施態様に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書で示された実施態様に限定されることを意図されているのではなく、本明細書で開示される原理および新規の特徴と一貫する最も広い範囲に従わなければならない。
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］
広角視野画像をキャプチャするための画像キャプチャシステムであって、
第１のアパーチャと、
前記第１のアパーチャを通じて光を受光するように配置された第１のセンターカメラと、前記第１のセンターカメラは、前記アパーチャを通じて延びる光学軸を有し、
前記第１のセンターカメラの周りに配列され、前記第１のセンターカメラの前記光学軸の一部分に向けられた第１の複数の周辺カメラと、
第１の位置から第２の位置に移動するように構成された第１の複数の展開式反射と
を備える第１の撮像システムを備え、前記第１の撮像システムは、前記第１の複数の展開式反射体が前記第１の位置にある状態で第１のＦＯＶを有し、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にある状態で第２のＦＯＶを有し、前記第２のＦＯＶは前記第１のＦＯＶよりも大きく、前記第２の位置は前記第１のセンターカメラの前記光学軸により近く、前記第１の複数の周辺カメラおよび前記第１の複数の展開式反射体は、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にあるとき、前記第１の複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記第１の複数の周辺カメラのうちの対応する１つに進入するように、互いに対して配列される画像キャプチャシステム。
［Ｃ２］
前記第１のセンターカメラから生成された画像と、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置に配置されているときにキャプチャされた、前記第１の複数の周辺カメラの各々からの画像とを使用して、半球形画像を作成するように構成されたプロセッサをさらに備える、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ３］
前記第１の複数の展開式反射体はそれぞれ、前記第１のセンターカメラの前記光学軸から背くミラー状の第１の表面を備える、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ４］
前記第１の複数の展開式反射体はそれぞれ、前記第１のセンターカメラの前記光学軸に向く第２の黒色表面を備える、Ｃ３に記載のシステム。
［Ｃ５］
前記第１の複数の展開式反射体のうちの前記１つの前記ミラー状の第１の表面は、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にあるとき、前記第１の複数の周辺カメラのうちの前記対応する１つに向かって反射された前記光の少なくとも一部分を反射する、Ｃ３に記載のシステム。
［Ｃ６］
前記第１の複数の展開式反射体の前記ミラー状の第１の表面それぞれは、凹面または凸面の一方である、Ｃ３に記載のシステム。
［Ｃ７］
前記第１の複数の展開式反射体のうちの前記１つは、前記第１の複数の周辺カメラのうちの前記対応する１つのＦＯＶに対応する、実質的に楕円形の形状を備える、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ８］
前記第１の複数の周辺カメラの各々および前記第１のセンターカメラは、レンズアセンブリと画像センサーとを備える、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ９］
前記第１の複数の周辺カメラの各々および前記第１のセンターカメラの前記画像センサーは、共通の基板上に配設され、前記共通の基板は、前記センターカメラの前記光学軸に対して実質的に直交する平面を形成する、Ｃ８に記載のシステム。
［Ｃ１０］
前記第１の位置では、前記第１の複数の展開式反射体は、前記第１の複数の反射体の各々の反射面が前記基板に対して実質的に平行に配置されるように、引込み構成にある、Ｃ９に記載のシステム。
［Ｃ１１］
前記第２の位置では、前記第１の複数の展開式反射体は、前記第１の複数の反射体の各々の反射面が前記基板に対して平行な角度をなして配置されるように、展開構成にあり、前記角度は、前記第２のＦＯＶに対して１８０度の値を生じることに対応する所定値を有する、Ｃ９に記載のシステム。
［Ｃ１２］
前記第１のセンターカメラの前記光学軸に前記基板に対して平行な方向に接近する光線の少なくとも一部分は、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にあるとき、前記第１の複数の展開式反射体から前記第１の複数の周辺カメラに向かって反射される、Ｃ１１に記載のシステム。
［Ｃ１３］
第２のアパーチャと、
前記第２のアパーチャを通じて光を受光するように配置された第２のセンターカメラと、前記第２のセンターカメラは、前記第２のアパーチャを通じて延びる光学軸を有し、
前記第２のセンターカメラの周りに配列され、前記第２のセンターカメラの前記光学軸の一部分に向けられた第２の複数の周辺カメラと、
第３の位置から第４の位置に移動するように構成された第２の複数の展開式反射体と
を備える第２の撮像システムをさらに備え、前記第２の撮像システムは、前記第２の複数の展開式反射体が前記第３の位置にある状態で前記第１のＦＯＶを有し、前記第２の複数の展開式反射体が前記第２の位置にある状態で前記第２のＦＯＶを有し、前記第４の位置は前記第３の位置よりも前記第２のセンターカメラの前記光学軸により近く、前記第２の複数の周辺カメラおよび前記第２の複数の展開式反射体は、前記第２の複数の展開式反射体が前記第４の位置にあるとき、前記第２の複数の付加的な展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記第２の複数の周辺カメラのうちの対応する１つに進入するように、互いに対して配列される、
Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ１４］
前記第１および第２の撮像システムの各々の前記第２のＦＯＶは、半球形の形状を成し、前記第１および第２の撮像システムのもう一方の前記半球形の形状のＦＯＶとは実質的に異なる画像シーンをみる、Ｃ１３に記載のシステム。
［Ｃ１５］
前記第１および第２の撮像システムは、前記第１および第２の撮像システムの各々の前記第２のＦＯＶの組合せを備えたトータルのＦＯＶが球形の形状を成すように、背中合わせ（back-to-back）の配列で配設される、Ｃ１４に記載のシステム。
［Ｃ１６］
単一のアレイカメラを使用して広角視野画像をキャプチャするための方法であって、
センターカメラの周りに配置された複数の展開式反射体の配置を制御することと、複数の周辺カメラがまた、前記センターカメラの周りに配置され、各々が前記複数の展開式反射体のうちの１つと関連付けられ、前記センターカメラは光学軸を有し、前記複数の周辺カメラは、前記光学軸の一部分に向けられる、
標準視野画像または前記広角視野画像をキャプチャすべきかどうかを決定することと、前記広角視野画像は、前記標準視野画像よりも広い視野をカバーし、
前記標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
前記複数の展開式反射体を第１の位置に配置し、
前記センターカメラを使用して前記標準視野画像をキャプチャすることと、
前記広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
前記複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記複数の周辺カメラのうちの関連する１つに進入するように、前記複数の展開式反射体を第２の位置に配置し、
前記センターカメラを使用して前記広角視野画像の中央部分をキャプチャし、
前記複数の周辺カメラを使用して前記広角視野画像のうちの複数の周辺部分をキャプチャすることと、
を備える方法。
［Ｃ１７］
前記標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、前記方法が、前記中央部分と前記複数の周辺部分とを前記広角視野画像へと合成することをさらに備える、Ｃ１６に記載の方法。
［Ｃ１８］
前記広角視野画像の前記中央部分は前記標準視野画像の一部分を備える、Ｃ１６に記載の方法。
［Ｃ１９］
前記複数の展開式反射体を前記第１の位置に配置することは、前記センターカメラと前記複数の周辺カメラとを収容するカメラハウジングに対抗して、前記複数の展開式反射体を引き込めることを備える、Ｃ１６に記載の方法。
［Ｃ２０］
前記複数の展開式反射体を前記第２の位置に配置することは、前記複数の展開式反射体の各々の反射面が前記複数の周辺部分を表している光を前記複数の周辺カメラに向けるように、前記センターカメラと前記複数の周辺カメラとを収容するカメラハウジングに対して前記複数の展開式反射体を傾斜させることを備える、Ｃ１６に記載の方法。
［Ｃ２１］
実行されると、センターカメラの周りに配置され、同様に前記センターカメラの周りに配置された複数の周辺カメラのうちの１つに各々が関連付けられる複数の展開式反射体の配置を制御するために、
標準視野画像または前記広角視野画像をキャプチャすべきかどうかを決定することと、前記広角視野画像は、前記標準視野画像よりも広い視野をカバーし、
前記標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
前記複数の展開式反射体を第１の位置に配置するために第１の命令を生成し、
前記センターカメラからの前記標準視野画像を備える第１の画像データを受信することと、
前記広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
前記複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記複数の周辺カメラのうちの関連する１つに進入するように、前記複数の展開式反射体を第２の位置に配置するために第２の命令を生成し、
前記センターカメラからの前記広角視野画像の中央部分と、前記複数の周辺カメラからの前記広角視野画像の複数の周辺部分と、を備える第２の画像データを受信する、ことと、
を備える動作を１つまたは複数のプロセッサに実行させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。
［Ｃ２２］
前記広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、前記動作は、前記中央部分と前記複数の周辺部分とを前記広角視野画像へと合成することをさらに備える、Ｃ２１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
［Ｃ２３］
前記第１の命令を生成することは、前記複数の展開式反射体のうちの少なくとも１つの展開式反射体と関連付けられるアクチュエータが、前記センターカメラと前記複数の周辺カメラとを収容するカメラハウジングに実質的に対して、前記少なくとも１つの展開式反射体を引込み構成に配置するための命令を生成することを備える、Ｃ２１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
［Ｃ２４］
前記第２の命令を生成することは、前記展開式反射体の反射面が、前記複数の周辺部分のうちの１つを表す光を、前記複数の周辺カメラのうちの関連するカメラに向けるように、前記複数の展開式反射体のうちの１つの展開式反射体と関連付けられるアクチュエータが前記展開式反射体を展開構成に配置するための命令を生成することを備える、Ｃ２１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
［Ｃ２５］
標準視野画像または広角視野画像をキャプチャするための装置であって、
少なくとも１つの上面と、前記上面から離間した下面とを有する収容手段と、
前記上面と前記下面との間に配置された画像センシング手段と、
前記収容手段の前記上面の第１のアパーチャの下で、前記画像センシング手段の中央センシングエリアの上に、配置された集光手段と、
前記第１の集光手段の周りに、前記収容手段の前記上面の対応する複数の付加的なアパーチャの下で、前記画像センシング手段の複数の付加的なセンシングエリアの上に、配置された複数の付加的な集光手段と、
前記第１のレンズアセンブリの上の前記第１のアパーチャの周りに配置された複数の光反射手段と、前記複数の光反射手段の各々は、前記複数の付加的な集光手段のうちの１つと関連付けられる、
を備える装置。
［Ｃ２６］
前記第１の集光手段は光学軸を有し、ここにおいて、前記複数の付加的な集光手段の各々の光学軸は、前記第１の集光手段の前記光学軸と交差するように配置される、Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ２７］
前記標準視野画像に対応する第１の位置と、前記広角視野画像に対応する第２の位置との間で、前記複数の光反射手段を遷移させるための作動手段をさらに備える、Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ２８］
前記画像センシング手段と通信する処理手段をさらに備える、Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ２９］
前記中央センシングエリアと前記複数の付加的なセンシングエリアとからの画像データを前記広角視野画像へと合成するために処理手段に提供される命令をさらに備える、Ｃ２８に記載の装置。
［Ｃ３０］
前記標準視野画像に対応する第１の位置と、前記広角視野画像に対応する第２の位置との間で、前記複数の展開式反射体を遷移させるように作動手段を構成する命令を生成するために、前記処理手段に提供される命令をさらに備える、Ｃ２８に記載の装置。

Claims (30)

1. 広角視野画像をキャプチャするための画像キャプチャシステムであって、
   第１のアパーチャと、
   前記第１のアパーチャを通じて光を受光するように配置された第１のセンターカメラと、前記第１のセンターカメラは、前記アパーチャを通じて延びる光学軸を有し、
   前記第１のセンターカメラの周りに配列され、前記第１のセンターカメラの前記光学軸の一部分に向けられた第１の複数の周辺カメラと、
   第１の位置から第２の位置に移動するように構成された第１の複数の展開式反射体とを備える第１の撮像システムを備え、前記第１の撮像システムは、前記第１の複数の展開式反射体が前記第１の位置にある状態で第１のＦＯＶを有し、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にある状態で第２のＦＯＶを有し、前記第２のＦＯＶは前記第１のＦＯＶよりも大きく、前記第２の位置は前記第１のセンターカメラの前記光学軸により近く、前記第１の複数の周辺カメラおよび前記第１の複数の展開式反射体は、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にあるとき、前記第１の複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記第１の複数の周辺カメラのうちの対応する１つに進入するように、互いに対して配列される画像キャプチャシステム。
2. 前記第１のセンターカメラから生成された画像と、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置に配置されているときにキャプチャされた、前記第１の複数の周辺カメラの各々からの画像とを使用して、半球形画像を作成するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の複数の展開式反射体はそれぞれ、前記第１のセンターカメラの前記光学軸から背くミラー状の第１の表面を備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１の複数の展開式反射体はそれぞれ、前記第１のセンターカメラの前記光学軸に向く第２の黒色表面を備える、請求項３に記載のシステム。
5. 前記第１の複数の展開式反射体のうちの前記１つの前記ミラー状の第１の表面は、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にあるとき、前記第１の複数の周辺カメラのうちの前記対応する１つに向かって反射された前記光の少なくとも一部分を反射する、請求項３に記載のシステム。
6. 前記第１の複数の展開式反射体の前記ミラー状の第１の表面それぞれは、凹面または凸面の一方である、請求項３に記載のシステム。
7. 前記第１の複数の展開式反射体のうちの前記１つは、前記第１の複数の周辺カメラのうちの前記対応する１つのＦＯＶに対応する、実質的に楕円形の形状を備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記第１の複数の周辺カメラの各々および前記第１のセンターカメラは、レンズアセンブリと画像センサーとを備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記第１の複数の周辺カメラの各々および前記第１のセンターカメラの前記画像センサーは、共通の基板上に配設され、前記共通の基板は、前記センターカメラの前記光学軸に対して実質的に直交する平面を形成する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第１の位置では、前記第１の複数の展開式反射体は、前記第１の複数の反射体の各々の反射面が前記基板に対して実質的に平行に配置されるように、引込み構成にある、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第２の位置では、前記第１の複数の展開式反射体は、前記第１の複数の反射体の各々の反射面が前記基板に対して平行な角度をなして配置されるように、展開構成にあり、前記角度は、前記第２のＦＯＶに対して１８０度の値を生じることに対応する所定値を有する、請求項９に記載のシステム。
12. 前記第１のセンターカメラの前記光学軸に前記基板に対して平行な方向に接近する光線の少なくとも一部分は、前記第１の複数の展開式反射体が前記第２の位置にあるとき、前記第１の複数の展開式反射体から前記第１の複数の周辺カメラに向かって反射される、請求項１１に記載のシステム。
13. 第２のアパーチャと、
    前記第２のアパーチャを通じて光を受光するように配置された第２のセンターカメラと、前記第２のセンターカメラは、前記第２のアパーチャを通じて延びる光学軸を有し、
    前記第２のセンターカメラの周りに配列され、前記第２のセンターカメラの前記光学軸の一部分に向けられた第２の複数の周辺カメラと、
    第３の位置から第４の位置に移動するように構成された第２の複数の展開式反射体とを備える第２の撮像システムをさらに備え、前記第２の撮像システムは、前記第２の複数の展開式反射体が前記第３の位置にある状態で前記第１のＦＯＶを有し、前記第２の複数の展開式反射体が前記第２の位置にある状態で前記第２のＦＯＶを有し、前記第４の位置は前記第３の位置よりも前記第２のセンターカメラの前記光学軸により近く、前記第２の複数の周辺カメラおよび前記第２の複数の展開式反射体は、前記第２の複数の展開式反射体が前記第４の位置にあるとき、前記第２の複数の付加的な展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記第２の複数の周辺カメラのうちの対応する１つに進入するように、互いに対して配列される、
    請求項１に記載のシステム。
14. 前記第１および第２の撮像システムの各々の前記第２のＦＯＶは、半球形の形状を成し、前記第１および第２の撮像システムのもう一方の前記半球形の形状のＦＯＶとは実質的に異なる画像シーンをみる、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記第１および第２の撮像システムは、前記第１および第２の撮像システムの各々の前記第２のＦＯＶの組合せを備えたトータルのＦＯＶが球形の形状を成すように、背中合わせ（back-to-back）の配列で配設される、請求項１４に記載のシステム。
16. 単一のアレイカメラを使用して広角視野画像をキャプチャするための方法であって、
    センターカメラの周りに配置された複数の展開式反射体の配置を制御することと、複数の周辺カメラがまた、前記センターカメラの周りに配置され、各々が前記複数の展開式反射体のうちの１つと関連付けられ、前記センターカメラは光学軸を有し、前記複数の周辺カメラは、前記光学軸の一部分に向けられる、
    標準視野画像または前記広角視野画像をキャプチャすべきかどうかを決定することと、前記広角視野画像は、前記標準視野画像よりも広い視野をカバーし、
    前記標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
    前記複数の展開式反射体を第１の位置に配置し、
    前記センターカメラを使用して前記標準視野画像をキャプチャすることと、
    前記広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
    前記複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記複数の周辺カメラのうちの関連する１つに進入するように、前記複数の展開式反射体を第２の位置に配置し、
    前記センターカメラを使用して前記広角視野画像の中央部分をキャプチャし、
    前記複数の周辺カメラを使用して前記広角視野画像のうちの複数の周辺部分をキャプチャすることと、
    を備える方法。
17. 前記標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、前記方法が、前記中央部分と前記複数の周辺部分とを前記広角視野画像へと合成することをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
18. 前記広角視野画像の前記中央部分は前記標準視野画像の一部分を備える、請求項１６に記載の方法。
19. 前記複数の展開式反射体を前記第１の位置に配置することは、前記センターカメラと前記複数の周辺カメラとを収容するカメラハウジングに対抗して、前記複数の展開式反射体を引き込めることを備える、請求項１６に記載の方法。
20. 前記複数の展開式反射体を前記第２の位置に配置することは、前記複数の展開式反射体の各々の反射面が前記複数の周辺部分を表している光を前記複数の周辺カメラに向けるように、前記センターカメラと前記複数の周辺カメラとを収容するカメラハウジングに対して前記複数の展開式反射体を傾斜させることを備える、請求項１６に記載の方法。
21. 実行されると、センターカメラの周りに配置され、同様に前記センターカメラの周りに配置された複数の周辺カメラのうちの１つに各々が関連付けられる複数の展開式反射体の配置を制御するために、
    標準視野画像または前記広角視野画像をキャプチャすべきかどうかを決定することと、前記広角視野画像は、前記標準視野画像よりも広い視野をカバーし、
    前記標準視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
    前記複数の展開式反射体を第１の位置に配置するために第１の命令を生成し、
    前記センターカメラからの前記標準視野画像を備える第１の画像データを受信することと、
    前記広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、
    前記複数の展開式反射体のうちの１つから反射された光の少なくとも一部分が、前記複数の周辺カメラのうちの関連する１つに進入するように、前記複数の展開式反射体を第２の位置に配置するために第２の命令を生成し、
    前記センターカメラからの前記広角視野画像の中央部分と、前記複数の周辺カメラからの前記広角視野画像の複数の周辺部分と、を備える第２の画像データを受信する、ことと、
    を備える動作を１つまたは複数のプロセッサに実行させる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。
22. 前記広角視野画像をキャプチャすることを決定することに応答して、前記動作は、前記中央部分と前記複数の周辺部分とを前記広角視野画像へと合成することをさらに備える、請求項２１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
23. 前記第１の命令を生成することは、前記複数の展開式反射体のうちの少なくとも１つの展開式反射体と関連付けられるアクチュエータが、前記センターカメラと前記複数の周辺カメラとを収容するカメラハウジングに実質的に対して、前記少なくとも１つの展開式反射体を引込み構成に配置するための命令を生成することを備える、請求項２１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
24. 前記第２の命令を生成することは、前記展開式反射体の反射面が、前記複数の周辺部分のうちの１つを表す光を、前記複数の周辺カメラのうちの関連するカメラに向けるように、前記複数の展開式反射体のうちの１つの展開式反射体と関連付けられるアクチュエータが前記展開式反射体を展開構成に配置するための命令を生成することを備える、請求項２１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
25. 標準視野画像または広角視野画像をキャプチャするための装置であって、
    少なくとも１つの上面と、前記上面から離間した下面とを有する収容手段と、
    前記上面と前記下面との間に配置された画像センシング手段と、
    前記収容手段の前記上面の第１のアパーチャの下で、前記画像センシング手段の中央センシングエリアの上に、配置された集光手段と、
    前記第１の集光手段の周りに、前記収容手段の前記上面の対応する複数の付加的なアパーチャの下で、前記画像センシング手段の複数の付加的なセンシングエリアの上に、配置された複数の付加的な集光手段と、
    前記第１のレンズアセンブリの上の前記第１のアパーチャの周りに配置された複数の光反射手段と、前記複数の光反射手段の各々は、前記複数の付加的な集光手段のうちの１つと関連付けられる、
    を備える装置。
26. 前記第１の集光手段は光学軸を有し、ここにおいて、前記複数の付加的な集光手段の各々の光学軸は、前記第１の集光手段の前記光学軸と交差するように配置される、請求項２５に記載の装置。
27. 前記標準視野画像に対応する第１の位置と、前記広角視野画像に対応する第２の位置との間で、前記複数の光反射手段を遷移させるための作動手段をさらに備える、請求項２５に記載の装置。
28. 前記画像センシング手段と通信する処理手段をさらに備える、請求項２５に記載の装置。
29. 前記中央センシングエリアと前記複数の付加的なセンシングエリアとからの画像データを前記広角視野画像へと合成するために処理手段に提供される命令をさらに備える、請求項２８に記載の装置。
30. 前記標準視野画像に対応する第１の位置と、前記広角視野画像に対応する第２の位置との間で、前記複数の展開式反射体を遷移させるように作動手段を構成する命令を生成するために、前記処理手段に提供される命令をさらに備える、請求項２８に記載の装置。