JP2018527829A - 光学基板を有するマルチ開口撮像装置 - Google Patents

Abstract

隣接して配置された光チャネルの１ラインアレイを有するマルチ開口撮像装置の設置高さを比較的小さくするために、光チャネルの光学系のレンズは、１つ以上のレンズホルダによって基板の主面に取付けられ、基板を介して機械的に接続され、基板は、複数の光チャネルの光路がそこを通過するように配置される。

Description

本発明は、隣接して配置された光チャネルの１ラインアレイを含むマルチ開口撮像装置に関する。

線形チャネル構成を有するマルチ開口撮像装置は、可能な限り設置高さが小さいことが重要である場合に主に使用される。線形チャネル構成を有するマルチ開口撮像装置の最小限達成可能な設置高さは、レンズ直径によって大部分が予め規定される。可能であれば、設置高さはレンズの直径を超えてはならない。しかしながら、直列に接続された個々のレンズが各チャネルの光学系に使用され、レンズが例えばポリマー射出成形および／またはガラスエンボス加工によって製造され得る場合、光学系のレンズを固定するためにハウジング構造が所定の位置に使用される。このようなハウジング構造は、レンズの上方および下方に配置され、それによって、上述の設置高さが増大する。

従って、本発明の目的は、マルチ開口撮像装置が比較的小さな設置高さを示すことを可能にするマルチ開口撮像装置を提供することにある。

この目的は、独立請求項１の主題によって達成される。

本願発明の発見は、隣接して配置された光チャネルの１ラインアレイを有するマルチ開口撮像装置の比較的小さな設置高さが、光チャネルの光学系のレンズが１つ以上のレンズホルダ（７６₁,７６₂,７６₃,７６₄）によって主面に接続され、基板を介して機械的に接続されている、すなわち、相互に位置が固定されている点にあり、基板は、複数の光チャネルの光路がそこを通過するように配置する点にあることで達成できる。基板は、透明であるように容易に構成することができ、従って光路を妨害しない。一方、基板を光路に配置することにより、設置高さの増加を回避できる。さらに、基板は、光学系自体と比較して、より小さい膨張係数、増加した硬度、より高い弾性率および／または剛性を有するより高いモジュールおよび一般にレンズ材料のものから逸脱する材料特性を有する材料で形成することができる。このようにして、低コストで十分な光学品質を可能にする基準により、基板の主面上のレンズの材料を選択することができ、例えば光学系のレンズの位置は、温度変動にわたって可能な限り一定のままであることによる基準によって基板の材料を選択することが可能である。例えば、レンズホルダによって基板に取付けられたレンズは、射出成形によって個々に製造されてもよく、したがって、低コストで高い光学品質を有し、その結果、目標形状からの形状のずれはほとんどなくなり、例えば大きな屈折力で、大きな立上り高さ、急なフランク角、ひいては小さなＦ値を有する。低コストの実装はまた、基板が、第１の主面から離れて面する主面上に形成されたレンズを追加的に備えることを提供してもよい。前記レンズは、基板と一体であってもよく、例えば、ＵＶ複製などの手段の成形によって製造されてもよい。

有利な実施形態は、従属請求項の主題事項である。本出願の好ましい実施形態は、以下の図面を参照してより詳細に説明される。

図１ａは、実施形態によるマルチ開口および／またはマルチチャネル撮像装置の斜視図である。 図１ｂは、図１ａのマルチ開口撮像装置の上面図を示す図である。 図１ｃは、図１ａのマルチ開口撮像装置の光チャネルの側面断面図を示す図である。 図１ｄは、チャネル光学系がライン延長方向に沿って２つの担体基板を横切って分布している変形例によるマルチ開口撮像装置の斜視図である。 図１ｅは、担体基板が光路を横切る方向に２つの部分基板から構成されている変形例によるマルチ開口撮像装置の平面図を示す 図１ｆは、図１ｃおよび図１ｂの変形例によるマルチ開口撮像装置の側面断面図および上面図を示す図であり、チャネルの光軸は、共通平面内でライン延長方向と平行に発散するようにプリ発散を構成するので、ペア毎に異なる傾斜を有するファセットの数を減らすことができる。 図１ｇは、図１ｃおよび図１ｂの変形例によるマルチ開口撮像装置の側面断面図および上面図を示す図であり、チャネルの光軸は、共通平面内でライン延長方向と平行に発散するようにプリ発散を構成するので、ペア毎に異なる傾斜を有するファセットの数を減らすことができる。 図２は、光チャネルの光学系が単にスペーサを介して基板に取付けられたレンズのみからなる代替案による光チャネルの１ラインアレイの上面図を示す図である。 図３ａは、隣接チャネルの光学系が共有レンズホルダを介して基板上に取付けられている変形例による、隣接して配置された光チャネルの１ラインアレイの上面図を示す図である。 図３ｂは、光学系のレンズがいくつかの担体基板にわたって分布されている変形例による、隣接して配置された光チャネルの１ラインアレイの上面図を示す図である。 図４は、一実施形態によるマルチ開口撮像装置の概略斜視図を示し、イメージセンサと光チャンネルの１ラインアレイとビーム偏向装置との間の位置を変更するための手段が存在する。 図５は、マルチ開口撮像装置の設置を説明するためのモバイル装置の斜視図を示す図である。 図６は、立体視目的のための２つのマルチ開口撮像装置の設置を説明するためのモバイル装置の斜視図を示す図である。

図１ａ〜図１ｃは、本出願の一実施形態によるマルチ開口撮像装置１０を示す。図１ａないし図１ｃのマルチ開口撮像装置１０は、隣接して配置された光チャネル１４₁〜１４₄の１ラインアレイ１４を含む。各光チャネル１４₁〜１４₄は、装置１０の全視野２８のそれぞれの部分視野３０₁〜３０₄をイメージセンサ１２のそれぞれ関連するイメージセンサ領域１２₁〜１２₄に投影するための光学系１６₁〜１６₄を含む。イメージセンサ領域１２₁〜１２₄は、各々、例えば、対応するピクセルアレイを含むチップで形成することができ、チップは、図１ａ〜図１ｃに示すように、共有基板又は回路基板１３上に搭載することができる。あるいは、イメージセンサ領域１２₁〜１２₄のそれぞれが、イメージセンサ領域１２₁〜１２₄を横切って連続的に延びる共有画素アレイの一部から形成されることも可能であり、共有画素アレイは、例えば、個々のチップ上に形成される。例えば、共有画素アレイの画素値のみがイメージセンサ領域１２₁〜１２₄において読出される。もちろん、２つ以上のチャネル用のチップの存在、さらなるチャネル用のさらなるチップの存在など、前記代替の様々な組合せも可能である。イメージセンサ１２が複数のチップを有する場合、前記チップは、例えば１つまたは複数の回路基板上に、例えば全体的にまたはグループなどに取付けられてもよい。

図１ａ〜図１ｃの実施形態では、アレイ１４のライン延長方向に４つのチャネルが１ライン内に隣接して配置される。しかしながら、４の数は単なる例示であり、１より大きい他の任意の数を取ることもできる。

光軸２２₁〜２２₄および／または光チャネル１４₁〜１４₄の光路は、イメージセンサ領域１２₁〜１２₄と光学系１６₁〜１６₄との間で互いに平行に延びている。このために、イメージセンサ領域１２₁〜１２₄は、例えば共有平面内に配置され、光学系１６₁〜１６₄の光学中心も同様に配置される。両方の平面は互いに平行であり、すなわちイメージセンサ領域１２₁〜１２₄の共有平面に平行である。さらに、イメージセンサ領域１２₁〜１２₄の平面に垂直な投影の場合、光学系１６₁〜１６₄の光学中心は、イメージセンサ領域１２₁〜１２₄の中心と一致する。換言すれば、前記平行平面は、一方で光学系１６₁〜１６₄とイメージセンサ領域１２₁〜１２₄とを、ライン延長方向に同じピッチで配置している。

イメージセンサ領域１２₁〜１２₄と関連する光学系１６₁〜１６₄との間のイメージ側の距離は、イメージセンサ領域１２₁〜１２₄上の投影が所望のオブジェクト距離を有するように設定される。この距離は、光学系１６₁〜１６₄の焦点幅以上、または例えば光学系１６₁〜１６₄の焦点幅または焦点幅の２倍の範囲内の双方を含む範囲内にある。イメージセンサ領域１２₁〜１２₄と光学系１６₁〜１６₄との間の光軸２２₁〜２２₄に沿った画像側の距離は、例えば、ユーザによって手動で、またはオートフォーカスコントローラにより自動的に設定可能であってもよい。

さらなる措置が講じられることなく、光チャネル１４₁〜１４₄の部分視野３０₁〜３０₄は、光路および／または光軸２２₁〜２２₄の平行性のために本質的に完全に重なっている。より大きい全視界２８をカバーするために、部分視野３０₁〜３０₄が部分的な空間的重なりのみを示すように、ビーム偏向装置２４が設けられる。ビーム偏向装置２４は、光路および／または光軸２２₁〜２２₄をチャネル特有の偏差で全視野方向３３に偏向させる。全視野方向３３は、例えば、アレイ１４のライン延長方向に垂直な平面と平行に延在し、ビーム偏向の前および／またはなしに光軸２２₁〜２２₄の延長と平行に延在する。例えば、全視野方向３３は、光軸２２₁〜２２₄からライン延長方向を中心に＞０°及び＜１８０°であり、８０〜１００°の範囲の角度で回転することにより得られ、例えば、９０°とすることができる。従って、部分視野３０₁〜３０₄の全カバレッジに対応する装置１０の全視野は、光軸２２₁〜２２₄の方向におけるイメージセンサ１２とアレイ１４との直列接続の延長方向には位置しないが、ビームの偏向に起因して、全視野は、装置１０の設置高さが測定される方向、すなわち、ライン延長方向に垂直な横方向にイメージセンサ１２およびアレイ１４に対して横方向に位置する。しかしながら、ビーム偏向装置２４は、上述した、方向３３に導く偏向からのチャネル特有の偏差により、各光路、または各光チャネル１４₁〜１４₄の光路をさらに偏向させる。この目的のために、ビーム偏向装置２４は、各チャネル１４₁〜１４₄のための反射ファセット２６₁〜２６₄を含む。前記ファセットは、相互にわずかに傾斜している。ファセット２６₁〜２６₄の相互の傾斜は、ビーム偏向装置２４によるビーム偏向の際に、部分視野３０₁〜３０₄のみが部分的に重畳するように部分視野３０₁〜３０₄が僅かに発散するように選択される。一例として図１ａに示すように、個々の偏向はまた、部分視野３０₁〜３０₄が全視野２８を２次元的に覆うように、すなわち、２次元的に分布するように、全視野２８に配置されるように構成されてもよい。

これまで装置１０に関して記載された詳細の多くは、例としてのみ選択されたものであることに留意されたい。これは、例えば、上述の光チャネルの数に関するものである。ビーム偏向装置２４は、これまでに説明したものとは異なるように形成することもできる。例えば、ビーム偏向装置２４は必ずしも反射作用を有する必要はない。これは、例えば、透明なプリズムウェッジの形態のような、ファセットミラーの形態以外のものとして構成することもできる。この場合、平均ビーム偏向は、０°になる可能性があり、すなわち、方向３３は、ビーム偏向の前または偏向なしであっても、例えば光軸２２₁〜２２₄に平行であってもよく、あるいは換言すれば、装置１０は、ビーム偏向装置２４に関わらず、「まっすぐ前を見る」ことを継続することができる。ビーム偏向装置２４によるチャネル特有の偏向は、部分視野３０₁〜３０₄の立体角範囲に関して例えば１０％未満の重なりを有するペアワイズ法など、部分視野３０₁〜３０₄が、互いにわずかに重畳することを生じる。

個々のチャネル１４₁〜１４_Nによりカバーされ、かつ／または、各イメージセンサ領域１２₁〜１２₄に投射される部分視野は、特にビーム偏向のさらなる測定がなされることなく大部分に関して依然重畳するように、説明した平行性から逸脱する可能性があるが、それにもかかわらず、光チャネルの光路の平行性は依然として十分に顕著であり、その結果、光路および／または光軸は、マルチ開口撮像装置１０による全視野をより大きくカバーするために、ビーム偏向装置２４は、チャネル１４₁〜１４_Nの部分視野がより少ない相互重畳を示すように、光路に追加の発散を提供する。例えば、ビーム偏向装置２４は、全視野が、光チャネル１４₁〜１４_Nの個々の部分視野の開口角の１．５倍よりも大きい開口角を含むことを保証する。光軸２２₁〜２２₄の何らかの種類のプレ発散では、例えば、ファセット傾斜の全てが異なるわけではないが、チャネルのいくつかのグループが、例えば、等しい傾斜を有するファセットを含むことも可能である。次いで、後者は、ライン延長方向に隣接する前記チャネル群に関連するファセットとして、一体的にかつ／または連続的に互いに合体するように形成することができる。これらのチャネルの光軸の発散は、光学系の光学中心とチャネルまたはプリズム構造または偏心したレンズセクタのイメージセンサ領域との間の横方向オフセットによって達成されるように、これらの光軸の発散に起因する。プレ発散は、例えば、平面に限定され得る。光軸は、ビーム偏向に先立って、または偏向なしに、共有された平面内に延在することができるが、前記平面内で発散的に延在し、ファセットは、他の横断面内の追加の発散のみを引き起こす。すなわち、これらはすべて、ライン延長方向と平行に傾いており、上述した光軸の共有平面とは異なる方向にのみ互いに傾いている。ここでもまた、いくつかのファセットは、同じ傾斜を有してもよく、および／または光軸が、例えば、ビーム偏向の前に、またはビーム偏向なしで、光軸の上述の共有平面内に既に存在する対ごとに異なるチャネルのグループと共通に関連付けられてもよい。。

ビーム偏向装置が平面ミラーまたは同様のものとして設けられていないかまたは構成されている場合、全体的な発散は、一方では光学系の光学中心とイメージセンサ領域の中心との間の横方向のずれによっても達成され、他方では、プリズム構造または偏心したレンズセクタによって達成される。

例えば、光学系の光学中心がライン延長方向に沿って直線上に位置することにより、上述の可能性のある既存のプレ発散が達成され得る一方で、イメージセンサ領域の中心は、イメージセンサ領域の平面の法線に沿った光学中心の投影から、イメージセンサ平面内の直線上にある点、例えばライン延長方向に沿って及び／又はライン延長方向及びイメージセンサ法線の両方に垂直な方向に沿って、チャネル特有の方法で、イメージセンサ平面内の上記の直線上にある点から外れる点で外れるように配置される。あるいは、イメージセンサの中心がライン延長方向に沿って直線上に位置し、一方、光学系の中心面内で直線上に位置する点上に光学系の光学中心の平面の法線に沿って、光学系の中心がイメージセンサの光学中心の投影から外れるように配置されており、例えば光学中心面内の上記直線上にある点から、チャネル特有の方法で、ライン延長方向に沿って、および／またはライン延長方向および光学中心面の法線に垂直な方向に沿って偏向する点で、プレ発散を達成することができる。上述した各投影からのチャネル特有の偏差は、ライン延長方向にのみ、すなわち共有された平面内に単に位置する光軸にプレ発散が設けられることが好ましい。光学中心とイメージセンサ領域中心の両方は、それぞれ、ライン延長方向に平行な直線上に位置するが、異なる中間ギャップを有する。したがって、ライン延長方向に垂直な横方向におけるレンズとイメージセンサとの間の横方向オフセットは、設置高さの増加をもたらす。ライン延長方向の面内オフセットだけでは設置高さは変わらないが、ファセットの数が減少する、および／または、ファセットが角度方向に傾いたりする可能性があり、設計を単純化する。これは、図１ｆおよび図１ｇに示されており、一方では隣接チャネル１４₁および１４₂ならびに隣接チャネル１４₃および１４₄は、共有平面および互いに対して斜めに延在する、すなわち、プレ発散を提供する光軸１４₁および１４₂および１４₃および１４₄をそれぞれ備える。ファセット２６₁，２６₂は、１つのファセットで形成でき、ファセット２６₃，２６₄は、ファセットの各対の間に破線で示すように、別のファセットによって形成されてもよく、２つのファセットだけが一方向に傾いており、両方ともライン延長方向に平行である。

さらに、例えば、超解像を達成するために、および／または対応する部分視野が前記チャネルによって走査される解像度を増すために、いくつかの光チャネルが同じ部分視野に関連付けられるように準備ができているかもしれない。そのようなグループ内の光チャネルは、例えば、ビーム偏向に先立ち、平行に伸長し、１つのファセットによって部分視野に偏向される。１つのグループのチャネルのイメージセンサの画素イメージは、このグループの別のチャネルのイメージセンサの画素のイメージ間の中間位置に配置されるのが好ましい。

例えば、超解像度の目的がなくても、立体視目的のためだけに実現可能なことは、直接的に隣接するチャネルのグループが、ライン延長方向内のそれらの部分視野で全視野を完全にカバーする実施形態であり、そして、互いの直接的に隣接するチャネルの別のグループが、それらの部分のために全視野を完全に覆い、チャネルの両方のグループの光路が基板１８を通過することを意味する。

以下の説明は、レンズ面がイメージセンサ領域１２₁〜１２₄の共有平面にも平行である光学系１６₁〜１６₄を扱う。以下で説明するように、光チャネル１４₁〜１４₄の光学系１６₁〜１６₄のレンズは、１つ以上のレンズホルダを介して基板１８の主面に取付けられ、基板１８を介して互いに機械的に接続される。特に、複数の光チャネル１４₁〜１４₄の光路は、基板１８を貫通している。したがって、基板１８は、透明な材料で形成され、板状であるか、例えば、平行六面体の形状、または平坦な主面１８_aおよび反対側の主面１８_bを有する別の凸状体の形状を有し、これも平面である。好ましくは、主辺は光軸２２₁〜２２₄に対して垂直に配置される。以下に説明するように、実施形態によれば、純粋な平行六面体形状からの偏差が存在し得る。これは、光学系のレンズが基板と一体的に形成される事実に起因する。

実施例１ａ〜１ｃにおいて、平坦な支持基板１８は、例えば、ガラスまたはポリマーからなる担体基板である。基板１８の材料は、高度の光透過性、低温係数、または例えば、硬度、弾性率またはねじれなどのさらなる機械的特性に関して選択することができる。

基板は、追加のレンズが直接その上に収容されることなく、光路の単純な平面部分として構成されてもよい。さらに、アパーチャまたは迷光振動板などのダイアフラムおよび／またはＩＲブロックフィルタなどのフィルタ層は、例えば、基板表面に取付けられてもよく、または様々な基板のいくつかのシートからなり、その表面にはその上に搭載されたダイアフラムおよびフィルタ層を有していてもよく、その表面は例えばそれらの分光吸収の点でチャネルごとに順に異なっていてもよい。

基板は、イメージセンサによって検出され得る電磁スペクトルの異なる領域において、異なる特性、特に非定常吸収を示す材料から構成されてもよい。

図１ａ〜図１ｃの実施形態では、各光学系１６₁〜１６₄は、３つのレンズを含む。但し、レンズ枚数は自由に選択できる。枚数は１，２、または他の任意の数になる可能性がある。レンズは凸状であってもよく、球状、非球面状、自由曲面状、または２つの形状のような光学的結像機能領域のみを備えていてもよく、例えば２つの互いに反対のものであり、例えば、凸レンズ形状または凹レンズ形状である。いくつかの光学的に活性なレンズ表面も可能であり、いくつかの材料からレンズを製造することによって達成される。

各光学系１６₁〜１６₄の第１のレンズ７０₁〜７０₄は、図１ａ〜１ｃの実施形態の主面１８_a上に形成される。レンズ７０₁〜７０₄は、基板１８の主面１８_a上に成形されて製造され、例えばＵＶ硬化性ポリマーのようなポリマーからなる。成形は、例えば成形工具を用いて実施され、硬化は、例えば温度および／またはＵＶ照射によって達成できる。

図１ａ〜１ｃの実施形態では、各光学系１６₁〜１６₄は、別の第２および第３のレンズ７２₁〜７２₄および７４₁〜７４₄をそれぞれ有する。これらのレンズは、例えば、軸方向に延びる管状レンズホルダ７６₁〜７６₄を介してそれぞれのレンズホルダの内部に互いに固定され、接着または他の接合技術によって、それぞれのレンズホルダを介して主面１８_bに固定される。レンズホルダ７６₁〜７６₄の開口部７５₁〜７５₄は、例えばレンズ７２₁〜７２₄および７４₁〜７４₄がそれぞれ円筒状の内部に取付けられた円形の断面を備えている。したがって、各光学系１６₁〜１６₄について、レンズは、それぞれの光学軸２２₁〜２２₄上に同軸に配置される。しかしながら、レンズホルダ７６₁〜７６₄はまた、その長さにわたっておよび／またはそれぞれの光軸に沿って変化する断面を有してもよい。断面は、イメージセンサ１２からの距離が減少するにつれて、矩形または正方形が増す性質が採用されてもよい。したがって、レンズホルダの外形も開口の形状と異なる場合がある。レンズホルダの材料は、光吸収性であってもよい。

レンズホルダ７６₁〜７６₄は、マルチ開口撮像装置の各チャネルごとに別個の部品として説明されているが、それらは連続体、すなわち全ての光チャネルのレンズを担持する本体として構成することもできる。あるいは、チャネルがグループごとにそのようなレンズホルダを共有することが可能であり、すなわち、数個のレンズホルダが存在し、それぞれが異なるチャネルのグループのレンズについて存在することが可能である。後者の場合を図３ａに示す。レンズホルダ７６₁は、光学系１４₁,１４₂のレンズ７２₁,７２₂,７４₁,７４₂のための開口部７５₁〜７５₂を有し、レンズホルダ７６_IIは、光学系１４₃および１４₄のレンズ７２₃,７２₄,７４₃,７４₄用の開口部７５₃〜７５₄を有する。

上述のレンズホルダを介した取付けは、例えば、保持されたレンズのレンズ頂点が基板１８から離間しているように、図１ａ〜図３ａに示すように行われる。

既に上述したように、基板１８は両面が平坦であり、結果的に屈折力効果を示さないことが可能である。しかしながら、基板１８は、例えば、個々のレンズまたはハウジング部品の当接部のような当接部材の容易な完全なおよび／または不完全な微調整を可能にする、窪みまたは突起のような機械的構造を含むことも可能である。図１ａ〜１ｃの実施形態では、例えば、基板１８は、主面１８_b上に、各光学系１６₁〜１６₄のレンズホルダ７６₁〜７６₄のチューブのそれぞれの端部が取付けられている位置での取付けまたは配向を容易にする構造を有する。前記構造は、基板に面し、それぞれのレンズホルダ７６₁〜７６₄の側面が係合することができる、それぞれのレンズホルダの側面の形状に対応する、例えば、円形凹部または他の形状の凹部であってもよい。再び、他の開口断面およびこれに対応する、円形開口以外のタイプのレンズ開口も可能であることが強調される。

したがって、図１ａ〜図１ｃの実施形態は、個々のレンズと、それらを固定するために個々のレンズを完全に包囲する不透明なハウジング担体とを含むカメラモジュールの古典的な構造とは異なる。むしろ、上記の実施形態は、基板担体として透明体１８を使用する。前記基板担体は、それらの光学結像経路によって貫通されるように、いくつかの隣接するチャネル１４₁〜１４₄を横切って延びる。前記基板担体は、撮像プロセスを妨げず、設置高さも増加させない。

しかしながら、図１ａ〜１ｃの実施形態がどのようにして変化しているかを指摘しなければならない。例えば、基板１８は、必ずしも、マルチ開口撮像装置１０のチャネル１４₁〜１４₄の全てを横切って延びる必要はない。基板１８は、例えば、図１ｄに示されるように、いくつかの担体１８_Iおよび１８_IIが存在することを示すグループ内の隣接するチャネル１４₁〜１４₄のみを横切って例えばペアで延在することが可能である。例えば、図１ａ〜図１ｃの実施形態では、チャネル１４₁〜１４₂は、光学系１６₁〜１６₂を担持する第１の担体１８_Iを通過するが、チャネル１４₃,１４₄またはそれらの光路は、光学系１６₃,１６₄を担持する別の担体１８_IIを貫通する。

上述したものとは異なり、各光学素子１６₁〜１６₄は、レンズホルダを介してのみ保持されるレンズを両側１８_aおよび１８_bに含むことが可能である。この可能性は、例として図２に示されている。

また、基板１８は２つの基板１８'、１８"から構成されてもよく、その前面側にはレンズが形成されているかレンズが取り付けられている主面１８ｂ、１８ａが形成されており、それらの背面は互いに接合されており、それぞれの光チャネルの光路に対する透過性または透過率を維持する任意の接合技術を使用することができる。これは、図１ｅに、図１ａ〜１ｃの場合の例として示されている。

また、レンズ７２₁〜７４₂のみが主面１８_b上にのみ存在すること、すなわち他の側面１８_a上にレンズ７０₁〜７０₄なしで存在することが実現可能であり、同様に、他の側面１８_a上に７２₁〜７４₄に従ってレンズを提供することが可能であり、すなわち、イメージセンサ１２から離れて向いている側の基板１８の、それに面している側１８_a上に存在することが実現可能である。同様に、レンズ担体７６₁〜７６₄内に存在するレンズの数は自由に選択可能である。例えば、このような担体７６₁〜７６₄内には、１つのレンズまたは３つ以上のレンズのみが存在することも可能である。図２に示されているように、レンズは、それぞれ、それぞれのレンズ担体７６₁〜７６₄および７７₁〜７７₄を介して、それぞれの側面１８_aおよび／または１８_bの両側１８_aおよび１８_bにそれぞれ取付けられることが可能である。図２において、図１ａ〜１ｃと比較すると、例えば、レンズ７２₁〜７４₄は、レンズ担体７７₁〜７７₄によって主面１８_aに取付けられたレンズ７３₁〜７３₄により置換えられている。

同様に、主面１８_aに７０₁〜７０₄に従って成形されたレンズが存在しないことも可能であるが、各レンズ担体を介して側面１８_bに取付けられたレンズのみが存在することも可能である。ここでもまた、同じことが反対側１８_aについても当てはまる可能性がある。

上記の実施形態から逸脱して、担体１８の本体には、側部１８_aおよび１８_bの単に平面形状から外れた屈折力効果も付与されてもよい。換言すれば、７０₁〜７０₄に従うレンズは、例えば、射出成形またはガラスエンボス加工などによって、担体１８と一体的に形成されてもよい。これは、レンズ７０₁〜７０₄と図１ａおよび図１ｂにおける担体１８との間の境界面の破線によって示される。アパーチャまたは迷光振動板などのダイアフラム、または／および例えばＩＲブロックフィルタなどのフィルタ層もまた、例えば、レンズと基板担体との間の界面に設けられてもよい。付加的にまたは代替的に、開口部または迷光振動板などのダイアフラムおよび／またはＩＲブロックフィルタなどのフィルタ層は、光学系のレンズがレンズホルダを介して、すなわち光路が基板１８を貫通する位置に取り付けられている主面に設けることができる。光学系のレンズを含まず、レンズホルダを介することも、他の方法でもない基板の主面の場合、そのようなダイヤフラムまたは層は明らかに光路が貫通するそれらの位置で可能である。

すでに述べたように、ガラスエンボス加工、ポリマーエンボス加工、またはポリマーまたはガラス射出成形によって主面１８_a上に膨らんだレンズ７０₁〜７０₄を有する担体を製造することも可能である。

成形されたレンズ７０₁〜７０₄は、レンズホルダを介して保持されたレンズに対して軸方向の中心にあるように同じ主面上に配置されており、すなわちレンズホルダが例えば接着によって対応する主面に取付けられており、およびレンズホルダにより保持されたレンズは同じ主面の基板材料から成形された、または同じ主面上に成形されたさらなるレンズに対向して配置されているように、同じ主面上で配置されていることが好ましい。

上記実施形態では、担体基板を１つだけ有する構成について説明したが、構造体には複数の担体基板を含めることも可能である。

このように、光学的機能的レンズ領域が全てのチャネルについて同一である光学系を用いて光チャネルの１ラインアレイを提供することは上述のように可能である。しかしながら、例えば、ビーム偏向装置２４のようなチャネル特有のビーム偏向によるチャネル間の結像ずれを均衡させる目的で、他の光チャネルのレンズと比較して個々の偏差を各チャネルのレンズに提供することも可能である。さらに、チャネルは、それぞれの光チャネルのレンズに異なる材料を使用することによって、異なるスペクトル範囲に対して敏感になるか、またはそのスペクトル透過率に関して変化させることができる。各チャネルは、例えば、異なるスペクトルフィルタリング効果を有する。例えば、チャネルのグループが、共有された部分視野または完全に重なり合う部分視野をそれぞれのイメージセンサ領域に投影することが可能である。

一例として、図４はまた、図１ａ〜１ｃのマルチ開口撮像装置１０が、後述する追加手段の１つ以上によって補充されてもよいことを示す。

例えば、図４は、ビーム偏向装置２４をアレイ１４のライン延長方向に平行な軸の周りに回転させるための手段５０が存在し得ることを示している。回転軸は、例えば、光軸２２₁〜２２₄の平面内に位置しているか、光学系１６₁〜１６₄の直径の４分の１未満だけ、回転軸から離間している。あるいは、もちろん、回転軸がより遠くの距離、例えば、光学系の直径よりも小さい間隔で、または４つの光学系の直径よりも小さく離れて配置されるように位置することも可能であろう。手段５０は、例えば、画像取込み中にユーザの側でマルチ開口撮像装置１０の任意の振れをバランスさせるためにわずかな角度の範囲内で、例えば１０°未満または２０°未満の範囲内にあるようにして、短い応答時間でビーム偏向装置２４を回転させるために設けられてもよい。この場合、手段５０は、例えば、画像安定化コントローラによって制御される。

代替的にまたは追加的に、手段５０は、部分視野３０₁〜３０₄（図１）の全カバレッジによって定義される全視野を、比較的大きな角度調整で、その方向に変更するように構成できる。これに関連して、全視界が装置１０に対して反対方向に配置された、例えばビーム偏向装置２４が両側に反射するミラーアレイとして構成されるビーム偏向装置２４を回転させることによって偏向を達成することも可能である。

さらに代替的にまたは追加的に、装置１０は、基板１８によって光学系１６₁〜１６₄を並進移動させる手段、または基板１８自体、したがってライン延長方向に沿って光学系１６₁〜１６₄を移動させる手段５２を具備する。また、手段５２は、ミラー偏向装置２４の回転によって実現された画像安定化に対して横方向の画像安定化を、ライン延長方向に沿った動き５３に基づいて、達成するように、例えば上述の画像安定化コントローラによって制御されてもよい。

さらに、装置１０は、追加的または代替的に、被写界深度を調整するためにイメージセンサ１２と光学系１６₁〜１６₄および／またはイメージセンサ１２と本体１８との間の画像側の距離を変化させる手段５４を備えることができる。手段５４は、手動のユーザ制御によって、または装置１０のオートフォーカスコントローラによって制御することができる。

したがって、手段５２は、基板１８のサスペンションとして機能し、好ましくは図４に示すように、設置高さを増加させないように、ライン延長方向に沿って基板１８に横方向に隣接して、配置される。手段５０および５４はまた、設置高さを増加させないように光路の平面内に配置されることが好ましい。

光学系１６₁〜１６₄は、互いに関してだけでなく、例えば、上述のような透明基板を介して、ビーム偏向装置に関しても、例えば好ましくは設置高さを増加させないように、かつそれ故好ましくは構成要素１２,１４,２４の平面内に、および／または光路の平面内に延在する好適なフレームを介して一定の相対位置に保持されてもよいことに留意されたい。相対位置の不変性は、光軸に沿った光学系とビーム偏向装置との間の距離に制限され、その結果、手段５４は、例えば、ビーム偏向装置と共に光軸に沿って、光学系１６₁〜１６₄を並進移動させる。光学系とビーム偏向装置との間の距離は、光学系とビーム偏向装置との間の最大距離のために、光学経路を挟み込まないように、セグメント２６_iが横方向の延長に関して寸法決めされなければならないため、設置高さが減少するビーム偏向装置２４のセグメントによってチャネルの光路が横方向に制限されないように、最小限の距離に調整されてもよい。さらに、上述のフレームの相対位置の不変性は、ｘ軸に沿って互いにかたくなに光学系およびビーム偏向装置を堅固に保持することができるので、手段５２は、光学系１６₁〜１６₄をビーム偏向装置と共にライン延長方向に沿って並進運動させる。

光チャネルの光路を偏向させるための上述したビーム偏向装置２４は、マルチ開口撮像装置１０の光学的画像安定化コントローラのビーム偏向装置２４の回転運動を生成するためのアクチュエータ５０、画像及び２次元の全視野の安定化、具体的には、基板１８の並進運動によって、ライン延長方向と本質的に平行に延びる第１の画像軸に沿った画像安定化を可能にし、かつビーム偏向装置２４の回転運動の前記生成により、ビーム偏向の前及び／又はなしに光軸と本質的に平行に延びる第２の画像軸に沿った画像安定化が可能になる。あるいは、一見すると、偏向された光軸において、光軸に垂直に、かつ、ライン延長方向に延びる。さらに、説明した構成は、上述したフレーム内の適所に固定されたビーム偏向装置とアレイ１４との並進運動を生じさせ、そして、例えば、上述したアクチュエータ５４を用いてライン延長方向に垂直な態様でアレイ１４を並進運動せることができ、その並進運動は、焦点調節を実現し、したがってオートフォーカス機能を実現するために使用され得る。

完全性を期すために、上記の図に関して、撮像中に、デバイスは、チャネルを介してイメージセンサ領域に投影されたイメージセンサ領域を介して、チャネルごとのシーンの画像を撮影し、装置は、海底地形図を作成するためにおよび例えば再焦点化（実際の撮影後に画像のシャープネス領域を定義する）、オールインフォーカス画像、仮想緑色スクリーン（前景と背景の分離）などのソフトウェア関連の実現のために、任意選択で、画像を結合または合体して全視界内のシーンに対応する全体像を形成するプロセッサを具備し、および／または対象シーンの３Ｄ画像データおよび深度情報などの追加データを提供することにも注意すべきである。後者のタスクは、前記プロセッサによって実行されてもよいし、外部で実行されてもよい。しかしながら、プロセッサは、マルチ開口撮像装置の外部にある構成要素を示すこともできる。

図５は、前述の代替物の装置１０を、例えば、携帯電話、スマートフォン、またはメディアプレーヤなどの、可搬形装置２００の平らなハウジング内に設置でき、例えば、イメージセンサ１２の平面および／またはイメージセンサ領域の平面ならびにチャネル１４の光学系のレンズ面は、平坦なハウジングの平坦な延在方向に対して垂直に、および／または厚み方向に平行に位置合わせされる。このようにして、ビーム偏向装置２４は、例えば、マルチ開口撮像装置１０の全視野が、例えばスクリーンを含む平坦なハウジングの前側２０２正面に位置することを保証する。あるいは、視野が平らなハウジングの背面の前に位置するように、背面が前面２０２に対向して位置するように、偏向が可能である。ハウジングは、光チャネル１４の光路が通過できるように、貫通した側２０２に透明窓２０６を含むことができる。さらに、切換可能なダイヤフラム（機械的に移動した、エレクトロクロミック）は、前面および／または背面側の窓の開口部を通る光の入射に影響を及ぼすように取付けられてもよい。ハウジング内の装置１０の図示された位置のために、ハウジングの厚さに平行である装置１０の設置高さは、小さく保たれるので、装置２００のハウジングまたは装置自体は平坦であり得る。切換可能性はまた、側部２０２の反対側に位置する側に窓を設けることによって、かつ、例えば偏向装置を２つの位置の間で移動させることによって提供されてもよく、その場合、後者は、例えば前および後側に反射する鏡として構成され、かつ、ある位置から他の位置に回転されるか、または１つの位置のための１組のファセットと、他の位置のための異なる組のファセットとを含むファセットミラーとして構成され、ファセットのセットは、ライン延長方向に互いに隣接して配置され、ビーム偏向装置をライン延長方向に沿って前後に並進移動させることによって位置を切替えるように構成されている。もちろん、自動車のような他の携帯可能ではない装置に装置１０を取付けることも可能である。図６はまた、チャネルの部分的な視野が完全に、場合によっては合同で同じ視野をカバーするいくつかのモジュール１０が、例えば、立体視目的のために、両方のモジュールで同じであるライン延長方向に沿って例えば互いからのベース距離Ｂをもって装置２００内に設置することができることを示す。２つ以上のモジュールも実現可能である。また、モジュール１０のライン延長方向は、同一線上になく、単に互いに平行であってもよい。しかしながら、上述したように、装置１０および／またはモジュールが、グループごとの方法でそれぞれの場合に上記チャネルが同じ全視野を完全にカバーするようにチャネルを装備することも可能であることにもう一度留意すべきである。

また、ビーム偏向装置は、上述の実施形態と比較して代替の実施形態では省略されてもよいことにも言及されるべきである。一部の視野の部分的な重なりのみが望ましい場合、これは、例えば、イメージセンサ領域の中心と対応するチャネルの光学系の光学中心との間の相互の横方向のオフセットによって達成される。例えば、手段５０が交換された場合、例えば、アクチュエータ５２が、さらに、光学系及び／又は担体１８を並進移動させることができる場合、それにもかかわらず、図４のアクチュエータを適用することができる。

さらに換言すれば、上記の実施形態は、隣接して配置された光チャネルの１ラインアレイを有し、マルチ開口撮像装置の光路のどこかのチャネルを横切って延在する基板を有するマルチ開口撮像装置を示しており、安定性を改善するために、例えばガラスまたはポリマー製である。さらに、基板は、既に前面および／または背面にレンズを含んでいてもよい。レンズは、（例えば、熱エンボス加工によって作成された）基板の材料から成っていてもよく、またはその上に成形されていてもよい。基板の前および後ろには、基板上に位置せず、個々に取付けられるさらなるレンズが存在し得る。図１ｄに示すように、ライン延長方向に沿って、かつ、図１ｅに示すように、ライン延長方向に垂直に、複数の基板が１つの構造内に存在することが可能である。図３ｂに示すように、図１ｅの変形例と比較して、光路に沿ってレンズを有するいくつかの基板を直列に接続すること、すなわち、それらを所定の相互の位置関係を、例えば図１ｅのようにそれらを結合させる必要なくフレームを介して縦に保つことが可能である。このようにして、レンズの提供および／または取付けに利用可能な主面の数は、使用される担体基板、すなわち、図３ｂの例の基板１８、すなわち上述の例によれば、例として図１ｂに従うレンズを装着された基板１８、および上述の例に従ってレンズを装着され得る基板の数の２倍、であり、レンズホルダを介して主面１１８_aおよび／または１１８_bに取付けられたレンズを有するものの中でも、とりわけ射出成形などによって一体的に製造されるようにここでは図示されているが、その結果、レンズは、平行六面体の基板１１８の材料以外の材料の成形レンズを有することができるが、両面１１８_aおよび１１８_bに形成され、同様に、側面１１８_aおよび１１８_bの一方のみにレンズを有することも可能である。両方の基板は透明であり、光路、特に主面１８_aおよび１８_b、１１８_aおよび１１８_bをそれぞれ貫通している。従って、上記の実施形態は、マルチ開口撮像装置の形態で、具体的には１ラインチャネル構成で実現されてもよく、各チャネルは全視野の一部の視野を越えて投影し、部分視野は部分的に重なっている。３Ｄ画像撮影のためのステレオ、トリオ、クワトロなどの構造のためのこのようなマルチ開口撮像装置を含む構造が可能である。複数のモジュールは、連続した線として構成されてもよい。隣接するラインは、同一のアクチュエータと共有されたビーム偏向要素とを利用することができる。光路内に存在する可能性がある１つ以上の補強基材は、ステレオ、トリオ、クワトロ構造を形成することができるライン全体に延在してもよい。いくつかのチャネルが同じ部分画像領域を撮像する超解像法を使用することができる。また、ビーム偏向装置がなくても、光軸は発散的に延びているので、ビーム偏向装置に必要なファセットはより少なくて済む。好都合なことに、ファセットは、１つの角度成分のみを有する。イメージセンサは、１つの部分から構成されてもよく、１つの連続画素マトリクスまたは複数の遮られた画素マトリクスのみを備えてもよい。イメージセンサは、例えば、回路基板に隣接して配置された多数のサブセンサから構成されてもよい。オートフォーカス駆動装置は、ビーム偏向素子が光学系と同期して動作されるか非稼動であるように構成されてもよい。

Claims (18)

1. 隣接して配置された光チャネル（１４₁,１４₂,１４₃,１４₄）の１ラインアレイ（１４）を備え、各チャネルは光学系（１６₁,１６₂,１４３,１４₄）を含み、
   光チャネルの光学系のレンズ（７２₁,７２₂,７２₃,７２₄）は、１つ以上のレンズホルダ（７６₁,７６₂,７６₃,７６₄）の開口部（７５₁,７５₂,７５₃,７５₄）内に保持され、レンズが基板を介して機械的に接続され、レンズのレンズ頂点が基板（１８）から離間するように、１つ以上のレンズホルダ（７６₁,７６₂,７６₃,７６₄）が基板（１８）に取付けられ、前記基板は透明であり、複数の光チャネルの光路（２２₁,２２₂,２２₃,２２₄）は、基板を通過するように構成されている、マルチ開口撮像装置。
   
2. 前記基板（１８）は、板状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチ開口撮像装置。
   
3. 前記光チャネルの光学系は、前記基板のさらなる主面（１８_a）上にモールドされたさらなるレンズ（７０₁,７０₂,７０₃,７０₄）を含み、主面（１８_a）は基板の主面（１８_b）に対向して配置される、請求項１または２に記載のマルチ開口撮像装置。
   
4. 前記さらなるレンズ（７０₁,７０₂,７０₃,７０₄）は、前記基板の前記主面（１８_b）に対向して配置されたさらなる主面（１８_a）に、複数の使用においてモールドされ、前記光チャネルの光学系のレンズ（７２₁,７２₂,７２₃,７２₄）の前記基板（１８）の主面（１８_b）への取付けは、１つ以上のレンズホルダ（７６₁,７６₂,７６₃,７６₄）により個々に達成される、請求項３に記載のマルチ開口撮像装置。
   
5. 前記光チャネルの前記光学系は、前記基板の別の主面（１８_a）に取付けられたさらなるレンズ（７３₁,７３₂,７３₃,７３₄）も含み、前記主面（１８_a）はさらなるレンズホルダ（７７₁,７７₂,７７₃,７７₄）を介して前記基板の主面（１８_b）に対向して配置され、前記基板を介して機械的に接続されている、請求項１ないし２のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
   
6. 前記１つ以上のレンズホルダ（７６₁,７６₂,７６₃,７６₄）は、接着によって前記基板の主面に取り付けられる、請求項１ないし５のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
   
7. 前記主面（１８ｂ）は、前記イメージセンサ（１２）に面しているか、または前記イメージセンサ（１２）から離れている、請求項１ないし６のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
   
8. 前記基板（１８）は、ガラス板を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
   
9. 前記光チャネルの前記光学系の前記レンズは、ポリマーで形成されている、請求項１ないし８のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
   
10. 前記レンズが個々に射出成形される、請求項１ないし９のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
    
11. 前記基板は、前記基板に隣接する前記１ラインアレイ（７０）のライン延長方向に吊り下げられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
    
12. 前記１ラインアレイのライン延長方向に沿って前記基板を並進移動させるためのアクチュエータをさらに備える、請求項１ないし１１のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
    
13. 前記アクチュエータ（５２）は、前記マルチ開口撮像装置の光学像安定化コントローラによって制御される、請求項１２に記載のマルチ開口撮像装置。
    
14. 前記光チャネルの光路を偏向させるためのビーム偏向装置（２４）と、前記ビーム偏向装置（２４）の回転運動を生成するためのさらなるアクチュエータ（５０）とをさらに備え、アクチュエータ（５０）は、基板（１８）の並進運動が第１の画像軸に沿って画像安定化を引き起こし、前記ビーム偏向装置の回転運動の発生が第２の画像軸に沿って画像安定化を引き起こすように、前記マルチ開口撮像装置の光学像安定化コントローラによりさらに制御される、請求項１３に記載のマルチ開口撮像装置。
    
15. 前記基板（１８）を前記複数の光チャネルの前記光路（２２₁,２２₂,２２₃,２２₄）に沿って並進移動させるための別のアクチュエータ（５４）をさらに含む、請求項１ないし１４のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
    
16. 前記更なるアクチュエータ（５４）は、前記マルチ開口撮像装置の焦点コントローラによって制御される、請求項１５に記載のマルチ開口撮像装置。
    
17. 前記主面（１８_b）および／または前記主面（１８_b）に対向して配置された別の主面（１８_a）は、前記基板が複数の光チャネルの光路（２２₁,２２₂,２２₃,２２₄）に貫通された位置に、前記隔壁または前記フィルタ層を含む、請求項１ないし１６のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。
    
18. 前記光チャネルの前記光学系のさらなるレンズは、さらなる基板（１１８）を介して機械的に接続され、前記基板および前記さらなる基板は直列に接続され、前記両者は、複数の光チャネルの光路（２２₁,２２₂,２２₃,２２₄）が貫通している、請求項１ないし１７のいずれかに記載のマルチ開口撮像装置。

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