JP6324685B2 - 携帯用機器に関する操作可能な照射光源 - Google Patents

Description

本発明は、携帯用機器用の照射光源に関し、より詳細には、照射領域を変更可能な光源に関する。

現代の電子機器の設計および製造により、適切に露光し、適切に構図を決め、適切にピントを合わせた画像を取り込むために必要な設定や調整の全ての局面を自動的に行うデジタルカメラを提供することが可能になってきた。小型デジタルカメラ、オートフォーカス・自動露出デジタルカメラ、および携帯電話やタブレットコンピュータ用カメラ（本明細書では、集合的にデジタルカメラと呼ぶ）は、そのような自動の設定制御を行う機器の一例である。より具体的には、これらのカメラは、絞りサイズ（例えば、Ｆ値）、絞り持続時間、（ＩＳＯフィルム感度と概ね同等の）センサ利得の割合などの設定を、自動的に行うことができる。これらのカメラはまた、視野内の画像目標対象を特定し、その目標に対するピントを設定することもできる。一般に、デジタルカメラは大抵、素早く、自動で写真撮影を行うために、簡単な操作を提供することを目的とし、広範囲の写真撮影の状況で撮影を実行し、その上、処理能力を増やし、ソフトウェアによりカメラにいっそう多くの景色を「理解」させることができることが予期される。

状況設定の中でも、デジタルカメラは大抵、室内などの弱光設定、夜間設定などで、撮影するよう設計される。（三脚を使用しないで）手で持って撮影する使用パターンが、圧倒的であり、人々のスナップ撮影に重点が置かれる。高感度の電子センサがフィルムの代わりを果たすが例えば、目標を静止させ被写体ぶれを避けるために、所望のコントラストを提供するために、このような設定により、補助の光源（本明細書ではフラッシュと呼ぶ）の使用を余儀なくされる。したがって、ほとんどのデジタルカメラは、フラッシュ機器を備えるか、または提供されている。

しかし、最も広く状況を設定して（室内設定を含む）用いるために、デジタルカメラは、（結果として、短い有効焦点距離を用いて）比較的広い視野を提供するよう設計される。弱光設定での比較的広い視野に対処するために、デジタルカメラ用のフラッシュ機器（通常は、ＬＥＤ光源だが、最近では、その配光を規定するプラスチック光学系）は、一般には、対応する広い視野（広い視野角）を照射するよう設計される。したがって、デジタルカメラのフラッシュ機器は、たとえカメラが、望遠画像を撮るためにズーミングする場合でも、照射される目標に関係なく広い角度の景色全体を照射する。これでは、できる限り広い視野に照射を行うために十分な光を生成しなければならず、貴重なエネルギーが無駄になる。それだけでなく、画像フレームの特定の部分光のレベルが低くなり、その上、画像フレームの非目標素子に、過度の光が照らされてしまう。一例として、３倍ズームで撮影する場合、一般には８５％より多いフラッシュ出力は使用されない。デジタルカメラの光源を、より効率的に使用することにより、画像目標への照射が改善され、消費電力が削減され、より速い画像反復率が得られるなどの、多くの恩恵がもたらされる。

一般のデジタルカメラのフラッシュ光源は、固定された付属の光学系と共に適所に固定されるが、中には、機械的に制御されてズーミングおよびフォーカシングを行う結像光学系の動きと平行して移動するレンズを有するフラッシュ光源の例もある。ある用途では、これらのレンズは、フラッシュを照射した視野内で、そのフラッシュの出力の「焦点」を合わせる。別の例では、評価器により景色が評価され、意図する写真の画像目標を判定する。次いで、レンズが、機械的に移動して、フラッシュ素子の出力を、意図する画像目標に誘導する。あるいは、フラッシュ素子を、レンズに対して傾斜させて、同様の目的を実現させることができる。これらの各ケースでは、１つ以上の可動レンズおよびレンズの移動制御機構を導入するため、フラッシュシステムの「小型化」が犠牲となり、光源の全体位置の制御のみ（すなわち、光源の全体出力に渡る制御のみ）が提供される。

したがって、本明細書は、対象を照射することが必要な小型デジタルカメラおよびその他の機器のための、制御可能で、操作可能なフラッシュ照明を提供するシステムおよび処理に関する。本明細書のある実施形態では、小型の操作可能な反射アレイまたは透過アレイに、光源が向けられ、この反射アレイまたは透過アレイが、単一の光源から発光された個々の光線の標準を、写真を撮られる景色内の所望の要素へ向けて合わせる、あるいは、その要素から離して合わせることができる。ある実装形態では、操作可能な反射アレイまたは透過アレイは、微小電子機械（ＭＥＭＳ）のミラーアレイまたはレンズアレイ構造の種類を含むことができ、この、微小電子機械のミラーアレイまたはレンズアレイ構造によりアレイ素子の方向、および／または位置に対する個々の制御が行われ、それにより、それぞれのアレイ素子により反射される、あるいは、それぞれのアレイ素子を透過する光線に対する個々の制御が行われる。

本明細書の一様態によって、操作可能な光線の光源を提供するサブシステムが開示される。この光源は、光学的に透明な基板と、それにより生成される光を、光学的に透明な基板に誘導するために配置される光源と、光透明の基板を通過して、受ける光源からの光がアレイに入射するように配置される、複数の個々にアドレス指定可能な光学素子を含むアレイであって、個々にアドレス指定可能な光学素子はそれぞれ、光源からの光の１部を、所望の光経路に個々に転送可能であるアレイと、を含む。

本明細書の別の様態によると、この光学素子は、光を反射することができる、または追加の反射可能な構造体を有し、それぞれの光学素子は光を透過可能である（例えば、レンズ）。

本明細書のさらに別の様態によると、このアレイをカメラ制御装置と連動して動作させて、カメラにより特定される１つ以上の目標に、または、カメラの現状のズーム設定での、視野の内側に、照射を選択的に集中させることができる。

このアレイは、複数の横列を含み、各横列には、複数の光学素子が含まれる。第１の横列には、第１の数の光学素子が含まれ、第２の横列には、第２の数光学素子が含まれる。ある実施形態では、標準アレイを使用することができるが、本明細書の別の様態によると、第１の数と第２の数とは異なる。本明細書の別の様態によると、第１の横列内の光学素子の寸法は、第２の横列内の．光学素子の寸法とは異なる。さらに本明細書の別の様態によると、第１の横列内の光学素子の形状は、第２の横列内の光学素子の形状とは異なる。またさらに本明細書の別の様態によると、アレイ自体が、長方形以外の形状を有する。

上記には、複数の一意の様態、特徴、および本明細書の長所が概説される。上記の要約は、以下に続く詳細な説明に関する内容および特定のコンセプトを紹介するために提供される。しかし、この要約は包括的ではない。上記の要約は、その意図する請求項の主題の様態、特徴、または長所の排他的な同定を意図するものではなく、またそのように読み取られるものではない。したがって、上記の要約は、請求項の制限を示すものとして読み取られるものでないものとし、他の請求項の範囲を決定する別の方法として読み取られるものでもないものとする。

図１Ａは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の反射構造体の断面図である。 図１Ｂは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の反射構造体の断面図である。 図１Ｃは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の反射構造体の断面図である。 図２Ａは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の反射構造体の断面図である。 図２Ｂは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の反射構造体の断面図である。 図２Ｃは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の反射構造体の断面図である。 図３Ａは、本明細書の一実施形態による、第１の動作状態の小型フラッシュ機器を含むデジタルカメラの断面図である。 図３Ｂは、本明細書の一実施形態による、第２の動作状態の小型フラッシュ機器を含むデジタルカメラの断面図である。 図４は、本明細書の一実装形態による、デジタルカメラの特定の素子を示すブロック図である。 図５Ａは、本明細書の一実装形態による、ＭＥＭＳのミラーアレイの素子を形成することができる、ある種類のＭＥＭＳミラーのマイクロ写真の斜視図である。 図５Ｂは、図５Ａに示される種類のＭＥＭＳミラーを示す側面図である。 図６は、本明細書の一実装形態で利用可能な種類のＭＥＭＳミラーアレイのマイクロ写真の斜視図である。 図７は、本明細書の一実装形態で利用可能な種類のＭＥＭＳミラーのミラー回転を示す図である。 図８Ａは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の透過構造体の断面図である。 図８Ｂは、本明細書の一実施形態による、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用可能な操作可能照射の透過構造体の断面図である。 図９は、本明細書の一実施形態による、ミラーとミラーの間隔、ミラーサイズ、およびミラー形状が不規則なＭＥＭＳのミラーアレイを示す図である。 図１０は、本明細書の一実施形態による、非長方形のＭＥＭＳのミラーアレイを示す図である。 図１１Ａは、光の出力の２つの状態を示すレイトレイシングを行う、本明細書の一実施形態による、その場所に配置された操作可能照射の反射構造体を有するモバイル機器の切り取り斜視図である。 図１１Ｂは、光の出力の２つの状態を示すレイトレイシングを行う、本明細書の一実施形態による、その場所に配置された操作可能照射の反射構造体を有するモバイル機器の切り取り斜視図である。

最初に、本明細書の詳細を、不必要に不明瞭にすることを避けるため、周知の開始材料、処理技術、構成要素、装備、およびその他の周知の詳細の記載は、単に要約するだけでよい、あるいは、省略してもよいことを指摘しておく。したがって、詳細が周知でない場合に、本明細書の用途に残し、それらの詳細に関する選択を提案または決定する。

図１Ａから図１Ｃには、本明細書の第１の実装形態が示される。図１Ａを参照すると、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用できるような操作可能な照射の構造体１０が示される。この構造１０には、ＬＥＤ素子、ＬＥＤ素子のアレイ、単一の素子電球、例えば、キセノンのフラッシュランプ、またはその他の種々の既知の光源形態などの光源１４が含まれる。ある例では、様々な光源を使用可能である。しかし、ＬＥＤアレイの実装形態が、電話などのモバイル機器内で用いられるフラッシュ機器に好適である、例えば、サイズ、消費電力、フラッシュ速度などの特性を有しているため、本明細書では、この実装形態を一例として説明する。

光源１４の向かい側に配置されるのは、以下にさらに詳細説明する種類の微小電子機械（ＭＥＭＳ）のミラーアレイ１６である。ＭＥＭＳのミラーアレイ１６に隣接して配置されているのは、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６のミラーを作動可能なアクチュエーションアレイ１８である。アクチュエーションアレイ１８は、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６のミラーを個々に作動させることができ、またはＭＥＭＳのミラーアレイ１６のミラーを集団で作動させることができ、制御装置２０により制御される。種々の実施形態では、アクチュエータアレイ１８は磁気効果、静電気効果、熱効果、圧電効果、形状記憶効果、またはその他の作動形態によりアレイ１６の素子を作動させるよう動作可能である。

動作中、光源１４は、ある実施形態では、離散バースト、または光フラッシュとして、別の実施形態では安定した光線として、光を生成する。光源１４からの光は、ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃ上に入射する。図１Ａ、１Ｂ、１Ｃには、３×３ミラーのアレイが示されているが、これらのミラーは直線に並べることもできる、ミラーの数、およびその配列は比較的任意であり、したがって設計による選択、用途などによる異なる構成で変更可能であることは言うまでもない。

ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃの配置、およびミラー面と光線経路との間の角度αにより、光源１４からの光はミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃに反射し、目標画像Ｏへ向かうことができる。フレーム１９により、光源１４をアレイ１６に固定して、αを定数として維持することができる。本実施形態では、ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃの回転角度は、（これらの回転角度は、同様に１つの寸法だけでも調整可能であり、集団としても調整可能でよいが）アクチュエーションアレイ１８による２つの寸法で個々に調整可能である。したがって、ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃの方向により、光の量および光の方向などの反射光の様態が決定される。例えば、第１の状態で並べられたミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃを用いることで、基本的に図１Ａに示す通り、光源１４からの光線は、効果的に平行化され得、かつ／または、単一の画像目標Ｏに向けられる。同様に、第２の状態で並べられたミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃを用いることで、図１Ｂに示す通り、光源１４からの光線は、特定の光線だけが画像目標Ｏに向けられ、その他の特定な光線は、画像目標Ｏから離れるように反射され得る。図１Ｃを参照すると、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６に向かって見た構造体１０が示される。

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃで示される実装形態により、写真のための操作可能なフラッシュなどの超小型の操作可能な光源が提供される。例えば、既知の光源を考慮すると、ＭＥＭＳのアレイ構造体、アクチュエータアレイなどに関して、完全な操作可能な照射の構造体に関する物理的寸法は、おおよそ奥行き（ｘ）が５ｍｍまで（名目上は３ｍｍ）、高さ（ｙ）が１０ｍｍまで、幅（ｚ）が１０ｍｍまでである。具体的には、この縮尺の機器は、デジタルカメラ、携帯電話、タブレットコンピュータなどに組み合わせるために好適である。このようなＭＥＭＳのアレイ構造体の最終寸法は、設計の選択の問題であり、したがって本明細書の範囲に関して材料は限定されない。

ある実施形態では、目標画像のフラッシュ写真を撮影するときなどに、ミラーアレイ１６を利用して、光源１４からの光の１部をそらす、または画像目標から離すアレイ１６を含むミラーの各位置は、連続的に操作可能であることはさらに言うまでもない。つまり、アレイ１６のミラーは、照射または非照射の２進状態を提供しないが、光源１４から画像目標へ向かう（または、目標から離れる）光の量の変化を管理することができる。したがって、「連続的に操作可能」ということにより、構造体１０が、光源１４からの全ての光を目標画像から離し、光源１４からの全ての光を目標画像に向け、あるいは、光源１４からの光の選択可能な部分を目標画像に向けることができることを意味する。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃには、本明細書の別の実装形態が示される。図２Ａを参照すると、デジタルカメラのフラッシュ機器などで使用することができるような操作可能な照射の構造体１１が示される。この構造体１１は、第１の面１３を有する光学素子１２を含み、この第１の面１３に隣接して、上記に説明した光源１４が配置され、この光源１４は、ＬＥＤ素子、ＬＥＤ素子のアレイ、フラッシュランプ、またはその他の全ての種々の周知の形態の光源でよい。光学素子１２は、その中に光源１４からの光の全内部反射（ＴＩＲ）を提供することができる（しかし、必ずしもそうする必要はない）。このパラグラフの残りの部分に記載される機能は、個々の構成要素を用いても実現可能であるが、光学素子１２を（例えば、高品質の射出成型により作成される）一体型の自由形式の素子として設計して、以下の目的を同時に行うようにすると実用的である。Ａ）光源からの光の平行化および形成、Ｂ）それを介してＭＥＭＳのミラーアレイに照射するためのＴＩＲ面の提供、Ｃ）機器の外界への「窓」の形成、Ｄ）部分組立体のための機械的支持体としての機能、並びに随意的な結合および整列の機能として、（屈折率と整合して、または屈折率に整合しないで）光源１４、（屈折率と整合する、または整合しないで）マイクロミラーアレイ１６、アクチュエータアレイ１８、電子モジュール、などを受ける。

光学素子１２は、第２の面１５を有し、この第２の面に隣接して、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６が配置される。ＭＥＭＳのミラーアレイ１６に隣接して配置されるのは、アクチュエーションアレイ１８であり、このアクチュエーションアレイ１８は、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６のミラーを作動させることができる。アクチュエーションアレイ１８は、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６の個々のミラーを作動させることができ、またはＭＥＭＳのミラーアレイ１６のミラーを集団で作動させることができる。またアクチュエーションアレイ１８は、制御装置２０により制御され得る。

動作中、光源１４は、フラッシュ、または安定した光線のいずれかとして光を生成する。少なくとも構造体１１により発光される波長では、光学素子１２は、光学的に透明である。したがって、光源１４からの光は、面１３で光学素子１２に入り、光学素子１２の中を通って進み、面１５から出ていく。面１５とＭＥＭＳミラーアレイ１６との間に随意的な基板２２を配置して、所望の光学導波性を提供し、光学的損失を少なくすることが可能である。基板２２がある場合、光はこの基板２２を通過して進み、ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃ上に入射する。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｂでは、直線的に並んだミラーの図と共に、３×３のミラーアレイが示されているが、ミラーの数およびその配列は比較的任意であり、したがって設計の選択、用途などにより、異なる構成で変化し得る。

ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃの配置、および面１３の平面に対する面１５の角度により、光源１４からの光はミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃに反射し、第３の面２３に向かって光学素子１２内を戻り、この第３の面２３から光学素子１２から光が出ていくことができる。面１５と面２３とは互いに対して、角度α’で向かい合う。光学素子１２を使用することにより、より具体的には、同じ面積の面２３を使用することにより、ＴＩＲを介した照射光の供給、および出力光の照射の両方に関して、角度α’は角度α（光学素子１２を有さない図１Ａ〜図１Ｃの実装形態）より大幅に小さくてよく、より薄い形状因子を作る。小型での一体化を考えるときに、この形状因子が所望される。ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃの方向により、光の量や光の方向などの、面２３から出ていく光の様態が決定される。例えば、基本的に図２Ａで示す通り、ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃが第１の状態で並べられると、光源１４からの光線は効果的に平行化され、かつ／または、単一の画像目標Ｏに向けられる。同様に、ミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃが第２の状態で並べられると、図２Ｂで示されるように、特定の光線だけが画像目標Ｏに向けられ、別の特定の光線が画像目標Ｏから離れて進むように、光源１４からの光線は反射され得る。図２Ｃを参照すると、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６に向かって構造１２を通して見た構造体１１が示される。

全てを網羅することはできないが、光源１４からの光線を選択的に誘導する、すなわち、光源１４により発光される光の１部を操作するこの性能により、以下の能力が提供される。
・写真を撮影するとき、主要な画像目標がカメラの視野の中心でないときでも、光源１４からの光のうちの全て、または、いくつかが主要な画像目標に誘導される。
・写真を撮影するとき、複数の画像目標へ照射が割り当てられる、すなわち、照射のバランスがとられる。
・撮影される景色内で所望しない（例えば、画像フレーム内ではない領域、グレアを防止するために反射面、背景の対象、露出過多を防止するためにカメラに非常に近い対象などの）部分への照射を選択的に避ける。
・１つ以上の所望の画像目標（複数可）に対する照射の「焦点」を合わせ、画像目標（複数可）の照射に対して、より少ないエネルギーの使用を可能にする。
・デジタルカメラのズーム機能と協力して、画像目標の照射を自動的に追跡する。
・その他。

方法および装置が様々な実装形態で具体化されれば理解できるが、本明細書で開示される方法および装置により、さらに多くの機能が提供される。本明細書では、本明細書の実装形態に関する用途の事例としてデジタルカメラに焦点を当てているが、視覚支援などの数多くのその他の用途、および別の照射方向も本明細書では予期され、当業者には明白である。

次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、前に説明した構造体１０が配置された携帯（セルラ）電話３０に関連して、上記の内容を説明する。本明細書は携帯電話内の用途に限定されるものではなく、具体的には写真のフラッシュ、または特殊効果のフラッシュなどの光のバーストが所望のされる単独型のフラッシュ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デジタル静止画像カメラ、デジタルビデオ−画像カメラ、およびその他の発光機器などのその他の数多くの用途にも予期されることを理解されたい。ミラーの方向には、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６により決定される、電話３０のフラッシュウインドウ３２から発光される光の方向が含まれる。例えば、第１の状態で並べられたＭＥＭＳのアレイ１６のミラーを用いると、図３Ａに示す通り、光源１４からの光線のその全てが、画像目標Ｏに効果的に転送されるように誘導され得る。同様に、第２の状態で並べられたＭＥＭＳのミラーアレイ１６のミラーを用いると、光の１部が画像目標Ｏから離れ、画像目標Ｏ’に向かって誘導されつつ、光源１４からの光の１部だけが画像目標Ｏへ転送される。

携帯電話３０からの光を、全てまたは１部の画像を目標に向ける、または同様に、画像目標から離す選択的誘導は、携帯電話３０内で動作するソフトウェア構成要素により、自動的に制御され得、選択された画像効果となる、または、適切なインターフェースを介して携帯電話３０のユーザにより手動で制御され得る、ユーザの好みの結果となる、あるいは、これらの方法の組み合わせにより制御される。種々の構成では、テストフラッシュを行うことができ、これにより、携帯電話３０に関連する分析用ソフトウェア構成要素で、目標景色からの反応を分析することができる。この分析に応じて、ソフトウェア構成要素は、制御装置２０（例えば、図１Ａ〜図１Ｃ）に、ＭＥＭＳのミラーアレイ１６のミラーのうちの１つ以上を作動させて、光源１４からの光の第１の部分を、目標景色の第１の所望の部分に誘導し（例えば、より多くの光の量を画像目標Ｏに向ける）、光源１４からの光の第２の部分を、目標景色の第２の所望の部分に誘導する（例えば、より少ない光の量画像目標Ｏ’に向ける）。光の方向をある画像目標だけに向ける、ある画像目標から離す、目標景色全体に渡って分散させるなどが可能であることは容易に理解されよう。

図４を参照すると、本明細書の一実装形態によるデジタルカメラの特定の素子のブロック図が示される。デジタルカメラ４０は、とりわけ：シャッターリリース４２、対象レンズ４４、対象レンズ４４の実際のズームを制御するズーム制御装置４６、ＭＥＭＳのミラーアレイ４８、ＭＥＭＳのミラーアレイ制御装置５０、画像センサアレイ５２、画像センサアレイ制御装置５４、景色分析用構成要素５６、露光分析用構成要素５８、光源制御装置６２、メモリ６４、および焦点制御装置６６を含むことができる。これらの構成要素は適切に互いに通信して、景色への照射の制御を含む景色分析、および設定制御を実行して、所望の露光を得る。具体的には、対象レンズをズーミングして（あるいは、同等のソフトウェアを用いる）、景色の要素にズームイン（またはズームアウト）するとき、ＭＥＭＳのミラー制御装置が、それに応じてズームインする景色の要素に対して焦点を合わせたフラッシュを提供するように、ＭＥＭＳのミラーアレイ４８のうちの１つ以上のミラーの位置を調整するよう、ズーム制御装置４６、焦点制御装置６６などの（付随する制御装置を含む）特定の画像取り込み構成要素は、ＭＥＭＳのミラーの制御装置５０と通信可能に接続することができる。同様に、景色の要素焦点制御装置６６により、焦点を合わせる対象として特定されると、焦点を合わせる設定をＭＥＭＳミラー制御装置５０に通信することができ、このＭＥＭＳのミラー制御装置５０が、その焦点を合わせる設定に応じて、焦点を合わせる景色の要素に対して、より焦点を合わせたフラッシュを提供するよう、ＭＥＭＳのミラーアレイ４８のミラーのうちの１つ以上の位置を、調整することができる。上記の説明から理解できるように、多くのカメラのサブシステムおよび制御装置への入力は、ＭＥＭＳのミラーアレイフラッシュ機器の最適な設定に、望ましく影響を与えることができる。互換性を高めるために（例えば、異なる供給者から得たフラッシュ機器とカメラの共通設定での）、分離した制御装置を提供して、全ての入力を「照射パターン要求」（ＩＰＲ）に集約することが有益であり得る。このＩＰＲは粗いグレースケールのビットマップと同じくらい簡単であり得、その結果、以前では通信してその機能をカメラに戻していた、全てのＭＥＭＳのマイクロミラーアレイ制御装置に提出可能なハードウェアから独立した記述である。

上述したＭＥＭＳのミラーアレイの素子を形成することができるＭＥＭＳのミラー７０の種類の一例を、図５Ａおよび図５Ｂに示す。一実装形態では、ミラー７０は、ガラスまたは同様の光学的に透明な材料などの基板７２を含み、その基盤の上には、可撓性の片持ちばね構造７６により、基板７２と相互接続するリリース構造７４が形成される。ある実装形態では、下記の片持ちばね構造７６はそれぞれが、個々にアドレス指定可能な動作電極７８である。例えば、動作電極７８に電圧を印可することで、その上に配置された片持ちばね構造７６が電極７８に引き付けられ、それによりミラーの位置への傾斜が誘導されるように、磁界が生成され得る。図１Ａに示されるような別の実装形態では、各ミラー（またはミラーの集団）は、ニッケルなどの磁気面から形成される、またはニッケルなどの磁気面を含んで形成される。各ミラーが、その磁気アクチュエータに付随し、その磁気アクチュエータが起動すると、ミラーの１部を引き付け、または屈折させて、それにより、ミラーの傾斜が誘導される。

ある実装形態では、リリース構造７４は、光学的に透明な材料から形成され、その上に（上述のニッケル層であり得る）反射コーティング７９が塗布されて、基板７２に対向し、向き合っているリリース構造７４の面７７が、光学的に反射可能となるようにする。別の実施形態では、基板７２を通って、面７７に当たる光が面７７で反射されるように、リリース構造７４全体が、光学的反射材料からなる。ＭＥＭＳミラーを形成する、個々のリリース構造７４のアレイ１６を図６に示す。図６には、１２ｘ１２のアレイが示されるが、本明細書の特別な用途により決定され得るその他のアレイサイズも予期される。

アレイ１６のミラー１６ａなどのＭＥＭＳのミラーを、片持ちばね構造７６上に配置して、２つ軸を制御可能にする。図７に示す通り、アレイ１６の各ミラーの機械的角度の範囲は、トータルで４５度の広さであり、ある実装形態では、少なくとも＋／−２２度の光の偏光範囲に関して、各軸で少なくとも＋／−１１度である。この構成では、アレイ１６の各ミラーは、「全ての平坦な平面状態」（すなわち、基板７２とほぼ平行な状態からそれるミラーがない状態）で、視野角の独特なゾーンを形成する。目標とした照射が所望であるとき、アレイ１６の各ミラーを個々に作動させて、光を誘導し、その光を反射させて、（例えば、画像目標、または顔検出アルゴリズムにより決定された）、制御装置２０（図１Ａ）に関連する画像に対して適切な所望の領域に向かわせることができる。

先行する議論では、光源からの光を選択的に画像目標へ誘導する、または画像目標から離れて誘導する反射アレイに焦点を当てているが、図８Ａおよび図８Ｂに示す通り、別の実装形態８０では、透過レンズアレイを含むことができる。図８Ａを参照すると、ある実装形態による２つの部分から成る基板は、第１の部分８２ａおよび第２の部分８２ｂを含む。第１の部分８２ａは第１の面８４を有し、この第１の面８４に隣接して、ＬＥＤ素子、ＬＥＤ素子のアレイ、またはその他の様々な周知の形態の光源などの光源８６が配置される。ある例では、複数の異なる光源を用いることができる。

第１の部分８２ａはまた、第２の面８８も含み、この第２の面８８の上にはＭＥＭＳのレンズアレイ９０が配置され、このＭＥＭＳのレンズのアレイ９０は、制御装置９２．により制御され得る。ＭＥＭＳのレンズアレイ９０は、前述したＭＥＭＳのミラーアレイと類似の設計でよく、個々にアドレス指定可能なレンズ９０ａ、９０ｂ、９０ｃなどを含む。レンズ９０ａ、９０ｂ、９０ｃへのアドレス指定を、動作電極（図示せず）経由で行うことができるが、図５Ｂを参照して先に記載した通り、例えば、制御装置９２により制御される。

第２の部分８２ｂは第１の面９４を有し、この第１の面９４に隣接してＭＥＭＳのレンズアレイ９０が配置される。この第２の部分８２ｂはまた、第２の面９６を有し、この第２の面９６の上には金属コーティングなどの反射面９８が形成される。

光学システムが、それにより形成され、光源８６からの光が、第１の部分８２ａ内に入り、この第１の部分の中を通って、第１の部分８２ａを出て、ＭＥＭＳのレンズアレイ９０のレンズを通過し、このＭＥＭＳのレンズアレイ９０のレンズにより、光の１部を第２の部分８２ｂ内へ誘導する。そのように誘導された光は、面９８で反射され、第２の部分８２ｂの第３の面１００に向けられる。光は第３の面１００から出ることができ、選択的に撮影される景色内の対象Ｏなどの画像目標に向けられて誘導される、またはその画像目標から離れた誘導される。

ＭＥＭＳのミラーアレイ１６を参照して先に記載した通り、ＭＥＭＳのレンズアレイ９０は、個々にアドレス指定可能なレンズの、ｍ×ｎのアレイを含むことができ、ｍおよびｎは、例えば、本明細書の実装形態の特定の用途による、全ての好適な数でよい。ある実装形態では、「ｍ＝ｎ＝５」である。ある実装形態では、ＭＥＭＳのレンズアレイ９０に含まれるレンズは、集団でアドレス指定可能でよく、別のある実装形態では、レンズ個々にアドレス指定可能でよい。ある実装形態では、光線と出口面１００を＋／−２２．５度、または４５度までのトータル掃引角度に制御するように、光学システムの構成部品どうしの配置関係、およびＭＥＭＳのレンズアレイ９０を含む、レンズの停止位置から停止位置までの回転を決定する。前と同じように、目標とした照射が所望であるときＭＥＭＳレンズアレイ９０の各レンズを個々に作動させて、（例えば、画像目標、または顔検出アルゴリズムにより決定された）、制御装置９２に関連する画像に対して適切な所望の領域に光を誘導することができる。

レンズ９０ａ、９０ｂ、９０ｃの配置、および面１００の平面に対する面９６の角度αにより、光源８６からの光は、レンズ９０ａ、９０ｂ、９０ｃにより誘導されて、第２の部分８２ｂに入り、面９６に向かい、この面９６で、この光が面１００へ反射し、第２の部分８２ｂを出ることができる。レンズ９０ａ、９０ｂ、９０ｃの方向により、光の量、および光が誘導される方向などの、面１００から出る光の様態が決定される。例えば、基本的には図８Ａに示される通り、第１の状態で並べられたミラー９０ａ、９０ｂ、９０ｃを用いることで、光源８６からの光の光線は、効果的に平行化され得る、および／または単一の画像目標Ｏに向けられ得る。同様に、図８Ｂに示される通り、第２の状態で並べられたミラー９０ａ、９０ｂ、９０ｃを用いることで、特定の光線だけが、画像目標Ｏに向けられ、他の特定の光線は、画像目標Ｏから離れて誘導されるように、光源８６からの光の光線が反射され得る。

本明細書のある実装形態では、本明細書で開示されるフラッシュシステムを光が出るときにＭＥＭＳミラー（またはレンズ）のアレイが所望の照射パターンを供給するよう調整することがきる。例えば、図９に示される一実装形態では、ＭＥＭＳのミラーアレイ１１０内のミラーとミラーとの間隔、ミラーサイズ、およびミラー形状は、出力光の所望のフィルファクタを提供するために選択される。例としてのみ示すが、第１の横列１１４内の特定のミラー１１２は、第２の横列１１８内の別のミラー１１６よりも大きく、より離れて間隔をあけられる。アレイ１１０のミラーは全てが、ほぼ長方形として示されているが、イントラアレイのミラー形状はまた、例えば、あるものは長方形で、他のもの台形、さらに他のものは六角形など異なり得る。図１０には、その他の実装形態が示され、その実装形態では、アレイ１２０自体の形状が、図示する通り、台形などの長方形以外の形状であり、再度ここでも、アレイを含む、形状、サイズ、個々のミラー間隔が類似する、または異なる可能性を有する。また、上記の内容は、ミラーのアレイに関して、説明されてきたが、同様の考察および設計選択はレンズのアレイに対しても適用可能である。

前述した通り、セルラ電話などのモバイル機器内に配置される、カメラなどに関するフラッシュ機器を形成するとき、本明細書で開示される操作可能な照射の構造体により、具体的な用途を見出すことができる。その中に配置される操作可能な照射の構造体を有するセルラ電話の切り取られた斜視図である図１１Ａおよび図１１Ｂで、このことをさらに詳しく示す。図１１Ａおよび図１１Ｂは、分光させたパターンと焦点を合わせたパターンの２つの異なる照射パターンが、それぞれを示される透視図である。

現代の電気機器、およびそれらを生産する方法の物理学は絶対ではなく、むしろ所望の機器、および／または、結果を得るための統計的な取組みである。処理の再現性に、最大限の注意を払ったとしても、開始材料および処理材料の性質などにより、結果がばらつき、不完全となる。したがって、本明細書の記載、または請求項内の全ての制限も、絶対として読まれることはないものとする。請求項の制限とは、それらの制限までの、かつ、それらの制限を含んだ本明細書の境界を規定することを意図する。このことをさらに強調するために、請求項の制限に関連して本明細書では「実質的に」という用語を時々使用することができる（ばらつき、および不完全さに関する考慮は、この用語と共に用いるそれらの制限だけにのみ制限されないが）。本明細書の制限自体として正確に規定することは難しいが、この用語が「大幅に」、「ほぼ実施可能な」、「技術的制限内で」など．として解釈されることを意図する。

前述の説明により、本明細書の実装形態に関する有益な指針が当業者に提供され、それに付随する請求項により規定される本明細書の趣旨および範囲を逸脱することなく、記載された事例の機能および構成に関する種々の変更を行うことが可能であることが予期される。

Claims (9)

1. 操作可能な光線の光源を提供するサブシステムであって、
   光学的に透明な基板と、
   光を生成し、前記光を前記光学的に透明な基板に誘導するために配置される光源と、
   複数の個々にアドレス指定可能な光学素子を含むアレイであって、前記個々にアドレス指定可能な光学素子は、前記透明の基板を通過して受けられる前記光源からの光が前記アレイに入射するように配置され、前記個々にアドレス指定可能な光学素子がそれぞれ、前記光の１部を前記光源から所望の光経路に個々に転送可能である、アレイと、を含み、
   前記個々にアドレス指定可能な光学素子は、連続的に操作可能であり、
   前記透明の基板に隣接して配置される反射器をさらに含み、前記個々にアドレス指定可能な光学素子がそれぞれ、前記光源からの前記光の１部を個々に誘導し、それにより前記反射器に入射するように配置されるレンズである
   サブシステム。
2. 前記光源が、第１の軸に実質的に沿って光を発光するよう配置され、前記光源からの光が、４５度と１３５度との間で前記第１の軸の外へ回転する経路へ反射されるよう、前記個々にアドレス指定可能な光学素子がさらに配置される、請求項１に記載のサブシステム。
3. 前記光の少なくとも第１の部分が、少なくとも第１の前記光学素子により反射され、前記光の少なくとも第２の部分が、少なくとも第２の前記光学素子により反射される、請求項２に記載のサブシステム。
4. 前記光源が、第１の軸に実質的に沿って光を発光するよう配置され、前記個々にアドレス指定可能な光学素子は、前記第１の軸と平行でない第２の軸の周りで、前記光源からの光が平行化されるようにさらに配置される、請求項１に記載のサブシステム。
5. 磁気アクチュエータアレイをさらに含み、前記磁気アクチュエータアレイにより、個々に前記個々にアドレス指定可能な光学素子が起動され得る、請求項１に記載のサブシステム。
6. 前記個々にアドレス指定可能な光学素子がそれぞれ、前記磁気アクチュエータアレイ内に対応する磁気アクチュエータを有する、請求項５に記載のサブシステム。
7. 前記個々にアドレス指定可能な光学素子がそれぞれ、電極のうちの少なくとも１つの静電気動作により個々に配置されるよう、前記個々にアドレス指定可能な光学素子に、それぞれ関連する複数の電極をさらに含む請求項１に記載のサブシステム。
8. 前記個々にアドレス指定可能な光学素子を作動させることができるアクチュエータアレイと、
   前記アクチュエータアレイに通信可能に接続し、前記個々にアドレス指定可能な光学素子の動作を制御するアレイ制御装置と、
   画像を取り込むための景色の要素の選択を制御する画像制御装置と、をさらに含み、
   前記画像制御装置による要素の選択により、前記個々にアドレス指定可能な光学要素の対応する動作を作成して、前記選択された景色の前記要素を選択的に照射するよう、前記アレイ制御装置が、前記画像制御装置と通信可能に接続する、請求項１に記載のサブシステム。
9. 前記複数のレンズは、複数の横列を含み、各横列には、複数のレンズが含まれ、第１の横列には、第１の寸法又は第１の形状のレンズが含まれ、第２の横列には、第２の寸法又は第２の形状のレンズが含まれ、第１の寸法は第２の寸法と異なり、且つ第１の形状は第２の形状と異なる、請求項１に記載のサブシステム。