JP6837841B2

JP6837841B2 - 屈曲光学アレイカメラのためのオートフォーカス

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Publication number: JP6837841B2
Application number: JP2016573856A
Authority: JP
Inventors: ゲオルギエフ、トドル・ゲオルギエフ
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2035-06-18
Also published as: BR112016029727A2; EP3158723A1; KR20170020803A; WO2015195901A1; US9549107B2; KR102113379B1; CA2952449C; JP2017520025A; CN106464787A; CN106464787B; BR112016029727A8; US20150373252A1; EP3158723B1; CA2952449A1

Description

[0001]本開示は、マルチカメラアレイを含むイメージングシステムおよび方法に関する。詳細には、本開示は、画像品質を維持または改善しながら、ロープロファイルイメージング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、静止画像および／またはビデオ画像をキャプチャするため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、一般に、比較的小型に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維持するために、カメラまたはイメージングシステムをできる限り薄型に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」）は、焦点距離を短縮すること、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減少させることなしに、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。１次面と２次面とを使用して光をアレイ中の各センサーのほうへ向け直すことによって、および入射光を集束させるために使用されるレンズアセンブリを１次面と２次面との間に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直角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ことなど、旧来のモバイルカメラによって通常与えられるよりも多くの空間を必要とする、より複雑な光学系を組み込むこととを可能にする。

[0003]いくつかのアレイカメラは、ターゲット画像を備える入射光を、アレイ中のセンサーによるキャプチャのために複数の部分にスプリットするために、複数のファセットをもつ中央ミラーまたはプリズムを採用し、ここにおいて、各ファセットは、ターゲット画像からの光の部分をアレイ中のセンサーのほうへ向ける。スプリットされた光の各部分は、各センサーが画像の部分をキャプチャするように、レンズアセンブリを通過させられ、センサーの真上または真下に配置された面から反射され得る。センサー視野は、キャプチャされた部分を互いにスティッチして完全な画像にするのを支援するために重複することができる。

[0004]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は、ロープロファイル屈曲光学アレイカメラ中の複数のカメラのオートフォーカスを可能にする。オートフォーカスは、詳細には、アレイカメラ高さが、たとえば約４〜５ｍｍに制約されたとき、屈曲光学アレイカメラに伴う問題をもたらす。複数の面から複数のセンサーのほうへの光の反射と、カメラに対する高さ制限とにより、旧来のオートフォーカスモジュールおよび技法は、そのような屈曲光学ロープロファイルセンサーアレイに適応されていない。たとえば、各センサー上でオートフォーカスレンズアセンブリを上および下に移動することは、システムの高さを増加させ、ならびにセンサーの光軸の相対位置を変更することになる。最も小さいボイスコイルモーター（ＶＣＭ：voice coil motor）さえ、アレイカメラの高さ制約により、レンズアセンブリを中心ミラーまたはプリズムとセンサーとの間で前後に駆動するために使用するには大きすぎる側面長さ（約７．５ｍｍ）を有する。代替のピエゾステッパーモーター（piezo stepper motor）は、費用がかかり、雑音が多く、ゆっくり、信頼性がより低く動作する。

[0005]上記で説明した問題は、特に、本明細書で説明する屈曲光学アレイカメラオートフォーカスシステムおよび技法のいくつかの実施形態において対処される。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ためのアレイカメラ実施形態は、ターゲット画像を備える入射光をアレイ中のセンサーによるキャプチャのための複数の部分にスプリットするために、たとえば複数の面またはファセットをもつ、本明細書では「第１の光ダイレクト面（light directing surface）」と呼ぶ、中心ミラーまたはプリズムを採用し得る。スプリットされた光の各部分は、各センサーが画像の部分をキャプチャするように、レンズアセンブリを通過させられ、センサーの真上または真下に配置された追加のミラーによって反射され、または追加のプリズムを通して屈折され得る。追加の反射面または屈折面は、本明細書では「第２の光ダイレクト面」と呼ぶ。第１の光ダイレクト面と、第２の光ダイレクト面と、レンズと、センサーとの組合せは、本明細書では概して「屈曲光学アセンブリ（folded optic assembly）」と呼ぶ。

[0006]本明細書で説明するオートフォーカスシステムおよび方法の例および実施形態は、対応するセンサーのための焦点位置を変更するための第２の光ダイレクト面の垂直動きを可能にするために、ＶＣＭを使用し得る。たとえば、ＶＣＭは、屈曲光学アセンブリに近接して配置され得る。駆動部材が、垂直移動を与えるようにＶＣＭのコイル内に配置され得、駆動部材は、たとえばレバーまたは（いくつかの実施形態では、本明細書ではすべて「レバー」と呼ぶことがある、互いに結合された、いくつかの構造を含み得る）別の機械的構造部材によって、第２の光ダイレクト面に結合され得る。いくつかの実施形態では、第２の光ダイレクト面はレバーの第１の端部に固定され得、釣り合いおもりがレバーの第２の端部に固定され得、駆動部材はレバーの中間部分に固定され得る。したがって、ＶＣＭ駆動部材の移動は、ある距離にわたって第２の光ダイレクト面に伝達され、オートフォーカス能力を与え得、そのようなオートフォーカス機構は、アレイカメラの全体的高さを増加させることを必要としない。ＶＣＭは非常に敏速であるが、極めて低い摩擦の仕組みを必要とし、これはレバー機構によって達成され得る。

[0007]マルチセンサーイメージングシステムの各センサーは、イメージングシステムの他の構成要素と集合的に、ターゲット画像シーンの焦点が合う（in-focus）部分をキャプチャするように構成される。いくつかの状況では、アレイ中の各センサーは、アレイ中の近隣センサーによってキャプチャされた部分とわずかに重複するイメージの部分をキャプチャし得る。これらの部分は、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、ターゲット画像にアセンブルされ得る。

[0008]１つのイノベーションは、第１の平面を定義する基板にマウントされた画像センサーと、第１の光ダイレクト面と、第２の光ダイレクト面と、第１の光ダイレクト面が、ターゲット画像シーンの部分を表す光を第２の光ダイレクト面のほうへ向けるように配置され、第２の光ダイレクト面が、光を画像センサーのほうへ向けるように配置される、基板にマウントされ、基板の平面に直交する方向における移動のために配置された駆動部材を含むアクチュエータと、駆動部材の移動が第２の光ダイレクト面に伝達されるように、駆動部材および第２の光ダイレクト面と接触しているレバーとを含む、屈曲光学アレイカメラのためのオートフォーカスモジュールを含む。

[0009]オートフォーカスモジュールの実施形態は、たとえば、以下の態様のうちの１つまたは複数を含み得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータはボイスコイルモーターを含む。いくつかの実施形態では、駆動部材は、ボイスコイルモーターのコイル内に装着される。実質的に水平の平面に直交する方向における移動は、約１２０ミクロン〜約１５０ミクロンの範囲内であり得る。オートフォーカスモジュールは、第１の光ダイレクト面と第２の光ダイレクト面との間に配置されたレンズアセンブリをさらに含むことができる。レンズアセンブリの直径は、いくつかの実施形態では、約４ｍｍであり得る。オートフォーカスモジュールは、レバーの第１の端部に結合された釣り合いおもりをさらに含み得、ここにおいて、駆動部材はレバーの中間部分に結合され、第２の光ダイレクト面はレバーの第２の端部に結合される。釣り合いおもりの重さは、第２の光ダイレクト面の重さを少なくとも部分的に平衡させるように選択され得る。いくつかの実施形態では、第２の光ダイレクト面は、反射ミラーおよびプリズムのうちの１つを備える。オートフォーカスモジュールは、ヒンジを使用してレバーの第１の端部に結合された支柱をさらに含むことができる。駆動部材はレバーの中間部分に結合され得、第２の光ダイレクト面はレバーの第２の端部に結合される。いくつかの実施形態では、支柱は、第１の光ダイレクト面を形成する構造に結合され、第２の光ダイレクトはレバーの中間部分に結合され、駆動部材はレバーの第２の端部に結合される。いくつかの実施形態では、レバーの第１の端部は、第１の光ダイレクト面を形成する構造に結合され、ここにおいて、第２の光ダイレクトはレバーの中間部分に結合され、駆動部材はレバーの第２の端部に結合される。

[0010]別のイノベーションは、対応する複数の光屈曲面を与える構造の周りに配置された複数の光学アセンブリを含む屈曲光学アレイカメラをオートフォーカスするためのシステムであり、本システムは、複数の光学アセンブリの各々について、第１の平面を定義する基板にマウントされた画像センサーと、第２の光ダイレクト面と、複数の光屈曲面の対応する光屈曲面が、ターゲット画像シーンの部分を表す光を第２の光ダイレクトのほうへ向けるように配置され、第２のリダイレクト面が、光を画像センサーのほうへ向けるように配置される、基板にマウントされ、基板の平面に直交する方向における移動のために配置された駆動部材を含むアクチュエータと、駆動部材の移動が第２の光ダイレクト面に伝達されるように、駆動部材および第２の光ダイレクト面と接触しているレバーとを備える。本システムは、複数の光学アセンブリの各々をほぼ同じ距離において集束させるように保つためのプログラム可能コンピュータ命令を含むコントローラをさらに含み得、コントローラは、複数の光学アセンブリの各々のアクチュエータと電子通信している。いくつかの実施形態では、複数の光学アセンブリのうちの光学アセンブリのためのアクチュエータは、その光学アセンブリと、複数の光学アセンブリのうちの少なくとも１つの隣接する光学アセンブリとに結合される。いくつかの実施形態では、複数の光学アセンブリは、３つの光学アセンブリを備え、ここにおいて、レバーは、第１のレバーと第２のレバーとを含むＴ字形部材を備え、第１のレバーは駆動部材と第２のレバーとに結合され、第２のレバーは、第１の端部において光学アセンブリに結合され、第２の端部において隣接する光学アセンブリに結合される。いくつかの実施形態では、第１のレバーは、第１の端部において釣り合いおもりに結合され、中間部分において駆動部材に結合され、第２の端部において第２のレバーの中間部分に結合される。いくつかの実施形態では、複数の光学アセンブリは４つの光学アセンブリを備え、レバーは、中間部分において駆動部材に結合され、第１の端部において光学アセンブリに結合され、第２の端部において、隣接する光学アセンブリに結合される。

[0011]別のイノベーションは、第１の平面を定義する基板にマウントされ、対応する複数の光屈曲面を与える構造の周りに配置された、複数の屈曲光学アセンブリを備える屈曲光学アレイカメラを使用してターゲット画像シーンの画像をキャプチャするための方法を含む。本方法は、複数の屈曲光学アセンブリの各々について、基板の平面に直交する方向におけるアクチュエータの駆動部材の移動を引き起こすことと、駆動部材の移動を第２の光ダイレクト面に伝達することと、それによりターゲット画像シーンの部分を表す光の焦点距離を変更し、複数の光屈曲面のうちの対応する光屈曲面が、光を第２の光ダイレクト面のほうへ向けるように配置され、第２の光ダイレクト面が、光を画像センサーのほうへ向けるように配置される、画像センサーを使用して光の部分を表す画像をキャプチャすることとを含む。いくつかの実施形態では、移動は、駆動部材および第２の光ダイレクト面と接触しているレバーによって達成される。本方法は、複数の屈曲光学アセンブリの各々のための駆動部材の移動を制御することをさらに含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、複数の屈曲光学アセンブリの各々がほぼ同じ距離において集束させられるように保つことをさらに含む。本方法は、複数の屈曲光学アセンブリのうちの選択されたドライバアセンブリのための移動の量を決定することと、複数の屈曲光学アセンブリのうちの他のものの各々のための移動を決定するために、選択されたドライバアセンブリのための移動の量を使用することとさらに含み得る。いくつかの実施形態では、複数の屈曲光学アセンブリのうちの他のものの各々のための移動を決定することは、選択されたドライバアセンブリのための移動の量に少なくとも部分的に基づき、複数の屈曲光学アセンブリ間の関係を定義する１つまたは複数の係数に少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態では、本方法は、ターゲット画像シーンの画像を形成するために、複数の屈曲光学アセンブリの各々からの光の部分を表す画像に対してスティッチング動作を実行することをさらに含む。

[0012]別のイノベーションは、実行されたとき、１つまたは複数のプロセッサに、屈曲光学カメラの複数の屈曲光学アセンブリの各々について、複数の屈曲光学アセンブリが、第１の平面を定義する基板にマウントされ、対応する複数の光屈曲面を与える構造の周りに配置される、所望の焦点距離に少なくとも部分的に基づいて、基板の平面に直交する方向におけるアクチュエータの駆動部材の変位を計算することと、駆動部材の変位が、ターゲット画像シーンの部分を表す光を画像センサーのほうへ向けるように配置された光ダイレクト面のための変位の対応する量を引き起こすように計算される、駆動部材の変位を引き起こすための命令を生成することと、命令を駆動部材に結合されたアクチュエータに与えることとを含む動作を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である。本非一時的コンピュータ可読媒体のいくつかの実施形態では、動作は、複数の屈曲光学アセンブリのうちの選択されたドライバアセンブリの駆動部材のための変位の第１の量を決定することをさらに含む。いくつかの実施形態では、動作は、変位の第１の量に少なくとも部分的に基づいて、および複数の屈曲光学アセンブリ間の関係を定義する１つまたは複数の係数に少なくとも部分的に基づいて、複数の屈曲光学アセンブリの互いのアセンブリの駆動部材のための変位の調整された量を決定することをさらに含む。本非一時的コンピュータ可読媒体のいくつかの実施形態では、動作は、複数の屈曲光学アセンブリの各々がほぼ同じ距離において集束させられるように保つことをさらに含む。

[0013]別のイノベーションは、第１の平面を定義する画像センサーと、画像センサーが、ターゲット画像シーンの少なくとも一部分を表す光を受光するように構成される、光を集束させるように構成されたレンズアセンブリと、レンズアセンブリが光軸を有する、レンズアセンブリから受光された光を画像センサー上に向けるように配置された光ダイレクト面と、レンズアセンブリの光軸に直角な方向における移動のために配置された駆動部材を備えるアクチュエータと、光軸に直角な方向における駆動部材の移動を、光の光学経路長を変更するために第２の光ダイレクト面に伝達するための手段とを含む、屈曲光学アレイカメラのためのオートフォーカスモジュールである。レンズアセンブリは、光軸が第１の平面に実質的に平行に進むように配置され得る。

[0014]いくつかの実施形態では、駆動部材の移動を伝達するための手段は、駆動部材および第２の光ダイレクト面と接触しているレバーを含む。いくつかの実施形態では、駆動部材の移動を伝達するための手段は、レバーの第１の端部に結合された釣り合いおもりをさらに含み、レバーの中間部分が駆動部材に結合され、レバーの第２の端部が第２の光ダイレクト面に結合される。駆動部材の移動を伝達するための手段は、レバーの第１の端部に結合された支柱をさらに含み得、レバーの中間部分が駆動部材に結合され、レバーの第２の端部が第２の光ダイレクト面に結合される。いくつかの実施形態では、オートフォーカスモジュールは、レンズアセンブリが追加の光ダイレクト面と光ダイレクト面との間にあるように配置された、追加の光ダイレクト面を有する構造をさらに含む。いくつかの実施形態では、駆動部材の移動を伝達するための手段は、駆動部材に結合されたレバーの第１の端部と、光ダイレクト面に結合されたレバーの中間部分と、追加の光ダイレクト面を備える構造に結合されたレバーの第２の端部とをさらに含む。いくつかの実施形態では、レバーの第２の端部は、支柱およびヒンジの一方または両方を介して追加の光ダイレクト面を有する構造に結合される。いくつかの実施形態では、アクチュエータはボイスコイルモーターを備える。いくつかの実施形態は、複数のカメラのうちの第１のカメラをさらに含み、第１のカメラは、画像センサーと、レンズアセンブリと、光ダイレクト面と、アクチュエータと、駆動部材の移動を伝達するための手段とを有するオートフォーカスモジュールを備える。いくつかの実施形態では、複数のカメラのうちの各他のカメラは、第１のカメラと同様のオートフォーカスモジュールを含む。いくつかの実施形態では、複数のカメラは、中央ピラミッドの周りに構成され、複数のファセットを有し、複数のファセットの各々は、ターゲット画像シーンを表す光の部分を複数のカメラのうちの関連付けられた１つのほうへ向けるように配置される。

[0015]開示する態様を限定するためではなく、開示する態様を例示するために与えられる、添付の図面および付属書類とともに、開示する態様について以下で説明し、ここにおいて、同様の表示は同様の要素を示す。
屈曲光学センサーアセンブリの実施形態の断面側面図。屈曲光学センサーアセンブリの別の実施形態の断面側面図。画像キャプチャデバイスの一実施形態のブロック図。アレイカメラのための屈曲光学アセンブリの一実施形態とボイスコイルモーターとの一定の縮尺での比較を示す図。ミラーを含む２次光屈曲面をもつ屈曲光学アセンブリオートフォーカスシステムの実施形態を示す図。プリズムを含む２次光屈曲面をもつ屈曲光学アセンブリオートフォーカスシステムの実施形態を示す図。レバー第３クラスとして特徴づけられるレバーを有する屈曲光学アセンブリオートフォーカスシステムの実施形態を示す図。レバー第２クラスとして特徴づけられるレバーを有する屈曲光学アセンブリオートフォーカスシステムの実施形態を示す図。屈曲光学アレイカメラオートフォーカスシステムの実施形態を示す図。屈曲光学アレイカメラオートフォーカスシステムの実施形態を示す図。屈曲光学アレイカメラオートフォーカスシステムの実施形態を示す図。屈曲光学画像キャプチャプロセスの実施形態を示す図。

Ｉ．序論
[0027]本明細書で開示する実装形態は、屈曲光学系をもつアレイカメラにおけるオートフォーカスのためのシステム、方法および装置を提供する。上記で説明したように、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）が、対応するセンサーの焦点位置を変更するための第２の光ダイレクト面の垂直動きを可能にするように、アレイカメラ中の屈曲光学アセンブリに近接して配置され得る。駆動部材が、垂直移動を与えるようにＶＣＭのコイル内に配置され得、駆動部材は、たとえばレバーによって、第２の光ダイレクト面に結合され得る。いくつかの実施形態では、第２の光ダイレクト面はレバーの第１の端部に固定され得、釣り合いおもりがレバーの第２の端部に固定され得、駆動部材はレバーの中間部分に固定され得る。したがって、ＶＣＭ駆動部材の移動は、ある距離にわたって第２の光ダイレクト面に伝達され、オートフォーカス能力を与え得、そのようなオートフォーカス機構は、アレイカメラの全体的高さを増加させることを必要としない。

[0028]いくつかの例では、アレイカメラ中の各屈曲光学アセンブリのためのオートフォーカスを個々に制御するために、別個のＶＣＭが与えられ得る。他の例では、アレイカメラに与えられるいくつかのＶＣＭのレバーは、２つまたはそれ以上のＶＣＭの駆動部材の動きが各屈曲光学アセンブリのためのオートフォーカスを制御するように、たとえば固体または枢動機械的リンケージによって接続され得る。さらなる例では、少なくとも１つのＶＣＭの駆動部材の動きが、すべての屈曲光学アセンブリのためのオートフォーカスを制御するように、少なくとも１つのＶＣＭが、アレイ中の各屈曲光学アセンブリの第２の光ダイレクト面に結合され得る。さらに他の例では、各ＶＣＭの駆動部材の動きが、屈曲光学アセンブリの対応する部分のためのオートフォーカスを制御するように、いくつかのＶＣＭが、それぞれ、屈曲光学アセンブリの部分の第２の光ダイレクト面に結合され得る。

[0029]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。ただし、例は、これらの具体的な詳細なしに実施され得る。
ＩＩ．屈曲光学アレイカメラの概観

[0030]次に図１Ａおよび図１Ｂを参照して、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、次により詳細に説明する。図１Ａに、すべて基板１５０にマウントされ得る、画像センサー１０５、１２５と、反射２次光屈曲面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の一例の断面側面図を示す。図１Ｂに、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を形成する追加のプリズムとを含む屈曲光学センサーアレイの一実施形態の断面側面図を示す。

[0031]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では、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、相補型金属酸化物半導体センサー（ＣＭＯＳ）、または光を受光し、受け取られた画像に応答して画像データを生成する他の画像センシングデバイスを備え得る。各センサー１０５、１２５は、アレイで構成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、静止写真の画像データを取得することが可能であり得、また、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与え得る。センサー１０５および１２５は、個々のセンサーアレイであり得るか、または、それぞれ、センサーアレイのうちのアレイ、たとえば、センサーアレイのうちの３×１アレイを表し得る。しかしながら、当業者によって理解されるように、センサーの任意の好適なアレイが、開示する実装形態において使用され得る。

[0032]センサー１０５、１２５は、図１Ａに示されているように基板１５０上にマウントされ得る。いくつかの実施形態では、すべてのセンサーは、平坦基板１５０にマウントされることによって１つの平面上にあり得る。基板１５０は、任意の好適な実質的に平坦な材料であり得る。中央反射面１２０およびレンズアセンブリ１１５、１３０も基板１５０上にマウントされ得る。１つまたは複数のセンサーアレイと、複数のレンズアセンブリと、複数の１次および２次反射または屈折面とをマウントするための複数の構成が可能である。

[0033]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の光をセンサー１０５、１２５のほうへ向け直すために使用され得る。中央反射面１２０は、１つのミラーまたは複数のミラーであり得、平坦であるか、あるいは入射光を画像センサー１０５、１２５に適切に向け直すために、必要に応じて整形され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、中央反射面１２０は、入射光線をレンズアセンブリ１１５、１３０を通してセンサー１０５、１２５に反射するようにサイズ決定され、整形されたミラーであり得る。中央反射面１２０は、ターゲット画像を備える光を複数の部分にスプリットし、各部分を異なるセンサーにダイレクトし得る。たとえば、中央反射面１２０の第１の側面１２２（他の実施形態は、反射面ではなくプリズムを実装し得るので、１次光屈曲面とも呼ばれる）は、第１の視野１４０に対応する光の部分を左センサー１０５のほうへ送り得、第２の側面１２４は、第２の視野１４５に対応する光の第２の部分を右センサー１２５のほうへ送る。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。

[0034]受光センサーが各々、複数のセンサーの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のほうへ送るために、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得、いくつかの実施形態では、視野は重複し得る。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加させるための複雑な非平面を有し得る。さらに、中央面について反射面であるものとして説明するが、他の実施形態では、中央面は屈折であり得る。たとえば、中央面は、複数のファセットで構成されたプリズムであり得、ここで、各ファセットは、シーンを備える光の部分をセンサーのうちの１つのほうへ向ける。

[0035]中央反射面１２０から反射された後に、入射光の少なくとも一部分が、レンズアセンブリ１１５、１３０の各々を通って伝搬し得る。１つまたは複数のレンズアセンブリ１１５、１３０は、中央反射面１２０と、センサー１０５、１２５と、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、各センサーのほうへ向けられたターゲット画像の部分を集束させるために使用され得る。

[0036]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、ハウジングを通って複数の異なるレンズ位置の間でレンズを移動す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ー（ＶＣＭ）、超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）、または形状記憶合金（ＳＭＡ）であり得る。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。

[0037]いくつかの実施形態では、旧来のオートフォーカス技法は、各カメラのレンズ１１５、１３０と対応するセンサー１０５、１２５との間の焦点距離を変更す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、レンズ鏡胴を移動することによって達成され得る。他の実施形態は、中央ミラーを上または下に移動することによって、あるいはレンズアセンブリに対してミラーの角度を調整することによって焦点を調整し得る。いくつかの実施形態は、各センサー上の側部ミラーを移動することによって焦点を調整し得る。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々に調整することを可能にし得る。さらに、いくつかの実施形態では、たとえば、アセンブリ全体上に液体レンズのようなレンズを置くことによって、アセンブリ全体の焦点を一度に変更することが可能である。いくつかの実装形態では、カメラアレイの焦点を変更するためにコンピューテーショナルフォトグラフィが使用され得る。

[0038]複数の側部反射面、たとえば、反射面１１０および１３５が、センサーに対向して中央ミラー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に、側部反射面１１０、１３５（他の実施形態が、反射面ではなくプリズム、たとえば屈折プリズムを実装し得るので、２次光屈曲面とも呼ばれる）は、光を（図１Ａの配向に示されているように、下向きに）センサー１０５、１２５上に反射することができる。図示のように、センサー１０５は反射面１１０の下に配置され得、センサー１２５は反射面１３５の下に配置され得る。しかしながら、他の実施形態では、センサーは側部反射された面の上にあり得、側部反射面は光を上向きに反射するように構成され得る（たとえば、図１Ｂ参照）。各レンズアセンブリからの光がセンサーのほうへ向け直される、側部反射面およびセンサーの他の好適な構成が可能である。いくつかの実施形態は、側部反射面１１０、１３５の移動が、関連するセンサーの焦点または視野を変更することを可能にし得る。

[0039]各センサーの視野１４０、１４５は、そのセンサーに関連する中央ミラー１２０の面によってオブジェクト空間に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異なるロケーションにステアリングされ得るように、ミラーをチルトし、および／またはアレイ中のプリズムを移動するための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こと、カメラシステムの解像度を増加させること、またはプレノプティックカメラシステムを実装することのために使用され得る。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に示されているように、いくつかの実施形態では、対向するセンサーアレイ１０５、１２５のための視野１４０、１４５は、一定の量１５０だけ重複し得る。重複１５０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つの対向するセンサーアレイ１０５、１２５からの画像を合成するために使用され得る。スティッチングプロセスのいくつかの実施形態は、部分画像を互いにスティッチする際に共通特徴を識別するために重複１５０を採用し得る。重複する画像を互いにスティッチした後、スティッチされた画像は、最終画像を形成するために、所望のアスペクト比、たとえば４：３または１：１までクロップされ得る。いくつかの実施形態では、各ＦＯＶに関係する光学要素の整合は、画像を結合する際に必要とされる最小の画像処理でまたは画像処理なしで複数の画像が単一の画像に形成されるように、重複１５０を最小限に抑えるように構成される。

[0040]図１Ｂに、屈曲光学アレイカメラ１００Ｂの別の実施形態の断面側面図を示す。図１Ｂに示されているように、センサーアセンブリ１００Ｂは、各々が基板１５０にマウントされた、画像センサーのペア１０５、１２５と、それぞれ画像センサー１０５、１２５に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上に配置された２次光屈曲面１１０、１３５とを含む。プリズム１４１の１次光屈曲面１２２は、ターゲット画像シーンからの光の部分を、光軸１２１に沿ってレンズアセンブリ１１５を通してダイレクトし、２次光屈曲表面１１０から向け直され、カバーガラス１０６を通過し、センサー１０５に入射する。プリズム１４６の１次光屈曲面１２４は、ターゲット画像シーンからの光の部分を、光軸１２３に沿ってレンズアセンブリ１３０を通してダイレクトし、２次光屈曲表面１３５から向け直され、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プリズムを実装する１つのアレイカメラ実施形態を示している。プリズム１４１、１４６の各々は、１次光ダイレクト面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にある開口中に設けられる。

[0041]センサー１０５、１２５は、図１Ｂに示されているように基板１５０上にマウントされ得る。いくつかの実施形態では、すべてのセンサーは、平坦基板１５０にマウントされることによって１つの平面上にあり得る。基板１５０は、任意の好適な実質的に平坦な材料であり得る。基板１５０は、上記で説明したように、入射光が、基板１５０を通過して１次光屈曲面１２２、１２４に到ることを可能にするための開口を含むことができる。１つまたは複数のセンサーアレイ、ならびに図示された他のカメラ構成要素を、基板１５０にマウントするための複数の構成が可能である。

[0042]１次光屈曲面１２２、１２４は、図示のようにプリズム面であり得るか、あるいは１つのミラーまたは複数のミラーであり得、平坦であるか、または入射光を画像センサー１０５、１２５に適切に向け直すために、必要に応じて整形され得る。いくつかの実施形態では、１次光屈曲面１２２、１２４は、図１Ａに示されているように中央ミラーピラミッドまたはプリズムとして形成され得る。中央ミラーピラミッド、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スプリットし、各部分を異なるセンサーにダイレクトし得る。たとえば、１次光屈曲面１２２は、第１の視野に対応する光の部分を左センサー１０５のほうへ送り得、１次光屈曲面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のほうへ送る。受光センサーが各々、複数のセンサーのアレイであるいくつかの実施形態では、光屈曲面は、ターゲット画像シーンの異なる部分をセンサーの各々のほうへ送るために、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。カメラの視野は、合同して、少なくともターゲット画像をカバーし、アレイの合成開口によってキャプチャされた最終画像を形成するために、キャプチャの後に互いに整合され、スティッチされ得ることを諒解されたい。

[0043]アレイ中の各センサーは実質的に異なる視野を有し得、いくつかの実施形態では、視野は重複し得る。

[0044]図１Ａおよび図１Ｂによって示されているように、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は約４．５ｍｍ以下であり得る。他の実施形態では、全高Ｈは約４．０ｍｍ以下であり得る。図示されていないが、アレイカメラ１００Ａ、１００Ｂ全体は、約４．５ｍｍ以下または約４．０ｍｍ以下の対応する内部高を有するハウジング中に設けられ得る。

[0045]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１に示されている１次光屈曲面１２４と、レンズアセンブリ１３０と、２次光屈曲面１３５と、センサー１２５とを指す。「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、様々な構成で複数のそのようなカメラを含むことができる。アレイ構成のいくつかの実施形態は、それの開示が参照により本明細書に組み込まれる、２０１３年３月１５日に出願された、「MULTI-CAMERA SYSTEM USING FOLDED OPTICS」と題する米国出願公開第２０１４／０１１１６５０号に開示されている。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から利益を得るであろう他のアレイカメラ構成が可能である。

[0046]図２に、１つまたは複数のカメラ２１５ａ〜ｎにリンクされた画像プロセッサ２２０を含む構成要素のセットを有するデバイス２００の高レベルブロック図を示す。画像プロセッサ２２０はまた、ワーキングメモリ２０５、メモリ構成要素２３０、およびデバイスプロセッサ２５０と通信しており、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と通信している。

[0047]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。本明細書で説明するような、厚さを薄くしたイメージングシステムが利点を与えるであろう、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、または薄型イメージングシステムが有益であろう任意のデバイスであり得る。複数のアプリケーションが、ユーザにとってデバイス２００上で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、あるいは３Ｄ画像または３Ｄビデオなどの立体視イメージングを含み得る。

[0048]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〜ｎを含む。カメラ２１５ａ〜ｎは各々、図１に関して上記で説明したように、センサーと、レンズアセンブリと、ターゲット画像の部分を各センサーに向け直すための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〜ｎが使用され得、ただし、Ｎ≧２である。したがって、ターゲット画像はＮ個の部分にスプリットされ得、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〜ｎは、本明細書で説明する屈曲光学イメージングデバイスの実装形態に好適な任意の数のカメラを備え得ることを理解されよう。センサーの数は、図４に関して以下でより詳細に説明するように、システムのより低いｚ高を達成するために、または後処理の後に画像の焦点を調整する能力を可能にし得る、プレノプティックカメラのそれと同様の重複する視野を有するなど、他の目的の必要を満たすために、増加され得る。他の実施形態は、２つの同時画像をキャプチャし、次いで、それらを互いにマージする能力を可能にする、高ダイナミックレンジカメラに好適な視野重複構成を有し得る。カメラ２１５ａ〜ｎは、キャプチャされた画像を、ワーキングメモリ２０５、デバイスプロセッサ２５０に、電子ディスプレイ２２５およびストレージ（メモリ）２１０に通信するために、画像プロセッサ２２０に結合され得る。

[0049]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個の部分を備える受信された画像データに対して様々な処理動作を実行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、またはイメージング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つまた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形態であり得る。

[0050]図示のように、画像プロセッサ２２０はメモリ２３０とワーキングメモリ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とを記憶する。これらのモジュールは、様々な画像処理およびデバイス管理タスクを実行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。ワーキングメモリ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ワーキング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、ワーキングメモリ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。

[0051]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、カメラ２１５ａ〜ｎの焦点位置を調整するように画像プロセッサ２２０を構成する命令を含み得る。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み得る。たとえば、キャプチャ制御モジュール２３５は、カメラ２１５ａ〜ｎを使用してターゲット画像シーンの生画像データをキャプチャするように画像プロセッサ２２０を構成するためのサブルーチンを呼び出す命令を含み得る。キャプチャ制御モジュール２３５は、次いで、カメラ２１５ａ〜ｎによってキャプチャされたＮ個の部分画像に対してスティッチング技法を実行し、スティッチおよびクロップされたターゲット画像をイメージングプロセッサ２２０に出力するために、画像スティッチングモジュール２４０を呼び出し得る。キャプチャ制御モジュール２３５はまた、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に、および一定の時間間隔で、または生画像データ中のシーンが変化したとき、プレビュー画像を更新するために、生画像データに対してスティッチング動作を実行するために画像スティッチングモジュール２４０を呼び出し得る。

[0052]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技法とクロッピング技法とを実行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〜ｎ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、上記および以下で説明されるように、重複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成するために複数のＮ個の部分画像を合成するように画像プロセッサ２２０を構成し得る。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行われ得る。画像スティッチングの例は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１１／６２３，０５０（整理番号０６０１７０）において見つけられ得る。

[0053]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合とを決定するために、一致する特徴について、Ｎ個の部分画像のエッジに沿って重複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させ、合成した後、画像スティッチングモジュール２４０は、合成された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し得る。クロップされた画像は、ディスプレイ２２５上での表示のために、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。

[0054]オペレーティングシステムモジュール２４５は、デバイス２００のワーキングメモリ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〜ｎ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中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しないが、代わりに、オペレーティングシステム構成要素２７０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。

[0055]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対して表示するようにディスプレイ２２５を制御するように構成され得る。ディスプレイ２２５は、イメージングデバイス２００の外部にあり得るか、またはイメージングデバイス２００の一部であり得る。ディスプレイ２２５はまた、画像をキャプチャすることより前の使用のためのプレビュー画像を表示するビューファインダーを与えるように構成され得るか、あるいは、メモリに記憶された、また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。

[0056]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ストレージモジュール２１０に書き込み得る。ストレージモジュール２１０は旧来のディスクデバイスとして図式的に表されているが、ストレージモジュール２１０は任意のストレージメディアデバイスとして構成され得ることを当業者は理解されよう。たとえば、ストレージモジュール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または光磁気ディスクドライブなどのディスクドライブ、あるいはフラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、および／または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、メモリユニットのいずれか１つが、画像キャプチャデバイス２００内にあるように構成され得るか、または画像キャプチャデバイス２００の外部にあり得る。たとえば、ストレージモジュール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。ストレージモジュール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。

[0057]図２は、プロセッサとイメージング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せられ得る。

[0058]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とワーキング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、メモリ構成要素２３０中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の設計は、ＲＯＭまたはスタティック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、ワーキングメモリ２０５はＲＡＭメモリを備え得、命令は、プロセッサ２２０による実行の前にワーキングメモリ２０５にロードされる。
ＩＩＩ．オートフォーカスシステムおよび技法の概観

[0059]図３に、アレイカメラのための屈曲光学アセンブリ３００の部分の一実施形態とボイスコイルモーター３１０との一定の縮尺での比較を示す。

[0060]屈曲光学アセンブリ３００の部分は、センサー１２５と、カバーガラス１２６と、レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、およびＬ５を含むレンズシステムの第１の部分１３０と、カバーガラス１２６の上に配置されたレンズＬ６を含むレンズシステムの第２の部分とを含み、ここで、カバーガラス１２６はセンサー１２５の上に配置される。図示のような屈曲光学アセンブリ３００の部分はまた、（本明細書では「光学要素」と呼ぶ）プリズム１３６Ａとブロック１３６Ｂとを含むユニットを含む。他の実施形態では、光学要素は、ブロック１３６Ｂなしにプリズム１３６Ａのみを含むことができ、またはミラーなどの反射面を含むことができる。光学要素は、カメラのための屈曲光学システムにおける２次光屈曲面として機能し、レンズシステムの集束部分（focusing portion）１３０を通過した光をセンサー１２５上に向け直すことができる。

[0061]レンズＬ６は、いくつかの実施形態ではフィールド補正器レンズであることがあり、Ｌ１〜Ｌ６レンズシステムの固定構成要素であることがある。２次光屈曲面１３５は、レンズＬ６から離れて延び、図示のように、２次光屈曲面１３５において支持ブロック１３６Ｂに結合されたプリズム１３６Ａとして形成される。光を向け直すためにプリズムの内部反射特性を使用する代わりに、ミラー面が１３６Ａと１３６Ｂとの間に置かれ得る。

[0062]図示のように、屈曲光学アセンブリ３００の部分は、約４．１ｍｍの全体的高さを有することができる。他の実施形態では、高さは、約４．０ｍｍから４．５ｍｍまでの範囲であり、いくつかの実施形態では、４ｍｍ以下であることがある。

[0063]屈曲光学系に基づく薄型カメラは、光路を屈曲させ、低いｚ高さを達成するために、１つまたは複数のレンズ＋ミラー／プリズムを使用する。第１のレンズアセンブリ１３０のためのレンズ直径は、カメラの厚さに沿っており、それは、アレイの全体的厚さをほとんど完全に決定する。このことは、薄型カメラを生成するために有利であるが、それは、焦点および／またはオートフォーカスのためのボイスコイルモーター（ＶＣＭ）の使用を極めて困難にする。これは、ＶＣＭ３１０として図５に示されている、今日利用可能な最も小さいＶＣＭが、約７．５ｍｍの側面長さを有するからである。したがって、意図されたようにＶＣＭが配置された場合（レンズは、モーター３１５中の開口３２５の内側のシリンダー３２０の位置に装着される（threaded））、アレイカメラのｚ高さは７．５ｍｍよりも厚くなるであろう。

[0064]しかしながら、ＶＣＭは、モバイルカメラを集束させるための最も効果的な、成功したアクチュエータの１つである。集束（focusing）のための現在の代替は、ピエゾステッパーモーターであろう。しかしながら、そのようなモーターは、ＶＣＭと比較してより費用がかかり、より雑音が多く、より遅く、信頼性がより低い。その結果、ピエゾモーターは、モバイルカメラにおいてまれに使用される。したがって、ＶＣＭは、モバイルデバイスにおいて実装されるアレイカメラの焦点機構のためのアクチュエータとして望ましい。図３の一定の縮尺の比較は、集束のためにＶＣＭを使用したときに従来のように、屈曲光学アセンブリ３００の第１のレンズグループ１３０がＶＣＭ３１０内に装着された場合に生じるであろう高さ増加を示す。

[0065]図４Ａ〜図４Ｄに、アレイカメラの有意な高さ増加なしにＶＣＭ１６０を実装する屈曲光学アセンブリオートフォーカスシステムの様々な実施形態を示す。図示のように、屈曲光学カメラの全体的高さＨは、２次光屈曲面１３５の移動１９０により、少ない量だけ増加されるにすぎない。いくつかの実施形態では、移動１９０が、屈曲光学システム高さＨに、約１２０ミクロン〜約１５０ミクロンを追加することができる。屈曲光学システム高さＨは、様々な実施形態では、約４．５ｍｍ以下または約４．１ｍｍ以下である。

[0066]図４Ａに、２次光屈曲面１３５としてミラー１３７を使用する屈曲光学アセンブリ４０５におけるオートフォーカスアセンブリの実施形態の一例を示す。屈曲光学アセンブリ４０５は、ミラー１３７と、レンズアセンブリ１３０と、プリズム１４５に組み込まれた１次光屈曲面１２４と、カバーガラス１２６と、センサー１２５とを含む。図示のように、センサー１２５は、プリント回路板１９５中に形成された方形スロット内にマウントされる。スタッドバンプ１０７は、センサー１２５の一部であり、プリント回路板１９５上の導電パッドと接触するために使用される。プリント回路板１９５は、基板１５０上にマウントされ、基板１５０に対して固定されたままである。これは、センサー１２５がどのように基板１５０にマウントされ、１９５のようなプリント回路板と電気接触し得るかの一例にすぎない。

[0067]図４Ａに示されている実施形態では、ＶＣＭ１６０は、屈曲光学アセンブリ４０５に隣接して配置される。１つの屈曲光学アセンブリ４０５のみが示されているが、ＶＣＭは、いくつかの実施形態では、アレイ中の各屈曲光学アセンブリ４０５に隣接して配置され得る。ＶＣＭ移動は、レンズアセンブリ１３０を通過する光軸１２３に直角であり、基板１５０によって形成された平面に直角であり、そのような移動１９０が、極めて軽量であり得るミラー１３７に伝達され得る（たとえば、直接伝達され得る）。

[0068]図示のように、ターゲット画像シーンの部分を表す光は、プリズム１４５に入り、レンズアセンブリ１３０を通る（通過するための）光路１２３に従う。レンズアセンブリ１３０は光を集束させることができ、光は、次いで、２次光屈曲面１３５に進んでセンサー１２５上に向け直される。２次反射面、ミラー１３５の移動１９０は、光がセンサー１２５に入射する前に、レンズアセンブリから受光された集束された光の経路長を変更する。たとえば、２次反射面１３５をセンサー１３５のほうへ移動することは、光学経路長を短縮し、２次反射面１３５をセンサー１３５から離して移動することは、光学経路長を延長する。２次反射面１３５のそのような移動は、センサー上の画像のロケーションをシフトすることができる。したがって、センサー１２５は、移動１９０の範囲全体にわたって２次反射面１３５から光を受光するようにサイズ決定され、配置され得るので、センサー１２５のいくつかの部分は、２次反射面１３５の様々な位置において使用されないことがある。

[0069]さらに図４Ａを参照すると、ＶＣＭ１６０は、可動部分と固定本体１６０とを含む。基板１５０に結合されたプリント回路板１９５上に（図示のように）固定された固定本体ＶＣＭ１６０は（または、他の実施形態では、ＶＣＭ１６０は、基板１５０に直接結合され得る）、磁気回路のエアギャップを通る磁界を生成するために永久磁石と鉄ヨークとを含むことができる。可動部分は、コイル巻線（図示せず）、および一方の端部がコイル巻線に接続されている電力ケーブル（図示せず）、ならびにコイル巻線内に装着された駆動部材１６５を含むことができる。電流がコイル巻線に供給されるとき、コイル巻線は、電流と磁界との間の相互作用の結果としてエアギャップを通って移動することになり、駆動部材１６５を上および下に移動する。いくつかの実施形態では、および図４Ａに示されている実施形態では、駆動部材１６５は、レバー１８０に接触し、第２の光屈曲面１３５は、たとえば結合１８４によって（たとえば、接着剤または別の粘着剤または別の機械的結合によって）、レバー１８０の一方の端部に結合され得る。オプションの釣り合いおもり１８２が、レバー１８０の他方の端部に結合され得ミラーの動き１９０を平衡させることができる。釣り合いおもりは、たとえば０．０２ｇの釣り合いおもりであり得る。

[0070]そのような機構は非常に軽く、ＶＣＭ１６０をアレイカメラ内に垂直方向に配置することによって、ＶＣＭ１６０の本体の約４．０ｍｍ高さは、アレイの全体的高さを増加させない。駆動部材１６５は、ＶＣＭ１６０の固定本体からわずかに突出することができ、たとえば、屈曲光学アセンブリのための比較的長い焦点距離を考慮して焦点を効果的に変更するために、約１２０ミクロン〜約１５０ミクロンまで移動するであろう（本例が一般的な４ｍｍの代わりに６ｍｍ焦点距離にあることに留意されたい）。レバー１８０は、駆動部材１６５の移動をミラー１３７に伝達するのに好適な材料の非常に薄く、細長い部片であり得る。したがって、駆動部材１６５、移動１９０、およびレバー１８０は、アレイカメラの全体的高さを著しく増さない。ＶＣＭ１６０移動は、敏速であり極めて速く、適切に動作するために低い摩擦を必要とする。これは、この開示するレバー機構によって、およびさらに、極めて低い重さのミラーによって達成され得る。

[0071]図示されたオートフォーカスアセンブリは、追加された駆動部材１６５、レバー１８０、釣り合いおもり１８２、およびミラーとともに、一般に、量産製造業者から直接与えられる、標準カメラＶＣＭを使用することができる。標準ＶＣＭを使用することは、オートフォーカスアセンブリの容易な製造を可能にする。

[0072]図４Ｂに、プリズムである第２の光リダイレクト面１３５を形成するために（プリズム１３６Ａと支持ブロック１３６Ｂとを含むものとして図示された）光学要素１３６Ｃを使用する、屈曲光学アセンブリ４０５におけるオートフォーカスアセンブリの実施形態の一例を示す。いくつかの実施形態は、プリズム１３６Ａと支持ブロック１３６Ｂとの間の反射コーティングを含むことができる。図示のように、ＶＣＭ１６０は、屈曲光学アセンブリに隣接して配置され得、ＶＣＭ１６０の駆動部材１６５は、いくつかの実施形態では粘着剤のレイヤであり得る結合１８４において、レバー１８０によって光学要素１３６Ｃに結合される。図６Ａに関して上記で説明したミラー１３７と比較して光学要素１３６Ｃのより高い重さにより、釣り合いおもり１８２は、光学要素１３６Ｃを平衡させるために適切に大きくあるべきである。光学要素１３６Ｃと釣り合いおもり１８２とのより高い重さは、移動１９０中のＶＣＭ１６０からの起こり得る振動を有益に低減することができる。

[0073]図４Ｃに、てこの作用のための追加された支柱１８８をもつ屈曲光学アセンブリにおけるオートフォーカスアセンブリの実施形態の一例を示す。図４Ｃに示されている実施形態は、第２の光リダイレクト面１３５を形成するために、プリズム１３６Ａと支持ブロック１３６Ｂとを含む光学要素１３６Ｃを含む。様々な実施形態では、第２の光リダイレクト面は、プリズムまたはミラーであり得る。たとえば、図４Ａに示されているように、支柱１８８は、第２の光リダイレクト面１３５としてミラー１３７をもつ屈曲光学アセンブリ４０５において実装され得る。レバー１８０の第１の端部は、支柱１８８に結合され、レバー１８０の中間部分はＶＣＭ１６０の駆動部材１６５に接触し、レバー１８０の第２の端部は光学要素に結合される（結合１８４）。支柱１８８は、追加されたてこの作用および安定性をレバー１８０の移動に与える。この実施形態では、レバー１８０は、たとえば、レバー第３クラスとして特徴づけられ得る。したがって、釣り合いおもりは必要とされない。レバー１８０は、ＶＣＭ１６０の駆動部材１６５の移動により曲がることが可能な、いくつかの実施形態では、金属の薄い、ばね状の部片であり得る。支柱１８８は、ヒンジ１８６においてレバーに結合され得、ヒンジ１８６は、様々な実施形態では、金属の、枢動する、たわみ結合の、溶接された、または曲げられた部片であり得る。そのような設計は、いくつかの実施形態では長い焦点距離をもつカメラのために必要とされる動き１９０の限度を増加させ得、および／またはＶＣＭの周りの「シーソー」移動（レバー１８０の交互の傾き）を防止することができる。

[0074]図４Ｄに、オートフォーカスに関係する移動において、てこの原理を実装するオートフォーカスアセンブリの別の実施形態を示す。レバー１８０の第１の端部は、ＶＣＭ１６０の駆動部材１６５に結合され、レバーの中間部分は、結合１８４において光学要素（プリズム１３６Ａおよびブロック１３６Ｂとして図示されているが、他の実施形態では、これはミラー１３７であり得る）に結合され、レバー１８０の第２の端部は、中央プリズム１４５の下側部分に結合される。図示のように、支柱１８８およびヒンジ１８６は、レバー１８０の第２の端部とプリズム１４５との間に配置される。この実施形態では、レバー１８０は、たとえば、レバー第２クラスとして特徴づけられ得る。いくつかの実施形態では、レバー１８０は、中央プリズム１４５の下側部分に接着されるかまたは他の方法で直接結合され得る。図４Ｄは、釣り合いおもりが必要とされないように、オートフォーカスアセンブリにてこの原理および安定性を与える別の方法を示している。そのような設計は、いくつかの実施形態では、短い焦点距離をもつカメラのために必要とされる動き１９０の限度を減少させることができ、および／またはＶＣＭの周りの「シーソー」移動を防止することができる。

[0075]図４Ａ〜図４Ｄのいずれでも、プリズム１４５の代わりに反射面が実装され得る。さらに、特定のレンズ構成は、様々な例を表すが、屈曲光学アセンブリを限定するものではない。さらに、いくつかの実施形態では、第１の光ダイレクト面（プリズム１４５）は省略され得、光は、レンズアセンブリ１３０を通って直接アセンブリに入ることができる。他の実施形態では、ＶＣＭは、第１の光ダイレクト面（プリズム１４５）を移動するためにその面に結合され得、２次光ダイレクト面は省略され、センサーはレンズアセンブリ１３０から直接光を受光するように再配置され得る。図４Ａ〜図４Ｄで説明するＶＣＭ実装形態は、全体的なカメラ高さの小さい範囲にわたって光屈曲面を移動することによって様々な焦点値を与えることによって、システムに関する高さ制限により、従来のようにレンズアセンブリがＶＣＭの内部を通して装着されて、ＶＣＭが配置され得ない薄型屈曲光学カメラにおけるオートフォーカスのために、有益であり得る。

[0076]図５Ａ〜図５Ｃに、いくつかのＶＣＭ５１５といくつかの屈曲光学アセンブリ５１０とを含む屈曲光学アレイカメラオートフォーカスシステム５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃの様々な実施形態を示す。

[0077]図５Ａに、３つの屈曲光学アセンブリ５１０を有するアレイカメラのためのアレイカメラオートフォーカスシステム５００Ａの実施形態を示す。システム５００Ａは、オブジェクトプリズム（またはピラミッド）５０５と、３つの個別カメラ５１０とを含み、各々が、ＶＣＭ集束モーター機構５１５に関連する。屈曲光学アセンブリ５１０は、レンズアセンブリと、２次光屈曲面と、画像センサーとのための本明細書で説明した構成のいずれかを含むことができ、第１の光屈曲面５０５の周りに配置され、これは、ターゲット画像シーンを表す光を複数の部分にスプリットし、各部分を対応する屈曲光学アセンブリ５１０を通して向けるように構成されたプリズムまたはミラードピラミッドであり得る。各屈曲光学アセンブリ５１０のためのオートフォーカスは、対応するＶＣＭ５１５によって制御される。各ＶＣＭは、レバー５２０と結合５１５とを介して対応する屈曲光学アセンブリ５１０に、ならびに釣り合いおもり５３０に結合され得る。上記で説明したレバー、釣り合いおもり、および／または支柱の組合せのいずれも、図示の実施形態の代わりに実装され得る。そのような設計は、異なる数の屈曲光学アセンブリ５１０と、対応して異なる１次光屈曲面５０５とを含む異なるカメラアレイを用いて実装され得るが、図示の例は３カメラの場合である。

[0078]各ＶＣＭ５１５の移動は、たとえばプログラマブルコンピュータ命令をもつコントローラ（図示せず）によって、すべての屈曲光学アセンブリ５１０を同じ距離において集束させられるように保つように慎重に制御され得る。電子通信が、コントローラと一部または全部のＶＣＭ５１５との間に与えられ得る。コントローラは、すべての屈曲光学アセンブリ５１０が同時に同じ距離において集束させられるように、各屈曲光学アセンブリのために必要とされる移動を計算することができる。一例では、屈曲光学アセンブリ５１０の各々の第２の光リダイレクト面が、同じ量移動され得る。しかしながら、製造ばらつきにより、いくつかの実施形態では、屈曲光学アセンブリ５１０の各々の第２の光リダイレクト面の移動は、たとえば、屈曲光学アセンブリ５１０間の関係を定義する係数に基づいて、変動を考慮して較正され得る。いくつかの実施形態では、１つの屈曲光学アセンブリ５１０が、他のアセンブリをどこで集束させるべきかを決定するために使用するための「ドライバ」として選択され得る。

[0079]図５Ｂに、３カメラアレイオートフォーカスシステム５００Ｂのためのコンパクトな設計を示す。各ＶＣＭ５１５は、第１のレバー５３５によって１つの釣り合いおもり５３０に機械的にリンクされ、隣接する屈曲光学アセンブリ５１０間に延びる第２のレバー５４０によって２つの隣接する屈曲光学アセンブリ５１０に機械的にリンクされる。第１のレバー５３５と第２のレバー５４０とは、互いに結合された別個のレバーであることがあり、または、いくつかの実施形態では、１つの固体Ｔ字形部片を形成することがある。各ＶＣＭ５１５の動きは、したがって、２つの隣接する屈曲光学アセンブリ間で分散され、各屈曲光学アセンブリの第２の光リダイレクト面の動きは、２つの近隣ＶＣＭによって影響を及ぼされる。３つの屈曲光学アセンブリのための３つのＶＣＭ間の三角リンケージが示されているが、他の実施形態は、他の数のＶＣＭおよび屈曲光学アセンブリ、あるいは／または、屈曲光学アセンブリ５１０間のリンケージの他の構成、いくつかの例を挙げれば、たとえば、円形、六角形、または矩形リンケージを有することができる。

[0080]図５Ｂのシステムのためのオートフォーカス制御の一例は、ＶＣＭ移動が知られたときにミラー変位を与えることができるか、または知られている必要とされるミラー変位のための必要とされるＶＣＭ移動を与えることができる。すべての個々のモーターの変位は、３Ｄベクトル、Ｘ＝（ｘ，ｙ，ｚ）によって表され得る。すべての個々の第２の反射面の変位は、３Ｄベクトル、Ｖ＝（ｕ，ｖ，ｗ）によって表され得る。

[0081]面およびモーター変位は、Ｖ＝ＡＸによって関係付けられ、ただし、Ａは変換の行列である。

[0082]したがって、モーター変位ベクトルＸに変換行列Ａを乗算することが、第２の反射面の対応する移動を与えられ得る。一般的なオートフォーカス技法では、集束のために必要とされる第２の反射面変位は知られており、対応するモーター移動が必要とされる。対応するモーター移動は、Ｘ＝Ａ^-1Ｖを使用して見つけられ得、ただし、逆変換Ａ^-1は以下の通りである。

[0083]ｘ、ｙ、およびｚの得られた値は、知られている第２の反射面変位のために必要とされるモーター移動を示す。ｘ、ｙ、ｚのそのような値が、必要とされるオートフォーカス移動を生成するためにモーター制御システムに与えられ得る。その結果、すべての第２の反射面の移動は正確に知られ得、キャプチャされた画像の移動が直ちに続く。この移動は、最終画像を生成するために使用されるスティッチング技法において考慮され得る。

[0084]特定のベクトルおよび行列について上記で説明したが、これらは、図５Ｂの特定の３ＶＣＭ、３屈曲光学アセンブリ、および三角リンケージ実施形態のための一例として与えられる。ベクトルおよび行列の大きさおよび値は、他のアレイカメラオートフォーカス実施形態では、ＶＣＭと屈曲光学アセンブリとの数、およびＶＣＭと屈曲光学アセンブリとの間のリンケージに基づいて変化することができる。そのような実施形態は、変位が正確に計算され得るように、モーターの移動と第２の反射面の移動との間の１：１の対応を好ましくは有する。

[0085]図５Ｃに、４カメラアレイオートフォーカスシステム５００Ｃのためのコンパクトな設計を示す。アレイは、４つのＶＣＭ５１５と、中央ミラーピラミッドまたはプリズム５０６の１次光屈曲面の周りに配置された４つの屈曲光学アセンブリ５１０とを含む。各ＶＣＭ５１５は、レバー５２０を使用して、２つの隣接する屈曲光学アセンブリ５１０に機械的にリンクされる。図示のように、釣り合いおもりは、ＶＣＭと屈曲光学アセンブリとの間の直接機械的リンケージにより設けられない。いくつかの実施形態では、追加のリンケージが、アレイにわたって対角線方向に（たとえば、右上ＶＣＭから左下ＶＣＭにおよび／または左上ＶＣＭから右下ＶＣＭに）設けられ得る。そのような設計は空間を効率的に利用し、オートフォーカスシステムなしのアレイカメラと実質的に同じ矩形領域を占有する。

[0086]本明細書のアレイカメラオートフォーカスシステム例では、ＶＣＭモーターは、焦点位置を変更するための第２の光リダイレクト面を移動するためにレバーを作動させるものとして、図示および説明される。しかしながら、他の実施形態では、ＶＣＭは、ピエゾステッパーモーターによって、または、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）モーターによって置き換えられ得る。
ＩＶ．例示的な画像キャプチャプロセスの概観

[0087]図６に、屈曲光学画像キャプチャプロセス９００の一実施形態を示す。プロセス９００はブロック９０５において開始し、そこにおいて、複数のイメージングセンサーアセンブリが設けられる。これは、前の画像に関して上記で説明したセンサーアレイ構成のいずれかを含むことができる。センサーアセンブリは、図３に関して上記で説明したように、センサーと、レンズシステムと、レンズシステムからの光をセンサー上に向け直すように配置された反射または屈曲面とを含み得る。

[0088]プロセス９００は、次いで、ブロック９１０に移動し、そこにおいて、少なくとも１つの光屈曲面を複数の画像センサーに近接してマウントする。たとえば、このステップは、中央ミラーピラミッドまたはプリズムをセンサーアレイの２つの列の間にマウントすることを備え得、ここにおいて、中央ミラーピラミッドまたはプリズムは、アレイ中の各センサーに関連する面またはファセットを備える。

[0089]プロセス９００は次いで、ブロック９１５に遷移し、そこにおいて、シーンのターゲット画像を備える光が、少なくとも１つの光屈曲面を使用してイメージングセンサーのほうへ向け直される。たとえば、光の部分が、複数の面の各々から複数のセンサーの各々のほうへ向け直され得る。このことは、光を、各センサーに関連するレンズセンブリに通すことをさらに備え得、第２の面を使用して光をセンサー上へ向け直すことも含み得る。

[0090]ブロック９１５は、たとえば、上記で説明したように、アレイの高さに実質的に平行な軸に沿って光屈曲面を移動するように構成された少なくとも１つのＶＣＭを設けることによって、レンズアセンブリを使用しておよび／または光屈曲面のいずれかの移動を通じて光を集束させることをさらに備え得る。したがって、ブロック９１５は、複数の屈曲光学アセンブリのための複数のＶＣＭによって行われる集束を同期させるための上記で説明したＶＣＭ制御技法を組み込むことができる。

[0091]プロセス９００は、次いでブロック９２０に移動し得、そこにおいて、センサーはターゲット画像シーンの複数の画像をキャプチャする。たとえば、各センサーは、そのセンサーの視野に対応するシーンの部分の画像をキャプチャし得る。複数のセンサーの視野は、合同して、少なくとも、オブジェクト空間中のターゲット画像をカバーする。

[0092]プロセス９００は、次いでブロック９２５に遷移し得、そこにおいて、複数の画像から単一の画像を生成するために画像スティッチング方法が実行される。いくつかの実施形態では、図２の画像スティッチングモジュール２４０がスティッチングを実行し得る。これは、知られている画像スティッチング技法を含み得る。さらに、視野中の重複エリアは、スティッチングプロセスにおいて画像を整合させる際に使用され得る、複数の画像における重複を生成し得る。たとえば、ブロック９２５は、隣接する画像の重複するエリア中の共通特徴を識別することと、画像を整合させるために共通特徴を使用することとをさらに含み得る。

[0093]次に、プロセス９００はブロック９３０に遷移し、そこにおいて、スティッチされた画像は、指定されたアスペクト比、たとえば４：３または１：１にクロップされる。最終的に、プロセスは、ブロック９３５において、クロップされた画像を記憶した後に終了する。たとえば、画像は、図２のストレージ２１０に記憶され得るか、またはターゲットシーンのプレビュー画像として表示のために図２のワーキングメモリ２０５に記憶され得る。
Ｖ．システムを実装することおよび用語

[0094]本明細書で開示した実装形態は、複数のセンサーアレイカメラをオートフォーカスするためのシステム、方法および装置提供する。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。

[0095]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通信するために使用される一種の電子デバイスであり得る。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。

[0096]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、２つまたはそれ以上の画像信号プロセッサ、上記で説明されたプロセスを行うための命令またはモジュールを含むメモリを含み得る。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、送信器と受信器とを含み得る。送信器および受信器は、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。

[0097]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）にワイヤレスに接続し得る。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としては、ラップトップまたはデスクトップコンピュータ、セルラーフォン、スマートフォン、ワイヤレスモデム、電子リーダー、タブレットデバイス、ゲームシステムなどがある。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、業界規格に従って異なる名称を用いて表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。

[0098]本明細書で説明した機能は、１つまたは複数の命令としてプロセッサ可読媒体またはコンピュータ可読媒体上に記憶され得る。「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利用可能な媒体を指す。限定ではなく例として、そのような媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を備え得る。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、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、データをレーザで光学的に再生する。コンピュータ可読媒体は有形で非一時的であり得ることに留意されたい。「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「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すことがある。

[0099]本明細書で開示した方法は、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アクションを備える。本方法のステップおよび／またはアクションは、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、本明細書で説明した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。

[0100]「結合する（couple）」、「結合すること（coupling）」、「結合される（coupled）」という用語、または本明細書で使用する結合する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し得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。

[0101]「決定すること」という用語は多種多様なアクションを包含し、したがって、「決定すること」は、計算すること（calculating）、計算すること（computing）、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において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、「決定すること」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、メモリ中のデータにアクセスすること）などを含むことができる。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むことができる。

[0102]「に基づいて」という句は、別段に明示されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という句は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を表す。

[0103]上記の説明では、例の完全な理解を与えるために具体的な詳細を与えた。ただし、例はこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることを当業者は理解されよう。たとえば、電気的構成要素／デバイスは、例を不必要な詳細で不明瞭にしないためにブロック図で示されることがある。他の事例では、そのような構成要素、他の構造、および技法は、例をさらに説明するために詳細に図示されることがある。

[0104]参照のために、および様々なセクションの位置を特定することを助けるために、本明細書に見出しが含まれている。これらの見出しは、それに関して説明した概念の範囲を限定するものではない。そのような概念は、明細書全体にわたって適用可能性を有し得る。

[0105]また、例は、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プロセスとして説明されること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、プロシージャ、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、それの終了は呼出し関数またはメイン関数への関数の復帰に対応する。

[0106]開示する実装形態の以上の説明は、当業者が本発明を実施または使用することができるように与えたものである。これらの実装形態への様々な変更は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義した一般原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書で示した実装形態に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
以下に本願発明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］
第１の平面を定義する基板にマウントされた画像センサーと、
第１の光ダイレクト面と、
第２の光ダイレクト面、前記第１の光ダイレクト面は、ターゲット画像シーンの部分を表す光を第２の光ダイレクト面のほうへ向けるように配置され、前記第２の光ダイレクト面は、前記光を前記画像センサーのほうへ向けるように配置される、と、
前記基板にマウントされ、前記基板の前記平面に直交する方向における移動のために配置された駆動部材を含む、アクチュエータと、
前記駆動部材の前記移動が前記第２の光ダイレクト面に伝達されるように、前記駆動部材および前記第２の光ダイレクト面と接触しているレバーと
を備える、屈曲光学アレイカメラのためのオートフォーカスモジュール。
［Ｃ２］
前記アクチュエータは、ボイスコイルモーターを備える、
Ｃ１に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ３］
前記駆動部材は、前記ボイスコイルモーターのコイル内に装着される、
Ｃ２に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ４］
実質的に水平の平面に直交する前記方向における前記移動は、約１２０ミクロン〜約１５０ミクロンの範囲内である、
Ｃ１に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ５］
前記第１の光ダイレクト面と前記第２の光ダイレクト面との間に配置されたレンズアセンブリをさらに備える、
Ｃ１に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ６］
前記レンズアセンブリの直径は、約４ｍｍである、
Ｃ５に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ７］
前記レバーの第１の端部に結合された釣り合いおもりをさらに備え、前記駆動部材は、前記レバーの中間部分に結合され、前記第２の光ダイレクト面が前記レバーの第２の端部に結合される、
Ｃ１に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ８］
前記釣り合いおもりの重さは、前記第２の光ダイレクト面の重さを少なくとも部分的に平衡させるように選択される、
Ｃ７に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ９］
前記第２の光ダイレクト面は、反射ミラーおよびプリズムのうちの１つを備える、
Ｃ８に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ１０］
ヒンジを使用して前記レバーの第１の端部に結合された支柱をさらに備える、
Ｃ１に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ１１］
前記駆動部材は、前記レバーの中間部分に結合され、前記第２の光ダイレクト面は、前記レバーの第２の端部に結合される、
Ｃ１０記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ１２］
前記支柱は、前記第１の光ダイレクト面を形成する構造に結合され、前記第２の光ダイレクトは、前記レバーの中間部分に結合され、前記駆動部材は、前記レバーの第２の端部に結合される、
Ｃ１０に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ１３］
前記レバーの第１の端部は、前記第１の光ダイレクト面を形成する構造に結合され、前記第２の光ダイレクトは、前記レバーの中間部分に結合され、前記駆動部材は、前記レバーの第２の端部に結合される、
Ｃ１に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ１４］
第１の平面を定義する基板にマウントされ、対応する複数の光屈曲面を与える構造の周りに配置された、複数の屈曲光学アセンブリを備える屈曲光学アレイカメラを使用してターゲット画像シーンの画像をキャプチャするための方法であって、前記方法は、
前記複数の屈曲光学アセンブリの各々について、
前記基板の前記平面に直交する方向におけるアクチュエータの駆動部材の移動を引き起こすことと、
前記駆動部材の前記移動を第２の光ダイレクト面に伝達することと、それにより、前記ターゲット画像シーンの部分を表す光の焦点距離を変更することと、前記複数の光屈曲面のうちの対応する光屈曲面は、前記光を前記第２の光ダイレクト面のほうへ向けるように配置され、前記第２の光ダイレクト面は、前記光を画像センサーのほうへ向けるように配置される、
前記画像センサーを使用して前記光の前記部分を表す画像をキャプチャすることと
を備える、方法。
［Ｃ１５］
前記移動を伝達することは、前記駆動部材および前記第２の光ダイレクト面と接触しているレバーによって達成される、
Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ１６］
前記複数の屈曲光学アセンブリの各々がほぼ同じ距離において集束させられるように保つことをさらに備える、
Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ１７］
前記複数の屈曲光学アセンブリのうちの選択されたドライバアセンブリのための移動の量を決定することと、前記複数の屈曲光学アセンブリのうちの他のものの各々のための移動を決定するために、前記選択されたドライバアセンブリのための移動の前記量を使用することとをさらに備える、
Ｃ１６に記載の方法。
［Ｃ１８］
前記複数の屈曲光学アセンブリのうちの前記他のものの各々のための移動を決定することが、前記選択されたドライバアセンブリのための移動の前記量に少なくとも部分的に基づき、前記複数の屈曲光学アセンブリ間の関係を定義する１つまたは複数の係数に少なくとも部分的に基づく、
Ｃ１７に記載の方法。
［Ｃ１９］
前記ターゲット画像シーンの前記画像を形成するために、前記複数の屈曲光学アセンブリの各々からの前記光の前記部分を表す前記画像に対してスティッチング動作を実行することをさらに備える、
Ｃ１４に記載の方法。
［Ｃ２０］
実行されたとき、１つまたは複数のプロセッサに、
屈曲光学カメラの複数の屈曲光学アセンブリの各々について、前記複数の屈曲光学アセンブリが、第１の平面を定義する基板にマウントされ、対応する複数の光屈曲面を与える構造の周りに配置される、
所望の焦点距離に少なくとも部分的に基づいて、前記基板の前記平面に直交する方向におけるアクチュエータの駆動部材の変位を計算することと、前記駆動部材の前記変位は、ターゲット画像シーンの部分を表す光を画像センサーのほうへ向けるように配置された光ダイレクト面のための変位の対応する量を引き起こすように計算される、
前記駆動部材の前記変位を引き起こすための命令を生成することと、
前記命令を前記駆動部材に結合されたアクチュエータに与えることと
を備える動作を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。
［Ｃ２１］
前記動作は、前記複数の屈曲光学アセンブリのうちの選択されたドライバアセンブリの前記駆動部材のための変位の第１の量を決定することをさらに備える、
Ｃ２０に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
［Ｃ２２］
前記動作は、変位の前記第１の量に少なくとも部分的に基づいて、および前記複数の屈曲光学アセンブリ間の関係を定義する１つまたは複数の係数に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の屈曲光学アセンブリの互いのアセンブリの前記駆動部材のための変位の調整された量を決定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］
第１の平面を定義する画像センサーと、前記画像センサーは、ターゲット画像シーンの少なくとも一部分を表す光を受光するように構成される、
前記光を集束させるように構成されたレンズアセンブリと、前記レンズアセンブリが光軸を有する、
前記レンズアセンブリから受光された前記光を前記画像センサー上に向けるように配置された光ダイレクト面と、
前記レンズアセンブリの前記光軸に直角な方向における移動のために配置された駆動部材を備えるアクチュエータと、
前記光軸に直角な前記方向における前記駆動部材の前記移動を、前記光の光学経路長を変更するために前記第２の光ダイレクト面に伝達するための手段と
を備える、屈曲光学アレイカメラのためのオートフォーカスモジュール。
［Ｃ２４］
前記レンズアセンブリは、前記光軸が前記第１の平面に実質的に平行に進むように配置される、
Ｃ２３に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ２５］
前記駆動部材の前記移動を前記伝達するための手段は、前記駆動部材および前記第２の光ダイレクト面と接触しているレバーを備える、
Ｃ２３に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ２６］
前記駆動部材の前記移動を前記伝達するための手段は、前記レバーの第１の端部に結合された釣り合いおもりをさらに備え、前記レバーの中間部分は、前記駆動部材に結合され、前記レバーの第２の端部は、前記第２の光ダイレクト面に結合される、
Ｃ２５に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ２７］
前記駆動部材の前記移動を前記伝達するための手段は、前記レバーの第１の端部に結合された支柱をさらに備え、前記レバーの中間部分は、前記駆動部材に結合され、前記レバーの第２の端部は、前記第２の光ダイレクト面に結合される、
Ｃ２５に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ２８］
前記レンズアセンブリが追加の光ダイレクト面と前記光ダイレクト面との間にあるように配置される、前記追加の光ダイレクト面を備える構造をさらに備える、
Ｃ２５に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ２９］
前記レバーの前記第２の端部は、支柱およびヒンジの一方または両方を介して前記追加の光ダイレクト面を備える前記構造に結合された、
Ｃ２８に記載のオートフォーカスモジュール。
［Ｃ３０］
複数のカメラのうちの第１のカメラをさらに備え、前記第１のカメラは、前記画像センサーと、前記レンズアセンブリと、前記光ダイレクト面と、前記アクチュエータと、前記駆動部材の前記移動を前記伝達するための手段とを備える、前記オートフォーカスモジュールを備える、
Ｃ２９に記載のオートフォーカスモジュール。

Claims

基板にマウントされた画像センサー、前記基板は、第１の平面を定義する、と、
第１の反射面と、
第２の反射面、前記第１の反射面は、前記第１の反射面に入射するシーンの部分を表す光を前記第２の反射面のほうへ向けるように配置され、前記第２の反射面は、前記光を前記画像センサーのほうへ向けるように配置される、と、
前記基板にマウントされ、前記基板の前記平面に直交する方向における移動のために配置された駆動部材を含む、アクチュエータと、
前記駆動部材の前記移動が前記第２の反射面に伝達されるように、前記駆動部材および前記第２の反射面と接触しているレバーと
を備える、カメラのためのオートフォーカスモジュール。
前記アクチュエータは、ボイスコイルモーターを備える、
請求項１に記載のオートフォーカスモジュール。
前記基板の前記平面に直交する前記方向における前記移動は、約１２０ミクロン〜約１５０ミクロンの範囲内である、
請求項１に記載のオートフォーカスモジュール。
前記第１の反射面と前記第２の反射面との間に配置されたレンズアセンブリをさらに備える、
請求項１に記載のオートフォーカスモジュール。
前記レバーの第１の端部に結合された釣り合いおもりをさらに備え、前記駆動部材は、前記レバーの中間部分に結合され、前記第２の反射面が前記レバーの第２の端部に結合され、
前記釣り合いおもりの重さは、前記第２の反射面の重さを少なくとも部分的に平衡させるように選択され、
前記第２の反射面は、反射ミラーおよびプリズムのうちの１つを備える、
請求項１に記載のオートフォーカスモジュール。
ヒンジを使用して前記レバーの第１の端部に結合された支柱をさらに備える、
請求項１に記載のオートフォーカスモジュール。
前記駆動部材は、前記レバーの中間部分に結合され、前記第２の反射面は、前記レバーの第２の端部に結合される、または
前記支柱は、前記第１の反射面を形成する構造に結合され、前記第２の反射面は、前記レバーの中間部分に結合され、前記駆動部材は、前記レバーの第２の端部に結合される、
請求項６に記載のオートフォーカスモジュール。
前記レバーの第１の端部は、前記第１の反射面を形成する構造に結合され、前記第２の反射面は、前記レバーの中間部分に結合され、前記駆動部材は、前記レバーの第２の端部に結合される、
請求項１に記載のオートフォーカスモジュール。
基板にマウントされた複数の屈曲光学アセンブリを備えるカメラを使用してシーンの画像をキャプチャするための方法であって、前記基板は、第１の平面を定義し、前記複数の屈曲光学アセンブリは、対応する複数の第１の反射面を与える構造の周りに配置され、前記複数の屈曲光学アセンブリの各々は、画像センサー、および第２の反射面を備え、前記方法は、
前記複数の屈曲光学アセンブリの各々について、
前記基板の前記平面に直交する方向におけるアクチュエータの駆動部材の移動を引き起こすことと、
前記駆動部材および前記第２の反射面と接触しているレバーを介して、前記駆動部材の前記移動を前記第２の反射面に伝達することと、前記対応する複数の第１の反射面は、光を前記第２の反射面のほうへ前記第１の反射面に入射した前記シーンの一部を表わす前記光を向けるように配置され、前記第２の反射面は、前記光を前記画像センサーのほうへ向けるように配置される、と、
前記画像センサーを使用して前記光を表す画像をキャプチャすることと
を備える、方法。
前記複数の屈曲光学アセンブリの各々がほぼ同じ距離において集束させられるように保つことをさらに備える、
請求項９に記載の方法。
前記複数の屈曲光学アセンブリのうちの選択されたドライバアセンブリのための移動の量を決定することと、前記複数の屈曲光学アセンブリのうちの他のものの各々のための移動を決定するために、前記選択されたドライバアセンブリのための移動の前記量を使用することとをさらに備える、
請求項１０に記載の方法。
前記複数の屈曲光学アセンブリのうちの前記他のものの各々のための移動を決定することが、前記選択されたドライバアセンブリのための移動の前記量に少なくとも部分的に基づき、前記複数の屈曲光学アセンブリ間の関係を定義する１つまたは複数の係数に少なくとも部分的に基づく、
請求項１１に記載の方法。
前記シーンの前記画像を形成するために、前記複数の屈曲光学アセンブリの各々からの前記シーンの前記一部に対してスティッチング動作を実行することをさらに備える、
請求項９に記載の方法。
実行されたとき、１つまたは複数のプロセッサに、
請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の方法を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。