JP6849584B2 - 高速度可変焦点フィールドレンズ組立体及び関連方法 - Google Patents
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Description
表1.)像/サブフレーム222による仮想像焦点距離
50mmが第1の焦点距離として選択され、500mmが第2の焦点距離として選択された場合、各プレイバックフレーム212xと関連した第1の像/サブフレーム222x,1は、像を第1の焦点距離のところに提供する。同様に、各プレイバックフレーム212xと関連した10番目の像/サブフレーム222x,10は、像を第2の焦点距離のところに提供する。中間の焦点距離の像/サブフレーム222x,2〜222x,9が各プレイバックフレーム212xについて提供される。これら中間の焦点距離の像/サブフレーム222x,2〜222x,9を利用できることにより、第1の焦点距離と第2の焦点距離との間でズームを行うことができる。漸増又は漸減する相互オフセットの状態で記憶された別の複数の像/サブフレーム222を第1のフレームレート210で取り出す例示の方法1700が符号1702で始まる。
Claims (27)
- 可変焦点距離光学組立体であって、
単一のイメージセンサと、
第1の端部及び第2の開放端部を備えたハウジングを含み、
前記ハウジングに取り付けられた第1の変形可能な反射素子を含み、
前記ハウジングに取り付けられた少なくとも第2の変形可能な反射素子を含み、光路が第1及び前記第2の変形可能な反射素子を経て前記ハウジングの前記第1の端部と前記第2の端部との間に延び、
前記第1の変形可能な反射素子及び前記第2の変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させて前記可変焦点距離光学組立体の焦点距離を選択的に変化させるよう動作できる1組のアクチュエータを含み、
前記単一のイメージセンサ及び前記1組のアクチュエータと通信可能に結合されたプロセッサを含み、前記プロセッサは、
前記単一のイメージセンサへ信号を伝送して、前記単一のイメージセンサに、1秒当たり第1の数のフレームで像を捕捉させ、
前記プロセッサは、前記1組のアクチュエータのうちの1つ又は複数のアクチュエータへ信号を伝送して、前記1つ又は複数のアクチュエータに、少なくとも1つの前記第1又は第2の変形可能な反射素子を、1秒当たり前記第1の数よりも高いレートで変形させて、焦点距離を変化させながら前記単一のイメージセンサによって順次に撮像して作成される複数の像チャネルを与え、前記複数の像チャネルの各々は、複数の互いに異なる焦点距離のうちの夫々1つでシーンを夫々描き出し、前記複数の像チャネルの各々は、夫々のプレイバックフレームレートを有し、且つ前記複数の像チャネルの各々は、夫々の焦点距離を有する複数の像を含むようにプロセッサ−実行可能命令を実行する、可変焦点距離光学組立体。 - 前記1組のアクチュエータは、
前記第1の変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させるよう動作できる少なくとも第1のアクチュエータと、
前記第2の電磁的に変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させるよう動作できる少なくとも第2のアクチュエータとを含む、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記光路は、
前記ハウジングが前記第1の端部を含み、光が該第1の端部を経て前記ハウジングの外部から入り、
前記第1の変形可能な反射素子を含み、光が該第1の変形可能な反射素子から反射して前記第2の変形可能な反射素子に向かい、
第2の変形可能な反射素子を含み、光が該第2の変形可能な反射素子から反射し、
前記ハウジングの前記第2の端部を含み、前記反射光が該第2の端部から規定された焦点面のところに合焦される、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1及び前記第2の変形可能な反射素子は各々、少なくとも500Hzのレートで変形可能である、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングは、樽型ハウジングであり、前記第1の変形可能な反射素子は、アパーチュアが貫通して設けられた凹状の変形可能な反射素子から成り、前記第2の変形可能な反射素子は、凸状の変形可能な反射素子から成る、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記樽型ハウジングは、長手方向軸線を有し、前記凹状の変形可能な反射素子の前記アパーチュアは、前記樽型ハウジングの前記長手方向軸線と同軸状に整列し、前記凸状の変形可能な反射素子は、前記凹状の変形可能な反射素子の前記アパーチュアと同軸状に整列している、請求項5記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングの前記第1の端部のところで前記ハウジングに取り付けられた変形可能なエントリーレンズを更に含み、前記1組のアクチュエータのうちの少なくとも1つは、前記変形可能なエントリーレンズを選択的に電磁的に変形させて前記可変焦点距離光学組立体の前記焦点距離を選択的に変化させるよう動作できる、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を225°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子から反射した光を225°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項3記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を90°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子から反射した光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項3記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングに取り付けられた第1のフォールド反射素子と、
前記ハウジングに取り付けられた第2のフォールド反射素子とを更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1のフォールド反射素子まで、前記第1のフォールド反射素子から前記第2のフォールド反射素子まで、そして前記第2のフォールド反射素子から前記第2の変形可能な反射素子まで延びている、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を225°の角度で前記第1のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第1のフォールド反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を225°の角度で前記第2のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第2のフォールド反射素子は、前記第1のフォールド反射素子によって反射された光を225°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第2のフォールド反射素子から反射された光を225°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項10記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を90°の角度で前記第1のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第1のフォールド反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第2のフォールド反射素子は、前記第1のフォールド反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第2のフォールド反射素子から反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項10記載の可変焦点距離光学組立体。
- 第1の選択的に反射性の素子を有する第1の光アイソレータと、
第2の選択的に反射性の素子を有する第2の光アイソレータとを更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1の光アイソレータまで、前記第1の光アイソレータから前記第2の変形可能な反射素子まで、そして前記第2の変形可能な反射素子から前記第2の光アイソレータまで延びている、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの前記第1の端部に入って前記第1の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第1の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第1の選択的に反射性の素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって且つ前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1の選択的に反射性の素子によって反射されて前記第2の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第2の選択的に反射性の素子は、前記第2の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項13記載の可変焦点距離光学組立体。
- 第1の選択的に反射性の素子を有する第1の光アイソレータと、
第2の選択的に反射性の素子を有する第2の光アイソレータと、
前記ハウジングに取り付けられた第1のフォールド反射素子と、
前記ハウジングに取り付けられた第2のフォールド反射素子とを更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1の選択的に反射性の素子まで、前記第1の選択的に反射性の素子から前記第1のフォールド反射素子まで、前記第1のフォールド反射素子から前記第2のフォールド反射素子まで、前記第2のフォールド反射素子から前記第2の選択的に反射性の素子を通って前記第2の変形可能な反射素子まで、そして前記第2の変形可能な反射素子から前記第2の選択的に反射性の素子まで延びている、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの第1の端部に入って前記第1の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第1の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第1の選択的に反射性の素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第1のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第1のフォールド反射素子は、前記第1の選択的に反射性の素子によって反射された光を90°の角度で前記第2のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第2のフォールド反射素子は、前記第1のフォールド反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって且つ前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第2のフォールド反射素子によって反射されて前記第2の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第2の選択的に反射性の素子は、前記第2の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項15記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子及び前記第2の変形可能な反射素子のうちの一方又はこれら両方は、凸状変形形態と凹状変形形態の両方に選択的に変形可能である、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- イメージセンサに光学的に結合された可変焦点距離光学組立体であって、
第1の端部及び第2の開放端部を備えたハウジングを含み、
前記ハウジングに取り付けられた第1の変形可能な反射素子を含み、
前記ハウジングに取り付けられた少なくとも第2の変形可能な反射素子を含み、光路が第1及び前記第2の変形可能な反射素子を経て前記ハウジングの前記第1の端部と前記第2の端部との間に延び、
前記第1の変形可能な反射素子及び前記第2の変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させて前記可変焦点距離光学組立体の焦点距離を選択的に変化させるよう動作できる1組のアクチュエータを含み、
前記1組のアクチュエータは、さらに、前記第1の変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させるように作動可能な少なくとも1つの第1のアクチュエータ、及び前記第2の電磁的に変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させるように作動可能な少なくとも1つの第2のアクチュエータを含み、
前記可変焦点距離光学組立体は、
前記イメージセンサ及び前記1組のアクチュエータと通信可能に結合されたプロセッサを含み、前記プロセッサは、
前記イメージセンサへ信号を伝送して、前記イメージセンサに、1秒当たり第1の数のフレームで像を捕捉させ、
前記プロセッサは、前記1組のアクチュエータのうちの1つ又は複数のアクチュエータへ信号を伝送して、前記1つ又は複数のアクチュエータに、少なくとも1つの前記第1又は第2の変形可能な反射素子を、1秒当たり前記第1の数よりも高いレートで変形させて、焦点距離を変化させながら前記イメージセンサによって順次に撮像して作成される複数の互いに異なる焦点距離の複数の像チャネルを与え、前記複数の像チャネルの各々は、複数の互いに異なる焦点距離のうちの夫々1つでシーンを夫々描き出す複数の像を含むようにプロセッサ−実行可能命令を実行する、可変焦点距離光学組立体。 - 前記光路は、
前記ハウジングが前記第1の端部を含み、光が該第1の端部を経て前記ハウジングの外部から入り、
前記第1の変形可能な反射素子を含み、光が該第1の変形可能な反射素子から反射して前記第2の変形可能な反射素子に向かい、
第2の変形可能な反射素子を含み、光が該第2の変形可能な反射素子から反射し、
前記ハウジングの前記第2の端部を含み、前記反射光が該第2の端部から規定された焦点面のところに合焦される、請求項18記載の可変焦点距離光学組立体。 - 1秒当たり前記第1の数のフレームの各々のフレームは、複数のサブフレームからなり、サブフレームの各々は、複数の規定された焦点距離のうちの1つのところで、前記組立体の外部のシーンの像を含む、請求項18記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングの前記第1の端部のところで前記ハウジングに取り付けられた変形可能なエントリーレンズを更に含み、前記1組のアクチュエータのうちの少なくとも1つは、前記変形可能なエントリーレンズを選択的に電磁的に変形させて前記可変焦点距離光学組立体の前記焦点距離を選択的に変化させるよう動作できる、請求項18記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングに取り付けられた第1のフォールド反射素子と、
前記ハウジングに取り付けられた第2のフォールド反射素子と、を更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1のフォールド反射素子まで、前記第1のフォールド反射素子から前記第2のフォールド反射素子まで、そして前記第2のフォールド反射素子から前記第2の変形可能な反射素子まで延びている、請求項18記載の可変焦点距離光学組立体。 - 第1の選択的に反射性の素子と、
第2の選択的に反射性の素子とを更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1の選択的に反射性の素子まで、前記第1の選択的に反射性の素子から前記第2の変形可能な反射素子まで、そして前記第2の変形可能な反射素子から前記第2の選択的に反射性の素子まで延びている、請求項18記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの前記第1の端部に入って前記第1の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第1の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第1の選択的に反射性の素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって且つ前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1の選択的に反射性の素子によって反射されて前記第2の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第2の選択的に反射性の素子は、前記第2の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項23記載の可変焦点距離光学組立体。
- 第1の選択的に反射性の素子と、
第2の選択的に反射性の素子をと、
前記ハウジングに取り付けられた第1のフォールド反射素子と、
前記ハウジングに取り付けられた第2のフォールド反射素子と、を更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1の選択的に反射性の素子まで、前記第1の選択的に反射性の素子から前記第1のフォールド反射素子まで、前記第1のフォールド反射素子から前記第2のフォールド反射素子まで、前記第2のフォールド反射素子から前記第2の選択的に反射性の素子を通って前記第2の変形可能な反射素子まで、そして前記第2の変形可能な反射素子から前記第2の選択的に反射性の素子まで延びている、請求項18記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの第1の端部に入って前記第1の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第1の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第1の選択的に反射性の素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第1のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第1のフォールド反射素子は、前記第1の選択的に反射性の素子によって反射された光を90°の角度で前記第2のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第2のフォールド反射素子は、前記第1のフォールド反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって且つ前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第2のフォールド反射素子によって反射されて前記第2の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第2の選択的に反射性の素子は、前記第2の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項25記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子及び前記第2の変形可能な反射素子のうちの一方又はこれら両方は、凸状変形形態と凹状変形形態の両方に選択的に変形可能である、請求項18記載の可変焦点距離光学組立体。
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