KR20170021788A - 굴절 프리즘들을 이용하는 폴딩되는 광학 어레이 카메라 - Google Patents

Abstract

양태들은 넓은 시야를 갖는 프리즘 어레이 카메라에 관한 것이다. 예를 들어, 프리즘 어레이 카메라는 타겟 이미지를 포함하는 입사 광을 어레이에서의 센서들에 의한 캡쳐를 위한 다수의 부분들로 분할하기 위해, 예를 들어, 다수의 표면들 또는 면들을 갖는 중앙 굴절 프리즘을 이용할 수 있다. 프리즘은 대략 1.5 이상의 굴절률을 가질 수 있고, 색수차 아티팩트들을 감소시키고 센서의 FOV 를 증가시키도록 형상이 이루어지고 포지셔닝될 수 있다. 일부 예들에서, FOV 를 더 증가시키기 위해 프리즘의 카메라를 마주하는 표면 내에 또는 카메라를 마주하는 표면에 네거티브 렌즈가 포함되거나 부착될 수 있다.

Description

굴절 프리즘들을 이용하는 폴딩되는 광학 어레이 카메라{FOLDED OPTIC ARRAY CAMERA USING REFRACTIVE PRISMS}

본 개시물은 멀티-카메라 어레이를 포함하는 이미징 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 개시물은 이미지 품질을 유지하거나 개선시키면서도 낮은-프로파일 이미징 시스템들 및 모바일 디바이스들을 가능하게 하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

모바일 폰들 및 태블릿 컴퓨팅 디바이스들과 같은 많은 모바일 디바이스들은 스틸 및/또는 비디오 이미지들을 캡쳐하기 위해 사용자에 의해 동작될 수도 있는 카메라들을 포함한다. 모바일 디바이스들은 통상적으로 상대적으로 작게 설계되기 때문에, 낮은-프로파일 모바일 디바이스를 유지하도록 가능한 한 얇게 카메라들 또는 이미징 시스템들을 설계하는 것은 중요할 수 있다. 폴딩되는 광학 이미지 센서 어레이들 ("어레이 카메라들") 은 초점 길이를 단축시키거나 센서 어레이의 시야에 걸쳐 이미지의 해상도를 감소시키지 않으면서 낮은-프로파일 이미지 캡쳐 디바이스들의 생성을 허용한다. 일차 및 이차 표면을 이용하여 어레이에서의 각각의 센서를 향해 광을 리다이렉팅함으로써, 그리고 일차 표면과 이차 표면 사이에서 입사 광의 초점을 맞추는데 이용되는 렌즈 어셈블리들을 포지셔닝함으로써, 센서 어레이는 렌즈 어셈블리들에 수직인 평면 기판 상에 포지셔닝될 수도 있다. 보다 긴 초점 길이는 광학 줌과 같은 피쳐들을 구현하고, 보다 많은 광학 엘리먼트들을 추가하는 것과 같이, 종래의 모바일 카메라에 의해 보통 제공되는 것보다 많은 공간을 요구하는 보다 복잡한 광학계를 포함시키는 것을 가능하게 한다.

일부 어레이 카메라들은 타겟 이미지를 포함하는 입사 광을 어레이에서의 센서들에 의한 캡쳐를 위해 다수의 부분들로 분할하기 위해 다수 면들을 갖는 중앙 미러 (mirror) 또는 프리즘을 사용하며, 여기서 각각의 면들은 타겟 이미지로부터 어레이에서의 센서를 향해 광의 부분을 다이렉팅한다. 분할 광의 각각의 부분은, 각각의 센서가 이미지의 부분을 캡쳐하도록, 렌즈 어셈블리를 통과하고 직접적으로 센서의 위에 또는 아래에 포지셔닝되는 표면에 반사될 수도 있다. 센서 시야는 캡쳐된 부분들을 함께 완전한 이미지로의 스티칭 시에 돕기 위해 중복될 수 있다.

본원에서 설명되는 폴딩되는 (folded) 광학 센서 어레이들 및 이미지 캡쳐 기법들은 초점 거리를 단축시키거나 센서 어레이의 시야에 걸쳐 이미지의 해상도를 저하시키지 않으면서 낮은-프로파일 이미지 캡쳐 디바이스들의 생성을 허용하며, 여기서 캡쳐된 이미지는 증가된 시야 및 감소되거나 제거된 카메라 시야 (field of view; FOV) 아티팩트들을 갖는다. 기존의 어레이 카메라들의 한 가지 과제는 어레이에서의 카메라가 카메라의 대응하는 미러 위 또는 그 주위에서 보는 것으로 인한 품질 저하이다. 이에 따라, 이미지 장면을 나타내지 않는 이미지 데이터가 캡쳐되어, 이미지 스티칭 동안에 문제들을 초래한다. 어레이 카메라들이 직면한 다른 과제는 전체 어레이의 FOV 가 각각의 개개의 카메라의 FOV 에 대한 제한들로 인해 사실상 약 60 도로 제한된다는 것이다. 통상적으로, 중앙 미러에 가깝게 카메라를 이동시키는 것은 FOV 증가들을 제공할 수 있으나, 낮은-프로파일 어레이 카메라들에서, 카메라는 미러에 그 자체를 뷰잉하기 시작할 것이고, 상당한 FOV 증가가 달성되지 않는다.

다른 것들 중에서도, 위에서 설명된 문제들은 본원에서 설명되는 프리즘 어레이 카메라들에 의해 일부 실시예들에서 다루어진다. 실시예들 중 일부는 타겟 이미지를 포함하는 입사 광을 어레이에서의 센서들에 의한 캡쳐를 위한 다수의 부분들로 분할하기 위해, 예를 들어, 다수의 표면들 또는 면들을 갖는 중앙 굴절 프리즘을 사용할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 프리즘은 대략 1.5 이상의 굴절률을 가질 수 있고, 색수차 아티팩트들을 감소시키고 센서의 FOV 를 증가시키도록 형상이 이루어지고 포지셔닝될 수 있다. 예를 들어, 프리즘의 상부 표면은 (또한 어레이의 광학 축일 수도 있는) 어레이의 대칭 수직축에 대해 직교하게 포지셔닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프리즘의 하부 내부 표면은 대칭 수직축에 대해 각도 α 로 포지셔닝될 수 있고, (예를 들어, 대응하는 카메라를 마주하는) 하부 외부 표면은 상부 표면에 직교하게 포지셔닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프리즘의 하부 내부 표면은 대칭 수직축에 대해 각도 α 로 포지셔닝될 수 있고, (예를 들어, 대응하는 카메라를 마주하는) 하부 외부 표면은 상부 표면에 대해 각도 2α 로 포지셔닝될 수 있다. 일부 예들에서, FOV 를 더 증가시키기 위해 네거티브 렌즈가 포함되거나 하부 외부 표면에 부착될 수 있다. 그러한 예들은 최대 180 도까지의 어레이의 전체 FOV 를 제공할 수 있다.

분할 광의 각각의 부분은, 각각의 센서가 이미지의 부분을 캡쳐하도록, 렌즈 어셈블리를 통과하여 센서의 위에 또는 아래에 직접적으로 포지셔닝되는 옵션적인 추가적 반사 표면에 반사될 (또는 옵션적인 추가적 프리즘을 통해 굴절될) 수도 있다. 일부 환경들에서, 어레이에서의 각각의 센서는 어레이에서의 이웃하는 센서들에 의해 캡쳐되는 부분들과 약간 중첩되는 이미지의 부분을 캡쳐할 수도 있고, 이러한 부분들은, 예를 들어, 선형 블렌딩 또는 다른 이미지 스티칭 (stitching) 기법들에 의해 타겟 이미지로 어셈블리될 수도 있다.

일 양태는 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라에 관한 것으로, 시스템은 프리즘 어레이 카메라의 대칭 수직축 주위에 포지셔닝되는 복수의 카메라들로서, 복수의 카메라들의 각각의 카메라는 이미지 센서, 및 일 각도 값에 대응하는, 대칭 수직축에 대한 제 1 각도로 포지셔닝되는 광축을 포함하는, 상기 복수의 카메라들; 및 복수의 프리즘들로서, 각각의 프리즘은 적어도 부분적으로 굴절에 의해 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분을 복수의 카메라들 중 대응하는 카메라를 향해 다이렉팅하도록 구성되는, 상기 복수의 프리즘들을 포함하며, 각각의 프리즘은 프리즘 어레이 카메라의 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝된 제 1 표면으로서, 상기 제 1 표면은 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 제 1 표면을 통해서 프리즘에 진입하도록 포지셔닝되는, 상기 제 1 표면, 제 2 표면에 의해 형성된 평면이 대응하는 카메라의 광축과 대칭 수직축 사이의 제 1 각도를 이등분하도록 포지셔닝된 제 2 표면, 및 제 3 표면으로서, 제 2 표면은 제 1 표면으로부터 수신된 광의 부분을 제 3 표면을 향해 리다이렉팅하도록 구성되고, 제 3 표면은 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 프리즘에 존재하고 대응하는 카메라를 향해 이동하도록 포지셔닝되는, 상기 제 3 표면을 포함한다.

다른 양태는 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법에 관한 것으로, 방법은 프리즘 어레이 카메라의 대칭 수직축을 결정하는 단계; 및 프리즘 어레이 카메라의 복수의 카메라들의 각각의 카메라에 대해, 카메라의 광축이 대칭 수직축에 대해, 일 각도 값에 대응하는 제 1 각도로 포지셔닝되도록 카메라를 포지셔닝하는 단계, 및 광학 엘리먼트의 제 1 표면이 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝되고, 제 2 표면에 의해 형성된 평면이 제 1 각도를 이등분하도록 광학 엘리먼트의 제 2 표면이 포지셔닝되도록 광학 엘리먼트를 포지셔닝하는 단계를 포함한다.

다른 양태는 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리에 관한 것으로, 프리즘 어셈블리는 대칭 수직축; 및 어레이 카메라의 복수의 카메라들 중 대응하는 하나와 각각 연관되고 복수의 카메라들 중 대응하는 하나를 향해 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분을 통과시키도록 구성된 복수의 굴절 광학 엘리먼트들을 포함하고, 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각은 프리즘 어레이 카메라의 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝된 제 1 표면으로서, 제 1 표면은 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 제 1 부분을 통해서 프리즘에 진입하도록 포지셔닝되는, 상기 제 1 표면, 제 2 표면에 의해 형성된 평면이 대응하는 카메라의 광축과 대칭 수직축 사이에서 제 1 각도를 이등분하도록 포지셔닝된 제 2 표면, 제 3 표면으로서, 제 2 표면은 제 1 표면으로부터 수신된 광의 부분을 제 3 표면을 향해 리다이렉팅하도록 구성되고, 제 3 표면은 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 프리즘에 존재하고 대응하는 카메라를 향해 이동하도록 포지셔닝되는, 상기 제 3 표면, 및 제 1 표면과 제 2 표면의 교차점에 의해 규정된 정점을 포함한다.

다른 양태는 이미지들을 캡쳐하기 위한 장치에 관한 것으로, 타겟 이미지 장면의 복수의 부분들을 캡쳐하는 수단; 복수의 부분들의 각각의 부분을 나타내는 광을 굴절시키는 수단으로서, 광을 굴절시키는 수단은 광을 굴절시키는 수단의 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝된 제 1 평면, 대칭 수직축에 대해, 제 1 각도 값에 대응하는 제 1 각도로 포지셔닝된 제 2 평면, 및 제 1 평면에 대해 제 2 각도로 포지셔닝된 제 3 평면으로서, 제 2 각도는 제 1 각도 값의 두 배와 실질적으로 동일한 제 2 각도 값에 대응하는, 상기 제 3 평면을 포함하는 기하학적 관계로 배열된 면들을 포함하는, 상기 광을 굴절시키는 수단; 및 복수의 부분들을 타겟 이미지 장면의 최종 이미지로 어셈블리하는 수단을 포함한다.

개시된 양태들은 이하에서 개시된 양태들을 설명하기 위한 것으로 제한하지 않도록 제공되는 첨부된 도면들과 결부하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 지정들은 유사한 엘리먼트들을 표시한다.
도 1a 는 폴딩되는 광학 어레이 카메라의 실시예의 횡단 측면 뷰를 도시한다.
도 1b 는 폴딩되는 광학 어레이 카메라의 다른 실시예의 횡단 측면 뷰를 도시한다.
도 2 는 이미지 캡쳐 디바이스의 일 실시예의 블록도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c 는 시차 및 틸트 아티팩트들이 없는 어레이 카메라의 실시예를 도시한다.
도 4 는 어레이 카메라의 하나의 센서 및 미러에 대한 설계 파라미터들의 예를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c 는 프리즘 어레이 카메라에 대한 프리즘의 실시예를 도시한다.
도 6a 내지 도 6c 는 프리즘 어레이 카메라에 대한 프리즘의 다른 실시예를 도시한다.
도 7a 내지 도 7c 는 프리즘 어레이 카메라에 대한 프리즘의 다른 실시예를 도시한다.
도 8 은 폴딩되는 광학 이미지 캡쳐 프로세스의 실시예를 도시한다.

I. 도입

본원에 개시된 구현예들은, 폴딩되는 광학부들을 갖는 어레이 카메라를 이용하는, 넓은 시야를 갖는, 실질적으로 시차 및 틸트 아티팩트들이 없는 이미지들을 발생시키기 위한 시스템들, 방법들, 및 장치를 제공한다. 본 발명의 양태들은, 예를 들어, 대략 180 도의 넓은 시야를 갖는 어레이 카메라에 관한 것이다. 미러들을 프리즘들로 대체하는 것은 동시에 위에서 언급된 문제들 - 중앙 미러 위로 카메라들이 보이는 것 및 각각의 카메라의 제한된 FOV - 양자 모두를 해결한다. 예를 들어, 다양한 프리즘 설계들 카메라들은 전반사 (total internal reflection) 의 효과들로 인해 프리즘의 에지 또는 정점의 위를 보이지 않는다. 이는 꽤 효율적으로 첫번째 문제를 해결한다. 더불어, 카메라들은 보다 넓은 FOV 를 얻는다. 설계들의 한 부류에서, 이는 색수차들의 도입과 관련된다. 프리즘 어레이 카메라 설계의 다른 실시예는 수차들에서 완전히 자유롭다. 보다 높은 굴절률 유리들 및 다른 재료들로, 개개의 카메라들의 시야는 제약되지 않고 정확히 "자유 카메라" 와 동일하게 유지된다. 프리즘 어레이 카메라 설계의 다른 실시예에서, 프리즘에 네거티브 렌즈들을 추가하는 것은 최대 90 도까지 개개의 카메라들의 FOV 를 추가적으로 증가시킬 수 있어, 180 도의 전체 FOV 를 가능하게 한다.

어레이에서의 각각의 센서는 대응하는 중앙 프리즘을 이용하여 이미지 장면의 부분을 "보고", 그에 따라 각각 개개의 센서/미러 쌍은 전체 어레이 카메라의 서브-개구만을 나타낸다. 완전한 어레이 카메라는 모든 개개의 개구 광선들의 합에 기초하여, 즉, 서브-개구들에 의해 발생된 이미지들을 함께 스티칭하는 것에 기초하여 발생된 합성 개구를 갖는다.

다음의 설명에서, 예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 세부사항들이 주어진다. 그러나, 예들은 이러한 특정 세부사항들 없이도 실시될 수도 있다.

II. 폴딩되는 광학 어레이 카메라들의 개관

이제 도 1a 및 도 1b 를 참조하여, 본원에 설명된 자동초점 시스템들 및 기법들과의 이용에 적합한 폴딩되는 광학 멀티-센서 어셈블리 (100A, 100B) 의 예들이 이제 보다 상세히 설명될 것이다. 도 1a 는, 기판 (150) 에 모두 장착될 수도 있는, 이미지 센서들 (105, 125), 반사 이차 광 리다이렉팅 표면들 (110, 135), 렌즈 어셈블리들 (115, 130), 및 중앙 반사 표면 (120) 을 포함하는 폴딩되는 광학 어레이 (100A) 의 예의 횡단 측면 뷰를 도시한다. 도 1b 는 일차 광 리다이렉팅 표면들 (122, 124) 을 위한 중앙 프리즘들 (141, 146) 및 이차 광 리다이렉팅 표면들 (135, 110) 을 형성하는 추가적인 프리즘들을 포함하는 폴딩되는 광학 센서 어레이의 실시예의 횡단 측면 뷰를 도시한다.

도 1a 를 참조하면, 이미지 센서들 (105, 125) 은, 소정의 실시예들에서, 전하-결합 소자 (CCD), 상보성 금속 산화물 반도체 센서 (CMOS), 또는 광을 수신하고 수신된 이미지에 응답하여 이미지 데이터를 발생시키는 임의의 다른 이미지 감지 디바이스를 포함할 수도 있다. 이미지 센서들 (105, 125) 은 스틸 사진들의 이미지 데이터를 획득할 수도 있고, 또한 캡쳐된 비디오 스트림에서의 움직임에 관한 정보를 제공할 수도 있다. 센서들 (105 및 125) 은 개개의 센서들일 수도 있거나, 3x1 어레이와 같은 센서들의 어레이들을 나타낼 수도 있다. 그러나, 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 임의의 적합한 센서들의 어레이가 개시된 구현예들에서 이용될 수도 있다.

센서들 (105, 125) 은 도 1a 에 도시된 바와 같이 기판 (150) 상에 장착될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 모든 센서들은 평평한 기판 (150) 에 장착됨으로써 하나의 평면 상에 있을 수도 있다. 기판 (150) 은 임의의 적합한 실질적으로 평평한 재료일 수도 있다. 중앙 반사 표면 (120) 및 렌즈 어셈블리들 (115, 130) 이 또한 기판 (150) 상에 장착될 수도 있다. 센서 어레이 또는 어레이들, 복수의 렌즈 어셈블리들, 및 복수의 일차 및 이차 반사 또는 굴절 표면들을 장착하기 위한 다수의 구성들이 가능하다.

여전히 도 1a 를 참조하면, 일부 실시예들에서, 중앙 반사 표면 (120) 은 타겟 이미지 장면으로부터의 광을 센서들 (105, 125) 을 향해 리다이렉팅하는데 이용될 수도 있다. 중앙 반사 표면 (120) 은 미러 또는 복수의 미러들일 수도 있고, 이미지 센서들 (105, 125) 에 입사 광을 적절히 리다이렉팅하기 위해 필요에 따라 평평하거나 형상이 정해질 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 중앙 반사 표면 (120) 은 각각 센서들 (105, 125) 에 렌즈 어셈블리들 (115, 130) 을 통한 입사 광 광선들을 반사하도록 사이즈가 정해지거나 형상이 정해진 미러일 수도 있다. 중앙 반사 표면 (120) 은 타겟 이미지를 포함하는 광을 다수의 부분들로 분할하고 상이한 센서에 각각의 부분을 다이렉팅할 수도 있다. 예를 들어, (다른 실시예들이 반사 표면 대신에 굴절 프리즘을 구현할 수도 있기 때문에, 일차 광 리다이렉팅 표면이라고도 지칭되는) 중앙 반사 표면 (120) 의 제 1 측면 (122) 은 왼쪽 센서 (105) 를 향해 제 1 시야 (140) 에 대응하는 광의 부분을 전송할 수도 있고, 한편 제 2 측면 (124) 은 오른쪽 센서 (125) 를 향해 제 2 시야 (145) 에 대응하는 광의 제 2 부분을 전송한다. 이미지 센서들의 시야들 (140, 145) 과 함께 적어도 타겟 이미지를 커버한다는 것이 이해되어야 한다.

수신 센서들이 각각 복수의 센서들의 어레이인 일부 실시예들에서, 중앙 반사 표면은 센서들의 각각을 향해 타겟 이미지 장면의 상이한 부분들을 전송하기 위해 서로에 대해 각을 이루는 다수의 반사 표면들로 이루어질 수도 있다. 어레이에서의 각각의 센서는 실질적으로 상이한 시야를 가질 수도 있고, 일부 실시예들에서, 시야들은 중첩될 수도 있다. 중앙 반사 표면의 소정의 실시예들은 렌즈 시스템을 설계할 때 자유도를 증가시키기 위해 복잡한 비-평면 표면들을 가질 수도 있다. 또한, 중앙 표면은 반사 표면인 것으로 논의되나, 다른 실시예들에서, 중앙 표면은 굴절될 수도 있다. 예를 들어, 중앙 표면은 복수의 면들로 구성된 프리즘일 수도 있으며, 여기서 각각의 면은 센서들 중 하나를 향해 장면을 포함하는 광의 부분을 다이렉팅한다.

중앙 반사 표면 (120) 에서 반사된 후에, 광은 도 1a 에 도시된 바와 같은 렌즈 어셈블리들 (115, 130) 을 통해서 전파할 수도 있다. 하나 이상의 렌즈 어셈블리들 (115, 130) 은 중앙 반사 표면 (120) 과 센서들 (105, 125) 및 반사 표면들 (110, 135) 사이에 제공될 수도 있다. 렌즈 어셈블리들 (115, 130) 은 각각의 센서를 향해 다이렉팅되는 타겟 이미지의 부분을 초점을 맞추는데 이용될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 각각의 렌즈 어셈블리는 하나 이상의 렌즈들 및 하우징에 걸쳐 복수의 상이한 렌즈 포지션들 사이에서 렌즈들을 이동시키는 액추에이터를 포함할 수도 있다. 액추에이터는 보이스 코일 모터 (voice coil motor; VCM), 마이크로-전자 기계 시스템 (micro-electronic mechanical system; MEMS), 또는 형상 메모리 합금 (shape memory alloy; SMA) 일 수도 있다. 렌즈 어셈블리는 액추에이터를 제어하기 위한 렌즈 드라이버를 더 포함할 수도 있다.

종래의 자동 초점 기법들은 각각의 카메라의 렌즈들 (115, 130) 과 대응하는 센서 (105, 125) 사이의 초점 거리를 변화시킴으로써 구현될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이는 렌즈 통을 이동시킴으로써 달성될 수도 있다. 다른 실시예들은 중앙 미러를 위 또는 아래로 이동시킴으로써 또는 렌즈 어셈블리에 대한 미러의 각도를 조절함으로써 초점을 조절할 수도 있다. 소정의 실시예들은 각각의 센서에 대해 사이드 미러들을 이동시킴으로써 초점을 조절할 수도 있다. 그러한 실시예들은 어셈블리가 개별적으로 각각의 센서의 초점을 조절하는 것을 허용할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에 있어서, 예를 들어, 전체 어셈블리에 걸쳐 액체 렌즈와 같은 렌즈를 배치함으로써, 한번에 전체 어셈블리의 초점을 변화시키는 것이 가능하다. 소정의 구현예들에서, 카메라 어레이의 초점을 변화시키는데 컴퓨터를 사용한 사진 (computational photography) 이 이용될 수도 있다.

도 1a 에 도시된 바와 같이, 반사 표면들 (110 및 135) 과 같은 다수의 측면 반사 표면들이 센서들에 대향하여 중앙 미러 (120) 주위에 제공될 수 있다. 렌즈 어셈블리들을 통과한 후에, (다른 실시예들이 반사 표면 대신에 굴절 프리즘을 구현할 수도 있기 때문에, 이차 광 리다이렉팅 표면이라고도 지칭되는) 측면 반사 표면들 (110, 135) 은 평평한 센서들 (105, 125) 로 (도 1a 에 도시된 바와 같은 배향에서 "아래쪽으로") 광을 반사할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 센서 (105) 는 반사 표면 (110) 아래에 포지셔닝될 수도 있고, 센서 (125) 는 반사 표면 (135) 아래에 포지셔닝될 수도 있다. 그러나, 다른 구현예들에서, 센서들은 측면 반사 표면들 위에 있을 수도 있고, 측면 반사 표면들은 위쪽으로 광을 반사하도록 구성될 수도 있다. 각각의 렌즈 어셈블리로부터의 광이 센서들을 향해 리다이렉팅되는 측면 반사 표면들과 센서들의 다른 적합한 구성들이 또한 가능하다. 소정의 실시예들은 연관된 센서의 초점 또는 시야를 변화시키기 위해 측면 반사 표면들 (110, 135) 의 이동을 가능하게 할 수도 있다.

각각의 센서의 시야 (140, 145) 는 해당 센서와 연관된 중앙 미러 (120) 의 표면에 의해 오브젝트 공간으로 조향될 수도 있다. 각각의 카메라의 시야가 오브젝트 필드에서 상이한 위치들로 조향될 수 있도록 어레이에서 미러들을 틸팅하고/하거나 프리즘들을 이동시키기 위해 기계적 방법들이 사용될 수도 있다. 이는, 예를 들어, 카메라 시스템의 해상도를 증가시키기 위해, 또는 플레놉틱 (plenoptic) 카메라 시스템을 구현하기 위해, 높은 동적 범위 카메라를 구현하는데 이용될 수도 있다. 각각의 센서의 (또는 각각의 3x1 어레이의) 시야는 오브젝트 공간으로 투영될 수 있고, 각각의 센서는 해당 센서의 시야에 따라 타겟 장면의 부분을 포함하는 부분 이미지를 캡쳐할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 대향하는 센서 어레이들 (105, 125) 시야들 (140, 145) 은 소정의 양만큼 중첩될 수도 있다 (150). 중첩 (150) 을 감소시키고 단일 이미지를 형성하기 위해, 2 개의 대향하는 센서 어레이들 (105, 125) 로부터의 이미지들을 결합하는데 아래에서 설명된 바와 같은 스티칭 프로세스가 이용될 수도 있다. 스티칭 프로세스의 소정의 실시예들은 부분 이미지들을 함께 스티칭할 시에 공통 피쳐들을 식별하기 위해 중첩 (150) 을 사용할 수도 있다. 중첩하는 이미지들을 함께 스티칭한 후에, 스티칭된 이미지는 최종 이미지를 형성하기 위해 원하는 종횡비, 예를 들어, 4:3 또는 1:1 로 크롭핑될 수도 있다.

도 1b 는 폴딩되는 광학 어레이 카메라 (100B) 의 다른 실시예의 횡단 측면 뷰를 도시한다. 도 1b 에 도시된 바와 같이, 센서 어셈블리 (100B) 는 기판 (150) 에 각각 장착된 한 쌍의 이미지 센서들 (105, 125) 을 포함한다. 센서 렌즈 어셈블리 (100B) 는 또한 각각 이미지 센서들 (105, 125) 에 대응하는 렌즈 어셈블리들 (115, 130), 각각 이미지 센서들 (105, 125) 의 커버 유리 (106, 126) 에 인접하게 각각 포지셔닝된 이차 광 리다이렉팅 표면 (110, 135) 을 각각 포함하는 광학 컴포넌트 (116, 117) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 커버 유리 (106, 126) 는 센서 (105, 125) 및 광학 컴포넌트들 (116, 117) 에 물리적으로 커플링된다. 일부 실시예들은 커버 유리 (106, 126) 와 광학 컴포넌트들 (116, 117) 사이에 배치된 렌즈 (127, 129) 를 포함한다. 일부 실시예들에서, 커버 유리 (106, 126) 의 일 측면은 센서 (105, 125) 에 물리적으로 커플링되고, 다른 측면은 렌즈 (127, 129) 에 물리적으로 커플링된다. 일부 실시예들에서, 그러한 렌즈 (127, 129) 는 또한 광학 컴포넌트 (116, 117) 에 물리적으로 커플링된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 이미지 센서 (105, 125), 커버 유리 (106, 117), 및 렌즈 (127, 129) 는 물리적으로 함께 커플링되고 알려진 배열체에 그것들의 정렬을 고정시키기 위해 광학 컴포넌트 (116, 117) 에 커플링되는 스택을 형성한다. 일부 실시예들은 렌즈 (127, 129) 를 포함하지 않는다. 굴절 프리즘 (141) 의 일차 광 리다이렉팅 표면 (122) 은 렌즈 어셈블리 (115) 를 통해서 광축 (121) 을 따라 타겟 이미지 장면으로부터의 광의 부분을 다이렉팅하며, 이는 이차 광 리다이렉팅 표면 (110) 에서 리다이렉팅되고, 커버 유리 (106) 를 통과하여, 센서 (105) 에 입사된다. 굴절 프리즘 (146) 의 일차 광 리다이렉팅 표면 (124) 은 렌즈 어셈블리 (130) 를 통해서 광축 (123) 을 따라 타겟 이미지 장면으로부터 수신된 광의 부분을 다이렉팅한다. 광은 이차 광 리다이렉팅 표면 (135) 에서 리다이렉팅되고, 커버 유리 (126) 를 통과하여, 센서 (125) 에 입사된다. 폴딩되는 광학 어레이 카메라 (100B) 는 도 1a 의 어레이 카메라 (100A) 의 반사 표면들 대신에 굴절 프리즘을 구현하는 일 어레이 카메라 실시예를 도시한다. 굴절 프리즘들 (141, 146) 의 각각은 일차 광 다이렉팅 표면들 (122, 124) 이 기판에 의해 형성된 평면 아래에 있고 타겟 이미지 장면을 나타내는 광을 수신하도록 기판 (150) 에서의 개구에서 제공된다.

센서들 (105, 125) 은 도 1b 에 도시된 바와 같이 기판 (150) 상에 장착될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 모든 센서들은 평평한 기판 (150) 에 장착됨으로써 하나의 평면 상에 있을 수도 있다. 기판 (150) 은 임의의 적합한 실질적으로 평평한 재료일 수도 있다. 기판 (150) 은 입사 광이 기판 (150) 을 통과하여 일차 광 리다이렉팅 표면들 (122, 124) 로 가는 것을 허용하도록 위에서 설명된 바와 같이 개구를 포함할 수 있다. 기판 (150) 에, 센서 어레이 또는 어레이들, 뿐만 아니라 도시된 다른 카메라 컴포넌트들을 장착하기 위한 다수의 구성들이 가능하다.

도 1b 를 여전히 참조하면, 일차 광 리다이렉팅 표면들 (122, 124) 은 도시된 바와 같이 프리즘 표면들일 수도 있거나, 미러 또는 복수의 미러들일 수도 있고, 이미지 센서들 (105, 125) 에 입사 광을 적절히 리다이렉팅하기 위해 필요에 따라 평평하거나 형상을 이룰 수도 있다. 일부 실시예들에서, 일차 광 리다이렉팅 표면들 (122, 124) 은 도 1a 에서 도시된 바와 같이 중앙 미러 피라미드 또는 프리즘으로서 형성될 수도 있다. 중앙 미러 피라미드, 프리즘, 또는 다른 광학 컴포넌트는 타겟 이미지를 나타내는 광을 다수의 부분들로 분할하고 상이한 센서로 각각의 부분을 다이렉팅할 수도 있다. 예를 들어, 일차 광 다이렉팅 표면 (122) 은 왼쪽 센서 (105) 를 향해 제 1 시야에 대응하는 광의 부분을 전송할 수도 있고, 한편 일차 광 리다이렉팅 표면 (124) 은 오른쪽 센서 (125) 를 향해 제 2 시야에 대응하는 광의 제 2 부분을 전송한다. 수신 센서들이 각각 복수의 센서들의 어레이인 일부 실시예들에서, 광 리다이렉팅 표면은 센서들의 각각을 향해 타겟 이미지 장면의 상이한 부분들을 전송하기 위해 서로에 대해 각을 이루는 다수의 반사 표면들로 이루어질 수도 있다. 함께, 카메라들의 시야들은 적어도 타겟 이미지를 커버하고, 어레이의 합성 개구에 의해 최종 이미지를 형성하기 위해 캡쳐 후에 함께 정렬되고 스티칭될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

어레이에서의 각각의 센서는 실질적으로 상이한 시야를 가질 수도 있고, 일부 실시예들에서, 시야들은 중첩될 수도 있다. 하기에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 다양한 일차 광 리다이렉팅 표면들 (122, 124), 렌즈 어셈블리들 (115, 130), 및 센서들 (105, 125) 사이의 공간적 관계들은 상이한 시야들 사이에서 일어나는 시차 및 틸트 아티팩드들을 감소시키거나 제거하도록 미리 결정될 수 있다.

도 1a 및 도 1b 에 의해 도시된 바와 같이, 각각의 어레이 카메라는 전체 높이 H 를 갖는다. 일부 실시예들에서, 전체 높이 H 는 대략 4.5 mm 이하일 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 높이 H 는 대략 4.0 mm 이하일 수 있다. 도시되지는 않았으나, 전체 어레이 카메라 (100A, 100B) 는 대략 4.5 mm 이하 또는 대략 4.0 mm 이하의 대응하는 내부 높이를 갖는 하우징에서 제공될 수도 있다.

그러한 어레이 카메라들 (100A, 100B) 의 일부 구성들은 센서들 및 광 다이렉팅 표면들의 상대적 포지셔닝에 기초하여 시차 및 틸트 아티팩트들을 겪을 수도 있으며, 이는 어레이의 상이한 카메라들로부터 보여지는 바와 같은 동일한 오브젝트의 상이한 뷰들 사이의 시차 및 틸트로 인한 품질 저하에 대한 과제들을 제시한다. 시차 및 틸트는 각각의 카메라에 캡쳐된 이미지들의 아티팩트들이 완전히 없는 최종 이미지로의 끊김없는 스티칭을 방해한다. 심도 (예를 들어, 렌즈로부터 오브젝트까지의 거리) 에 따라, 일 카메라로부터의 이미지는 다른 카메라로부터의 중첩하는 이미지에 대해 포지션 및 각도가 쉬프트될 수 있다. 결과적인 시차 및 틸트는 이미지들이 함께 스티칭되거나 융합되는 경우 중첩하는 시야들에 대응하는 이미지 영역에서 "이중 이미지" 고스팅 (ghosting) 을 야기할 수 있다. 센서 시야에서 중첩이 없도록 어레이가 구조화될지라도, 그러한 피쳐들이 센서 시야들 사이에서 경계들을 넘는 경우, 시차는 라인들 및 에지들과 같은, 이미지에서의 불연속적인 피쳐들을 초래한다.

본원에서 이용된 바와 같이, 용어 "카메라" 는 이미지 센서, 렌즈 시스템, 및 다수의 대응하는 광 리다이렉팅 표면들, 예를 들어, 도 1 에 도시된 바와 같은, 일차 광 리다이렉팅 표면 (124), 렌즈 어셈블리 (130), 이차 광 리다이렉팅 표면 (135), 및 센서 (125) 를 지칭한다. "어레이" 또는 "어레이 카메라" 로 지칭되는 폴딩되는-광학 멀티-센서 어레이는 다양한 구성들에서 복수의 그러한 카메라들을 포함할 수 있다. 어레이 구성들의 일부 실시예들은 2013 년 3 월 15 일에 출원되었고, 발명의 명칭이 "MULTI-CAMERA SYSTEM USING FOLDED OPTICS" 인 미국 출원 공개 제 2014/0111650 호에 개시되며, 그 개시물은 참조로서 본원에 포함된다. 본원에서 설명된 시차 아티팩트들의 감소 또는 제거를 위한 기하학적 관계들로부터 혜택을 받을 다른 어레이 카메라 구성들이 가능하다.

도 2 는 하나 이상의 카메라들 (215a-n) 에 연결된 이미지 프로세서 (220) 를 포함하는 컴포넌트들의 세트를 갖는 디바이스 (200) 의 하이-레벨 블록도를 도시한다. 이미지 프로세서 (220) 는 또한 작업 메모리 (205), 메모리 (230), 및 디바이스 프로세서 (250) 와 통신하며, 디바이스 프로세서 (250) 는 차례로 스토리지 (210) 및 전자 디스플레이 (225) 와 통신한다.

디바이스 (200) 는 셀 폰, 디지털 카메라, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대정보 단말기 등일 수도 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 감소된 두께의 이미징 시스템이 이점들을 제공할 많은 휴대용 컴퓨팅 디바이스들이 있다. 디바이스 (200) 는 또한 고정식 컴퓨팅 디바이스 또는 얇은 이미징 시스템이 유리할 임의의 디바이스일 수도 있다. 복수의 애플리케이션들이 디바이스 (200) 상에서 사용자에게 이용가능할 수도 있다. 이러한 애플리케이션들은 종래의 사진 및 비디오 애플리케이션들, 높은 동적 범위 이미징, 파노라마 사진 및 비디오, 또는 3D 이미지들이나 3D 비디오와 같은 입체 이미징을 포함할 수도 있다.

이미지 캡쳐 디바이스 (200) 는 외부 이미지들을 캡쳐하기 위한 카메라들 (215a-n) 을 포함한다. 카메라들 (215a-n) 은, 도 1 에 대해 위에서 논의된 바와 같이, 센서, 렌즈 어셈블리, 및 각각의 센서에 타겟 이미지의 부분을 리다이렉팅하기 위한 일차 및 이차 반사 또는 굴절 표면을 각각 포함할 수도 있다. 일반적으로, N 개의 카메라들 (215a-n) 이 이용될 수도 있으며, 여기서 N ≥ 2 이다. 따라서, 타겟 이미지는 N 개의 부분들로 분할될 수도 있으며, 여기서 N 개의 카메라들의 각각의 센서는 타겟 해당 센서의 시야에 따라 이미지의 일 부분을 캡쳐한다. 카메라들 (215a-n) 은 본원에서 설명된 폴딩되는 광학 이미징 디바이스의 구현에 적합한 임의의 개수의 카메라들을 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 센서들의 개수는, 도 4 에 대해 하기에서 보다 상세히 논의된 바와 같이, 시스템의 보다 낮은 z-높이들을 달성하기 위해, 또는 사후-프로세싱 후에 이미지의 초점을 조절하는 능력을 가능하게 할 수도 있는, 플레놉틱 카메라의 것과 유사한 중첩하는 시야를 갖는 것과 같은 다른 목적들의 요구들을 충족시키기 위해 증가될 수도 있다. 다른 실시예들은 2 개의 동시적 이미지들 캡쳐하고 그 다음에 그것들을 함께 병합하는 능력을 가능하게 하는 높은 동적 범위 카메라들에 적합한 시야 중첩 구성을 가질 수도 있다. 카메라들 (215a-n) 은 디바이스 프로세서 (250) 에 캡쳐된 이미지를 송신하도록 이미지 프로세서 (220) 에 커플링될 수도 있다.

이미지 프로세서 (220) 는, 하기에서 보다 상세히 설명될 바와 같이, 높은 품질의 스티칭된 이미지를 출력하기 위해 타겟 이미지의 N 개의 부분들을 포함하는 수신된 이미지 데이터에 대해 다양한 프로세싱 동작들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 이미지 프로세서 (220) 는 범용 프로세싱 유닛 또는 이미징 애플리케이션들을 위해 특별히 설계된 프로세서일 수도 있다. 이미지 프로세싱 동작들의 예들은 크롭핑, (예를 들어, 상이한 해상도로의) 스케일링, 이미지 스티칭, 이미지 포맷 변환, 색 보간, 색 프로세싱, 이미지 필터링 (예를 들어, 공간 이미지 필터링), 렌즈 아티팩트 또는 결함 정정 등을 포함한다. 이미지 프로세서 (220) 는, 일부 실시예들에서, 복수의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 소정의 실시예들은 각각의 이미지 센서에 전용인 프로세서를 가질 수도 있다. 이미지 프로세서 (220) 는 하나 이상의 전용 이미지 신호 프로세서 (image signal processor; ISP) 들 또는 소프트웨어 구현 프로세서일 수도 있다.

도시된 바와 같이, 이미지 프로세서 (220) 는 메모리 (230) 및 작업 메모리 (205) 에 접속된다. 예시된 실시예에서, 메모리 (230) 는 캡쳐 제어 모듈 (235), 이미지 스티칭 모듈 (240), 및 운영 체제 (245) 를 저장한다. 이러한 모듈들은 다양한 이미지 프로세싱 및 디바이스 관리 태스크들을 수행하도록 디바이스 프로세서 (250) 의 이미지 프로세서 (220) 를 구성하는 명령들을 포함한다. 작업 메모리 (205) 는 메모리 (230) 의 모듈들에 포함된 프로세서 명령들의 작업 세트를 저장하도록 이미지 프로세서 (220) 에 의해 이용될 수도 있다. 대안적으로, 작업 메모리 (205) 는 또한 디바이스 (200) 의 동작 중에 생성된 동적 데이터를 저장하도록 이미지 프로세서 (220) 에 의해 이용될 수도 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 이미지 프로세서 (220) 는 메모리들에 저장된 여러 개의 모듈들에 의해 구성된다. 캡쳐 제어 모듈 (235) 은 카메라들 (215a-n) 의 초점 포지션을 조절하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성하는 명령들을 포함할 수도 있다. 캡쳐 제어 모듈 (235) 은 디바이스 (200) 의 전체 이미지 캡쳐 기능들을 제어하는 명령들을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 캡쳐 제어 모듈 (235) 은 카메라들 (215a-n) 을 이용하여 타겟 이미지 장면의 원시 이미지 데이터를 캡쳐하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성하기 위해 서브루틴들을 호출하는 명령들을 포함할 수도 있다. 캡쳐 제어 모듈 (235) 은 그 다음에 카메라들 (215a-n) 에 의해 캡쳐된 N 개의 부분 이미지들에 대해 스티칭 기법을 수행하여 이미징 프로세서 (220) 에 스티칭되고 크롭핑된 타겟 이미지를 출력하기 위해 이미지 스티칭 모듈 (240) 을 호출할 수도 있다. 캡쳐 제어 모듈 (235) 은 또한 캡쳐될 장면의 미리 보기 이미지를 출력하도록 원시 이미지 데이터에 대해 스티칭 동작을 수행하고, 소정의 시간 간격으로 또는 원시 이미지 데이터에서의 장면이 변화하는 경우 미리 보기 이미지를 업데이트하기 위해 이미지 스티칭 모듈 (240) 을 호출할 수도 있다.

이미지 스티칭 모듈 (240) 은 캡쳐된 이미지 데이터에 대해 스티칭 및 크롭핑 기법들을 수행하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성하는 명령들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, N 개의 센서들 (215a-n) 의 각각은 각각의 센서의 시야에 따라 타겟 이미지의 부분을 포함하는 부분 이미지를 캡쳐할 수도 있다. 시야들은, 위에서 그리고 아래에서 설명된 바와 같이, 중첩을 공유할 수도 있다. 단일 타겟 이미지를 출력하기 위해, 이미지 스티칭 모듈 (240) 은 고-해상도 타겟 이미지를 생성하기 위해 다수의 N 개의 부분 이미지들을 결합하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성할 수도 있다. 타겟 이미지 발생은 알려진 이미지 스티칭 기법들을 통해서 일어날 수도 있다. 이미지 스티칭의 예들은 그 전체가 참조로서 본원에 포함되는 미국 특허 출원 번호 제 11/623,050 호에서 찾을 수 있다.

예를 들어, 이미지 스티칭 모듈 (240) 은 서로에 대해 N 개의 부분 이미지들의 회전 및 정렬을 결정하기 위해서 피쳐들을 매칭시키기 위해 N 개의 부분 이미지들의 에지들에 따른 중첩의 영역들을 비교하기 위한 명령들을 포함할 수도 있다. 각각의 센서의 시야의 부분 이미지 및/또는 형상의 회전으로 인해, 결합된 이미지는 불규칙적인 형상을 형성할 수도 있다. 따라서, N 개의 부분 이미지들을 정렬하고 결합한 후에, 이미지 스티칭 모듈 (240) 은 원하는 형상 및 종횡비, 예를 들어, 4:3 직사각형 또는 1:1 정사각형으로 결합된 이미지를 크롭핑하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성하는 서브루틴들을 호출할 수도 있다. 크롭핑된 이미지는 디스플레이 (225) 상에서의 디스플레이를 위해 또는 스토리지 (210) 에 저장을 위해 디바이스 프로세서 (250) 로 전송될 수도 있다.

운영 체제 모듈 (245) 은 디바이스 (200) 의 작업 메모리 (205) 및 프로세싱 자원들을 관리하도록 이미지 프로세서 (220) 를 구성한다. 예를 들어, 운영 체제 모듈 (245) 은 카메라들 (215a-n) 과 같은 하드웨어 자원들을 관리하기 위한 디바이스 드라이버들을 포함할 수도 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 위에서 논의된 이미지 프로세싱 모듈들에 포함된 명령들은, 이들 하드웨어 자원들과 직접적으로 상호작용하지 않을 수도 있고, 대신에, 운영 체제 컴포넌트 (270) 에 위치된 표준 서브루틴들 또는 API들을 통해서 상호작용할 수도 있다. 운영 체제 (245) 내의 명령들은 그러면 이들 하드웨어 컴포넌트들과 직접적으로 상호작용할 수도 있다. 운영 체제 모듈 (245) 은 디바이스 프로세서 (250) 와 정보를 공유하도록 이미지 프로세서 (220) 를 더 구성할 수도 있다.

디바이스 프로세서 (250) 는 사용자에게 캡쳐된 이미지, 또는 캡쳐된 이미지의 미리 보기를 디스플레이하기 위해 디스플레이 (225) 를 제어하도록 구성될 수도 있다. 디스플레이 (225) 는 이미징 디바이스 (200) 의 외부에 있을 수도 있거나, 이미징 디바이스 (200) 의 부분일 수도 있다. 디스플레이 (225) 는 또한 이미지를 캡쳐하기에 앞서 이용하기 위해 미리 보기 이미지를 디스플레이하는 뷰 파인더를 제공하도록 구성될 수도 있거나, 메모리에 저장되어 있는 또는 사용자에 의해 최근에 캡쳐된, 캡쳐된 이미지를 디스플레이하도록 구성될 수도 있다. 디스플레이 (225) 는 LCD 또는 LED 스크린을 포함할 수도 있고, 터치 감응 기술들을 구현할 수도 있다.

디바이스 프로세서 (250) 는 저장 모듈 (210) 에 데이터, 예를 들어, 캡쳐된 이미지들을 나타내는 데이터를 기록할 수도 있다. 저장 모듈 (210) 이 종래의 디스크 디바이스로서 그래픽적으로 나타내어지나, 저장 모듈 (210) 은 임의의 저장 매체 디바이스로서 구성될 수도 있음을 당업자들은 이해할 것이다. 예를 들어, 저장 모듈 (210) 은 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 광학 디스크 드라이브, 또는 자기-광학 디스크 드라이브와 같은 디스크 드라이브, 또는 FLASH 메모리, RAM, ROM, 및/또는 EEPROM 과 같은 솔리드 스테이트 메모리를 포함할 수도 있다. 저장 모듈 (210) 은 또한 다수의 메모리 유닛들을 포함할 수도 있고, 메모리 유닛들 중 임의의 하나는 이미지 캡쳐 디바이스 (200) 내에 있도록 구성될 수도 있거나, 이미지 캡쳐 디바이스 (200) 의 외부에 있을 수도 있다. 예를 들어, 저장 모듈 (210) 은 이미지 캡쳐 디바이스 (200) 내에 저장된 시스템 프로그램 명령들을 포함하는 ROM 메모리를 포함할 수도 있다. 저장 모듈 (210) 은 또한 카메라로부터 제거가능할 수도 있는 캡쳐된 이미지들을 저장하도록 구성된 메모리 카드들 또는 고속 메모리들을 포함할 수도 있다.

도 2 가 프로세서, 이미징 센서, 및 메모리를 포함하는 개별적인 컴포넌트들을 갖는 디바이스를 도시하고 있지만, 이러한 개별적인 컴포넌트들이 특정 설계 목적들을 달성하기 위해 다양한 방식들로 결합될 수도 있음을 당업자는 인식할 것이다. 예를 들어, 대안적인 실시예에서, 메모리 컴포넌트들은 프로세서 컴포넌트들과 결합되어 비용을 절약하고 성능을 개선시킬 수도 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 디바이스 프로세서 (250) 및 이미지 프로세서 (220) 를 참조하여 설명되는 기능성을 수행할 수 있는 단일 프로세서를 포함할 수도 있다.

또한, 도 2 가 여러 모듈들을 포함하는 메모리 컴포넌트 (230), 및 작업 메모리를 포함하는 별도의 메모리 (205) 를 포함하는 2 개의 메모리 컴포넌트들을 도시하나, 당업자는 상이한 메모리 아키텍처들을 사용하는 여러 실시예들을 인식할 것이다. 예를 들어, 설계는 메모리 (230) 에 포함된 모듈들을 구현하는 프로세서 명령들의 저장을 위해 ROM 또는 정적 RAM 메모리를 사용할 수도 있다. 프로세서 명령들은 RAM 내로 로딩되어 이미지 프로세서 (220) 에 의한 실행을 가능하게 할 수도 있다. 예를 들어, 작업 메모리 (205) 는 RAM 메모리를 포함할 수도 있으며, 명령들은 이미지 프로세서 (220) 에 의한 실행 전에 작업 메모리 (205) 내에 로딩된다.

III. 시차 및 틸트 아티팩트들이 없는 폴딩되는 광학 어레이 카메라들의 개관

도 3a 및 도 3b 는 아래에서 정의된 미리 결정된 공간 관계들에 따른 다양한 컴포넌트들의 배열로 인해 시차 및 틸트 아티팩트들이 없는 어레이 카메라의 실시예를 도시한다. 도 3a 및 도 3b 에 의해 도시된 바와 같이, 2 개의 미러 표면들 (330, 335) 및 2 개의 대응하는 센서들 (311A, 311B) 은 캡쳐된 이미지에서 시차 및 틸트 아티팩트들을 야기하는 것을 피하도록 미리 정의된 공간 관계에 기초하여 구성될 수도 있다. 어레이의 센서 및 그것의 대응하는 렌즈는 "카메라" 로 지칭되고, 어레이에서의 모든 카메라들의 협력은 "가상 카메라" 로 지칭된다. 제한되지는 않으나, 각각의 카메라는 카메라의 광축에 대해 도시된 각도로 포지셔닝되지 않은 센서를 향해 광을 리다이렉팅하기 위해 위에서 설명된 바와 같은 이차 광 리다이렉팅 표면을 가질 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 모든 센서들은 공통 평면에 포지셔닝될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 가상 카메라 (320) 는 가상 센서 (321) 및 가상 센서와 연관된 가상 렌즈 (322) 를 포함한다. 이해될 바와 같이, 가상 카메라 (320) 는 물리적 센서들 (311A, 311B) 에 의해 캡쳐된 이미지들을 스티칭함으로써 발생된 전체 어레이 (300) 의 합성 개구 (시야 (340)) 에 대응하는 가상 센서 (321) 및 가상 렌즈 (322) 를 보여주는 것으로 도시되고, 가상 카메라는 실제 어레이의 구성에서 물리적으로 존재하지 않는다.

각각의 카메라 (310A, 310B) 는 중앙 미러 프리즘 (350) 의 정점 A 를 보며, 각각의 카메라 (310A, 310B) 의 광축 (315A, 315B) 은 정점 A 를 통과한다. 카메라들 (310A, 310B) 의 각각과 연관된 렌즈들 (312A, 312B) 의 렌즈 중심들은 정점으로부터 동일한 거리에 있고, 각각의 카메라 (310A, 310B) 는 가상 카메라 (320) 의 시야 (340) 의 절반을 본다. 수직 축 (325) 에 대한 각각의 카메라 (310A, 310B) 의 광축 (315A, 315B) 의 각도는 수직 축 (325) 에 대해 그것의 대응하는 미러 (330, 335) 에 의해 형성된 평면의 각도의 두 배가 될 수 있다. 도시된 실시예에서, 수직 축 (325) 은 어레이 (300) 의 대칭 수직축을 의미하고, 또한 가상 광축 (예를 들어, 가상 센서 (321) 및 가상 렌즈 (322) 에 의해 나타내어진 가상 카메라 (320) 의 광축) 이다.

도시된 바와 같이, 미러 표면들 (330, 335) 에 의해 형성된 평면들은, 정점이라고 지칭되고 도면들에서 A 로 라벨링된, 공통 지점에서 어레이의 가상 광축 (325) 과 교차한다. 카메라들 (310A, 310B) 은 각각의 카메라의 광축 (315A, 315B) 이 정점 A 와 교차하도록 포지셔닝될 수 있다. 더불어, 각각의 카메라 (310A, 310B) 는 카메라의 광축 (315A, 315B) 과 가상 광축 (325) 사이에 형성된 (각도 2α 로 라벨링된) 각도가 대응하는 미러 표면 (330, 335) 과 가상 광축 (325) 사이에 형성된 (각도 α 로 라벨링된) 각도의 두 배이도록 포지셔닝될 수 있다. 그러나, 이러한 각도들은 어레이에서의 모든 카메라들에 대해 동일할 필요는 없다. 정점 A 와 (센서 (311B) 에 대응하는 렌즈들 (312B) 내에 위치된) 프로젝션 (313B) 의 중심 사이의 거리 D 는 어레이에서의 모든 카메라들에 대해 동일하거나 기본적으로 동일할 수 있다. 어레이의 모든 카메라들 (310A, 310B) 은 어레이 (300) 의 가상 광축 (325) 을 따라 위쪽을 보는 하나의 단일 가상 카메라 (320) 로 (하나의 단일 가상 카메라의 "역할을 한다고" 고 이해됨) 가상으로 병합한다. 이러한 방식으로, 각각 개개의 카메라/렌즈/미러 조합은 전체 어레이 (300) 의 서브-개구만을 나타낸다. 가상 카메라 (320) 는 모든 개개의 개구 광선들의 합으로 이루어진 합성 개구를 갖는다.

도 3c 는 어레이 (300) 에서의 하나의 카메라 (310B) 에 대한 위에서 설명된 설계 제약들의 예를 도시한다. 어레이 (300) 에서의 모든 카메라들 (310A, 310B) 로부터의 이미지들을 스티칭함으로써 형성된 가상 카메라 (320) 의 시야 (340) 는 시스템의 기계적 파라미터들의 최적화에 기초할 수 있다. 그러나, 대략적인 추정은 무한소의 (포인트-사이즈의) 개개의 카메라 (310B) 의 가정에 기초하여 획득될 수 있다. 가상 카메라 (320) 에 대한 최대 가능한 시야 (FOV) 는 도 3c 에서의 각도들과 관련되며, 여기서:

FOV = 2β

β= 90 - α

FOV = 180 - 2α

각도 β너머로, 가상 카메라 (320) 가 "보는" 광선들은 실제 카메라 (310B) 의 물리적 구조물에 의해 막힌다. 어레이 카메라들의 일부 실시예들에서, FOV 는 더 작을 수도 있다.

추가적으로, 어레이 카메라는 일부 실시예들에서 바람직하게 얇으며 (예를 들어, 높이가 4 mm 이하), 이는 45°미만으로 그리고 소정의 값보다 크게 각도 α 를 제약한다. 다른 실제 요구사항들은 α > 30°이게 할 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 초점 거리 및 각도 α 는 모든 카메라들에 대해 동일할 필요는 없다.

도 4 는 설계 파라미터들의 예 및 일 센서 (311B) 에 대응하는 미러 (335) 상으로 입사하는 광의 다양한 각도들에 대한 예시적인 광선 트레이스 및 (대략) FOV = 60°를 초래할 수 있는 도 3a 내지 도 3c 의 어레이 카메라 (300) 미러 (335) 를 도시한다. 그러나, 이는 예일 뿐이고 제한이 아니며, 보다 넓은 각도들이 실제로는 가능하다. 실제 렌즈에 대해 예상되는 것과 유사한 결과들을 갖는 이상적인 렌즈 (312B) 를 가정하면, 카메라 (310B) 의 초점 거리는 대략 5 mm 이고, 개구는 2.5 mm 이고, A 로부터 프로젝션 (313B) 의 렌즈 (312B) 중심까지의 거리는 대략 10.9 mm 이고, A 는 베이스 (400) 로부터 대략 4 mm 높이 H 에 있고 (그러나 높이 H 는 어레이의 전체 두께 또는 높이에 기초하여 달라질 수 있다), 프로젝션 (313B) 의 렌즈 중심은 베이스 (400) 로부터 대략 2 mm 높이에 있고, α=40°이다. FOV = 60°은 컴퓨팅 관련 조명으로부터 결정될 수 있고, 미러 (335) 사이즈 및 프로젝션 (313B) 의 렌즈 중심으로부터 미러 (335) 까지의 거리에 의해 제약될 수 있다. 대략 4 mm 의 미러 높이 H 의 제약은 어레이 카메라의 폼 팩터 제한들로 인해 증가되지 않을 수도 있는데 반해, 미러 (335) 까지의 거리는 감소될 수 있으나, 물리적 카메라가 광선들 중 일부를 막는 것을 대가로 한다. 도시된 바와 같이, 센서 (311B) 는 센서 (311B) 가 종래에 광축 (315B) 에 중심을 맞춰 포지셔닝된 경우보다 미러에 의해 제공된 시야로부터 더 많이 광을 모으기 위해 광축 (315B) 으로부터의 중심에 포지셔닝될 수 있다. 다른 실시예들에서, 센서는 상이한 포지션에 그리고 광축에 대해 상이한 각도로 포지셔닝될 수도 있고, 광을 센서로 리다이렉팅하도록 이차 광 리다이렉팅 표면이 포함될 수 있다. 예를 들어, 중심 미러 피라미드의 베이스 (400) 는 기판 상에 포지셔닝될 수도 있고 (또는 기판 내에 삽입될 수도 있고), 센서 (311B) (및 어레이 (300) 에서의 모든 다른 센서들) 는 기판 상에 포지셔닝될 수도 있다 (또는 기판 내에 삽입될 수도 있다).

IV. 프리즘 어레이 카메라의 개관

도 5a 내지 도 5c 는 프리즘 어레이 카메라에 대한 프리즘의 실시예를 도시한다. 도 5a 는 (가상 카메라 V 의 가상 광축이라고도 지칭되는) 어레이 카메라 대칭 수직축 (750) 에 직교하게 포지셔닝된 (제 1 표면이라고도 지칭되는) 상부 표면 (710), 대칭 수직축 (750) 에 대해 각도 α 로 포지셔닝된 프리즘 (700) 의 (제 2 표면이라고도 지칭되는) 하부 내부 표면 (720), 및 상부 표면 (710) 에 직교하게 포지셔닝된 (제 3 표면이라고도 지칭되는) 내부 외부 표면 (730) 을 갖는 프리즘 (700) 의 잘라낸 측면 뷰를 도시한다. 제 1 표면 (710) 은 타겟 이미지 장면의 적어도 부분을 나타내는 광이 제 1 표면 (710) 을 통해서 프리즘 (700) 에 진입하도록 포지셔닝될 수 있다. 제 2 표면 (720) 은 제 3 표면 (730) 을 향해 제 1 표면 (710) 으로부터 수신된 광을 리다이렉팅하기 위해 가상 광축 (750) 에 대해 각도 2 에 포지셔닝될 수 있으며, 여기서 각도 2 는 α 의 각도 값을 갖는다. 제 3 표면 (730) 은 프리즘 (700) 을 통과하는 광이 제 3 표면 (730) 을 빠져나가 카메라 C 에 진입하도록 대응하는 카메라 C 를 마주할 수 있다.

V 는 가상 카메라를 나타내며, 카메라 C 의 이미지는 이미징 시스템의 폴딩되는 광학부들에 기초한다. A 는 가상 카메라 V 의 광축이기도 하는, 대칭 수직축 (750) 을 따라 위치된 프리즘 (700) 의 "정점" 을 나타낸다. C 는 프리즘 (700) 의 외부에서 카메라 광축 (745) 을 따라 어느 곳에 위치된 카메라를 나타내며, 여기서 카메라 광축 (745) 은 프리즘 (700) 의 제 2 표면 (720) 에 대해 각도 α 에 그리고 가상 광축 (750) 에 대해 각도 1 에 포지셔닝되며, 여기서 각도 1 은 2α 의 각도 값을 갖는다. 간단함 및 명확함의 목적을 요점으로 도시되었으나, 카메라 C 는 다수의 컴포넌트들, 예를 들어, 도 1a 에 도시된 바와 같은 렌즈 어셈블리 (130), 이차 광 리다이렉팅 표면 (135), 및 센서 (125) 를 포함할 수 있다. 프리즘 (700) 은 일부 예들에서는 도 1b 에서 도시된 굴절 프리즘들 (141, 146) 로서 이용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 굴절률 n = 2 를 갖는 재료가 프리즘 (700) 에 이용될 수 있다. 다른 실시예들에서, n ≥ 1.5 의 굴절률을 갖는 재료가 프리즘 (700) 에 이용될 수 있다. 예를 들어, 고-굴절 유리가 프리즘 (700) 을 구성하는 적합한 재료일 수 있다. 프리즘은 적합한 재료로부터 카빙 (carving), 컷팅, 또는 몰딩될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프리즘 (700) 의 제 2 표면 (720) 은 해당 표면의 반사 속성들을 강화시키기 위해, 반사 재료, 예를 들어, 알루미늄 또는 다른 금속으로 코팅될 수 있다.

일부 예들에서 n = 2 인 경우 각도 α = 30°이다. n = 2 의 굴절률을 갖는 재료의 전반사 속성들로 인해, α = 30°보다 큰 각도로 상부 표면 (710) 에 이르는, 오른쪽 표면 (730) 을 통해서 프리즘으로 진입하는 임의의 광선들은 상부 표면 (710) 으로부터 프리즘 내로 다시 반사될 것이다. (예시적인 광선 (735) 에 의해 도시된 바와 같은) 카메라 광축을 나타내는 점선 약간 위에 있는 카메라로부터 들어오는 광선들은 전반사의 각도보다 위의 각도로 표면 (710) 에 이르고 나오지 않는다. 이에 따라, 카메라는 프리즘의 상부 왼쪽 코너 위의 것은 보지 않는다. 이미지 장면으로부터의 어떤 광도 해당 포지션 / 방향으로부터 카메라 개구로 진입하지 않는다. 카메라의 시야를 예시하기 위해 본원에서 제공된 예들에서는 광선들이 카메라 "로부터" 오는 것으로 도시되고 논의될 수도 있으나, 실제에서는 광들이 타겟 이미지 장면에서 비롯되어 카메라 C 에 진입하기 전에 프리즘을 통과할 수도 있음이 이해될 것이다.

(예시적인 광선 (740) 으로 도시된 바와 같은) 일반적으로 수평인 광선은 2α = 60°의 전반사의 각도로 제 2 표면 (720) 에 이르고, 수평으로 프리즘을 빠져 나간다. C 에서 나오는 것 위의 다른 광선들은 상이한 각도들에서부터 최대 수직으로 프리즘을 빠져 나간다. 이에 따라, 이 카메라는 대략 90°의 FOV 를 커버하고, 그러한 카메라들의 어레이는 대략 180°의 FOV 를 커버할 것이다.

도 5b 는 개별적으로 보여진 프리즘 (700) 의 사시도 및 4-카메라 프리즘 어레이 카메라에서 이용될 수 있는 바와 같은 4 개의 프리즘들의 어셈블리 (780) 의 사시도를 도시한다. 도시된 구성은 프리즘 어셈블리의 예로서 제공되고, 다른 실시예들에서는, 2 개, 3 개, 5 개, 또는 그보다 많은 프리즘들 (700) 이 어셈블리에 이용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각 개개의 프리즘의 정점 A 는 각각 다른 프리즘의 정점에 실질적으로 인접하게 포지셔닝될 수 있고, 상부 표면들 (710) 은 공면일 수도 있다. 각각의 프리즘 (700) 의 제 3 표면 (730) 은, 4 개의 프리즘들을 갖는 예시된 예에서, 상부 표면들 (710) 을 통해서 어셈블리 (780) 에 진입하는 제 3 표면들 (730) 을 통해서 광이 4 개의 방향들에서 바깥쪽으로 리다이렉팅되도록 어셈블리 (780) 의 외부 측면을 형성한다. 어셈블리 (780) 가 입체로 보이기는 하나, 프리즘들의 각도를 갖는 제 2 표면들 (720) 은 프리즘 어셈블리 (780) 에 텅 빈 피라미드-형상의 리세스를 형성하며, 이 중 하나의 부분은 프리즘 (700) 과 연관된 네거티브 공간 (760) 으로 도시된다. 리세스는, 텅 비거나, 다양한 실시예들에서, 예를 들어, 반사 백킹 또는 반사 고체로 채워질 수 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, "반사 백킹" 은 프리즘의 표면에 백킹 또는 코팅으로서 적용된 반사 재료들을 포함하는 하나 이상의 재료들을 지칭할 수 있다. 예를 들어, 부착, 스프레잉, 페인팅, 진공 증착에 의한 증착으로, 또는 그렇지 않으면 재료를 프리즘에 도포함으로써, 재료의 반사 측면이 제 2 표면 (720) 의 외부 측면 (즉, 프리즘의 외부) 에 인접하도록 금속의 얇은 층, 필름, 또는 다른 반사 재료가 프리즘의 제 2 표면 (720) 상에 제공될 수 있다.

도 5c 는 프리즘 (700) 을 이용하는 프리즘 어레이 카메라가 직면할 수도 있는 잠재적인 문제들을 도시한다. 문제들을 예시하기 위해, BK7 유리로 제작된 프리즘의 예를 고려한다. BK7 유리의 굴절률 n = 1.5 는 α = 24°를 야기한다. 한 가지 잠재적인 문제는, 많은 경우들에서, 도 7c 에서 도시된 바와 같이, FOV 가 약 60°로 제한되도록 일부 광선들 (예시적인 광선 (770) 참조) 이 프리즘 자체에 의해 클립핑된다는 것이다. 이는 여전히 약 120°의 FOV 를 갖는 어레이 카메라를 생산할 수 있다. 다른 잠재적인 문제는 프리즘이 분산되고, 따라서, 프리즘 (700) 을 "통과한" 이미지 장면을 보여 주는 카메라 C 에 의해 캡쳐된 이미지는 색수차들을 가질 수 있다는 것이다. 색수차들은 색상이 풍부하고/하거나 흐릿한 아티팩트들로서 시각적으로 존재하여, 예를 들어, 분산으로 인해 채색의 방향을 흐리게 한다.

도 6a 내지 도 6c 는 도 5a 내지 도 5c 의 카메라의 FOV 제한 및 색수차 문제들을 다루는 프리즘 어레이 카메라에 대한 프리즘의 다른 실시예를 도시한다. (광학 엘리먼트라고도 지칭되는) 프리즘 (800) 은 그것의 대칭성으로 인해 반사하고 굴절시키는 것 양자 모두를 하며, 이등변 삼각형으로서 형성된 횡단 영역을 가짐으로써, 이는 도 5a 내지 도 5c 의 프리즘에 대해 위에서 설명된 문제들을 보상하며, 여기서 제 1 표면 (810) 및 제 3 표면 (830) 의 길이는 실질적으로 동일하다. 타겟 이미지 장면의 적어도 부분으로부터의 광은 (굴절될 수도 있는 지점인) 제 1 표면을 통해서 광학 엘리먼트로 진입하고, 제 3 표면을 향해 제 2 표면에서 리다이렉팅되고, 제 3 표면을 통해서 광학 엘리먼트를 빠져 나가 카메라 C 를 향해 전해진다.

제 1 표면 (810) 과 제 2 표면 (820) 사이에 형성된 각도 α 의 각도 값, 및 제 2 표면 (820) 과 제 3 표면 (830) 사이에 형성된 각도의 각도 값은 실질적으로 동일하고, 90 - α 와 동일할 수 있다. 제 2 표면 (820) 과 대칭 수직축 (850) (또한 수직 광축이기도 함) 사이에 형성된 각도 2 의 각도 값은 제 2 표면 (820) 과 카메라 광축 (845) 사이에 형성된 각도 α 의 각도 값과 동일할 수 있다. 이에 따라, 제 2 표면 (820) 에 의해 형성된 평면은 가상 광축 (850) 과 카메라 광축 (845) 사이에 형성된 각도 1 을 양분하고, 각도 1 은 각도 2 의 각도 값의 두 배의 각도 값을 갖는다. 제 1 표면 (810) 과 제 3 표면 (830) 사이에 형성된 각도 3 은 각도 1 의 각도 값의 두 배의 각도 값을 갖는다. 대칭 수직축 (850) 및 카메라 광축 (845) 은 프리즘 (800) 의 정점 A 에서 교차할 수 있다. 프리즘 (800) 은 일부 예들에서는 도 1b 에서 도시된 굴절 프리즘들 (141, 146) 로서 이용될 수 있다.

도 6a 는 어레이 카메라 대칭 수직축 (850) 에 직교하게 포지셔닝된 제 1 (또는 상부) 표면 (810), 대칭 수직축에 대해 각도 α 로 포지셔닝된 프리즘 (800) 의 제 2 (또는 하부 내부) 표면 (820), 및 제 1 표면 (810) 에 대해 각도 2α 로 포지셔닝된 제 3 (또는 하부 외부) 표면 (830) 을 갖는 프리즘 (800) 의 잘라낸 측면 뷰를 도시한다. 일부 실시예들에서, 제 2 표면 (820) 에는 반사 백킹이 제공될 수도 있거나, 반사 재료가 제 2 표면 (820) 에 인접하게 포지셔닝될 수도 있다. 제 3 표면 (830) 은 카메라에 프리즘 (800) 에 의해 수신된 광의 부분을 통과시키기 위해 대응하는 카메라를 마주하도록 포지셔닝될 수 있다. 카메라 (도 6a 에서는 미도시) 는 프리즘 (800) 외부의 카메라 광축 (845) 상에서 어디든지 위치될 수 있다.

위에서 설명된 시차 및 틸트가 없는 설계 원리들에 따르면, 카메라 광축 (845) 은 대칭 수직축에 대해 각도 2α 로 각도가 이루어지고 프리즘의 정점 A 를 통과한다. 가상 카메라의 프로젝션의 중심은 대칭 수직축 (850) 을 따라 위치될 수 있다. 잘라낸 측면 뷰로 도시되었으나, 제 1 표면, 제 2 표면, 및 제 3 표면의 각각에 의해 형성된 평면들은 프리즘들을 구현하는 프리즘 어레이 카메라에서 캡쳐된 이미지들에서 시차 및 틸트 아티팩트들을 감소시키거나 제거하기 위해 기하학적 관계로 부착된다는 것이 이해될 것이다.

그러한 프리즘들은 분산이 없고, 따라서 색수차를 야기하지 않는다. 도 6b 는 프리즘 (800) 을 통해서 이동하는 예시적인 광선들 (835) 을 도시한다. 카메라 C 및 가상 카메라 V 가 도 6b 에 도시된다.

프리즘 (800) 은, 가상 카메라 V 의 관점으로부터 알 수 있는 바와 같은, 평행하는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 유리 판과 동등하며, 여기서 V 는 프리즘 (800) 의 폴딩되는 광학부들로 인한 실제 카메라 C 의 미러 이미지이다. 평행하는 평면들을 갖는 유리 플레이트를 통해 이동하는 광에 색수 문제들이 없기 때문에, 프리즘 (800) 은 또한 캡쳐된 이미지들에서 색수차를 보이지 않는다. C 로부터 나오는 수평 광선 (835) 은 도시된 바와 같이 가상 카메라 V 에서 나오는 광선 (840) 과 동등하다. 광선 세그먼트 (841) 에 의해 도시된 바와 같은 광선은 V 로부터 진입한 방향에 평행하게 프리즘을 빠져 나간다 (광선 세그먼트 (840) 로 나타내어짐).

또한, 광선이 클립핑되지 않는다: 광선이 프리즘으로 진입하는 한, 그것은 또한 빠져 나간다. 그 결과, 카메라의 FOV 가 보전된다. FOV = 60°를 각각 갖는 카메라들의 어레이는 120°를 커버할 것이다. V 가 플레이트를 터치하고 α 가 전반사의 각도라면 최대 180°까지의 어레이 카메라에 대한 FOV 가 가능하다.

도 6c 는 개별적으로 보여진 프리즘 (800) 의 사시도 및 4-카메라 프리즘 어레이 카메라에서 이용될 수 있는 바와 같은 4 개의 프리즘들 (800) 의 어셈블리 (880) 의 사시도를 도시한다. 도시된 구성은 프리즘 어셈블리의 예로서 제공되고, 다른 실시예들에서는, 2 개, 3 개, 5 개, 또는 그보다 많은 프리즘들이 어셈블리에서 이용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각 개개의 프리즘 (800) 의 정점 A 는 각각 다른 프리즘의 정점에 실질적으로 인접하게 포지셔닝될 수 있고, 상부 (제 1) 표면들은 공면일 수도 있다. 각각의 프리즘 (800) 의 제 3 표면 (830) 은, 4 개의 프리즘들을 갖는 예시된 예에서, 상부 표면들 (810) 을 통해서 어셈블리 (880) 에 진입하는 제 3 표면들 (830) 을 통해서 광이 4 개의 방향들에서 바깥쪽으로 리다이렉팅되도록 어셈블리 (880) 의 외부 측면을 형성한다. 어셈블리 (880) 가 입체로 보이기는 하나, 프리즘들의 각도를 갖는 하부 내부 (제 2) 표면들 (820) 은 프리즘 어셈블리 (880) 에 텅 빈 피라미드-형상의 리세스를 형성하며, 이 중 일 부분은 프리즘 (800) 과 연관된 네거티브 공간 (860) 으로 도시된다. 리세스는, 텅 비거나, 다양한 실시예들에서, 예를 들어, 반사 백킹 또는 반사 고체로 채워질 수 있다.

어셈블리 (880) 에서의 각각의 프리즘은 시차 및 틸트가 없는 이미지들을 생성하기 위해 위에서 정의된 기하학적 관계에 따라 포지셔닝된 면들을 갖도록 제조될 수 있다. 하부 외부 (제 3) 표면들의 각도는 어셈블리 (880) 가 틸팅된 측면들을 갖는 것으로 보이게 할 수 있다.

도 7a 내지 도 7c 는 네거티브 렌즈라고도 불리는, 평면오목 렌즈 (940) 를 갖는 프리즘 어레이 카메라에 대한 프리즘 (900) 의 다른 실시예를 도시한다. 도 6a 내지 도 6c 에 대해 위에서 설명된 렌즈 (940) 의 이등변 프리즘 설계로의 결합은 카메라의 FOV 를 더 증가시킬 수 있다.

도 7a 는 어레이 카메라 대칭 수직축 (950) 에 직교하게 포지셔닝된 제 1 표면 (910), 대칭 수직축 (950) 에 대해 각도 α 로 포지셔닝된 프리즘 (900) 의 제 2 표면 (920), 대칭 수직축 (950) 에 대해 각도 2α 로 포지셔닝된 카메라 광축 (945), 및 제 1 표면 (910) 에 대해 각도 2α 로 포지셔닝된 제 3 표면 (930) 을 갖는 프리즘 (900) 의 잘라낸 측면 뷰를 도시한다. 제 3 표면 (930) 은 대응하는 카메라를 마주할 수 있다. 카메라 (도 7a 에서는 미도시) 는 프리즘 (900) 외부의 카메라 광축 (945) 상에서 어디든지 위치될 수 있다. 위에서 설명된 시차 및 틸트가 없는 설계 원리들에 따르면, 카메라 광축 (945) 은 대칭 수직축에 대해 각도 2α 로 각도가 이루어지고 프리즘의 정점 A 를 통과한다. 수직 카메라의 프로젝션의 중심은 또한 대칭 수직축 (950) 을 따라 위치될 수 있으며 또한 정점 A 를 통과한다. 프리즘 (900) 은 일부 예들에서 도 1b 에 도시된 굴절 프리즘들 (141, 146) 로서 이용될 수 있다.

네거티브 렌즈 (940) 는 제 3 표면 (930) 에 형성되는 것으로 도시된다. 네거티브 렌즈 (940) 는, 다양한 실시형태들에서, 프리즘 (900) 으로부터 카빙되거나 컷팅될 수 있거나, 프리즘 (900) 과 몰딩되거나 그렇지 않으면 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 3 표면은 평평할 수도 있고, 네거티브 렌즈는, 예를 들어, 접착제에 의해, 표면에 커플링될 수도 있다. 프리즘 (900) 내에 카빙된 렌즈는 얇은 폼-팩터 어레이 카메라와의 이용에 보다 적합할 수 있다.

이러한 렌즈 (940) 는 전체 광학 설계의 부분으로서 고려되고 카메라의 초점을 맞추는데 이용될 렌즈 어셈블리와 함께 최적화되어야 한다. 그러한 렌즈 (940) 는 카메라를 향해 이동하는 광선들을 퍼지게 함으로써 FOV 를 증가시킨다. 일 예에서, 렌즈 표면은 프로젝션의 중심에 중심이 맞춰진 구 (sphere) 의 부분일 수 있다. 모든 광선들은 수직으로 진입하고 굴절되지 않는다. 광선들이 유리 내부의 작은 각도를 커버하는 경우일지라도, 그것들이 렌즈 (940) 의 평평한 표면을 통해서 빠져 나가는 경우, 각도는 증가된다. 광선의 각도가 전반사에 가까운 경우, 빠져 나가는 각도는 상당히 증가된다.

도 7b 는 개별적으로 보여진 프리즘 (900) 의 사시도 및 4-카메라 프리즘 어레이 카메라에서 이용될 수 있는 바와 같은 4 개의 프리즘들 (900) 의 어셈블리 (980) 의 사시도를 도시한다. 도시된 구성은 프리즘 어셈블리의 예로서 제공되고, 다른 실시예들에서는, 2 개, 3 개, 5 개, 또는 그보다 많은 프리즘들이 어셈블리에서 이용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각 개개의 프리즘의 정점 A 은 각각 다른 프리즘의 정점에 실질적으로 인접하게 포지셔닝될 수 있고, 상부 (제 1) 표면들 (910) 은 공면일 수도 있다. 각각의 프리즘 (900) 의 제 3 표면 (930) 은, 4 개의 프리즘들을 갖는 예시된 예에서, 상부 표면들 (910) 을 통해서 어셈블리 (980) 에 진입하는 광이 제 3 표면들 (930) 을 통해서 4 개의 방향들에서 바깥쪽으로 리다이렉팅되도록 어셈블리 (980) 의 외부 측면을 형성한다. 어셈블리 (980) 가 입체로 보이기는 하나, 프리즘들의 각도를 갖는 하부 내부 (제 2) 표면들 (920) 은 프리즘 어셈블리 (980) 에 텅 빈 피라미드-형상의 리세스를 형성하며, 이 중 일 부분은 프리즘 (900) 과 연관된 네거티브 공간 (960) 으로 도시된다. 리세스는, 텅 비거나, 다양한 실시예들에서, 예를 들어, 제 2 표면 (920) 상의 반사 백킹 또는 반사 고체로 채워질 수 있다. 제 3 표면들 (930) 의 각도는 어셈블리 (980) 가 틸팅된 측면들을 갖는 것으로 보이게 할 수 있다. 제 3 표면들 (930) 은 측면들에서 네거티브 렌즈들 (940) 을 보인다.

도 7c 는 가상 카메라 V 의 관점에서부터의 도 7a 의 개념의 표현을 도시한다. 도 7c 는 구부러지지 않으면서 각도 90-α 로 가상 카메라 V 로부터 (네거티브 렌즈 (940) 의 미러 이미지에 대응하는) 가상 네거티브 렌즈 (970) 를 통해서 프리즘 (900) 에 진입하여, 전반사의 각도로 제 1 표면 (910) 에 도달하는 광선 (935) 을 도시한다. 이 광선 (935) 은 대략 수평으로 제 1 표면 (910) 을 통해서 프리즘 (900) 을 빠져 나간다. 동시에, 가상 카메라로부터의 수직 광선 (미도시, 수직 광선은 대칭 수직축 (950) 을 따라 이동할 것이다) 이 수직으로 빠져 나간다. 이에 따라, 카메라가 풀 FOV 90-α 도를 갖는다면 - 여기서 a 는 전반사의 각도이다 -, 유리 바깥쪽의 전체 90°필드를 커버할 것이다. 더불어, 2 개 이상의 그러한 카메라들이 180°의 FOV 를 커버할 것이다. 4 개의 그러한 카메라들은 2 개의 그러한 카메라들보다 넓은 직교 커버리지로 180°의 FOV 를 커버할 것이다.

도시된 바와 같이, 카메라 C 및 추가적인 프리즘 (예를 들어, 어셈블리 (980) 에서 프리즘 (900) 과 함께 배열된 다른 프리즘) 에 대응하는 카메라에 의해 캡쳐된 이미지 사이의 시차 아티팩트들을 감소시키기 위해, 제 2 표면 (920) 에 의해 형성된 평면은 수직 광축 (950) 과 카메라 광축 (945) 사이에 형성된 각도 1 을 이등분하고, 각도 1 은 각도 2 의 두 배의 각도 값을 갖는다. 제 1 표면 (910) 과 제 3 표면 (930) 사이에 형성된 각도 3 은 각도 1 의 각도 값의 두 배의 각도 값 (2α) 을 갖는다. 어셈블리에서의 각각의 프리즘 및 그것의 대응하는 카메라는 이러한 시차를 감소시키는 설계 원리들에 따라 형상이 이루어지고/이루어지거나 배열될 수 있다. 도 5a 내지 도 7c 에서 간략함의 목적으로 일 지점 소스로 도시되었으나, 카메라 C 는 다양한 컴포넌트들, 예를 들어, 이미지 센서, 센서 상에 입사되기 전에 프리즘의 제 3 표면을 빠져 나가는 광에 대한 이차 리다이렉팅을 제공하기 위한 미러 혹은 굴절 엘리먼트, 및 이미지 센서와 미러 혹은 굴절 엘리먼트 사이에 포지셔닝된 렌즈 어셈블리 중 하나 이상을 포함할 수도 있음이 이해될 것이다.

프리즘 어레이 카메라의 위에서 설명된 실시예들은, 일부 예들에서, 하부 내부 표면에 의해 형성된 평면이 수직 광축과 카메라 광축 사이에 형성된 각도를 이등분하도록, 프로젝션의 대응하는 카메라 중심과 가상 카메라의 프로젝션의 가상 중심 사이에 형성된 라인의 중간에 그리고 직교하게 프리즘의 하부 내부 표면을 위치시키는 시차가 없는 설계 원리들에 기초하여 구성될 수 있다. 그러한 예들에서, 어레이 카메라는 틸트 아티팩트들이 있을 수도 있거나 없을 수도 있다. 다른 예들에서, 프리즘 어레이 카메라의 위에서 설명된 실시예들은 도 3a 내지 도 4 의 시차 및 틸트가 없는 설계 원리에 기초할 수 있다. 이러한 설계는 도 5a 내지 도 7c 의 것보다 제한적이나, 틸트 및 시차 양자 모두를 제거한다.

V. 예시적인 이미지 캡쳐 프로세스의 개관

도 8 은 폴딩되는 광학 이미지 캡쳐 프로세스 (1000) 의 실시예를 도시한다. 프로세스 (1000) 는 블록 (1005) 에서 시작되며, 여기서 복수의 이미징 센서 어셈블리들이 제공된다. 이 단계는 이전 도면들에 대해 위에서 논의된 센서 어레이 구성들 중 임의의 것을 포함한다. 센서 어셈블리들은, 도 1a 및 도 1b 에 대해 위에서 논의된 바와 같은, 센서, 렌즈 시스템, 및 렌즈 시스템으로부터 센서로 광을 리다이렉팅하도록 포지셔닝된 반사 표면을 포함할 수도 있다. 센서 어셈블리들은 대안적으로 센서, 렌즈 시스템, 및 위에서 논의된 바와 같은 굴절 프리즘 예들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 프로세스 (1000) 는 그 다음에 블록 (1010) 으로 이동하며, 여기서 복수의 이미지 센서들에 근접하게 적어도 하나의 굴절 표면이 장착된다. 예를 들어, 이 단계는 센서 어레이의 중심에 중앙 프리즘 어셈블리를 장착하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 중앙 프리즘 어셈블리는 어레이에서의 각각의 센서와 연관된 적어도 하나의 표면을 포함한다. 일부 실시예들에서 이차 미러들 또는 프리즘들이 제공될 수 있는데, 예를 들어, 어레이의 전체 높이를 감소시키기 위해 각각의 센서와 연관된 렌즈 어셈블리 사이에 하나의 이차 미러 또는 프리즘이 포지셔닝된다.

프로세스 (1000) 는 그 다음에 블록 (1015) 으로 전이하며, 여기서 타겟 장면의 이미지를 포함하는 광이 이미징 센서들을 향해 적어도 하나의 굴절 표면을 통해서 굴절된다. 예를 들어, 광의 부분은 복수의 센서들의 각각의 대응하는 하나를 향해 프리즘 어셈블리에서의 복수의 프리즘들의 각각을 통해서 굴절될 수도 있다. 이 단계는 각각의 센서와 연관된 렌즈 어셈블리를 통해서 광을 통과시키는 단계를 더 포함할 수도 있고, 제 2 표면에서 센서로 광을 반사하는 단계를 또한 포함할 수도 있으며, 여기서 렌즈 어셈블리는 굴절 표면과 반사 표면 사이에 포지셔닝된다. 블록 (1015) 은 렌즈 어셈블리를 이용하여 및/또는 반사 표면 또는 굴절 표면 중 임의의 것의 이동을 통해서 광의 초점을 맞추는 것을 더 포함할 수도 있다.

프로세스 (1000) 는 그 다음에 블록 (1020) 으로 이동하며, 여기서 센서들은 타겟 이미지 장면의 복수의 이미지들을 캡쳐한다. 예를 들어, 각각의 센서는 해당 센서의 시야에 대응하는 장면의 부분의 이미지를 캡쳐할 수도 있다. 함께, 복수의 센서들의 시야들은 적어도 오브젝트 공간에서의 타겟 이미지를 커버한다. 센서들을 향해 이미지 장면으로부터의 광을 리다이렉팅하는데 이용된 굴절 프리즘들의 속성들로 인해, 낮은 프로파일을 유지하면서도 그러한 굴절 프리즘들을 구현하지 않는 시스템들에 비해 전체 시야가 증가될 수 있다.

프로세스 (1000) 는 그 다음에 블록 (1025) 으로 전이할 수도 있으며, 여기서 복수의 이미지들로부터 단일 이미지를 발생시키기 위해 이미지 스티칭 방법이 수행된다. 일부 실시예들에서, 도 2 의 이미지 스티칭 모듈 (240) 이 이 단계를 수행할 수도 있다. 이는 알려진 이미지 스티칭 기법들을 포함할 수도 있다. 또한, 시야들에서의 중첩의 임의의 영역들이 복수의 이미지들에서의 중첩을 발생시킬 수도 있으며, 이는 스티칭 프로세스에서 이미지들을 정렬하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 블록 (1025) 은 인접하는 이미지들의 중첩하는 영역에서 공통 피쳐들을 식별하고 이미지들을 정렬하기 위해 공통 피쳐들을 이용하는 것을 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 굴절 프리즘들의 표면들 사이의 기하학적 관계로 인해, 스티칭 전에 다양한 부분 이미지들 사이에 시차 또는 틸트 아티팩트들이 없거나 실질적으로 없을 수도 있다.

다음으로, 프로세스 (1000) 는 블록 (1030) 으로 전이하며, 여기서 스티칭된 이미지는 지정된 종횡비, 예를 들어, 4:3 또는 1:1 로 크롭핑된다. 마지막으로, 프로세스는 블록 (1035) 에서 크롭핑된 이미지를 저장한 후에 종료한다. 예를 들어, 이미지는 도 2 의 스토리지 (210) 에 저장될 수도 있거나, 타겟 장면의 미리 보기 이미지로서 디스플레이를 위해 도 2 의 작업 메모리 (205) 에 저장될 수도 있다.

VI. 구현하는 시스템들 및 전문용어

본원에 개시된 구현예들은 시차 및 틸트 아티팩트들이 없는 다수의 어레이 카메라들에 대한 시스템들, 방법들, 및 장치를 제공한다. 이러한 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이의 임의의 조합으로 구현될 수도 있음을 당업자는 인식할 것이다.

일부 실시예들에서, 위에서 논의된 회로들, 프로세스들, 및 시스템들은 무선 통신 디바이스에서 사용될 수도 있다. 무선 통신 디바이스는 다른 전자 디바이스들과 무선으로 통신하는데 이용되는 일 종류의 전자 디바이스일 수도 있다. 무선 통신 디바이스들의 예들은 셀룰러 전화기들, 스마트 폰들, 개인용 휴대정보 단말기 (PDA) 들, 전자책 단말기들, 게이밍 시스템들, 음악 재생기들, 넷북들, 무선 모뎀들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿 디바이스들 등을 포함한다.

무선 통신 디바이스는 하나 이상의 이미지 센서들, 2 개 이상의 이미지 신호 프로세서들, 명령들을 포함하는 메모리, 또는 위에서 논의된 프로세스들을 이행하는 모듈들을 포함할 수도 있다. 디바이스는 또한 데이터, 메모리로부터의 프로세서 로딩 명령들 및/또는 데이터, 하나 이상의 통신 인터페이스들, 하나 이상의 입력 디바이스들, 디스플레이 디바이스와 같은 하나 이상의 출력 디바이스들, 및 전원/인터페이스를 가질 수도 있다. 무선 통신 디바이스는 추가적으로 송신기 및 수신기를 포함할 수도 있다. 송신기 및 수신기는 결합하여 트랜시버라고 지칭될 수도 있다. 트랜시버는 무선 신호들을 송신 및/또는 수신하기 위해 하나 이상의 안테나들에 커플링될 수도 있다.

무선 통신 디바이스는 다른 전자 디바이스 (예를 들어, 기지국) 에 무선으로 접속할 수도 있다. 무선 통신 디바이스는 대안적으로 모바일 디바이스, 이동국, 가입자국, 사용자 기기 (UE), 원격국, 액세스 단말기, 모바일 단말기, 단말기, 사용자 단말기, 가입자 유닛 등으로 지칭될 수도 있다. 무선 통신 디바이스들의 예들은 랩탑 컴퓨터 또는 데스크탑 컴퓨터, 셀룰러 폰들, 스마트 폰들, 무선 모뎀들, 전자책 단말기들, 태블릿 디바이스들, 게이밍 시스템들 등을 포함한다. 무선 통신 디바이스들은 3 세대 파트너쉽 프로젝트 (3GPP) 와 같은 하나 이상의 산업 표준들에 따라 동작할 수도 있다. 따라서, 일반적인 용어 "무선 통신 디바이스" 는 산업 표준들에 따라 다양한 명명법들로 설명된 무선 통신 디바이스들 (예를 들어, 액세스 단말기, 사용자 기기 (UE), 원격국 등) 을 포함할 수도 있다.

본원에 설명된 기능들은 하나 또는 그 이상의 명령들로 프로세서-판독가능 매체 또는 컴퓨터-판독가능 매체에 저장될 수도 있다. 용어 "컴퓨터-판독가능 매체" 는 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체를 지칭한다. 제한하지 않는 예로서, 그러한 매체는, RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, CD-ROM 이나 다른 광학적 디스크 저장소, 자기적 디스크 저장소나 다른 자기적 저장 디바이스들, 또는 명령들이나 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 이용될 수도 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수도 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수도 있다. 본원에서 이용된 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크, 및 Blu-ray®디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는데 반해, 디스크 (disc) 들은 레이저를 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 컴퓨터-판독가능 매체는 유형이고 일시적이지 않을 수도 있음에 유의해야 한다. 용어 "컴퓨터-판독가능 제품" 은 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서에 의해 실행, 프로세싱, 또는 컴퓨팅될 수도 있는 코드 또는 명령들 (예를 들어, "프로그램") 과 조합하는 컴퓨팅 디바이스 또는 프로세서를 말한다. 본원에서 이용된 바와 같은 용어 "코드" 는 소프트웨어, 명령들, 코드들, 또는 컴퓨팅 디바이스나 프로세서에 의해 실행될 수 있는 데이터를 지칭할 수도 있다.

본원에 개시된 방법들은 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 작동들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 작동들은 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 서로 상호 교환될 수도 있다. 다시 말해, 설명된 방법들의 적절한 동작을 위해 단계들 또는 작동들의 특정한 순서가 요구되지 않는 한, 특정한 단계들 및/또는 작동들의 순서 및/또는 이용은 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 수정될 수도 있다.

본원에서 이용된 바와 같은 용어들 "커플", "커플링", "커플링된", 또는 단어 '커플' 의 다른 변형들은 간접적인 접속 또는 직접적인 접속 중 어느 일방을 가리킬 수도 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 제 1 컴포넌트가 제 2 컴포넌트에 "커플링되면", 제 1 컴포넌트는 제 2 컴포넌트에 간접적으로 접속되거나 제 2 컴포넌트에 직접적으로 접속될 수도 있다. 본원에서 이용된 바와 같은, 용어 "복수" 는 2 개 이상을 뜻한다. 예를 들어, 복수의 컴포넌트들은 2 개 이상의 컴포넌트들을 표시한다.

용어 "결정하기" 는 매우 다양한 작동들을 망라하므로, "결정하기" 는 산출하기, 계산하기, 프로세싱하기, 도출하기, 조사하기, 검색하기 (예를 들어, 테이블, 데이터베이스, 또는 다른 데이터 구조 내 검색하기), 확인하기 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하기" 는 수신하기 (예를 들어, 정보 수신하기), 액세스하기 (예를 들어, 메모리 내의 데이터에 액세스하기) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하기" 는 해결하기, 선택하기, 고르기, 설정하기 등을 포함할 수 있다.

구절 "~ 에 기초하는" 은 달리 명백히 명시되지 않는 한 "오직 ~ 에만 기초하는" 을 의미하지 않는다. 다시 말해, 구절 "~ 에 기초하는" 은 "오직 ~ 에만 기초하는" 및 "적어도 ~ 에 기초하는" 양자 모두를 말한다.

앞서의 설명에서, 예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 세부사항들이 주어진다. 그러나, 예들은 이러한 특정 세부사항들이 없이 실시될 수도 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 불필요한 세부사항으로 예들을 모호하게 하지 않기 위해 전기 컴포넌트들/디바이스들은 블록도들로 보여질 수도 있다. 다른 예들에서, 예들을 더 설명하기 위해 그러한 컴포넌트들, 다른 구조들, 및 기법들이 상세히 보여질 수도 있다.

제목들은 참조를 위해 그리고 다양한 섹션들을 위치시키는 것을 돕기 위해 본 명세서에 포함된다. 이러한 제목들은 그와 관련하여 설명된 개념들의 범위를 제한하고자 하지 않는다. 그러한 개념들은 전체 명세서에 걸쳐 적용가능할 수도 있다.

예들은 프로세스로서 설명될 수도 있으며, 프로세스는 플로차트, 플로 다이어그램, 유한 상태도, 구조도, 또는 블록도로 도시됨에 또한 유의한다. 플로차트가 동작들을 순차적인 프로세스로 설명할지라도, 동작들 중 많은 동작들은 병렬로, 또는 동시에 수행될 수 있고, 프로세스는 반복될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재배열될 수도 있다. 프로세스는 프로세스의 동작들이 완료되는 경우 종료된다. 프로세스는 방법, 기능, 절차, 서브루틴, 서브프로그램 등에 대응할 수도 있다. 프로세스가 소프트웨어 기능에 대응하는 경우, 프로세스의 종료는 호 기능 또는 메인 기능으로의 기능의 복귀에 대응한다.

개시된 실시예들의 앞서의 설명은 당업자가 본 발명을 실시하거나 이용하는 것을 가능하게 하도록 하기 위해 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 수정예들이 당업자에게는 자명할 것이고, 본원에서 정의된 일반적인 원칙들은 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본원에서 보여진 예시적인 실시예들로 제한되도록 의도된 것은 아니며 본원의 개시된 원칙들과 신규의 특징들과 일치하는 광의의 범위를 제공하기 위한 것이다.

Claims (30)

1. 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라로서,
   상기 프리즘 어레이 카메라의 대칭 수직축 주위에 포지셔닝된 복수의 카메라들로서, 상기 복수의 카메라들의 각각의 카메라는,
   이미지 센서, 및
   상기 대칭 수직축에 대해 제 1 각도로 포지셔닝된 광축으로서, 상기 제 1 각도는 각도 값에 대응하는, 상기 광축
   을 포함하는, 상기 복수의 카메라들; 및
   복수의 프리즘들
   을 포함하고,
   각각의 프리즘은 적어도 부분적으로 굴절에 의해 상기 복수의 카메라들 중 대응하는 카메라를 향해 상기 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분을 다이렉팅하도록 구성되고,
   각각의 프리즘은,
   상기 프리즘 어레이 카메라의 상기 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝된 제 1 표면으로서, 상기 제 1 표면은 상기 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 상기 제 1 표면을 통해서 상기 프리즘에 진입하도록 포지셔닝되는, 상기 제 1 표면,
   제 2 표면으로서, 상기 제 2 표면은 상기 제 2 표면에 의해 형성된 평면이 상기 대응하는 카메라의 상기 광축과 상기 대칭 수직축 사이의 상기 제 1 각도를 이등분하도록 포지셔닝되는, 상기 제 2 표면, 및
   제 3 표면으로서, 상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면을 향해 상기 제 1 표면으로부터 수신된 광의 부분을 리다이렉팅하도록 구성되고, 상기 제 3 표면은 상기 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 상기 프리즘을 빠져 나가 상기 대응하는 카메라를 향해 이동하도록 포지셔닝되는, 상기 제 3 표면
   을 포함하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프리즘은 상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이의 교차 지점에서의 정점을 더 포함하고, 상기 복수의 카메라들의 상기 각각의 카메라의 상기 광축 및 상기 프리즘 어레이 카메라 시스템의 상기 대칭 수직축은 상기 정점을 통과하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 3 표면은 상부 표면에 대해 제 2 각도로 포지셔닝되고, 상기 제 2 각도는 상기 각도 값에 대응하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 표면의 길이 및 상기 제 3 표면의 길이는 실질적으로 동일한, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 3 표면 내에 형성되거나 상기 제 3 표면에 부착된 네거티브 렌즈를 더 포함하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 표면 상에 제공된 반사 백킹을 더 포함하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
7. 제 1 항에 있어서,
   제 1 광 폴딩 (folding) 표면은 상기 굴절 프리즘의 하부 내부 표면을 포함하고, 상기 복수의 카메라들의 각각의 카메라는 상기 제 1 광 폴딩 표면과 상기 이미지 센서 사이에 포지셔닝된 이차 광 폴딩 표면을 더 포함하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
8. 제 8 항에 있어서,
   상기 이차 광 폴딩 표면은 굴절 표면 또는 추가적인 프리즘을 포함하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 카메라들의 각각의 카메라는 상기 프리즘의 상기 제 3 표면과 상기 이미지 센서 사이에 포지셔닝된 렌즈 어셈블리를 더 포함하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 카메라들의 각각으로부터의 상기 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분으로부터 발생된 이미지를 타겟 장면의 최종 이미지에 결합하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는, 타겟 이미지 장면을 캡쳐하기 위한 프리즘 어레이 카메라.
11. 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법으로서,
    상기 프리즘 어레이 카메라의 대칭 수직축을 결정하는 단계; 및
    상기 프리즘 어레이 카메라의 복수의 카메라들의 각각의 카메라에 대해,
    상기 카메라의 광축이 상기 대칭 수직축에 대해 제 1 각도로 포지셔닝되도록 상기 카메라를 포지셔닝하는 단계로서, 상기 제 1 각도는 각도 값에 대응하는, 상기 카메라를 포지셔닝하는 단계, 및
    광 엘리먼트를 포지셔닝하는 단계로서,
    상기 광 엘리먼트의 제 1 표면이 상기 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝되고,
    제 2 표면에 의해 형성된 평면이 상기 제 1 각도를 이등분하도록 상기 광 엘리먼트의 상기 제 2 표면이 포지셔닝되도록
    상기 광 엘리먼트를 포지셔닝하는, 상기 광 엘리먼트를 포지셔닝하는 단계
    를 포함하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 엘리먼트의 제 3 표면이 상기 광 엘리먼트의 상기 제 1 표면에 대해 제 2 각도로 포지셔닝되도록 상기 광 엘리먼트를 포지셔닝하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 각도는 상기 각도 값에 대응하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 엘리먼트는 상기 제 1 표면에 대한 제 1 길이 및 상기 제 3 표면에 대한 제 2 길이를 가지고, 상기 제 1 길이는 상기 제 2 길이와 실질적으로 동일한, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
14. 제 12 항에 있어서,
    대응하는 광학 엘리먼트의 상기 제 3 표면으로부터 타겟 이미지 장면의 부분을 나타내는 광을 수신하도록 상기 복수의 카메라들의 각각을 포지셔닝하는 단계를 더 포함하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 엘리먼트의 상기 제 3 표면 내의 또는 상기 광 엘리먼트의 상기 제 3 표면에 고정된 네거티브 렌즈를 제공하는 단계를 더 포함하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
16. 제 11 항에 있어서,
    상기 광 엘리먼트의 상기 제 2 표면 상에 반사 백킹을 제공하는 단계를 더 포함하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
17. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 카메라들의 각각과 전자 통신하는 프로세서를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 프로세서는 복수의 이미지들을 상기 타겟 이미지 장면의 최종 이미지로 결합하도록 구성되고, 상기 복수의 이미지들의 각각은 상기 복수의 카메라들의 대응하는 하나로부터 수신되고 대응하는 광학 엘리먼트의 상기 제 3 표면으로부터 수신된 상기 타겟 이미지 장면의 부분의 표현을 포함하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
18. 제 11 항에 있어서,
    상기 광학 엘리먼트의 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 광학 엘리먼트의 정점에서 교차하고, 상기 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법은 상기 광학 엘리먼트의 상기 정점과 교차하도록 상기 복수의 카메라들의 대응하는 하나의 상기 광축을 포지셔닝하는 단계를 더 포함하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광학 엘리먼트의 상기 정점은 상기 대칭 수직축을 따라 위치해 있는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    각각의 광학 엘리먼트의 정점이 적어도 하나의 다른 광학 엘리먼트의 정점에 인접하도록 상기 복수의 카메라들의 각각과 연관된 상기 광학 엘리먼트를 포지셔닝하는 단계를 더 포함하는, 프리즘 어레이 카메라를 제조하는 방법.
21. 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리로서,
    대칭 수직축; 및
    상기 어레이 카메라의 복수의 카메라들의 대응하는 하나와 각각 연관되고 상기 복수의 카메라들 중 상기 대응하는 하나를 향해 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분을 통과시키도록 구성된 복수의 굴절 광학 엘리먼트들
    을 포함하고,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각은,
    상기 프리즘 어레이 카메라의 상기 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝된 제 1 표면으로서, 상기 제 1 표면은 상기 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 상기 제 1 표면을 통해서 상기 프리즘에 진입하도록 포지셔닝되는, 상기 제 1 표면,
    제 2 표면으로서, 상기 제 2 표면은 상기 제 2 표면에 의해 형성된 평면이 상기 대응하는 카메라의 상기 광축과 상기 대칭 수직축 사이의 상기 제 1 각도를 이등분하도록 포지셔닝되는, 상기 제 2 표면,
    제 3 표면으로서, 상기 제 2 표면은 상기 제 3 표면을 향해 상기 제 1 표면으로부터 수신된 광의 부분을 리다이렉팅하도록 구성되고, 상기 제 3 표면은 상기 타겟 이미지 장면을 나타내는 광의 부분이 상기 프리즘을 빠져 나가 상기 대응하는 카메라를 향해 이동하도록 포지셔닝되는, 상기 제 3 표면, 및
    상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면의 교차점에 의해 정의된 정점
    을 포함하는, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각의 상기 제 2 표면 상에 제공된 반사 백킹을 더 포함하는, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
23. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각의 정점은 상기 대칭 수직축을 따라 포지셔닝된 지점인, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
24. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각의 정점은 상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 서로의 정점에 실질적으로 인접하게 포지셔닝되는, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 상기 제 1 표면들은 실질적으로 공면인, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 상기 제 2 표면들은 상기 프리즘 어셈블리 내에 리세스를 정의하는, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
27. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각의 상기 제 3 표면 내에 형성되거나 상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각의 상기 제 3 표면에 부착된 네거티브 렌즈를 더 포함하는, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
28. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각은 대략 1.5 이상의 굴절률을 갖는 실질적으로 투명한 재료로부터 제조되는, 어레이 카메라에서의 이용을 위한 프리즘 어셈블리.
29. 이미지들을 캡쳐하기 위한 장치로서,
    타겟 이미지 장면의 복수의 부분들을 캡쳐하는 수단;
    상기 복수의 부분들의 각각의 부분을 나타내는 광을 굴절시키는 수단으로서, 상기 광을 굴절시키는 수단은,
    상기 광을 굴절시키는 수단의 상기 대칭 수직축에 직교하게 포지셔닝된 제 1 평면,
    상기 대칭 수직축에 대해 제 1 각도로 포지셔닝된 제 2 평면으로서, 상기 제 1 각도는 제 1 각도 값에 대응하는, 상기 제 2 평면, 및
    상기 제 1 표면에 대해 제 2 각도로 포지셔닝된 제 3 평면으로서, 상기 제 2 각도는 상기 제 1 각도 값의 두 배와 실질적으로 동일한 제 2 각도 값에 대응하는, 상기 제 3 평면
    을 포함하는 기하학적 관계로 배열된 면들을 포함하는, 상기 광을 굴절시키는 수단; 및
    상기 복수의 부분들을 상기 타겟 이미지 장면의 최종 이미지로 어셈블하는 수단
    을 포함하는, 이미지들을 캡쳐하기 위한 장치.
30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광을 굴절시키는 수단은 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 어셈블리를 포함하고, 상기 복수의 굴절 광학 엘리먼트들의 각각은 상기 기하학적 관계로 배열된 적어도 3 개의 면들을 갖는, 이미지들을 캡쳐하기 위한 장치.

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