KR20180042341A - 채널 특정 조정 가능성을 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스 - Google Patents

채널 특정 조정 가능성을 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스 Download PDF

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KR20180042341A
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프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
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Abstract

서로 나란히 배열된 광 채널들의 단일 라인 어레이를 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스에, 각각의 광 채널의 이미지 센서 영역, 각각의 광 채널의 광학계 그리고 각각의 채널의 빔 편향 디바이스 사이의 상대 위치를 채널 특정하게 변화시키기 위한 또는 각각의 광 채널의 광학계의 광학 특성 또는 각각의 광 채널의 광 경로의 편향에 관련된 빔 편향 디바이스의 광학 특성을 채널 특정하게 변화시키기 위한 조정 수단, 그리고 디폴트 값들이 저장된 저장소 및/또는 조정 수단을 채널 특정하게 제어하기 위해 센서 데이터를 디폴트 값들로 변환하기 위한 제어기를 제공하는 것은 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 제조 허용 오차들에 대한 요건들을 감소시키고 그리고/또는 이 프로시저에 의해 수반되는 추가 복잡성이 다시 보상되도록 온도 변화들에 대한 위치 및 모양 불변성과 관련하여 다중 조리개 이미징 디바이스에 대한 요건들을 감소시키는 데 사용된다.

Description

채널 특정 조정 가능성을 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스
본 발명은 서로 나란히 배열된 광 채널들의 단일 라인 어레이를 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스에 관한 것이다.
종래의 카메라들은 전체 객체 필드 또는 전체 시야를 이미지화하는 하나의 이미징 채널을 포함한다. 이러한 카메라들은 이미징 시스템이 적응되어 제조 허용 오차들 및 사용 온도 범위를 확장시킬 수 있게 하고 그리고/또는 자동 초점 및 광학 이미지 안정화 기능들을 가능하게 하는 적응형 컴포넌트들을 포함한다. 다중 조리개 이미징 시스템들은 전체 시야의 일부만을 각각 캡처하는 여러 개의 이미징 채널들로 구성된다.
본 발명의 목적은 비용과 이미징 품질 사이의 개선된 비율로 제조될 수 있는 다중 조리개 이미징 디바이스를 제공하는 것이다.
이 목적은 독립 청구항들의 요지에 의해 달성된다.
본 발명의 기반이 되는 아이디어는, 서로 나란히 배열된 광 채널들의 단일 라인 어레이를 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스에, 각각의 광 채널의 이미지 센서 영역, 각각의 광 채널의 광학계(optics) 그리고 각각의 채널의 빔 편향 디바이스 사이의 상대 위치의 채널 특정 변화에 대한, 또는 각각의 광 채널의 광학계의 광학 특징의 또는 각각의 광 채널의 광 경로의 편향과 관련된 빔 편향 디바이스의 광학 특성의 채널 특정 변화에 대한 조정 수단을, 그리고 디폴트 값들이 저장된 저장소 및/또는 조정 수단의 채널 특정 제어를 위해 센서 데이터를 디폴트 값들로 변환하기 위한 제어기를 제공하는 것이 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 제조 허용 오차들에 대한 요건들의 감소 및/또는 이 프로시저에 의해 수반되는 추가 복잡성이 다시 보상되도록 온도 변화들에 대한 위치 및 모양 불변성과 관련하여 다중 조리개 이미징 디바이스에 대한 요건들의 감소를 가능하게 한다는 점이다. 조정 수단은 다중 조리개 이미징 디바이스의 광학 이미지 안정화 제어기에 의해 그리고/또는 다중 조리개 이미징 디바이스의 수동 또는 자동 초점 조정 기능에 의해 제어되는 액추에이터들에 추가하여 제공될 수 있다.
유리한 구현들이 종속 청구항들의 대상이다. 다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면들을 참조로 상세히 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 조정 수단이 포함할 수 있고 각각의 채널의 이미지 센서 영역, 광학계 및/또는 빔 편향 디바이스 세그먼트 사이의 채널 특정 상대 이동을 수행하는 액추에이터를 예시하기 위한 채널들 중 한 채널의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 조정 수단이 포함할 수 있고 라인 연장 방향에 평행한 축을 중심으로 빔 편향 디바이스의 회전을 실행하는 액추에이터를 예시하기 위한 채널들 중 한 채널의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 4는 도 1의 조정 수단이 포함할 수 있는 상변화 엘리먼트를 예시하기 위한 광 채널들 중 한 채널의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 5는 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 사시도를 도시하며, 여기서는 예시를 위해, 도 1의 조정 수단과 저장소 및/또는 제어기, 그리고 이미지 안정화 제어기 및 오토 초점 제어를 생략하는 한편, 도 1의 수단에 추가로 존재할 수 있고 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 이미지 안정화 제어기 또는 자동 초점 제어기의 일부인 잠재적 추가 액추에이터들의 특정 예들이 예시된다.
도 6은 다중 조리개 이미징 디바이스의 설치를 예시하기 위한 모바일 장치의 사시도를 도시한다.
도 7은 스테레오스코피(stereoscopy)를 위해 2개의 다중 조리개 이미징 디바이스들의 설치를 예시하기 위한 모바일 장치의 사시도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 도 1의 변형에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 측단면도 및 상면도를 각각 도시하며, 여기서 채널들의 광축들은 쌍을 이루는 서로 다른 경사면들의 수가 감소될 수 있게 라인 연장 방향에 평행한 공통 평면에서 발산 방식으로 통과하도록 사전 발산(pre-divergence)을 나타낸다.
도 1은 다중 조리개 이미징 디바이스의 일 실시예를 도시한다. 도 1의 다중 조리개 이미징 디바이스(10)는 이미지 센서(12) 및 각각의 광학계(161, 162, 163, 164)에 의해 각각 정의되는 복수의 광 채널들(14)을 포함한다. 각각의 광 채널(141, 142, 143, 144)은 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 전체 시야의 채널 특정 섹션을 각각의 광학계(161 - 164)에 의해 이미지 센서(12)의 각각의 이미지 센서 영역(121, 122, 123, 124) 상에 각각 투사하며, 여기서 부분 시야들은 부분적으로 중첩한다. 이미지 센서(12)는 예를 들어, 이미지 센서 영역들(121 - 124)에 픽셀 어레이들을 포함하는 칩일 수 있다. 대안으로, 이미지 센서(12)는 이미지 센서 영역(121 - 124)마다 하나의 픽셀 어레이 칩을 포함할 수 있다. 이미지 센서(12)가 이미지 센서 영역들(121 - 124) 상에 연속적으로 연장하는 픽셀 어레이, 즉 이미지 센서 영역들(121 - 124)이 위치되는 사각형 또는 다른 타입의 볼록한 연장부의 픽셀 어레이를 포함하는 것을 또한 생각할 수 있을 것이며, 이 경우에는 예를 들어, 이미지 센서(12)의 이러한 공통 연속 픽셀 어레이의 이미지 센서 영역들(121 - 124)만이 판독된다. 물론, 예를 들어, 2개 또는 여러 개의 채널들에 대한 하나의 칩 그리고 또 다른 채널들에 대한 다른 칩의 존재 등과 같이, 이러한 대안들의 서로 다른 혼합들이 또한 가능하다. 이미지 센서(12)의 여러 개의 칩들의 경우, 이들은 예를 들어, 하나 또는 여러 개의 보드들 상에, 이를테면 예를 들어, 모두 함께 또는 그룹들로 또는 이와 유사하게 장착될 수 있다.
광학계(161 - 164)는 각각, 예를 들어 렌즈 또는 렌즈들의 그룹으로 구성된다.
바람직하게는, 이미지 센서 영역들(121 - 124)은 공통 평면, 즉 광 채널들(14) 또는 그 광학계의 이미지 평면에 배열된다. 도 1에서, 이 평면은 예를 들어, 도 1에서 다음 설명을 단순화하기 위해 표시되며 참조 번호(20)가 제공된 데카르트 좌표계의 x 축 및 y 축에 걸쳐지거나 그에 의해 정의된 그 평면에 평행하다.
이미지 센서(12)에 평행한, 즉 xy 평면에 평행한 평면에서, 광학계(161 - 164)는 예를 들어, 서로 나란히 배열된다. 도 1의 예에서, 이미지 센서 평면에서의 이미지 센서 영역들(121 - 124)의 상대 위치들은, 광학계(161 - 164)의 광학 중심들이 이미지 센서 영역(121 - 124)의 중심들에 대해 중심이 맞춰지게 배열되도록 x 축 및 y 축을 따라, 즉 측 방향으로 이미지 센서(12)에 대한 광학계(161 - 164) 및 광학계(161 - 164)의 상대 위치들에 일치하여 위치된다. 이는 도 1의 예에서, 광 채널들(141 - 144)의 광축들(221 - 224)이 서로 평행하고 좌표계(20)의 z 축에 평행하며, 이러한 광축들에 대해 이미지 센서 영역들(121 - 124) 및 광학계(161 - 164)가 중심이 맞춰지게 위치됨을 의미한다. 지금까지 설명된 이미지 센서 영역들(121 - 124) 및 광학계(161 - 164)의 배열에 대한 대안들이 또한 있을 수 있다는 점이 지적된다. 예를 들어, 광축들(221 - 224)의 발산도 또한 생각할 수 있을 것이다. 광 경로들의 처음 평행 발산에 대한 대안들이 하기에서 더 논의될 것이다.
광학계(161 - 164)는 각각의 이미지 센서 영역(121 - 124) 상의 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 상이한, 부분적으로 중첩하는 부분 시야들의 장면에 객체를 투사하고, 대응하는 거리에 또는 이미지 센서(12)로부터 대응하는 간격으로 위치된다.
복수의 광 채널들(141 - 144)은 단일 라인 어레이로 예시된다. 광 채널들(141 - 144)은 x 축을 따라 서로 나란히 배열된다. 따라서 x 축은 어레이(14)의 라인 연장 방향에 대응한다. 또한, 이미지 센서 영역들(121 - 124)은 이 방향을 따라 서로 나란히 배열된다. 도 1에서, 광 채널들의 수는 예시적으로 4개이지만, 2보다 더 큰 많은 다른 수가 또한 가능할 것이다.
광 채널들의 선형 어레이에서, 라인 연장 방향을 따라 이미지 센서(12) 및 광학계(16)에 의해 아래쪽으로 제한되는 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 연장부는 렌즈의 직경보다 크다. z 축을 따라, 즉 광 채널들(141 - 144)의 광축들 또는 광 경로들을 따라 광학계(16)에 대한 이미지 센서(12)의 상호 배열에 의해 결정되는 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 최소 연장부는 z 축에 따른 최소 연장부보다 작지만, 단일 라인 어레이로서의 광 채널들(141 - 144)의 구현으로 인해, 라인 연장 방향(x)에 수직인 가로 방향(y)에서의 다중 조리개 이미징 디바이스의 최소 연장부보다는 크다. y 방향은 예를 들어, 어쩌면 홀더(18)를 포함하는, y 축에 따른 광학계(161 - 164)의 연장부와 같은, 각각의 개별 광 채널(141 - 144)의 가로 연장부에 의해 결정된다. 이러한 상황에서는, 애플리케이션, 즉 예를 들어, 하우징이 매우 편평한, 예를 들어 모바일 전화 등과 같은 휴대용 디바이스의 하우징으로의 다중 조리개 이미징 디바이스의 설치에 따라, 빔 편향이 없는 광 채널들의 시야들이 실제로는 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 시야의 실제로 원하는 방향으로부터 편향된 방향들로 지향되도록 이미지 센서(12) 및 광학계(161 - 164)를 배향하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(12) 및 광학계(161 - 164)가 편평한 하우징의 가장 넓은 면들 또는 메인 면들에 수직으로 배향되도록, 즉 이미지 센서(12)와 광학계(161 - 164) 사이의 광축들(221 - 224)이 이러한 메인 면들에 평행하면서, 캡처될 장면이 그에 수직인 방향, 즉 예를 들어 전면이며 예시적으로 디스플레이 유닛을 포함하는 하나의 메인 면 앞에 있거나, 예를 들어 하우징의 배면인 다른 메인 면 앞에 있도록 다중 조리개 이미징 디바이스(10)를 설치하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 이유로, 다중 조리개 이미징 디바이스(10)는 다중 조리개 이미징 디바이스(10)에서 볼 때, 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 전체 시야가 z 축의 방향이 아닌 다른 어떤 곳에 있도록 복수의 광 채널들(14)의 광 경로들 또는 광축들(221 - 224)을 편향시키는 빔 편향 디바이스를 포함한다. 도 1은 편향 이후 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 전체 시야가 기본적으로 y 축을 따르는, 즉 편향이 기본적으로 zy 평면에서 발생하는 예시적인 경우를 예시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 1의 실시예에서, 빔 편향 디바이스(24)에 의한 또는 예를 들어, 광학계(161 - 164)에서의 편향 이전의 또는 이러한 편향이 없는 광축들(221 - 224)은 도 1에 도시된 바와 같이 서로 평행하거나, 그밖에는 이것으로부터 약간 벗어난다. 광학계(161 - 164) 및 이미지 센서 영역들(121 - 124)의 대응하는 중심 맞춤 위치 결정은 제조가 용이하고 설치 크기를 최소화하는 것과 관련하여 유리하다. 광 채널들의 광 경로들의 평행화는 또한 개개의 채널들(141 - 14N)에 의해 커버되거나 각각의 이미지 센서 영역들(121 - 124) 상에 투사된 부분 시야들을 추가 조치들, 즉 빔 편향 없이 거의 완전히 중첩되게 한다. 다중 조리개 이미징 디바이스(10)로 더 큰 전체 시야를 커버하기 위해, 도 1의 빔 편향 디바이스(24)의 다른 기능은 채널들(141 - 14N)의 부분 시야들이 보다 적게 서로 중첩하도록 광 경로들에 발산을 제공하는 것이다.
예를 들어, 빔 편향 디바이스(24) 앞의 또는 빔 편향 디바이스(24) 없이, 광 채널들(141 - 144)의 광 경로들의 광축들(221 - 224)이 서로 평행하거나, 모든 채널들에 걸쳐 평균화된 배향에 따른 평행 배향과 비교하여 광 채널들(141 - 14N)의 부분 시야들의 최소 조리개 각도의 10분의 1 미만만큼 편향되는 것으로 가정한다. 어떠한 추가 조치들도 없이, 다음에 부분 시야들이 대부분은 중첩할 것이다. 따라서 도 1의 빔 편향 디바이스(24)는 각각의 광 채널(141 - 14N)에 대해, 각각 광학적으로 평면이고 서로 기울어진, 즉 광 채널들의 부분 시야들이 공간 각과 관련하여 보다 적게 중첩하고 예를 들어, 광 채널들(141 - 14N)의 개별 부분 시야들의 조리개 각도의 1.5배보다 큰 조리개 각도를 포함하는 전체 시야를 예를 들어 커버하도록 해당 채널과 모호하지 않게 연관된 반사면(261 - 264)을 포함한다. 도 1의 예시적인 경우에서, 반사면들(261 - 264)의 상호 경사는 예를 들어, 부분 시야들(301 - 304)의 2차원 배열에 따라 전체 시야(28)를 커버하도록 실제로 x 축을 따라 선형적으로 서로 나란히 배열된 광 채널들(141 - 14N)을 제공한다.
도 1의 실시예에서, 한편으로는 빔 편향 이전의 광축들의 평균 방향 및 빔 편향 이후 광축들의 평균 방향에 걸친 평면에서, 즉 도 1의 예에서는 xy 평면에서, 그리고 다른 한편으로는 마지막으로 언급된 평면에 수직인 그리고 빔 편향 이후 광축들의 평균 방향에 평행한 평면에서 광 채널(141 - 144)의 광축들(221 - 224)의 각도 편차/편향이 고려되는 경우, 도 1의 예는 빔 편향 이후의 평균 방향이 y 축에 대응하는 예시적인 경우에 대응한다. 평균적으로, 광 채널들의 광축들은 이에 따라 x 축을 중심으로 yz 평면에서 90°씩 편향되고, 평균적으로 광축들은 yz 평면으로부터 기울어지지 않는다.
예를 들어,
Figure pct00001
은 yz 평면에서 측정된 xz 평면에 대한 면(261)의 경사각, 즉 광축들(221 - 224)이 위치하는 xz 평면에 대한 x 축 주위의 면(261)의 기울기를 의미한다.
Figure pct00002
는 xz 평면에 평행한 면(261)의 배향에 대응한다. 대응하게, 다음이 적용된다:
Figure pct00003
. 대응하게,
Figure pct00004
은 xz 평면에 대해 경사도(
Figure pct00005
)가 xz 평면에 대해 나타나고 x 축에 평행한 평면에 대해, x 축을 따라 측정된 면(261)의 경사각을 정의한다. 대응하게, 다음이 적용된다:
Figure pct00006
. 다른 채널들에도 동일한 정의가 적용된다:
Figure pct00007
,
Figure pct00008
.
지금까지 설명된 도 1의 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 셋업은 전체 이미지를 캡처하기 전 또는 캡처할 때 원하는 또는 순간적인 조정과 관련되었다. 도 1의 다중 조리개 이미징 디바이스(10)는 예시적으로, 앞서 언급한 조정들과 예를 들어 동시에 이미지 센서 영역들(121 - 124)에 의해 캡처된 이미지들을 통합하여, 전체 시야(28)의 장면을 나타내는 전체 이미지를 형성하는 프로세서(85)를 포함한다. 광 채널들(141 - 144)에 의해 이미지 센서 영역들(121 - 124) 상에 투사되고 이미지 센서 영역들(121 - 124)에 의해 캡처된 이미지들을 통합하거나 그러한 이미지들을 융합하여 전체 이미지를 형성하기 위해 프로세서(85)가 사용하는 알고리즘은 예를 들어, 전체 이미지의 품질이 특정 요건을 충족시키도록 또는 적어도 이 알고리즘이 적용 가능하도록 다중 조리개 이미지 디바이스(10)의 앞서 설명한 컴포넌트들의 특정 파라미터를 유지하는 것에 대한 가정들이 유지되게 설계된다. 예시적으로, 이 알고리즘은 다음 가정들 중 하나 또는 여러 가지가 유지되는 것으로 가정한다:
1) z 축을 따라 광학계-이미지 센서 영역 거리들이 모든 광 채널들(141 - 144)에 대해 동일하고;
2) 부분 시야들(301 - 304)의 상대 위치 그리고 특히, 이들 간의 중첩이 미리 결정된 요건에 대응하거나 미리 결정된 최대 편차만큼 그러한 요건으로부터 벗어난다.
그러나 여러 가지 이유들로, 방금 언급한 가정들 중 하나 또는 여러 개가 유지되지 않거나 충분히 유지되지 않을 수도 있다. 유지하지 않는 이유들은 예를 들어, 광학계(161 - 164)의 서로에 대한 그리고 이미지 센서(12)에 대한 상대 위치들의 부정확성들과 같은 제조 변동들을 유지하지 않는 것일 수 있다. 제조 부정확성들은 또한 미러 편향 디바이스(24)의 설치 및 면들(261 - 264)의 서로에 대한 상대 위치들의 부정확성을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 허용 오차의 제조시 야기된 편차들에 대한 대안으로서, 온도 변화들은 앞서 언급된 가정들 중 하나 또는 여러 개가 적용되지 않거나 충분히 유지되지 않게 할 수 있다.
어느 정도까지는, 이미지 센서 영역들(121 - 124)의 이미지들을 통합하거나 융합하여 전체 이미지를 형성하기 위해 프로세서(85)에 의해 실행되는 알고리즘은 예를 들어, 부분 시야들의 서로에 대한 상대 위치들의 세트 배치로부터 전체 시야(28) 내의 부분 시야들(301 - 304)의 위치들의 편차들과 같은, 컴포넌트들의 최적 배향 및 배열로부터의 편차들을 보상할 수 있다. 이미지들을 통합하거나 융합할 때, 프로세서(85)는 예를 들어, 그러한 편차들을 어느 정도까지는 보상할 수 있다. 그러나 (가정 2를 유지하지 않는) 특정 편차 한계들을 초과하는 경우, 프로세서(85)는 예를 들어 편차들을 보상할 수 없을 것이다.
그러나 방금 언급한 가정들이 이를테면, 예를 들어 특정 온도 범위에 걸쳐 항상 유지되도록 다중 조리개 이미징 디바이스(10)를 제조하는 것은 다중 조리개 이미징 디바이스에 대한 제조 비용을 증가시키는 경향이 있다. 이를 피하기 위해, 도 1의 다중 조리개 이미징 디바이스(10)는 각각의 광 채널(14i)의 이미지 센서 영역(12i), 각각의 광 채널(14i)의 광학계(16i) 그리고 빔 편향 디바이스(24) 또는 이것의 대응하는 세그먼트(26i) 사이의 상대 위치를 채널 특정하게 변화시키기 위한, 또는 각각의 광 채널의 광 경로의 편향과 관련된 빔 편향 디바이스(24)의 해당 세그먼트(26i)의 광학 특성 또는 광학 특성(14i)을 채널 특정하게 변화시키기 위한 조정 수단(90)을 포함한다. 조정 수단(90)은 디폴트 값들에 의해 제어되거나 디폴트 값들에 따라 조정 작업들을 수행한다. 이들은 저장소(92) 및/또는 아래에서 논의될 제어기(93)에 의해 제공된다.
예를 들어, 디바이스(10)는 조정 수단(90)을 채널 특정하게 제어하기 위해 디폴트 값들이 내부에 저장된 저장소(92)를 포함한다. 디폴트 값들은 미리 결정되어 제조사에 의해 저장소(92)에 저장될 수 있다. 또한, 도 1에서 파선(94)으로 나타낸 바와 같이, 프로세서(85)는 예를 들어, 전체 이미지를 형성하도록 융합될 또는 프로세서(85)에 의해 통합될 이미지들과 같이, 이미지 센서 영역들(121 - 124)의 캡처된 이미지들의 평가를 이용하여, 저장소(92) 내의 저장된 디폴트 값들을 개선하거나 업데이트하는 것이 가능할 수 있다. 예시적으로, 프로세서(85)는 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 조정 수단(90)을 사용하여 다중 조리개 이미징 디바이스(10)를 현재 저장된 디폴트 값들로 조정함으로써 장면을 캡처한다. 따라서 디폴트 값들은 저장소(92)로부터 판독되어 채널 특정 조정을 위해 조정 수단(90)에 의해 사용된다. 캡처된 이미지 센서 영역들(121 - 124)의 이미지들을 분석함으로써, 프로세서(85)는 캡처를 위해 방금 사용된 저장소(92)의 저장된 디폴트 값들이 어떻게 수정될지에 대한 정보를 얻어, 이러한 개선된 또는 업데이트된 디폴트 값들을 이용한 다음 캡처로, 다음 캡처에서의 상기 가정들의 보다 정확하거나 향상된 준수를 야기한다.
저장된 디폴트 값들은 조정 값의 완전한 세트, 즉 디바이스(10)를 완전히 조정하기 위한 조정 값들의 세트를 포함할 수 있다. 이들은 앞서 설명한 바와 같이 그리고 아래에서 설명되는 바와 같이, 설정된 특성으로부터 채널들의 광학 특성들의 특정 채널 편차들을 감소시키거나 제거하도록 선택된다.
디폴트 값들은 예를 들어, 연속적인 온도 간격들의 시퀀스당 하나의 조정 값과 같은 여러 세트들의 조정 값들을 포함할 수 있어, 이미지를 캡처할 때, 항상 현재 상황에 바로 적합한 조정 값들의 세트가 사용될 것이다. 따라서 제어기(93)는 예를 들어, 저장소(92)에서 상이한 미리 결정된 상황들과 디폴트 값 세트들 사이의 연관들을 액세스하거나 테이블에서 검색할 수 있다. 이 액세스를 위해, 제어기(93)는 현재 상황을 나타내는 센서 데이터, 이를테면 예를 들어, 온도, 압력, 습도, 공간에서의 디바이스(10)의 위치 및/또는 디바이스(10)의 현재 가속도 또는 현재 회전율에 관한 데이터를 수신하고, 이 데이터로부터 저장소(92) 내의 여러 디폴트 값 세트들 중 하나, 즉 센서 데이터에 의해 기술된 현재 상황에 가장 가까운 미리 결정된 상황과 연관된 그 세트를 결정한다. 센서 데이터는 또한 이미지 센서 영역들의 이미지 센서 데이터로부터 얻어질 수 있다. 예시적으로, 현재 온도가 위치하는 각각의 온도 간격에서 하나의 세트가 제어기(93)에 의해 선택된다. 저장소(92)로부터 조정 수단(90)에 의한 특정 이미지 캡처에 사용된 선택된 세트의 디폴트 값들은 선택적 피드백(94)의 사용시 다시 업데이트될 수 있다.
저장된 디폴트 값들은 예를 들어, 광 채널들 사이의 하나 또는 여러 특성들의 분포의 분산의 측정치가 저장된 디폴트 값들, 즉 부분 시야들의 정규 분포로부터의 부분 시야들의 횡 방향 편차, 광학계의 초점 길이들 또는 광 채널들의 피사계 심도(depth-of-field) 거리들에 의해 조정 수단을 제어함으로써 감소되도록 구성될 수 있다.
대안으로, 디폴트 값들은 예를 들어, 제어기(93)에서 적합한 디폴트 값들로의 현재 센서 데이터의 매핑을 고정적으로 통합함으로써, 예를 들어 저장소(92) 없이 제어기(93)에서 결정될 수 있다. 매핑은 센서 데이터와 디폴트 값들 사이의 기능적 연결에 의해 기술될 수 있다. 기능적 연결은 파라미터들에 의해 적용 가능할 수 있다. 파라미터들은 피드백(94)을 사용하여 적응될 수 있다.
저장소(92)는 예를 들어, 비휘발성 저장소일 수 있다. 이는 가능하게는, 판독 전용 저장소일 수도 있지만, 다시 쓸 수 있는 저장소가 또한 가능하다. 제어기(93) 및 프로세서(85)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 프로그램 가능한 하드웨어로 구현될 수 있다. 이들은 공통 마이크로프로세서 상에서 실행되는 프로그램일 수도 있다. 제어기(93)에 센서 데이터를 제공하기 위한 센서들은 다음 도면들을 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 예를 들어, 이미지 센서 영역들과 같이 디바이스(10)에 속할 수도 있고, 또는 그밖에 디바이스가 설치되는 장치의 컴포넌트들과 같은 외부 컴포넌트일 수 있다.
조정 수단(90)에 대한 일부 가능한 구현들이 아래에서 설명될 것이다. 도 1의 조정 수단(90)은 아래에서 설명되는 구현 변형들 중 하나, 여러 개 또는 모두에 적용될 수 있다. 특별한 조합들이 또한 아래에서 상세히 설명될 것이다.
도시된 변형에서, 조정 수단(90)은 예시적으로 각각의 채널(14i)에 대한 액추에이터(96i)를 포함하는데, 이는 해당 채널(14i)의 광학계(16i)를 광축(22i)을 따라 또는 광 경로를 따라 축 방향으로 그리고/또는 이를 가로질러 x 축 및/또는 y 축을 따라 이동시킨다. 대안으로, 액추에이터(96i)는 예를 들어, 이미지 센서(12i)를 또한 이동시킬 수 있다. 일반적으로, 액추에이터(96i)는 이미지 센서 영역(12i), 광학계(16i) 및/또는 빔 편향 디바이스(24)의 해당 세그먼트(26i)의 상대적인 이동을 야기할 수 있다.
도 3에 예시된 변형에 따르면, 조정 수단(90)은 각각의 채널()에 대해, 예를 들어 각각의 채널(14i)의 반사면과 같은 세그먼트(26i)를 광축(22i)에 대한 자신의 각도 배향, 즉 설정 각(
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)으로 변화시키는 액추에이터(98i)를 포함한다. 세그먼트(26i)는 도 1에 나타낸 반사면으로 제한되지 않는다는 점이 여기서 언급되어야 한다. 각각의 세그먼트(26i)는 또한 yz 평면에서 광축(22i)의 방향을 편향시키는 프리즘으로서 구현될 수 있는 한편, 광 채널(14i)의 광 경로가 프리즘을 통과한다.
각각 도 2 및 도 3의 액추에이터들(96i, 98i)에 의한 상대 이동들을 실현하기 위해, 즉 예를 들어, 병진 방식으로 구현될 수 있는 광학계(16i)의 이동을 발생시키기 위해서뿐만 아니라, 액추에이터(98i) 및 x 축에 의해 세그먼트(26i)를 기울어지게 하기 위해서도, 예를 들어, 공압, 유압, 압전, 열, 정전기 또는 전기 동력 드라이브 또는 DC 또는 스테퍼 모터 또는 보이스 코일 드라이브가 사용될 수 있다.
도 4가 참조하는 추가 변형에 따르면, 조정 수단(90)은 각각의 채널(14i)에 대한 상변화 광학 엘리먼트 또는 상변화 엘리먼트(100i)를 포함하는데, 이는 도 4에 나타낸 바와 같이, 각각의 광학계(16i)에(100i ’’) 통합되거나, 세그먼트(26i)에(100I ’’’’) 통합되거나, 이미지 센서 영역(12i)과 광학계(16i) 사이에(100i ’) 또는 광학계(16i)와 빔 편향 디바이스 세그먼트(26i) 사이에(100i ’’’) 있을 수 있으며, 앞서 언급된 변형들의 조합들도 또한 가능하다. 상변화 엘리먼트(100i)는 예를 들어, 굴절률의 위치 의존적 변화를 이를테면, 예를 들어 액정들에 의해 야기할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상변화 엘리먼트(100i)는 예를 들어, 가요성, 고체, 투명 재료들에 기계적 효과를 가지며 변형을 일으키는 압전기들을 사용함으로써, 또는 전기 습윤 효과를 사용함으로써 광학 활성면의 형상 변화를 야기한다. 상변화 엘리먼트(100i ’’)는 예를 들어, 광학계(16i)의 굴절률을 변화시킬 수 있다. 대안으로, 상변화 엘리먼트(100i ’’)는 광학계(16i)의 광학 렌즈 영역의 형상을 변화시키고, 이로써 광학계(16i)의 유효 굴절력을 변화시킬 수 있다. 상변화 엘리먼트(100i ’’’’)는 예를 들어, 대응하는 면의 가상 경사를 야기하기 위해, 예를 들어 반사면 상과 같은 세그먼트들(26i)의 광학적으로 적절한 표면 상에 정현 위상 그리드를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 상변화 엘리먼트(100i ’) 또는 상변화 엘리먼트(100i ’’)는 광축을 편향시킬 수 있다.
달리 표현하면, 상변화 엘리먼트(100i)에 의해 야기된 상변화는 대체로 회전 대칭, 이를테면 예를 들어, 광축(22i)을 중심으로 회전 대칭일 수 있으며, 이에 따라 100i ’’의 경우에는 예를 들어, 광학계(16i)의 초점 길이의 변화를 야기할 수 있다. 그러나 엘리먼트(100i)에 의해 야기되는 상변화는 또한 대응하는 방향으로 광축(22i)의 편향 또는 편향 각의 변화를 야기하기 위해 대체로 선형적인데, 이를테면 예를 들어 x 축을 따라 선형적이거나 y 축을 따라 선형적일 수 있다.
회전 대칭 상변화는 초점 조정을 위해 사용될 수 있고, 선형 상변화는 대응하는 광 채널(14i)의 부분 시야의 위치를 보정하기 위해 사용될 수 있다.
도 2 - 도 4를 참조하여 도입된 액추에이터들(96i, 98i, 100i)은 다른 종류들의 액추에이터들을 대표한다. 채널(14i)마다 각각의 종류 중 하나가 존재할 수 있으며, 이들은 저장소 내의 디폴트 값들 및/또는 본 현재 이미지 센서 데이터에 의해 개별적으로 그리고 별개로 제어 가능할 수 있을 것이며, 예를 들어 온도, 압력, 습도, 공간에서의 위치, 가속도 등에 대한 추가 센서들의 데이터가 또한 고려된다. 언급한 바와 같이, 예시된 액추에이터들 중 단지 하나 또는 일부가 디바이스(10)에 존재할 수 있으며, 존재하는 액추에이터는 대안으로 각각의 채널을 개별적으로 적응시키기 위해 적어도 하나 또는 적어도 2개의 채널들에 존재할 수 있다.
물론, 혼합물들도 또한 가능할 것이며, 그 혼합물들은 다음에 편향을 야기하고 동시에 초점 길이의 변화를 야기할 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 파선들은 조정 수단(90)에 부가하여, 선택적으로 다중 조리개 이미징 디바이스(10)가 채널 전역적 상대 이동을 발생시키기 위한, 즉 이미지 센서(12), 광학 어레이(14) 그리고 빔 편향 디바이스(24) 사이의 모든 광 채널들(14i - 144)에 대한 하나 또는 여러 개의 액추에이터들(102)을 포함할 수 있다. 하나 또는 여러 개의 추가 액추에이터들(102)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 다중 조리개 이미징 디바이스의 선택적으로 존재하는 자동 초점 제어기(104) 및/또는 선택적으로 존재하는 이미지 안정화 제어기의 일부일 수 있다.
추가 액추에이터들에 의해 보완된 도 1의 디바이스(10)의 특정 예가 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 도 1의 다중 조리개 이미징 디바이스(10)를 도시하며, 광 채널들(141 - 144)의 광학계(161 - 164)가 공통 캐리어(18)를 통해 기계적으로 서로 고정된다. 공통 캐리어(18)는 예를 들어 도 5에 예시된 바와 같이, 예를 들어, 몰딩, 접착 등과 같이 광학계(161 - 164)가 형성되는 투명한 기판일 수 있으며, 광 경로들 또는 광축들(221 - 224)이 기판(18)을 통과한다. 대안으로, 캐리어(18)는 예를 들어, 불투명 재료로 형성된 캐리어일 수 있으며, 캐리어는 캐리어는 각각의 채널(141 - 144)에 대해, 각각의 채널과 연관된 광학계(161 - 164)가 고정된 개구를 포함한다. 이러한 공통 홀더를 사용하여, 이를테면 예를 들어, x 방향으로, 즉 어레이(14)의 라인 연장 방향을 따라 캐리어(18)의 병진 이동에 의해 광학계(161 - 164)를 모든 채널에 대해 동일하게 전역 이동시키는 것이 가능하다. 여기서는 액추에이터(102a)가 제공된다. 이것은 액추에이터(102a)가 공통 캐리어(18)를 x 축을 따라 병진 이동시키는 액추에이터(102a)에 의해 모든 광 채널들(141 - 144)에 대해 동일한 광학계(161 - 164)의 병진 이동을 발생시킴을 의미한다. 액추에이터(102a)의 타입에 관해서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 참조된 예들이 참조된다. 또한, 도 5의 디바이스(10)는 z 축을 따라 또는 광축(22i)을 따라 이미지 센서(12i)에서 광학계(16i)까지의 거리에 있어 채널 전역인, 즉 모든 광 채널들(141 - 144)에 동일한 변화에 대한 액추에이터(102b)를 포함한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 액추에이터(102b)는 캐리어(18)를 통할 뿐만 아니라 액추에이터(102a)를 통해서도 연관된 이미지 센서 부분들(121 - 124)로부터의 거리를 변화시키기 위해 광학계(161 - 164)를 z 축을 따라 병진 이동시키는데, 액추에이터(102a)는 이에 따라 z 축을 따라 그리고 캐리어(18)에 대한 서스펜션으로서 작용하는 식으로 병진 이동을 겪게 된다.
또한, 도 5의 디바이스(10)는 빔 편향 디바이스(24)를 x 축에 평행하거나 광축들(221 - 224)이 위치하는 평면 내에 놓이거나 그로부터 멀지 않은 축을 중심으로 회전시키기 위한 액추에이터(102c)를 포함한다. 가능한 구현 예들에 관한 액추에이터들(102b, 102c)에 관해서는, 도 2 및 도 3을 참조하기 전에 제공된 예들의 목록이 참조된다. 액추에이터(102c)에 의해 빔 편향 디바이스(24) 상에 전해지는 회전 운동 또는 순환 운동은 모든 채널들(141 - 144)에 대해 빔 편향 디바이스(24)의 세그먼트들(261 - 264)에 동일한 효과를 갖는데, 즉 채널 전역 특성을 갖는다. 빔 편향 디바이스는 예를 들어, 대응하는 세그먼트들(261 - 264)을 갖는 프리즘 또는 면 미러일 수 있다.
액추에이터(102b)를 사용하여, 자동 초점 제어기(104)는 예를 들어, 채널 전역적인 방식으로 채널들(141 - 144)에 의해 디바이스(10)에 의한 캡처의 초점을 제어할 수 있다. 이미지 안정화 제어기(106)는 액추에이터(102c)에 의해 제1 방향(108)으로 그리고 액추에이터(102a)에 의해 수직 방향(110)으로 전체 시야(28)를 안정화시켜 예를 들어, 사용자에 의한 흔들림을 방지할 수 있다.
도 5의 디바이스(10)는 여기서 예를 들어, 전체 시야 내의 부분 시야들의 제조 부정확성 또는 온도 유도 드리프트들을 보상하도록 이미지 센서 영역들(121 - 124)을 채널 특정 방식으로 x 축을 따라 그리고/또는 y 축을 따라 병진 이동시키기 위해 각각의 채널(141 - 144)에 대해, 도 2에 따른 액추에이터, 즉 각각의 채널(14i)에 대한 액추에이터(96i)를 예시적으로 포함한다. 도 5의 디바이스(10)는 대안으로 또는 추가로, 제조로 인해 바람직하지 않게 발생하는 광학계(161 - 164)의 초점 길이의 차이들을 보상하기 위한 액추에이터(100i ’’)를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 도 5의 디바이스(10)는 상대적인 경사들이 부분 시야들(301 - 304)에 의해 전체 시야(28)의 원하는 커버리지를 야기하도록, 서로 간에 제조 또는 온도에 의해 야기된 세그먼트들(261 - 264)의 상대적인 경사들의 편차들을 보상하기 위한 액추에이터(100i ’’’)를 포함한다. 추가로 또는 대안으로, 디바이스(10)는 최종적으로 100i ’ 또는 100i ’’’ 타입의 액추에이터들을 포함할 수 있다.
요약하면, 디바이스(10)는 이에 따라 어레이(14)의 라인 연장 방향(x)에 평행한 축을 중심으로 빔 편향 디바이스(24)를 회전시키도록 구성된 액추에이터(102c)를 포함할 수 있다. 회전축은 예를 들어, 광축들(221 - 224)의 평면 내에 위치하거나 이들로부터 광학계(161 - 164)의 직경의 4분의 1 미만만큼 이격될 수 있다. 대안으로, 회전축이 예를 들어, 광학계 직경 미만 또는 4개의 광학계 직경들 미만만큼 더 떨어지는 것도 또한 물론 가능할 것이다. 액추에이터(102c)는 예를 들어, 5° 미만 또는 10° 미만의 범위 이내와 같은 작은 각도 범위에서만 짧은 응답 시간으로 빔 편향 디바이스(24)를 회전시키기 위해, 예를 들면 캡처 도중 사용에 의한 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 흔들림을 보상하기 위해 제공될 수 있다. 이 경우, 액추에이터(102c)는 예를 들면, 이미지 안정화 제어기에 의해 제어될 것이다.
대안으로 또는 추가로, 액추에이터(102c)는 그 방향에서, 보다 큰 각 시프트들에서 부분 시야들(301 - 304)(도 1)의 전체 커버리지에 의해 정해지는 전체 시야(28)를 변경하도록 구성될 수 있다. 따라서 예를 들어, 빔 편향 디바이스(24)를 양면에서 반사되는 미러 어레이로 구현함으로써 전체 시야가 디바이스(10)에 대해 반대 방향으로 배열되는 편향들을 달성하도록 빔 편향 디바이스(24)를 회전시키는 것이 또한 가능할 것이다.
대안으로 또는 추가로, 디바이스(10)는 또한 기판(18)에 의해 광학계(161 - 164)를 또는 기판(18) 자체 그리고 이에 따라 광학계(161 - 164)를 라인 연장 방향을 따라 병진 방식으로 이동시키도록 구성된 액추에이터(102a)를 포함할 수 있다. 액추에이터(102a)는 또한, 예를 들어 라인 연장 방향에 따른 이동(53)에 의해 미러-편향 디바이스(24)를 회전시킴으로써 실현되는 이미지 안정화를 가로지르는 이미지 안정화를 달성하기 위해 앞서 언급된 이미지 안정화 제어기에 의해 제어될 수도 있다.
추가로 또는 대안으로, 디바이스(10)는 피사계 심도의 조정을 달성하기 위해 이미지 센서(12)와 광학계(161 - 164) 사이의 또는 이미지 센서(12)와 바디(18) 사이의 이미지-면 거리를 변화시키기 위한 액추에이터(102b)를 더 포함할 수 있다. 수단(54)은 수동 사용자 제어기에 의해 또는 디바이스(10)의 자동 초점 제어기에 의해 제어될 수 있다.
액추에이터(102a)는 또한 기판(18)을 서스펜딩하는 역할을 하며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 바람직하게는 구조적 높이를 증가시키지 않도록 라인 연장 방향을 따라 기판(18) 옆에 측면으로 배치된다. 액추에이터들(102b, 102c)의 경우, 이들은 구조적 높이를 증가시키지 않도록 광 경로들의 평면 내에 바람직하게 배치되는 것도 또한 사실이다.
광학계(161 - 164)는 이를테면, 이미 언급된 투명 기판을 통해 서로 간에 일정한 상대 위치로 유지될 뿐만 아니라, 이를테면, 바람직하게는 구조적 높이를 증가시키지 않고 이에 따라 바람직하게는 컴포넌트들(12, 14, 24)의 평면에 또는 광 경로들의 평면에 위치되는 적절한 프레임을 사용하여 빔 편향 디바이스에 대해서도 일정한 상대 위치로 유지될 수 있다는 점이 지적되어야 한다. 상대 위치의 불변성은 예를 들어, 액추에이터(102b)가 빔 편향 디바이스(24)와 함께 병진 방식으로 광축들을 따라 광학계(161 - 164)를 이동시키도록 광축들을 따라 광학계와 빔 편향 디바이스 사이의 거리로 제한될 수 있다. 광학계-빔 편향 디바이스 간 거리는 또한 채널들의 광 경로가 빔 편향 디바이스(24)의 세그먼트들에 의해 측 방향으로 제한되지 않도록 최소 거리로 설정될 수 있으며, 이는 구조적 높이를 감소 시키는데, 그렇지 않으면 세그먼트들(26i)이 최적 경로를 제한하지 않도록 측 방향 연장부에 관해 가장 큰 광학계-빔 편향 디바이스 간 거리에 대해 치수가 정해져야 할 것이기 때문이다. 추가로, 상대 위치의 불변성은 예를 들어, 액추에이터(102a)가 빔 편향 디바이스(24)와 함께 병진 방식으로 라인 편향 방향을 따라 광학계(161 - 164)를 이동시키도록, 앞서 언급된 프레임이 광학계 및 빔 편향 디바이스를 x 축을 따라 엄격한 방식으로 서로 유지함을 의미할 수 있다.
빔 편향 디바이스(24)의 회전 운동을 발생시키기 위한 액추에이터(102c) 및 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 광학 이미지 안정화 제어기의 액추에이터(102a)와 관련하여, 앞서 설명한 광 채널들의 광 경로를 편향시키기 위한 빔 편향 디바이스(24)는 2차원에서 이미지 또는 전체 이미지 필드 안정화, 즉 기판(18)의 병진 이동에 의해 기본적으로 라인 연장 방향에 평행한 제1 이미지 축을 따르는 이미지 안정화 및 빔 편향 이전 또는 빔 편향 없이 기본적으로 광축들에 평행한, 또는 ― 편향된 광축들을 고려할 때 ― 빔 편향 디바이스(24)의 회전 운동을 발생시킴으로써, 광축들 및 라인 연장 방향에 수직인 제2 이미지 축을 따르는 이미지 안정화를 가능하게 한다. 또한, 설명된 배열은 언급된 프레임에 고정된 그리고 이를 테면, 예를 들어 설명된 액추에이터(54)에 의해 라인 연장 방향에 수직으로 어레이(14)의 빔 편향 디바이스의 병진 이동을 야기할 수 있으며, 이는 초점 조정 및 그에 따라 자동 초점 기능을 실현하는 데 사용될 수 있다.
완전성을 위해, 이미지 센서 영역들을 통해 캡처할 때, 디바이스는 채널들을 통해 이미지 센서 영역들에 이미지화된 채널별 장면의 이미지를 캡처하고, 디바이스는 전체 시야에서 장면에 대응하는 전체 이미지를 형성하도록 이미지를 통합 또는 융합하는, 그리고/또는 심도 차트들을 형성하기 위한 그리고 예를 들어, (실제 캡처 이후 선명도 영역들을 결정하는) 초점 재조정, 초점이 맞는 모든 이미지들, 가상 녹색 스크린(전경과 배경의 분리) 등과 같은 소프트웨어 기술 실현을 위해 예를 들어, 객체 장면에 대한 3D 이미지 데이터 및 심도 정보와 같은 추가 데이터를 제공하는, 예를 들어 프로세서(85)와 같은 프로세서를 선택적으로 포함할 수 있다는 점이 지적되어야 한다. 후자의 작업들은 또한 상기 프로세서에 의해 또는 외부적으로 수행될 수 있다. 그러나 프로세서는 또한 다중 조리개 이미징 디바이스 외부의 컴포넌트를 나타낼 수도 있다.
도 6은 지금까지 설명한 대안들의 디바이스들(10)이 예를 들어, 휴대 장치(200)의, 이를테면 예를 들어 모바일 전화, 스마트폰 또는 미디어 플레이어 등의 편평한 하우징에 설치될 수 있음을 예시하며, 이 경우에 이미지 센서(12) 또는 이미지 센서 영역들의 평면 및 채널들(14)의 광학계의 렌즈 면들은 예를 들어, 편평한 하우징의 편평한 연장 방향에 수직으로 또는 두께 방향에 평행하게 배향된다. 이런 식으로, 빔 편향 디바이스(24)는 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스(10)의 전체 시야를, 예를 들어, 스크린을 또한 포함하는 편평한 하우징의 전면(202) 앞에 배열되도록 제공할 것이다. 대안으로, 시야가 전면(202)에 대향하는 편평한 케이싱의 배면 앞에 위치될 경우에도 이러한 편향이 또한 가능할 것이다. 하우징은 광 채널들(14)의 광 경로들을 투과하도록 관통된 면(202)에 투명한 윈도우(206)를 포함할 수 있다. 추가로, 전면 및/또는 배면 상의 윈도우의 개구를 통한 광의 입사에 영향을 미치도록 (기계적으로 움직이며, 전기 변색성인) 전환 가능한 다이어프램(diaphragm)들이 부착될 수 있다. 하우징의 두께에 평행한 디바이스(10)의 구조적 높이는 하우징에서 디바이스(10)의 예시된 위치로 작게 유지될 수 있기 때문에, 장치(200)의 하우징 또는 장치 자체가 편평할 수 있다. 면(202)에 대향하는 면 상에 윈도우를 제공하고 예를 들어, 두 위치들 사이에서 빔 편향 디바이스를 이동시킴으로써, 예를 들어 후자는 도 7에 도시된 바와 같이, 전면 및 배면 상에서 미러링하고 이들을 한 위치에서 다른 위치로 회전시키는 미러로서, 또는 한 위치에 대한 한 세트의 면들 및 다른 위치에 대한 다른 세트의 면들을 포함하는 면 미러로서 실행된다는 점에서 전환 가능성이 제공될 수 있는데, 면들의 세트들은 라인 연장 방향으로 서로 나란히 배열되고, 라인 연장 방향에 따른 빔 편향 디바이스의 병진 왕복 이동은 위치들 간의 전환을 야기한다. 예를 들어, 자동차와 같은 다른, 어쩌면 휴대용이 아닌 장치에 디바이스(10)를 설치하는 것도 또한 물론 가능할 것이다. 도 7은 채널들의 부분 시야들이 완전히 또는 선택적으로는 심지어 일치 방식으로 동일 시야를 커버하는 여러 모듈들(10)이 예를 들어, 스테레오스코피의 목적으로 두 모듈들에 대해 동일한 라인 연장 방향을 따라 서로 간에 기본 거리(B)를 갖고 예를 들어, 장치(200)에 설치될 수 있음을 보여준다. 2개 이상의 모듈들도 또한 생각할 수 있을 것이다. 모듈들(10)의 라인 연장 방향들은 동일 선 상이 아니라 단지 서로 평행할 수 있을 뿐이다. 그러나 이미 언급한 바와 같이, 디바이스(10) 또는 모듈은 또한 그룹들 내의 채널들이 각각 동일한 전체 시야를 완전히 커버하도록 채널들을 구비할 수도 있다는 점이 다시 언급되어야 한다.
광 경로들 또는 광축들이 빔 편향 이전에 또는 빔 편향 없이 평행화에서 벗어날 수 있다는 점은 이미 앞에서 지적되었다. 이 상황은 채널들에 일종의 사전 발산이 제공될 수 있다는 점에서 아래에서 설명될 것이다. 광축들(221 - 224)의 이러한 사전 발산을 이용하여, 예를 들면 모든 면 경사들이 상이한 것이 아니라, 채널들의 일부 그룹들이 예시적으로 동일한 경사의 면들을 포함하는 것이 가능할 것이다. 후자는 다음에, 연속적으로, 즉 라인 연장 방향으로 이웃하는 채널들의 이러한 그룹과 연관된 면으로서 서로 일체로 또는 서로 병합하여 형성될 수 있다. 그래서 이러한 채널들의 광축들의 발산은 채널들의 광학계 및 이미지 센서 영역들의 광학 중심들 사이의 측 방향 오프셋에 의해 달성되는, 이러한 광축들의 발산으로부터 기인할 수 있다. 사전 발산은 예를 들어, 하나의 평면으로 제한될 수 있다. 예시적으로, 빔 편향 이전 또는 빔 편향이 없는 광축들은 하나의 공통 평면 그러나 발산 방식으로 있을 수 있고, 면들은 다른 횡 방향 평면에서 단지 추가 발산을 야기하는데, 즉 이들은 모두 라인 연장 방향에 평행하고 단지 이전에 언급된 광축들의 공통 평면에 대해 서로 다르게 기울어질 뿐이며, 여기서 다시 여러 면들은 동일한 경사를 포함할 수 있거나 일반적으로는, 빔 편향 이전 또는 빔 편향 없이, 예를 들어 앞서 언급한 광축들의 공통 평면에서 이미 쌍들이 상이한 광축들의 채널들의 그룹에 연관될 수 있다.
어쩌면 존재하고 앞서 언급된 사전 발산은 예를 들어, 라인 연장 방향을 따라 직선 상에 위치될 광학계의 광학 중심들에 의해 달성될 수 있지만, 이미지 센서 영역들의 중심들은 이미지 센서 평면에서 직선 상의 점들에, 이를 테면 라인 연장 방향을 따라 그리고/또는 라인 연장 방향과 이미지 센서 법선 모두에 수직인 방향을 따라 채널 특정 방식으로 이미지 센서 평면에서 예를 들면, 앞서 언급된 직선 상의 점들로부터 벗어나는 점들에서 이미지 센서 영역들의 평면의 법선을 따르는 광학 중심들의 투사로부터 벗어나게 배열된다. 대안으로, 사전 발산은 라인 연장 방향을 따라 직선 상에 위치되는 이미지 센서들의 중심들에 의해 달성될 수 있지만, 광학계의 중심들은 광학계 중심 평면에서 직선 상의 점들에, 이를테면 라인 연장 방향을 따라 그리고/또는 라인 연장 방향과 광학계 중심 평면의 법선 모두에 수직인 방향을 따라 채널 특정 방식으로 광학계 중심 평면에서 예를 들면, 앞서 언급된 직선 상의 점들로부터 벗어나는 점들에서 광학계의 광학 중심들의 평면의 법선을 따르는 이미지 센서들의 광학 중심들의 투사로부터 벗어나게 배열된다. 앞서 언급된 각각의 투사로부터의 채널 특정 편차는 단지 라인 연장 방향으로만 위치되는 것, 즉 사전 발산이 사용되는 공통 평면에만 광축들이 위치되는 것이 바람직하다. 다음에, 광학 중심들과 이미지 센서 영역 중심들 모두가 라인 연장 방향과 평행한 직선 상에, 그러나 서로 다른 중간 거리들에 위치될 것이다. 대조적으로, 라인 연장 방향에 대한 수직 횡 방향에서 렌즈들과 이미지 센서들 사이의 횡 방향 오프셋은 더 큰 구조적 높이를 야기할 것이다. 라인 연장 방향에서 순수한 평면 내 오프셋이 구조적 높이를 변경시키는 것이 아니라, 각도 배향의 경사를 더 적은 면들이 야기할 수 있고 그리고/또는 면들이 포함할 수 있어, 이로써 구조를 보다 용이하게 할 수 있다. 이것은 공통 캐리어 상에 유지된 도 5에 따른 광학계의 경우에 대해 도 8a 및 도 8b에 예시적으로 예시되어 있으며, 여기서 한편으로는 이웃하는 채널들(141, 142) 그리고 이웃하는 채널들(143, 144)이 공통 평면에 위치하지만 서로에 대해 비스듬한, 즉 사전 발산이 제공되는 광축들(141, 142, 143, 144)을 각각 포함한다. 면들의 각각의 쌍들 사이에 파선으로 도시된 바와 같이, 면들(261, 262)이 한 면에 의해 형성될 수 있고, 면들(263, 264)이 다른 면에 의해 형성될 수 있으며, 단지 2개의 면들만이 한 방향으로만 기울어지고 둘 다 라인 연장 방향과 평행하다.
또한, 일부 광 채널들이 예를 들어, 초-해상도를 목적으로 또는 대응하는 부분 시야가 이러한 채널들에 의해 샘플링되는 데 이용하는 해상도를 증가시킬 목적으로 동일한 부분 시야에 연관되는 것이 제공될 수 있다. 그러한 그룹 내의 광 채널들은 예를 들어, 빔 편향 전에 평행할 것이고, 면에 의해 부분 시야로 편향될 것이다. 유리하게는, 그룹의 채널의 이미지 센서의 픽셀 이미지들이 이 그룹의 다른 채널의 이미지 센서의 픽셀들의 이미지들 사이의 중간 위치들에 위치될 것이다.
초-해상도 목적뿐만 아니라, 스테레오스코피 목적으로도, 예를 들어 라인 연장 방향의 직접 이웃하는 채널들의 그룹이 전체 시야를 이들의 부분 시야들로 완전히 커버하고, 상호 직접 이웃하는 채널들의 다른 그룹이 또한 전체 시야를 완전히 커버하는 구현이 생각될 수 있을 것이다.
따라서 상기 실시예들은 각각의 채널이 전체 시야의 부분 시야를 투과하고 부분 시야들이 부분적으로 중첩하는 단일 라인 채널 배열을 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스의 형태로 구현될 수 있다. 3D 이미지 캡처를 위한 스테레오, 트리플, 쿼드러플(quadruple) 등의 구조들을 위한 그러한 여러 개의 다중 조리개 이미징 디바이스들을 갖는 구조가 또한 가능하다. 따라서 복수의 모듈들은 인접한 라인으로서 구현될 수 있다. 인접한 라인은 동일한 액추에이터들 및 공통 빔 편향 엘리먼트를 사용할 수 있다. 어쩌면 광 경로에 위치하는 하나 또는 여러 개의 보강 기판들이 전체 라인에 걸쳐 연장할 수 있으며, 이는 스테레오, 트리플, 쿼드러플 구조를 형성할 수 있다. 초-해상도 방법들이 사용될 수 있는데, 여기서는 여러 개의 채널들이 동일한 하위 이미지 영역들을 이미지화한다. 광축들은 어떠한 빔 편향 디바이스도 없이 이미 발산할 수 있어 빔 편향 유닛 상에 보다 적은 면들이 요구된다. 그래서 면들은 유리하게 단지 단일 각 컴포넌트만을 포함한다. 이미지 센서는 단일 피스(single piece)일 수 있으며, 단 하나의 연속 픽셀 매트릭스 또는 여러 개의 인터럽트된 픽셀 매트릭스들을 포함할 수 있다. 이미지 센서는 예를 들어, 전도성 보드 상에 서로 나란히 배열되는 많은 서브 센서들로 구성될 수 있다. 빔 편향 엘리먼트가 광학계와 동기화하여 이동되거나 유휴 상태가 되도록 자동 초점 드라이브가 구성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 다중 조리개 이미징 디바이스로서,
    이미지 센서(12);
    서로 나란히 배열된 광 채널들(141, 142, 143, 144)의 단일 라인 어레이(14) ― 각각의 광 채널은 전체 시야(28)의 부분 시야(301, 302, 303, 304)를 상기 이미지 센서의 각각의 이미지 센서 영역(121, 122, 123, 124) 상에 투사하기 위한 광학계(optics)(161, 162, 163, 164)를 포함함 ―;
    상기 광 채널들의 광 경로(221, 222, 223, 224)을 편향시키기 위한 빔 편향 디바이스(24);
    각각의 광 채널의 이미지 센서 영역(121, 122, 123, 124)과 상기 각각의 광 채널의 광학계(161, 162, 163, 164) 그리고 상기 빔 편향 디바이스(24) 사이의 상대 위치를 채널 특정하게 변화시키기 위한 또는 상기 각각의 광 채널의 광 경로의 편향과 관련된 상기 빔 편향 디바이스의 세그먼트(261, 262, 263, 264) 또는 상기 각각의 광 채널의 광학계(161, 162, 163, 164)의 광학 특성을 채널 특정하게 변화시키기 위한 조정 수단(90; 96i; 98i; 100i);
    디폴트 값들이 저장된 저장소 및/또는 상기 조정 수단을 채널 특정하게 제어하기 위해 센서 데이터를 디폴트 값들로 변환하기 위한 제어기를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 조정 수단은,
    적어도 하나의 채널(14i)에 대해, 적어도 2개의 채널(14i)에 대해, 또는 각각의 채널(14i)에 대해, 상기 각각의 채널의 광학계를 횡 방향으로 그리고/또는 종 방향으로 상기 각각의 채널의 광 경로로 이동시키기 위한 제1 액추에이터(96i)를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 조정 수단은,
    적어도 하나의 채널(14i)에 대해, 적어도 2개의 채널(14i)에 대해, 또는 각각의 채널(14i)에 대해, 상기 각각의 광 채널의 광 경로의 편향과 관련된 상기 빔 편향 디바이스의 세그먼트(26i) 또는 상기 각각의 광 채널의 광학계(16i)의 광학 표면의 형상 또는 굴절률의 국소 분포를 변화시키기 위한 상변화 엘리먼트(100i)를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 수단은,
    적어도 하나의 채널(14i)에 대해, 적어도 2개의 채널(14i)에 대해, 또는 각각의 채널(14i)에 대해, 상기 각각의 광 채널의 광 경로의 편향과 관련된 상기 빔 편향 디바이스의 세그먼트를 기울어지게 하기 위한 제2 액추에이터(98i)를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 수단에 부가하여, 상기 이미지 센서와 상기 단일 라인 어레이 그리고 상기 빔 편향 디바이스 사이의 채널 전역적 상대 이동을 발생시키기 위한 액추에이터(102)를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 조정 수단에 부가하여 존재하는 상기 액추에이터는 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 자동 초점 제어기(104) 또는 이미지 안정화 제어기(106)의 일부인,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 편향 디바이스는 상기 단일 라인 어레이의 라인 연장 방향에 평행한 회전축을 중심으로 채널 전역적으로 회전 가능하게 지지되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 회전축을 중심으로 상기 빔 편향 디바이스(24)의 회전 운동을 발생시키기 위한 제1 액추에이터(102c)를 더 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터(102c)는 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 광학 이미지 안정화 제어기에 의해 제어되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 광 채널들의 단일 라인 어레이의 라인 연장 방향을 따라 상기 단일 라인 어레이의 광학계의 병진 이동을 위한 제2 액추에이터(102a)를 더 포함하고,
    상기 제2 액추에이터(102a)는 상기 광 채널들의 단일 라인 어레이의 광학계의 병진 이동에 의해 제1 이미지 축에 따른 이미지 안정화가 야기되고 상기 빔 편향 디바이스의 회전 운동을 발생시킴으로써 제2 이미지 축에 따른 이미지 안정화가 야기되도록 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 광학 이미지 안정화 제어기에 의해 추가로 제어되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  11. 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 광 채널들의 광 경로들(221, 222, 223, 224)을 따라 상기 복수의 광 채널들의 광학계의 병진 이동을 위한 제3 액추에이터(102b)를 더 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 액추에이터(54)는 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 초점 제어기에 의해 제어되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디폴트 값들 또는 상기 제어기는, 저장된 디폴트 값들에 의해 조정 디바이스를 제어함으로써 상기 광 채널들 사이의 하나 또는 여러 개의 특성들의 분포의 분산의 측정치가 감소되도록 구성되며,
    상기 저장된 디폴트 값들은:
    상기 부분 시야들의 정규 분포로부터의 상기 부분 시야들의 횡 방향 편차,
    상기 광학계의 초점 길이들,
    상기 광 채널들의 피사계 심도(depth-of-field) 거리들을 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디폴트 값들 또는 상기 제어기에 의한 변환은, 상기 이미지 센서 영역들의 이미지 센서 데이터 및/또는 온도, 압력 다중 습도, 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 공간 위치 및/또는 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 가속도 및/또는 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 회전율에 관한 센서 데이터에 대한 의존성을 나타내는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  15. 이미지 센서(12), 서로 나란히 배열된 광 채널들(141, 142, 143, 144)의 단일 라인 어레이(14) ― 각각의 광 채널은 전체 시야(28)의 부분 시야(301, 302, 303, 304)를 상기 이미지 센서의 각각의 이미지 센서 영역(121, 122, 123, 124) 상에 투사하기 위한 광학계(161, 162, 163, 164)를 포함함 ―, 및 상기 광 채널들의 광 경로(221, 222, 223, 224)을 편향시키기 위한 빔 편향 디바이스(24)를 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스를 조정하기 위한 방법으로서,
    저장소로부터 디폴트 값들을 판독하거나 센서 데이터로부터 상기 디폴트 값들을 계산하는 단계; 및
    디폴트 값들의 센서 데이터에 따라, 각각의 광 채널의 이미지 센서 영역(121, 122, 123, 124)과 상기 각각의 광 채널의 광학계(161, 162, 163, 164) 그리고 상기 빔 편향 디바이스(24) 사이의 상대 위치를 채널 특정하게 변화시키거나 상기 각각의 광 채널의 광 경로의 편향과 관련된 상기 빔 편향 디바이스의 세그먼트(261, 262, 263, 264) 또는 상기 각각의 광 채널의 광학계(161, 162, 163, 164)의 광학 특성을 채널 특정하게 변화시키는 단계를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스를 조정하기 위한 방법.
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