KR20180102127A - 다중 조리개 이미징 디바이스, 이미징 시스템 및 객체 영역을 캡처하기 위한 방법 - Google Patents

다중 조리개 이미징 디바이스, 이미징 시스템 및 객체 영역을 캡처하기 위한 방법 Download PDF

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KR20180102127A
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Abstract

다중 조리개 이미징 디바이스는 적어도 하나의 이미지 센서 및 나란히 놓인 광 채널들의 어레이를 포함한다. 각각의 광 채널은 이미지 센서의 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 적어도 하나의 부분 영역을 투사하는 이미징을 위한 광학기를 포함한다. 제1 광 채널의 제1 광학기는 제1 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 제1 부분 영역을 그리고 제2 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 제2 부분 영역을 투사하도록 구성된다. 제2 광 채널의 제2 광학기는 제3 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 적어도 제3 부분 영역을 투사하도록 구성된다. 제1 부분 영역과 제2 부분 영역은 객체 영역에서 서로 분리되어 있다. 제3 부분 영역은 제1 부분 영역과 불완전하게 중첩한다.

Description

다중 조리개 이미징 디바이스, 이미징 시스템 및 객체 영역을 캡처하기 위한 방법
본 발명은 다중 조리개 이미징 디바이스, 다중 조리개 이미징 디바이스, 예를 들어 휴대 전화를 갖는 이미징 시스템, 및 객체 영역을 캡처하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 여러 비연속적인 이미지 영역들의 채널별(channel-wise) 사용을 이용하는 채널 이미징 시스템을 갖는 이미징 시스템 및 다중 조리개 이미징 디바이스에 관한 것이다.
종래의 카메라들은 하나의 채널에서 전체 시야를 송신하며 소형화에 관해서는 제한적이다. 스마트폰들에는, 디스플레이의 표면 법선 방향으로 그리고 그 반대로 배향되는 2개의 카메라들이 사용된다. 공지된 다중 조리개 이미징 시스템에서, 연속적인 부분 객체 영역이 각각의 채널에 할당되는데, 이는 연속적인 부분 이미지 영역으로 변환된다.
따라서 높은 이미지 품질을 보장하면서 전체 시야를 캡처하기 위한 소형 디바이스를 가능하게 하는 개념이 바람직할 것이다.
이 목적은 독립항들의 요지에 의해 해결된다.
본 발명의 핵심 아이디어는 적어도 하나의 광학기(optics)를 포함하는 광 채널이 캡처될 객체 영역의 상이하고 분리된 부분 객체 영역들을 동시에 투사한다는 발견이다. 이는 이미지를 캡처하기 위해, 이미지 센서의 서로 다른 이미지 센서 영역들 상의 공통 광학기로 서로 다른 부분 객체 영역들이 투사됨을 의미한다. 이는 서로 다른 부분 객체 영역들을 투사하기 위한 하나의 광학기의 공용 사용, 감소된 수의 이미징 광학기 및 이에 따라 객체 영역을 투사하는 데 사용되는 광학 어레이의 소형화를 가능하게 한다.
한 실시예에 따르면, 다중 조리개 이미징 디바이스는 적어도 하나의 이미지 센서 및 나란히 놓인 광 채널들의 어레이를 포함하며, 각각의 광 채널은 이미지 센서의 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 적어도 하나의 부분 영역을 투사하기 위한 광학기를 포함한다. 제1 광 채널의 제1 광학기는 제1 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 제1 부분 영역을 그리고 제2 이미지 센서 영역 상에 제2 이미지 센서 영역을 투사하도록 구성된다. 제2 광 채널의 제2 광학기는 제3 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 적어도 제3 부분 영역을 투사하도록 구성된다. 제1 부분 영역과 제2 부분 영역은 객체 영역에서 서로 분리되어 있다. 제3 부분 영역은 제1 부분 영역과 불완전하게 중첩한다. 이 실시예의 이점은 어레이 및 이에 따라 광학기(렌즈)에서 필요해진 광 채널들의 수의 가능한 감소이다. 이는 절감된 재료 및 통합 비용뿐만 아니라 구조체의 폭 감소 및 이에 따른 구조체의 소형화로 인해 단순하고 비용 효율적인 생산을 야기한다. 폭은 예를 들어, 광 채널들이 배열되는 어레이의 라인 연장 방향과 관련된다. 추가로, 동일한 광학기가 사용되며 그러므로 시차가 등록되지 않기 때문에, 제1 부분 영역과 제2 부분 영역 사이에서는 객체 의존 디스패리티(disparity), 즉 이미지 위치들의 측방향 시프트가 발생하지 않는다. 추가 구현에 따르면, 제3 부분 영역은 또한 제2 부분 영역과 불완전하게 중첩하여, 연속적인 객체 영역이 캡처된다.
추가 실시예에 따르면, 이미징 시스템은 그러한 다중 조리개 이미징 디바이스를 포함한다. 이미징 시스템의 구현들은 적어도 제1 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스를 포함하여, 객체 영역이 입체적으로 또는 보다 고차원으로 캡처될 수 있다. 이는 초해상도를 사용함으로써 객체 영역의 3D 캡처들뿐만 아니라 더 높은 해상도를 갖는 이미지 캡처 모두를 가능하게 한다.
추가 실시예에 따르면, 객체 영역을 캡처하기 위한 방법은 이미지 센서의 이미지 센서 영역 상에 광 채널의 광학기에 의해 각각의 광 채널로 객체 영역의 적어도 하나의 부분 영역을 투사함으로써, 나란히 놓인 광 채널들의 어레이로 객체 영역을 투사하는 단계를 포함한다. 객체 영역을 투사하는 단계는 제1 광 채널의 제1 광학기에 의해 객체 영역의 제1 부분 영역이 제1 이미지 센서 영역 상에 그리고 객체 영역의 제2 부분 영역이 제2 이미지 센서 영역 상에 투사되도록 수행된다. 제1 부분 영역과 제2 부분 영역이 객체 영역에서 서로 분리되도록 그리고 제3 부분 영역이 제1 부분 영역과 불완전하게 중첩하도록, 객체 영역의 제3 부분 영역이 제2 광 채널의 제2 광학기에 의해 투사된다.
일 실시예에 따르면, 다중 조리개 이미징 디바이스는 나란히 놓인 광 채널들의 단일 라인 어레이 및 광 채널들의 광 경로를 편향시키기 위한 빔 편향 수단을 포함한다. 빔 편향 수단은 제1 위치와 제2 위치를 포함하는데, 이들 사이에서 빔 편향 수단이 단일 라인 어레이의 라인 연장 방향을 따라 병진 이동 가능하다. 빔 편향 수단은 빔 편향 수단이 제1 위치와 제2 위치에서 서로 다른 방향으로 각각의 광 채널의 광 경로를 편향시키도록 구성된다.
추가 실시예에 따르면, 이미지 안정화기 및/또는 집속 수단의 적어도 하나의 액추에이터는 이것이 직육면체의 면들이 걸쳐 있는 2개의 평면들 사이에 적어도 부분적으로 배열되도록 배열된다. 직육면체의 면들은 서로뿐만 아니라 어레이의 라인 연장 방향 및 이미지 센서와 빔 편향 수단 사이의 광 채널들의 광 경로의 일부에도 평행하게 정렬된다. 평면들의 표면 법선 방향은 디바이스의 두께 방향으로 간주될 수 있다. 직육면체의 체적은 최소이며, 여전히 이미지 센서, 어레이 및 빔 편향 수단을 포함한다. 이것은 하우징의 평평한 구현을 가능하게 한다. 기존 솔루션들과는 달리, 이것은 카메라가 어떤 상태들에서도 두께 방향으로 하우징의 직육면체 모양의 체적을 벗어나 투사하지 않을 수 있게 한다.
추가 유리한 구현들이 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명의 선호되는 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 논의될 것이다. 이들은 다음을 도시한다:
도 1은 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 2a는 전체 객체 영역 또는 전체 시야를 투사하기 위한 대안적인 개념의 개략적인 평면도이다.
도 2b는 광 채널들이 경사진 광축들을 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 3a는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 이미지 센서 영역들의 개략적인 평면도이다.
도 3b는 두 방향들에 따른 부분 객체 영역들의 가상 분포이다.
도 4a는 객체 영역의 부분 영역을 투사하기 위한 이미지 센서들을 포함하는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 4b는 빔 편향 수단을 추가로 포함하는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 5a는 모놀리식 이미지 센서가 배열되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 5b는 빔 편향 수단이 배열되는 도 5a의 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 6은 적어도 하나의 추가 렌즈가 적어도 하나의 광 채널에 배열되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7a는 광 채널 내의 인접한 부분 영역들 사이에서 적어도 부분적으로 불투명한 구조체를 포함하는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7b는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들이 다양한 단면을 갖는 추가 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7c는 광 채널들이 부분 영역 광학기를 포함하는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7d는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들이 직선 방식으로 구성되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7e는 부분 영역 광학기를 포함하는 일 실시예에 따른 추가 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7f는 부분 영역 광학기가 연속 방식으로 형성되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7g는 광 채널들의 광학기가 연속적인 컴포넌트로서 형성되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 7h는 광 채널들의 광학기가 2개의 광학 평면들에 배열되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 8a는 제1 광학 평면의 렌즈들이 공통 투명 기판 상에 배열되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 8b는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들이 광 채널의 부분 영역들과 다른 광 채널의 부분 영역들 사이에 배열되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 9a는 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스를 포함하는 일 실시예에 따른 이미징 시스템의 개략적인 평면도이다.
도 9b는 2개의 다중 조리개 이미징 디바이스들이 공통 이미지 센서(12) 및 공통 빔 편향 수단(18)을 포함하는 추가 실시예에 따른 이미징 시스템의 개략적인 평면도이다.
도 10a는 광 채널의 각각의 부분 영역에 대해 하나의 이미지 센서를 포함하는 일 실시예에 따른 이미징 시스템의 개략적인 평면도이다.
도 10b는 공통 빔 편향 수단이 2개의 다중 조리개 이미징 디바이스들에 대해 배열되는 일 실시예에 따른 이미징 시스템의 개략적인 평면도이다.
도 11a는 광 채널들이 각각 객체 영역의 2개 또는 그보다 많은 부분 영역들을 투사하도록 구성되는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 11b는 분리된 부분 영역들을 예시하기 위한 부분 객체 영역들의 개략적인 예시도이다.
도 11c는 일 실시예에 따른 빔 편향 수단에 의해 획득될 수 있는 객체 영역에서의 부분 객체 영역들의 실제 배열이다.
도 12a는 일 실시예에 따라 이미지 센서들이 하나의 연속 이미지 센서로서 형성되는, 도 11a - 도 11c의 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 12b는 일 실시예에 따라 광 채널들의 부분 영역들 사이에 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들이 배열되는, 도 11a - 도 11c의 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 12c는 빔 편향 수단이 채널당 하나의 면(facet)을 포함하는, 도 11a - 도 11c의 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 13a는 도 11a - 도 11c의 다중 조리개 이미징 디바이스와 비교하여 조리개 다이어프램(diaphragm)들을 포함하는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 13b는 부분 영역 다이어프램을 포함하는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 평면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 여러 부분 영역들에 의해 사용된 광학기의 가능한 구현의 광학 왜곡의 개략도이다.
도 15a는 제1 작동 상태에서 일 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 15b는 제2 작동 상태에서 도 15a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 16은 커버를 포함하는 추가 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 16b는 제2 작동 상태에서 도 16a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 16c는 제3 위치에서 도 16a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 17a는 적어도 부분적으로 투명한 커버를 포함하는, 제1 작동 상태의 추가 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 17b는 제2 작동 상태에서 도 17a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 17c는 빔 편향 수단이 병진 방식으로 추가로 이동 가능한, 도 17a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 18a는 병진 이동 가능한 커버를 갖는 제1 작동 상태의 일 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 18b는 제2 작동 상태에서 도 18a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 19a는 커버가 회전 이동 가능한 방식으로 배열되는 일 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 19b는 주행 캐리지(travel carriage)가 병진 이동 가능한 도 19a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 19b는 제2 작동 상태에서 도 19a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 20a는 도 19의 디바이스와 비교하여 적어도 부분적으로 투명한 커버들을 포함하는, 제1 작동 상태의 일 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 20b는 빔 편향 수단이 제1 위치와 제2 위치 사이의 중간 위치를 포함하는, 도 20a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 20c는 빔 편향 수단이 하우징 체적 밖으로 완전히 연장된 도 20a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 20d는 적어도 부분적으로 투명한 커버들 사이의 거리가 도 20a - 도 20c와 비교하여 확대된, 도 20a의 디바이스의 개략적인 측단면도이다.
도 21은 3개의 다중 조리개 이미징 디바이스들을 포함하는 일 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 사시도이다.
도 22는 도 21의 디바이스의 단면의 확대된 사시도이다.
도 23은 빔 편향 수단이 장착 엘리먼트들에 의해 다중 조리개 이미징 디바이스에 연결되는 일 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 사시도이다.
도 24a는 커버의 예시적인 형상을 갖는, 제1 작동 상태의 일 실시예에 따른 디바이스의 개략적인 사시도이다.
도 24b는 일 실시예에 따른 제2 작동 상태의 도 24a의 디바이스의 개략도이다.
도 24c는 일 실시예에 따른 도 24a에 대한 대안의 개략적인 예시이다.
도 25a - 도 25b는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 상세한 예시들이다.
도 26은 일 실시예에 따라, 광학 이미지 안정화를 위한 그리고 초점을 맞추기 위한 상대적인 움직임들을 실현하기 위한 추가 수단에 의해 보완된, 도 25a - 도 25b에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스이다.
도 27a는 일 실시예에 따라 편평한 하우징에 배열된 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략도이다.
도 27b는 전체 시야를 입체적으로 캡처하기 위한 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략적인 구조이다.
도 28은 일 실시예에 따른 3-D 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략도이다.
도 29a는 일 실시예에 따라, 초점 제어 및 광학 이미지 안정화를 위한 상대적인 움직임들을 실현하기 위한 추가 수단에 의해 보완된, 일 실시예에 따른 추가 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략도이다.
도 29b - 도 29e는 일 실시예에 따른 빔 편향 디바이스의 개략적인 측면도들이다.
도 30a는 일 실시예에 따른 광학 특성들의 채널 개별 조정을 위한 조정 수단을 구비한 다중 조리개 이미징 디바이스의 개략도이다.
도 30b는 일 실시예에 따른 조정 수단을 구비한 다중 조리개 이미징 디바이스의 변형이다.
도 31은 일 실시예에 따른 추가 액추에이터들에 의해 보완된 도 29a의 디바이스의 개략도이다.
도 32는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 액추에이터들의 배열의 개략도이다.
본 발명의 실시예들이 도면들을 참조로 아래에서 상세히 논의되기 전에, 서로 다른 도면들에서 동등한, 기능적으로 동일하거나 동일한 엘리먼트들, 객체들 및/또는 구조들에 동일한 참조 번호들이 제공되어, 서로 다른 실시예들에서 예시되는 이러한 엘리먼트들의 설명들이 상호 교환 가능하거나 상호 적용 가능하다는 점이 주목되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)는 여러 개의 부분 객체 영역들(부분 시야)(74a-c)의 형태로 객체 영역(시야)(26)을 캡처하도록 구성된 디바이스일 수 있다. 캡처된 부분 객체 영역들(74a-c)은 디바이스(1000) 또는 다운스트림 컴퓨팅 디바이스, 이를테면 이 방법에 특정한 프로세서, 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA: field programmable gate array), 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit) 및 하드웨어, 이를테면 ASIC 등에 의해 전체 이미지에 조립될 수 있다. 실시예들에 따르면, 객체 영역(26)은 복수의 부분 객체 영역들(74a-c)에 의해 스캔된다. 그 복수는 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 9 또는 그보다 높을 수 있다.
디바이스(1000)는 이미지 센서(12) 및 나란히 놓인 광 채널들(16a, 16b)의 어레이(14)를 포함하는데, 광 채널들(16a, 16b) 각각은 광학기(64a 및 64b)를 각각 포함한다. 이는 각각의 광 채널(16a, 16b)이 이미지 센서의 이미지 센서 영역(58a, 58b, 58c) 상에 각각 객체 영역(26)의 적어도 하나의 부분 영역(74a-c)을 투사하기 위한 광학기(64a, 64b)를 각각 포함함을 의미한다. 이런 식으로, 광학기(64a)는 예를 들어, 이미지 센서 영역(58a) 상에 부분 영역(74a)을 투사하는데, 이는 광 경로(17a)로 예시된다. 또한, 광학기(64a)는 이미지 센서 영역(58b) 상에 부분 영역(74b)을 투사하는데, 이는 광 경로(17b)로 예시된다. 부분 영역들(74a, 74b)은 객체 영역(26)에서 분리되어 있으며, 이것은 부분 영역들(74a, 74b)이 중첩되지 않고 그리고/또는 완전히 서로 다름을 의미한다.
빔 편향 수단(18)과 결합된 각각의 광 채널(16a-b)의 부분 시야의 제한은 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)의 설치 높이의 감소(주요 효과)를 야기할 수 있다. 이는 설치 높이가 다중 조리개 이미징 디바이스의 시야 방향에 수직으로 구현된다는 점에서 이루어진다. 추가로, 부분 시야를 캡처하기 위해 보다 간단한 필드 수차(field aberration)들의 보정이 가능하기 때문에(2차 효과), 채널당 더 적은 수의 렌즈들이 배열될 수 있으므로 각각의 채널의 광학기의 단순화가 이루어진다.
광 채널(16b)의 광학기(64b)는 광 경로(17c)로 예시된 바와 같이 이미지 센서 영역(58c) 상에 부분 영역(74c)을 투사하도록 구성된다. 부분 영역(74c)은 부분 영역(74a 및/또는 74b)과 중첩하여, 이미지 센서 영역들(58a, 58b, 58c)의 부분 이미지들의 이미지 처리에 의해 객체 영역(26)의 전체 이미지가 얻어질 수 있다. 대안으로, 광 채널(16b)은 또한 광 채널(16a)과 동등하게 구성될 수 있는데; 이는 객체 영역의 2개의 분리된 부분 영역들이 2개의 이미지 센서 영역들로 향하도록 2개의 광 경로들에 영향을 미친다는 것을 의미한다.
다중 조리개 이미징 디바이스(1000)는 광 채널들(16a, 16b)이 객체 영역(26)을 향하게 광 채널들(16a, 16b)의 광 경로를 편향시키도록 구성된 선택적 빔 편향 수단(18)을 포함할 수 있다. 광 경로들(17a, 17b, 17c)은 이미지 센서 영역들(58a-c)과 선택적인 빔 편향 수단(18) 사이의 공통 평면에서 서로 비스듬하게 진행할 수 있다. 이것은 광 채널들 및 광 경로들의 시야 방향들이 각각 상이할 수 있고, 공통 평면 내에 있을 수 있음을 의미한다. 빔 편향 수단(18)에 의한 편향에 의해, 제2 방향을 따르는 시야 방향이 변경될 수 있어, 광 경로들을 편향시킴으로써, 서로 이차원적으로 분포된 객체 영역(26)의 복수의 부분 영역들이 캡처될 수 있다. 추가 실시예들에 따르면, 광 채널들(16a, 16b) 옆에 추가 광 채널들이 배열될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 객체 영역의 추가 부분 영역들이 광학기(64a)에 의해 이미지 센서(12)의 (예시되지 않은) 추가 이미지 센서 영역들 상에 투사되며, 여기서 부분 영역들은 각각 서로 분리되어 있다. 추가 부분 영역들은 방향(142) 및/또는 방향(144)을 따라 부분 영역(74a)에 대해 오프셋될 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 객체 영역 내의 각각의 부분 영역들이 더는 서로 분리되지 않도록 광 경로들(17a, 17b)을 편향시킬 수 있다. 그러나 유리하게는, 부분 영역들이 광 경로들의 편향 이후에도 그대로 분리되어 있다.
간단히 말해서, 서로 비스듬하게 배향된 광 경로들(17a, 17b)은 부분 객체 영역들(74a, 74b)의 서로에 대한 측 방향 오프셋을 가능하게 한다. 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)의 구현은 이제, 예시된 바와 같이, 부분 객체 영역들(74a, 74b)이 객체 영역(26)에서 제1 방향(142)을 따라 서로 오프셋되도록 수행될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 부분 객체 영역들(74a, 74b)이 객체 영역(26)에서 제2 방향(144)을 따라 서로 측방향으로 오프셋되는 것이 또한 가능하며, 이 두 오프셋 방향들은 또한 결합될 수 있다. 방향들(142, 144)은 예를 들어, 캡처될 또는 캡처된 이미지의 이미지 축들과 평행할 수 있다. 이것은 서로 2차원적으로 오프셋된 부분 영역들(74a-c)이 빔 편향 수단(18) 없이 또한 얻어질 수 있음을 의미한다.
이미지 센서(12)는 이미지 센서(12)가 이미지 센서 영역들(58a, 58b, 58c)을 포함하도록 예시되어 있지만, 추가 실시예들에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스들은 적어도 2개, 3개 또는 그보다 많은 이미지 센서들을 포함하는데, 이들은 대체로 이미지 센서 영역들(58a, 58b, 58c)의 총량을 제공한다. 총량은 적어도 3개, 적어도 6개 또는 적어도 9개와 같이 임의의 수의 이미지 센서 영역들일 수 있다. 따라서 이미지 센서는 단지 하나 또는 여러 개의 이미지 센서 영역들(58a-c)을 포함할 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스는 하나 또는 여러 개의 이미지 센서들을 포함할 수 있다.
이미지 센서 영역들(58a-c) 사이의 영역들에서, 비-감광 집적 회로들, 전자 컴포넌트들(저항기들, 커패시터들) 및/또는 전기 접속 엘리먼트들(본딩 와이어들, 비아들) 등이 배열될 수 있다.
선택적으로, 광 채널들(16a, 16b)은 광 채널(16a 또는 16b)로의 미광(stray light)의 진입을 적어도 부분적으로 방지하기 위해 그리고 캡처된 이미지의 품질을 얻기 위해 인접한 광 채널들의 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1002a-c) 및/또는 광 채널의 환경으로부터 적어도 부분적으로 격리될 수 있다.
즉, 다중 조리개 이미징 디바이스는 객체 영역의 부분 영역을 각각 송신하는 여러 개의 이미징 채널들(광 채널들)을 포함할 수 있으며, 여기서 부분 영역들은 부분적으로 서로를 커버하거나 중첩하며, 광 채널들 중 적어도 하나는 적어도 2개의 비연속적인 객체 영역들을 투사한다. 이것은 이 채널의 이미지에 갭이 있음을 의미한다. 광 채널들의 수 또는 총 수가 전체 시야를 완전히 송신할 수도 있다.
도 2a는 종래 기술에 따라 전체 객체 영역 또는 전체 시야를 투사하기 위한 대안적인 개념의 개략적인 평면도를 도시한다. 다중 조리개 이미징 디바이스(2000)는 예를 들어, 전체 시야의 부분 영역을 각각 투사하는 4개의 광 채널들(16a-d)을 포함한다. 인접한 광 채널들의 전체 객체 필드의 부분 영역들은 부분적으로 중첩할 수 있어, 인접한 광 채널들의 부분 시야들이 채널마다 서로 간에 갭을 갖지 않는다. 광 경로들(17a-d)의 채널 개별 편향은 예를 들어, 서로 다르게 경사진 빔 편향 수단(18)의 면들(68a-d)에 의해 얻어질 수 있다.
도 2b는 종래 기술에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스(2000')의 개략적인 평면도를 도시하며, 광 채널들(16a-d)은 경사진 광축들을 가져 여러 채널들의 면들(68a, 68b)이 공유될 수 있다. 면들을 기울이는 것은 (광 채널들(16a-d)의 라인 연장 방향에 직교하는) 각도 성분을 따라 수행될 수 있으며, 이는 빔 편향 수단(18)의 간소화를 야기할 수 있다.
도 3a는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스의 이미지 센서 영역들(58a-f)의 개략적인 평면도를 도시한다. 이미지 센서 영역들(58a-f)은 적어도 하나의 이미지 센서의 일부일 수 있다. 광 채널들의 광 경로들(17a-f)은 하나 또는 여러 개의 평면들에 배열될 수 있다. 광 경로들(17a-f)은 예를 들어, 단일 평면에서 이미지 센서 영역들(58a-f)과 광학기들(64a-d) 사이에 배열된다. 대안으로, 광 경로들(17a, 17b, 17f)과 같은 광 경로들의 제1 서브세트는 제1 평면에 배열될 수 있고, 광 경로들(17c, 17d, 17e)과 같은 광 경로들의 제2 서브세트는 제2 평면에 배열될 수 있다. 2개 또는 여러 개의 평면들에서의 배열은 2개 또는 여러 개의 라인들에서 광 채널들의 배열에 의해 수행될 수 있다. 광 경로들(17a-f)은 부분 객체 영역들(74a-f)이 방향들(142, 144)을 따라 분포되도록 빔 편향 수단(18)에 의해 편향될 수 있다. 부분 객체 영역들(74a-f)에 대한 광 경로들(17a-f)의 할당은 또한 아라비아 숫자들(1, 1', 2, 3, 3', 4)로 표시된다.
도 3b는 도 3a의 빔 편향 수단(18) 없이 방향들(142, 144)에 따른 부분 객체 영역들(74a-f)의 가상 분포를 도시한다. 부분 영역들(74a, 74b)뿐만 아니라 부분 영역들(74d, 74e)도 서로 분리되어 있다. 빔 편향 수단(18)으로 인해, 부분 영역(74c)이 부분 영역들(74a, 74b)과 각각 부분적으로 중첩한다. 또한, 부분 영역(74f)은 부분 영역들(74d, 74a)과 부분적으로, 즉 불완전하게 중첩하여, 대체로 중첩 부분 영역들(74a-f)이 얻어지며, 이들로부터 전체 이미지가 조립될 수 있다.
추가 실시예들에 따르면, 대안으로 또는 추가로, 이미지 센서 영역들(58a-f), 광학기들(64a-d) 및/또는 추가 광학기의 분포는 부분 영역(74a-c, 74d-f)의 중첩이 얻어지도록 구현될 수 있어, 빔 편향 수단(18)의 배열이 생략될 수 있다. 그러나 빔 편향 수단(18)은 다중 조리개 이미징 디바이스의 시야 방향에 영향을 미치도록, 즉 광 경로들(17a-f)을 편향시키도록 제공될 수 있다.
도 4a는 이미지 센서들(12a-f)을 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스(4000)의 개략적인 평면도를 도시하며, 여기서 개별 이미지 센서(12a-f) 상의 광 경로(17a-f)에 의해 객체 영역의 하나의 부분 영역이 각각 투사된다. 간단히 말해서, 이는 각각의 이미지 센서(12a-f)가 부분 영역의 이미지를 투사하기 위한 이미지 센서 영역을 제공한다는 것을 의미한다.
이미지 센서들(12a-f)은 공통 기판 상에 완전히 또는 부분적으로 배열될 수 있다. 도 1과 관련하여 이미 논의된 바와 같이, 이미지 센서들(12a-f) 중 적어도 2개는 공통 이미지 센서의 이미지 센서 영역들로서 구성될 수 있다. 이미지 센서 영역들(58a-c) 사이의 영역들에서, 비-감광 집적 회로들, 전자 컴포넌트들(저항기들, 커패시터들) 및/또는 전기 접속 엘리먼트들(본딩 와이어들, 비아들) 등이 배열될 수 있다.
도 4b는 면들(68a, 68b)을 포함하는 빔 편향 수단(18)을 추가로 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스(4000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 빔 편향 수단(18)은 광 경로들(17a-f)을 편향시키도록 구성될 수 있다. 빔 편향 수단(18)의 유리한 구현들은 본 명세서에서 설명되는 추가 실시예들에 기초하여 논의될 것이다.
도 5a는 다중 조리개 이미징 디바이스(4000')의 개략적인 평면도를 도시하며, 여기서는 다중 조리개 이미징 디바이스(4000)와 비교하여 모놀리식 이미지 센서(12)가 배열되는데, 즉 이미지 센서(12)는 부분 영역들을 캡처하기 위한 각각의 이미지 센서 영역들을 포함한다. 이를 위해, 이미지 센서(12)는 개별적으로 구성된 이미지 센서 영역들을 포함할 수 있다. 대안으로, 객체 영역들의 서로 다른 부분 영역들이 투사되는 연속 픽셀 매트릭스의 형태로 적어도 2개의 이미지 영역들이 형성될 수 있다. 이미지 센서 영역들(58a-c) 사이의 영역들에서, 비-감광 집적 회로들, 전자 컴포넌트들(저항기들, 커패시터들) 및/또는 전기 접속 엘리먼트들(본딩 와이어들, 비아들) 등이 배열될 수 있다.
도 5b는 빔 편향 수단(18)이 도 4b와 관련하여 설명된 바와 같이 배열되는 동안 다중 조리개 이미징 디바이스(4000')의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 6은 다중 조리개 이미징 디바이스(6000)의 개략적인 평면도를 도시하며, 여기서는 다중 조리개 이미징 디바이스(4000 또는 4000')와 비교하여 추가 렌즈(64e, 64f, 64g 또는 64h)가 적어도 하나의 광 채널(16a-d)에 배열된다. 이는 광 채널(16a-d)의 광학기가 광 채널(16a-d)의 모든 이미지 센서 영역들(58a-f)에 대해 유효한 하나 또는 여러 개의 렌즈들(64a-h)을 포함할 수 있음을 의미한다. 각각의 광 채널(16a-d)은 서로 다른 또는 동일한 수의 렌즈들(64a-h)을 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 광학기에 의해 얻어진 이미징 기능은 채널 개별 방식으로 적응될 수 있다. 따라서 광학기(64a 및 64e, 64b 및 64f, 64c 및 64g, 또는 64d 및 64h)에 의해 얻어지는 광 채널(16a-d)의 렌즈 시스템은, 광 채널에 의해 광 채널의 여러 부분 영역들이 캡처되는 경우에도 그 부분 영역들에 의해 공유될 수 있다. 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)은 광 채널(16a-d)이 단지 하나의 광학기를 포함하는 경우에도 또한 배열될 수 있다. 예를 들어, 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a 및/또는 1004b)은 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)의 일부일 수 있다.
도 7a는 다중 조리개 이미징 디바이스(6000)와 비교하여, 객체 영역의 방향에서 이미지 센서 상의 이미지 센서 영역들(58a, 58b) 사이에 배열된 적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004a)를 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004a)는 반도체 재료, 유리, 세라믹 또는 유리 세라믹 재료, 플라스틱 재료 및/또는 금속 재료를 포함할 수 있으며, 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)에 의해 이미지들이 캡처되는 파장 범위에서 적어도 부분적으로 불투명할 수 있다. 그러한 방식으로, 예를 들어 적외선 캡처에서, 적외선 방사를 위해 반도체 재료가 투명할 때 반도체 재료와 비교하여 플라스틱 재료 또는 금속 재료가 유리할 수 있다. 대안으로, 가시 범위의 파장들의 경우, 금속 재료에 비해 반도체 재료 또는 플라스틱 재료가 유리할 수 있는데, 이는 금속 재료가 가능하게는 보다 높은 생산 노력, 더 높은 중량 및/또는 더 높은 비용을 야기할 수 있기 때문이다.
적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004a)는 이미지 센서 영역들(58a, 58b) 사이의 미광 억제를 가능하게 하는데, 즉 광 채널의 부분 이미지들 간의 크로스토크가 감소된다. 동일하거나 유사한 방식으로, 광 채널(16c)은 적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004a)와 동일하거나 유사한 방식으로 형성될 수 있는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004b)를 포함한다.
도 7b는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)이 가변 단면을 갖는 대안적인 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 단면은 라인 연장 방향(146)에 따른 치수로 고려될 수 있다. 라인 연장 방향(146)은 어레이(14) 내의 광 채널들이 배열되고 그리고/또는 이미지 센서(12)에 평행하게 진행할 수 있는 방향일 수 있다. 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)은 이미지 센서(12) 상에 또는 그에 인접하게 배열된다. 어레이(14)를 향한 방향으로, 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)의 단면이 테이퍼링된다. 이는 광 경로들(17a와 17b, 17d와 17e)에 각각 적응된 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)의 기하학적 구조를 가능하게 한다. 따라서 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)은 이미지 센서(12)의 이미지 센서 영역들 사이에 배열되고 광 채널들(16a-d) 사이의 그리고 이미지 센서 영역들 사이의 개선된 채널 분리를 가능하게 한다. 이미지 센서 영역들(58a-c) 사이의 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b) 뒤의 영역들에는, 비-감광 집적 회로들, 전자 컴포넌트들(저항기들, 커패시터들) 및/또는 전기 접속 엘리먼트들(본딩 와이어들, 비아들) 등이 배열될 수 있다.
도 7c는 광 채널들(16a, 16c)이 부분 영역 광학기(1006a-1006d)를 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 부분 영역 광학기들(1006a-d)은 예를 들어, 렌즈들, 굴절 또는 회절 엘리먼트들일 수 있으며, 이들 각각은 하나의 부분 영역에만 배타적으로 할당될 수 있다. 따라서 예를 들어, 부분 영역 광학기(1006a)는 광 경로(17a)에 영향을 미치고 광 경로(17b)에는 영향을 미치지 않도록 구성된다. 광 경로(17a)는 예를 들어, 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이 부분 영역(74a)을 투사하는 데 사용될 수 있다. 부분 영역 광학기(1006b)는 예를 들어, 부분 영역(74b)을 투사하는 광 경로(17b)에 영향을 미치도록 구성될 수 있다. 부분 영역 광학기(1006b)는 광 경로(17a)에 영향을 미치지 않도록 구성된다. 대안으로, 광 채널(16a)은 부분 영역 광학기(1006a 또는 1006b) 중 단지 하나만을 그리고/또는 단지 광 경로(17a 또는 17b)에 할당된 추가 부분 영역 광학기만을 포함할 수 있다. 부분 영역 광학기(1006a 및/또는 1006b)는 예를 들어, 적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004a)에 기계적으로 고정될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 부분 영역 광학기(1006a)는 구조체(1002a)에 기계적으로 고정될 수 있다. 동일한 방식으로, 부분 영역 광학기(106b)는 구조체(1002b)에 기계적으로 고정될 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 부분 영역 광학기(1006a 및/또는 1006b)는 광학기(64a)에 기계적으로 연결되어 이를 통해 이미지 센서에 대해 매달릴 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 광학기(64a)는 부분 영역 광학기(1006a 및/또는 1006b)에 기계적으로 연결되어 이를 통해 이미지 센서(12)에 대해 매달릴 수 있다.
부분 영역 광학기(1006a)는 예를 들어, 루프 프리즘(roof prism)으로서 생산될 수 있다. 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)은 예를 들어, 2개의 부분들로 분할되고 그리고/또는 거울 대칭인 루프 프리즘의 2개의 부분들일 수 있다. 루프 프리즘은 예를 들어, 평면(1008)에 거울 대칭일 수 있다.
부분 영역 광학기(1006c, 1006d)는 또한 각각 하나의 부분 영역에만 배타적으로 할당되어 각각의 이미지 센서 영역 상에서 그 부분 영역의 투사에 영향을 미칠 수 있다. 광 채널(16a 또는 16c)이 2개의 부분 영역 광학기들(1006a와 1006b 그리고 1006c와 1006d)을 각각 포함한다면, 2개의 부분 영역 광학기들은 동일하게 구조화될 수 있다. 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)은 예를 들어, 대칭 평면(1008) 주위에 거울 대칭으로 배열될 수 있다.
대칭 평면(1008)은, 대칭 평면(1008)이 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)에 의해 공유되고 어레이(14)의 라인 연장 방향(146)에 수직으로 진행하는 광학기(64a)의 광축(1012)을 포함하도록 공간에 배열될 수 있다. 대칭 평면(1008)이 축(1012)을 포함하기 때문에, 평면(1008)과 축(1012)이 도 7c에서 서로 합동으로 도시되지 않더라도, 평면(1008)과 축(1012)은 합동이다. 합동이 아닌 예시는 단지 더 나은 예시를 위해서만 제공된다. 일 실시예에 따르면, 광학기(64a)는 광학기(64a)의 이미징 기능이 광학기(64a)의 주 시야 방향에 대해 회전 대칭이거나 대칭 평면(1008)에 대해 거울 대칭이 되도록 구성된다. 이는 광 경로들(17a, 17b)이 광학기(64a)에 의해 대칭적으로 영향을 받을 수 있게 한다.
부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)의 거울 대칭 배열 또는 구현은 광학기(64a)가 또한 대칭적으로 구성될 수 있도록 광 경로들(17a, 17b)의 대칭적 영향을 가능하게 한다. 이는 예를 들어, 대칭적 편향 또는 대칭적으로 분포된 부분 객체 영역들 쪽으로 광 경로에 영향을 미치는 것을 가능하게 한다. 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)는 또한, 예를 들어 객체 영역 내의 부분 영역들의 불규칙한 분포가 의도될 때 광학기(64a)가 거울 대칭이 아니도록 구성될 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)은 또한, 예를 들어 2개의 광 경로들(17a, 17b)의 대칭이 아닌 또는 비대칭 왜곡이 의도될 때 평면(1008)에 대하여 비대칭일 수 있다.
즉, 분리 구조체들(1004a, 1004b)은 객체를 향하는 방향으로 부분 영역들 사이에서 테이퍼링된다. 분리 구조체들(적어도 부분적으로 불투명한 구조체들)(1004a, 1004b)은 광축(1012)에 대해 대칭적으로 구성될 수 있다. 렌즈들, 예를 들어 하나의 부분 영역에 의해서만 각각 사용되는 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)이 배열될 수 있다. 이러한 렌즈들은 동일할 수 있고 그리고/또는 이들의 광학 특성과 관련하여 광축(1012)에 대해 거울 대칭으로 배열될 수 있다. 동시에, 회전 대칭이 구현될 수는 없다.
부분 영역 광학기들(1006a-d)은 여러 개의 층들로, 즉 여러 개의 평면들로 구성될 수 있으며, 따라서 각각 단 하나보다 많은 렌즈, 굴절 또는 회절면으로 구성될 수 있다. 광학기들(16a, 16c)은 또한 다층 방식으로 구성될 수 있으며, 따라서 단 하나보다 많은 렌즈, 굴절 또는 회절면으로 구성될 수 있다.
도 7d는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)이 직선 방식으로 구현되는 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)의 개략적인 평면도를 도시하는데, 이는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)이 객체 영역 또는 빔 편향 수단(18) 쪽으로 더 낮은 테이퍼를 갖거나 테이퍼링되지 않음을 의미한다. 대안으로, 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)은 임의의 기하학적 형상, 예를 들어 곡선 또는 다각형 기하학적 구조를 가질 수 있다.
즉, 도 7d는 어떠한 테이퍼링도 없이 그리고 광축(1012a 또는 1012b)에 대칭적으로 구성되지 않고 채널 분리 구조체들(1004a, 1004b)을 갖는 예시를 도시한다. 그러나 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)는 채널 내의 하나의 부분 영역에만 사용되는 렌즈들(부분 영역 광학기들)(1006a-d)을 포함한다.
도 7e는 부분 영역 광학기들(1006a-c)을 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스(7000')의 개략적인 평면도를 도시한다. 광 채널들(16a 또는 16c) 중 적어도 하나는 부분 영역 광학기들(1006a와 1006b 그리고 1006c와 1006d) 사이에 적어도 부분적으로 불투명한 구조체를 포함하지 않는다.
즉, 도 7e는 채널 분리 구조들(1004)이 없지만 채널 내의 부분 영역에만 사용되는 렌즈들(부분 영역 광학기)을 갖는 예시를 도시한다. 효과가 있는 부분 영역 광학기의 배열은 단지 객체 영역의 하나의 부분 영역이 광 경로의 채널 개별 적응을 가능하게 하기 때문이다. 바람직하게, 부분 영역 광학기는 예를 들어, 광학기(64a 또는 64c)의 영역에 있는 경우와 같이, 광 채널의 광 경로들, 예를 들어 광 경로들(17a와 17b 또는 17d와 17e)이 중첩하지 않는 영역에 배열된다.
적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004)의 생략은 예를 들어, 적절한 조리개 다이어프램들에 의해 미광 억제가 충분히 가능해지거나 미광 억제가 필요하지 않은 경우, 디바이스의 단순화된 생산을 가능하게 할 수 있다.
도 7f는 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)이 연속 방식으로 형성되는 다중 조리개 이미징 디바이스(7000')의 개략적인 평면도를 도시한다. 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)은 광 채널(16a)의 2개의 부분 영역들에 대해 2개의 광학적으로 활성인 영역들을 갖는 집적 렌즈로서 형성될 수 있다. 대안으로, 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)은 또한 서로 기계적으로 고정된 2개의 엘리먼트들일 수 있다.
부분 영역 광학기들(1006c, 1006d)은 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)에 대해 설명된 바와 같이 연속 광학 컴포넌트들로서 형성된다. 광 채널들(16a, 16c)에 대한 부분 영역 광학기들은 동일한 방식으로 형성되는 것으로 설명되지만, 부분 영역 광학기들(1006a-d)은 또한 서로 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b)은 연속 컴포넌트들로서 형성될 수 있는 한편, 부분 영역 광학기들(1006c, 1006d)은 개별 컴포넌트들로서 형성된다.
광학기들(64a-d) 중 하나 또는 여러 개는 연속 광학 컴포넌트들로서 형성될 수 있고, 예를 들어 서로 일체로 형성될 수 있으며 그리고/또는 서로 고정될 수 있다. 연속 컴포넌트로서의 광학기 또는 부분 영역 광학기의 구현은 이미 생산 중에 서로에 대한 렌즈 또는 광학기의 기계적으로 견고한 정렬을 가능하게 하여, 다중 조리개 이미징 디바이스(7000')의 생산 중에 보다 적은 수의 엘리먼트들이 서로 정렬되어야 하며, 이는 생산 공차를 유리하게 감소시킨다.
광 채널들의 광학기는 어레이(14) 전체에 걸쳐 서로 다른 광학 평면들 및/또는 층들에 배열될 수 있다. 그러나 이것은 하나의 층의 광학기가 실제 평면에 배열되지만 광 경로들을 따라 유한하게 연장하는 평면에 할당될 수 있는 것으로 간주되지 않을 것이다. 예를 들어, 광학기들(64a, 64b, 64c, 64d)은 제1 광학 평면을 형성할 수 있다. 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b, 1006c, 1006d)은 광학기들(64f, 64h)과 함께 어레이(14)의 제2 평면 또는 층을 형성할 수 있다. 하나의 층의 광학기는 연속 컴포넌트로서 형성될 수 있다. 서로 다른 층들의 광학기들 또는 서로 다른 층들 자체는 높은 광학 정밀도를 가능하게 하는 연속 컴포넌트로서 형성될 수 있다.
도 7g는 광학기들(64a-d)이 연속 컴포넌트들로서 형성되는 다중 조리개 이미징 디바이스(7000')의 개략적인 평면도를 도시한다. 광학기들(64a-d)은 광학 평면(1014b)을 형성한다. 또한, 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b, 1006c, 1006d)뿐만 아니라 광학기들(64f, 64h)은 하나의 연속 컴포넌트로서 형성되어 광학 평면(1014a)을 형성한다.
도 7h는 광 채널의 광학기들이 도 7g와 관련하여 설명된 바와 같이 2개의 광학 평면들(1014a, 1014b)에 배열되는 다중 조리개 이미징 디바이스(7000)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 어레이(14)에서부터 시작하여 부분 객체 영역들의 방향으로, 광 경로들(17a-f)이 하나의 평면에서 부분들로 또는 섹션들로 진행할 수 있다. 광 경로들은 빔 편향 수단(18)의 면들(68a, 68b)에 의해 서로 다른 방향들로 그리고/또는 공통 평면 밖으로 편향될 수 있다. 예를 들어, 광 경로들(17a-c)은 공통 평면 내에서 서로 다른 방향들을 따라 진행하거나 볼 수 있으며, 면(68a)에 의해 제1 방향으로 편향될 수 있다. 광 경로들(17d-f)은 또한 도 7g에 예시된 바와 같이 광 경로들(17a-f)에 대해 공통인 어레이(14)의 동일 평면 또는 상이한 평면 내에서 서로 다른 방향들을 따라 진행할 수 있다. 면(68b)에 의해, 광 경로들(17d-f)은 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 편향될 수 있어, 대체로 광 경로들(17a-f)이 서로 다른 방향들로 진행한다.
즉, 면들, 예를 들어 빔 편향 수단(18)의 거울 면들은 예를 들어, 어레이(14)의 라인 연장 방향(146)에 직교하는 단 하나의 각도 성분만을 포함할 수 있다.
도 8a는 제1 광학 평면(1014a)의 렌즈들이 공통 투명 기판(16) 상에 배열되는 다중 조리개 이미징 디바이스(8000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 투명 기판(1016)은 예를 들어, 플라스틱 재료들 및/또는 유리 재료들을 포함할 수 있다. 기판(1016)은 광학기 및/또는 부분 광학기의 높은 상호 안정성을 가능하게 한다. 투명 기판(1016)은 2개 또는 그보다 많은 인접한 광 채널들(16a-d)을 가로질러 연장한다. 일 실시예에 따르면, 투명 기판은 다중 조리개 이미징 디바이스(8000)의 모든 광 채널들을 가로질러 연장한다.
도 8b는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a, 1004b)이 광 채널(16a)의 부분 영역들과 광 채널(16c)의 부분 영역들 사이에 배열되어 개선된 미광 억제가 얻어지는 다중 조리개 이미징 디바이스(8000)의 개략적인 평면도를 도시한다.
대안으로 또는 추가로, 제2 층(1014b)의 2개 또는 더 많은 수의 렌즈들이 투명 기판 상에 배열될 수 있다. 기판 상에 배열된 렌즈들은 예를 들어, 유리 또는 플라스틱 바디들로서 형성될 수 있는데, 여기서 예를 들어, 광학기의 제1 하프 렌즈가 기판의 제1 메인 면 상에 형성되고, 선택적으로 광학기의 제2 하프 렌즈가 기판의 제2 대향 메인 면 상에 형성된다.
즉, 하나 또는 여러 개의 렌즈 층들은 적어도 2개의 인접한 채널들을 가로질러 또는 모든 광 채널들을 가로질러 연장하는 공통 투명 기판을 사용할 수 있다.
도 9a는 제1 다중 조리개 이미징 디바이스(4000'a) 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스(4000'b)를 포함하는 이미징 시스템(9000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 대안으로 또는 추가로, 이미징 시스템(9000)은 다중 조리개 이미징 디바이스(1000, 4000, 7000 또는 7000')와 같이 본 명세서에서 설명된 서로 다른 다중 조리개 이미징 디바이스를 포함할 수 있다. 다중 조리개 이미징 시스템은 예를 들어, 휴대 전화, 스마트폰, 태블릿 또는 모니터로서 구현될 수 있다.
다중 조리개 이미징 디바이스들(4000'a, 4000'b)은 각각 모듈로 지칭될 수 있다. 모듈들 각각은 이미징 시스템(9000)이 모듈들(4000'a, 4000'b)에 의해 입체적으로 전체 시야를 캡처하도록 구현되게 전체 시야를 완전히 또는 거의 완전히 캡처하도록 구성 및 배열될 수 있다. 이는 이미징 시스템(9000)이 예를 들어, 스테레오 구조를 포함함을 의미한다. 추가 실시예들에 따르면, 이미징 시스템은 3중 구조들, 4중 구조들 또는 보다 고차 구조들의 결과와 같은 더 추가 모듈들을 포함한다.
도 9b는 이미징 시스템(9000)의 수정된 변형으로 간주될 수 있는 이미징 시스템(9000')의 개략적인 평면도를 도시한다. 모듈(4000'a, 4000'b)은 공통 이미지 센서(12)를 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 모듈들(4000'a, 4000'b)은 공통 빔 편향 수단(18)을 포함할 수 있다. 즉, 모듈들은 연속적일 수 있고 단일 공통 모듈을 야기할 수 있다.
도 10a는 적어도 2개의 다중 조리개 이미징 디바이스들(4000a, 4000b)을 포함하는 이미징 시스템(10000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 대안으로 또는 추가로, 이미징 시스템들(9000, 9000')과 관련하여 설명한 바와 같이, 다른 그리고/또는 추가 다중 조리개 이미징 디바이스들이 배열될 수 있다.
도 10b는 공통 빔 편향 수단(18)이 다중 조리개 이미징 디바이스들(4000a, 4000b)에 대해 배열되는 이미징 시스템(10000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 이미지 센서들(12a-l)이 공통 기판 상에 적어도 부분적으로 배열될 수 있고 그리고/또는 공통 이미지 센서의 부분 영역들일 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 빔 편향 수단(18a 또는 18b)은 도 5a와 관련하여 설명한 바와 같이 배열되지 않는다.
앞서 설명한 바와 같이, 빔 편향 수단(18)은 선택적인데, 즉 개개의 광 채널들의 광 경로들이 편향되는 서로 다른 방향들이 광 채널들의 광학기에 의해 이미 얻어졌을 수 있다.
객체 영역을 (거의 완전히) 캡처하도록 각각 구성되는 적어도 2개의 모듈들을 포함하는, 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 다중 조리개 이미징 시스템들은 모듈들에 의해 공유되는 공통 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이것은 공통 이미지 센서, 공통 집속 수단 및/또는 공통 빔 편향 수단일 수 있다. 공통 집속 수단은 제1 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스(모듈)의 초점을 공통적으로 조정하기 위한 적어도 하나의 액추에이터를 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 광학 이미지 안정화기가 공유될 수 있다. 이미지 안정화 또는 집속을 위한 적절한 수단이 아래에서 설명될 것이다. 이미지 안정화기는 제1 다중 조리개 이미징 디바이스의 모든 광 경로들 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 모든 광 경로들에 공통 효과를 가질 수 있으며, 제1 이미지 축 및 제2 이미지 축에 따른 이미지 안정화에 적합할 수 있다. 이는 이미지 센서와 제1 또는 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 빔 편향 수단 또는 어레이 간의 병진 상대 이동을 발생시킴으로써 수행될 수 있다. 공통 빔 편향 수단이 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 어레이와 객체 영역 사이에 배열될 수 있고 제1 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 채널들의 광 경로를 편향시키도록 구성될 수 있다.
도 11a는 광 채널들(16a-d)이 각각 객체 영역의 2개 또는 여러 개의 부분 영역들을 투사하도록 구성된 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 광 채널들(16a-d) 중 하나에 의해 캡처된 부분 영역들은 서로 분리되어 있다. 동시에, 광 채널(또는 각각의 이미지 센서 영역들)에 할당된 이미지 센서들(12a와 12b, 12c와 12d, 12e와 12f, 12g와 12h)은 각각 서로 인접하게 배열된다. 이는 2개의 인접한 이미지 센서들 또는 이미지 센서 영역들이 서로 낮은 또는 가능하게는 적은 시차를 갖거나 시차가 없는 동안 서로 떨어져 있는 전체 시야의 부분 영역들이 캡처될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)는 "축 상의" 부분 영역을 캡처하도록 구성되는, 즉 간단히 말해서 똑바로 앞을 보게 구성되는 광 채널(16b)을 포함하지만, 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)는 모든 광 채널들이 (축을 따라 캡처하는) "축 상"과는 다른 작동 상태를 갖도록 구성될 수 있다.
다중 조리개 이미징 디바이스(11000)는 선택적으로 빔 편향 수단(18)을 포함할 수 있다. 나중에 설명되는 도 11b 및 도 11c는 빔 편향 수단(18)이 도 7h와 관련하여 설명한 바와 같이 추가 방향을 따라 광 경로들(17a-f)을 편향시키도록 배열되는 것으로 설명된다. 대안으로, 제2 방향에 따른 편향은 광학기들(64a-d)에 의해 그리고/또는 어레이(14)의 다중 라인 구조에 의해 이미 수행되었을 수 있다. 아라비아 숫자들(1, 1', 2, 2', 3, 3', 4, 4')은 도 11b 및 도 11c의 객체 영역의 부분 영역들에 대한 할당에 유용하다.
도 11b는 분리된 부분 영역들을 예시하기 위한 부분 객체 영역들(74a-f) 및 공간에서의 이들의 위치의 개략적인 예시도를 도시한다. 각각의 부분 객체 영역들(74a와 74b, 74c와 74d, 74g와 74h, 74e와 74f)은 서로 분리되어 있다. 광 채널들(16a-d)의 선형 배열로 인해, 도 11b에 예시되지 않은 부분 객체 영역들(74a-f)의 선형 배열이 또한 얻어질 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 11c는 예를 들어, 빔 편향 수단(18)에 의해 획득될 수 있는 객체 영역에서의 부분 객체 영역들(74a-h)의 실제 배열을 도시한다. 예를 들어, 서로 분리된 2개의 부분 객체 영역들(1과 1', 2와 2', 3과 3' 또는 4와 4')은 중간 부분 객체 영역(2 또는 1', 4 또는 3')에 의해 부분적으로 그리고 불완전하게 중첩하여 부분적으로 불완전하게 중첩되어, 대체로 연속적으로 캡처된 객체 영역이 야기된다. 부분 객체 영역들(74a-h)이 중첩하는 중첩 영역들은 높은 품질의 이미지 조립을 가능하게 한다.
다중 조리개 이미징 디바이스(1000)와 비교하여, 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)는 예를 들어, 광학기(64b)가 객체 영역의 제4 부분 영역(부분 영역(74d))을 이미지 센서(12d)의 이미지 센서 영역 상에 투사하도록 구성된다는 점에서 수정된다. 또한, 객체 영역 내의 위치들의 할당은 자유롭게 선택될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 추가 실시예들에 따르면, 예를 들어, 부분 객체 영역들(74c, 74e)뿐만 아니라 부분 객체 영역들(74d, 74f)의 위치들은 쌍들로 서로 교환된다. 따라서 광 채널의 이미지 센서 영역들의 부분 영역들은 그대로 서로 분리되어 있고 단지 다른 광 채널들의 다른 부분 영역들과 중첩한다.
도 12a는 다중 조리개 이미징 디바이스(4000')와 관련하여 설명된 바와 같이, 이미지 센서들(12a-h)이 도 11a에 따른 연속 이미지 센서(12)로서 형성되는 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 12b는 적어도 부분적으로 불투명한 구조체들(1004a-d)이 광 채널들(16a, 16b, 16c, 16d)의 부분 영역들 사이에 배열되는 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)의 개략적인 평면도를 도시한다.
또한, 빔 편향 수단(18)은 광 채널들의 광 경로들을 편향시키도록 배열된다.
다시 말하면, 각각의 부분 영역들(58a와 58b, 58c와 58d, 58e와 58f, 58g와 58h)에 의해 렌즈 시스템, 즉 광학기들(64a, 64b, 64c, 64d) 각각이 공유된다. 채널 분리를 위해 부분 영역들(58a와 58b, 58c와 58d, 58e와 58f, 58g와 58h) 사이에 분리(적어도 부분적으로 불투명한) 구조체들(1004a-d)이 배열된다. 이는 하나, 여러 또는 모든 채널들(16a-d)에서 발생할 수 있다. 광 채널들(16a, 16b)은 면(68a)을 공유할 수 있다. 광 채널들(16c, 16d)은 광 경로들을 편향시키기 위한 면(68b)을 공유할 수 있다.
도 12c는 빔 편향 수단(18)이 4개의 면들(68a-d)을 포함하도록 구성되는 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)의 개략적인 평면도를 도시하는데, 4개의 면들(68a-d) 중 하나가 하나의 광 채널(16a-d)에 할당된다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들의 다른 빔 편향 디바이스들은 또한 면들을 포함할 수 있으며, 여기서는 이를테면, 채널의 서로 다른 광 경로들에 대한 하나의 채널에 여러 개의 면들이 할당될 수 있고 그리고/또는 하나의 면에 여러 광 채널들이 할당될 수 있다. 따라서 예를 들어, 면(68a)이 광 채널(16a)에 할당되고, 면(68b)이 광 채널(16b)에 할당되고, 면(68c)이 광 채널(16c)에 할당되며, 그리고/또는 면(68d)이 광 채널(16d)에 할당된다. 이는 광 채널들(18a-d)의 광 경로들의 채널 개별 편향 또는 편차를 가능하게 한다.
간단히 말해서, 객체 영역의 적어도 2개의 분리되고 비연속적인 부분 영역들을 각각 송신하는 여러 광학(부분) 채널들은 개개의 거울 면(68a-d)을 사용할 수 있다. 도 12b에 예시된 바와 같이, 2개 또는 그보다 많은 채널들은 또한 공통 거울 면을 사용할 수 있다.
도 13a는 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)가 광학기들(64a, 64b, 64c, 64d) 각각을 통한 광 경로를 제한하는 조리개 다이어프램들(1022a-d)을 포함한다는 점에서 다중 조리개 이미징 디바이스(11000)에 대해 개조된 다중 조리개 이미징 디바이스(13000)의 개략적인 평면도를 도시한다. 광 채널(16a)의 광 경로들(17a, 17b)이 개략적으로 예시된다. 광 경로(17a)는 외측 경계들(17'-1a, 17'-2a)을 갖는 빔 원뿔의 주 시야 방향으로 간주될 수 있다. 광 경로(17b)는 외측 경계들(17'-1b, 17'-2b)을 갖는 광 경로의 주 시야 방향으로 간주될 수 있다. 조리개 다이어프램(1022a)은 외측 경계들(17'-1a, 17'-2a, 17'-1b, 17'-2b)을 집합적으로 제한할 수 있고, 그런 식으로 광 채널(16a)의 광 경로 및 시야를 제한하거나, 구속하거나 그에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 설명들은 광 채널들(16b-d)의 조리개 다이어프램들(1022b-d)에 대한 제한들 없이 적용된다.
도 13b는 도 13a의 다중 조리개 이미징 디바이스(13000)에 대해 변형된 다중 조리개 이미징 디바이스(13000')의 개략적인 평면도를 도시한다. 조리개 다이어프램(1022a)에 추가하여, 광 채널(16a)은 각각, 부분 영역 광학기들(1006a, 1006b) 각각에 대해 그리고 이들 각각의 광 경로에 대해 각각 유효한 부분 영역 다이어프램들(1024a, 1024b)을 포함한다. 부분 영역 다이어프램(1024a)은 부분 영역 광학기(1006a)를 통한 광 경로를 제한하도록 구성된다. 부분 영역 다이어프램(1024b)은 부분 영역 광학기(1006b)를 통한 광 경로를 제한하도록 구성된다. 부분 영역 다이어프램들(1024a, 1024b)은 조리개 다이어프램들(1022a)의 대안으로서 또는 그에 추가하여 배열될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 부분 영역 다이어프램들은 또한 광 채널들(16b, 16c 및/또는 16d)의 부분 영역 광학기에 대해 배열될 수 있다.
부분 영역 다이어프램들(1024a 및/또는 1024b)은 광 경로들(17a, 17b)이 도 7h에 예시된 바와 같이 이미지 센서(12)와 빔 편향 수단(18) 사이의 공통 평면에서 진행하는 것이 아니라 이미 두 방향들을 따라 서로 다른 경우에 특히 유리할 수 있다. 이 경우, 광 채널(16a)의 부분 영역들은 하나의 평면에서 완전히 겹치지 않는다. 예를 들어, 도 3a의 부분 영역들(74a-e)의 할당에서, 이는 부분 영역들(74a, 74b)이 방향(144)을 따라 서로 오프셋되어 배열되는 효과를 가질 것이다. 따라서 개개의 부분 영역 다이어프램(1024a, 1024b)을 배열함으로써, 각각의 부분 영역의 광 경로 및 각각의 조리개의 채널 개별 적응이 얻어질 수 있다. 예를 들어, 광 경로들(17a, 17b) 및 광 경로 원뿔들은 각각 하나의 평면에서 최대 20%, 최대 50%, 최대 70%, 최대 95% 또는 최대 99% 중첩할 수 있다. 유리하게는, 부분 영역은 적어도 5%, 적어도 10% 또는 적어도 15%씩 동시에 중첩한다. 그러나 가능한 한 큰, 즉 적어도 70%, 적어도 90% 또는 대략 100%의 중첩이 바람직하다.
광 채널들(16a)의 부분 영역들의 광 경로들(17a, 17b)이 예를 들어, 거의 완전하게, 즉 적어도 99%, 적어도 99.5% 또는 대략 100%의 범위로 중첩한다면, 도 13a와 관련하여 설명한 바와 같은 조리개 다이어프램(1022a)의 배열은 부분 영역 다이어프램이 생략될 수 있도록 높은 이미지 품질을 얻기에 충분할 수 있다.
이하에서는, 예를 들어 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)의 광학기(64a)에 대해 기술된 바와 같이 객체 영역의 적어도 2개의 부분 영역들을 캡처하기 위해 광학기들(64a-d)이 사용될 때 광학기들(64a-d)의 구현이 참조된다. 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)의 광학기(64a)는 예를 들어, 대칭일 수 있어, 광학기(64a)에 의한 광의 굴절이 제1 부분 영역(74a) 및 부분 영역(74b)을 향하는 광 경로(17a, 17b)에 대해 대칭이 된다. 대칭은 회전 대칭 또는 거울 대칭일 수 있다. 동시에, 대칭은 제1 특정 대칭을 포함할 수 있고 서로 다른 특정 대칭을 배제할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 따라서 예를 들어, 회전 대칭이 존재하지 않는 동안 거울 대칭이 존재할 수 있는데, 즉 광학기의 광축(1012)에 대한 회전 대칭 없이 대칭이 존재할 수 있다. 예를 들어, 프리즘이 거울 대칭에 적합할 수 있는데, 여기서 하나의 프리즘 면이 각각의 광 경로의 부분 영역에 각각 할당된다. 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈는 회전 대칭에 적합할 수 있다. 대칭은 제1 부분 영역을 향하는 광 경로와 제2 부분 영역을 향하는 광 경로 모두가 광학기를 통해 진행할 때 대칭 광학기에 의한 광의 굴절이 이 두 광 경로들에 대해 대칭이 되로 수 있게 한다.
도 14는 여러 부분 영역들에 의해 공유되는 광학기의 가능한 구현의 광학적 특징들의 개략도를 도시한다. 이 도면은 시야각(w)(세로 좌표)에 대한 광학기의 왜곡(V)(가로 좌표)의 비교를 보여준다. 시야각(w)이 0에서부터 증가함에 따라, 광학기는 증가하는 음의 왜곡을 보여주는데, 즉 절대 값이 증가한다. 대안적인 실시예들에 따르면, 왜곡은 또한 시야각이 증가할 때 증가하는 값을 가질 수 있다. 이는 시야각이 증가함에 따라 왜곡이 또한 증가할 수 있음을 의미한다. 기술된 광학기는 광학기(64) 또는 광 채널의 광 경로에 영향을 미치는 여러 렌즈들의 결합일 수 있다. 이런 식으로, 예를 들어, 광학기는 또한 제1 부분 영역(74a)에만 배타적으로 할당된 부분 영역 광학기와 렌즈(64)의 결합으로 간주될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 본 명세서에서 설명되는 광학기는 또한 광 채널의 모든 광 경로들에 대해 효과적인 여러 렌즈들의 결합일 수 있다.
그러나 광학기는 시야각이 0에서부터, 즉 세로 좌표(w)에 따른 코스로 증가하는 양에 따라 증가하는 음의 왜곡을 포함하는 것으로 아래에서 설명될 것이다. 양에 따라 증가하는 음의 왜곡은 제1 변화 기울기(dV/dw)로 증가한다. 양에 따른 음의 왜곡의 증가는 제1 시야각 임계치(w1)가 얻어질 때까지 일어난다. 그 이상으로 시야각이 증가함에 따라, 왜곡(dV/dw)의 제2 변화 기울기는 제1 변화 기울기보다 더 적은 양에 따른다. 예를 들어, 제2 변화 기울기는 최대한, 제1 변화 기울기의 1/3인데, 즉 시야각 임계치를 초과한 후, 양에 따른 왜곡의 변화가 시야각 임계치 미만의 양에 따른 왜곡의 변화와 비교하여 최대한 1/3 정도까지 수행된다. 그런 식으로, 직선(2026-1)으로 표시된 바와 같이 증가하는 시야각에 따라 왜곡이 여전히 약간 감소할 수 있다. 대안으로, 왜곡은 또한 직선(2026-2)으로 표시된 바와 같이 약간 증가할 수 있다. 또한, 직선(2026-3)에 대해 표시된 바와 같이, 증가하는 시야각에 따른 본질적으로 일정한 왜곡이 실현될 수 있다.
시야각 임계치(w1)의 지점에서 왜곡(V)의 값(V1)은 5% 내지 90%, 7% 내지 80% 또는 적어도 10% 내지 최대 70%, 또는 대략 30%의 범위일 수 있다. 임계치(w1)를 초과하여 증가하는 시야각에 따른 왜곡의 변화는 대략 1% 내지 2%일 수 있어, 이는 제1 변화 기울기에 대해 본질적으로 일정한 것으로 간주될 수 있다. 일정한 왜곡은 본질적으로 추가 왜곡 또는 이미지 손상이 없음을 의미한다. 광학기의 왜곡은 사용 가능한 이미지 영역을 정의할 수 있다. 시야각 임계치(w1)는 예를 들어, 객체 영역 내의 제1 부분 영역(74a)과 제2 부분 영역(74b) 사이의 각도 거리의 절반보다 더 작거나 같다. 적어도 2개의 부분 영역들을 캡처하는 광 채널의 주 시야 방향에 대해, 이는 광 채널이 주 시야 방향의 외측 영역에서 약간의 왜곡 변화를 갖는 한편, 광 채널은 광학 주축의 영역에서 높은 왜곡 변화를 포함하는 것을 의미한다. 캡처될 객체 영역의 부분 영역들이 주 시야 방향으로부터 멀리 배열되고 주 시야 방향으로부터 이격된다면, 이는 왜곡이 단지 약간만 증가하기 때문에 보정되기 쉬운 왜곡을 의미한다.
즉, 작은 시야각들에 대해서는, 강한 음의 왜곡이 얻어질 수 있다. 더 큰 시야각들의 경우, 가능한 한 낮은 왜곡이 얻어질 것이다. 더 큰 시야각들에 대한 왜곡은 0일 수 있는데, 즉, 일정하거나, 양 또는 음일 수 있다.
간략화를 위해, 도 14는 왜곡의 직선들 형태의 예시를 도시한다. 기본적으로, 그래프들(2026-1, 2026-2 및/또는 2026-3)의 다른, 즉 곡선, 연속 또는 비연속 코스들이 획득될 수 있고 그리고/또는 임의의 복합 코스들이 발생할 수 있다. 시야각 임계치 이상으로, 그래프들(2026-1, 2026-2, 2026-3)의 코스와는 독립적으로, 시야각 변화의 함수로서의 왜곡의 변화 기울기는 시야각 임계치 미만보다 더 낮다.
본 명세서에서 설명되는 실시예들은 선형 채널 배열을 갖는 다중 조리개 접근 방식을 사용함으로써 설치 높이의 감소를 가능하게 한다. 이 효과는 어레이(14)가 단일 라인 방식으로 구조화된다는, 즉 단일 라인을 포함한다는 점에서 증가될 수 있다. 이러한 구현은 광 채널들의 단일 라인을 갖는 2차원적으로 분포된 부분 객체 영역들에 의해 2차원 객체 영역의 캡처를 가능하게 한다. 이는 모든 광 채널들이 단일 라인을 따라 배열되어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 치수가 라인 연장 방향(146)에 수직인 방향(설치 높이)을 따라 최소가 되는 효과를 갖는다.
이하에서, 다중 조리개 이미징 디바이스들의 추가 컴포넌트들의 추가 유리한 구현들이 참조된다. 이들은 예를 들어, 거울을 이용한 광 경로들의 가변 빔 편향에 의해 이미징 시스템에 제2 카메라를 저장하는 것을 가능하게 한다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 기본적으로 이미징 시스템의 단순화된 구조를 가능하게 하고, 따라서 제조 비용의 감소 및 설치 체적, 그리고 특히 설치 높이(광 경로들에 수직이고 라인 연장 방향에 수직인 치수)의 감소를 가능하게 한다. 앞서 설명한 양상들은 또한, 여러 광 경로들의 경사 입사에 최적화된 광학기가 렌즈들의 회전 대칭으로 인해 적어도 2개의 이미지 영역들에 동시에 사용될 수 있다는 발견에 기초한다. 제2 이미지 영역은 예를 들면, 광축에 대해 제1 이미지 영역과 거울 대칭으로 배열되고, 동일한 이미지 평면 내에 배열된다.
공지된 이미징 디바이스들과 관련하여 중요한 변별적 특징은 다중 조리개 이미징 디바이스의 적어도 하나의 광 채널에서의 적어도 2개의 이미지 영역들의 존재이며, 여기서 이 영역들은 서로 연결되지 않고(분리되어 있음) 이들 사이에 이미지 갭을 포함한다. 전체 객체 영역 및 전체 시야의 각각 캡처된 부분 영역 또는 캡처된 부분 시야는 광 채널로 캡처될 수 있는 전체 시야 또는 객체 영역의 부분 영역의 전체 이미지가 되도록 고려되어야 하는데, 즉 부분 영역 또는 부분 시야의 확장은 광학기 그리고 가능하게는 전체 이미지에 영향을 주는 엘리먼트들, 이를테면 다이어프램들에 의해 결정된다. 분리된 부분 영역들에서, 이는 또한 광 채널이 분리된 부분 영역들 사이의 전체 객체 영역의 전체 시야의 추가 부분 영역들을 캡처하지 않거나 어떤 것도 캡처하지 않는다는 것을 의미할 수 있다.
도 15a는 제1 작동 상태에서 일 실시예에 따른 디바이스(10)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 디바이스(10)는 모바일 또는 고정된 디바이스, 이를테면 휴대 전화, 스마트폰, 모바일 컴퓨터, 이를테면 태블릿 컴퓨터 및/또는 모바일 음악 플레이어일 수 있다.
디바이스(10)는 이미지 센서(12), 나란히 놓인 광 채널들(16)의 어레이(14) 및 빔 편향 수단(18)을 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스(11)를 포함한다. 다중 조리개 이미징 디바이스(11)는 예를 들어, 빔 편향 수단(18)을 더 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스(1000)일 수 있다. 대안으로, 이는 또한 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 서로 다른 다중 조리개 이미징 디바이스, 이를테면 다중 편향 이미징 디바이스(4000, 4000', 7000, 7000, 8000, 10000, 10000', 11000, 13000 또는 13000')일 수 있다. 도면들 중 일부는 4개의 광 채널들을 도시하며, 여기서 2개의 채널들은 공통 광학기를 사용하는 적어도 2개의 광 경로들을 포함하지만, 설명들은 또한 앞서 설명한 실시예들에 대한 제한 없이 적용된다는 점이 주목되어야 한다. 대안으로 또는 추가로, 3개, 5개 또는 그 이상과 같은 다른 수의 광 채널들이 배열될 수 있다.
다중 조리개 이미징 디바이스들 및/또는 이미징 시스템의 후속하여 열거되는 특징들은, 특히 이미지 안정화, 집속, 부분적으로 회전 및 병진 이동 가능한 컴포넌트들을 가진 하우징으로의 통합을 위한 그리고 다중 조리개 이미징 디바이스 또는 여러 다중 조리개 이미징 디바이스들을 포함하는 디바이스들을 설계하기 위한 기능들과 관련하여, 앞서 설명한 다중 조리개 이미징 디바이스들로 용이하게 전달될 수 있다.
빔 편향 수단(18)은 광 채널들(16)의 광 경로(17)를 편향시키도록 구성되며 아래에서 상세히 논의될 것이다. 디바이스(10)는 하우징 체적(24)을 둘러싸는 외부 표면들(23)을 갖는 하우징(22)을 포함한다. 이는 하우징 체적(24)이 하우징(22)의 내부 체적 및 하우징(22)의 체적을 포함할 수 있음을 의미한다. 따라서 하우징 체적은 하우징 벽들에 의해 요구되는 체적을 또한 포함하며, 따라서 하우징의 외부 표면들(23)로 둘러싸인다. 하우징(22)은 투명 또는 불투명 방식으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 플라스틱 재료들 및/또는 금속 재료들을 포함할 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 하우징 체적(24) 내부에 제1 위치를 갖는다. 하우징의 면들 내의, 이를테면 마이크로폰들의 음향 채널들을 위한 또는 디바이스(10)의 전기 접촉부들을 위한 홀들 또는 개구들은 하우징 체적(24)을 결정하는 데 무시될 수 있다. 하우징(22) 및/또는 하우징(22) 내에 배열된 부재들은 빔 편향 수단(18)에 의한 편향 후에 광 채널들(16)의 광 경로(17)를 차단할 수 있어, 다중 조리개 이미징 디바이스(11)에 의해 캡처될 하우징(22) 외부에 배열된 시야(26)가 완전히 캡처될 수 없거나 제한된 정도로만 캡처될 수 있다. 부재들은 예를 들어, 누산기, 인쇄 회로 기판들, 하우징(22)의 불투명 영역들 등일 수 있다. 즉, 종래의 카메라 대물 렌즈 대신에, 상이한, 가능하게는 비광학 디바이스가 하우징 상에 배열될 수 있다.
하우징(22)은 하우징 체적(24)이 하우징(22)의 외부 체적(25)에 연결되게 하는 개구(28)를 포함할 수 있다. 간혹, 개구(28)는 커버(32)에 의해 완전히 또는 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 디바이스(10)의 제1 작동 상태는 다중 조리개 이미징 디바이스(11)의 비활성 작동 상태일 수 있는데, 여기서는 광 채널들(16)이 예를 들어, 하우징(22)의 내측으로 지향되거나 전혀 지향되지 않는다.
즉, 다중 조리개 이미징 디바이스의 구조의 설치 높이는 광 채널들(16)(렌즈들)의 광학기의 직경에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. (가능하게는 최적인) 경우에, 이 두께 방향으로의 거울들(빔 편향 수단)의 확장은 이 방향으로의 렌즈들의 확장과 동일하다. 그러나 여기서 광 채널(16)의 광 경로는 거울(18)에 의해 제한된다. 이는 이미지 밝기의 감소를 야기하며, 이러한 감소는 시야각에 의존한다. 본 실시예들은 카메라의 작동 상태에서, 구조체의 부품들이 예컨대, 카메라의 비-사용 상태와 비교하여 스마트폰의 하우징을 넘어서 돌출하도록 전체 다채널 카메라 구조 또는 그의 부품들을 이동시킴으로써 이 문제를 해결한다. 빔 편향 수단과 같은 부품들의 움직임은 회전(펴짐 또는 접히면서 열림), 병진(연장) 또는 혼합 형태일 수 있다. 부품들 및 전체 시스템 각각의 추가 움직임들은 콤팩트 카메라의 공지된 대물 렌즈들과 유사한 카메라의 비-사용 모드에서의 최소 구조적 형상, 및 기술적 기능을 실현하기 위해 최적화된 카메라의 사용 모드에서의 보다 큰 구조적 형상을 가능하게 한다.
도 15b는 제2 작동 상태에서 디바이스(10)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 제2 작동 상태에서, 빔 편향 수단(18)은 하우징 체적(24) 외부의 제2 위치를 갖는다. 이는 다중 조리개 이미징 디바이스(11)에 의해 시야(26)가 하우징(22) 외부에서 캡처될 수 있도록, 빔 편향 수단(18)이 하우징 체적(24) 및 시야(26) 밖으로 광 채널들(16)의 광 경로들(17)을 편향시킬 수 있게 한다. 커버(32)는 도 15a에 도시된 위치로부터 멀리 이동될 수 있어, 빔 편향 수단(18)이 하우징(22)의 개구(28)를 통해 하우징 체적(24) 밖으로 이동될 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 병진 및/또는 회전 이동하게 될 수 있다. 하우징(22) 내부의 부재들 및/또는 하우징(22) 자체는 광 채널들(16)의 편향된 광 경로(17)를 차단하지 않는 것이 유리하다.
다중 조리개 이미징 디바이스(11)는 적어도 부분적으로는 하우징(22) 내부에 다시 배열된 카메라 하우징 내에 배열될 수 있다. 카메라 하우징은 예를 들어, 도 19와 관련하여 설명되는 바와 같이 주행 캐리지에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 이는 이 경우에, 이미지 센서 및/또는 이미징 광학기의 회전 또는 기울어짐이 방지될 수 있다는 점에서 단채널 카메라가 폴딩 메커니즘에 의해 서로 다른 방향들로 배향되는 개념과 상이하다.
제1 위치에서부터 시작하여, 빔 편향 수단이 하우징 체적 밖에 적어도 부분적으로 위치되는 제2 위치로 빔 편향 수단이 이동되도록 디바이스(10)에 의해 전체 시야가 캡처될 수 있다. 빔 편향 수단이 제2 위치에 있을 때, 빔 편향 수단에 의해 광 경로들이 편향된 다중 조리개 이미징 디바이스의 나란히 놓인 광 채널들의 어레이에 의해 전체 시야가 캡처될 수 있다.
도 16a는 제1 작동 상태에서 추가 실시예에 따른 디바이스(20)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 디바이스(20)는 예를 들어, 연결 엘리먼트(34a)를 통해 그리고/또는 선택적인 연결 엘리먼트(34b)를 통해 하우징(22) 상에서 피벗되는 커버(23)를 포함한다. 연결 엘리먼트(34a 및/또는 34b)는 하우징(22)에 대해 빔 편향 수단(18)의 커버(23) 사이에서 기울어짐 및 이에 따른 회전 이동을 가능하게 하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 힌지 또는 롤러 베어링으로서 형성될 수 있다.
빔 편향 수단(18)은 하우징의 커버를 형성할 수 있거나 또는 그 일부일 수 있다. 빔 편향 수단(18)의 빔 편향 표면들 중 하나는 하우징의 외측 에지일 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 제1 위치를 포함하고 부분적으로 또는 완전히 하우징(22)을 폐쇄한다. 빔 편향 수단(18)은 예를 들어, 광 경로(17)를 편향시키기 위한 반사 영역을 포함할 수 있고 제1 위치에서 하우징(22)과 기계적 접촉을 형성하도록 구성된 접촉 영역들을 포함할 수 있다. 간단히 말해서, 사용 중이 아닐 때 카메라가 보이지 않거나 거의 보이지 않을 수도 있다.
도 16b는 제2 작동 상태에서 디바이스(20)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 제2 작동 상태에서, 빔 편향 수단(18)은 하우징 체적(24)이 개방되도록 하우징(22)에 대해 회전 이동, 즉 펴질 수 있다. 회전 기울어짐은 이미지 센서(12)와 빔 편향 수단(18) 사이의 광 채널(16)의 광 경로(17)의 코스에 대해 빔 편향 수단(18)의 경사진 또는 기울어진 배향을 가능하게 하여, 광 경로(17)가 빔 편향 수단(18)에서 제1 방향(19a)으로 편향된다.
도 16c는 제3 위치에 있는 디바이스(20)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 디바이스(20)는 제2 작동 상태에 있을 수 있다. 도 16b에 예시된 바와 같은 제2 위치와 비교하여, 빔 편향 수단(18)은 광 채널들(16)의 광 경로(17)를 서로 다른 방향(19b)으로 편향시킬 수 있어, 서로 다른 시야 또는 서로 다른 위치에 위치된 시야가 캡처될 수 있다. 예를 들어, 이것은 제1 측 및 대향 측, 이를테면 디바이스(20)의 전방 측 및 후방 측, 좌측 및 우측 또는 상부 및 하부 및/또는 광 경로(17)가 편향된 사용자일 수 있다. 연결 엘리먼트들(34a, 34b)은 예를 들어, 프레임 구조 및 빔 편향 수단(18)과 연결될 수 있어, 빔 편향 수단(18)이 대안으로 제2 또는 제3 위치를 포함할 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스의 전환 가능한 시야 방향에 의해, 특히 앞뒤로 시야 방향을 갖는 2개의 카메라들을 사용하는 스마트폰들에서의 종래의 해결책들은 하나의 구조로 대체될 수 있다.
도 17a는 제1 작동 상태에서 추가 실시예에 따른 디바이스(30)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 도 16a - 도 16c에서 설명된 것과 같은 장치(20)와 비교하여, 디바이스(30)는 하우징(22)의 외측 에지(23)와 다중 조리개 이미징 디바이스(11) 사이에 배열된 적어도 부분적으로 투명한 커버(36)를 포함한다. 적어도 부분적으로 투명한 커버가 빔 편향 수단(18)에 연결되며 빔 편향 수단(18)의 움직임에 기초하여 이동하도록 구성된다. 적어도 부분적으로 투명한 커버(36)는 예를 들어, 중합체 및/또는 유리 재료들을 포함할 수 있다.
즉, 캡슐화된 체적(이동 가능한 커버 유리들)을 변경하는 옵션으로 오염 제거로부터의 보호를 위한 광학기의 캡슐화를 가능하게 하는 디바이스들이 제공될 수 있다.
도 17b는 제2 작동 상태에서 디바이스(30)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 도 16b의 디바이스(20)와 비교하여, 적어도 부분적으로 투명한 커버는 하우징 체적(24)으로부터 적어도 부분적으로 이동된다. 이것은 연결 엘리먼트(34) 둘레의 빔 편향 수단의 회전 운동에 의해 수행될 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 광 채널들이 적어도 부분적으로 투명한 커버 사이로 퍼지게 광 채널들(16)의 광 경로(17)를 편향시키도록 구성된다. 커버(36)는 하우징 체적(24)으로의 입자들, 먼지 및/또는 습기의 침입을 감소시키거나 방지하도록 구성된다. 여기서, 커버(36)는 광 경로들(17)에 대해 투명 및/또는 부분적으로 불투명 방식으로 형성될 수 있다. 커버(36)는 예를 들어, 특정 파장 범위들의 전자기 방사에 대해 불투명할 수 있다. 감소된 양의 입자들, 먼지 및/또는 습기로 인해, 광 채널들의 광학기의 오염이 낮기 때문에 디바이스의 긴 작동 수명 및/또는 연속적으로 높은 이미지 품질이 얻어질 수 있는 것이 커버(36)의 이점이다.
도 17c는 빔 편향 수단(18)이 이미지 센서(12)와 광 채널들 사이의 광 경로(17)의 방향(x)에 수직인 그리고 광 채널들(16)의 라인 연장 방향에 수직인 방향(z)에 수직인 방향(y)을 따라 선택적인 액추에이터(38)와 함께 병진 이동 가능한 디바이스(30)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔 편향 수단(18)은 또한 예를 들어, 가이드 둘레의 회전 운동, 레벨 등에 기초하여 연결 엘리먼트(34) 둘레에서 병진 이동될 수 있다. 접는 것(회전 운동)은 수동으로 또는 액추에이터를 사용함으로써 수행될 수 있다. 선택적인 액추에이터(38)가 빔 편향 수단(18) 상에 배열될 수 있다. 대안으로, 액추에이터(38)는 하우징(22)과 빔 편향 수단(18) 사이에 배열될 수 있다. 액추에이터(38)는 예를 들어, 하우징(22)과 연결 엘리먼트(34a) 사이에 그리고/또는 연결 엘리먼트(34a)와 빔 편향 수단(18) 사이에 배열될 수 있다. 하우징의 x 방향에 따른 빔 편향 수단의 병진 이동으로 인해, 하우징(22)에 의해 캡처될 시야의 음영이 감소될 수 있는 것이 이점이다.
도 18a는 제1 작동 상태에서 일 실시예에 따른 디바이스(40)의 개략적인 측단면도를 도시하며, 제1 위치에서 빔 편향 수단(18)은 하우징(22)의 하우징 체적 내에 배열되고, 도 18b에 개략적으로 예시된, 제1 위치로부터 제2 위치로 병진 이동(42)에 기반하여 이동되도록 구성된다. 도 18a에 예시된 바와 같이, 하우징은 하우징(22)을 폐쇄하는 커버(32) 및 그 안의 개구를 각각 제1 작동 상태에서 포함할 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 하우징(22) 내부의 광 경로에 의해 한정된 방향(x)에 수직인 최소 확장을 갖도록 제1 작동 상태로 배향될 수 있다.
도 18b는 제2 작동 상태에서 디바이스(40)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔 편향 수단은 예를 들어, x 방향을 따라 병진 이동(42)에 기초하여 하우징 체적(24)으로부터 이동된다. 이를 위해, 빔 편향 수단(18)은 개구(28)를 통해 이동될 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 회전축(44) 주위로 회전 이동 가능할 수 있다. 제1 작동 상태와 제2 작동 상태 사이의 병진 이동 중에, 빔 편향 수단(18)은 회전축(44)을 중심으로 한 회전 이동을 수행할 수 있다. 빔 편향 수단의 각도 배향은 도 18a의 제1 작동 상태와 비교하여 수정될 수 있어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 경로에 의해 사용된 빔 편향 수단의 면적이 제1 작동 상태와 비교하여 증가한다. 회전축(44)을 중심으로 한 회전 이동(46)은 광 채널들(16)과 빔 편향 수단(18) 사이의 광 경로(17)에 대한 빔 편향 수단(18)의 가변 경사를 가능하게 하고 이에 따라 광 채널(16)의 광 경로(17)가 편향되는 가변 방향을 가능하게 한다. 광 채널들(16)은 광학기들(64a-b)을 포함할 수 있다.
빔 편향 수단(18)에 추가하여, 광 채널들(16) 및/또는 이미지 센서(12)의 광학기들(64a-b)은 제2 작동 상태에서 하우징 체적(24) 외부에 배열될 수 있다. 예를 들어, 광 채널들(16) 및/또는 이미지 센서(12)의 광학기들(64a-b)은 빔 편향 수단(18)과 함께 이동될 수 있다.
즉, 선형 채널 배열을 갖는 다중 조리개 카메라들은 나란히 놓여 각각 전체 시야의 부분들을 송신하는 여러 광 채널들을 포함한다. 유리하게는, 빔 편향을 위해 사용될 수 있는 이미징 렌즈들 앞에 거울이 장착되어 설치 높이를 감소시키는 데 기여한다. 면들이 임의의 방식으로 평면이거나 만곡된 또는 자유형 영역을 구비하는 면 거울과 같이 채널마다 적응되는 거울과 결합하여, 광 채널들의 이미징 광학기들이 본질적으로 동일하게 구조화되는 반면, 채널들의 시야 방향은 거울 어레이의 개개의 면들에 의해 미리 결정되는 것이 유리하게 가능하다. 빔 편향 수단의 표면은 적어도, 광 채널들에 할당된 반사 면들에서 비춰진다. 채널들의 이미징 광학기들이 서로 다르게 구현되어, 거울 면의 각도 및 각각의 광 채널의 구현에 의해 상이한 시야 방향들이 생기는 것도 또한 가능하다. 여러 채널들이 빔 편향 수단의 동일한 영역을 사용하고 따라서 면들의 수가 채널들의 수보다 적은 것이 추가로 가능하다. 여기서, 편향 거울이 피벗될 수 있는데, 여기서 회전축은 예를 들어, 채널들의 연장 방향에 평행하게 진행된다. 편향 거울은 양면이 반사성일 수 있는데, 여기서는 금속성 또는 유전체 층들(시퀀스들)이 사용될 수 있다. 거울의 회전은 하나/여러 방향들을 따라 유사하거나 안정적일 수 있다. 회전 이동에 기초하여, 빔 편향 수단은 적어도 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능할 수 있으며, 여기서 광 경로들은 각각의 위치에서 서로 다른 방향들로 편향된다. 도 16a - 도 16c의 빔 편향 수단(18)의 위치들에 대해 기술된 것과 유사한 방식으로, 빔 편향 수단은 또한 회전축 둘레로 이동될 수 있다. 하우징 커버(32) 및 빔 편향 수단(18)의 병진 이동에 추가하여, 다중 조리개 이미징 디바이스의 부품들 및 모든 추가 컴포넌트들은 각각 동일한 방향으로 병진 방식으로 함께 이동될 수 있으며, 여기서는 동일한 또는 또한 서로 다른 주행 범위들이 가능하다.
도 19a는 커버(32)가 하우징(22)의 하우징 면(22b) 상의 이동 엘리먼트(34)를 통해 회전 이동 가능하게 배열된 디바이스(50)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔 편향 수단(18)은 주행 캐리지(47)에 기계적으로 연결될 수 있다. 주행 캐리지(47)는 적어도 빔 편향 수단(18)을 이동시키기 위한 기계적 이송 수단으로 간주될 수 있다. 주행 캐리지는 주행 캐리지(47)를 병진 이동시키도록 구성된 액추에이터(33)를 포함할 수 있다. 액추에이터는 스텝 모터, 압전 드라이브 또는 음성 코일 드라이브와 같은 임의의 드라이브를 포함할 수 있다. 액추에이터(33)의 대안으로서 또는 그에 추가로, 디바이스(50)는 커버(32) 및 하우징을 적어도 하나의 하우징 면(22a)에 고정시키는 기계적 로크(35)를 해제하도록 구성된 액추에이터(33')를 포함할 수 있다. 빔 편향 수단 또는 주행 객차(47)는 로크(33')가 해제될 때 스프링력에 의해 하우징 외부로 추진될 수 있다. 이는 로크(35)가 빔 편향 수단(18)을 제1 위치에 유지하도록 구성될 수 있음을 의미한다. 주행 캐리지(47)는 또한 디바이스(40)에 배열될 수 있다. 이는 주행 캐리지(47)가 또한 커버(32)의 병진 이동을 위해 사용될 수 있음을 의미한다.
도 19b는 빔 편향 수단(18)이 하우징 체적(24) 밖으로 이동되도록 주행 캐리지(47)가 병진 이동 방향(42)을 따라 이동되는 디바이스(50)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 광 채널들(16)의 광학기들 및/또는 이미지 센서(12)는 또한 주행 캐리지(47)에 기계적으로 연결될 수 있고 빔 편향 수단(18)과 함께 동일한 정도로 이동될 수 있다. 대안으로, 광 채널들(16)의 광학기들 및/또는 이미지 센서(12)는 빔 편향 수단(18)보다 더 적은 정도로 이동 가능할 수 있어, 확장 중에 이미지 센서(12), 광학기 및/또는 빔 편향 수단(18) 간의 거리가 증가한다. 대안으로 또는 추가로, 광 채널들의 광학기들 및/또는 이미지 센서(12)는 하우징에 대해 고정적으로 위치될 수 있어, 빔 편향 수단(18)만이 주행 캐리지(47)에 의해 이동된다. 확장 중에 이미지 센서(12), 광학기 및/또는 빔 편향 수단(18) 간의 증가하는 거리는 제1 작동 상태에서 컴포넌트들의 더 낮은 거리를 가능하게 하여, 다중 조리개 이미징 디바이스가 보다 적은 설치 공간 요건들으로 하우징(22)에 수용될 수 있다.
도 19c는 제2 작동 상태에서 디바이스(50)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔 편향 수단은 예를 들어, 디바이스(40)에 대해 설명한 바와 같이 회전 이동(46)을 수행하기 위해 피벗될 수 있다. 도 18b와 관련하여 설명한 바와 같이, 빔 편향 수단(18)의 각도 배향은 도 19a의 제1 작동 상태 또는 도 19b의 상태와 비교하여 수정될 수 있어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 경로에 의해 사용된 빔 편향 수단의 면적이 제1 작동 상태와 비교하여 증가한다. 광 채널들(16) 및 이미지 센서(12)에 각각 대향하는 빔 편향 수단(18)의 면은 예를 들어, y 방향에 따른 병진 이동 방향(42)에 수직인 치수(B)를 가질 수 있는데, 이는 이 방향에 따른 이미지 센서(12) 및 광 채널들(16) 각각의 치수(A)보다 더 크다. 치수(B)는 예를 들어, 어레이의 라인 연장 방향에 수직이고 광 채널들이 충돌하는 이미지 센서의 표면에 평행하다. 이는 빔 편향 수단(18)에 의해 많은 양의 광이 편향될 수 있고 캡처될 이미지의 밝기가 높다는 효과를 가질 수 있다. 도 19a에 도시된 위치에서, 연장 또는 치수(B)는 도 19c에 도시된 위치 또는 빔 편향 수단(18)이 광 경로를 다른 시야 방향으로 지향시키는 위치에서보다 더 작다.
도 20a는 제1 작동 상태에서 일 실시예에 따른 디바이스(60)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔 편향 수단(18)은 제1 위치에 있다. 도 18a 및 도 18b에서 설명한 디바이스(40) 및 디바이스와 비교하여, 디바이스(40)는 커버(32)에 연결되고 이와 함께 병진 이동 방향(42)을 따라 이동될 수 있는 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a, 36b)을 포함한다. 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a, 36b)은 각각 빔 편향 수단(18)의 서로 다른 면들 상에서 빔 편향 수단(18)과 하우징(22) 사이에 배열될 수 있다. 제1 작동 상태에서, 커버들(36a, 36b)은 부분적으로 또는 완전히 하우징 체적(24) 내에 배열될 수 있다. 커버들(36a, 36b)은 예를 들어, 도 19a - 도 19c에 예시된 주행 캐리지(47) 상에 배열될 수 있거나 주행 캐리지(47)의 투명 영역들일 수 있다.
도 20b는 빔 편향 수단(18)이 제1 위치와 제2 위치 사이의 중간 위치에 있는 디바이스(60)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔 편향 수단의 중간 위치는 예를 들어, 빔 편향 수단(18)을 하우징 체적(24) 안으로 그리고 하우징 체적(24) 밖으로 각각 수축 또는 연장하는 동안 얻어질 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 부분적으로 하우징 체적(24) 밖으로 이동된다.
도 20c는 빔 편향 수단(18)이 제2 위치에 있는, 즉 빔 편향 수단(18)이 예를 들어, 하우징 체적(24) 밖으로 완전히 연장된 디바이스(60)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a, 36b)은 서로 하우징(22a, 22b)의 측방향 면들 사이의 비교 거리보다 더 작은 거리(48)를 갖는다.
도 20d는 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a, 36b)의 거리가 도 20a - 도 20c와 비교하여 확대된 디바이스(60)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a 및/또는 36b)은 각각 병진 이동 방향(52a, 52b)을 따라, 예컨대 각각의 다른 적어도 부분적으로 투명한 커버(36a, 36b) 각각으로부터 멀어지게 대향하는 양의 또는 음의 y 방향을 따라 이동 가능할 수 있다. 도 20a - 도 20c에 예시된 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a, 36b)의 상태는 수축되거나 접힌 상태로 간주될 수 있다. 도 20d에 예시된 상태는 확장된 또는 펴진 상태로 간주될 수 있는데, 여기서는 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a, 36b) 사이의 거리(48')가 거리(48)에 대해 각각 변경되고 확장된다. 거리(48')는 예를 들어, 하우징(22)의 비교 면들 사이의 거리보다 크거나 같을 수 있다. 빔 편향 수단(18)은 광 채널들이 적어도 부분적으로 투명한 커버들(36a 및/또는 36b) 사이로 퍼지게 광 채널들의 광 경로들을 편향시키도록 구성된다. 도 18b, 도 19a 및 도 19b와 관련하여 설명한 바와 같이, 빔 편향 수단(18)의 각도 배향은 도 20a의 제1 작동 상태 또는 도 20b 또는 도 20c의 상태와 비교하여 수정될 수 있어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 경로에 의해 사용된 빔 편향 수단의 면적이 제1 작동 상태와 비교하여 증가한다. 대안으로 또는 추가로, 확대된 거리(48')는 회전 이동(46)의 증가된 범위를 가능하게 할 수 있다. 회전 이동(46)에 의해, 빔 편향 수단(18)은 적어도 제1 위치와 추가 위치 간에 전환 가능할 수 있으며, 여기서는 각각의 위치가 다중 조리개 이미징 디바이스의 시야 방향에 할당될 수 있다. 거울의 회전은 하나/여러 방향들을 따라 유사하거나 안정적일 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스의 시야 방향을 변경시키기 위한 회전 이동(46)은 광학 이미지 안정화를 위한 빔 편향 수단(18)의 회전 이동과 결합될 수 있으며, 이는 도 26과 관련하여 설명된다. 커버들(36a 및/또는 36b)은 다중 조리개 이미징 디바이스의 다른 컴포넌트들을 캡슐화할 수 있다.
대향하여 배열된 커버들(36a 및/또는 36b) 및 그 투명 영역들 각각은 전환 가능한 다이어프램을 포함할 수 있어, 전환 가능한 다이어프램은 예를 들어, 빔 편향 수단의 위에 그리고/또는 아래에 또는 그의 임의의 방향을 따라 삽입된다. 다이어프램은 카메라의 작동 상태 및 시야 방향에 따라 전환될 수 있다. 예를 들어, 사용되지 않는 다중 조리개 이미징 디바이스의 시야 방향은 미광의 진입을 줄이기 위해 다이어프램에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 다이어프램들은 예를 들어, 기계적으로 이동될 수 있거나 전기 변색성일 수 있다. 다이어프램에 의해 영향을 받는 영역들에는 추가로, 사용하지 않는 경우의 광학 구조를 커버하는 전환 가능한 다이어프램이 제공될 수 있다. 다이어프램은 전기적으로 제어 가능할 수 있으며 전기 변색 층(시퀀스)을 포함할 수 있다. 다이어프램은 기계적으로 이동되는 부분을 포함할 수 있다. 이동은 공압, 유압, 압전 액추에이터들, DC 모터들, 스텝 모터들, 열 액추에이터들, 정전 액추에이터들, 전기 왜곡 및/또는 자기 변형 액추에이터들 또는 드라이브들을 사용함으로써 수행될 수 있다. 시야 방향이 다이어프램을 관통하는 다중 조리개 이미징 디바이스의 상태에서, 이를테면 광 채널들의 광 경로들이 통과하게 하도록 다이어프램이 전환될 수 있다. 이것은 다중 조리개 이미징 디바이스가 제1 작동 상태 및 제2 작동 상태를 가질 수 있음을 의미한다. 빔 편향 수단은 광 채널들이 커버(36a)의 제1 투명 영역을 통과하도록 제1 작동 상태에서 광 채널들의 광 경로를 편향시킬 수 있다. 제2 작동 상태에서, 광 채널들의 광 경로는 광 채널들이 커버(36b)의 제2 투명 영역을 통과하도록 편향될 수 있다. 제1 다이어프램(53a)은 제2 작동 상태에서 적어도 부분적으로 제1 투명 영역을 광학적으로 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 제2 다이어프램(53b)은 제1 작동 상태에서 간혹 적어도 부분적으로 제2 투명 영역을 광학적으로 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 그런 식으로, 다중 조리개 이미징 디바이스의 현재 시야 방향이 아닌 방향으로부터의 미광의 침입이 저감될 수 있으며, 이는 이미지 품질에 유리한 효과를 갖는다. 제1 및/또는 제2 다이어프램(53a-b)은 적어도 하나에, 적어도 2개에 또는 모든 광 채널들에 대해 효과적일 수 있다. 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스의 적어도 하나의, 적어도 2개의 또는 모든 광 채널들은 광 채널의 광 경로가 제1 투명 영역을 통해 지향될 때 제1 다이어프램을 통과할 수 있고, 광 채널들의 광 경로가 제2 투명 영역을 통해 지향될 때 제2 다이어프램을 통과할 수 있다.
도 16 및 도 17에 따른 빔 편향 수단을 펴기 위한 메커니즘을 병진 운동을 위한 메커니즘과 결합하는 것이 가능한데, 즉 혼합된 형태들이 발생할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 하우징을 펼치는 것 그리고/또는 빔 편향 수단을 연장하는 것은 가능하게는 이미징 모듈, 즉 광 채널들, 이들의 광학기 및/또는 이미지 센서가 하우징 체적 밖으로 이동되도록 수행될 수 있다. 빔 편향 수단의 각도 변화는 다중 조리개 이미징 디바이스의 두께 방향으로의 연장을 크게 하는 것을 가능하게 할 수 있고 그리고/또는 빔 편향 수단이 광 경로를 "전방" 및 "후방" 쪽으로 방해받지 않고 편향시킬 수 있는 것을 가능하게 할 수 있다. 커버들(36)과 같은 커버 유리들은 또한 펴진 또는 연장된 엘리먼트들에 대해 고정될 수 있다. 커버 유리들은 임의의 평면 또는 비평면 표면을 가질 수 있다.
도 21은 3개의 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-c)을 갖는 일 실시예에 따른 디바이스(70)의 개략적인 사시도를 도시한다. 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-c)은 각각의 병진 이동 방향(42a-c)을 따라 병진 이동 가능할 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-c)은 하우징(22)의 제2 면들(22c-f)에 배열될 수 있다. 하우징은 편평한 방식으로 형성될 수 있는데, 이는 제1 하우징 방향, 예를 들어 x 방향에 따른 하우징(22)의 제1 연장, 그리고 제2 하우징 방향, 예를 들어 z 방향에 따른 하우징(22)의 제2 연장은 y 방향과 같은 제3 하우징 방향에 따른 하우징(22)의 제3 연장에 비해 적어도 3배 치수, 적어도 5배 또는 적어도 7배 치수를 가질 수 있다. 하우징(22)의 메인 면(22a 및/또는 22b)은 제1 및 제2 치수를 가질 수 있으며, 예를 들어 공간의 x/z 평면에 평행하게 배열될 수 있다. 제2 면들(22c-f)은 메인 면들(22a, 22b)을 연결할 수 있고, 메인 면들(22a, 22b) 사이에 각각 배열될 수 있다.
다중 조리개 이미징 디바이스들(11a, 11b)은 하우징(22)의 동일한 면(22d) 내에 또는 그 위에 배열될 수 있으며, 이를테면 스테레오코스피를 위해, 예를 들어 기본 거리(BA)를 서로 가질 수 있다. 2개 이상의 모듈들도 또한 가능할 것이다. 이런 식으로, 다중 조리개 이미징 디바이스(11c) 및 적어도 하나의 추가 다중 조리개 이미징 디바이스(11a 및/또는 11b)의 사용에 의해 전체 시야가 예를 들어, 입체적으로 또는 더 높게 캡처될 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a, 11b 및/또는 11c)은 개별적으로 이동 가능할 수 있다. 대안으로, 모듈들 중 2개 또는 그보다 많은 모듈들이 또한 전체 시스템으로서 함께 이동 가능할 수 있다.
아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 디바이스(70)는 적어도 입체적으로 전체 시야를 캡처하도록 구성될 수 있다. 전체 시야는 예를 들어, 메인 면들(22a 또는 22b) 중 하나에 배열되지만, 제2 면(22c-f) 상에 또한 배열될 수 있다. 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-c)이 각각 전체 시야를 캡처할 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-c)은 공간적으로 서로 이격된 방식으로 예시되어 있지만, 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a, 11b 및/또는 11c)은 또한 공간적으로 인접하게 또는 결합되어 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 27b와 관련하여 설명되는 바와 같이, 가능하게는 단일 라인으로 배열되는 이미징 디바이스들(11a, 11b)의 어레이들은 예를 들어, 서로 옆에 또는 서로 평행하게 배열될 수 있다. 어레이들은 서로에 대해 라인들을 형성할 수 있으며, 여기서 각각의 다중 조리개 이미징 디바이스(11a, 11b)는 단일 라인 어레이를 포함한다. 이미징 디바이스들(11a, 11b)은 공통 빔 편향 수단 및/또는 광 채널들의 광학기들의 공통 캐리어 및/또는 공통 이미지 센서를 포함할 수 있다.
도 22는 디바이스(70) 및 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a, 11b)의 단면의 확대된 사시도를 도시한다. 디바이스(70)는 제2 작동 상태에 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스(11a 및/또는 11b)는 예를 들어, 원래의 하우징 면을 넘어서 돌출한다. 빔 편향 수단들(18a, 18b)은 적어도 부분적으로 그리고 하우징 체적 외부의 병진 이동 방향들(42a, 42b)에 기초하여 이동된다. 대안으로, 제2 작동 상태에서, 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-b)의 빔 편향 수단의 일부만이 하우징(22)의 하우징 체적 밖으로 이동될 수 있다.
다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-b)은 예를 들어, 각각 4개의 광 채널들(16a-d, 16e-h)을 포함한다. 빔 편향 수단들(18a, 18b)은 각각 광 채널들(16a-d, 16e-h) 각각의 광 경로들(17a-f, 17g-l)을 각각 편향시키도록 구성된다. 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 다중 조리개 이미징 디바이스들은 서로 다른 수의 광 채널들을 가질 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a-b)은 동일한 또는 서로 다른 수의 광 채널들을 가질 수 있다.
다중 조리개 이미징 디바이스들(11a, 11b)은 각각 조명 수단(54a, 54b, 54c, 54d)을 각각 포함한다. 조명 수단들(54a-d)은 적어도 부분적으로 캡처될 전체 시야를 조명하도록 구성되고, 예를 들어, 캡처될 전체 시야(객체 영역)의 중심을 조명하도록 각각 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 각각 조명 수단들(54a 또는 54b 및 54c 또는 54d) 중 적어도 하나는 조명 수단이 광 채널들(16a-d, 16e-d)의 중심 시야 방향을 따라 전체 시야를 조명하도록 배열될 수 있다. 전체 시야는 각각 적어도 하나의 광 채널(16a-d, 16e-h)에 의해 각각 캡처되는 서로 다른 부분 시야들을 포함할 수 있다. 광 채널들(16a-d 또는 16e-h)의 중심 시야 방향은 예를 들어, 시야 방향들의 기하 평균 또는 시야 방향들의 중간값일 수 있다.
조명 수단들(54a-b, 54c-d)은 각각의 다중 조리개 이미징 디바이스(11a 또는 11b)의 플래시 광으로서 작동될 수 있고 임의의 광원을 포함할 수 있다. 유리하게는, 광원은 낮은 격리 공간 요건들 및 낮은 에너지 요건들을 갖기 때문에, 광원은 예를 들어, 발광 다이오드(LED: light emitting diode)로서 구성될 수 있다. 추가 실시예에 따르면, 다중 조리개 이미징 디바이스는 조명 수단들(54a-d)을 포함하지 않거나, 하나 또는 2개보다 많은 조명 수단들(54a-d)을 포함할 수 있으며, 여기서 다중 조리개 이미징 디바이스의 조명 수단들(54a-d)의 수는 디바이스의 다른 다중 조리개 이미징 디바이스와 다를 수 있고 또는 동일할 수 있다. 조명 수단들(54a-d) 중 적어도 하나는 여러 객체 영역들을 조명하도록 구성될 수 있다. 그런 식으로, 광은 예를 들어, 하나 또는 여러 방향들로 조명 수단에 의해 선택적으로 방출될 수 있다. 조명 수단은 다중 조리개 이미징 디바이스의 적어도 2개의 시야 방향들을 따라 광을 방출할 수 있다. 이를 위해, 조명 수단은 적어도 2개의 광원들을 포함할 수 있다. 광원들은 디바이스의 대향 면들에서 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 하나의 광원 각각이 주행 캐리지(47)의 상부 및 하부, 전방 및 후방 그리고/또는 좌측 및 우측 면에 장착될 수 있으며, 여기서는 빔 편향 수단(18)의 선택된 배향 및 이에 따른 작동 상태에 따라 캡처될 객체 영역에 대향하며 그 방향으로 광을 방출하는 해당 면의 광원(들)만이 사용된다. 앞서 언급한 전방, 후방 상부 및 하부뿐만 아니라 좌측 또는 우측이라는 용어들은 단지 예시의 목적으로 제공되며, 이들은 공간의 각각의 배향과 상호 교환 가능할 수 있기 때문에 제한적인 의미로 이해되지 않아야 한다. 이는 예를 들어, 광원들(54i)이 주행 캐리지(47b)의 전방 및 후방에 배열될 수 있고 빔 편향 수단(18b)의 위치에 따라 각각의 광원들이 사용될 수 있음을 의미한다. 다른 대향 광원들은 여전히 사용되지 않을 수 있다.
예를 들어, 조명 수단들(54a, 54b)은 다중 조리개 이미징 디바이스(11a)의 빔 편향 수단(18a)과 이미지 센서(12a) 사이에 배열된다. 빔 편향 수단(18)은 조명 수단(54a 및/또는 54b)에 의해 방출된 조명 방사, 예를 들어 플래시 광을 편향시키도록 구성될 수 있다. 조명 수단들(54a-b)은 하우징 체적 내부에 디바이스(70)의 제1 작동 상태 및 제2 작동 상태로 배열될 수 있다. 조명 방사는 광 경로들(17a-f)의 적어도 부분적으로 일부일 수 있다. 예를 들어, 다중 조리개 이미징 디바이스(11b)에 대해 예시된 바와 같이, 조명 수단(54c 및/또는 54d)은 주행 캐리지(47b) 상에서 빔 편향 수단 옆에 측방향으로 배열될 수 있다. 조명 수단들(54c, 54d)은 병진 이동(42b)과 함께 하우징(22) 내로 또는 하우징(22) 밖으로 이동될 수 있다. 조명 수단은 디바이스(70)와 관련하여 설명되지만, 본 명세서에서 설명되는 다른 디바이스들 또는 다중 조리개 이미징 디바이스들 또한 조명 수단을 포함할 수 있다.
조명 수단들(54c, 54d)은 주행 캐리지(47a)에 기계적으로 연결될 수 있으며, 따라서 제1 작동 상태에서 체적(42) 내에 배열될 수 있고 이에 따라 사용자에게는 보이지 않는 방식으로 배열될 수 있다. 대안으로 그리고/또는 추가로, 조명 수단들(54a, 54b)은 하우징(22) 내부에 고정 방식으로 배열될 수 있다. 주행 캐리지(47b)의 이동은 조명 수단들(54c, 54d)의 이동을 야기할 수 있다.
각각 빔 편향 수단들(18a, 18b)과 함께, 각각 광학기들(16a-d 또는 16e-h) 그리고 가능하게는 이미지 센서(12a, 12b)는 주행 캐리지(47a, 47b)의 이동에 의해 각각 하우징 체적 밖으로 이동될 수 있다.
즉, 추가 조명(플래시 광)을 실현하기 위한 LED들이 이동 가능 부품들 상에 장착될 수 있다. 여기서, LED들은 이들이 채널들의 중심 방향으로 방사하고 빔 편향 수단이 방사를 편향시키는 데 사용되는 추가 영역들을 각각 제공할 수 있도록 배열될 수 있다.
여기서, 광 채널들의 수는 기본적으로 임의의 방식으로 선택 가능하다는 점이 주목되어야 한다. 또한, 그 배열은 임의로 조정될 수 있는데, 즉 2개 또는 그보다 많은 광 경로들을 갖는 광 채널들이 단일 광 경로를 포함하는 광 채널들에 인접하게 그리고/또는 유사한 광 채널들에 인접하게 배열될 수 있다. 유리한 또는 선호하는 해결책은 6개의 이미지 센서 영역들을 대체로 포함하는 4개의 광 채널들을 제공한다. 광 채널당 다수의 광 경로들에 대한 방식은 (16a에서부터 16d까지 또는 그 반대로) "2/1/2/1"에 따라 구현될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 2개의 인접한 채널들은 예를 들어, "2/2/1/1", "1/2/2/2" 또는 "2/2/2/2"의 정렬을 야기할 수 있는 적어도 2개의 광 경로들을 포함할 수 있다.
도 23은 제2 작동 상태를 포함하는 일 실시예에 따른 디바이스(90)의 개략적인 사시도를 도시한다. 빔 편향 수단(18)은 장착 엘리먼트들(56a, 56b)에 의해 다중 조리개 이미징 디바이스에 연결될 수 있다. 장착 엘리먼트(56a, 56b)는 주행 캐리지의 일부일 수 있다.
도 24a는 제1 작동 상태에서 일 실시예에 따른 디바이스(100)의 개략적인 사시도를 도시한다. 커버(32)는 하우징 메인 면 및/또는 하우징 제2 면, 예를 들어 하우징 평면 측면(22c)을 갖는 하나의 평면을 형성할 수 있다. 커버(32)와 하우징 면(22c) 사이에는 갭이 없거나 대략 1㎜ 이하, 0.5㎜ 이하 또는 0.1㎜ 이하의 작은 갭만이 배열될 수 있어, 커버(32)와 하우징 면(22c) 사이의 천이는 전혀 또는 거의 눈에 띄지 않는다. 간단히 말해서, 커버(32)는 보이지 않을 수도 있다.
도 24b는 제2 작동 상태에서 디바이스(100)의 개략도를 도시한다. 빔 편향 수단(18)은 하우징 체적 외부의 제2 위치를 포함한다. 외부에서 볼 때, 확장된 다중 조리개 이미징 디바이스는 모든 면들에서 비활성 하우징 프레임에 의해 둘러싸일 수 있고 그리고/또는 버튼과 같은 외관을 가질 수 있다. 디바이스(100)는 예를 들어, 도 24a에 따른 커버(32) 상의 기계적 압력 동안 기계적 로크를 해제하도록 구성될 수 있어, 빔 편향 수단은 예를 들어, 스프링력에 기초하여 하우징(22) 밖으로 이동될 수 있다. 기계적 압력은 예를 들어, 액추에이터에 의해 그리고/또는 사용자에 의해, 이를테면 손가락 압력에 의해 생성될 수 있다. 빔 편향 수단은 액추에이터에 의해 또는 기계적 압력에 의해 제2 위치로부터 다시 제1 위치로 이동될 수 있고, 거기서 로크를 작동시킬 수 있다. 액추에이터는 예를 들어, 액추에이터(33 또는 33')일 수 있다. 즉, 사용자가 부품들 또는 전체 시스템을 스스로 수축시키거나 확장시키고 각각 접거나 펴도록, 움직임이 또한 수동으로 수행될 수 있다. 움직임은 특히, 수동 조작과 스프링력의 영향의 결합일 수 있다. 그런 식으로, 사용자는 카메라를 스위치 오프하기 위해 스마트폰과 같은 디바이스의 하우징 내로 부품들 및 전체 시스템을 각각 수동으로 접거나 이동시킴으로써, 스프링을 압축하고 로킹 메커니즘이 이 위치를 유지한다. 예를 들어, 스마트폰 상의 적절한 소프트웨어에 의해 카메라를 스위치 온할 때, 스위치 가능한 로킹 메커니즘은 전기 릴레이와 같은 적절한 제어 가능한 메커니즘에 의해 해제되고, 스프링의 스프링력은 각각 카메라의 부품들 및 전체 시스템의 연장 및 펼침에 각각 영향을 미친다. 또한, 하우징의 커버 형성 부분, 연장 가능 및/또는 기울임 가능 부분 및/또는 그에 기초한 추가 메커니즘은, 이 커버 상의 (핑거) 압력이 로크를 해제하고, 부품들 또는 전체 시스템이 각각 확장하거나 펴지고, 가능하게는 디바이스 상의 이미지 캡처 소프트웨어가 시작되도록 구현될 수 있다. 측방향 면들에서 하우징의 일부를 형성할 수 있는 함께 이동하는 커버가 외부로부터 볼 수 있는 비활성 하우징에 의해 모든 면들로 둘러싸일 수 있거나 전체 높이(= 하우징의 두께 방향)에 걸쳐 측방향 면들을 방해할 수 있다.
도 24c는 도 24a에 대한 대안의 개략도를 도시하며, 여기서는 하우징(22)의 메인 면들 사이에서 제2 면(22c)에 연속한 갭이 형성되도록 커버(32)가 형성된다. 이는 도 24a에 예시된 4개의 갭들 대신 단 2개만이 하우징(22)에서 인지될 수 있는 것을 가능하게 한다. 연장 가능하거나 접을 수 있는 커버(32) 및/또는 추가 커버들은 편평한 하우징의 하나 또는 여러 개의 측방향 면들 상에 하우징(22)의 부품(들)으로서 형성될 수 있다.
다음에, 실시예들에 따라 사용될 수 있는 다중 조리개 이미징 디바이스의 일부 가능한 실시예들이 참조된다.
도 25a - 도 25b는 일 실시예에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스(11)를 도시한다. 도 25a - 도 25b의 다중 조리개 이미징 디바이스(11)는 나란히 놓인 광 채널들(16a-d)의 단일 라인 어레이(14)를 포함한다. 광 채널(16a)은 이미지 센서 영역(58a)과 부분 영역(74a) 사이의 광 경로(17a)에 영향을 준다. 광 채널(16b)은 이미지 센서 영역(58b)과 부분 영역(74b) 사이의 광 경로들(17b) 및 이미지 센서 영역(58c)과 부분 영역(74c) 사이의 광 경로(17c)에 영향을 준다. 광 채널(16c)은 이미지 센서 영역(58d)과 부분 영역(74d) 사이의 광 경로(17d)에 영향을 준다. 광 채널(16d)은 이미지 센서 영역(58e)과 부분 영역(74e) 사이의 광 경로들(17e) 및 이미지 센서 영역(58f)과 부분 영역(74f) 사이의 광 경로(17f)에 영향을 준다.
광 경로들에 영향을 주기 위해, 각각의 광 채널(16a-d)은 광학기들(64a-d) 및 가능하게는 전체 시야 또는 전체 객체 영역(26)에 대응할 수 있는 디바이스(11)의 전체 시야(72)의 각각의 부분 시야(74a-f)를 이미지 센서(12)의 각각 할당된 이미지 센서 영역(58a-d) 상에 투사하기 위한 부분 영역 광학기들을 포함한다. 여기서, 전체 시야(72)는 도 3a와 관련하여 설명한 것과 같은 부분 영역들(74a-f)을 포함할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 부분 영역들 및/또는 광 경로들의 번호 매김(a-f)을 벗어나는 것은 임의로 상호 교환될 수 있으며 단지 더 나은 이해를 돕기 위한 것이다. 공통 광 채널(16b, 16d) 각각의 광 경로들(17b/17c, 17e/17f) 각각에 의해 스캐닝되는 부분 영역들(74b/74c, 74e/74f)은 서로 분리되어 있다.
이미지 센서 영역들(58a-f)은 예를 들어, 각각의 픽셀 어레이를 포함하는 하나의 칩으로 각각 형성될 수 있고, 여기서 칩들은 도 25a - 도 25b에 표시된 바와 같이, 공통 기판 및 공통 인쇄 회로 기판(62) 상에 각각 장착될 수 있다. 대안으로, 이미지 센서 영역들(58a-58f)은 이미지 센서 영역들(58a-f)을 가로질러 연속해서 연장하는 공통 픽셀 어레이의 일부로 각각 형성될 수 있으며, 여기서 공통 픽셀 어레이는 예를 들어, 단일 칩 상에 형성되는 것이 또한 가능할 것이다. 예를 들어, 공통 픽셀 어레이의 픽셀 값들만이 이미지 센서 영역들(58a-f)에서 판독된다. 2개 또는 그보다 많은 채널들에 대한 하나의 칩 그리고 또 다른 채널들에 대한 추가 칩의 존재 등과 같이, 이러한 대안들의 서로 다른 혼합들이 또한 가능하다. 이미지 센서(12)의 여러 칩들의 경우에, 예를 들어, 이러한 칩들은 이를테면, 예컨대 모두 함께 또는 그룹들 등으로 하나 또는 여러 개의 인쇄 회로 기판들 상에 장착될 수 있다.
도 25a - 도 25b의 실시예에서, 4개의 광 채널들(16a-d)이 어레이(14)의 라인 연장 방향으로 서로 옆에 단일 라인으로 배열되지만, 4라는 수는 단지 예시일 뿐이며, 또한 1보다 더 큰 임의의 다른 수일 수 있다. 그 위에, 어레이(14)는 또한 라인 연장 방향을 따라 연장하는 추가 라인들을 포함할 수 있다.
광 채널들(16a-d)의 광축들 및 광 경로들(17a-d)은 하나의 평면에서 이미지 센서 영역들(58a-f)과 광학기들(64a-d) 사이에서 진행한다. 광 채널들(16a, 16c)의 광축들 및 광 경로들(17a, 17d) 각각은 이미지 센서 영역들(58a, 58d)과 광학기들(64a, 64c) 사이에서 서로 평행하게 진행한다. 이를 위해, 이미지 센서 영역들(58a-f)은 예를 들어, 공통 평면 그리고 또한 광학기들(64a-d)의 광학 중심들에 배열된다. 두 평면들은 서로 평행한데, 즉 이미지 센서 영역들(58a-f)의 공통 평면에 평행하다. 추가로, 이미지 센서 영역들(58a-f)의 평면에 수직인 투사에서, 광학기들(64a, 64d)의 광학 중심들은 이미지 센서 영역들(58a-f)의 중심들과 일치한다. 즉, 이러한 평행한 평면들에서, 한편으로는 광학기들(64a, 64c)이 그리고 이미지 센서 영역들(58a, 58d)이 라인 연장 방향으로 동일한 반복 거리로 배열된다. 광 채널당 광 경로들의 수의 배열 방식은 라인 연장 방향을 따라 1/2/1/2 그리고 반대 방향으로 2/1/2/1에 각각 대응한다. 기본적으로, 이 방식은 임의로 변경될 수 있다.
이미지 센서 영역들(58a, 58d)과 할당된 광학기들(64a, 64c) 사이의 이미지 측 거리는 이미지 센서 영역들(58a, 58d) 상으로의 투사들이 원하는 물체 거리로 설정되도록 조정된다. 그 거리는 예를 들어, 광학기들(64a-d)의 초점 길이와 같거나 그보다 더 큰 범위에, 또는 예를 들어, 광학기들(64a-d)의 초점 길이의 1배와 2배를 둘 다 포함하여 그 사이의 범위에 있다. 이미지 센서 영역(58a, 58d)과 광학기들(64a, 64c) 사이의 광축들(17a, 17d)에 따른 이미지 측 거리는 또한 사용자에 의해 수동으로 또는 자동 초점 제어부를 통해 자동으로 조정될 수 있다.
추가 조치들 없이, 광 채널들(16a, 16c)의 부분 시야들(74a, 74d)은 각각 광 경로들 및 광축들(17a, 17d)의 평행화로 인해 본질적으로 완전히 중첩한다. 더 큰 전체 시야(72)를 커버하기 위해, 그리고 부분 시야들(74a-f) 및 특히, 부분 시야들(74a, 74d)이 공간에서 단지 부분적으로만 중첩하도록, 빔 편향 수단(18)이 제공된다. 빔 편향 수단(18)은 채널 개별 편향을 갖는 광 경로들(17a-f) 및 광축들을 각각 전체 시야 방향(76)으로 편향시킨다. 전체 시야 방향(76)은 예를 들어, 어레이(14)의 라인 연장 방향에 수직인 평면과 평행하게, 그리고 빔 편향 전에 그리고 빔 편향 없이 광축들(17a-f)의 코스와 평행하게 진행한다. 예를 들어, 전체 시야 방향(76)은 라인 연장 방향을 중심으로 > 0°이고 < 180°인 그리고 예를 들어, 80° 내지 100°이며 예를 들어, 90°일 수 있는 각도로 회전함으로써 광축들(17a-f)로부터 야기된다. 따라서 부분 시야들(74a-d)의 전체 커버리지에 대응하는 디바이스(11)의 전체 시야는 광축들(17a-d)의 방향에서 이미지 센서(12) 및 어레이(14)의 직렬 연결의 연장 방향에 있는 것이 아니라, 빔 편향 때문에, 전체 시야는 디바이스(11)의 설치 높이가 측정되는 방향, 즉 라인 연장 방향에 수직인 측방향으로 이미지 센서(12) 및 어레이(14) 측에 있다. 추가로, 빔 편향 수단(18)은 각각의 광 경로 및 각각의 광 채널(16a-d)의 광 경로를 각각 편향시키는데, 편향으로부터의 채널 개별 편차는 앞서 언급한 방향(76)을 야기한다. 이를 위해, 빔 편향 수단(18)은 각각의 채널(16a-d)에 대한 반사 면(68a-d)을 포함한다. 반사 면들은 서로에 대해 약간 기울어져 있다. 면들(68a-d)의 상호 기울기는 빔 편향 수단(18)에 의한 빔 편향 동안, 부분 시야들(74a-d)이 부분적으로만 중첩하도록 부분 시야들(74a-d)에 약간의 발산이 제공되게 선택된다. 여기서, 도 25a에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 개개의 편향은 또한 부분 시야들(74a-d)이 2차원 방식으로 전체 시야(72)를 커버하도록, 즉 2차원 분포 방식으로 전체 시야(72)에 배열되도록 설계될 수 있다.
디바이스(11)에 관해 지금까지 설명된 많은 세부사항들은 단지 예시적으로 선택되었다는 점이 주목되어야 한다. 이것은 예를 들어, 앞서 언급한 광 채널들의 수와 이미 관련되었다. 빔 편향 수단(18)은 또한 앞서 설명한 것과 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 빔 편향 수단(18)은 반드시 반사성인 것은 아니다. 빔 편향 수단(18)은 또한, 투명한 프리즘 웨지들의 형태와 같은 면 거울의 형태와는 다르게 구현될 수 있다. 그 경우, 예를 들어, 평균 빔 편향은 0°일 수 있는데, 즉 방향(76)은 예를 들어, 빔 편향 이전 또는 빔 편향 없이 광 경로들(17a-d)과 평행할 수 있거나, 다시 말하면 디바이스(11)는 빔 편향 수단(18)에도 불구하고 여전히 "직진하게 보일" 수 있다. 빔 편향 수단(18)에 의한 채널 개별 편향은 다시, 부분 시야들(74a-d)의 공간 각도 범위들에 대해 < 10% 중첩을 갖는 쌍들에서와 같이 부분 시야들(74a-d)이 단지 약간만 중첩하는 효과를 가질 것이다.
또한, 광 경로들 및 광축들은 설명된 평행화로부터 각각 벗어날 수 있고 광 채널들의 광 경로들의 평행화가 여전히 충분히 두드러질 수 있어, 개개의 채널들(16a-N)에 의해 커버되며 각각의 이미지 센서 영역들(58a-d) 상에 각각 투사되는 부분 시야들이 추가 조치들, 즉 빔 편향 없이 여전히 대부분 중첩할 것이므로, 다중 조리개 이미징 디바이스(11)에 의해 더 넓은 전체 시야를 커버하기 위해, 빔 편향 수단(18)은 N개의 광 채널들(16a-N)의 부분 시야들이 보다 덜 중첩하도록 추가 발산을 광 경로들에 제공할 것이다. 빔 편향 수단(18)은 예를 들어, 전체 시야가 광 채널들(16a-N)의 개개의 부분 시야들의 조리개 각도의 1.5배보다 더 큰 조리개 각도를 갖는 효과를 갖는다. 광 경로들(17a-d)의 이러한 종류의 사전 발산을 이용하여, 예를 들면 모든 면 경사들이 상이한 것이 아니라, 채널들의 일부 그룹들이 예를 들어, 동일한 경사를 갖는 면들을 갖는 것이 또한 가능할 것이다. 후자는 라인 연장 방향으로 인접한 이러한 그룹의 채널들에 할당되는 사실상 하나의 면으로서 각각 일체로 그리고 연속적으로 병합하여 형성될 수 있다. 그래서 이러한 채널들의 광축들의 발산은 채널들의 광학기들 및 이미지 센서들의 영역들 또는 프리즘 구조들 또는 편심 렌즈 섹션들의 광학 중심들 사이의 측방향 오프셋에 의해 얻어지는, 이러한 광축들의 발산으로부터 기인할 수 있다. 사전 발산은 예를 들어, 하나의 평면으로 제한될 수 있다. 빔 편향 이전 또는 빔 편향 없이 각각, 광축들은 예를 들어, 공통 평면 내에서 진행할 수 있지만, 공통 평면 내에서 발산할 수 있으며, 면들은 다른 횡단 평면 내에서 추가 발산만을 야기하는데, 즉 면들은 모두 라인 연장 방향과 평행하고 광축들의 앞서 언급한 공통 평면과는 다르게만 서로에 대해 경사지며, 여기서 또한, 여러 개의 면들은 동일한 경사를 가질 수 있거나, 예를 들어 빔 편향 이전에 그리고 빔 편향 없이 각각, 쌍들의 광축들의 앞서 언급한 공통 평면에서 이미, 서로 다른 광축들을 갖는 채널들의 그룹에 함께 할당될 수 있다.
빔 편향 수단을 생략하거나 빔 편향 수단을 평면 거울 등으로서 구현할 때, 전반적인 발산은 한편으로는 광학기의 광학 중심들과 다른 한편으로는 이미지 센서 영역들 사이의 측방향 오프셋에 의해 또는 프리즘 구조들 또는 편심 렌즈 섹션들에 의해 달성될 수 있다.
앞서 언급된, 가능하게는 존재하는 사전 발산은 예를 들어, 라인 연장 방향을 따라 직선 상에 광학기의 광학 중심들이 있다는 점에서 달성될 수 있지만, 이미지 센서 영역들의 중심들은 이미지 센서 평면에서 직선 상에 있는 점들에, 이를테면 라인 연장 방향을 따라 그리고/또는 라인 연장 방향과 이미지 센서 법선 모두에 수직인 방향을 따라 채널 개별 방식으로 이미지 센서 평면 내의 앞서 언급된 직선 상에 있는 점들로부터 벗어나는 점들에서 이미지 센서 영역들의 평면의 법선을 따르는 광학 중심들의 투사로부터 벗어나게 배열된다. 대안으로, 사전 발산은 라인 연장 방향을 따라 직선 상에 이미지 센서들의 중심들이 있다는 점에서 얻어질 수 있지만, 광학기들의 중심들은 광학기 중심 평면 내의 직선 상에 있는 점들에, 이를테면 라인 연장 방향을 따라 그리고/또는 라인 연장 방향과 광학기 중심 평면의 법선 모두에 수직인 방향을 따라 채널 개별 방식으로 광학 중심 평면에서 앞서 언급된 직선 상에 있는 점들로부터 벗어나는 점들에서 광학기들의 광학 중심들의 평면의 법선을 따르는 이미지 센서들의 광학 중심들의 투사로부터 벗어나게 배열된다. 앞서 언급된 각각의 투사로부터의 채널 개별 편차는 단지 라인 연장 방향으로만 진행하는, 즉 단지 공통 평면 내의 광축들에 사전 발산이 제공되는 경우가 바람직하다. 다음에, 광학 중심들과 이미지 센서 영역 중심들 모두가 라인 연장 방향과 평행한 직선 상에 있지만, 그 사이에 서로 다른 갭들을 갖는다. 라인 연장 방향에 대한 수직 측방향의 렌즈들과 이미지 센서들 사이의 측방향 오프셋은 비교적, 설치 높이의 증가를 야기할 것이다. 라인 연장 방향에서 순수한 평면 내 오프셋이 설치 높이를 변경시키는 것이 아니라, 가능하게는 하나의 각도 배향의 경사만을 더 적은 면들이 야기하고 그리고/또는 면들이 갖는데, 이는 구조를 단순하게 한다.
또한, 일부 광 채널들이 이를테면, 각각의 부분 시야가 이러한 채널들에 의해 스캔되게 하는 해상도를 증가시기 위한 초해상도를 목적으로 동일한 부분 시야에 할당되는 것이 제공될 수 있다. 그 다음, 그러한 그룹 내의 광 채널들은 예를 들어, 빔 편향 전에 평행하게 진행할 것이고, 하나의 면에 의해 부분 시야로 편향될 것이다. 유리하게는, 그룹의 채널의 이미지 센서의 픽셀 이미지들이 이 그룹의 다른 채널의 이미지 센서의 픽셀들의 이미지들 사이의 중간 위치들에 있을 것이다.
초해상도 목적들 없이도, 그러나 단지 스테레오코스피 목적들로만, 바로 인접한 채널들의 그룹이 라인 연장 방향에서 전체 시야를 이들의 부분 시야들로 완전히 커버하고, 바로 인접한 채널들의 추가 그룹이 또한 전체 시야를 완전히 커버하며, 두 채널 그룹들의 광 경로들이 각각 기판 및 캐리어(66)를 통과하는 구현이 가능할 것이다. 이는 다중 조리개 이미징 디바이스가 전체 시야를 가능하게는 완전히 캡처하도록 구성된 제1 복수의 광 채널들을 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 다중 조리개 이미징 디바이스의 제2 복수의 광 채널들은 전체 시야를 가능하게 완전히 또한 캡처하도록 구성될 수 있다. 이런 식으로, 전체 시야는 제1 복수의 광 채널들에 의해 그리고 제2 복수의 광 채널들에 의해 적어도 입체적으로 캡처될 수 있다. 제1 복수의 광 채널들 및 제2 복수의 광 채널들은 공통 이미지 센서 상에서 충돌할 수 있고, 공통 어레이(어레이 광학기)를 사용할 수 있고 그리고/또는 공통 빔 편향 수단에 의해 편향될 수 있다. 개별 카메라들의 어레이와 반대로, 예를 들어 초점 및/또는 이미지 안정화와 관련하여 하나의 디바이스로서 함께 제어될 수 있는 연속 어레이 카메라가 형성되는데, 이는 모든 채널들이 동시에 그리고 동일한 액추에이터를 사용함으로써 영향을 받기 때문에 유리하다. 추가로, 모놀리식 구조로부터, 특히 온도 변화들 동안 전체 어레이의 기계적 안정성과 관련하여 이점들이 발생한다. 이는 개별 채널들의 부분 이미지들로부터 전체 이미지의 조립뿐만 아니라 서로 다른 복수의 채널들(16)에 의한 전체 시야의 다수 스캔을 이용하는 스테레오, 트리플, 쿼드러플 등의 시스템들의 사용 중에 3차원 객체 데이터를 얻는 데에도 유리하다.
다음의 논의는 렌즈 평면들이 이미지 센서 영역들(58a-f)의 공통 평면에 또한 평행한 광학기들(64a-d)을 다룬다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 광 채널들(16a-d)의 광학기들(64a-d)의 렌즈들이 하나 또는 여러 개의 렌즈 홀더들을 통해 기판(66)의 메인 면(66a)에 장착되고 기판(66)을 통해 서로 기계적으로 연결된다. 특히, 복수의 광 채널들(16a-d)의 광 경로들(17a-f)이 기판(66)으로 퍼진다. 따라서 기판(66)은 적어도 부분적으로는 투명 재료로 형성되고 플레이트 형상이거나 예를 들어, 평행 육면체의 형상 또는 평면인 메인 면(66a) 및 역시 평면인 대향하는 메인 면(66b)을 갖는 다른 볼록 바디의 형상을 갖는다. 메인 면들은 바람직하게는, 광 경로들(17a-f)에 수직하게 위치된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 실시예들에 따르면, 순수한 평행 육면체 형상으로부터의 편차들이 발생할 수 있는데, 이들은 광학기의 렌즈들과 기판의 일체 형성에 기초한다.
도 25a 및 도 25b의 실시예의 평평한 캐리어 기판(66)은 예를 들어, 유리 또는 중합체의 기판이다. 예를 들어, 캐리어 기판(66)은 유리판을 포함할 수 있다. 기판(66)의 재료는 높은 광학적 투명도 및 낮은 온도 계수, 또는 경도, 탄성 계수 또는 비틀림 모듈과 같은 추가 기계적 특성들의 양상들에 따라 선택될 수 있다.
기판(66)은 어떠한 추가 렌즈들도 그에 직접적으로 장착되지 않고 광 경로의 단순한 평면 부분으로서 형성될 수 있다. 추가로, 조리개 또는 미광 다이어프램들과 같은 다이어프램들 및/또는 IR 블록 필터들과 같은 필터 층들이 기판 표면들 상에 장착될 수 있거나, 그 표면들에 다이어프램들 및 필터 층들이 장착될 수 있는 다양한 기판들의 여러 층들로 구성될 수 있으며, 이는 채널마다, 예를 들어 이들의 스펙트럼 흡수와 관련하여 또 달라질 수 있다.
기판(66)은 이미지 센서에 의해 캡처될 수 있는 전자기 스펙트럼의 상이한 영역들에서 상이한 특성들, 특히 비-일정 흡수를 갖는 재료로 이루어질 수 있다.
도 25a 및 도 25b의 실시예에서, 각각의 광학기(64a-d)는 3개의 렌즈들을 포함한다. 그러나 렌즈들의 수는 자유롭게 선택될 수 있다. 그 수는 1, 2 또는 다른 어떤 임의의 수일 수 있다. 렌즈들은 볼록형일 수 있고, 구형, 비구형 또는 자유형 영역과 같은 단 하나의 광학적으로 투사되는 기능 영역, 또는 예를 들어, 볼록 또는 오목 렌즈 형상이 되는 2개의 대향하는 영역들을 포함할 수 있다. 또한, 이를테면, 여러 재료들의 렌즈를 구조화함으로써 여러 개의 광학적으로 유효한 렌즈 영역들이 가능하다.
도 25a - 도 25b의 실시예에서, 각각의 광 채널(16a-d) 또는 광학기의 제1 렌즈(78a-d)는 메인 면(66a) 상에 형성된다. 렌즈들(78a-d)은 예를 들어, 기판(66)의 메인 면(66a) 상에 성형됨으로써 제조되었고, 예를 들어 UV 경화성 중합체와 같은 중합체로 구성된다. 성형은 예를 들어, 성형 툴에 의해 일어나며, 경화는 예를 들어, 온도를 통해 그리고/또는 UV 방사를 통해 일어날 수 있다.
도 25a 및 도 25b의 실시예에서, 각각의 광학기(64a-d)는 추가 제2 및 제3 렌즈(82a-d, 84a-d)를 각각 갖는다. 예시적으로, 이러한 렌즈들은 각각의 렌즈 홀더 내부에 축 방향으로 진행하는 튜브형 렌즈 홀더들(86a-dc)을 통해 상호 고정되고, 이를테면 접착 또는 다른 결합 기술에 의해 렌즈 홀더를 통해 메인 면(66b)에 고정된다. 렌즈 홀더들(86a-d)의 개구들(88a-d)에는 예를 들어, 렌즈들(88a-d, 84a-d)이 각각 장착되는 원통형 내부의 원형 단면이 제공된다. 따라서 각각의 광학기(64a-d)에 대해, 렌즈들은 광 경로들(17a-f)의 각각의 광축 상에서 동축이다. 렌즈 홀더들(86a-d)은 또한 그 길이에 걸쳐 그리고 각각의 광축을 따라 각각 변하는 단면을 가질 수 있다. 여기서, 단면은 이미지 센서(12)까지의 거리가 감소함에 따라 점점 직사각형 또는 정사각형 특징을 가질 수 있다. 따라서 렌즈 홀더들의 외형은 또한 개구들의 형상과는 다를 수 있다. 렌즈 홀더들의 재료는 광 흡수성일 수 있다.
앞서 언급한 렌즈 홀더들을 통한 장착은 예를 들어, 렌즈 홀더들에 의해 유지된 렌즈들의 렌즈 정점들이 기판(66)으로부터 이격되도록 일어난다.
이미 앞에서 언급한 바와 같이, 기판(66)이 양면들 상에서 평면이 되는 것 그리고 이에 따라 굴절력 효과를 나타내는 것이 가능하다. 그러나 기판(66)이 연결될 부재들의 용이한 형태 맞춤 및/또는 힘 맞춤 정렬을 가능하게 하는, 예컨대 개개의 렌즈들 또는 하우징 부품들을 연결하는 리세스들 또는 돌출부들과 같은 기계적 기판들을 포함하는 것이 또한 가능할 것이다. 도 25a 및 도 25b의 실시예에서, 예를 들어 기판(66)은 메인 면(66b) 상에, 각각의 광학기들(64a-d)의 렌즈 홀더(86a-d)의 튜브의 각각의 단부가 장착되는 위치들에서 장착을 용이하게 하거나 배향을 용이하게 하는 구조들을 가질 수 있다. 이러한 구조들은 예를 들어, 각각의 렌즈 홀더(84a-d)의 면이 맞물릴 수 있는 기판에 대향하는 각각의 렌즈 홀더의 면의 형상에 대응하는 서로 다른 형상을 갖는 리세스 또는 원형 리세스일 수 있다. 또한, 다른 개구 단면 및 이에 따라 그에 대응하여 가능하게는 원형 조리개들 이외의 다른 렌즈 조리개들이 가능하다는 점이 다시 한번 강조되어야 한다.
따라서 도 25a 및 도 25b의 실시예는 개개의 렌즈들, 및 개개의 렌즈들을 유지하기 위해 이들을 완전히 둘러싸는 불투명 하우징 캐리어를 포함하는 카메라 모듈들의 종래의 구조를 갖지 않는다. 그보다, 상기 실시예는 기판 캐리어로서 투명 바디(66)를 사용한다. 기판 캐리어는 이들의 투사 광 경로에 의해 관통되도록 여러 개의 인접한 광 채널들(16a-d)에 걸쳐 연장한다. 기판 캐리어는 투사에 간섭하지 않지만 또한 설치 높이를 증가시키지 않는다.
그러나 도 25a 및 도 25b의 실시예를 변경하기 위한 다른 옵션들이 주목되어야 한다. 예를 들어, 기판(66)은 반드시 다중 조리개 이미징 디바이스(11)의 모든 채널들(16a-d)에 걸쳐 연장하는 것은 아니다. 앞서 설명한 것과는 반대로, 각각의 광학기(64a-d)는 렌즈 홀더들에 의해 양면(66a, 66b)에 유지되는 렌즈들을 포함한다.
도 26은 예시적으로, 도 25a 및 도 25b의 다중 조리개 이미징 디바이스(11)가 아래에서 설명되는 추가 수단들 중 하나 또는 여러 개의 수단에 의해 보완될 수 있음을 도시한다.
예를 들어, 도 26은 어레이(14)의 라인 연장 방향에 평행한 회전축(44)을 중심으로 빔 편향 수단(18)을 회전시키기 위한 수단(92)이 존재할 수 있음을 보여준다. 회전축(44)은 예를 들어, 광 경로들(17a-f)의 평면 내에 있거나 광학기들(64a-d)의 직경의 4분의 1 미만만큼 광 경로들(17a-f)로부터 멀리 있다. 대안으로, 회전축이 이를테면, 하나의 광학기 직경 미만 또는 4개의 광학기 직경들 미만만큼 더 떨어지는 것도 또한 가능할 것이다. 이 수단(92)은 예를 들어, 사용자에 의한 다중 조리개 이미징 디바이스(11)의 흔들림을 보상하기 위해, 예를 들어, 1° 미만 또는 10° 미만 또는 20° 미만의 범위 이내와 같은 작은 각도 범위에서만 짧은 응답 시간으로 빔 편향 수단(18)을 회전시키도록 제공될 수 있다. 이 경우, 수단(92)은 이미지 안정화 제어부에 의해 제어될 것이다. 도 25a 및 도 25b의 예시와 비교하여, 다중 조리개 이미징 디바이스(11)는 2/1/1/2와 같이 광 경로들을 분류하는 서로 다른 방식을 갖는다.
대안으로 또는 추가로, 수단(92)은 더 큰 각도 조정들로 부분 시야(74a-f)(도 25a)의 전체 커버리지에 의해 정의된 전체 시야의 방향을 변경하도록 구성될 수 있다. 여기서, 빔 편향 수단(18)의 회전에 의해 편향들을 얻는 것이 추가로 가능할 것이며, 여기서는 예를 들어, 빔 편향 수단(18)을 양면에서 반사되는 미러 어레이로서 구성함으로써 전체 시야가 디바이스(11)에 대해 반대 방향으로 배열된다.
또한, 대안으로 또는 추가로, 디바이스(11)는 기판(66)에 의해 광학기들(64a-d)을 병진 이동시키기 위한 또는 기판(66) 자체 그리고 이에 따라 광학기들(64a-d)을 각각 라인 연장 방향을 따라 이동시키기 위한 수단(94)을 포함할 수 있다. 이 수단(94)은 예를 들어, 라인 연장 방향에 따른 이동(96)에 의해, 빔 편향 수단(18)의 회전에 의해 수행되는 이미지 안정화를 가로지르는 이미지 안정화를 얻기 위해 앞서 언급한 이미지 안정화 제어부에 의해 또한 제어될 수 있다.
또한, 추가로 또는 대안으로, 디바이스(11)는 피사계 심도(depth of field)의 조정을 얻기 위해 이미지 센서(12)와 광학기들(64a-d) 사이의 그리고 이미지 센서(12)와 캐리어(66) 사이의 이미지-면 거리를 변경하기 위한 수단(98)을 포함할 수 있다. 수단(98)은 수동 사용자 제어에 의해 또는 디바이스(11)의 자동 초점 제어부 및 집속 수단에 의해 각각 제어될 수 있다.
따라서 이 수단(94)은 기판(66)의 서스펜션 역할을 하며, 도 26에 나타낸 바와 같이, 설치 높이를 증가시키지 않기 위해 라인 연장 방향을 따라 기판(66) 옆에 측면으로 바람직하게 배열된다. 이는 또한 설치 높이를 증가시키지 않기 위해 광 경로들의 평면에 바람직하게 배열되는 수단들(92, 98)에도 적용된다. 수단(98)은 또한 빔 편향 수단(18)에 연결될 수 있고 이를 동시에 또는 거의 동시에 이동시킬 수 있어, 이미지 센서(12)와 광학기들(64a-d) 사이의 이미지-면 거리를 변화시킬 때 광학기들(64a-d)과 빔 편향 수단(18) 사이의 거리는 본질적으로 일정하게 유지되거나 일정하다. 수단들(92, 94 및/또는 98)은 공압, 유압, 압전 액추에이터들, DC 모터들, 스텝 모터들, 열 액추에이터들, 정전 액추에이터들, 전기 왜곡 및/또는 자기 변형 액추에이터들 또는 드라이브들을 기초로 구현될 수 있다.
광학기들(64a-d)은 이를테면, 이미 언급한 투명 기판을 통해 일정한 상대 위치에서뿐만 아니라, 이를테면, 바람직하게는 설치 높이를 증가시키지 않고 이에 따라 바람직하게는 컴포넌트들(12, 14, 18)의 평면에서 그리고 광 경로들의 평면에서 각각 진행하는 적절한 프레임을 통해 빔 편향 수단에 대해서도 일정한 상대 위치로 상호 유지될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 상대 위치의 일관성은 광축들을 따라 광학기와 빔 편향 수단 사이의 거리로 제한될 수 있어, 수단(98)은 예를 들어, 광축들을 따라 빔 편향 수단과 함께 광학기들(64a-d)을 병진 이동시킨다. 광학기-빔 편향 수단 거리는 최소 거리로 설정될 수 있어, 채널들의 광 경로가 빔 편향 수단(18)의 세그먼트들에 의해 측방향으로 제한되지 않으며, 이는 설치 높이를 감소시키는데, 그렇지 않으면 세그먼트들(68a-d)이 광 경로를 제한하지 않도록 측방향 연장부에 관해 가장 큰 광학기/빔 편향 수단 거리에 대해 치수가 정해져야 할 것이기 때문이다. 추가로, 앞서 언급한 프레임들의 상대 위치의 일관성은 광학기 및 빔 편향 수단을 x 축을 따라 서로 강성 방식으로 유지할 수 있어, 수단(94)은 라인 연장 방향을 따라 빔 편향 수단과 함께 광학기들(64a-d)을 병진 이동시킬 것이다. 광 채널의 공통 광 경로들(17a와 17b 또는 17e와 17f)은 빔 편향 수단(18)의 공통 면에 의해 편향될 수 있다. 대안으로, 각각의 광 경로는 개개의 면에 할당될 수 있다.
광 채널들의 광 경로를 편향시키기 위한 앞에서 설명한 빔 편향 수단(18)은, 다중 조리개 이미징 디바이스(11)의 광학 이미지 안정화 제어부의 빔 편향 수단(18)의 회전 이동을 발생시키기 위한 액추에이터(92)와 함께, 이미지 및 전체 시야 안정화를 각각 2차원에서 가능하게 하는데, 즉 기판(66)의 병진 이동에 의해, 라인 연장 방향과 본질적으로 평행하게 진행하는 제1 이미지 축을 따라 이미지 안정화를 가능하게 하고, 빔 편향 수단(18)의 회전 이동을 발생시킴으로써, 빔 편향 이전 그리고 빔 편향 없이 각각 광축들과 본질적으로 평행하게 진행하는, 또는 편향된 광축들이 고려될 때, 광축들 및 라인 연장 방향에 수직인 제2 이미지 축을 따라 이미지 안정화를 가능하게 한다. 추가로, 설명된 배열은 이를테면, 초점 조정 및 그에 따라 자동 초점 기능을 실현하기 위해 사용될 수 있는, 설명한 액추에이터(98)에 의해, 라인 연장 방향에 수직인 언급된 프레임에 고정된 빔 편향 수단 및 어레이(14)의 병진 이동을 수행할 수 있다.
제2 이미지 축을 따라 이미지 안정화를 얻기 위한 회전 이동의 대안으로서 또는 그에 추가하여, 이미지 센서(12)와 어레이(14) 사이의 상대적 병진 이동이 구현될 수 있다. 이러한 상대적 이동은 예를 들어, 수단(94) 및/또는 수단(98)에 의해 제공될 수 있다.
완전성을 위해, 이미지 센서 영역들을 통해 캡처할 때, 디바이스는 채널들에 의해 이미지 센서 영역들에 투사되는 채널마다 하나의 장면 이미지를 캡처하고, 디바이스는 전체 시야에서 장면에 대응하는 전체 이미지로 이미지들을 조립 또는 결합하는 그리고/또는 심도 맵들을 형성하기 위해 그리고 (실제 캡처 이후 이미지 선명도 영역들을 결정하는) 초점 재조정, 초점이 맞는 모든 이미지들, 가상 녹색 스크린(전경과 배경의 분리) 등과 같은 소프트웨어 기술 실현을 위해 객체 장면의 3D 이미지 데이터 및 심도 정보와 같은 추가 데이터를 제공하는 프로세서를 선택적으로 가질 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 후자의 작업들은 또한 프로세서에 의해 또는 외부적으로 수행될 수 있다. 그러나 프로세서는 또한 다중 조리개 이미징 디바이스 외부의 컴포넌트를 나타낼 수 있다.
도 27a는 앞서 설명한 대안들의 디바이스들(11)이 예를 들어, 휴대용 디바이스(130)의, 이를테면 휴대 전화, 스마트폰 또는 미디어 플레이어 등의 편평한 하우징에 설치될 수 있음을 예시하며, 여기서는 다음에, 예를 들어 이미지 센서(12) 및 이미지 센서 영역들의 평면들 각각 그리고 광 채널들(16)의 광학기들의 렌즈 면들도 편평한 하우징의 편평한 연장 방향에 수직으로 그리고 두께 방향에 평행하게 각각 배향된다. 그런 식으로, 예를 들어, 빔 편향 수단(18)은 다중 조리개 이미징 디바이스(11)의 전체 시야가 예를 들어, 모니터를 또한 포함하는 편평한 하우징의 전면(102) 앞에 있다는 효과를 가질 것이다. 대안으로, 시야가 전면(102)에 대향하는 편평한 하우징의 배면 앞에 있도록 편향이 또한 가능할 것이다. 하우징(22) 내에서 디바이스(11)의 예시된 위치로 인해, 하우징의 두께에 평행한 디바이스(11)의 설치 높이가 낮게 유지될 수 있기 때문에, 디바이스(130)의 하우징 및 디바이스 자체는 편평할 수 있다. 면(102)에 대향하는 면 상에 윈도우가 제공되고, 예를 들어 두 위치들 사이에서 빔 편향 수단이 이동된다는 점에서 전환 가능성이 또한 제공될 수 있는데, 여기서 후자는 예를 들어, 전면 및 배면 상에서 반사하며 한 위치에서 다른 위치로 회전되는 거울로서, 또는 한 위치에 대한 한 세트의 면들 및 다른 위치에 대한 다른 세트의 면들을 갖는 면 거울로서 구현되고, 면들의 세트들은 라인 연장 방향으로 서로 옆에 있고, 라인 연장 방향을 따라 빔 편향 수단을 앞뒤로 병진 이동시킴으로써 위치 간의 전환이 발생한다. 자동차와 같은 다른, 가능하게는 휴대용이 아닌 다른 디바이스에 디바이스(11)를 설치하는 것도 또한 가능할 것이다.
채널들의 부분 시야가 완전히 그리고 선택적으로는 심지어 일치하게 동일 시야를 커버하는 여러 모듈들(11)이 이를테면, 스테레오스코피의 목적으로 두 모듈들에 대해 동일한 라인 연장 방향을 따라 서로에 대해 기본 거리(BA)(도 21 참조)를 갖고 디바이스(200)에 설치될 수 있다. 2개 이상의 모듈들도 또한 가능할 것이다. 모듈들(11)의 라인 연장 방향들은 또한 동일 선 상이 아니라 단지 서로 평행할 수 있다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이, 디바이스(11) 및 모듈 각각에는 또한 채널들이 그룹들에서 동일한 전체 시야를 완전히 커버하도록 채널들이 제공될 수 있다는 점이 다시 한번 주목되어야 한다. 모듈들은 하나/여러 라인(들)/행(들) 또는 디바이스의 임의의 위치에 배열될 수 있다. 여러 개의 모듈들이 배열될 때, 이들은 동일한 방식으로 또는 서로 다르게 형성될 수 있다. 제1 모듈은 예를 들어, 전체 시야의 입체 캡처를 수행하도록 구성될 수 있다. 제2 모듈은 간단한 캡처, 입체 캡처 또는 더 고차 캡처를 수행하도록 구성될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 빔 편향 수단은 또한, 앞서 설명한 실시예들과 비교하여 생략될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 부분적인 사용 분야의 부분적인 상호 중첩만이 요구되는 경우, 이는 예를 들어, 이미지 센서 영역의 중심과 각각의 채널의 광학기의 광학 중심 사이의 상호 측방향 오프셋들을 통해 획득될 수 있다. 명백하게, 도 26에 따른 액추에이터들이 여전히 사용될 수 있는데, 여기서 예를 들어, 수단(92)에 대한 대체로서, 액추에이터(94)는 추가로 광학기 및/또는 캐리어(66)를 각각 병진 이동시킬 수 있다.
또한, 다시 말하면, 상기 실시예들은 나란히 놓인 광 채널들의 단일 라인 어레이를 갖는 다중 조리개 이미징 디바이스를 도시하는데, 여기서는 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 경로의 어딘가에서 채널들에 걸쳐 연장하는, 예를 들어 유리 또는 중합체의 기판이 안정성을 향상시키기 위해 연장한다. 추가로, 기판은 전면 및/또는 후면 상에 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈들은 기판의 재료로 제조되거나(이를테면, 핫 스탬핑(hot stamping)에 의해 제조되거나) 그 위에 성형될 수 있다. 기판 상에 있지 않고 개별적으로 장착되는 추가 렌즈들이 기판의 전방 및 후방에 있을 수 있다. 라인 확장 방향을 따라서도, 라인 연장 방향에 수직으로도, 하나의 구조에 여러 개의 기판들이 존재할 수 있다. 여기서, 광 경로들을 따라 여러 개의 기판들을 렌즈들에 연속하여 연결하는 것, 즉 이를테면, 어떠한 결합 작용을 필요로 하지 않고 프레임을 통해 서로 다른 방식으로 서로에 대해 미리 결정된 위치 관계로 이들을 유지하는 것이 또한 가능할 것이다. 그런 식으로, 상기 예들에 따른, 여기서는 예시적으로 도 25b에 따른 렌즈들로 로딩될 수 있는 기판(66), 및 상기 실시예들에 따른 렌즈들로, 즉 무엇보다도 렌즈 홀더들을 통해 메인 면들(66a 및/또는 66b) 상에 장착되는, 그러나 여기서는 예를 들어, 사출 성형 등에 의해 일체로 제조되는 것으로 예시적으로 예시된 렌즈들로 또한 로딩될 수 있는 기판과 같은 캐리어 기판들이 사용될 때, 렌즈들을 제공하거나 장착하기 위해 메인 면들의 수의 2배가 이용 가능할 것이므로, 렌즈들이 양면(66a, 66b)에 형성되지만, 평행 육면체 형상의 기판(66)의 재료와는 다른 재료들의 성형된 렌즈들뿐만 아니라 면들(66a 또는 66b) 중 단 하나에만 렌즈들이 있는 것이 또한 가능할 것이다. 두 기판들 모두 투명하고 광 경로들에 의해 메인 면들(66a, 66b)을 통해 관통된다. 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 등의 구조들을 위한 그러한 여러 개의 다중 조리개 이미징 디바이스들을 갖는 구조가 가능하다. 여기서, 복수의 모듈들은 하나의 인접한 라인으로서 구현될 수 있다. 인접한 라인은 동일한 액추에이터들 및 공통 빔 편향 엘리먼트를 사용할 수 있다. 가능하게는 광 경로 내에 존재하는 하나 또는 여러 개의 기계적 보강 기판들이 전체 라인에 걸쳐 연장할 수 있으며, 이는 스테레오, 트리플, 쿼드러플 구조를 형성할 수 있다. 초해상도 방법들이 사용될 수 있는데, 여기서는 여러 개의 채널들이 동일한 부분 이미지 영역들을 투사한다. 광축들은 또한 빔 편향 수단도 없이 발산 방식으로 이미 진행할 수 있어, 빔 편향 유닛 상에 보다 적은 면들이 요구된다. 그 다음, 유리하게는, 면들은 단 하나의 각도 성분을 갖는다. 이미지 센서는 일체형일 수 있고, 단 하나의 연속 픽셀 매트릭스 또는 여러 개의 인터럽트된 픽셀 매트릭스들을 포함할 수 있다. 이미지 센서는 예를 들어, 인쇄 회로 기판 상에 나란히 놓인 많은 부분 센서들로 구성될 수 있다. 빔 편향 엘리먼트가 광학기와 동기화하여 이동되거나 정지 상태가 되도록 집속 수단의 자동 초점 드라이브가 구현될 수 있다. 사전 발산이 존재하지 않을 때, 실시예들은 이미지 센서(12)와 빔 편향 수단(18) 사이에서 본질적으로 또는 완전히 평행하게 진행하는 광 경로들을 제공한다.
도 27b는 예를 들어, 디바이스(130) 내에 배열될 수 있는 제1 다중 조리개 이미징 디바이스(11a) 및 제2 다중 조리개 이미징 디바이스(11b)를 포함하는 개략적인 구조를 도시한다. 2개의 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a, 11b)은 공통 다중 조리개 이미징 디바이스(11)를 형성할 수 있고, 공통 이미지 센서(12) 및/또는 공통 어레이(14)를 포함할 수 있다. 단일 라인 어레이들(14a, 14b)이 예를 들어, 공통 어레이(14) 내의 공통 라인을 형성한다. 이미지 센서들(12a, 12b)이 공통 이미지 센서(12)를 형성할 수 있고, 예를 들어 공통 기판 상에 그리고 공통 인쇄 회로 기판 또는 공통 플렉스보드(flexboard)와 같은 공통 회로 캐리어 상에 장착될 수 있다. 대안으로, 이미지 센서들(12a, 12b)은 또한 서로 다른 기판들을 포함할 수 있다. 공통 이미지 센서, 공통 어레이 및/또는 공통 빔 편향 수단(18)을 포함하는 다중 조리개 이미징 디바이스뿐만 아니라 별개의 컴포넌트들을 포함하는 추가 다중 조리개 이미징 디바이스들과 같은 이러한 대안들의 상이한 결합들이 또한 가능하다. 공통 이미지 센서, 공통 단일 라인 어레이 및/또는 공통 빔 편향 수단의 이점은 소량의 액추에이터들을 제어함으로써 각각의 컴포넌트의 움직임이 높은 정밀도로 얻어질 수 있고 액추에이터들 사이의 동기화가 감소 또는 방지될 수 있다는 점이다. 또한, 높은 열 안정성이 얻어질 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 추가 다중 조리개 이미징 디바이스들은 또한 공통 어레이, 공통 이미지 센서 및/또는 공통 빔 편향 수단을 포함할 수 있다. 다중 조리개 이미징 디바이스(11)의 구조는 예를 들어, 상이한 부분 다중 조리개 이미징 디바이스들(11a, 11b)의 광 채널들이 동일한 부분 시야에 향하게 될 때 전체 또는 부분 시야의 입체 캡처를 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 추가 부분 다중 조리개 이미징 디바이스들은 스테레오보다 더 높은 차수의 캡처가 가능하도록 공통 다중 조리개 이미징 디바이스들에 통합될 수 있다.
도 28은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따라 사용될 수 있는 3D 다중 조리개 이미징 디바이스(140)를 도시한다. 이는 도 28에 나타낸 바와 같이, 각각 2개의 컴포넌트들(121, 122)로 분할될 수 있는 이미지 센서를 갖는데, 컴포넌트(121)는 "우측" 광 채널들(161)을 위한 것이고 다른 컴포넌트(122)는 "좌측" 채널들(162)을 위한 것이다. 좌측 및 우측 광 채널들(161, 162)은 도 28의 예에서 동일하게 구조화되지만, 디바이스(140)의 시야 내의 장면에 대해 가능한 한 많은 심도 정보를 얻기 위해 기본 거리(BA)만큼 서로 측방으로 오프셋되어 배열된다. 예를 들어, 3D 다중 조리개 이미징 디바이스는 2개 또는 그보다 많은 다중 조리개 이미징 디바이스들(11)로 형성될 수 있다. 따라서 왼쪽에서부터 첫 번째 위치에 인덱스 1을 갖는 참조 번호가 부여된 엘리먼트들은 디바이스(140)의 우측 채널들에 대한 제1 컴포넌트 1 또는 제1 모듈(모듈 1)에 속하고, 따라서 왼쪽에서부터 첫 번째 위치에 인덱스 2를 갖는 참조 번호를 가진 엘리먼트들은 디바이스(140)의 좌측 채널들에 대한 제2 컴포넌트 2 또는 제2 모듈(모듈 2)에 속한다. 도 28에서 모듈들의 수는 2이지만, 디바이스는 또한 서로에 대한 각각의 기본 거리를 갖고 배열된 모듈을 더 가질 수 있다.
도 28의 예시적인 경우에서, 각각의 복수(161, 162)의 광 채널들은 4개의 나란히 놓인 광 채널들을 포함한다. 개개의 "우측" 채널들은 제2 첨자 색인으로 구분된다. 채널들은 오른쪽에서 왼쪽으로 인덱싱되는데, 즉 명확성을 위한 부분적 생략으로 인해 도 28에 예시되지 않은 광 채널(1611)은 예를 들어, 기본 거리 방향(108)을 따라 배열되며, 이 방향을 따라 좌측 및 우측 채널들이 외측 오른쪽 에지에서 기본 거리(BA)만큼 서로 오프셋되어, 즉 복수(162)의 좌측 채널들로부터 가장 멀리 떨어져 배열되고, 여기서 다른 우측 채널들(1612 - 1614)은 기본 거리 방향(108)을 따른다. 따라서 채널들(1611 - 1614)은 광 채널들의 단일 라인 어레이를 형성하는데, 그 라인 연장 방향은 기본 거리 방향(108)에 대응한다. 좌측 채널들(162)은 동일한 방식으로 구조화된다. 이는 또한 제2 첨자 색인으로 구분된다. 좌측 채널들(1621 - 1624)은 우측 채널들(1611 - 1614)과 같이 서로 옆에 그리고 서로 뒤에 동일한 방향으로 배열되는데, 즉 채널(1621)이 우측 채널들에 가장 가깝고 채널들(1624)이 우측 채널들로부터 가장 멀리 떨어져 있게 된다.
우측 채널들(1611 - 1614) 각각은 도 28에 나타낸 바와 같이 하나의 렌즈 시스템으로 구성될 수 있는 각각의 광학기를 포함한다. 대안으로, 각각의 채널은 렌즈를 포함할 수 있다. 각각의 광 채널(1611 - 1614)은 도 25a과 관련하여 설명한 바와 같이 중첩하는, 전체 시야(72)의 중첩하는 부분 시야들(74a-f) 중 하나를 캡처한다. 보다 양호한 예시를 위해, 도 25a의 부분 시야들(74a-f)은 알파벳 문자들의 순서로 그 순서가 전달될 수 있는 인덱스 1 내지 인덱스 6으로 표시된다. 또한, 부분 시야들은 모듈들에 할당하기 위한 인덱스 1 및 인덱스 2를 갖는다. 채널(1611)은 예를 들어, 이미지 센서 영역(5811, 5812) 상에 부분 시야들(7411, 7412)을 투사한다. 광 채널(1612)은 이미지 센서 영역(5813) 상에 부분 시야(7413)를 투사하고, 광 채널(1613)은 도 28에서 보이지 않는 이미지 센서(12)의 각각의 이미지 센서 영역들(5814, 5815) 상에 할당된 부분 시야들(7414, 7415)을 투사하며, 광 채널(1614)은 커버되어 있기 때문에 도 28에 또한 도시되지 않은 각각의 이미지 센서 영역(5816) 상에 할당된 부분 시야(7416)를 투사한다.
도 28에서, 이미지 센서(12)의 이미지 센서 영역들(5811-5816) 및 이미지 센서(12)의 컴포넌트(121)는 각각, 기본 거리 방향(BA)에 평행하고 라인 연장 방향(108)에 평면에 각각 배열되며, 광 채널들(1611-1614)의 광학기의 렌즈 평면들은 또한 이 평면에 평행하다. 추가로, 이미지 센서 영역들(5811-5816)은 이 방향으로 광 채널들(1611-1614)의 광학기에 의해 미리 결정된 각각의 측방향 채널 간 거리들(110)로 배열되어, 광 채널들(1611-1614)의 광축들 및 광 경로들이 이미지 센서 영역들(5811-5816)과 광학기들(1611-1614) 사이에서 서로 평행하게 진행하게 된다. 예를 들어, 이미지 센서 영역들(5813-5816)의 중심들 및 광 채널들(1612, 1613)의 광학기들의 광학 중심들은 이미지 센서 영역들(5813, 5816)의 앞서 언급한 공통 평면에 수직으로 진행하는 각각의 광축 상에 배열된다.
광 채널들(1611-1614)의 광축들 및 광 경로들 각각은 빔 편향 수단(181)에 의해 편향되고, 따라서 발산이 제공되며, 이는 광 채널들(1611-1614)의 부분 시야들(7411-7416)이 단지 부분적으로 중첩하는 효과를 가져, 예를 들어 부분 시야들(7411-7416)이 공간 각도 의미에서 최대 50%로 중첩하고 또한 부분적으로 분리된 이미지 내용들을 포함하게 된다. 도 28에 나타낸 바와 같이, 빔 편향 수단(181)은 예를 들어, 각각의 광 채널(1611-1614)에 대해 채널들(1611-1614) 사이에서 서로 다르게 서로 기울어지는 반사 면을 포함할 수 있다. 이미지 센서 평면에 대한 반사 면들의 평균 경사는 예를 들어, 광 채널들(1611-1614)의 광학기들의 광축들이 디바이스(181)에 의해 각각 빔 편향 이전에 그리고 빔 편향 없이 진행하거나 이러한 수직 방향으로부터 10° 미만만큼 벗어나는 평면에 수직인 방향으로 우측 채널들(1611-1614)의 전체 시야를 편향시킨다. 대안으로, 빔 편향 수단(181)은 또한 광 채널들(1611-1614)의 개개의 광축들 및 광 경로들 각각의 빔 편향을 위해 프리즘들을 사용할 수 있다.
빔 편향 수단(181)은 실제로 방향(108)의 선형 방식으로 서로 옆에 배치된 채널들(1611-1614)이 2차원 방식으로 전체 시야(72)를 커버하도록 광 채널들(1611-1614)의 광 경로들에 발산을 제공한다.
광 경로들 및 광축들은 설명된 평행화로부터 또한 각각 벗어날 수 있지만, 광 채널들의 광 경로들의 평행화가 여전히 충분히 두드러질 수 있어, 개개의 채널들(1611-1614)에 의해 커버되며 각각의 이미지 센서 영역들(5811-5816) 상에 각각 투사되는 부분 시야들이 빔 편향과 같은 추가 조치들 없이 여전히 대부분 중첩할 것이므로, 다중 조리개 이미징 디바이스(140)에 의해 더 넓은 전체 시야를 커버하기 위해, 빔 편향 수단(18)은 채널들(1611-1614)의 부분 시야들이 보다 덜 중첩하도록 추가 발산을 광 경로들에 제공한다. 빔 편향 수단(181)은 예를 들어, 전체 시야가 모든 방위각들에 걸쳐 그리고 모든 횡단 방향들에 걸쳐 각각 평균된 조리개 각도를 갖는 효과를 갖는데, 이 조리개 각도는 광 채널들(1611-1614)의 부분 시야들의 각각의 평균 조리개 각도의 1.5배보다 더 크다.
좌측 채널들(1621-1624)은 우측 채널들(1611-1614)과 동일한 방식으로 구조화되고 할당된 각각의 이미지 센서 영역들(5821-5826)에 대해 위치되는데, 여기서 채널들(1611-1614)의 광축들과 동일한 평면에서 서로 평행하게 진행하는 광 채널들(1621-1624)의 광축들은 대응하는 빔 편향 수단(182)에 의해 편향되어, 광 채널들(1621-1624)은 거의 일치하게, 즉 전체 시야(72)가 2차원적으로 분할되어, 중첩하고, 각각이 우측 채널들(1611-1614)의 각각의 채널의 각각의 부분 시야(7411-7416)와 거의 완전히 중첩하는 부분 시야들(7421-7426 )에서 동일한 전체 시야(72)를 캡처한다. 예를 들어, 부분 시야(7411) 및 부분 시야(7421)는 부분 시야들(7412, 7422) 등과 거의 완전하게 겹친다. 이미지 센서 영역들(5811-5826)은 예를 들어, 각각 도 25의 이미지 센서(12)에 대해 설명한 바와 같이 하나의 칩으로 형성될 수 있다.
앞서 언급한 컴포넌트들 외에도, 3D 다중 조리개 이미징 디바이스는 3D 다중 조리개 이미징 디바이스(10)에 의해 캡처될 때 캡처된 이미지들을 우측 광 채널들(1611-1614)에 의해 제1 전체 이미지로 병합하는 작업을 하는 프로세서(112)를 포함한다. 해결되어야 하는 문제점은 다음과 같다: 우측 채널들(1611-1614)의 인접한 채널들 사이의 채널 간 거리들(110)로 인해, 이미지 영역들(5811-5816)에서 채널들(1611-1614)에 의해 캡처하는 동안 캡처된 이미지들은 서로에 대해 간단히 그리고 병진 이동될 수 없고 서로의 위에 배치될 수 없다. 즉, 이미지들은 쉽게 결합될 수 없다. 서로 대응하지만 서로 다른 이미지들에 상주하는 동일한 장면을 캡처할 때 이미지 센서 영역들(5811-5816)의 이미지들에서 방향(B, 108, 110)에 따른 측방향 오프셋은 디스패리티라고 불린다. 대응하는 이미지 내용들의 디스패리티는 장면 내의 이 이미지 내용의 거리, 즉 디바이스(140)로부터의 각각의 객체의 거리에 다시 의존한다. 프로세서(112)는 이미지 센서 영역들(5811-5816)의 이미지들을 제1 전체 이미지, 즉 "우측 전체 이미지"로 서로 병합하기 위해 이러한 이미지 센서 영역들 자체의 이미지들 간의 디스패리티들을 평가하려고 시도할 수 있다. 그러나 채널 간 거리(110)가 존재하고 이에 따라 문제를 야기하지만, 채널 간 거리(110)는 또한 상대적으로 낮아서 각각 심도 해상도 및 추정이 단지 부정확하다는 점이 단점이다. 따라서 예를 들어, 상관에 의해 이미지 센서 영역들(5811-5812)의 이미지들 사이의 중첩 영역(114)에서와 같이 2개의 이미지들 사이의 중첩 영역에서 대응하는 이미지 내용을 결정하려는 시도는 어렵다.
따라서 병합을 위해, 도 28의 프로세서는 부분 시야들(7411, 7412) 사이의 중첩 영역(114)에서 한 쌍의 이미지들의 디스패리티들을 사용하는데, 그 중 하나는 좌측 채널들(1621 또는 1622) 중 하나에 의해 캡처되었으며, 그 투사된 제2 부분 시야, 즉 7421 및 7422가 각각 중첩 영역(114)과 중첩한다. 예를 들어, 이미지 센서 영역들(5811, 5812)의 이미지들을 병합하기 위한 프로세스(112)는 이미지들의 디스패리티들을 평가하는데, 이미지들 중 하나는 이미지 센서 영역들(5821 또는 5822) 중 하나에 의해 캡처되었고, 다른 하나는 중첩 영역(140)에 수반된 채널에, 즉 이미지 센서 영역들(5811 또는 5812) 중 하나에 의해 이미지가 캡처되었다. 그런 다음, 이러한 쌍은 기본 거리(BA) +/- 1 또는 0 채널 기반 거리(110)로부터의 기본 거리를 갖는다. 후자의 기본 거리는 단일 채널 기본 거리(110)보다 상당히 더 크며, 이런 이유로 프로세서(112)에 대한 중첩 영역(86)에서 디스패리티들이 결정되기 더 쉽다. 따라서 우측 채널들의 이미지들을 병합하기 위해, 프로세서(112)는 좌측 채널들의 이미지들로 그리고 바람직하게는, 그러나 배타적이지는 않게 우측 채널들 중 한 채널과 좌측 채널들 중 한 채널의 이미지들 사이에 야기되는 디스패리티들을 평가한다.
보다 구체적으로, 프로세서(112)는 이미지(5811)로부터 더 또는 덜 직접적으로 우측 채널들의 다른 부분 시야들 중 어느 것과도 중첩하지 않는 부분 시야(7411)의 해당 부분을 취하고, 이미지 센서 영역들(5812-5816)의 이미지들에 기초하여 부분 시야들(7412,7413, 7414, 7415, 7416)의 중첩하지 않는 영역들에 이를 수행하는 것이 가능하며, 여기서 이미지 센서 영역들(5811-5816)의 이미지들은 예를 들어, 동시에 캡처되었다. 부분 시야들(7411, 7412)과 같은 인접한 부분 시야들의 중첩 영역들에서만, 프로세서(112)는 전체 시야(72)에서의 중첩이 중첩 영역에서 중첩되는 이미지 쌍들의 디스패리티들을 사용하지만, 이미지들 중 복수, 그러나 단 하나는 아닌 이미지만이 우측 채널들 중 하나에 의해 그리고 다른 하나는 좌측 채널들 중 하나에 의해, 이를테면 또 동시에 캡처되었다.
그러나 대안적인 프로시저에 따르면, 프로세서(112)가 이미지들 중 하나는 우측 채널들에 의해 그리고 다른 하나는 좌측 채널들에 의해 캡처된 이미지들의 쌍들 사이의 디스패리티들의 평가에 따라 우측 채널의 모든 이미지들을 왜곡시키는 것이 또한 가능할 것이다. 이런 식으로, 예를 들어, 우측 채널들의 이미지들에 대해 프로세서(112)에 의해 계산된 전체 이미지는 우측 채널들의 부분 시야들(7411-7416)의 중첩 영역뿐만 아니라, 중첩하지 않는 부분 시야들(7411-7416) 중 그러한 영역들에 대해서도 또한, 하나의 이미지는 우측 채널들 중 하나에 의해 그리고 다른 이미지는 좌측 채널들 중 하나에 의해 캡처된 이미지 쌍들의 디스패리티들을 프로세서(85)에 의해 평가함으로써 우측 채널들(1611-1614) 사이의 중앙에서 예를 들어, 측방향에 있는 초점 상의 가상 방식으로 비-중첩 영역에서도 또한 가상적으로 "왜곡"될 수 있다.
도 28의 3D 다중 조리개 이미징 디바이스(140)는 우측 채널의 이미지들로부터 전체 이미지를 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 도 28의 3D 다중 조리개 이미징 디바이스(140)는 또한 하나의 동작 모드에서, 제1 채널들의 전체 이미지 외에도, 좌측 채널들의 이미지들의 전체 이미지를 또한 생성할 수 있고 그리고/또는 우측들 채널의 전체 이미지 외에도, 심도 맵을 생성할 수 있다.
제1 대안에 따르면, 프로세서(112)는 예를 들어, 좌측 광 채널들(1621-1624) 및 이미지 센서 영역들(5821-5826)에 의해 캡처된 이미지들을 제2 전체 이미지, 즉 좌측 채널의 전체 이미지로 병합하고, 이로써 좌측 광 채널들의 부분 시야들(7421-7426) 중 측방향으로 인접한 부분 시야들의 중첩 영역에서, 한 쌍의 이미지들의 디스패리티들을 사용하도록 구성되는데, 복수의, 그러나 단 하나는 아닌 이미지가 우측 광 채널(1611-1614)에 의해 캡처되었고 부분 시야들(7421-7426)의 쌍의 각각의 중첩 영역과 겹치고, 다른 하나는 부분 시야가 각각의 중첩 영역과 겹치는 좌측 광 채널들 중 하나에 의해 바람직하게 캡처된다.
따라서 제1 대안에 따르면, 프로세서(112)는 하나의 캡처에 대해 2개의 전체 이미지들, 즉 우측 광 채널들에 대해 하나 그리고 좌측 광 채널들에 대해 다른 하나를 출력한다. 이러한 2개의 전체 이미지들은 예를 들어, 사용자의 두 눈에 개별적으로 공급될 수 있으며, 이에 따라 캡처된 장면의 3차원 인상을 야기할 수 있다.
다른 앞서 언급한 대안에 따르면, 프로세서(112)는 적어도 우측 채널들(1611-1614) 각각에 대해, 각각의 우측 채널에 의해 캡처된 이미지 및 좌측 채널들 중 하나에 의해 캡처된 추가 이미지를 포함하는 적어도 한 쌍을 포함하는 이미지들의 쌍들에서 디스패리티들을 사용함으로써, 우측 채널들의 전체 이미지에 추가하여, 심도 맵을 생성한다.
프로세서(112)에 의해 심도 맵이 생성되는 일 실시예에서는, 심도 맵에 기초하여 우측 채널에 의해 캡처된 모든 이미지에 대해 앞서 언급한 왜곡을 수행하는 것도 또한 가능하다. 심도 맵은 전체 시야(72)에 걸쳐 심도 정보를 포함하기 때문에, 가상 공통 조리개 점 및 가상 광학 중심에서 각각, 우측 채널들에 의해 캡처된 모든 이미지들을, 즉 동일 영역의 중첩 영역들에서뿐만 아니라 비-중첩 영역들에서도 왜곡시키는 것이 가능하다.
2개의 대안들은 또한 둘 다 프로세서(112)에 의해 처리될 수 있다. 이는 다음에, 서로 다른 관점들로부터의 전체 시야에서 장면을 표현하는 그러한 방식으로 얻어진 전체 이미지들로부터, 가상 뷰에서 그리고 가상 광학 중심에 대해 각각, 우측 및 좌측 광 채널들의 광학기들의 광학 중심들 사이에 있는 우측 및 좌측 광 채널들의 광학기들의 광학 중심들 사이에 있는, 그러나 가능하게는 이들 사이의 중심에만 배타적으로 있지는 않은 전체 이미지와 같이, 할당된 심도 맵을 갖는 전체 이미지를 생성하기 위해, 앞서 설명한 바와 같이, 우측 채널들의 이미지들 사이의 중첩 영역들에서 우측 채널들의 이미지들 사이의 중첩 영역들에서 우측 채널들의 이미지들을 병합할 때, 이미지들 중 하나는 좌측 채널들의 이미지들에 속하는 이미지들의 쌍들로부터의 디스패리티들을 또한 사용함으로써, 그리고 좌측 채널들의 이미지들 사이의 중첩 영역들에서 좌측 채널들의 이미지들을 병합할 때, 이미지들 중 하나는 우측 채널들의 이미지들에 속하는 이미지들의 쌍들로부터의 디스패리티들을 또한 사용함으로써 2개의 전체 이미지들, 즉 우측 광 채널들에 대해 하나 그리고 좌측 광 채널들에 대해 하나를 우선 생성할 수 있다. 심도 맵을 계산하기 위해, 그리고 2개의 전체 이미지들 중 하나를 왜곡하거나 가상 뷰에서 두 전체 이미지들을 왜곡하고 병합하기 위해, 프로세서(85)는 다음에, 우측 및 좌측 개개의 이미지들 각각의 이전 병향으로부터의 중간 결과로서 가상으로 우측 및 좌측 전체 이미지를 사용할 것이다. 여기서, 프로세서는 심도 맵을 획득하고 전체 이미지들의 왜곡 또는 왜곡/병합을 수행하기 위해 2개의 중간 결과인 전체 이미지들의 디스패리티들을 평가하였다.
프로세서(112)는 예를 들어, 이미지 영역들의 교차 상관에 의해 한 쌍의 이미지들의 디스패리티들의 평가를 수행한다는 점이 주목되어야 한다.
한편으로는 좌측 채널들 상의 부분 시야들에 의한 그리고 다른 한편으로는 우측 채널들의 부분 시야들에 의한 전체 시야(72)의 서로 다른 커버리지에서는, 예를 들어, 이전 예들의 라인 방향 또는 열 방향에 인접한 부분 시야들의 중첩 영역들 사이의 상호 중첩에서도 또한 그랬던 것처럼, (좌측 또는 우측 채널들에 대한 그들의 할당에 관계없이) 가능하게는 4개보다 많은 채널들이 중첩하며, 여기서는 우측 채널들의 부분 시야들뿐만 아니라 좌측 채널들의 부분 시야들이 각각 열들 및 라인들로 배열되었다는 점이 주목되어야 한다. 이는
Figure pct00001
인 디스패리티 소스들의 수에 일반적으로 적용되며, 여기서 N은 부분 시야들이 중첩하는 채널들의 수와 관련된다.
위의 설명에 부가하여, 프로세서(112)는 선택적으로 각각의 채널의 원근 투사 결함들의 채널별 보정을 또한 수행한다는 점이 주목되어야 한다.
도 28의 실시예는 다양한 방식들에서 예시적이었다는 점이 주목되어야 한다. 이것은 예를 들어, 광 채널들의 수와 관련이 있다. 우측 광 채널들의 수는 4가 아닐 수도 있지만, 2보다 다소 더 크거나 같고 또는 2와 10을 둘 다 포함하여 그 사이이고, 우측 광 채널들의 부분 시야들의 중첩 영역은, 각각의 부분 시야 또는 각각의 채널에 대해 각각의 부분 시야에 대해 가장 큰 중첩을 갖는 쌍이 고려되는 한, 이러한 모든 쌍들에 대한 표면적의 관점에서, 예를 들어, 이미지 평면, 즉 이미지 센서 영역들의 평면에서 측정된 이미지 영역들(5811 - 5814)에 의해 캡처된 이미지들의 평균 이미지 크기의 1/2 내지 1/1000일 수 있다. 이는 예를 들어, 좌측 채널들에 적용된다. 그러나 그 수는 우측 채널들과 좌측 채널들 간에 다를 수 있다. 이는 좌측 광 채널들의 수(NL)와 우측 광 채널들의 수(NR)는 동일한 필요가 없고 전체 시야(72)를 좌측 채널들의 부분 시야들과 우측 채널들의 부분 시야들로 분할하는 것은 도 28에서의 경우와 거의 동일할 필요는 없다는 것을 의미한다. 부분 시야들 및 이들의 중첩과 관련하여, 이는 부분 시야들이 서로에, 그러나 더 큰 중첩을 갖는 모든 쌍들에 대해, 10m의 이미지 거리 및 객체 거리 각각이 고려되는 한, 적어도 20 픽셀로 투사되게 할 수 있으며, 여기서 이는 우측 채널들뿐만 아니라 좌측 채널들에도 모두 적용될 수 있다.
상기 설명들과는 달리, 좌측 광 채널들 및 우측 광 채널들이 각각 단일 라인으로 형성될 필요는 없다. 좌측 및/또는 우측 채널들은 또한 광 채널들의 2차원 어레이를 형성할 수 있다. 추가로, 단일 라인 어레이들이 동일 선상의 라인 연장 방향을 가질 필요는 없다. 그러나 도 28의 배열은, 광 채널들, 즉 우측 및 좌측 채널들 모두의 광축들이 빔 편향 이전에 그리고 빔 편향 없이 각각 진행하는 평면에 수직인 최소 설치 높이를 야기하기 때문에 유리하다. 이미지 센서(12)에 관해서는, 이미지 센서(12)가 하나, 2개 또는 여러 개의 칩들로 형성될 수 있다고 이미 언급되었다. 예를 들어, 이미지 센서 영역(5811 - 5816, 5821 - 5826)당 하나의 칩이 제공될 수 있으며, 여기서 여러 개의 칩들의 경우에 이는 하나 또는 여러 개의 인쇄 회로 기판들, 이를테면 좌측 채널들에 대한 그리고 좌측 채널들의 이미지 센서들에 대한 각각 하나의 인쇄 회로 기판, 그리고 우측 채널들의 이미지 센서들에 대한 하나의 인쇄 회로 기판 상에 장착될 수 있다.
따라서 도 28의 실시예에서, 우측 또는 좌측 채널들의 채널들 내에 인접한 채널들을 가능한 한 조밀하게 배치하는 것이 가능한데, 여기서 최적의 경우에는 채널 거리(110)가 렌즈 직경에 대응한다. 이는 낮은 채널 거리 및 이에 따라 낮은 디스패리티를 야기한다. 그러나 한편으로는 우측 채널들 그리고 다른 한편으로는 좌측 채널들이 서로 임의의 거리(BA)로 배열될 수 있어, 큰 디스패리티들이 실현될 수 있다. 대체로, 인공물 감소 또는 인공물 없는 이미지 융합 및 수동 광학 이미징 시스템을 이용한 심도 맵들의 제작 옵션이 있다.
위의 예들과 비교하여, 단 2개보다 많은 그룹들의 채널들(161, 162)을 사용하는 것이 가능할 것이다. 그룹들의 수는 N으로 표시될 수 있다. 이 경우 그룹당 채널들의 수가 동일하고 부분 시야들로의 전체 시야 분할이 또한 모든 그룹들에 대해 동일하다면, 그룹(161)의 부분 시야들의 중첩 영역마다 예를 들어,
Figure pct00002
의 디스패리티 소스들의 수가 야기될 것이다. 위에서 이미 언급한 것처럼 채널들의 그룹들에 대한 서로 다른 전체 시야 분할이 또한 가능하다.
마지막으로, 상기 설명에서, 프로세서(112)가 우측 채널들의 이미지를 병합하는 예시적인 경우만이 사용되었다는 점이 주목되어야 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 채널 그룹들 둘 다 그리고 모두에 대해 각각, 또는 좌측 채널 그룹 등에 대해서도 또한 프로세서(112)에 의해 동일한 프로세스가 수행될 수 있다.
도 29a는 다중 조리개 이미징 디바이스(150)의 일 실시예를 도시한다. 바람직하게는, 이미지 센서 영역들(58a-d)은 공통 평면, 즉 광 채널들(16) 또는 이들의 광학기들의 이미지 평면에 각각 배열된다. 도 29a에서, 이 평면은 예시적으로는, 다음의 설명을 단순화하기 위해, 도 29a에 도시되고 참조 번호(115)가 제공된 데카르트 좌표계의 z 및 y 축에 걸친 평면에 평행하다.
광 채널들의 좌측 어레이에서, 이미지 센서(12) 및 광학기(64)에 의해 아래쪽으로 제한되는 다중 조리개 이미징 디바이스(150)의 연장부는 라인 연장 방향을 따라 렌즈의 직경보다 더 크다. z 축을 따라, 즉 광 채널들(16a-d)의 광축들 또는 광 경로들을 따라 광학기(64)에 대한 이미지 센서(12)의 상호 배열에 의해 결정되는 다중 조리개 이미징 디바이스(150)의 최소 연장부는 z 축에 따른 최소 연장부보다 작지만, 단일 라인 어레이로서의 광 채널들(16a-d)의 구현으로 인해, 이는 라인 연장 방향(z)에 수직인 측방향(y)에서의 다중 조리개 이미징 디바이스의 최소 연장부보다는 더 크다. 후자는 가능하게는 그에 적합한 홀더를 포함하는, y 축에 따른 광학기들(64a-d)의 연장부와 같은, 각각의 개별 광 채널(16a-d)의 측방향 연장부로 주어진다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 29a의 실시예에서, 광축들(17a-d)은 도 29a에 예시된 바와 같이, 예를 들어 광학기들(64a-d)에서 각각, 빔 편향 수단(18)에 의한 편향 이전에 그리고 이러한 편향 없이 각각 서로 평행하거나, 광축들(17a-d)은 단지 그로부터 약간 벗어난다. 광학기들(64a-d)뿐만 아니라 이미지 센서 영역들(58a-f)의 대응하는 중심 맞춤 위치 결정은 제조가 용이하고 설치 공간을 최소화하는 것과 관련하여 유리하다. 광 채널들의 광 경로들의 평행화는 또한 개개의 채널들(16a-d)에 의해 커버되며 각각의 이미지 센서 영역들(58a-d) 상에 각각 투사되는 부분 시야들이 빔 편향과 같은 어떠한 추가 조치들도 없이 거의 완전히 중첩할 것이라는 효과를 갖는다. 다중 조리개 이미징 디바이스(150)로 더 큰 전체 시야를 커버하기 위해, 빔 편향 수단(18)의 추가 기능은 채널들(16a-d)의 부분 시야들이 보다 적게 중첩하도록 광 경로들에 발산을 제공하는 것이다.
예를 들어, 광 채널들(16a-d)의 광 경로들의 광축들(17a-f)이 빔 편향 수단(18) 이전에 그리고 빔 편향 수단(18) 없이 각각 서로 평행하거나, 모든 채널들에 걸쳐 평균된 정렬에 따른 평행 정렬에 관해 광 채널들(16a-d)의 부분 시야들의 최소 조리개 각도의 10분의 1 미만만큼 편향되는 것으로 가정한다. 추가 조치들 없이, 부분 시야들이 대체로 중첩할 것이다. 따라서 도 29a의 빔 편향 수단(18)은 각각의 광 채널(16a-d)에 대해, 각각 광학적으로 평면이고 서로에 대해 기울어진, 즉 광 채널들의 부분 시야들이 입체각과 관련하여 보다 적게 중첩하고 예를 들어, 부분 시야들(74a-d)의 광 채널들(16a-d)의 개개의 부분 시야들의 조리개 각도의 1.5배보다 더 큰 조리개 각도를 갖는 전체 시야를 예를 들어 커버하도록, 해당 채널에 명확하게 할당된 반사 면(68a-d)을 포함한다. 도 29a의 예시적인 경우에서, 반사 면들(68a-d)의 상호 경사는 예를 들어, 실제로 z 축을 따라 선형적으로 나란히 놓여 배열된 광 채널들(16a-d)이 부분 시야들(74a-d)의 2차원 배열에 따라 전체 시야(72)를 커버하는 효과를 갖는다.
도 29a의 실시예에서, 빔 편향 이전의 광축들의 평균 방향 및 빔 편향 이후 광축들의 평균 방향에 걸친 평면에서, 즉 한편으로는 도 29a의 예에서 zy 평면에서, 그리고 다른 한편으로는 후자의 평면에 수직으로 그리고 빔 편향 이후 광축들의 평균 방향에 평행하게 진행하는 평면에서 광 채널들(16a-d)의 광축들(17a-d)의 각도 편향이 고려된다면, 도 29a의 예는 빔 편향 이후의 평균 방향이 y 축에 대응하는 예시적인 경우에 대응한다. 따라서 평균적으로, 광 채널들의 광축들은 z 축을 중심으로 yz 평면에서 90°씩 편향되고, 평균적으로 광축들은 yz 평면으로부터 기울어지지 않는다.
예를 들어,
Figure pct00003
은 xy 평면에서 측정된 xz 평면에 대한 면(68a)의 경사각, 즉 광축들(17a-d)이 진행하는 xz 평면에 대한 z 축을 중심으로 한 면(68a)의 기울기를 나타낸다.
Figure pct00004
= 0°는 xz 평면에 평행한 면(68a)의 정렬에 대응한다. 이에 따라,
Figure pct00005
이 적용된다. 이에 따라,
Figure pct00006
은 xz 평면에 대해
Figure pct00007
의 경사도를 갖고 z 축을 따라 측정된, z 축에 평행하게 진행하는 평면에 대한 면(68a)의 경사각을 정의한다. 따라서
Figure pct00008
이 그에 따라 적용된다. 다른 채널들에도 동일한 정의가 적용된다:
Figure pct00009
,
Figure pct00010
. 각각의 광 채널에 대해, 설정 각도는 광 채널들이 퍼져 있는 캐리어 기판에 대해 이 채널에 할당된 반사 면의 경사도의 경사각보다 더 클 수 있다. 여기서, 캐리어 기판은 어레이(14)의 라인 연장 방향에 평행하게 위치될 수 있고, 설치 각도는 라인 연장 방향에 수직인 평면 내에 있을 수 있다.
도 29b - 도 29e는 선형적으로 또는 일방적으로 각각 배열된 예시적인 4개의 광 채널들에 대한 일 실시예에 따른 빔 편향 디바이스의 측면도들을 도시한다. 도 29b - 도 29e의 빔 편향 디바이스(18)는 도 25a의 빔 편향 디바이스로서 사용될 수 있으며, 그때 부분 시야들도 또한 도 25a에서와 다르게 할당될 수 있다. 예시적으로, 하나의 면(68a-f)이 하나의 광 경로에 할당되는 것이 예시된다. 대안으로, 광 채널의 적어도 2개의 광 경로들이 동일한 면에 의해 편향되도록 적어도 하나의 면이 또한 하나의 광 채널(16a-d)에 할당될 수 있다. 면들(68a-d)의 경사각들은 도 29b - 도 29e에 표시되어 있다. 이들은 위첨자 인덱스들 1 - 4로 구별되고 각각의 채널에 각각 할당된다. 여기서,
Figure pct00011
과
Figure pct00012
둘 다 0°이고, 여기서는 보다 양호한 개요를 위해 단지 면들(68a-d)만이 예시된다. 캐리어 기판의 배면, 즉 면들(68a-d)이 제공된 표면에 대향하는 면은 도 29b - 도 29e에서 121로 표시된다. 캐리어 기판(123)의 평행 육면체 형상 부분을 형성하는 재료는 점선(125) 아래에 있다. 그에 추가되는 추가 재료는 성형이 용이해지도록 작은 체적을 갖는다는 것이 명백하다.
캐리어 기판(123)은 이미지 센서(12)에 대해, 즉 광 채널들의 광축들의 평균 방향이 편향되는 축, 즉 도 29a의 z 축을 중심으로 설정 각도(
Figure pct00013
)만큼 경사지게 배치된다. 이 설정 각도는 이미지 센서(12)에 면하는 빔 편향 디바이스(18)의 표면이 광 채널들의 광 경로들의 "대략적 편향"에 이미 영향을 미친다는 효과를 갖는다.
빔 편향 수단(18)에 의한 각각의 광 채널의 광 경로의 편향의 편향 각도들에 대해, 이는 편향 각도들이 설정 각도(
Figure pct00014
)뿐만 아니라, 캐리어 기판(123) 자체에 대해 광 채널에 할당된 반사 면의 각각의 경사에도 각각 기초한다는 것을 의미한다. 면들(68a-d)의 이러한 언급된 면 개별 경사들은 앞서 언급한 바와 같이, xy 평면에서의 경사각 및 그에 수직인 평면에서의 캐리어 기판(123)의 법선에 대한 경사각에 의해 정의될 수 있다. 이것이 적용될 때, 각각의 채널에 대해, 설정 각도(
Figure pct00015
)는 경사도보다 더 큰, 즉 모든 채널들에 대해
Figure pct00016
인 것이 바람직하다. 이미
Figure pct00017
에 대해 또는 심지어
Figure pct00018
에 대해 상기 불균등이 충족되는 경우가 심지어 더 바람직하다. 즉, 빔 편향 디바이스(18)의 순수한 평행 육면체 형상에 비해 추가 재료가 낮도록, 면들(68a-d)의 경사각들에 비해 설치 각도가 큰 경우가 바람직하다.
Figure pct00019
은 예를 들어, 30°와 60°를 각각 포함하여 그 사이에 있을 수 있다.
도 29b - 도 29e의 빔 편향 수단(18)의 제조는 예를 들어, 추가 재료가 성형 툴에 의해 캐리어 기판(123) 상에 성형됨으로써 수행될 수 있다. 여기서, 캐리어 기판(123)은 예를 들어, 유리일 수 있는 한편, 그 위에 성형된 추가 재료는 중합체일 수 있다. 추가 옵션은 도 29b - 도 29e의 빔 편향 디바이스(18)를 사출 성형 등에 의해 일체로 형성하는 것이다. 이는 이미지 센서를 향하는 빔 편향 수단의 표면이 광 채널들에 할당된 반사 면들 상에 적어도 비춰지는 효과를 갖는다. 캐리어 기판은 예를 들어, 도 18b와 관련하여 설명된 바와 같이 피벗될 수 있다.
지금까지 설명된 다중 조리개 이미징 디바이스의 구조의 일부 양상들은 말하자면, 예를 들어 전체 이미지를 캡처하기 전에 또는 캡처할 때 원하는 또는 순간 설정과 관련된다. 도 29a의 다중 조리개 이미징 디바이스(150)는 예를 들어, 앞서 언급한 설정들과 예를 들어 동시에 이미지 센서 영역들(58a-f)에 의해 캡처된 이미지들을 전체 시야(72)의 장면을 나타내는 전체 이미지로 병합하는 프로세서(112)와 같은 프로세서를 포함한다. 광 채널들(16a-d)에 의해 이미지 센서 영역들(58a-f) 상에 투사되어 이미지 센서 영역들(58a-f)에 의해 캡처되는 이미지들을 결합 또는 병합하기 위해 프로세서(112)에 의해 사용되는 알고리즘은 예를 들어, 전체 이미지의 품질이 특정 규격들을 충족시키도록 또는 적어도 이 알고리즘이 적용될 수 있도록 다중 조리개 이미지 디바이스(150)의 앞서 설명한 컴포넌트들의 특정 파라미터를 유지하는 것에 대한 가정들이 준수되게 설계된다. 예를 들어, 이 알고리즘은 다음 가정들 중 하나 또는 여러 가지의 준수를 가정한다:
1) x 축을 따라 광학기-이미지 센서 영역 거리들이 모든 광 채널들(16a-d)에 대해 동일하고;
2) 부분 시야들(74a-f)의 상대 위치 그리고 특히, 이들 간의 중첩이 미리 결정된 규격에 대응하거나 미리 결정된 최대 편차만큼 그러한 규격으로부터 벗어난다.
여러 가지 이유들로, 이는 위에서 언급한 가정들 중 하나 또는 여러 개가 충분히 준수되지 않거나 준수되는 경우일 수 있다. 이러한 가정들을 준수하지 않는 이유들은 예를 들어, 광학기들(64a-d)의 서로에 대한 그리고 이미지 센서(12)에 대한 상대 위치들의 부정확성들과 같은 제조 공차들일 수 있다. 제조 부정확성들은 또한 빔 편향 디바이스(18)의 설치 그리고 가능하게는 빔 편향 수단(18)이 면들(68a-f)을 포함할 때 면들(68a-f)(대안으로 채널마다 하나의 면이 배열되는 경우에는 68a-d)의 서로에 대한 상대적 위치들의 부정확성을 포함할 수 있다. 제조에 의해 유도된 공차 편차들에 추가하여 또는 그에 대한 대안으로서, 온도 변동들은 위에서 언급된 가정들 중 하나 또는 여러 개가 적용되지 않거나 충분히 준수되지 않는다는 효과를 가질 수 있다.
어느 정도까지는, 프로세서(112)에 의해 실행되는 전체 이미지로 이미지 센서 영역들(58f)의 이미지들을 각각 결합하고 병합하는 알고리즘은 가능하게는, 부분 시야들의 서로에 대한 상대 위치들의 세트 배치로부터 전체 시야(72) 내의 부분 시야들(301 - 304)의 위치들의 편차들과 같은, 컴포넌트들의 최적 정렬 및 배열로부터의 편차들을 보상할 수 있다. 이미지들을 각각 결합 및 병합할 때, 프로세서(112)는 예를 들어, 그러한 편차들을 어느 정도까지는 보상할 수 있다. 그러나 (가정 2를 준수하지 않는) 특정 편차 한계들이 초과되는 경우, 프로세서(112)는 예를 들어, 편차들을 보상할 수 없을 것이다.
앞서 언급한 가정들이 이를테면, 특정 온도 범위에 걸쳐 항상 충족되도록 다중 조리개 이미징 디바이스(150)를 제조하는 것은 다중 조리개 이미징 디바이스(150)의 제조 비용을 증가시키는 경향이 있다. 이를 방지하기 위해, 도 29a의 다중 조리개 이미징 디바이스(150)는 각각의 광 채널(16i)의 이미지 센서 영역(58i), 각각의 광 채널(16i)의 광학기(64i) 그리고 빔 편향 수단(18) 또는 이것의 각각의 세그먼트(68i) 사이의 상대 위치를 채널 개개마다 변화시키기 위한, 또는 각각의 광 채널의 광 경로의 편향과 관련된 빔 편향 수단(18)의 세그먼트(68i)의 광학 특성 또는 광학 특성(16i)을 채널 개개마다 변화시키기 위한 조정 수단(116)을 포함한다. 조정 수단(116)은 디폴트 값들에 의해 제어되며 디폴트 값들에 따라 조정 작업들을 수행한다. 이들은 아래에서 논의될 메모리(118) 및/또는 제어부(122)에 의해 제공된다.
장치(150)는 예를 들어, 조정 수단(116)의 채널 개별 제어를 위해 저장된 디폴트 값들을 갖는 메모리(118)를 포함한다. 디폴트 값들은 제조사에 의해 결정될 수 있고 메모리(118)에 저장될 수 있다. 추가로, 예를 들어, 도 29a에 점선(124)으로 나타낸 바와 같이, 프로세서(112)는 이미지 센서 영역들(58a-f)의 캡처된 이미지들, 이를테면 프로세서(112)에 의해 전체 이미지로 각각 결합 및 병합될 이미지들의 평가들을 통해, 메모리(118)에 저장된 디폴트 값들을 개선 및 업데이트하는 것이 가능할 수 있다. 프로세서(112)는 예를 들어, 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 조정 수단(116)을 통해 다중 조리개 이미징 디바이스(150)를 현재 저장된 디폴트 값들로 조정함으로써 장면을 캡처한다. 이를 위해, 디폴트 값들은 메모리(118)로부터 판독되어 채널 개별 조정을 위해 조정 수단(116)에 의해 사용된다. 그런 식으로 캡처된 이미지 센서 영역들(58a-f)의 이미지들을 분석함으로써, 프로세서(112)는 개선된 또는 업데이트된 디폴트 값들을 사용함으로써 다음 캡처에서 상기 가정들의 보다 정확한 또는 개선된 준수를 야기하기 위해, 캡처를 위해 방금 사용된 저장된 디폴트 값들이 메모리(118)에서 어떻게 수정되어야 하는지에 대한 정보를 얻는다.
저장된 디폴트 값들은 조정 값의 완전한 세트, 즉 디바이스(150)를 완전히 조정하기 위한 조정 값들의 세트를 포함할 수 있다. 이들은 앞서 설명한 바와 같이 그리고 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 설정된 특성으로부터 채널들의 광학 특성들의 특정 채널 개별 편차들을 감소시키거나 제거하도록 선택된다.
이는 디폴트 값들이 이를테면, 일련의 연속적인 온도 간격들마다 하나씩 조정 값들의 여러 세트들을 포함하여, 이미지 캡처를 위해 항상 현재 상황에 실제로 적합한 그 조정 값들의 세트가 사용되는 경우일 수 있다. 이를 위해, 제어부(122)는 메모리(118)에서 상이한 미리 결정된 상황들과 디폴트 값 세트들 사이의 할당들의 표에 액세스하거나 검색할 수 있다. 이 액세스를 위해, 제어부(122)는 현재 상황을 반영하는 센서 데이터, 이를테면 온도, 압력, 습기, 공간 내에서의 디바이스(150)의 위치 및/또는 디바이스(150)의 현재 가속도 또는 현재 회전율에 관한 데이터를 수신하고, 이 데이터로부터 메모리(118) 내의 여러 디폴트 값 세트들 중 하나, 즉 센서 데이터에 의해 기술된 현재 상황에 가장 가까운 미리 결정된 상황에 할당된 그 세트를 결정한다. 센서 데이터는 또한 이미지 센서 영역들의 이미지 센서 데이터로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 제어부(122)는 현재 온도가 속하는 할당된 온도 간격에서 세트를 선택한다. 조정 수단(116)에 의한 특정 이미지 캡처에 사용된, 메모리(118)로부터 선택된 세트의 디폴트 값들은 다음에, 선택적인 피드백(124)이 사용될 때 다시 업데이트될 수 있다.
저장된 디폴트 값들은 예를 들어, 광 채널들 사이의 하나 또는 여러 특성들의 분포의 분산에 대한 측정치가 저장된 디폴트 값들, 즉 부분 시야들의 정규 분포로부터의 부분 시야들의 횡단 편차, 광학기들의 초점 길이들 또는 광 채널들의 피사계 심도 거리들에 의해 조정 디바이스를 제어함으로써 감소되도록 구성될 수 있다.
대안으로, 제어부(122) 내의 디폴트 값들은 어떠한 메모리(118) 없이도, 즉 예를 들어, 적절한 디폴트 값들에 대한 현재 센서 데이터의 매핑이 제어부(122)에 견고하게 통합될 때 결정될 수 있다. 매핑은 센서 데이터와 디폴트 값들 사이의 기능적 콘텍스트에 의해 기술될 수 있다. 기능적 콘텍스트는 파라미터들에 의해 적응될 수 있다. 파라미터들은 피드백(124)을 통해 적응될 수 있다.
메모리(118)는 예를 들어, 비휘발성 메모리일 수 있다. 이는 가능하게는, 판독 전용 메모리이지만, 다시 쓸 수 있는 메모리가 또한 가능하다. 제어부(122) 및 프로세서(112)는 소프트웨어, 하드웨어로 또는 프로그램 가능한 하드웨어로 구현될 수 있다. 이들은 공통 마이크로프로세서 상에서 실행되는 프로그램일 수 있다. 제어부(122)에 센서 데이터를 제공하기 위한 센서들은 예를 들어, 이미지 센서 영역들과 같이 디바이스(150)에 속할 수 있거나, 또한 다음 도면들을 참조하여 논의되는 바와 같이 디바이스에 통합된 장치의 컴포넌트들과 같은 외부 컴포넌트일 수 있다.
다음에는, 조정 수단(116)에 대한 가능한 구현들이 설명될 것이다. 여기서, 도 29a의 조정 수단(116)은 아래에서 설명되는 구현 변형들 중 하나, 여러 개 또는 모두에 적용될 수 있다. 특정 조합들이 또한 아래에서 논의될 것이다.
도시된 변형에서, 조정 수단(116)은 예를 들어, 각각의 채널(16i)마다 하나의 액추에이터(126i)를 포함하는데, 이는 각각의 채널(16i)의 광학기(64i)를 광축(17i)을 따라 그리고 광 경로를 따라 축 방향으로 그리고/또는 이를 가로질러 z 축 및/또는 y 축을 따라 이동시킨다. 대안으로, 액추에이터(126i)는 예를 들어, 이미지 센서(12) 또는 개개의 이미지 센서 영역(58i)을 또한 이동시킬 수 있다. 일반적으로, 액추에이터(126i)는 이미지 센서 영역(58i), 광학기(64i) 및/또는 빔 편향 수단(18)의 각각의 세그먼트(68i)의 상대적인 이동을 야기할 수 있다.
도 30a가 관련된 변형에 따르면, 조정 수단(116)은 각각의 채널(16i)에 대한 상변화 광학 엘리먼트 및 상변화 엘리먼트(128i)를 각각 포함하는데, 이는 도 30a에 나타낸 바와 같이, 각각의 광학기(64ai)에(128i'') 통합되거나, 세그먼트(61i)에(128i''') 통합되거나, 이미지 센서 영역(58i)과 광학기(64i) 사이에(128i') 또는 광학기(64i)와 빔 편향 세그먼트(68i) 사이에(128i''') 위치될 수 있으며, 앞서 언급된 옵션들의 결합들도 또한 가능하다. 상변화 엘리먼트(128i)는 예를 들어, 굴절률의 위치 의존적 변화, 즉 굴절률의 국소 분포를 이를테면, 액정들에 의해 야기할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 상변화 엘리먼트(128i)는 이를테면, 가요성, 고정, 투명 재료들에 기계적 효과를 가지며 변형을 일으키는 압전기들을 사용함으로써, 또는 전기 습윤 효과를 사용함으로써 광학 활성 면의 형상 변화를 야기한다. 상변화 엘리먼트(128i'')는 예를 들어, 광학기(64i)의 굴절률을 변경할 수 있다. 대안으로, 상변화 엘리먼트(128i'')는 광학기(64i)의 광학 렌즈 영역의 형상을 변화시키고 이로써 광학기(64i)의 유효 굴절력을 변화시킬 수 있다. 상변화 엘리먼트(128i''')는 예를 들어, 각각의 표면의 가상 경사를 야기하기 위해, 반사 면 상과 같은 세그먼트들(68i)의 광학적으로 적절한 표면 상에 정현 위상 격자를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 상변화 엘리먼트(128i') 또는 상변화 엘리먼트(128i'')는 광축을 편향시킬 수 있다.
즉, 상변화 엘리먼트(128i)에 의해 야기된 상변화는 주로 회전 대칭, 이를테면 광축(17i)을 중심으로 회전 대칭일 수 있으며, 이에 따라 128i'의 경우에는 예를 들어, 광학기(64i)의 초점 길이의 변화를 야기할 수 있다. 그러나 엘리먼트(128i)에 의해 야기되는 상변화는 각각의 방향으로 광축(17i)의 편향 또는 편향 각도의 변화를 야기하기 위해 거의 선형적인데, 이를테면 z 축을 따라 또는 y 축을 따라 선형적일 수 있다.
회전 대칭 상변화는 초점 조정을 위해 사용될 수 있고, 선형 상변화는 각각의 광 채널(16i)의 부분 시야의 위치 보정을 위해 사용될 수 있다.
도 30b에 예시된 추가 변형에 따르면, 조정 수단(116)은 각각의 채널(16i)에 대한 하나의 액추에이터(132i)를 포함하는데, 이는 광축(17i)에 대한 그 각도 배향, 즉 설정 각도(
Figure pct00020
)에서 각각의 채널(16i)의 반사 면과 같은 세그먼트(68i)를 변화시킨다. 여기서, 세그먼트(68i)는 반사 면으로 제한되지 않는다는 점이 주목되어야 한다. 각각의 세그먼트(68i)는 또한 yz 평면에서 광축(17i)의 방향을 편향시키는 프리즘으로서 구현될 수 있는 한편, 광 채널(16i)의 광 경로가 프리즘을 통과한다.
각각 액추에이터들(126i, 132i)에 의한 상대 이동들을 실현하기 위해, 즉 예를 들어, 병진 방식으로 구현될 수 있는 광학기(68i)의 이동을 발생시키기 위해서뿐만 아니라, 액추에이터(132i) 및 x 축에 의해 세그먼트(68i)를 기울어지게 하기 위해서도, 예를 들어, 공압, 유압, 압전, 열, 정전기 또는 전기 동력 드라이브 또는 DC 또는 스텝 모터 또는 또 음성 코일 드라이브가 사용될 수 있다.
다시 도 29a를 참조하면, 점선들은 다중 조리개 이미징 디바이스(150)가 조정 수단(116)에 부가하여, 전역적인, 즉 모든 광 채널들(16a-d)에 대해 동일한,
이미지 센서(12), 광학기 어레이(14) 그리고 빔 편향 수단(18) 사이의 상대 이동을 발생시키기 위한 하나 또는 여러 개의 액추에이터들(134)을 선택적으로 포함할 수 있음을 나타낸다. 하나 또는 여러 개의 추가 액추에이터들(134)은 도 29a에 나타낸 바와 같이, 다중 조리개 이미징 디바이스의 선택적으로 존재하는 자동 초점 제어부(136)(집속 수단) 및/또는 선택적으로 존재하는 이미지 안정화 제어부의 일부일 수 있다.
추가 액추에이터들에 의해 보완된 도 29a의 디바이스(150)의 특정 예가 도 31에 도시되어 있다. 도 31은 도 29a의 다중 조리개 이미징 디바이스(150)를 도시하며, 여기서 광 채널들(16a-d)의 광학기들(64a-d)이 공통 캐리어(66)를 통해 기계적으로 서로 고정된다. 이 공통 홀더를 통해, 이를테면 z 방향으로, 즉 어레이(14)의 라인 연장 방향을 따라 캐리어(66)의 병진 이동에 의해 광학기들(64a-d)을 모든 채널들에 대해 동일하게 전역 이동시키는 것이 가능하다. 이를 위해, 액추에이터(134a)가 제공된다. 따라서 액추에이터(134a)가 공통 캐리어(66)를 x 축을 따라 병진 이동시킨다는 점에서, 액추에이터(134a)는 모든 광 채널들(16a-d)에 대해 동일한 광학기들(64a-d)의 병진 이동을 발생시킨다. 액추에이터(134a)의 타입에 관해서는, 도 30a 및 도 30b를 참조하여 언급된 예들이 참조된다. 추가로, 디바이스(150)는 전역적인, 즉 모든 광 채널들(16a-d)에 대해 동일한 방식으로 x 축을 따라 그리고 광축(17i)을 따라 이미지 센서(58i)에서 광학기(54i)까지의 거리를 변화시키기 위한 액추에이터(134b)를 포함한다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 액추에이터(134b)는 캐리어(66)를 통해서 뿐만 아니라 액추에이터(134)를 통해서도 할당된 이미지 센서 부분들(58a-d)로부터의 거리를 변화시키기 위해 광학기들(64a-d)을 z 축을 따라 병진 이동시키는데, 액추에이터(134b)는 이에 따라 x 축을 따라 병진 이동을 또한 받게 되고 실제로 캐리어(66)에 대한 서스펜션으로서 작용한다.
추가로, 도 31의 디바이스(150)는 z 축에 평행하게 진행하고 광축들(17a-d)이 진행하는 평면 내에 놓이거나 그로부터 멀지 않은 축을 중심으로 빔 편향 수단(18)을 회전시키기 위한 액추에이터(134c)를 포함한다. 액추에이터들(134b, 134c)에 관해서는, 가능한 구현 예들에 관해 상기 도 30a 및 도 30b를 참조하여 제공된 예들의 리스트가 또한 참조된다. 빔 편향 수단(18) 상에 액추에이터(134c)에 의해 가해지는 회전 이동은 모든 채널들(16a-d)에 대해 빔 편향 수단(18) 상의 세그먼트들(68a-d)에 동일하거나 동등한 효과를 갖는데, 즉 이는 모든 채널들에 대해 전역적이다.
액추에이터(134b)를 통해, 자동 초점 제어부(136)는 예를 들어, 디바이스(150)에 의해 캡처된 이미지의 초점을 모든 채널들에 대해 전역적인 방식으로 채널들(16a-d)에 의해 제어할 수 있다. 이미지 안정화 제어부(138)는 사용자에 의한 흔들림에 대해, 액추에이터(134c)에 의해 제1 방향(142)으로 그리고 그에 수직인 방향(144)으로 액추에이터(134a)에 의해 전체 시야(72)를 안정화시킬 수 있다. 제1 방향(142)은 회전축(44)을 중심으로 한 회전 이동에 의해 얻어질 수 있다. 제1 방향(142')으로 표시된 것과 같이, 대안으로 또는 추가로, 빔 편향 수단(18) 및/또는 어레이(14)의 병진 이동이 액추에이터(134)에 의해 발생될 수 있다. 여기서, 방향들(142, 142', 144)은 방향의 한 평면에서 이미지 축들에 평행할 수 있거나 그에 대응할 수 있다. 본 명세서에 설명한 이미지 안정화기들은 광 채널들의 2개의, 복수의 또는 모든 광 경로들에 대한 공동 효과를 갖도록 구성될 수 있다. 이는 채널 개별 안정화가 생략될 수 있다는 것을 의미하며 이는 유리하다.
예를 들어, 도 29a의 디바이스(150)는 예를 들어, 전체 시야 내의 부분 시야들의 제조 부정확성들 또는 온도에 의해 유도된 드리프트들을 보상하도록 z 축을 따라 그리고/또는 y 축을 따라 이미지 센서 영역들(58a-d)을 채널 개별 방식으로 병진 이동시키기 위해 각각의 채널(16i)에 대한 액추에이터(126i)와 같이 각각의 채널(16a-d)에 대해 하나의 액추에이터를 포함한다. 대안으로 또는 추가로, 도 29a의 디바이스(150)는 제조 프로세스에서 바람직하지 않게 발생한 광학기들(64a-d)의 초점 길이 차이들을 보상하기 위해 액추에이터(128i'')를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 도 29a의 디바이스(150)는 상대적인 경사들이 부분 시야들(74a-d)에 의해 전체 시야(72)의 원하는 커버리지를 야기하도록, 제조 또는 온도에 의해 야기된 서로에 대한 세그먼트들(68a-d)의 상대적인 경사들의 편차들을 보상하기 위해 액추에이터(128i''')를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 디바이스(150)는 타입들(128i', 128i''')의 액추에이터들을 포함할 수 있다.
다시 요약하면, 디바이스(150)는 어레이(14)의 라인 연장 방향(z)에 평행한 축을 중심으로 빔 편향 수단(18)을 회전시키도록 구성된 액추에이터(134c)를 포함할 수 있다. 회전축은 예를 들어, 광축들(17a-f)의 평면 내에 있거나 이들로부터 광학기들(64a-d)의 직경의 4분의 1 미만만큼 떨어져 있다. 대안으로, 회전축이 이를테면, 하나의 광학기 직경 미만 또는 4개의 광학기 직경들 미만만큼 더 떨어지는 것도 또한 가능할 수 있다. 액추에이터(134c)는 예를 들어, 이미지들을 캡처하는 동안 사용자에 의한 다중 조리개 이미징 디바이스(150)의 흔들림들을 보상하기 위해, 예를 들어, 5° 미만 또는 10° 미만 또는 20° 미만의 범위 이내와 같은 작은 각도 범위에서만 짧은 응답 시간으로 빔 편향 수단(18)을 회전시키도록 제공될 수 있다. 이 경우, 액추에이터(134c)는 예를 들면, 이미지 안정화 제어부(138)에 의해 제어될 것이다.
대안으로 또는 추가로, 액추에이터(134c)는 그 방향에서, 보다 큰 각 오프셋들로 부분 시야들(74a-f)(도 29a)의 전체 커버리지에 의해 정해지는 전체 시야(72)를 변경하도록 구성될 수 있다. 여기서, 예를 들어 빔 편향 수단(18)이 양면에서 반사되는 거울 어레이로 구성된다는 점에서 전체 시야가 디바이스(150)에 대해 반대 방향으로 배열되는 편향들이, 빔 편향 수단(18)을 회전시킴으로써 얻어지는 것이 추가로 가능할 것이다.
또한, 대안으로 또는 추가로, 디바이스(150)는 기판(66)에 의해 광학기들(64a-d)을 병진 이동시키도록 그리고 기판(66) 자체 그리고 이에 따라 광학기들(64a-d)을 라인 연장 방향을 따라 이동시키도록 구성된 액추에이터(134a)를 포함할 수 있다. 액추에이터(134a)는 예를 들어, 라인 연장 방향에 따른 이동(96)에 의해, 빔 편향 수단(18)의 회전에 의해 실현되는 이미지 안정화를 가로지르는 이미지 안정화를 얻기 위해 앞서 언급한 이미지 안정화 제어부에 의해 또한 제어될 수 있다.
또한, 추가로 또는 대안으로, 디바이스(150)는 피사계 심도 조정(도 26 참조)을 얻기 위해 이미지 센서(12)와 광학기들(64a-d) 사이의 그리고 이미지 센서(12)와 바디(66) 사이의 이미지-면 거리를 변경하기 위한 액추에이터(134b)를 포함할 수 있다. 수단(98)은 수동 사용자 제어에 의해 또는 디바이스(150)의 자동 초점 제어부에 의해 제어될 수 있다.
액추에이터(134a)는 기판(66)의 서스펜션 역할을 하며, 도 29a에 나타낸 바와 같이, 액추에이터(134a)는 설치 높이를 증가시키지 않기 위해 라인 연장 방향을 따라 기판(66) 옆에 측면으로 바람직하게 배열된다. 이는 또한 설치 높이를 증가시키지 않기 위해 광 경로들의 평면에 바람직하게 배열되는 액추에이터들(134b, 134c)에도 적용된다.
광학기들(64a-d)은 이를테면, 앞서 언급한 투명 기판을 통해 서로에 대해서뿐만 아니라, 이를테면, 바람직하게는 설치 높이를 증가시키지 않고 이에 따라 바람직하게는 컴포넌트들(12, 14, 66)의 평면에서 그리고 광 경로들의 평면에서 각각 진행하는 적절한 프레임을 통해 빔 편향 수단에 대해서도 일정한 상대 위치로 유지될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 상대 위치의 일관성은 광축들을 따라 광학기와 빔 편향 수단 사이의 거리로 제한될 수 있어, 액추에이터(134b)는 예를 들어, 광축들을 따라 빔 편향 수단(18)과 함께 광학기들(64a-d)을 병진 이동시킨다. 광학기-빔 편향 수단 거리는 최소 거리로 설정될 수 있어, 채널들의 광 경로가 빔 편향 수단(18)의 세그먼트들에 의해 측방향으로 제한되지 않으며, 이는 설치 높이를 감소시키는데, 그렇지 않으면 세그먼트들(68i)이 광 경로를 제한하지 않도록 측방향 연장부에 관해 가장 큰 광학기-빔 편향 수단 거리에 대해 치수가 정해져야 할 것이기 때문이다. 추가로, 상대 위치의 일관성은 앞서 언급한 프레임이 광학기 및 빔 편향 수단을 z 축을 따라 서로 강성 방식으로 유지하여, 액추에이터(134a)가 라인 연장 방향을 따라 빔 편향 수단과 함께 광학기들(64a-d)을 병진 이동시킬 것이라는 것을 의미할 수 있다.
광 채널들의 광 경로를 편향시키기 위한 앞에서 설명한 빔 편향 수단(18)은, 다중 조리개 이미징 디바이스(150)의 광학 이미지 안정화 제어부의 빔 편향 수단(18) 및 액추에이터(134)의 회전 이동을 발생시키기 위한 액추에이터(134c)와 함께, 이미지 및 전체 이미지 시야 안정화를 각각 2차원에서 가능하게 하는데, 즉 기판(66)의 병진 이동에 의해, 라인 연장 방향과 본질적으로 평행하게 진행하는 제1 이미지 축을 따라 이미지 안정화를 가능하게 하고, 빔 편향 수단(18)의 회전 이동을 발생시킴으로써, 빔 편향 이전 그리고 빔 편향 없이 각각 광축들과 본질적으로 평행하게 진행하는, 또는 편향된 광축들이 고려된다면, 광축들 및 라인 연장 방향에 수직인 제2 이미지 축을 따라 이미지 안정화를 가능하게 한다. 추가로, 본 명세서에서 설명되는 배열은 이를테면, 초점 제어 및 그에 따라 자동 초점 기능을 실현하기 위해 사용될 수 있는, 설명한 액추에이터(54)에 의해, 라인 연장 방향에 수직인 언급된 프레임에 고정된 빔 편향 수단 및 어레이(14)의 병진 이동을 수행할 수 있다.
도 32는 이를테면, 이미지 안정화를 위한 그리고/또는 초점을 조정하기 위한 액추에이터들의 유리한 배열을 예시하기 위한 다중 조리개 이미징 디바이스(180)의 개략도를 도시한다. 이미지 센서(12), 어레이(14) 및 빔 편향 수단(18)은 공간 내의 직육면체에 걸쳐 있을 수 있다. 직육면체는 또한 가상 직육면체로 간주될 수 있으며, 예를 들어 y 방향 및 두께 방향에 각각 평행한 방향을 따라 최소 체적 그리고 특히 최소 수직 연장부를 가질 수 있으며, 이미지 센서(12), 단일 라인 어레이(14) 및 빔 편향 수단(18)을 포함할 수 있다. 최소 체적은 또한 이것이 이미지 센서 코스, 어레이(14) 및/또는 빔 편향 수단(18)의 배열 및/또는 동작 이동에 걸친 직육면체를 설명하도록 고려될 수 있다. 어레이(14)는 광 채널들(16a, 16b)이 나란히 놓여, 가능하게는 서로 평행하게 배열되는 라인 연장 방향(146)을 가질 수 있다. 라인 연장 방향(146)은 공간에서 고정 방식으로 배열될 수 있다.
가상 직육면체는 광 경로(17a 및/또는 17b 및/또는 17c)의 일부에 평행할 뿐만 아니라 단일 라인 어레이(14)의 라인 연장 방향(146)에도 평행한, 서로 평행하게 대향 정렬되는 두 면들을 포함할 수 있는데, 즉 광 경로들(17b, 17c)이 이미지 센서(12)와 빔 편향 수단(18) 사이의 광 채널들(16a, 16b)을 그 면들까지 동일한 거리로 진행한다. 간단히 말해서, 그러나 어떠한 제한적인 영향도 없이, 이는 예를 들어, 가상 직육면체의 상단과 하단이 될 수 있다. 두 면들은 제1 평면(148a)과 제2 평면(148b)에 걸칠 수 있다. 이것은 직육면체들의 두 면들 각각이 평면(148a, 148b)의 일부가 각각 될 수 있음을 의미한다. 다중 조리개 이미징 디바이스의 추가 컴포넌트들은 완전히, 그러나 평면들(148a, 148b) 사이의 영역 내부에 적어도 부분적으로 배열될 수 있어, 평면(148a 및/또는 148b)의 표면 법선에 평행한 방향에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스(180)의 설치 공간 요건들이 낮으며, 이것은 유리하다. 다중 조리개 이미징 디바이스의 체적은 평면들(148a, 148b) 사이에 낮은 또는 최소 설치 공간을 가질 수 있다. 평면들(148a 및/또는 148b)의 측방향 면들 또는 연장 방향들을 따라, 다중 조리개 이미징 디바이스의 설치 공간은 크거나 임의의 크기일 수 있다. 가상 직육면체의 체적은 예를 들어, 이미지 센서(12), 단일 라인 어레이(14) 및 빔 편향 수단(18)의 배열에 의해 영향을 받는데, 여기서 이러한 컴포넌트들의 배열은 평면들에 수직인 방향을 따라 이러한 컴포넌트들의 설치 공간 그리고 이에 따라 평면들(148a, 148b)의 서로에 대한 거리가 낮거나 최소가 되도록, 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따라 이루어질 수 있다. 컴포넌트들의 다른 배열들과 비교하여, 가상 직육면체의 다른 면들의 체적 및/또는 거리가 확대될 수 있다.
다중 조리개 이미징 디바이스(180)는 이미지 센서(12), 단일 라인 어레이(14) 그리고 빔 편향 수단(18) 사이의 상대적 이동을 발생시키는 액추에이터 수단(152)을 포함한다. 액추에이터 수단(152)은 적어도 부분적으로는 평면들(148a, 148b) 사이에 배열된다. 액추에이터 수단(152)은 이미지 센서(12), 단일 라인 어레이(14) 또는 빔 편향 수단(18) 중 적어도 하나를 적어도 하나의 축을 중심으로 회전하여 그리고/또는 하나 또는 여러 방향들을 따라 병진하여 이동하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 액추에이터 수단(152)은 적어도 하나의 액추에이터, 이를테면
각각의 광 채널(16i)의 이미지 센서 영역(58i), 각각의 광 채널(16i)의 광학기(64i) 그리고 빔 편향 수단(18) 또는 이것의 각각의 세그먼트(68i) 사이의 상대 위치를 각각 채널 개개마다 변화시키기 위한, 또는 각각의 광 채널의 적어도 하나의 광 경로의 편향과 관련된 빔 편향 수단(18)의 세그먼트(68i)의 광학 특성 또는 광학 특성(16i)을 채널 개개마다 변화시키기 위한 액추에이터(128i, 132i, 134)를 포함할 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 액추에이터 수단은 앞서 설명한 바와 같이 자동 초점 및/또는 광학 이미지 안정화를 구현할 수 있다.
액추에이터 수단(152)은 두께 방향에 평행한 치수 또는 연장부(154)를 가질 수 있다. 치수(154)의 최대 50%, 최대 30% 또는 최대 10%의 비율이 평면들(148a, 148b) 사이의 영역에서부터 시작하여 평면들(148a 및/또는 148b)을 넘어 돌출할 수 있거나 그 영역으로부터 돌출할 수 있다. 이는 액추에이터 수단(152)이 평면(148a 및/또는 148b)을 가장 사소하게 넘어서 돌출하는 것을 의미한다. 실시예들에 따르면, 액추에이터 수단(152)은 평면들(148a, 148b)을 넘어서 돌출하지 않는다. 다중 조리개 이미징 디바이스(180)의 두께 방향에 따른 연장부는 액추에이터 수단(152)에 의해 확대되지 않는다는 이점이 있다.
일부 양상들은 장치와 관련하여 설명되었지만, 장치의 블록 또는 디바이스가 또한 각각의 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응하도록, 이러한 양상들은 또한 대응하는 방법의 설명을 나타낸다는 점이 명백하다. 비슷하게, 방법 단계와 관련하여 또는 방법 단계로서 설명한 양상들은 또한 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 세부사항 또는 특징의 설명을 나타낸다.
앞서 설명한 실시예들은 단지 본 발명의 원리들에 대한 예시일 뿐이다. 본 명세서에서 설명한 배열들 및 세부사항들의 수정들 및 변형들이 다른 당업자들에게 명백할 것이라고 이해된다. 따라서 본 발명은 본 명세서의 실시예들의 묘사 및 설명에 의해 제시된 특정 세부사항들로가 아닌, 첨부된 특허청구범위로만 한정되는 것을 취지로 한다.

Claims (37)

  1. 다중 조리개 이미징 디바이스(11; 1000; 4000, 4000', 7000, 7000, 8000, 10000, 10000', 11000, 13000; 13000')로서,
    적어도 하나의 이미지 센서(12; 12a-h); 및
    나란히 놓인 광 채널들(16a-h)의 어레이(14)를 포함하며,
    각각의 광 채널(16a-d)은 상기 이미지 센서(12; 12a-h)의 이미지 센서 영역 상에 객체 영역(72)의 적어도 하나의 부분 영역(74a-d)을 투사하기 위한 광학기(optics)(64a-h)를 포함하고;
    제1 광 채널(16a)의 제1 광학기(64a)는 제1 이미지 센서 영역(58a) 상에 상기 객체 영역(72)의 제1 부분 영역(74a)을 그리고 제2 이미지 센서 영역(58b) 상에 상기 객체 영역(72)의 제2 부분 영역(74b)을 투사하도록 구성되며;
    제2 광 채널(16b)의 제2 광학기(64b)는 제3 이미지 센서 영역(58c) 상에 상기 객체 영역(72)의 적어도 제3 부분 영역(74c)을 투사하도록 구성되고; 그리고
    상기 제1 부분 영역(74a)과 상기 제2 부분 영역(74b)은 상기 객체 영역(72)에서 서로 분리되어 있고, 상기 제3 부분 영역(74c)은 상기 제1 부분 영역(74a)과 불완전하게 중첩하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 부분 영역(74c)은 추가로 상기 제2 부분 영역(74b)과 불완전하게 중첩하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    이미지 센서들(12; 12a-h)의 총량은 상기 적어도 하나의 이미지 센서(12; 12a-h)를 포함하고 각각의 이미지 센서(12; 12a-h)는 상기 객체 영역(72)의 투사된 부분 영역(74a-h)당 하나의 이미지 센서 영역(58a-h)을 포함하며,
    이미지 센서 영역들(58a-h)의 총량은 상기 제1 이미지 센서 영역, 제2 이미지 센서 영역 및 제3 이미지 센서 영역(58a-c)을 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 이미지 센서 영역(58a)과 상기 제2 이미지 센서 영역(58b) 사이의 미광을 감소시키기 위한 적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004a-b)가 상기 제1 이미지 센서 영역(58a)과 상기 제2 이미지 센서 영역(58b) 사이에 배열되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 적어도 부분적으로 불투명한 구조체(1004a-b)의 단면은 상기 어레이(14)의 방향으로 상기 이미지 센서(12; 12a-h)에 평행하게 테이퍼링되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부분 영역(74a)에만 배타적으로 할당되며 상기 제1 이미지 센서 영역(58a) 상으로의 상기 제1 부분 영역(74a)의 투사에 영향을 주는 제1 부분 영역 광학기(1006a)를 더 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 부분 영역(74b)에만 배타적으로 할당되며 상기 제2 이미지 센서 영역(58b) 상으로의 상기 제2 부분 영역(74b)의 투사에 영향을 주는 제2 부분 영역 광학기(1006b)를 더 포함하며,
    상기 제1 부분 영역 광학기(1006a) 및 상기 제2 부분 영역 광학기(1006b)는 상기 부분 영역 광학기(1006a-b)에 의해 공유되며 상기 어레이(14)의 라인 연장 방향(146)에 수직으로 진행하는 상기 광학기(64a)의 광축(1012)을 포함하는 평면(1000)과 동일하게 그리고 거울 대칭으로 구조화되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 부분 영역 광학기(1006a)와 상기 제2 부분 영역 광학기(1006b)는 서로 기계적으로 연결되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  9. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부분 영역 광학기(1006a)를 통해 광 경로(17a)를 제한하는 부분 영역 다이어프램(diaphragm)(1024a)을 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지 센서(12; 12a-h)와 상기 어레이(14) 사이에 배열되며 적어도 2개의 광 채널들(64a-d)을 가로질러 연장하는 투명 기판(1016)을 포함하고,
    광학기(64a-h) 또는 부분 영역 광학기(1006a-d)가 상기 투명 기판(1016) 상에 배열되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 투명 기판(1016)은 모든 광 채널들(64a-d)을 가로질러 연장하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 광학기(64b)는 제4 이미지 센서 영역(58d) 상에 상기 객체 영역(72)의 제4 부분 영역(74d)을 투사하도록 구성되며,
    상기 제3 부분 영역(74c)과 상기 제4 부분 영역(74d)은 상기 객체 영역(72)에서 서로 분리되어 있는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광학기(64a)를 통해 광 경로(17a)를 제한하는 조리개 다이어프램(1022a)을 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 채널(16a)의 제1 광학기(64a), 또는 상기 제1 광학기(64a)와, 상기 제1 부분 영역(74a)에 배타적으로 할당된 제1 부분 영역 광학기(100a)의 결합은 시야각(w)으로부터 양에 따라 증가하는 음의 왜곡(V)을 포함하며, 상기 음의 왜곡(V)은 제1 시야각 임계치(w1)에 도달할 때까지 상기 왜곡(V)의 제1 변화 기울기(dV/dw)로 0에서부터 증가하고,
    상기 시야각 임계치(w1) 이상으로 증가하는 시야각(w)에 따른 상기 왜곡(V)의 제2 변화 기울기는 상기 제1 변화 기울기(dV/dw)보다 더 낮은,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 변화 기울기는 상기 제1 변화 기울기(dV/dw)의 최대 1/3인,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  16. 제14 항 또는 제15 항에 있어서,
    상기 시야각 임계치(w1)는 상기 객체 영역(72) 내의 상기 제1 부분 영역(74a)과 상기 제2 부분 영역(74b) 사이의 각도 거리의 절반보다 더 작거나 같은,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 객체 영역(72)을 캡처하기 위한 어레이(14)는 단일 라인으로 형성되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 채널(16a)의 제1 광학기(64a), 또는 상기 제1 광학기(64a)와, 상기 제1 부분 영역(74a)에 배타적으로 할당된 제1 부분 영역 광학기(100a)의 결합은 상기 부분 영역 광학기(1006a-b)에 의해 공유되며 상기 어레이(14)의 라인 연장 방향(146)에 수직으로 진행하는 상기 광학기(64a)의 광축(1012)을 포함하는 평면(1008)에 대한 거울 대칭을 포함하여, 상기 제1 광학기(64a)를 통한 광의 굴절이 상기 제1 부분 영역(74a)을 향하는 광 경로(17a)와 상기 제2 부분 영역(74b)을 향하는 광 경로(17b)에 대해 대칭이 되며,
    상기 대칭은 상기 광축(1012)에 대한 회전 대칭 없이 존재하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  19. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어레이(14)와 상기 객체 영역(72) 사이에 배열되고 상기 광 채널들(64a-d)의 광 경로(17a-d)를 편향시키도록 구성된 빔 편향 수단(18)을 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 빔 편향 수단(18)은 제1 위치 및 제2 위치를 포함하며, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 빔 편향 수단(18)이 회전 또는 병진 이동될 수 있고,
    상기 빔 편향 수단(18)은 상기 제1 위치에서 그리고 상기 제2 위치에서 서로 다른 방향(19a-b)으로 각각의 광 채널(16a-d)의 광 경로(17a-d)를 편향시키도록 구성되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 빔 편향 수단(18)은 제1 반사 메인 면 및 제2 반사 메인 면을 포함하고,
    상기 제1 위치에서 상기 제1 반사 면은 이미지 센서(12; 12a-h)와 대향하고 상기 제2 위치에서 상기 제2 반사 면은 상기 이미지 센서(12, 12a-h)와 대향하여 배열되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  22. 제19 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 편향 수단(18)은 광 채널들(16a-d; 16N)의 어레이(14)의 라인 연장 방향(z; 146)을 따라 배열된 면들(68a-d; 68i)의 어레이로서 형성되며,
    각각의 광 채널(16a-d)에 하나의 면이 할당되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  23. 제19 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 편향 수단(18)은 광 채널들(16a-d; 16N)의 어레이(14)의 라인 연장 방향(z; 146)을 따라 배열된 면들(68a-d; 68i)의 어레이로서 형성되며, 제1 광 채널(16a-d)의 제1 광 경로 및 추가 광 채널(16a-d)의 적어도 추가 광 경로가 면에 할당되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  24. 제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이미지 센서(12; 12a-h)와 상기 어레이(14) 또는 상기 빔 편향 수단(18) 사이의 상대적인 병진 이동(96)을 발생시킴으로써 제1 이미지 축(144) 및 제2 이미지 축(142)을 따라 이미지 안정화를 위해 상기 광 채널들(16a-d; 16N)의 2개의, 복수의 또는 모든 광 경로들(17a-d)에 대한 공동 효과를 갖는 광학 이미지 안정화기(94; 134; 138; 152)를 더 포함하며,
    상기 병진 이동은 상기 다중 조리개 이미징 디바이스에 의해 캡처된 이미지의 제1 이미지 축(144) 및 제2 이미지 축(142)에 평행하게 진행하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  25. 제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이미지 센서(12; 12a-h)와 상기 어레이(14) 사이의 상대적인 병진 이동(96)을 발생시킴으로써 제1 이미지 축(144)을 따라 이미지 안정화를 위해 그리고 상기 빔 편향 수단(18)의 회전 이동을 발생시킴으로써 제2 이미지 축(142)을 따라 이미지 안정화를 위해 상기 광 채널들(16a-d; 16N)의 2개의, 복수의 또는 모든 광 경로들(17a-d)에 대한 공동 효과를 갖는 광학 이미지 안정화기(94; 134; 138; 152)를 더 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  26. 제24 항 또는 제25 항에 있어서,
    상기 광학 이미지 안정화기(94; 134; 138; 152)는 적어도 하나의 액추에이터(134)를 포함하며, 상기 액추에이터(134)가 직육면체의 면들이 걸쳐 있는 2개의 평면들(148a-b) 사이에 적어도 부분적으로 배열되도록 배열되고,
    상기 직육면체의 면들은 상기 어레이(14)의 라인 연장 방향(z; 146) 및 상기 이미지 센서(12; 12a-h)와 상기 광학기 사이의 상기 광 채널들(16a-d; 16N)의 광 경로(17a-d)의 일부뿐만 아니라 서로에 대해 평행하게 정렬되고, 상기 직육면체의 체적은 최소이며, 여전히 상기 이미지 센서(12; 12a-h) 및 상기 어레이(14)를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 이미지 안정화기(94; 134, 138; 152)는 상기 평면들(148a-b) 사이의 영역 밖으로 최대 50% 돌출되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  28. 제1 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 채널들(16a-d; 16N) 중 하나의 채널의 적어도 하나의 광학기(64a-d)와 상기 이미지 센서(12; 12a-h) 사이의 상대 이동을 제공하도록 구성된 상기 다중 조리개 이미징 디바이스의 초점을 조정하기 위한 적어도 하나의 액추에이터(134)를 포함하는 집속 수단(98; 134b, 136)을 더 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 집속 수단(98; 134b, 136)은 상기 집속 수단(98; 134b, 136)이 직육면체의 면들이 걸쳐 있는 2개의 평면들(148a-b) 사이에 적어도 부분적으로 배열되도록 배열되고,
    상기 직육면체의 면들은 상기 어레이(14)의 라인 연장 방향(z; 146) 및 이미지 센서(12; 12a-h)와 상기 광학기 사이의 상기 광 채널들(16a-d; 16N)의 광 경로(17a-d)의 일부뿐만 아니라 서로에 대해 평행하게 정렬되고, 상기 직육면체의 체적은 최소이며, 여전히 상기 이미지 센서(12; 12a-h) 및 상기 어레이(14)를 포함하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  30. 제28 항 또는 제29 항에 있어서,
    상기 집속 수단(98; 134b, 136)은 모든 광 채널들(16a-d; 16N)에 대한 초점을 공동으로 조정하도록 구성되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  31. 제1 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 객체 영역의 각각의 부분 영역은 적어도 2개의 광 채널들에 의해 적어도 2개의 이미지 센서 영역들 상에 투사되는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  32. 제1 항 내지 제31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어레이(14)의 광 채널들의 총량은 상기 적어도 하나의 이미지 센서(12; 12a-h)의 이미지 센서 영역들의 총량에 상기 객체 영역의 부분 영역들의 총량을 투사하고,
    상기 부분 영역들의 총량은 캡처될 상기 객체 영역을 완전히 투사하는,
    다중 조리개 이미징 디바이스.
  33. 이미징 시스템(9000)으로서,
    제1 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 따른 다중 조리개 이미징 디바이스를 갖는,
    이미징 시스템.
  34. 제33 항에 있어서,
    제1 항 내지 제33 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 및 적어도 제2 다중 조리개 이미징 디바이스를 갖는,
    이미징 시스템.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 및 상기 제2 다중 조리개 이미징 디바이스에 대해:
    공통 이미지 센서(12);
    상기 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 및 상기 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 초점을 공동으로 조정하기 위한 적어도 하나의 액추에이터(134b)를 포함하는 공통 집속 수단(98, 134b, 136);
    상기 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 또는 상기 제2 다중 조리개 이미징 디바이스들의 상기 이미지 센서(12)와 상기 어레이(14) 또는 상기 빔 편향 수단(18) 사이의 상대적인 병진 이동(96)을 발생시킴으로써 제1 이미지 축(144) 및 제2 이미지 축(142)을 따라 이미지 안정화를 위해 상기 제1 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 경로에 대한 그리고 상기 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 경로에 대한 공동 효과를 갖는 광학 이미지 안정화기(94; 134, 138; 152); 및
    상기 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 및 상기 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 어레이(14)와 상기 객체 영역 사이에 배열되며 상기 제1 다중 조리개 이미징 디바이스 및 상기 제2 다중 조리개 이미징 디바이스의 광 채널들의 광 경로를 편향시키도록 구성된 공통 빔 편향 수단을 포함하는,
    이미징 시스템.
  36. 제34 항 또는 제35 항에 있어서,
    휴대 전화, 스마트폰, 태블릿 또는 모니터로서 구성되는,
    이미징 시스템.
  37. 이미지 센서(12)로 객체 영역을 캡처하기 위한 방법으로서,
    나란히 놓인 광 채널들의 어레이(14)로 객체 영역을 투사하는 단계 ― 각각의 광 채널(16a-d)은 상기 이미지 센서(12; 12a-h)의 이미지 센서 영역 상에 객체 영역의 적어도 하나의 부분 영역을 투사하기 위한 광학기를 포함함 ―;
    제1 광 채널(16a-d)의 제1 광학기에 의해 상기 객체 영역의 제1 부분 영역을 제1 이미지 센서 영역 상에 투사하고 상기 객체 영역의 제2 부분 영역을 제2 이미지 센서 영역 상에 투사하는 단계; 및
    제2 광 채널(16a-d)의 제2 광학기에 의해 상기 객체 영역의 제3 부분 영역을 투사하는 단계를 포함하여,
    상기 제1 부분 영역과 상기 제2 부분 영역이 상기 객체 영역에서 서로 분리되게 되고, 상기 제3 부분 영역이 상기 제1 부분 영역과 불완전하게 중첩하게 되는,
    이미지 센서(12)로 객체 영역을 캡처하기 위한 방법.
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