KR20200034999A - 미광 민감도가 낮은 다중-조리개 이미징 장치, 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 이미징 시스템 및 방법 - Google Patents

미광 민감도가 낮은 다중-조리개 이미징 장치, 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 이미징 시스템 및 방법 Download PDF

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

다중-조리개 이미징 장치는 광학 채널들의 어레이를 포함하고, 각각의 광학 채널은 이미지 센서의 이미지 센서 영역 상에 전체 시야의 부분 시야를 이미징하기 위한 광학계를 포함한다. 다중-조리개 이미징 장치는 광학 채널들의 광학 경로를 다중-조리개 이미징 장치의 관찰 방향으로 편향시키기 위한 빔-편향 수단을 포함한다. 다중-조리개 이미징 장치는 어레이 및 빔-편향 수단 사이의 간극을 적어도 부분적으로 폐쇄하도록 배열된 격막 구조물을 포함한다.

Description

미광 민감도가 낮은 다중-조리개 이미징 장치, 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 이미징 시스템 및 방법
본 발명은 다중-조리개(multi-aperture) 이미징 장치, 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 이미징 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 다중-조리개 이미징 장치에 관한 것이고, 관찰 방향을 전환하기 위한 수단에 잠재적으로 유연한 격막(diaphragm)을 갖는 다중-조리개 이미징 시스템에 관한 것이다.
통상적인 카메라는 전체 대상 시야를 이미징하는 이미징 채널을 포함한다. 카메라는 광학 이미지 안정화 기능을 구현하기 위한 대물렌즈 및 이미지 센서 사이의 상대적인 측방향, 2차원 변위를 허용하는 적응형 구성요소를 포함한다.
선형 채널 배열을 갖는 다중-조리개 이미징 시스템은, 각각 대상의 일부만을 포착하는 다수의 이미징 채널들로 구성되고, 편향 미러를 포함한다. 편향 미러는 회전가능하도록 지지될 수 있고, 무엇보다, 동일한 카메라로 하여금, 예를 들어 180°의 각도를 형성하는 상이한 관찰 방향들 내에서 지향될 수 있도록, 관찰 방향(viewing direction)을 전환하게 할 수 있다.
고품질 이미지 포착을 허용하는, 대상 영역 또는 시야의 다채널 포착을 위한 개념을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 고품질 이미지의 포착을 허용하는 다중-조리개 이미징 장치, 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 이미징 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 독립 청구항들의 청구 대상에 의해 달성된다.
일 실시예에 따르면, 다중-조리개 이미징 장치는 광학 채널들의 어레이를 포함하고, 각각의 광학 채널은 이미지 센서의 이미지 센서 영역 상에 전체 시야의 부분 시야를 이미징하기 위한 광학계를 포함한다. 다중-조리개 이미징 장치는 광학 채널들의 광학 경로를 다중-조리개 이미징 장치의 관찰 방향으로 편향시키기 위한 빔-편향 수단을 포함한다. 또한, 다중-조리개 이미징 장치는 상기 어레이 및 빔-편향 수단 사이의 간극을 적어도 부분적으로 폐쇄하도록 배열된 격막 구조물을 포함한다.
다른 실시예들은 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 이미징 시스템 및 방법에 관한 것이다.
다른 유리한 구현예들은 종속 청구항들의 대상이 된다.
본 발명에 따르면, 빔-편향 수단 및 광학 채널들의 어레이 사이의 간극을 폐쇄하기 위한 부가적인 격막 구조물물을 배열함으로써, 다중-조리개 이미징 장치가 그 순간에 지향되지 않는 방향으로부터 들어오는 미광(stray light)이 감소 또는 방지될 수 있어, 낮은 정도의 미광에 기초하여 고품질 이미지 포착이 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2는 단일 라인으로 광학 채널들의 어레이가 형성되는 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 3은 빔-편향 수단이 회전축을 중심으로 회전 운동을 수행하도록 구성되는 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4f는 실시예들에 따른 빔-편향 수단의 유리한 구현예를 도시한다.
도 5a는 격막 구조물이 간극을 폐쇄하는, 빔-편향 수단의 제1 회전 위치에서의 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치의 개략도를 도시한다.
도 5b는 격막 구조물이 다른 위치에서 간극을 폐쇄하는, 빔-편향 수단의 제2 위치에서의 도 5a의 다중-조리개 이미징 장치의 개략도를 도시한다.
도 5c는 제1 위치 및 제2 위치 사이의 선택적인 중간 위치에서의 도 5a의 다중-조리개 이미징 장치의 개략도를 도시한다.
도 6은 광학 이미지 안정기(stabilizer)를 포함하는, 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 7은 빔-편향 수단으로부터 시작하는 다중-조리개 이미징 장치의 관찰 방향을 따라 배열된 투명 구조물을 포함하는, 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 8은 투명 구조물을 선택적으로 포함할 수 있지만, 그것 없이도 쉽게 실행될 수 있는, 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 9는 예를 들어, 전술한 바와 같은 다중-조리개 이미징 장치를 사용하여 포착될 수 있는, 일 실시예에 따른 전체 시야의 개략적인 도면을 도시한다.
도 10은 하우징 및 적어도 제1 및 제2 다중-조리개 이미징 장치를 포함하는 이미징 시스템의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따라, 예를 들어, 도 10의 이미징 시스템에 배열될 수 있는, 제1 다중-조리개 이미징 장치 및 제2 다중-조리개 이미징 장치를 포함하는 개략적인 셋업을 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도면을 참조하여 본 발명의 보다 상세한 실시예들을 아래에서 설명하기 전에, 서로 다른 도면들에서 동일한 구성요소, 대상 및/또는 구조물 또는 동일한 기능이나 동일한 효과를 갖는 것들은 동일한 도면부호로 제공되므로, 서로 다른 실시예에서 예시된 이들 구성요소의 설명이 상호 교환가능하거나 상호 적용가능함을 유의해야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치(10)의 개략적인 사시도를 도시한다. 다중-조리개 이미징 장치(10)는 이미지 센서, 광학 채널들(16a-16h)의 어레이, 빔-편향 수단(18) 및 격막 구조물(22)을 포함한다. 각각의 광학 채널(16a-16h)은 이미지 센서(12)의 이미지 센서 영역(24a-24h) 상에 전체 시야의 부분 시야를 이미징하기 위한 광학계(64a-64h)를 포함한다. 광학 채널들(16a-16h)은 광학 경로들(26a-26h)의 과정을 나타내는 것으로 이해될 수 있다. 광학 경로들(26a-26h)은 산란 또는 집중에 의해 어레이(14) 내에 배열된 각각의 광학계(64a-64h)에 의해 영향을 받을 수 있다. 개개의 광학 채널들(16a-16h)은 완전한 이미징 광학계를 각각 형성하거나 포함할 수 있고, 굴절, 회절 또는 하이브리드 렌즈와 같은 적어도 하나의 광학 컴포넌트 또는 광학계를 포함할 수 있으며, 다중-조리개 이미징 장치에 의해 홀(hole)로서 포착되는 전체 대상의 일 섹션을 이미징할 수 있다. 이는 광학계(64a-64h) 중 하나, 다수 또는 전부가 또한 광학 구성요소들의 조합일 수 있음을 의미한다. 조리개(aperture) 격막은 광학 채널들(16a-16h) 중 하나, 다수 또는 전부에 대해 배열될 수 있다.
예를 들어, 이미지 센서 영역들(24a-24h)은 대응하는 픽셀 어레이를 포함하는 칩으로부터 각각 형성될 수 있고, 이미지 센서 영역들(24a-24h)은 공통의 회로기판 또는 공통의 연성기판과 같은 공통의 기판 또는 공통 회로 캐리어 상에 장착될 수 있다. 대안적으로, 이미지 센서 영역들(24a-24h)은 또한 이미지 센서 영역들(24a-24h) 위에서 연속적으로 연장되는 공통의 픽셀 어레이의 일부로부터 형성될 수 있고, 공통의 픽셀 어레이는 예를 들어 단일 칩 상에 형성된다. 예시적으로, 이미지 센서 영역들(24a-24h) 내의 공통의 픽셀 어레이의 픽셀 값들만이 판독된다. 하나의 칩이 2개 이상의 광학 채널들에 대해 존재하고 이어서, 또다른 칩이 다른 광학 채널들에 대해 존재하는 등과 같이, 이들 대안의 서로 다른 혼합 또한 가능하다. 이미지 센서(12)의 몇몇 칩들의 경우에, 이들은, 예를 들어 이들 모두가 함께 또는 그룹으로 등과 같이 하나 또는 몇몇 회로기판 또는 회로 캐리어 상에 장착될 수 있다.
빔-편향 수단(18)은 광학 채널들(16a-16h)의 광학 경로들(26a-26h)을 편향시키도록 구성된다. 여기서, 빔-편향 수단(18)은 광학계(64a-64h) 또는 어레이(14)를 마주하고 그에 대해 경사져있는 반사성 주 측면을 예시적으로 포함할 수 있다. 경사로 인해, 광학 경로(26a-26h)는 관찰 방향(27)으로 편향될 수 있고, 여기서 관찰 방향(27)은 포착될 대상 영역이 배열되는 다중-조리개 이미징 장치(10)에 대한 상대적인 방향을 기술할 수 있다.
상기 어레이는 빔-편향 수단에 대해 특정 거리에 배열되고, 광학계를 유지하기 위한 캐리어, 상기 어레이의 하우징 및/또는 빔-편향 수단으로의 입자들의 진입을 적어도 부분적으로 감소시키도록 구성된 투명 구조물을 포함할 수 있으며, 상기 거리는 간극(gap)을 형성한다. 간극(29), 즉 거리는 어레이(14)와 빔-편향(18) 사이에 위치된다. 여기서 다중-조리개 이미징 장치(10)는 격막 구조물(22)이 적어도 부분적으로 간극(29)을 폐쇄하도록 구현된다. 따라서, 격막 구조물(22)은, 도시된 바와 같이, 어레이(14) 또는 캐리어(47) 및/또는 빔-편향 수단(18)과 중첩할 수 있다. 이는 격막 구조물(22)이 어레이(14) 및/또는 빔-편향 수단(18)과 기계적으로 접촉할 수 있거나, 또는 빔-편향 수단(18)과 어레이(14) 사이에 공간적으로 배열되는 영역 또는 부피의 외부에 배열될 수 있음을 의미한다. 어레이(14)에 대한 기계적 접촉의 대안으로서, 격막 구조물(22)은 도 7과 관련하여 아래에서 설명될 투명 구조물(42)과 같은 투명 구조물과 기계적으로 접촉할 수 있다. 대안적으로, 격막 구조물(22)은 격막 구조물이 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이에 공간적으로 위치되도록, 어레이(14) 및/또는 빔-편향 수단(18)에 배열될 수 있다. 두 경우 모두에서, 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이의 간극(29)은 적어도 부분적으로, 즉 적어도 50%, 적어도 70%, 적어도 90% 또는, 바람직하게는 완전하게 폐쇄된다.
전체 시야의 복수의 또는 다수의 부분 시야들이 광학 채널들에 의해 포착될 수 있고, 각각의 부분 시야는 적어도 하나의 광학 채널(16a-16h)에 의해 포착될 수 있다. 부분 시야는 결과적으로 광학 채널에 의해 포착되는 각각의 광학 채널에 연관될 수 있다. 예를 들어, 다중-조리개 이미징 장치(10) 및/또는 빔-편향 수단(18)으로부터 시작할 때, 각각의 부분 시야에 대하여, 광학 채널(16a-16h)의 각각의 광학 경로(26a-26h)가 빔-편향 수단(18)에 의해 편향되는 방향이 연관될 수 있다. 격막 구조물(22)은 특히 현재 설정된 관찰 방향의 부분 시야와 관련된 방향들과는 상이한 방향으로부터, 적어도 부분적으로는 빛의 진입을 방지하거나 감소시키도록 구성될 수 있다. 관찰 방향(27)의 반대쪽에 배열되거나 배치된 캐리어(47) 및/또는 빔-편향 수단(18)의 단부에 격막 구조물(22)을 배열함으로써, 관찰 방향(27)에 반대인 방향으로부터의 미광(stray light)의 진입이 적어도 부분적으로 감소될 수 있다. 간극(29)이 완전히 폐쇄되고 격막 구조물(22)이 완전히 불투명하게 형성되는 경우, 예를 들어, 관찰 방향에 반대인 방향, 또는 다른 방향들로부터의 미광의 정도가 완전히 감소될 수도 있다. 미광을 감소시키는 정도가 증가함에 따라, 증가하는 정도로 이미지 품질이 향상될 수 있다.
도 2는, 도 1의 이중-라인 어레이와 달리, 어레이(14)가 단일 라인으로 형성되는, 즉, 광학계(64)가 단일 라인으로만 배열됨을 의미하는, 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치(20)의 개략적인 측단면도를 도시한다.
격막 구조물(22)은 어레이(14) 및/또는 빔-편향 수단(18) 중 적어도 하나에 고정되게 기계적으로 연결될 수 있고, 따라서 이 구성요소에 의해 지지될 수 있다. 간극(29)을 폐쇄하기 위하여, 느슨한 또는 함께 고정된 기계적 접촉이 다른 구성요소로부터 얻어질 수 있다.
도 3은 빔-편향 수단(18)이 회전축(44) 주위로 회전 이동(38)을 수행하도록 구성되고, 빔-편향 수단(18)의 제1 위치 및 제2 위치가 회전 운동(38)에 기초하여 얻어질 수 있는, 다른 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치(30)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔-편향 수단(18)은 제1 위치에서, 광학 경로들(26)을 제1 관찰 방향("271")으로 지향시키도록 구성된다. 또한, 빔-편향 수단(18)은 파선 및 점선으로 도시된 제2 위치에서, 광학 경로들(26)을 제2 관찰 방향(272)으로 다시 지향시키도록 구성된다. 빔-편향 수단(18)은, 예를 들어, 2개의 반대되는 반사성 주 측면들(174a 및 174b)을 포함할 수 있고, 서로 다른 반사성 주 측면들(174a 또는 174b)은 서로 다른 위치들에서 광학계(64)를 마주할 수 있다. 이는, 서로 다른 위치들에서, 빔-편향 수단(18)이 서로 다른 주 측면들을 이용하여 광학 경로들을 편향시키는 것을 의미한다.
회전 이동(38)에 의해 전환될 수 있는 위치들에 기초하여, 제1 위치에서, 제1 간극(291)은, 예를 들어, 다중-조리개 이미징 장치(20)와 관련하여 설명된 바와 같이, 격막 구조물(22b)에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 회전 이동(38)에 기초하여, 간극(291)은 이미지 센서(12)로부터 시작하여 빔-편향 수단(18)을 향하는 방향에 평행하는, 그리고 상기 어레이(14)의 라인 연장 방향과 평행하는, 방향(X)을 따라 그 길이(dimension)가 변할 수 있다. 제2 위치에서, 간극(292)은 사용되지 않은 관찰 방향(271)으로부터 미광이 들어오는 것을 방지하기 위해 격막 구조물(222)에 의해 폐쇄될 수 있다.
다중-조리개 이미징 장치에 대한 몇몇 요구사항들에 따르면, 다중-조리개 이미징 장치의 높이는, 두께 방향으로도 지칭될 수도 있는 y-방향을 따르는 것과 같은, x-방향에 수직한 그리고 상기 라인 연장 방향에 수직한 방향을 따라서, 낮거나 또는 심지어 최소인 것이 바람직하다. 이미지 센서(12) 및/또는 어레이(14)에 대한 빔-편향 수단(18)의 대각선 배열로 인해, 빔-편향 수단(18)의 면적의 편차는 광학 경로(26)의 완전한 이미징 및/또는 편향을 허용하기 위한 이미지 센서(12)의 면적보다 비교적 더 클 수 있다. 이는, 주 측면들(174a 및/또는 174b)이 y-방향에 평행하게 배열되도록 빔-편향 수단(18)이 경사진 경우에, 빔-편향 수단(18)은 어레이(14) 및/또는 이미지 센서(12)보다 더 높이가 클 수 있고, 이는 구조물의 높이가 최소일 것으로 요구되는 것에 반함을 의미한다.
도시된 2개의 위치들 사이의 전환을 위해, 제1 위치 및 제2 위치 사이의 위치에서 주 측면들(174a 및/또는 174b)이 x-방향에 평행하도록 빔-편향 수단(18)을 구동할 수도 있다. 이 경우에, 빔-편향 수단(18)의 다른 측면들은 이동되는 동안에, 간극(291 및/또는 292)의 치수가 변하도록, 어레이(14)에 더 가까워지거나 더 멀어질 수 있다. 그러나, 동시에, 대응하는 이동이 가능하게 하기 위해서는 빔-편향 수단(18) 및 어레이(14) 사이의 거리가 한정될 필요가 있다. 이 거리는, 대응하는 간극들을 통해 미광이 들어가는 것을 적어도 부분적으로 방지하기 위해, 격막 구조물들(221 및/또는 222)에 의해 폐쇄될 수 있는 간극들(291 및/또는 292)을 초래한다.
즉, 편향 미러가 회전할 수 있도록 하기 위해 미러(빔-편향 수단)의 전방 엣지 및 뒤따른 이미징 광학계의 어레이 사이의 거리를 설정할 필요가 있을 수 있다. 이 간극은 투명하며, 결과적으로 빛이 투과될 수 있다. 이는 카메라의 의도된 관찰 방향에 대응하지 않고 결과적으로 이미징 품질을 저하시키는 방향으로부터 빛이 불리하게 구조물 내에 들어올 수 있음을 의미한다. 이러한 효과는 격막 구조물(221 및/또는 222)에 의해 상쇄될 수 있다.
빔-편향 수단의 전체적인 연장(extension)에 걸쳐 연장되는, 그리고 따라서, 불투명한/하거나 가요성 재료로 만들어진 어레이 대물렌즈의 전체 폭에 걸쳐 연장되는 격막은 선형 채널 배열을 갖는 다중-조리개 이미징 장치의 빔-편향 수단의 측면/엣지에 배열될 수 있다. 이는 예를 들어, 실링 립(sealing lip)의 효과와 유사할 수 있다.
본원에 설명된 다중-조리개 이미징 장치의 다른 세부사항을 기술하기 전에, 빔-편향 수단(18)의 바람직한 실시예가 설명될 것이다. 빔-편향 수단은 평면 미러 또는 양면 미러로서 또한 구현될 수 있지만, 쐐기 형상에 기초하여 공간이 절약될 수 있다. 또한, 몇몇 쐐기들은 빔-편향 수단(18) 내에 배열될 수 있고, 각각이 그들의 면(facet)을 형성하는데, 여기서 다중-조리개 이미징 장치의 각각의 광학 채널은 면(facet)과 연관된다. 빔-편향 수단의 기준 위치에 대한 면(facet)의 서로 다른 경사로 인하여, 전체 대상 영역의 서로 다른 서브영역들이 포착될 수 있도록, 광학 경로들은 편향 방향의 발산, 즉, 즉 다른 편향 방향 또는 2개의 편향 방향들 사이의 차이를 가능하게 하는, 서로 다른 방향으로 편향될 수 있다.
도 4a 내지 도 4f를 참조하여, 빔-편향 수단(18)의 유리한 구현예들이 설명될 것이다. 상기 구현예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 실행될 수 있지만, 제한하는 효과를 갖지 않는, 다수의 장점들을 나타낸다.
도 4a는 본원에 설명된 빔-편향 수단에서 빔-편향 영역들(46) 중 하나로서 채용될 수 있는 빔-편향 구성요소(172)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 빔-편향 구성요소(172)는 하나의, 복수의 또는 모든, 광학 채널들(16a-16d)에 대해 효과적일 수 있고, 다각형들의 시퀀스의 단면을 포함한다. 비록 삼각형 단면이 도시되어 있지만, 임의의 다른 다각형이 사용될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 단면은 적어도 하나의 만곡된 표면을 더 포함할 수 있고, 이미징 에러를 피하기 위해, 특히 반사 표면에서, 적어도 부분적으로는, 평면 구현예가 유리할 수 있다. 2개의 주 측면들(174a 및 174b)은 서로에 대해 각도(δ)로 경사질 수 있다. 각도(δ)는 1° 내지 89° 사이의 값을 나타낼 수 있지만, 바람직하게는 5° 및 60° 사이의 값, 특히 바람직하게는 10° 내지 30° 사이의 값을 포함한다. 이는, 주 측면들(174a 및 174b)이 서로에 대하여 최대 60°의 각도로 경사지도록 배열되는 것이 바람직함을 의미한다.
빔-편향 구성요소(172)는 예시적으로 제1 측면(174a), 제2 측면(174b) 및 제3 측면(174c)을 포함한다. 측면들(174a 및 174b)과 같은 적어도 2개의 측면들은, 빔-편향 구성요소(172)가 양쪽 측면들 상에서 반사적으로 되도록 반사성으로 구현된다. 측면들(174a 및 174b)은 빔-편향 구성요소(172)의 주 측면들 또는 면들, 즉 측면(174c)의 면적보다 더 큰 면적을 갖는 측면들일 수 있다.
즉, 빔-편향 구성요소(172)는 쐐기 형상이고 양측에서 반사적으로 되도록 형성될 수 있다. 측면(174c), 즉 측면들(174a 및 174b) 사이의 측면과 반대로, 측면(174c)보다 상당히 더 작은 또다른 측면이 있을 수 있다. 즉, 측면들(174a, 174b 및 174c)에 의해 형성된 쐐기는 원하는 대로 끝이 가늘어지는 것이 아니라, 뾰족한 쪽에서, 면(face)으로 제공되고, 결과적으로 절단된다.
도 4b는 빔-편향 구성요소(172)의 서스펜션 축 또는 변위 축(176)이 설명되는 빔-편향 구성요소(172)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 변위 축(176)은, 예를 들어, 회전축(44)일 수 있다. 빔-편향 구성요소(172)가 빔-편향 수단(18) 내에서 회전 및/또는 병진이동 방식으로 이동할 수 있는 변위 축(176)은 단면의 중심(178)에 대해 편심적으로 배치될 수 있다. 대안적으로, 상기 중심은 두께 방향(182)을 따른 그리고 그에 수직인 방향(184)을 따른 빔-편향 구성요소(172)의 길이의 절반을 기술하는 지점일 수도 있다.
주 측면(174a)은 표면 법선(175a)을 포함할 수 있는 반면, 주 측면(174b)은 표면 법선(175b)을 포함할 수 있다. 상기 빔-편향 수단의 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 전환하기 위해 변위 축(176) 주위의 회전 이동을 사용할 경우, 상기 2개의 위치들 사이에서, 주 측면들 중 하나(174a 또는 174b)가 도 3과 관련하여 설명되는 바와 같이 어레이(14)를 완전히 대면하는 것에 따른 방향이 회피될 수 있도록, 빔-편향 수단의 회전 이동이 수행될 수 있다. 이는 또한 회전 이동에 의한 제1 및 제2 작동 상태들 또는 위치들 사이의 변화 동안에, 임의의 지점에서 특정 시기에, 표면 법선(175a) 및 제2 주 측면의 표면 법선(175b)이, 이미지 센서를 향한 방향에 대해 적어도 10°의 각도 및 이미지 센서의 표면 법선에 아마도 평행한 각도를 나타냄을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 두께 방향을 따른 빔-편향 수단의 높은 또는 대략 최대의 연장을 의미하는, 상기 각도들 중 하나가 0° 또는 180°인 것이 회피될 수 있다.
변위 축(176)은, 예를 들어, 두께 방향(182)을 따라 변하지 않을 수 있고, 그에 수직한 방향으로 임의의 오프셋을 나타낼 수 있다. 대안적으로, 두께 방향(182)을 따른 오프셋도 생각할 수 있다. 예를 들어, 변위 축(176) 주위의 빔-편향 구성요소(172)의 회전을 이용하여, 중심(178) 주위의 회전의 경우보다 더 큰 제어 경로가 획득되도록 변위가 발생할 수 있다. 이는, 변위 축(176)의 변위로 인해, 중심(178) 주위의 회전과 비교할 때 동일한 회전 각도를 이용하여, 회전 시, 측면들(174a 및 174b) 사이의 엣지가 이동되는 경로가 증가할 수 있음을 의미한다. 바람직하게는, 빔-편향 구성요소(172)는 측면들(174a 및 174b) 사이의 엣지, 즉, 쐐기 형상의 단면의 뾰족한 쪽이 이미지 센서와 대면하도록 배열된다. 각각의 다른 측면(174a 또는 174b)은 결과적으로 더 작은 회전 이동에 의해 광학 채널들의 광학 경로를 편향시킬 수 있다. 주 측면이 이미지 센서에 수직하는 빔-편향 구성요소(172)의 이러한 움직임이 필요하지 않으므로, 두께 방향(182)을 따른 빔-편향 수단의 공간 요구사항이 낮도록 상기 회전이 수행될 수 있음은, 본원에서 명백해진다.
측면(174c)은 제2의 측면 또는 후면으로도 지칭될 수 있다. 몇몇 빔-편향 구성요소들은 하나의 연결 요소가 측면(174c)에 배열되도록, 또는 빔-편향 구성요소들의 단면을 통과하도록, 즉, 변위 축(176)의 영역에서와 같이 빔-편향 구성요소들 내에 배열되도록, 서로 연결될 수 있다. 특히, 지지 구성요소는 방향(182)을 따라 빔-편향 구성요소(172)를 넘어서 돌출되지 않도록, 또는 낮은 정도로만, 즉 최대 50%, 최대 30% 또는 최대 10%로만 돌출되도록 배열될 수 있으며, 그에 따라 지지 구성요소는 방향(182)을 따라 전체 셋업의 연장을 증가시키거나 결정하지 않는다. 대안적으로, 두께 방향(182)의 연장은 광학 채널의 렌즈에 의해 결정될 수 있으며, 이는 이들이 최소 두께를 정의하는 길이를 나타냄을 의미한다.
빔-편향 구성요소(172)는 유리, 세라믹, 유리 세라믹, 플라스틱, 금속 또는 이들 재료 및/또는 추가 물질의 조합으로부터 형성될 수 있다.
즉, 빔-편향 구성요소(172)는 팁, 즉 주 측면(174a 및 174b) 사이의 엣지가 이미지 센서를 향해 지향되도록 배열될 수 있다. 빔-편향 구성요소들은 주 측면들이 마스킹되지 않음을 의미하는, 후면 상에서만 또는 빔-편향 구성요소들 내에서만 지지되도록 지지될 수 있다. 공통의 지지 또는 연결 구성요소는 후면(174c) 위로 연장할 수 있다. 빔-편향 구성요소(172)의 회전축은 편심(eccentric)이 되도록 배열될 수 있다.
도 4c는 서로 인접하여 배열되는 광학 채널들(16a-16d)의 단일-라인 어레이(14) 및 이미지 센서(12)를 포함하는 다중-조리개 이미징 장치(40)의 개략적인 사시도를 도시한다. 빔-편향 수단(18)은 다수의 광학 채널들에 대응할 수 있는, 다수의 빔-편향 구성요소들(172a-172d)을 포함한다. 대안적으로, 적어도 하나의 빔-편향 구성요소가 2개의 광학 채널에 의해 사용되는 경우와 같이, 더 적은 수의 빔-편향 구성요소가 배열될 수 있다. 대안적으로, 빔-편향 수단(18)의 편향 방향이 병진 이동에 의해 전환되는 경우와 같이, 더 많은 수의 빔-편향 구성요소가 배열될 수도 있다. 각각의 빔-편향 구성요소(172a-172d)는 광학 채널(16a-16d)에 연관될 수 있다. 빔-편향 구성요소들(172a-172d)은 다수의 요소들(172)로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 적어도 2개의, 다수의, 또는 모든 빔-편향 구성요소들(172a-172d)이 일체로 형성될 수 있다.
도 4d는 단면이 반드시 단순한 삼각형 또는 사각형에 대응할 필요 없음을 의미하는 자유형 면적으로서 형성되는, 빔-편향 구성요소(172)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 따라서, 측면(174c)은 지지 요소의 장착을 허용하는 리세스(186)를 포함할 수 있고, 리세스(186)는 또한 턱솔(groove-and-tongue) 체계의 턱(tongue)과 같은, 돌출 요소로서 형성될 수도 있다. 부가적으로, 상기 단면은 주 측면들(174a 및 174b)보다 더 작은 영역 연장부를 포함하고 이들을 서로 연결하는 제4 측면(174d)을 포함한다.
도 4e는 제1 빔-편향 구성요소(172a) 및 도시된 방향에서 제1 빔-편향 구성요소 뒤에 위치되는 제2 빔-편향 구성요소(172b)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 여기서, 리세스들(186a 및 186b)은 연결 구성요소를 리세스 내에 배열할 수 있게 기본적으로 정합(congruent)되도록 배열될 수 있다.
도 4f는 연결 구성요소(188)에 연결된 4개의 빔-편향 구성요소들(172a-172d)을 예시적으로 포함하는, 빔-편향 수단(18)의 개략적인 사시도를 도시한다. 연결 구성요소는 병진이동 및/또는 회전 방식으로 액추에이터에 의해 이동되도록 사용될 수 있다. 연결 구성요소(188)는 일체로 형성되고, 빔-편향 구성요소들(172a-172d)에 또는 그 안에, y-방향과 같은 연장 방향을 따라 통과할 수 있다. 대안적으로, 연결 구성요소(188)는 빔-편향 구성요소(172a-172d)가 일체로 형성되는 경우와 같이 빔-편향 수단(18)의 적어도 하나의 측면에만 연결될 수도 있다. 대안적으로, 액추에이터에 대한 연결 및/또는 빔-편향 구성요소들(172a-172d)의 연결은, 접착(gluing), 가공(wringing) 또는 솔더링(soldering)을 이용하는 것과 같은 임의의 다른 방식으로 발생할 수 있다. 빔-편향 구성요소들(172a-172d)은 작은 거리로 위치하도록 형성될 수 있거나 심지어는 간극이 없거나 가능한 최소 간극들이 빔-편향 구성요소들(172a-172d) 사이에서 구현될 수 있도록 직접 인접하여 형성될 수 있다.
이는, 빔-편향 수단(18)이 서로 인접하여 배열된 면(facet)들의 어레이로서 형성될 수 있음을 의미하며, 여기서 각각의 광학 채널은 면(facet)들 중 하나에 연관된다. 격막 구조물은 면(facet)들의 어레이 상에서 연장될 수 있다.
빔-편향 수단은 제1 및 제2 반사성 주 측면(174a 및 174b)을 포함할 수 있으며, 상기 주 측면들은 60° 이하의 각도로 서로에 대해 경사질 수 있다.
이어서, 도 4a 내지 도 4f에 따른 쐐기 형상의 면(facet)들을 포함하는 회전 이동가능한 빔-편향 수단(18)을 포함하는 다중-조리개 이미징 장치(50)가 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명될 것이다. 예시적으로, 어레이(14)의 각각의 광학계(64)는 다중-파트 렌즈 조합으로서 형성된다. 다중-조리개 이미징 장치(50)는, 주 측면들(174a 및 174b) 사이의 연결 엣지에 또는 제2의 측면(174d)에 예시적으로 기계적으로 장착될 수 있는 격막 구조물(22)을 포함한다. 광학계(64)는 하우징(31) 내에 배치될 수 있다. 선택적으로, 이미지 센서(12)는 하우징(31) 내에 배열될 수 있다. 이하의 설명은 광학계(64)가 배열되는 하우징에 관한 것이지만, 캐리어(47)에 대해 설명된 바와 같이, 캐리어를 예시적으로 포함하는 광학 채널의 어레이에 대해서도 동일한 설명이 제한 없이 유사하게 적용된다. 광학계(64)는, 지지 구조물을 통해 직접 또는 간접적으로, 잠재적으로 투명한 캐리어(46)에 배열될 수 있다. 하우징(31)은, 예를 들어, 주 측면들(311 및 312)을 포함할 수 있고, 주 측면(311)은 빔-편향 수단(18)과 대면하도록 배열되고, 빔-편향 수단(18)에 인접한 하우징(31)의 측면을 제공하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 도 1을 참조하여, 캐리어(47)는 빔-편향 수단(18)과 대면하도록 배열된 주 측면을 포함할 수도 있고, 이미지 센서(12)에 대면하도록 배열되는 주 측면을 포함할 수도 있다. 제2의 측면들(313 및 314)은 ２개의 주 측면들(311 및 312)을 서로 연결할 수 있다. 적어도 상기 하우징(31)의 주 측면(31)은 상기 어레이의 주 측면인 것으로 이해될 수 있다.
도 5a는 격막 구조물(22)이 간극(291)을 폐쇄하는 빔-편향 수단(18)의 제1 위치를 갖는 다중-조리개 이미징 장치(50)를 도시한다.
도 5b는 빔-편향 수단(18)의 제2 위치에서의 다중-조리개 이미징 장치(50)를 도시하며, 여기서 격막 구조물(22)는 간극(292)을 폐쇄한다. 도 5a에 도시된 제1 위치에서, 격막 구조물은 가능한 최외측 위치에, 즉, 제2의 측면(314)에 인접하게, 즉, 제2의 측면(314)에 인접한 주 측면(311)에 인접하게, 또는, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이 제2의 측면(314)에 기계적으로 접촉할 수 있다. 도 5b는 격막 구조물(22)이 하우징(31) 또는 제2의 측면(313)에 인접한 어레이와 기계적으로 접촉하는 상황을 도시한다.
도 5c는 제1 위치 및 제2 위치 사이의 선택적인 중간 위치에서의 다중-조리개 이미징 장치(50)를 도시한다. 제3 위치에서, 격막 구조물(22)은 제2의 측면들(313 및 314) 사이의 영역으로 지향된다. 도 5a 및 도 5b의 예시에 기초하여, 격막 구조물(22)은 탄성 또는 가요성을 갖도록 형성될 수 있고, 예를 들어 가요성 격막 또는 실링 립을 제공할 수 있다. 여기서, 격막 구조물(22)은 실리콘, 폴리우레탄 또는 다른 탄성체와 같은 탄성 재료를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 위치 사이에서 전환하는 동안, 격막 구조물(22)은 주 측면(311)을 가로질러 스위프(sweep)할 수 있다. 그러나, 도 5c에 도시된 바와 같이, 빔-편향 수단(18)과 어레이(14) 또는 하우징(31) 사이의 가변 거리에 기초하여, 격막 구조물(22)이 어레이(14) 또는 하우징(31)과 접촉하지 않는 상황이 발생할 수 있다. 여기서, 다중-조리개 이미징 장치(50)는 어레이 및 빔-편향 수단(18) 사이의 거리를 일시적으로 증가시키기 위해서, 빔-편향 수단(18) 및/또는 어레이(14)를 병진이동 방식으로 이동시키도록 구성된 액추에이터를 예시적으로 포함할 수 있다. 이는 다중-조리개 이미징 장치(50)가 빔-편향 수단의 회전 이동 동안에, 어레이 및 격막 구조물 사이의 거리를 일시적으로 증가시키기 위해 어레이(14) 및 격막 구조물(22) 사이에서 병진 이동을 제공하도록 구성될 수 있음을 의미한다.
즉, 바람직하게는 가요성 재료로 제조되며, 미러의 모든 면(facet) 상에서 연장되고, 이에 따라 어레이 대물렌즈의 전체 폭 상에서 연장되는 격막은 선형 채널 배열을 갖는 다중-조리개 이미징 장치의 빔-편향 수단의 하나의 측면/엣지에 배열된다. 이것은 실링 립과 유사하다. 가요성 격막은 사용 중의 2개의 상태, 즉 어레이 대물렌즈의 위 또는 아래에 있는 제1 위치 및 제2 위치에 적용되고, 어레이 대물렌즈 및 빔-편향 수단 사이의 간극을 폐쇄하여, 미광이 카메라 내에 들어갈 수 없게 하거나 감소된 정도로만 들어갈 수 있게 된다. 가요성 격막은 카메라가 사용되지 않고 빔-편향 수단이 중간 위치에 멈추는 경우, 제3 상태의 어레이 대물렌즈 위 또는 아래의 어디에도 적용되지 않을 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치(60)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 다중-조리개 이미징 장치(50)와 비교하여, 다중-조리개 이미징 장치(60)는 어레이(14) 또는 하우징(31) 및/또는 빔-편향 수단(18) 상에 힘을 가하도록 구성된 광학 이미지 안정기(34)를 포함한다. 발생된 힘으로 인해, 이미지 센서(12)에 의해 제공되는 이미지의 이미지 축들 중 하나 또는 모두를 따르는 어레이(14)의 병진이동 변위에 의해서와 같이, 이미지 센서(12), 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이의 상대적인 이동이 얻어질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 이미지 안정화를 얻기 위해, y-방향을 따르는 그리고／또는 축(176) 주위의 회전 운동을 따르는, 빔-편향 수단(18)의 상대적 병진 이동이 생성될 수 있다. 광학 이미지 안정화는, 시야의 부분 시야들 또는 전체 시야가 포착되는 포착 프로세스 동안에 시야가 포착되는 대상 영역에 대해 다중-조리개 이미징 장치(60)가 이동되는 경우에 유리할 수 있다. 광학 이미지 안정기(34)는 이미지의 블러링(blurring)을 감소시키거나 방지하기 위하여 이러한 움직임에 적어도 부분적으로 반작용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 라인 연장 방향(z)에 평행하게 배열될 수 있는 제1 이미지 축(36)을 따른 광학 이미지 안정화를 위해, 광학 이미지 안정기(34)는 이미지 센서(12), 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이의 제1 상대적 이동을 생성하도록 구성될 수 있다. 여기에 수직으로 배열되는 제2 이미지 축(38)을 따른 광학 이미지 안정화를 위해, 광학 이미지 안정기(34)는 이미지 센서(12), 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이의 제2 상대적 이동을 생성하도록 구성될 수 있다. 제1 상대적 이동 동안에, 광학 이미지 안정기(34)는 병진 이동 방식으로 이미지 축(36)을 따라 어레이(14) 또는 이미지 센서(12)를 변위시키도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 이미지 안정기(34)는 이미지(36)를 따라서 빔-편향 수단(18)의 병진 이동을 생성하도록 구성될 수 있다. 광학 이미지 안정기(34)는 구성요소들의 이동을 수행하도록 구성되어, 대응하는 상대적 이동이 이미지 센서(12), 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이에 형성된다. 상대적 이동은 라인 연장 방향(7)과 평행하게 그리고 광학 경로에 수직으로 수행될 수 있다. 그러나, 어레이(14)가 병진 이동으로 이미지 센서(12)에 대해 이동하게 하는 것은, 예를 들어, 이미지 센서(12)의 다른 구성요소들로의 전기적인 연결에 작은 정도로만 기계적인 스트레스를 주거나 또는 전혀 주지 않기 위해 유리할 수 있다.
제2 상대적 이동을 생성하기 위해, 광학 이미지 안정기(34)는 빔-편향 수단(18)의 회전 이동을 생성 또는 허용하도록, 그리고/또는 이미지 축(38)을 따라 이미지 센서(12) 및 어레이(14) 사이의 상대적 병진 이동 및/또는 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이의 상대적 병진 이동을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이를 위해 대응하는 액추에이터들이 배열될 수 있다. 회전 이동(38)과 나란하게 또는 그의 일부로서와 같이, 회전 운동을 생성하기 위하여, 광학 이미지 안정기(34)는 회전 운동(38)을 생성하도록 구성된 액추에이터를 예시적으로 포함할 수 있다. 광학 이미지 안정화를 얻기 위해 상대적 병진 이동으로서 제1 및 제2 상대적 이동을 제어하도록 하는 광학 이미지 안정기(34)의 구현이 가능하지만, 이 경우 제2 이미지 축(38)을 따른 구성요소들의 병진 이동이 회피될 수 있기 때문에 제2 상대적 이동은 회전 이동(38)이 되는 구현이 유리할 수 있다. 이 방향은 일부 구현예에 따라 가능한 한 작게 유지되는 다중-조리개 이미징 장치(60)의 두께 방향에 평행하게 될 수 있다. 이러한 목표는 회전 이동에 의해 달성될 수 있다.
도 6을 고려할 때, 그리고 광학 이미지 안정기(38)에 의해 트리거될 수 있는 z-방향을 따른 어레이(14)의 회전 이동(38) 및/또는 병진 이동을 고려할 때, 격막 구조물(22)의 변형은 상대적 이동에 기초하여 발생하므로 각각의 상대적 이동이 광학 이미지 안정기(34)에 의해 발생되는 경우, 격막 구조물(22)의 탄성 또는 격막 구조물(22)의 경도(stiffness)에 기초하여, 그리고 격막 구조물(22)와 어레이(14) 또는 빔-편향 수단(18) 사이의 기계적 접촉에 기초하여, 복원력이 얻어질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이러한 복원력은 탄성 연결 구성요소와 같은 특별한 별도의 스프링 구조물에 의해서도 적어도 부분적으로 얻어질 수 있다. 복원력은 광학 이미지 안정기(34)의 힘이 제거(withdraw)되는 경우 광학 이미지 안정기(34)에 의한 상대적 이동과 관련한 최대 상대적 이동, 즉, 최대 편향의 적어도 30%, 적어도 20% 또는 적어도 10%를 복원하도록 구성될 수 있다.
즉, 가요성 격막(22) 자체 또는 부가적으로 도입되거나 적용되는 구성요소들은 빔-편향 수단에 대해 스프링 요소로서 작용할 수 있고, 따라서 예를 들어 광학 이미지 안정화를 위해 후자를 사용하는 경우 복원 효과를 가질 수 있다.
도 7은 빔-편향 수단(18)으로부터 시작할 때 관찰 방향(271 및 272)을 따라 배열된 투명 구조물들(42a 및 42b)을 포함하는, 일 실시예에 따른 다중-조리개 이미징 장치(70)의 개략적인 사시도를 도시한다. 투명 구조물들(42a 및 42b)은 하우징(31), 빔-편향 수단(18) 또는 다른 구성요소들에 먼지 또는 입자들이 들어가는 것을 방지하도록 구성된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 사용자의 손가락 또는 이와 유사한 것에 의해서와 같이, 빔-편향 수단(18)을 접촉하는 것이 방지되거나 더 어려워질 수 있다. 다중-조리개 이미징 장치(70)는 2개의 관찰 방향 및 2개의 투명 구조물들(42a 및 42b)을 예시적으로 포함하며, 각각의 투명 구조물들(42a 및 42b)은 각각, 관찰 방향들(271 및 272) 중 하나와 연관될 수 있다. 예를 들어, 단지 하나의 관찰 방향만을 나타내도록 구성될 수 있는 다중-조리개 이미징 장치(10)를 고려하는 경우, 다중-조리개 이미징 장치는 또한 하나의 투명한 구조물(42)만을 갖도록 구현될 수 있다.
투명 구조물들(42a)은, 예를 들어, 유리 재료 및/또는 폴리머 재료를 포함할 수 있고, 다중-조리개 이미징 장치(70)에 의해 포착될 전자기 복사에 대해 기본적으로 투명하도록 형성될 수 있으며, 여기서 또한 필터들이 투명 구조물 내에 도입되는 것으로 생각될 수도 있다. 투명 구조물들(42a 및/또는 42b)은 낮은 표면 거칠기(roughness)를 포함할 수 있으며, 이는 투명 구조물들(42a 및/또는 42b)이 매끄럽게 형성될 수 있음을 의미한다.
투명 구조물(42a 및/또는 42b)에 대한 거칠기(Ra)의 예시적이지만, 제한적이지 않은 값은, 예를 들면, 최대 0.03 pm, 최대 0.005 pm 또는 최대 0.0005 pm일 수 있다. 격막 구조물(22)은 거칠기 값이 투명 구조물들(42a및/또는 42b)의 거칠기보다 상대적으로 클 수 있다. 이는 격막 구조물 및 투명 구조물 사이의 기계적 접촉의 경우에, 격막 구조물(22)이 투명 구조물(42a 및/또는 42b)에 접착되는 것을 더 어렵게 만들거나 심지어 방지되게 한다. 이는, 어레이(14)와의 기계적 접촉에 대한 대안으로서, 격막 구조물(22)이 예컨대 시간에 따라 교대로, 투명 구조물(42a 및/또는 42b)과 기계적으로 접촉할 수 있음을 의미한다. 제1 위치 및 제2 위치에서, 격막 구조물은 한편으로는 어레이 또는 투명 구조물들(42a 및 42b) 중 하나와, 다른 한편으로는 빔-편향 수단(18)과 기계적으로 접촉할 수 있다.
즉, 가요성 격막(22)은 격막이 커버 유리(42a 및/또는 42b)와 같은 매끄러운 표면에 접착되지 않도록 거친 표면을 포함할 수 있고, 그리고/또는 빔-편향 수단에 의해 인가될 수 있는 낮은 힘으로 표면으로부터 제거될 수 있다. 이는 접착이 일어나는 경우에도, 격막 구조물(22)은 회전 이동에 의해 투명 구조물(42a 및/또는 42b)으로부터 쉽게 제거될 수 있음을 의미한다.
도 8은 투명 구조물들(42a 및 42b)을 선택적으로 포함할 수 있지만, 이들 없이도 쉽게 구현될 수 있는 다중-조리개 이미징 장치(80)의 개략적인 측단면도를 도시한다. 다중-조리개 이미징 장치(80)는 격막 구조물(22)과 유사하도록 구현될 수 있는 격막 구조물(22')을 포함하지만, 강자성 또는 상자성 재료와 같은 자기 또는 자화가능한 재료를 더 포함할 수 있다. 이러한 재료는, 예를 들어, 격막 구조물(22)의 재료 내에 입자, 칩(chips), 칩(shavings) 또는 그라인딩(grindings)으로서 도입될 수 있다. 이는 격막 구조물(22')이 자성 재료를 포함할 수 있음을 의미한다. 자기장-제공 구성요소(44a 및/또는 44b), 즉 자기장 소스는 하우징(31) 및/또는 투명 구조물(42a 및/또는 42b)에 인접하여, 결과적으로 격막 구조물(22)에 인접하여 배열될 수 있다. 자기장-제공 요소(44a 및/또는 44b)는 바람직하게는, 상대적으로 강한 자기장과, 상대적으로 약한 자기장이나 자기장 없는 상태를 적시에 교대하는 방식으로, 제공하는 구성요소일 수 있다. 자기장 소스(44a 및 44b)는, 예를 들어, 전자석일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 자기장 소스가 예를 들어 영구 자석을 포함하되, 짧은 거리를 이용하여 상대적으로 큰 자기장을 제공하고 긴 거리를 이용하여 상대적으로 작은 자기장을 제공하기 위해 격막 구조물(22')에 대해 가변적 거리로 배열될 수 있는 것으로 생각될 수도 있다.
자기장 소스들(44a 및 44b)의 자기장은, 해당 자기장에 기초하여 격막 구조물(22')에 인력이 인가되어, 상기 인력이 빔-편향 수단(18)의 회전 이동을 수행하거나 적어도 지지하도록 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 빔-편향 수단(18)의 회전 이동 이후에, 어레이(14)의 시야 내에 남아 있을 수 있는 격막 구조물(22')의 일부가 해당 시야로부터 인력에 의해 이동되는 것으로, 즉, 끌어당겨지는 것으로 생각될 수도 있다.
즉, 빔-편향 수단(18)의 회전 이동에 부가하여 가요성 격막을 끌어당기는 전자석은 어레이 대물렌즈의 위아래에서 코일로, 그리고 아마도, 격막이 여전히 향상된 광-밀봉 효과를 보이도록 부가적인 코어로, 형성될 수 있다.
격막 구조물의 전술된 배열은 다중-조리개 이미징 장치에서 미광 억제를 향상시킨다. 이러한 다중-조리개 이미징 장치들 및/또는 다중-조리개 이미징 시스템들은 선형 채널 배열 및 가능한 가장 작은 크기를 갖는 개념들로 적용될 수 있다.
실시예들에 따르면, 초점 수단은, 2개의 또는 여러 개의 또는 아마도 모든 광학 채널들에 대해 채널-개별적인 방식으로, 다중-조리개 이미징 장치(80) 또는 본원에 설명된 다중-조리개 이미징 장치(10, 20, 30, 40, 50, 60 또는 70)와 같은 다른 다중-조리개 이미징 장치의 초점을 변경하도록 제공되고 구성될 수 있다. 여기서, 예를 들어, 어레이(14) 및 이미지 센서(12) 사이의 거리를 변화시키기 위해 액추에이터가 사용될 수 있다. 이는 광학 채널의 광학계(즉, 대물렌즈)가 축 방향으로 이동되는 경우와 같이, 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이에 가변적 거리를 초래할 수 있다. 가요성 또는 탄성 격막으로 인하여, 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이의 간극은, x-방향을 따른 격막 구조물(22')의 축 방향 연장이 어레이(14) 및 빔-편향 수단(18) 사이의 최대 거리보다 크거나 같은 경우에서와 같이, 폐쇄되게 유지될 수 있다. 상기 거리를 감소 및/또는 증가시키는 경우, 격막 구조물(22')의 압축/연장 또는 변형이 상기 간극의 폐쇄를 유지시킬 수 있다.
도 9는, 예를 들어, 다중-조리개 이미징 장치(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 또는 80)와 같이, 전술한 다중-조리개 이미징 장치를 사용하여 포착될 수 있는 것과 같은, 전체 시야(71)의 개략적인 예를 도시한다. 여기에 설명된 다중-조리개 이미징 장치는 전체 시야의 4개의 부분 시야(72a-72d)를 포착하기 위한 4개의 광학 채널을 예시적으로 포함하도록 기술되어 있지만, 본원에 설명된 다중-조리개 이미징 장치는 또한 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 10개, 적어도 20개, 또는 심지어 더 많은 개수와 같이, 다른 개수의 광학 채널들로 형성될 수도 있음을 유의해야 한다. 또한, 부분 시야(72a-72d)의 일부가 2개 이상의 광학 채널에 의해 포착될 수 있는 것으로 생각될 수 있음을 유의해야 한다. 다중-조리개 이미징 장치들의 광학 채널들의 광학 경로들은 서로 다른 부분 시야들(72a-72d)로 지향될 수 있으며, 부분 시야(72a-72d)는 각각의 광학 채널에 연관될 수 있다. 예시적으로, 부분 시야(72a-72d)는 개별 부분 이미지들의 합이 전체 이미지를 형성할 수 있도록, 중첩된다. 다중-조리개 이미징 장치가 4개가 아닌 다수의 광학 채널들을 포함하는 경우, 전체 시야(71)는 4개가 아닌 다수의 부분 시야들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 부분 시야(72a-72d)는 스테레오, 트리오(trio), 쿼트(quattro) 카메라들 또는 더 많은 카메라들을 형성하도록 더 많은 수의 모듈(다중-조리개 이미징 장치)을 갖는 제2의 또는 그 이상의 광학 채널들에 의해 포착될 수 있다. 개별 모듈들은 픽셀의 조각들로 대체될 수 있고, 초고해상도의 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원하는 만큼의 다수의 광학 채널 및/또는 다수의 다중-조리개 이미징 장치 및/또는 다수의 부분 시야가 선택될 수 있다.
도 10은 하우징(73) 및 상기 하우징(73) 내에 배열되는 제1 다중-조리개 이미징 장치(10b) 및 제2 다중-조리개 이미징 장치(10b)를 포함하는, 이미징 시스템(100)의 개략적인 사시도를 도시한다. 이미징 시스템(100)은 다중-조리개 이미징 장치들(10a및 10b)의 포착 영역들의 중첩 영역에서와 같이 적어도 부분적으로, 다중-조리개 이미징 장치들(10a및 10b)을 사용하여 입체적으로 전체 시야(71)를 포착하도록 구성된다. 중첩 영역은 전체 시야(71)의 일부를 형성할 수 있지만, 전체 시야(71)를 완전히 또는 거의 완전히, 즉 적어도 95%, 적어도 97% 또는 적어도 99%의 부분을 커버할 수도 있다. 전체 시야(71)는, 예를 들어, 주 측면(74a)의 반대쪽을 향하는 하우징(73)의 주 측면(74b)에 배열된다. 예시적으로, 다중-조리개 이미징 장치들(10a 및 10b)은 투명 영역들(68a 및 68c)을 통해 전체 시야(71)를 포착할 수 있으며, 주 측면(74b)에 배열된 격막(78a 및 78c)은 적어도 부분적으로 투명하다. 주 측면(74a)에 배열된 격막(78b 및 78d)은 각각 투명한 영역(78b 및 78d)을 포함할 수 있으며, 이들은, 다중-조리개 이미징 장치(10a 및/또는 10b)에 의해 포착된 이미지를 오염시킬 수 있는, 주 측면(74a)을 향하는 측면으로부터의 미광의 정도가 적어도 감소되도록 적어도 부분적으로, 투명한 영역(68b 및 68d)을 광학적으로 밀봉한다.
다중-조리개 이미징 장치(10a 및 10b)가 서로 공간적으로 분리되게 배열되는 것으로 도시되어 있지만, 다중-조리개 이미징 장치(10a 및 10b)는 또한 공간적으로 인접하거나 조합된 방식으로 배열될 수도 있다. 예시적으로, 이미징 장치(10a 및 10b)의 어레이들은 서로에 대해 인접하게 또는 서로 평행하게 배열될 수 있다. 어레이들은 각각의 다중-조리개 이미징 장치(10a 및 10b)는 단일-라인 어레이를 포함하는, 단일 라인들로 형성될 수 있고 서로에 대해 배열된 라인들을 형성할 수 있다. 다중-조리개 이미징 장치(10a 및 10b)는 공통의 빔-편향 수단 및/또는 공통의 캐리어(47) 및/또는 공통의 이미지 센서(12)를 포함할 수 있다. 적어도 다중-조리개 이미징 장치(20, 30, 40, 50, 60, 70 및/또는 80)는 다중-조리개 이미징 장치(10a 및/또는 10b), 및/또는 다른 다중-조리개 이미징 장치(10)에 부가로서 또는 대안으로서 배열될 수 있다. 빔-편향 수단(18) 또는 어레이(14)와 같은, 전술한 공통의 구성요소는, 예를 들어, 빔-편향 수단의 이동이 여러 모듈들의 광학 채널에 대해 공통된 광학 이미지 안정화를 허용하는 효과를 가질 수 있기 때문에, 공통의 광학 이미지 안정기에 의해 사용될 수 있다. 이에 따라, 광학 이미지 안정기가 여러 모듈들에 대해 구현될 수도 있고/있거나, 공통의 기준 채널이 여러 모듈들에 대해 사용될 수 있다.
투명 영역(68a-68d)은 사용되지 않는 경우에 광학 셋업을 커버하는 스위치가능한 격막(78a-78d)을 더 구비할 수 있다. 상기 격막(78a-78d)은 기계적으로 이동되는 부품을 포함할 수 있다. 기계적으로 이동되는 부품의 이동은 예를 들어, 다른 유형의 이동을 위해 제공될 수도 있는 바와 같은 액추에이터를 사용하여 발생할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 격막(78a-78d)은 전기적으로 제어 가능할 수 있고, 전기변색층(electrochromic layer) 또는 전기변색층들의 시퀀스를 포함할 수 있으며, 즉, 전기변색 격막으로서 구현될 수 있다.
도 11은, 예를 들어, 이미징 시스템(100) 내에 배열될 수 있는 제1 다중-조리개 이미징 장치(10a) 및 제2 다중-조리개 이미징 장치(10b)를 포함하는 개략적인 셋업을 도시한다. 어레이들(14a 및 14b)은 단일 라인으로 형성될 수 있고, 하나의 공통 라인을 형성할 수 있다. 이미지 센서(12a 및 12b)는 공통의 기판 상에, 또는 공통 회로기판이나 공통 연성기판과 같은 공통의 회로 캐리어 상에 마킹될 수 있다. 대안적으로, 이미지 센서(12a 및 12b)는 서로 다른 기판을 포함할 수도 있다. 물론, 공통의 이미지 센서, 공통의 어레이 및/또는 공통의 빔-편향 수단(18)을 포함하는 다중-조리개 이미징 장치들 및 별개의 구성요소들을 포함하는 다른 다중-조리개 이미징 장치들과 같이, 이러한 대안들의 서로 다른 혼합도 가능하다. 공통의 이미지 센서, 공통의 어레이 및/또는 공통의 빔-편향 수단을 이용하는 것은, 적은 수의 액추에이터를 구동함으로써 상당한 정밀도로 각각의 구성요소들을 이동시킬 수 있고, 액추에이터들 사이의 동기화가 감소되거나 회피될 수 있는 점에서 유리하다. 또한, 높은 열적 안정성이 얻어질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 다른 및/또는 서로 다른 다중-조리개 이미징 장치는 공통의 어레이, 공통 이미지 센서 및/또는 공통의 빔-편향 수단을 포함할 수 있다.
도 12는 다중-조리개 이미징 장치(10)와 같은 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 방법(1200)의 개략적인 흐름도를 도시한다.
방법(1200)은 각각의 광학 채널이 이미지 센서의 이미지 센서 영역 상으로 전체 시야의 부분 시야를 이미징하기 위한 광학계를 포함하도록 광학 채널들의 어레이를 제공하는 단계(1210)를 포함한다. 단계(1220)에서는, 광학 채널들의 광학 경로를 다중-조리개 이미징 장치의 관찰 방향으로 편향시키기 위한 빔-편향 수단을 배열한다. 단계(1230)에서는, 어레이 및 빔-편향 수단 사이의 간극을 적어도 부분적으로 폐쇄하기 위해 격막 구조물을 배열한다.
일부 측면들이 장치와 관련하여 설명되었지만, 이러한 측면들은 또한 장치의 블록 또는 구성요소가, 대응하는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징인 것으로 이해될 수 있도록, 대응하는 방법의 설명을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 방법 단계와 관련하여 또는 방법 단계로서 설명된 측면들은 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 세부사항 또는 특징의 설명을 또한 나타낸다.
전술한 실시예들은 단지 본 발명의 원리들의 예시를 나타낸다. 본원에 설명된 배열 및 세부사항의 수정 및 변형은 통상의 기술자에게 명백할 것임이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 다음 청구항들의 범위에 의해서만 제한되며, 실시예들의 설명을 이용하여 본원에 제시된 구체적인 세부사항들에 의해서 제한되지는 않는 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 다중-조리개 이미징 장치로서,
    각각의 광학 채널(16a-16h)은 이미지 센서(12)의 이미지 센서 영역(24a-24h) 상에 전체 시야(71)의 부분 시야(72a-72d)를 이미징하기 위한 광학계(64a-64h)를 포함하는 광학 채널들(16a-16h)의 어레이(14);
    상기 광학 채널들(16a-16h)의 광학 경로(26a-26h)를 상기 다중-조리개 이미징 장치의 관찰 방향(271 또는 272)으로 편향시키기 위한 빔-편향 수단(18); 및
    상기 어레이(14) 및 상기 빔-편향 수단(18) 사이의 간극(291, 292)을 적어도 부분적으로 폐쇄하도록 배열된 격막 구조물(22; 22')을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  2. 제1항에 있어서, 광학 채널(16a-16h)의 광학 경로(26a-26h)가 상기 빔-편향 수단(18)에 의해 편향되는 방향은 각각의 부분 시야(72a-72d)와 연관되고, 상기 격막 구조물(22; 22')은 상기 관찰 방향(271, 272)을 따른 상기 부분 시야와 연관된 방향들과 상이한 방향으로부터의 빛의 진입을 적어도 부분적으로 감소시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 어레이(14)는 상기 빔-편향 수단(18)에 대해 특정한 거리에 배열되고, 상기 광학계(64a-64h)를 지지하기 위한 캐리어(47), 상기 어레이(14)의 하우징(31), 또는 상기 빔-편향 수단(18)으로의 입자들의 진입을 적어도 부분적으로 감소시키도록 구성된 투명 구조물(42a, 42b)를 포함하며, 상기 거리는 상기 간극(291, 292)을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 격막 구조물(22; 22')은, 한편으로 상기 캐리어(47), 상기 하우징(31) 또는 상기 투명 구조물(42a, 42b)과의 기계적 접촉에 의해, 그리고 다른 한편으로 상기 빔-편향 수단(18)과의 기계적 접촉에 의해, 상기 간극을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막 구조물(22; 22')은 상기 어레이(14) 및 상기 빔-편향 수단(18) 사이의 상기 광학 채널들(16a-16h)의 상기 광학 경로들(26a-26h)이 통과하는 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔-편향 수단(18)은 제1 위치에서 상기 광학 경로들(26a-26h)을 제1 관찰 방향(271)으로 지향시키고, 제2 위치에서 상기 광학 경로들(26a-26h)을 제2 관찰 방향(272)으로 편향시키도록 구성되고, 상기 빔-편향 수단(18)은 회전 이동가능하게 지지되고 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 회전 방식으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 격막 구조물(22; 22')은 상기 빔-편향 수단(18)에 기계적으로 연결되고, 상기 빔-편향 수단(18)과 함께 이동 가능한 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 격막 구조물(22; 22')은 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서, 한편으로 상기 어레이(14)와, 또는 상기 빔-편향 수단(18)에 대한 입자들의 진입을 적어도 부분적으로 감소시키도록 구성된 투명 구조물(42a, 42b)과, 기계적으로 접촉하고, 다른 한편으로 상기 빔-편향 수단(18)과 기계적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막 구조물(22; 22')은 상기 제1 위치에서, 상기 어레이(14)의 제1의 2차적 측면(314)에 인접하고 이에 기계적으로 접촉하고, 상기 제2 위치에서, 상기 어레이(14)의 반대쪽의 제2의 2차적 측면(313)에 인접하고 이에 기계적으로 접촉하며, 상기 빔-편향 수단(18)은, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 회전가능하게 배열되고 상기 격막 구조물(22; 22')이 상기 어레이(14)의 상기 제1의 및 제2의 2차적 측면들(313, 314)로부터 이격되는 제3 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 어레이(14) 및 상기 격막 구조물(22; 22') 사이의 거리를 일시적으로 증가시키기 위하여, 상기 회전 이동 동안에, 상기 어레이(14) 및 상기 격막 구조물(22; 22') 사이의 병진 이동을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막 구조물은 상기 광학 경로들(26a-26h)이 편향되는 경우에, 한편으로 상기 어레이(14)와, 또는 상기 빔-편향 수단(18)에 대한 입자들의 진입을 적어도 부분적으로 감소시키도록 구성되는 투명 구조물(42a, 42b)과 기계적으로 접촉하도록, 다른 한편으로 상기 빔-편향 수단(18)과 기계적으로 접촉하도록 구성되고, 상기 격막 구조물(22; 22')은, 광학 이미지 안정화를 위한 상기 어레이(14) 및 상기 빔-편향 수단(18) 사이의 상대적 이동을 이용하여, 최대 상대적 이동의 적어도 30%를 복원하도록 구성되는 복원력을 생성하는 기계적 경도를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막 구조물(22')은 자성 재료를 포함하고, 자기장-제공 구성요소(44a, 44b)가 상기 격막 구조물(22')에 인접하여 배열되어, 상기 격막 구조물(22')을 끌어당기도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 경로들이 편향되는 방향을 따라 투명 구조물(42a, 42b)이 배열되어, 상기 빔-편향 수단(18)에 대한 입자들의 진입을 적어도 부분적으로 감소시키도록 구성되고, 상기 격막 구조물(22; 22')의 표면 거칠기는 상기 투명 구조물(42a, 42b)의 표면 거칠기보다 큰 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔-편향 수단(18)은 서로 인접하게 배열된 면들(172a-172d)의 어레이로서 형성되고, 각각의 광학 채널(16a-16d)은 상기 면들(172a-172d) 중 하나에 연관되며, 상기 격막 구조물(22; 22')은 상기 면들(172a-172d)의 어레이 상에 연장되는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막 구조물(22; 22')은 탄성적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격막 구조물(22; 22')은 부분적으로 또는 완전히 불투명게 형성되는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔-편향 수단(18)은 제1 반사성 주 측면(174a) 및 제2 반사성 주 측면(174b)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 반사성 주 측면들(174a, 174b)은 최대 60°의 각도(δ)로 서로에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이(14)는 상기 광학 채널들(16a-16h)이 통과하고 상기 광학계(64a-64h)가 장착되는 투명 캐리어(47)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이(14) 및 상기 빔-편향 수단(18) 사이의 거리를 변경시킴으로써 상기 다중-조리개 이미징 장치의 초점을 설정하기 위한 초점 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치.
  20. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 다중-조리개 이미징 장치를 포함하는 제1 모듈, 및 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 다중-조리개 이미징 장치를 포함하는 제2 모듈을 포함하되, 상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈은 적어도 입체적으로 전체 시야(71)를 포착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 모듈(10a) 및 상기 제2 모듈(10b)은 공통의 어레이(14), 공통의 빔-편향 수단(18) 및 공통의 이미지 센서(12) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미징 시스템.
  22. 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 방법(1200)으로서, 상기 방법(1200)은,
    각각의 광학 채널이 이미지 센서의 이미지 센서 영역 상으로 전체 시야의 부분 시야를 이미징하기 위한 광학계를 포함하는, 광학 채널들의 어레이(14)를 제공하는 단계(1210);
    상기 다중-조리개 이미징 장치의 관찰 방향으로 상기 광학 채널들의 광학 경로를 편향시키기 위한 빔-편향 수단을 배열하는 단계(1220); 및
    상기 어레이 및 상기 빔-편향 수단 사이의 간극을 적어도 부분적으로 폐쇄하기 위해 격막 구조물을 배열하는 단계(1230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중-조리개 이미징 장치를 제공하기 위한 방법.
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