TWI710804B - 多孔徑成像裝置、成像系統和提供多孔徑成像裝置的方法 - Google Patents

多孔徑成像裝置、成像系統和提供多孔徑成像裝置的方法 Download PDF

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Abstract

一種多孔徑成像裝置，包含一圖像傳感器和一光學通道陣列，其中每個光學通道包含用於投影圖像傳感器的一圖像傳感器區域上的一總視角的一局部視角的一光學器件。多孔徑成像裝置包含一光束偏轉裝置，用於偏轉光學通道的光路；和一光學圖像穩定器，用於藉由在圖像傳感器、陣列和光束偏轉裝置之間產生第一平移相對運動而沿著第一圖像軸進行圖像穩定以及藉由在圖像傳感器、陣列和光束偏轉裝置之間產生第二相對移動而沿著第二圖像軸進行圖像穩定。該裝置包含用於沿著該第一和第二圖像軸對該陣列的第一光學通道進行圖像穩定的一電子圖像穩定器。

Description

多孔徑成像裝置、成像系統和提供多孔徑成像裝置的方法
本發明係關於多孔徑成像裝置、成像系統和提供多孔徑成像裝置的方法。本發明尤指一種具有一線性通道配置和一小尺寸或非常小尺寸的多孔徑成像系統。
傳統的相機具有成像整個物場之一成像通道。該等相機具有自適應組件，以致能一物鏡(objective)和一圖像傳感器之間的一相對橫向二維位移，俾實現一光學圖像穩定功能。具有一線性通道佈置的多孔徑成像系統由多個成像通道所組成，每個成像通道僅擷取物件的一部分且並包含一偏轉鏡頭。
理想的是，具有能實現小型化(compact)之物件區域或視場之多通道擷取的概念。
因此，本發明的目的係提供一種多孔徑成像裝置和一種提供多孔徑成像裝置的方法，以能實現小型化，即具有小的安裝空間和高圖像品質。
此目的可藉由獨立請求項的主題來解決。
本發明的一個發現是已經認識到，上述目的可以藉由如下事實來解決，可以藉由該圖像傳感器、一光學通道陣列和一光束偏轉裝置之間的一相對運動而獲得由該多孔徑成像裝置擷取的一圖像的一光學圖像穩定，因此可以使用現有的元件，這使得結構小型化並且提供一高圖像品質。光學通道之間的任何偏差可經由一電子圖像穩定器進行額外平衡，從而藉由在光學通道之間不同的一電子校正，來改善通道全域光學圖像穩定性。
根據一個實施例，一種多孔徑成像裝置包含一圖像傳感器、 一光學通道陣列、一光束偏轉裝置和一光學圖像穩定器。該光學通道陣列的每一個光學通道包含一光學器件，其用於投影一總視場的一部分視場於該圖像傳感器的一圖像傳感器區域。該光束偏轉裝置被配置以偏轉該等光學通道的一光路。該光學圖像穩定器被配置為藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第一相對運動，以沿著一第一圖像軸提供一圖像穩定，並且藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第二相對運動，以沿著一第二圖像軸提供一圖像穩定。該多孔徑成像裝置包含一電子圖像穩定器，其係用於沿著該第一和第二圖像軸對該陣列的一第一光學通道進行圖像穩定。
另外的實施例係關於成像系統和提供多孔徑成像裝置的方法。
其它有利的實施方式係為從屬權利要求的主題。
依據本揭露之一特色，本揭露提出一種多孔徑成像裝置，其包含：一個圖像傳感器、一光學通道陣列、一光束偏轉裝置、一光學圖像穩定器及一電子圖像穩定器。該光學通道陣列的每個光學通道包含一光學器件，其用於投影一總視場的一部分視場於該圖像傳感器的一圖像傳感器區域。該光束偏轉裝置用於偏轉該等光學通道的一光路。該光學圖像穩定器藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第一相對運動，以沿著一第一圖像軸進行圖像穩定，並且藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第二相對運動，以沿著一第二圖像軸進行圖像穩定。該電子圖像穩定器係用於沿著該第一和第二圖像軸對該陣列的一第一光學通道進行圖像穩定。
依據本揭露之一另特色，本揭露提出一種提供多孔徑成像裝置的方法，其包含：提供一圖像傳感器；提供一光學通道陣列，使得每個光學通道包含用於投影該圖像傳感器的一圖像傳感器區域上的一總視場的一局部視場的一光學器件；佈置用於偏轉該光學通道的光路的一光束偏轉裝置；藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第一相對運動，佈置一光學圖像穩定器來用於沿著一第一圖像軸之圖像穩定，並 且藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第二相對移動，來沿著一第二圖像軸進行圖像穩定；以及佈置一電子圖像穩定器，用於沿該第一和第二圖像軸對陣列的第一光學通道進行圖像穩定。
本發明主題的各種目的、特徵、面向和優點將從以下對較佳實施例的詳細描述以及附圖中變得更加明顯，附圖中相同的附圖標記表示相同的部件。
所示實施例在附圖中以示例，而非限制的方式示出，其中相同的參考標號表示相似的元件。
隨後參照附圖描述本發明的較佳實施例，其中：
10、10’、20、30、40、190:多孔徑成像裝置
12、12a、12b:圖像傳感器
16a-h:光學通道
14、14a、14b:陣列
18:光束偏轉裝置
64:光學器件
64a-h:光學器件/透鏡
24a-h:圖像傳感器區域
26、26'、26a-d:光路
22:光學圖像穩定器
28:第一圖像軸/方向
32:第二圖像軸/方向
34:第一相對運動
36、36a、36b、37、42、42'、58、54:致動器
39a、39、66:平移運動
35、65:線延伸方向
38:第一相對運動/旋轉運動
44:旋轉軸
41:電子圖像穩定器
47:載體
46a-d、172、172a-d:光束偏轉元件
52a、52b、48:平面
55:長方體
53a、53b:側面
57、182:厚度方向
α、γ 1、γ 2:角度
51a、51b、175a、175b:表面法線
54:聚焦裝置
56:可變距離
56'、88、88':距離
62:基板
Pos1:第一位置
Pos2:第二位置
66:運動方向
70:總視場
72a-d:部分視場
f1~f4:焦距
46a-h:小平面
46:光束偏轉區域
174a:側面/第一主側面
174b:側面/第二主側面
174c:側面/第三側面
174d:側面/第三側面
176:位移軸
178:表面重心
184:方向
186、186a、186b:凹部
188:連接元件
60:成像系統
92:扁平殼體
a:第一殼體方向
94a:第一擴張部
b:第二殼體方向
94b:第二擴張部
c:第三殼體方向
94c:第三擴張部
78a、78c、78b、78d、96a-b:光圈
94b、94c:長殼體側面
94a:殼體方向
80:裝置
72:殼體
10a:第一多孔徑成像裝置
10b:第二多孔徑成像裝置
74a、74b:主側面
68a、68c、68b、68d:透明區域
45:致動器
80:成像系統
71、71':物件
73a、73b、73c、73d、73'a-d、73"a-d、73'''b-d、77'''a、77'''b:圖像
75a:左圖像
77a:左總圖像
77b:右總圖像
79、82a-d、84a-b:箭頭
1100:方法
1110、1120、1130、1140、1150:步驟
圖1a係顯示根據一個實施例的一多孔徑成像裝置之一示意圖。
圖1b係顯示根據一個實施例的一多孔徑成像裝置的一示意圖，其中一致動器連接到一圖像傳感器。
圖2a係顯示根據一個實施例的另一個多孔徑成像裝置的一示意性之側面剖視圖。
圖2b係顯示圖2a的多徑孔成像裝置的一示意性側面剖視圖。
圖3係顯示根據一個實施例的一多孔徑成像裝置的一示意性俯視圖，其中一光束偏轉裝置包含各種光束偏轉元件。
圖4a係顯示根據一個實施例的具有以單線方式佈置的一光學通道之多孔徑成像裝置的一示意性透視圖。
圖4b係顯示根據一個實施例的一總視場的一示意圖，例如可被本案之該多孔徑成像裝置所擷取。
圖4c係顯示圖4a的多孔成徑像裝置的一示意性透視圖，該圖用作描述光學圖像穩定和電子圖像穩定的組合的有利實現之基礎。
圖5a係顯示根據一個實施例之形成一小平面陣列的一光束偏轉裝置的一示意圖。
圖5b係顯示根據一個實施例的光束偏轉裝置的一示意圖，其中，與圖5a中的圖示相比，小平面包含不同的分類。
圖6a~圖6f係顯示根據實施例的光束偏轉裝置的有利實現。
圖7係顯示根據一個實施例的一成像系統之一示意性透視圖。
圖8係顯示根據一個實施例中一包含兩個多孔徑成像裝置的可攜式設備之示意性透視圖。
圖9係顯示包含一第一多孔徑成像裝置和一第二多孔徑成像裝置的一示意性結構，該第一和第二多孔徑成像裝置分別具有一共同圖像傳感器、一共同陣列和一共同光束偏轉單元。
圖10a~圖10e係顯示根據一個實施例的電子圖像穩定器的實施方式的示意圖。
圖11係顯示根據一個實施例的提供一多孔徑成像裝置的一方法之一示意圖。
在參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明之前，應當指出，在不同的附圖中相同的、功能上相同的和操作上相同的元件、物體和/或結構具有相同的參考標記，使得這些元件在不同實施例中之描述可互換和/或相互適用。
圖1a係顯示根據一個實施例的一多孔徑成像裝置10之一示意圖。該多孔徑成像裝置10包含一圖像傳感器12、一光學通道16a-h的陣列14、一光束偏轉裝置18及一光學圖像穩定器22。每一個光學通道16a-h包含一光學器件64a-h，其用於投影一總視場(total field of view)的一部分視場(partial field of view)於該圖像傳感器12的一圖像傳感器區域24a-h。光學通道可以被理解為光路的前進。光路可以受到佈置在該陣列14中的光學器件64a-h的影響，例如經由散置或集中設置。各個光學通道可以各自形成一完整的成像光學器件，並且可以各自包含至少一個光學元件、或一光學器件，例如折射型、繞射型或混合型透鏡，並且可以對使用該多孔徑成像裝置完全擷取的整個物體之一部分進行成像。這意味著該光學器件64a-h中的一個、多個或全部亦可以是光學器件的組合。一孔徑光圈可以相對於一個、多個或全部光學通道而被佈置。
舉例而言，該圖像傳感器區域24a-h的每一個可以由包含一 相應的像素陣列的一晶片所形成，其中圖像傳感器區域可以安置在一共同基板或一共同電路載體上，例如一共同電路板或一共同柔性板。另外地，顯然可能的是，該圖像傳感器區域24a-h的每一個可以由連續延伸而越過圖像傳感器區域24a-h的共同像素陣列之一部分所形成，其中該共同像素陣列例如係形成在單一個晶片上。舉例而言，僅在該圖像傳感器區域24a-h中讀出該共同像素陣列的像素值。這些替代方案的各種組合顯然也是可能的，例如，用於兩個或更多個通道的一晶片之存在以及用於其他通道的另一個晶片等。在圖像傳感器12為幾個晶片的情況下，例如，這些晶片可以安裝在一個或多個電路板或電路載體上，例如全部一起或成組地安裝等。此外，還有可能的解決方案是使用包含多個的個別像素區域的單一個晶片。另外的實施例包含幾個晶片，其依序包含個別像素區域。
該光束偏轉裝置18被配置以偏轉光學通道16a-h的光路26。該光學圖像穩定器22被配置為基於該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18之間的一相對移運動，以實現沿著一第一圖像軸28和沿著一第二圖像軸32的光學圖像穩定。該第一圖像軸28和該第二圖像軸32可以受到該圖像傳感器區域24a-h及/或該圖像傳感器12的一佈置或方向所影響。根據一個實施例，該圖像軸28和32被佈置為彼此垂直及/或與該圖像傳感器區域24a-d的像素之延伸方向一致。另外地或附加地，該圖像軸28和32可以指示經取樣或擷取之一部分視場或總視場所沿著的一方向。簡單地說，該圖像軸28和32可以在由該多孔徑成像裝置10所擷取的圖像中分別為一第一方向和一第二方向。舉例而言，該圖像軸28和32相對於彼此具有一非0°(≠0°)的角度，例如，它們在空間中彼此垂直地設置。
在擷取部分視場或總視場的擷取過程中，當該多孔徑成像裝置10相對於其視場被擷取的物體區域移動時，光學圖像穩定可能有利。該光學圖像穩定器22可以被配置為至少部分抵消該移動，以便減少或防止該圖像的抖動。對於沿著該圖像軸28的光學圖像穩定，該光學圖像穩定器22可以被配置以在該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18之間產生一第一相對運動34。對於沿著該圖像軸32的光學圖像穩定，該光學圖像穩定器22被配置以在該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18之 間產生依一第二相對移動。對於該第一相對運動34，該光學圖像穩定器22可以包含一致動器36及/或一致動器37，用於藉由使該陣列14及/或該圖像傳感器12沿該圖像軸28移位，俾產生該相對運動34。換句話說，雖然該致動器36係被顯示為其以平移方式而移開或移動該陣列14，但是根據另外的實施例，該致動器36可以替代地或附加地連接到圖像傳感器12，並且可以被配置成相對於陣列14以移動該圖像傳感器12。另外或附加地，光學圖像穩定器可以包含一致動器42，該致動器42被配置為沿著圖像軸線28以產生該光束偏轉裝置18的一平移運動39a。在這種情況下，該光學影像穩定器22被配置為使其執行該致動器36、37及/或42的運動，使得在該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18之間產生該相對運動34。這意味著，儘管在圖1a中，其顯示在該陣列14處有該相對運動34，但是替代地或者附加地，其他部件可以被移動。該相對運動34可平行於一線延伸方向35並垂直於該光路26而執行。然而，使該陣列14以平移方式相對於該圖像傳感器12運動可能是有利的，例如以便盡可能少或根本不對該圖像傳感器12相對於其他部件的一電氣互連進行機械地施壓。
為了產生該第二相對運動，該光學圖像穩定器22可以被配置為產生或致能該光束偏轉裝置18的一旋轉運動38、和/或提供該圖像傳感器12和該陣列14之間沿該圖像軸32的一平移相對運動、和/或該陣列14和該光束偏轉裝置18之間的一平移相對運動，其中該致動器36、37和/或42可以為此目的而設置。為了產生該旋轉運動38，該光學圖像穩定器22可以例如包含該致動器42，其係被設置以產生該旋轉運動38。另外，該光學圖像穩定器22可以被配置為使用該致動器42以沿著該圖像軸32而產生一平移運動39。基於該第一相對運動34和/或39a，可以沿著與其平行的一圖像方向(例如沿該圖像軸28或與該圖像軸28相反的方向)而獲得一光學圖像穩定。基於該第二相對運動38和/或39，可獲得沿著一圖像方向之一光學圖像穩定，該圖像方向係配置為在該圖像傳感器12的其一主側面中垂直於該旋轉運動38的一旋轉軸44，例如沿著該圖像軸32。主側面可以被理解為與其他側面相比包括較大或最大尺寸的一側。另外地或附加地，可以佈置諸如結合圖3中所描述的聚焦裝置，其係被配置以改變該多 孔徑成像裝置的一焦點。雖然實現該光學圖像穩定器22以使得該光學圖像穩定器22控制第一和第二相對運動為平移相對運動而獲得光學圖像穩定係可能的，但將該第二相對運動實施為一旋轉運動38可能是有利的，因為在這種情況下，其可以避免部件沿著該第二圖像軸32的一平移運動。該方向可能與該多孔徑成像裝置10的厚度方向平行，根據多個實施例，該厚度方向應盡可能小。這種目的可以藉由旋轉運動來實現。
簡單地說，代替垂直於該相對運動34的一平移運動，其可使用該旋轉運動38以獲得沿著該第二圖像軸32的光學圖像穩定。這使得其可以節省安裝空間俾致能垂直於該相對運動34的該平移相對運動。舉例而言，該平移相對運動可以設置為垂直於裝置的厚度方向，使得該裝置可以以小厚度被實現(即以薄的方式實現)。這在移動設備領域提供了特別的優勢，因為這些可以用扁平殼體來實現。
該多孔徑成像裝置10包含一電子圖像穩定器41，該電子圖像穩定器41被配置為即藉由運用該圖像數據，以電子方式俾穩定投影在該等圖像傳感器區域24a-h上的部分圖像。為此目的，可以單獨或組合使用不同的方法，例如電子減震(electronic Vibration Reducing,e-VR)、CoolPix S4相機穩定方法(Coolpix S4)、防抖動數位訊號處理器(Anti-Shake-DSP)和/或進階震動削減(Advanced Shake Reduction,ASR)。該電子圖像穩定器41被配置為將該陣列14的一第一光學通道(光學通道16a-h其中之一)的圖像傳感器區域24a-h之一第一局部圖像穩定到一第一範圍。此外，亦即以個別通道的方式，該電子圖像穩定器41可以被配置為將該陣列14的一第二光學通道(光學通道16a-h其中之另一)的圖像傳感器區域24a-h的一第二局部圖像附加地穩定到一第二範圍，該第二範圍係不同於該第一範圍。在這種情況下，該範圍係相關於沿該第一和第二圖像軸28和32所執行的一圖像校正，其中在這種情況下也包含圍繞圖像軸的旋轉等。
在實施方式中，該電子圖像穩定器41被配置為針對每個光學通道以個別通道的方式以執行電子圖像穩定，亦即針對該圖像傳感器區域24a-h的每個局部圖像。藉此，針對第一和第二光學通道(光學通道16a-h其中之二)，可以校正不同的像差或者甚至個別通道像差。
該光學通道的該光學器件64a-h可以各自包含不同的光學特性。舉例而言，藉由製造公差來獲得不同的光學特性，使得光學器件64a-h在相對於一個或多個光學特性上至多±10%、至多±5%或至多±3%的容差範圍內彼此不同，該光學特性或多個光學特性可為焦距、視場角、光學直徑等。
其已經認識到，在由製造相關方式不同的該光學器件64a-h之光學特性情況下，經由該圖像傳感器12、該相應光學通道的光學部件64a-h和該光束偏轉裝置18之間的一相對運動實現的光學圖像穩定導致該圖像傳感器區域24a-24d中的圖像會以不同方式改變的事實。這至少部分歸因於以下事實：對所有的光學通道，以相同方式執行機械運動以實現的一光學圖像穩定，亦即以通道全域方式，會導致經由該等光學器件64a-h的光路之不同改變。現在，不同的光學特性可不同地甚至可個別通道地影響該圖像傳感器區域24a-h的圖像。換言之，每個通道的不同圖像位移，其係在該光束偏轉單元和/或該陣列和/或該圖像傳感器之間相對運動並以相同方式影響所有的通道，會導致特別是通道的不同焦距。這可藉由與該光學圖像穩定化相結合的電子圖像穩定化來減少，亦即至少部分平衡或補償。這要根據焦距的光學特性來突顯。利用指向相同總視場之光學器件的兩個不同的光學焦距值，在光學圖像穩定的背景下相對移動導致光學通道的視軸和/或視圖方向被均等地改變的事實。然而，由於在光學器件64a-h中的焦距不同，圖像傳感器區域24a-h中的局部圖像的移動不相同，這可能導致在結合局部圖像時的高計算工作量或者甚至變型，即當執行拼接(stitching)時。
舉例而言，該陣列14可包含光學通道16a-h延伸穿過的一載體47。對此，舉例而言，該載體47可以被配置為不透明的並且可以包含用於光學通道16a-h的透明區域。該光學通道16a-h的光學器件64a-h可以佈置在該透明區域的內部或附近和/或在該透明區域的終端區域。另外地或附加地，該載體47可以被形成為透明的，並且可以例如包含聚合物材料和/或玻璃材料。該光學器件(透鏡)64a-h影響在圖像傳感器的各個圖像傳感器區域24a-h上的總視場的相應部分視場之投影，並可以被佈置在該載 體47的一表面處。
舉例而言，該致動器36和/或42可以被形成為一氣動式致動器、一液壓式致動器、一壓電式致動器、一直流馬達、一步進馬達、一熱式致動器、一靜電式致動器、一電致伸縮式致動器、一磁致伸縮式致動器或一移動線圈式驅動器。
舉例而言，該光束偏轉裝置18可以形成為至少在區域中反射。舉例而言，該光束偏轉裝置18可以包含區域或光束偏轉元件46a-d，其被配置以偏轉光路26，使得偏轉的光路包含不同的角度並且擷取總視場的不同部分視場。不同的角度可以由該光束偏轉裝置18和/或該光學通道16a-h的光學器件64a-h所產生。舉例而言，區域46a-d可以被形成為一平面鏡的小平面。該等小平面相對於該陣列14可包括不同傾斜。這可以致能該光路26朝向不同排列的局部視場的一偏轉、影響、驅動和/或散射。另外地，該光束偏轉裝置18可以被配置為一表面，其係被設置成在一側或兩側上反射，例如作為一反射鏡。該表面可以被形成為平面、或者在部分或平面上連續彎曲、和/或在部分或平面上不連續地彎曲。該光路26的一偏轉可以替代地或附加地經由該光學通道16a-h的光學器件64a-h所獲得。
換句話說，該光學圖像穩定的一相對運動會導致該多孔徑相機的所有通道中的相同機械偏轉。然而，所獲得的圖像位移則限定了光學圖像穩定作用的實際機制，其係另外取決於每個通道的成像光學器件的焦距。因此，除了以相同方式針對所有通道全域地執行的光學圖像穩定之外，一種認知則是引入了個別通道電子圖像穩定。該光束偏轉裝置既可用於偏轉觀看方向也可用於光學圖像穩定。
該光束偏轉裝置可以為跨越所有通道區域的平面、可以包含連續的或不連續的輪廓和/或可以部分地是平面的，即琢面化的，其中個別連續或不連續的輪廓之間的過渡可以另外包含用於降低反射率的局部遮罩，或者可以包含機械結構以便減少像差、和/或使結構變硬，俾使由運動引起的和/或由熱引發的像差可以降到最小。
在該光束偏轉裝置之該第一位置和第二位置之間的切換可以用平移方式沿著該旋轉軸44發生。沿著該旋轉軸44的一運動可以用連 續或不連續的方式執行(例如以雙穩態或多穩態方式執行)。舉例而言，這可以理解為該光束偏轉裝置18係在離散位置之間移動。舉例而言，可以經由將致動器42或另一致動器實施為步進馬達來獲得單穩態、雙穩態或多穩態位置。舉例而言，如果該光束偏轉裝置18被配置為在兩個位置之間來回移動，例如，其中一個位置可以是致動器的閒置位置、或者可以基於此位置。舉例而言，該致動器可被構造成相對於一彈簧力量以執行該平移運動，當其到達相應的另一位置時彈簧力量則施加反作用力，在移除該致動器的力時將該光束偏轉裝置移回其起始位置。這意味著也可以在一個不包含一區域力量最小值的一力圖之區域中獲得一穩定的位置。舉例而言，這可以是力量最大值。另外地或附加地，可基於該光束偏轉裝置18和相鄰外殼或基板之間的磁力或機械力，獲得一穩定位置。這意味著該致動器42或另一個致動器可以被設置成以平移方式來移動該光束偏轉裝置，以便將該光束偏轉裝置移動到雙穩態或多穩態位置。另外地，可以提供簡單的機械止擋件以界定兩個終端位置的位置的雙穩態佈置，經界定終端位置中的位置切換係在該等配置之間進行。
圖1b係顯示根據一個實施例的一多孔徑成像裝置10’的一示意圖。相對於該多孔徑成像裝置10，該多孔徑成像裝置10'係被修改，其中該致動器36係機械連接到該圖像傳感器12並且被配置為以使該圖像傳感器12相對於該陣列14移動。該相對運動34可以平行於該線延伸方向35並垂直於該光路26而被執行。
圖2a係顯示根據一個實施例的一個多孔徑成像裝置20的一示意性側面剖視圖。舉例而言，該多孔徑成像裝置20可以修改多孔徑成像裝置10，其中致動器36和/或42被佈置成使該致動器36和/或42至少部分地佈置在由一長方體55的側面53a和53b所展開的兩個平面52a和52b之間。該長方體55的側面53a和53b可以彼此平行、並平行於陣列的線延伸方向且係該圖像傳感器和該光束偏轉裝置之間的光學通道的光路的一部分。該長方體55的體積為最小值且仍然包含該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18以及它們的操作運動。該陣列14的光學通道包含可形成為對於每個光學通道相同或可不同的一光學器件64。
該多孔徑成像裝置的一體積可以包含在該平面52a和52b之間的一低的或最小安裝空間。沿著側面或平面52a和/或52b的延伸方向，該多孔徑成像裝置的一安裝空間可為大的或者任意大。舉例而言，該虛擬長方體的體積受到該圖像傳感器12、該單線陣列14和該光束偏轉裝置的一佈置的影響，其中依據此處描述的實施例之該些組件的佈置可以被實行，以使得這些組件的安裝空間沿垂直於平面的方向且因此還有平面52a和52b之間相對於彼此的距離變低或變最小。特別是在移動裝置應用領域，例如移動電話或平板電腦中，其係希望盡可能薄形化以實現多孔徑成像裝置。相對於部件的其他佈置，虛擬長方體的體積和/或其他側的距離可以被增加。
該虛擬長方體55係由虛線標示。該平面52a和52b可以包含該虛擬長方體55的兩側或者可以由此延伸。該多孔徑成像裝置20的一厚度方向57可以佈置成垂直於該平面52a和/或平面52b和/或平行於y方向。
該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18可以佈置成以使得該平面52a和52b之間沿該厚度方向57的一垂直距離最小，由於簡化的原因可以將其稱為長方體的高度，但不具有限制效果，其中體積的一小型化(即該長方體的其他尺寸)可以被省略。該長方體55沿著該方向57的一擴展可以是最小的，並且沿方向57可以基本上藉由該成像通道的光學部件(即該陣列14、該圖像傳感器12和該光束偏轉裝置18)之該擴展來預先界定。
該多孔徑成像裝置的一體積可以包含在平面52a和52b之間的一低的或最小安裝空間。沿著側面或平面52a和/或52b的延伸方向，該多孔徑成像裝置的一安裝空間可為大的或者任意大。舉例而言，虛擬長方體的體積受到該圖像傳感器12、該單線陣列14和該光束偏轉裝置的佈置的影響，其中依據此處描述的實施例之該些組件的佈置可以被施行，以使得這些組件的安裝空間沿垂直於平面的方向且因此還有平面52a和52b之間相對於彼此的距離變低或變最小。相關於部件的其他佈置，虛擬長方體的體積和/或其他側的距離可以被增加。
該多孔徑成像裝置的致動器(例如致動器36和/或42)可以包含平行於該方向57的一尺寸或展開。從該平面52a和52b之間的一區域開始，以不大於50%、不大於30%或不大於10%的該致動器或該些致動器的尺寸之百分比，而可以延伸超過該平面52a和/或52b或延伸出該區域。這意味著該致動器以不顯著的方式延伸超出該平面52a和/或52b。根據實施例，該致動器不會延伸超過該平面52a和52b。在這種情況下，有利的是，該多孔徑成像裝置10沿著該厚度方向或方向57的一擴展不會因致動器而增加。
該圖像穩定器22和/或致動器36和/或42可以包含平行於該厚度方向57的一尺寸或擴展。從該平面52a和52b之間的一區域開始，以不大於50%、不大於30%或不大於10%的該尺寸之百分比，而延伸超過該平面52a和/或52b或延伸出該區域，例如該致動器42，所示的那樣，其指示該致動器42的一偏移安置。這意味著該致動器36和/或42以一不顯著的方式超出該平面52a和/或52b。根據實施例，該致動器36和/或42不會延伸超過該平面52a和52b。在這種情況下，有利的是，該多孔徑成像裝置20沿著該厚度方向57的一擴展不會因該致動器36和/或42而增加。
儘管在本文中使用諸如上、下、左、右、前或後的術語係出於較清楚之原因，但這些術語並非打算具有任何限制作用。應該理解的是，這些術語可以基於空間中的旋轉或傾斜而相互交換。舉例而言，從該圖像傳感器12開始而朝向該光束偏轉裝置18，可以將x方向理解為前方或向前。舉例而言，y軸正方向可能會被理解為是向上。沿z軸正方向或z軸負方向與該圖像傳感器12、陣列14和/或光束偏轉裝置18遠離或分開的一區域，其可以被理解為與各個組件相鄰。簡而言之，該圖像穩定器可以至少包含一個致動器36和/或42。該至少一個致動器36和/或42可以分別佈置在平面48中或在平面52a和52b之間。
換句話說，該致動器36和/或42可以佈置在該圖像傳感器12、陣列14和/或光束偏轉裝置18的前面、後面或旁邊。根據實施例，該致動器36和42被佈置在該平面52a和52b之間的該區域之外，且最大範圍為50%、30%或10%。這意味著該至少一個致動器36和/或圖像穩 定器22沿著與平面48垂直的該厚度方向57延伸出該平面，或在最大尺寸52a-52b之間的區域，且不超過該圖像穩定器的致動器36和/或42沿該厚度方向57之尺寸的50%。這使得該多孔徑成像裝置20沿該厚度方向57的尺寸較小。
圖2b係顯示該多孔徑成像裝置20的一示意性側面剖視圖，其中光路26和26'表示該多孔徑成像裝置20的不同視角方向。該多孔徑成像裝置可以被配置成藉由一角度α改變光束偏轉裝置的一傾斜，使得該光束偏轉裝置18的不同主側被配置成以一交替方式面向陣列14。該多孔徑成像裝置20可以包含一致動器，該致動器被設置成使該光束偏轉裝置18圍繞旋轉軸44而傾斜。舉例而言，該致動器可以被設置為將該光束偏轉裝置18移動到一第一位置，其中該光束偏轉裝置18將陣列14的光學通道的光路26偏轉到正y軸方向。為此，在該第一位置，該光束偏轉裝置18可以例如包含大於0°(
Figure 107107731-A0305-02-0016-1
0°)且小於90°(
Figure 107107731-A0305-02-0016-3
90°)的一角度α，該角度α至少為10°且不大於80°、或至少30°且不大於50°，例如45°。該致動器可以被設置成以圍繞旋該轉軸線44的這樣一方式，將該光束偏轉裝置18偏轉至一第二位置，使得該光束偏轉裝置18將該陣列14的光學通道的光路偏轉朝向負y軸方向，如光路26'和虛線的光束偏轉裝置18所示。舉例而言，該光束偏轉裝置18可以被配置成在兩側反射，使得在該第一位置，該第一光路26或26'分別被偏轉或反射。根據一有利的實施方式，該多孔徑成像裝置20被配置成執行該第一位置和該第二位置之間的一切換，使得在兩個位置之間，一輔助側係與該陣列14相關聯，但是譬如避免了一主側面完全面對陣列14的一方向。這也可以理解為，藉由旋轉運動在第一和第二操作狀態或位置之間切換的期間，該第一主側的一表面法線51a和該第二主側的一第二表面法線51b在每個時間點包含相對於朝向該圖像傳感器的方向至少10°的一角度γ 1和一角度γ 2，且如果可實施的話，其係平行於該圖像傳感器12的一表面法線。以這種方式，可以避免該角度γ 1和γ 2中的一個是0°或180°，這可以指示該光束偏轉裝置18沿著厚度方向的一大的或近似最大的擴展。
圖3係顯示根據一個實施例的一多孔徑成像裝置30的一示 意性俯視圖。與多孔徑成像裝置10和/或20相比，該多孔徑成像裝置30可以被修改，使得該多孔徑成像裝置30包一括聚焦裝置54，該聚焦裝置54係被配置為改變該多孔徑成像裝置30的一焦點。這可以基於該圖像傳感器12與該陣列14之間的一可變距離56來實現，如距離56'所示。
該聚焦裝置54可以包含一致動器58，該致動器58被配置為在致動時被變形和/或提供該圖像傳感器12與該陣列14之間的一相對運動。其對該多孔徑成像裝置30示例性地說明，使得致動器58被配置為相對於該圖像傳感器12沿著正和/或負x軸方向以移動該陣列14。舉例而言，該陣列14的一側可以被支撐，使得基於該致動器58的一致動，該陣列14沿一正x軸方向或負x軸方向運動，且基本上沿著一正z軸和/或負z軸方向保持不運動。一光學圖像穩定的沿正z軸和/或負z軸方向的一附加運動可被獲得(例如，基於該致動器36的一致動)。根據另外的實施例，該致動器58和/或該聚焦裝置54被配置為基於該圖像傳感器12相對於該陣列14的一平移位移，以獲得該圖像傳感器12與該陣列14之間沿著x軸的相對運動。根據另外的實施例，該圖像傳感器12和該陣列14可以被移動。根據另外的實施例，該聚焦裝置54可以包含至少一個另外的致動器。舉例而言，一第一致動器和一第二致動器可被設置在該陣列14的兩個相對區域處，使得當一致動器致動時，減少了對可移動陣列14(另外地或附加於圖像傳感器12)的一支撐的一需求。另外，可以配置該致動器58或另外的致動器，以基本上保持該單線陣列14和該光束偏轉裝置18之間的一距離，或者即使在不使用一附加致動器時也保持精確恆定的距離，即，將該光束偏轉裝置18移動到該單線陣列14的一個範圍。該聚焦裝置54可以被配置為藉由該圖像傳感器12和該陣列14之間沿著該圖像傳感器12的一表面法線的一相對平移運動(聚焦運動)來啟用一自動聚焦功能。在這種情況下，該光束偏轉裝置18可以經由相應的構造實施或該致動器42或另一致動器的一使用，俾相對於聚焦移動而同時被移動。這意味著該陣列14和該光束偏轉裝置之間的一距離保持不變和/或該光束偏轉裝置18以同時或時間偏移的方式移動到與該聚焦移動一相同或相當的範圍，使得在經由該多孔徑成像裝置擷取視場的至少一時間點，該距離與改變焦點之前的距離 相比並未改變。其可以這樣實現，以使得該光束偏轉裝置18與該致動器42一起移動(即同時移動)，俾使該陣列14和該光束偏轉裝置之間的一距離保持恆定或者被補償。這意味著陣列14與光束偏轉裝置18之間的一距離可以保持不變、和/或光束偏轉裝置18可以以一同時或時間偏移的方式被移動到與該聚焦移動一相同或相當的範圍，使得在經由該多孔徑成像裝置擷取視場的至少一時間點，該陣列14與該光束偏轉裝置18之間的距離與改變焦點之前的距離相比，並未改變。或者，該光束偏轉裝置18可以是空置的、或者可以從自動對焦移動中排除。
舉例而言，該致動器58可以被實施為諸如彎曲條狀式(例如，雙晶片、三晶片電極等)的壓電式致動器。另外地或附加地，該聚焦裝置54可以包含一移動線圈驅動器、一氣動式致動器、一液壓式致動器、一直流馬達、一步進馬達、一致動器或一熱致式的彎曲條桿、一靜電式致動器、一電致伸縮式致動器和/或一磁致伸縮式致動器。
如結合該圖像穩定器和該圖像穩定器在該平面48中的一佈置和/或在該平面52a和52b之間的一區域中所描述，該聚焦裝置54的該至少一個致動器58可以至少部分地被設置在該平面52a和52b之間。另外地或附加地，該至少一個致動器58可以被佈置在一平面中，其中設置有該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18。舉例而言，該聚焦裝置54的該致動器58沿垂直於該平面48的該厚度方向57，可以延伸出該平面52a和52b之間的該區域不超過該聚焦裝置54的致動器58沿厚度方向57的尺寸之50%，其中設置有該圖像傳感器12、該陣列14和該光束偏轉裝置18。根據實施例，該致動器從該平面52a和52b之間的區域延伸出去不超過30%。根據另一個實施例，該致動器54在該區域外延伸出去不超過10%或者完全位於該區域內。這意味著沿著該厚度方向57，該聚焦裝置54不需要額外的安裝空間，這是有利的。舉例而言，如果該陣列14包含一透明基板(載體)62，其具有佈置在其上的透鏡64a-d，如果可實施的的話，該陣列14和該多孔徑成像裝置30沿該厚度方向57的尺寸可以是小的或最小。參考圖2a，這可指示該長方體55沿著該方向57包含一小的厚度、或者厚度不受該基板62的影響。該基板62可被用於在各個光學通道中成像 的光路所通過。該多孔徑成像裝置的光學通道可以穿過該光束偏轉裝置18和該圖像傳感器12之間的該基板62。
舉例而言，該透鏡64a-d可以是液態透鏡，即該一致動器可以被配置以驅動該透鏡64a-d。該液態透鏡可以被配置以調整和改變每個通道單獨設置之折射力，並因此改變局部長度和圖像位置。
圖4a係顯示根據一個實施例的一多孔徑成像裝置40的一示意性透視圖。舉例而言，與該多孔徑成像裝置10相比，該陣列14係被設置成一單線方式，這意味著所有光學通道16a-d可以沿著陣列14的一線延伸方向被佈置在一單線中。單線這個詞也可表示缺少其他的線。該陣列14的單線實現使該陣列和該多孔徑成像裝置40沿該厚度方向57的小尺寸成為可能。該光學圖像穩定器包含致動器36a和36b，其係一起形成該致動器36，這意味著這裡描述的一個致動器也可以藉由多個致動器或控制元件來實現、和/或幾個致動器可以組合成一個共同致動器。
該多孔徑成像裝置40可以被配置為基於該光束偏轉裝置18以擷取不同方向上的視場。舉例而言，該光束偏轉裝置可以包含一第一位置Pos1和一第二位置Pos2。基於平移或旋轉運動，該光束偏轉裝置可以在該第一位置Pos1和該第二位置Pos2之間切換。舉例而言，該光束偏轉裝置18可以一平移方式沿著該單線陣列14的該線延伸方向z移動，(例如，如由一平移運動66所指示的方式)。舉例而言，該平移運動66可被佈置基本上平行沿著該陣列14的至少一條線的一線延伸方向65。舉例而言，該平移運動可被使用，以便將不同的小平面放置在該光學通道16a-d的該光學器件的前面，俾獲得該多孔徑成像裝置40的不同的視角方向。該光束偏轉裝置18可以被配置成在該第一位置Pos1中，以使該光路26a-d沿一第一方向偏轉，例如至少部分地沿一正y軸方向偏轉。該光束偏轉裝置18可以被配置為在該第二位置Pos2中，以引導光路26a-d(即每個光學通道16a-d的光路)沿著不同的方向(例如至少部分地沿著負y軸方向)。舉例而言，基於該光束偏轉裝置18沿著運動方向66的一運動，該致動器42可以被配置將該光束偏轉裝置18從該第一位置Pos1移動到該第二位置Pos2。該致動器42可以被配置成以重疊沿著該運動方向66的該平移運動與該旋轉運動38。另外 地，該多孔徑成像裝置40還可以包含另外的致動器，該另一致動器被配置成移動該光束偏轉裝置沿著該運動方向66或與其相反方向。
如結合圖2b所描述的，該致動器42可以被配置成基於其一旋轉來獲得該光束偏轉裝置18的該第一和/或第二位置。該第一個位置Pos1和第二個位置Pos2之間的運動可以與該旋轉運動38重疊，其用於在位置之間進行切換的一旋轉運動、也用於沿該方向66的平移運動。
圖4b係顯示一總視場70的一示意圖，例如，其可被之前描述之該之多孔徑成像裝置所擷取(例如該多孔徑成像裝置10、20、30或40)，其中例如該多孔徑成像裝置10可將該總視場70細分成更大數目或更小數目的部分視場72a-d。該多孔徑成像裝置的光學通道的光路可以被指向不同的部分視場72a-d，其中一部分視場72a-d可以被每一個光學通道相關聯。舉例而言，部分視場72a-d彼此重疊，以便能夠將個別的部分圖像合併為一個完整圖像。如果該多孔徑成像裝置包含異於四個的多個光學通道，該總視場70可以包含異於四個的多個部分視場。另外地或附加地，至少一個部分視場72a-d可以被更多數量的模塊(多孔徑成像裝置)中的一第二或更多數量的光學通道所擷取，以實現立體相機、三重相機、四重相機俾便能夠擷取三維物體數據。這些模塊可以單獨實施或作為一鏈接系統而實施，並且可以佈置在多孔徑成像裝置的一殼體中的任何位置處。一起形成立體相機、三重相機、四重相機的不同模塊之圖像，其可被以一像素的部分所移動，並可被配置為超解析度的實施方法。一些光學通道和/或多個多孔徑成像裝置和/或許多局部視場係例如任意的，並且可以包含一些至少兩個、至少三個、至少四個、至少十個、至少20個或任何更高的數值。另一條線的光學通道也可以擷取各自重疊的局部區域，並可共同覆蓋該總視場。這使得能夠獲得由部分重疊的通道組成、並且在其部分的分組中覆蓋該總視場之陣列相機的一立體結構、三重結構、四重結構等。
圖4c是多孔徑成像裝置40的一示意性透視圖，其係基於該光學圖像穩定和該電子圖像穩定的一組合的一有利實現係被解釋。該光學圖像穩定器22包含該致動器36a、36b和42，其中該致動器36a和36b被配置以獲得圖像傳感器區域24a至24d中的部分視場的圖像之該光學圖像 穩定，其係藉由使該陣列14沿著該線延伸方向65移位。此外，例如，該光學圖像穩定器被配置以藉由該旋轉運動38而獲得沿著該圖像軸32的一光學圖像穩定。舉例而言，該陣列14的光學器件64a-d包含在不大於10%、不大於5%或不大於3%的公差範圍內彼此不同的焦距f1至f4。該通道全域旋轉運動38與不同焦距f1至f4一起導致在該圖像傳感器區域24a-d中圖像的不同位移691至694。這意味著光學圖像穩定器22由於該通道全域旋轉運動38而在圖像中實現不同效果，使得至少一個、幾個或全部圖像偏離一個理論上的無像差狀態。該光學圖像穩定器22可以被配置為在全域上最小化所有圖像的偏差，然而，這可能導致在每個圖像中產生像差的事實。或者，該光學圖像穩定器22可以被配置為在該圖像傳感器區域22中選擇一個作為一參考圖像、並且執行該致動器42的控制，使得該參考圖像或參考通道中的圖像盡可能準確，這也可以被稱為無像差。這意味著，由於通道全域光學圖像穩定化，一通道相對於受影響的該圖像方向可以保持無像差，而其他通道由於不同的焦距f1至f4而偏離該參考圖像。換句話說，使用機械實現的光學圖像穩定器對一通道進行校正，該光學圖像穩定器對於所有通道具有相同的效果，但是不能保持所有通道的穩定。這些進一步的通道係額外使用電子影像穩定器進行校正。
該電子圖像穩定器41可以根據取決於該圖像傳感器12、陣列14和光束偏轉裝置18之間相對運動的一確定功能連接而被配置在每個通道中執行一個別通道電子圖像穩定，。該電子圖像穩定器41可以被配置為分別穩定每個圖像。為此，電子圖像穩定器41可以使用全域值，例如相機運動等，以便增加圖像的光學質量。如果該電子圖像穩定器41被配置為從該光學圖像穩定器22的一參考圖像開始執行一電子圖像校正，則是特別有利的。不同的焦距可以經由該光學圖像穩定較佳地以線性形式，俾提供在圖像中不同變化之間的功能連接，例如以下列的形式：Aberration(像差)=f(fi,relative movement(相對移動))，其意思就是，該像差可以被全域地或相對於該參考通道地來說明為該焦距或焦距差的函數、以及用於改變視角方向或光學圖像穩定的執行之相對移動。該電子圖像穩定器41可以將一範圍或該圖像傳感器12、 該陣列14和該光束偏轉裝置18之間的一相對移動與該焦距f1至f4或相對於該參考通道的焦距差異相關聯，以便獲得關於要執行的電子圖像穩定之可靠信息，並且為了創造該功能連接和/或使用它們。可以在一校準期間獲得光學特性和/或功能連接的必要數據。圖像間相對於彼此的對準以確定一個圖像相對於另一個圖像的一位移，也可以藉由確定該部分視場的圖像中之一匹配特徵來實現，例如，邊緣進展(edge progressions)、物件尺寸等。舉例而言，其係可被該電子圖像傳感器41所識別，電子圖像傳感器41可以進一步被配置為基於該第一圖像和該第二圖像中的特徵移動之一比較來提供該電子圖像穩定。因此，可以藉由對圖像細節的移動之個別通道圖像評估，來執行該個別通道電子圖像穩定。
作為在不同圖像中的一比較的替代或補充，可以在相同的圖像中執行特徵一比較，特別是關於在時間上間隔開的兩個擷取的圖像或圖框(frame)。該光學圖像穩定器41可以被配置為在第一時間點和第二時間點識別對應的部分圖像中的一匹配特徵，並且基於該第一圖像中的特徵移動之一比較來提供該電子圖像穩定。舉例而言，該比較可以指示藉由該特徵已經藉由該相對運動而被移位且該圖像將被移回的一位移，以至少部分地校正像差。
該光學圖像穩定器係被使用以便穩定在一參考通道的成像的部分視場之一圖像(例如該圖像傳感器區域24a中的圖像)。舉例而言，該電子圖像穩定器41被配置為針對與該參考通道不同的光學通道執行圖像穩定，其係以個別通道的方式投影在該圖像傳感器區域24b、24c和24d上。該多孔徑成像裝置可以被配置為僅以光學方式穩定該參考通道。這意味著在實施中，藉由僅使用機械實現的光學圖像穩定就可以在一參考通道中實現一足夠好的圖像穩定。對於其他通道，另外執行一電子圖像穩定以便部分地或完全地補償由於焦距差異導致的光學圖像穩定性不足之上述效果，其中該電子穩定在每個通道中個別進行。
根據另一實施例，該多孔徑成像裝置的每個通道還可能可以包含個別的一電子圖像穩定。可以進行針對該多孔徑成像裝置的每個通道個別執行的電子圖像穩定，以使得在各個通道中被實現的圖像位移之間的 一確定功能連接可被使用。舉例而言，在一通道中沿該方向32的位移是另一圖像中沿方向32的位移的1.1倍、1.007倍、1.3倍或2倍或5倍。此外，此個別通道功能連接可以取決於該光束偏轉單元和/或該陣列和/或該圖像傳感器之間的相對運動，其中它們可以是線性的、或者可以對應於一角度函數，該角度函數將該光束偏轉裝置的一旋轉角度投影在沿著該圖像方向之該電子圖像穩定的一範圍上。具有相同或不同值的方向28可以實現相同的連接。
對於所有實施例而言，確實的是，所實現的相對運動可以被相應的附加傳感器(例如陀螺儀等)所擷取，或者可以從所擷取的一個、多個或全部通道的圖像數據中導出。該數據或信息可以用於光學和/或電子圖像穩定，這意味著例如該多孔徑成像裝置被配置以接收來自一傳感器的一傳感器信號，並且針對與該多孔徑成像裝置和物體之間的一相對運動相關的一信息來評估該傳感器信號，並使用該信息執行光學和/或電子圖像穩定器的控制。
該光學圖像穩定器可以被配置成藉由移動各種組件(例如陣列14)來沿著該圖像軸28和32獲得該光學圖像穩定，以用於沿著該方向28的穩定及用於沿方向32穩定之該光束偏轉裝置的該旋轉38。在這兩種情況下，光學器件64a-d的差異都會產生一影響。先前關於電子圖像穩定的討論可針對兩種相對運動實施。特別地，分別觀察該方向28和32，其能夠考慮沿著該方向28和32的光學器件64a-d之間的各種偏差。
這裡所描述的實施例可以針對該圖像傳感器區域24a-d中的該部分圖像而使用一共同圖像軸28和/或32。另外地，方向可以不同並且可以彼此轉換。
圖5a係顯示形成為一小平面陣列46a-h的一光束偏轉裝置18的一示意圖。舉例而言，如果該光束偏轉裝置18位於該第一位置，則分別用數字1、2、3和4表示該小平面46a-d，其可偏轉在一第一方向上的四個光學通道的光路。如果該光束偏轉裝置18包含該第二位置，則分別如數字1'、2'、3'和4'表示該小平面46e-h，每個光學通道的光路可依據該小平面46e-h在第二方向上偏轉。舉例而言，小平面46a-d和46e-h可以被稱為以 區塊的形式排列。基本上對應於沿著該線延伸方向65的該些光學通道的一延伸長度的一距離88可被覆蓋俾讓該光束偏轉裝置18沿著該平移方向66平移運動。例如根據圖4a的實施例，顯示沿著該線延伸方向65的四個光學通道的一擴展。根據另一實施例，該光束偏轉元件的數量可以不同於多個光學通道。至少一個光束偏轉元件可以被配置或佈置在該光束偏轉裝置的一位置中，以偏轉至少兩個光學通道的光路。
圖5b係顯示該光束偏轉裝置18的一示意圖，其中與圖5a中的圖示相比，小平面46a-g包含一不同的順序。圖5b所示的該光束偏轉裝置包含對於光學通道46a-g的每個光學通道之一個交替佈置，如由順序1、1'、2、2'、3、3'、4和4所示。這使得該束偏轉裝置18沿著一距離88'而移動，以便在第一位置和第二位置之間切換。與圖5a的距離88相比，距離88'可能較小。舉例而言，該距離88'可以基本上對應於該陣列14的兩個相鄰光學通道之間的距離。舉例而言，兩個光學通道可以包含相對於彼此的一距離或一間隙，其基本上至少對應於沿著該移動方向65的一小平面的一尺寸。例如，如果一光束偏轉元件被配置或佈置在光束偏轉裝置的一位置中，以偏轉至少兩個光學通道的光路，則距離88'也可以與此不同。
基於圖6a-圖6f，其描述了該光束偏轉裝置18的有利實施方式。這些實現顯示了可以單獨或以任何組合方式所執行的許多優點，然而，這些並不具有限制作用之意圖。
圖6a係顯示一光束偏轉元件172的一示意性側面剖視圖，其可用作在此描述的光束偏轉裝置中的光束偏轉區域46其中之一。該光束偏轉元件172可以用於一個、多個或全部的光學通道16a-d，並且可以包含多邊形鏈狀橫截面。儘管顯示了一個三角形橫截面，但它可以是任何其他多邊形。另外地或附加地，該橫截面也可以包含至少一個曲面，其中至少部分為一平面配置可能是有利的，特別是在反射表面中，以避免像差。兩個主側面174a和174b可以朝向彼此而以角度δ傾斜。角度δ可以包含在1°和89°之間的一值，較佳地包含在5°和60°之間的一值，並且特別較佳地包含在10°和30°之間的一值。因此，該主側面174a和174b較佳地佈置成以不大於60°的角度相對於彼此而互相傾斜。
舉例而言，該光束偏轉元件172包含一第一側面174a、一第二側面174b和一第三側面174c。至少兩個側面(例如側面174a和174b)被配置成是反射性的，使得該光束偏轉元件172可被配置成在兩側上是反射性的。該側面174a和174b可以是該光束偏轉元件172的主側面，即具有大於該側面174c的一表面的該等側面。
換句話說，該光束偏轉元件172可以被形成為楔形並且在兩側是反射性的。然而，實質上小於該表面174c的另一個表面可以設置為與該表面174c相對，即在該表面174a和174b之間。換句話說，由該表面174a、174b和174c所形成的楔不是任意錐形，而是在尖端具有一個表面，因此是鈍的。
圖6b係顯示光束偏轉元件172的一示意性側面剖視圖，其中描述了該光束偏轉元件172的一懸架或一位移軸176。該光束偏轉元件172圍繞的位移軸176可相對於橫截面的一表面重心178偏離中心地位移，其中光束偏轉元件172可以在該光束偏轉裝置18中以旋轉和/或平移的方式移動。另外地，該表面重心也可能是一個點，其描述了沿著一厚度方向182並沿著與其垂直的方向184的該光束偏轉元件172的一半尺寸。
該主側面174a可以包含一表面法線175a，而該主側面174b可以包含一表面法線175b。如果為了在該光束偏轉裝置的該第一位置和該第二位置之間切換而使用圍繞該位移軸176的一旋轉運動，該光束偏轉裝置的旋轉運動可被執行，如結合圖2b所描述的那樣，依據該主側面174a和174b中的哪一個完全面向該陣列14，使得在兩個位置之間的一方向可被避免。這也可以理解為，藉由該旋轉運動在第一和第二操作狀態或位置之間的一改變期間，該表面法線175a和該第二主側面的表面法線175b可以在每個時間點包含一角度，其在圖2b中表示為相對於朝向圖像傳感器一方向至少10°的角度γ 1和γ 2，如果適用的話，朝向圖像傳感器的該方向係平行於該圖像傳感器的一表面法線。由此，可以避免角度中的一個是0°或180°，這可以表示該光偏轉裝置沿該厚度方向的一大的或近似最大的擴張。
舉例而言，該位移軸176可以沿一厚度方向182不變，並且可以包含與其垂直的一方向上的任何偏移。或者，也可想像沿著該厚度方 向182的偏移。舉例而言，位移可以被執行，以使得在該光束偏轉元件172圍繞該位移軸176旋轉時，可獲得比圍繞該表面重心178旋轉時更大的一致動器行程。以這種方式，由於該位移軸176的位移，在相同的旋轉角時，該側面174a和174b之間的邊緣在一旋轉時移動的距離與圍繞該表面重心178的一旋轉相比，可以是增加的。較佳地，該光束偏轉元件172被佈置成使得該側面174a和174b之間的邊緣(即楔形橫截面的尖角)係面向該圖像傳感器。因此，由於小的旋轉運動，一不同的側面174a或174b分別可偏轉該光學通道的光路。這表明由於不需要該光束偏轉元件172以主側面垂直該於圖像傳感器的方式的一移動，所以可以執行旋轉，使得該光束偏轉裝置的一空間需求沿該厚度方向182較小。
該側面174c也可以被稱為次側面或後側面。多個光束偏轉元件可以用一連接元件佈置在該側面174c處、或延伸穿過該光束偏轉元件的橫截面(亦即佈置在該光束偏轉元件的內部，例如在該移位軸176的區域中)這樣的方式彼此連接。特別地，該保持元件可以被佈置為使得該保持元件不會沿著該方向182延伸超過該光束偏轉元件172或者僅僅在很小的程度上延伸(即不超過50%、不超過30%或者不超過大於10%)，使得該持元件不會增加或影響整個結構沿該方向182的膨脹。或者，該厚度方向182上的擴展可以由該光學通道的透鏡所決定，即，其包含限定厚度的最小值的尺寸。
該光束偏轉元件172可以由玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、塑料、金屬或這些材料和/或其他材料的任何組合所形成。
換句話說，該光束偏轉元件172可以被佈置成使得尖端，亦即該主側174a和174b之間的邊緣指向該圖像傳感器。也可保持該光束偏轉元件，使得其完全在該光束偏轉元件的後側面或內部實行，亦即主側面不被覆蓋。一個共同或連接元件可以延伸穿過該後側面174c。該光束偏轉元件172的旋轉軸線可偏離中心地佈置。
圖6c示係顯示一多孔徑成像裝置190的一示意性透視圖，該多孔徑成像裝置190包含一圖像傳感器12和彼此相鄰佈置的該光學通道16a-d的一單線陣列14。該光束偏轉裝置18包含可對應於該光學通道數量 的多個光束偏轉元件172a-d。或者，舉例而言，如果至少一個光束偏轉元件被兩個光學通道使用，則可以佈置更少數量的該光束偏轉元件。或者，舉例而言，如果藉由一平移運動以實現切換該光束偏轉裝置18的偏轉方向，也可以佈置更大的數量，如結合圖5a和圖5b所描述的那樣。每個光束偏轉元件172a-d可以與一光學通道16a-d相關聯。該光束偏轉元件172a-d可被形成為許多個元件172。另外地，至少兩個、幾個或全部光束偏轉元件172a-d可彼此整體地形成。
圖6d係顯示該光束偏轉元件172的一示意性側視圖，其具有一自由形式表面所形成的一橫截面。以這種方式，該側面174c可包含能夠固定一保持元件的一凹部186，其中該凹部186也可以形成為突出元件(例如舌簧系統的彈簧)。該橫截面還包含一第四側面174d，該第四側面174d包含比主側面174a和174b更小的表面擴張並且將其彼此連接。
圖6e係顯示一第一光束偏轉元件172a和一第二光束偏轉元件172b的一示意性側面剖視圖，該第二光束偏轉元件172b在圖示方向上係位於前者的後面。該凹部186a和186b可以佈置成使得它們基本上全等，使得一連接元件該在凹部中的一佈置係為可能。
圖6f係顯示一光束偏轉裝置18的一示意性透視圖，例如包含與一連接元件188連接的四個光束偏轉元件172a-d。該連接元件可以是可用的，以便藉由一致動器以平移和/或旋轉的方式而被移動。該連接元件188可以被配置為整體的並且可以延伸穿過一延伸方向，例如y方向，其位於該光束偏轉元件172a-d處或該光束偏轉元件172a-d中。另外地，例如如果該光束偏轉元件172a-d係被形成為整體，則該連接元件188可僅與該光束偏轉裝置18的至少一側連接。另外地，還可以用任何其他方式例如藉由黏合、噴砂或焊接來實現到一致動器的一連接和/或光束偏轉元件172a-d的一連接。
圖7係顯示根據一個實施例的一成像系統之一示意性透視圖。該成像系統60包含該多孔徑成像裝置10。根據另外的實施例，另外地或附加於該多孔徑成像裝置10，該成像系統60包含至少一個多孔徑成像裝置10'、20、30、40。該成像系統60包含一扁平殼體92。該扁平殼體92包 含沿著一第一殼體方向a的一第一擴張部94a。該扁平殼體92還包含沿著一第二殼體方向b的一第二擴張部94b和沿著一第三殼體方向c的第三擴張部94c。舉例而言，該殼體方向a可以與空間中的該厚度方向57被平行地佈置。該扁平殼體92沿著殼體方向a的該擴張部94a可以理解為該扁平殼體92的最小尺寸。與最小擴張部相比，分別沿另一殼體方向b和c的其他擴張部94b和/或94c與沿殼體方向a的該擴張部94a相比較，其可以包含至少三倍的尺寸、至少五倍的尺寸或至少七倍的尺寸。簡而言之，該擴張部分94a可以分別小於、明顯小於、或者如果可應用的話則分別小於其他沿另一個殼體方向b和c的擴張部94b和94c之大小。
例如，基於該多孔徑成像裝置10的該光束偏轉裝置，平坦殼體92可以包含一個或多個光圈96a-b，該光路26和/或26'可穿過該一個或多個光圈96a-b而偏轉。舉例而言，該光圈可以是電致變色光圈和/或可以被佈置在顯示器的一區域中。
該成像系統60可以被配置為一可攜式設備。舉例而言，該成像系統60可以是一可攜式通信裝置，諸如一移動電話或所謂的一智能電話、一平板電腦或一可攜式音樂播放設備。該成像系統60可以被實現為一螢幕，例如用於一導航系統、多媒體系統或電視系統。另外地或附加地，該成像系統60也可以被佈置在諸如一鏡子的反射表面之後。
在移動通信設備領域中，該多孔徑成像裝置10、10'、20、30和/或40的一佈置可能是有利的，此係因為基於沿該長殼體側面94b和/或94c的部件佈置，該多孔徑成像裝置沿該殼體方向94a的擴展可為很小，使得該成像系統60可以包含一小的擴展部94a。換一種說法，習知系統中，導致視場的一個二維角度變化的(對應於掃描)該圖像傳感器及物鏡之一個相對二維橫向移動，可以被觀看方向的一個一維變化和一旋轉運動所取代。藉由將可旋轉支撐的鏡子置於另一個方位，該觀看方向的一個一維變化可以藉由改變鏡子(光束偏轉裝置)相對於該成像通道的該光軸(線延伸方向)的方向來實現，其中該鏡子的該旋轉軸線可延伸垂直於和/或幾乎垂直於該成像通道的該光軸。為了調整垂直於上述方向之該觀看方向，該圖像傳感器和/或該陣列物鏡(光學通道陣列)可以朝向彼此橫 向移動。由於兩種運動的相互作用，可以實現二維光學圖像穩定。
為了實現較小的一安裝高度，為了實現運動而佈置的部件(例如致動器)和子系統(例如圖像處理器)如果適用時被專門佈置在由該成像光路所界定的安裝空間的旁邊、前方和/或後方(即被佈置在該平面52a和52b之間)，並且根據實施例，可以不佈置在其上方或下方。這實現了用於該光學圖像穩定的運動單元(致動器)的一空間分離。由此，必要組件的數量可以減少，且因此相機系統的製造價格可較低，且與習知結構相比，可顯著降低安裝高度。參照圖2a，與已知系統的一差別之可能事實為在於該光學通道的透鏡(光學器件)可基本上界定了該平面52a和52b之間的距離。這使得設備的小安裝高度，其係有利的。在習知系統中，透鏡的主平面平行於該平面52a和52b，反之該陣列的光學器件的主平面與其正交地佈置。
圖8係顯示一裝置80的一示意性透視圖，該裝置80包含一殼體72和佈置在殼體72中的一第一多孔徑成像裝置10a和一第二多孔徑成像裝置10b。該裝置80被配置為以該多孔徑成像裝置的一立體方式至少部分地擷取該總視場70(例如在擷取區域的重疊區域)。舉例而言，該總視場70被佈置在該殼體的的一主側面74b處，其係背離主側面74a。舉例而言，該多孔徑成像裝置10a和10b可以分別經由透明區域68a和68c擷取該總視場70，其中佈置在該主側面74b中的光圈78a和78c係至少部分透明。佈置在該主側面74a中的光圈78b和78d可分別至少部分且光學地關閉透明區域68b和68d，使得來自面對該主側74a的一側之一雜散光範圍(其可偽造該多孔徑成像裝置10a和/或10b所擷取的該圖像)係至少被減少，。雖然該多孔徑成像裝置10a和10b被顯示為彼此於空間上間隔佈置，但是該多孔徑成像裝置10a和10b也可被佈置為在空間上相鄰或組合。舉例而言，該成像裝置10a和10b的該單線陣列可以彼此相鄰排列或彼此平行排列。該單線陣列可以相對於彼此形成線，其中每個多孔徑成像裝置10a和10b包含一個單線陣列。該成像裝置10a和10b可以包含一共同的光束偏轉裝置和/或一共同的載體62和/或一共同的圖像傳感器12。另外地或附加地，除了該多孔徑成像裝置10a和/或10b外，至少該多孔徑成像裝置10、 10'、20、30和/或40可被佈置。例如因為該光束偏轉裝置的一移動可以用作為幾個模塊的光學通道之光學圖像穩定，例如光束偏轉裝置或陣列這樣的共同元件可被一共同的光學圖像穩定器所使用。因此，該光學圖像穩定器也可以為幾個模塊而被共同實施，和/或一共同參考通道可以用於幾個模塊中。
該透明區域68a-d可以附加地包含一可切換光圈78a-d，其在未使用光學結構的情況下用以覆蓋該光學結構。該光圈78a-d可包含一機械運動部件。機械運動部件的運動可以藉由使用一致動器來實行，例如，如針對該致動器36和45所描述的那樣。另外地或附加地，該光圈78a-d可以是電氣驅動的，並且可以包含一電致變色層或一電致變色層系列，亦即可以形成為一電致變色光圈。
圖9係顯示包含例如可以佈置在該成像系統80中的一第一多孔徑成像裝置10a和一第二多孔徑成像裝置10b的一示意性結構。該陣列14a和14b以一單線方式被形成並形成一共同線。該圖像傳感器12a和12b可以被安裝在一共同的基板上和/或在諸如一共同電路板或一共同柔性板的一共同電路載體上。或者，該圖像傳感器12a和12b也可以包含彼此不同的基板。明顯地，這些替代方案的各種組合也是可能的，例如，包含一共同的圖像傳感器、一共同的陣列和/或一共同的光束偏轉裝置18的多徑孔成像裝置以及包含分離組件的其他多孔徑成像裝置。一共同的圖像傳感器、一共同的陣列和/或一共同的光束偏轉裝置的優點在於，藉由驅動較少數量的致動器而可獲得一相對部件的一高精度移動，並且可以減少或避免致動器之間的同步。此外，可以獲得高的熱穩定性。另外地或附加地，其他和/或不同的多孔徑成像裝置10、10'、20、30和/或40可以包含一共同的陣列、一共同的圖像傳感器和/或一共同的光束偏轉裝置。
圖10a是該電子圖像穩定的一實施之一初始情況的一示意圖，例如，其可由本文描述的該成像系統所獲得，其中關於該電子圖像穩定的實施方式也可以指個別的多孔徑成像裝置，而沒有限制作用。在所描述的實施例中，該成像系統使用一共同的光學圖像穩定器和一共同的電子圖像穩定器。每個模塊示例性地分別包含兩個光學通道16a和16b以及16c 和16d，以便針對物件71而成像該總視場。在沒有限制效果的情況下，相關聯的該圖像傳感器區域中的該光學通道16a和16b的該圖像73a和73b被稱為一立體地擷物件71的左圖像75a，且光學通道16c和16d的圖像73c和73d被稱為該立體地擷物件71的右圖像。
圖10a係顯示一無像差狀態，其中為了獲得該圖像73a-d而將該物件71投影到該圖像傳感器區域上。該圖像73a和73b可以藉由該多孔徑成像裝置組合成一左總圖像77a(例如藉由拼接技術)。該圖像73c和73d可以藉由該多孔徑成像裝置以類似的方式組合成一右總圖像77b，使得可以藉由兩個總圖像75a和75b來決定關於該物件71的立體信息。
現在，圖10b係顯示圖10a的情況，其中該成像系統相對於該物件71的一相對運動導致該物件71的一改變相對位置，其係由物件71'所顯示。舉例而言，這可以是該物件71的移動和/或該成像系統的搖動。當忽略圖像校正時，該相對運動現在導致在該圖像傳感器區域中該物件71的圖像的一改變的圖像位置，這係由圖像73'a-d的虛線所顯示。
現在，獲得圖10a中所示的圖像77a和77b是所努力的方向，即像差補償圖像。搖動的補償，即最佳可能的圖像穩定，是所追求的。在這個考慮中並不考量光學通道的光學偏差。
圖10c係顯示該圖像中該光學圖像穩定的基礎，其係依據包含相同光學參數(包含相同的焦距)的所有光學通道的一純光學圖像穩定可導致一最佳的圖像穩定之不變的假設。該物件71的位移藉由一指向一正方向28和一負方向32的箭頭79所顯示。藉由該光學圖像穩定器產生該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間的該相對運動，其實現了圖像73'a-d以及因此該總圖像77a和77b分別沿著相反的方向82a-d和84a-b移動，其中在操作時，根據圖10b的物件的位移以及根據圖10c的補償以即時的方式執行，以避免產生所示的偏移量。由箭頭84a-d和77a-b所表示的方向在空間中與箭頭79相反地被佈置，例如在相應的部分圖像中的重要點處、例如眼睛或嘴巴的角落、例如其指示圖像中的邊緣。
現在，圖10d係顯示在光學圖像穩定之後並且考慮了光學特性中的實際偏差所獲得的部分圖像73"a-d。例如，光學圖像穩定係被執行， 使得該圖像73a以盡可能一最佳的方式被校正，這意味著該光學穩定圖像73"a至少在指示光學圖像穩定器的可能性的一公差範圍內對應於該無像差圖像73a。
由於光學特性的偏差，該光學通道16a中的圖像穩定現在與在該光學通道16b-d中的具有不同的效果，意思就是，光學特性的偏差導致，例如基於光學穩定的指示圖像位移之箭頭82a-d在長度和/或方向上可以不同。
這在由該修正圖像73"a和73"b以及73"c和73"d分別形成的該結合圖像77中係顯著的。由於光學圖像穩定的位移回復的偏離會導致部分圖像分離的事實，這在拼接時可能會導致錯誤。舉例而言，這可由與整個圖像77b相關的分離之部分圖像73"c和73"d、或者由總圖像77a中與正確穩定的部分圖像73"a分隔開的部分圖像73"b圖解說明。換句話說，因為在所有通道中有著未被完全補償的一圖像位置，所以當結合圖像時發生像差。
在光學通道16b-c的圖像中，圖10e係顯示光學圖像穩定化，其由圖像73'''b-d所指示，其相對於該參考光學通道16a執行。經由遠離光學通道16a的該光學通道16b-d中的該電子圖像穩定，它們相對於光學通道16a中光學圖像穩定的偏差至少部分地被補償，從而可獲得像差減少或者無像差的圖像77'''a和77'''b，其可以分別對應於圖像77a和77b。這意味著藉由該光學圖像穩定獲得部分補償的圖像位置，並且經由附加的該電子圖像穩定獲得補償的圖像位置。該電子圖像穩定的範圍可以藉由使用該光學通道16a-d之間的該功能連接的該電子圖像穩定器來實行。另外地或附加地，該電子圖像穩定器(例如圖像穩定器41)可以被配置成以決定圖像中的位移的範圍(例如，當考慮在時間上彼此不同或者彼此互相接續的兩個幀中的一匹配特徵時)。
圖11係顯示用於提供一多孔徑成像裝置的一方法1100的一示意性流程圖。步驟1110包含提供一圖像傳感器。步驟1120包含提供光學通道的一陣列，使得每個光學通道包含用於將一總視場的一部分視場投影於該圖像傳感器的一圖像傳感器區域上的一光學器件。步驟1130包含佈置 用於偏轉該光學通道的一光路的一光束偏轉裝置。步驟1140包含佈置一光學圖像穩定器，以藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第一相對運動而用於沿著一第一圖像軸之該圖像穩定，並且藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第二相對移動，來沿著一第二圖像軸進行圖像穩定。步驟1150包含佈置一電子圖像穩定器，用於沿一第一和一第二圖像軸對該陣列的一第一光學通道進行圖像穩定。
這裡描述的實施例實現了多孔徑成像系統，具有線性通道排列(即沿著一條線延伸方向在單一條線或多條線中)，具有使用在一圖像傳感器和一成像光學器件之間的一單軸平移運動的一光學圖像穩定器，和一光束偏轉鏡陣列的一單軸旋轉運動。
儘管已經描述了上述實施例，使得多個四光學通道或多個光學通道被佈置，但根據另外的實施例的多個孔徑成像裝置可以包含任何數量的光學通道，例如可以佈置至少兩個、至少三個、至少四個、至少十個或更多數量的光學通道。
儘管已經描述了上述實施例，使得該光學圖像穩定器22包含該致動器36和致動器42，但根據另外的實施例，該致動器36和42也可以被配置為一共同致動器。舉例而言，由該致動器產生的一運動可以藉由一力轉換器和/或距離轉換器(傳輸)被引導到該圖像傳感器12、該光學陣列14和/或該光束偏轉裝置18，以便獲得一各自的運動。另外地或附加地，例如，如結合該多孔徑成像裝置40所描述的那樣，一個或多個組件也可以被多個致動器所移動。
舉例而言，該圖像傳感器可以被配置為一互補金屬氧化物半導體(CMOS)或者與其不同的技術。一個別陣列的該光學通道可以被理解為其界定了一個區域，其中被引導到一個別的圖像傳感器區域上的一光路係被光學地改變。因此，與一圖像傳感器區域相關聯的一光路可以行進俾通過該陣列的光學通道。
上面已經指出，該光路和/或光軸可從該光束偏轉裝置開始被引導到不同的方向。這可藉由在該光束偏轉裝置和/或光學器件一偏轉期間，以偏離彼此一平行度的一方式來引導光路而獲得。在一光束偏轉之 前和/或沒有光束偏轉的情況下，該光路和/或光軸可以偏離一平行度。下文中，這個事實被描述為可以替該通道提供一種預分歧類型。利用光軸的這種預分歧類型，可能的是，例如並非所有光束偏轉裝置的小平面的小平面傾斜都彼此不同，而是一些通道組(例如具有相同的小平面傾斜或)被引導到其上。後者可以被形成為一單一構件和/或連續地彼此融合，亦即，作為分配給在擴展方向上相鄰的這組通道的一小平面。這些通道的光軸的分歧因此可以來自這些光軸的分歧，因為它是藉由在該光通道的該光學器件的該光學中心與通道的該圖像傳感器區域之間的一橫向偏移而獲得的。例如，預分歧可以限於一個平面。例如，光軸可以在一光束偏轉之前和/或沒有光束偏轉的情況下在一共同的平面中延伸，然而，在這個平面上以一分歧的方式延伸，並且小平面僅在另一個橫向平面上引起一附加的分歧，亦即，它們全都相對於光軸的上述共同平面而傾斜成與線延伸方向平行並且不同，其中，依次地，多個小平面又可以具有相同的傾斜度和/或可以與其光軸已經不同的一組通道共同關聯，例如在光束偏轉之前和/或沒有光束偏轉的情況，在光軸的上述共同平面中成對。簡而言之，該光學器件可實現沿一第一(圖像)方向的光路的一(預)分歧，並且該光束偏轉裝置可實現沿一第二(圖像)方向的光路的一分歧。
舉例而言，上述可能存在的預分歧可以藉由將該光學器件的該光學中心佈置在沿著線延伸方向的一直線上來實現，而該圖像中心區域的中心佈置為偏離該光學中心沿著該圖像傳感器區域的該平面法線投影到圖像傳感器平面中的一直線上的點上，例如在沿著線延伸方向和/或沿著垂直於線延伸方向並且還垂直於該圖像傳感器法線的方向，以一個別通道的方式偏離該圖像傳感器平面中的上述直線上該些點的點處。或者，可以藉由將該圖像傳感器的中心放置在沿著線延伸方向的一直線上來實現一預分歧，而該光學器件的中心佈置成偏離該圖像傳感器的光學中心沿著該光學器件的光學中心的平面法線投影到光學中心平面中的一直線上的點上，例如在沿著線延伸方向和/或沿垂直於線延伸方向並且也垂直於光學中心平面的法線的方向，以一個別通道的方式偏離光學中心平面中的上述直線上的該些點的點處。較佳的是，來自各別投影的上述個別通道偏差僅在線 延伸方向上延伸，即該光軸係僅位於一個共同的平面內並且具有一預分歧。然後光學中心和圖像傳感器區域中心分別位於與線延伸方向平行的一直線上，然而，具有不同的中間距離。相反地，在該透鏡和該圖像傳感器之間垂直於線延伸方向的一橫向方向上的一橫向偏移會導致安裝高度的增加。在線延伸方向上的一單純平面內偏移不會改變安裝高度，然而，結果可能有更少的小平面和/或小平面僅包含在一角度方向上的一傾斜，這簡化了結構。因此，例如，相鄰的光學通道可以各自包含在相同的平面中延伸的光軸，即每個斜角相對於彼此，即可提供有預分歧。小平面可以相對於一組光學通道佈置，可以僅在一個方向上傾斜並且可以平行於線延伸方向。
此外，一些光學通道可與相同的部分視場相關聯，例如為了超解析度的目的或增加藉由這些通道掃描相應部分視場的分辨率。在一光束偏轉之前，這樣一組中的光學通道接著將平行延伸且將被部分視場上的小平面所偏轉。有利的是，一組通道的圖像傳感器之像素圖像將位於該組通道的一不同通道的圖像傳感器的像素圖像之間的一中間位置。
舉例而言，然而，當沒有超解析度的目的，而是僅僅為了立體視覺的目的，也可以想到這樣的實現方式，其中線延伸方向上的一組直接相鄰的通道用其部分視場覆蓋整個視場，並且另一組直接相鄰的通道完全覆蓋了它們的整個視場。
因此，上述實施例可以以多孔徑成像裝置和/或包含這種多孔徑成像裝置的成像系統的形式來實現(即採用單線通道安排)，其中每個通道傳送一總視場的一個部分視場且部分視場係部分重疊。
具有用於擷取3D圖像的用於立體結構、三重結構、四重結構等結構的多個這種多孔徑成像裝置的結構是可能的。多個模塊可以被實現為一連接線。該連接線可以使用相同的致動器和一共同的偏轉的光束元件。可能存在於光路中的一個或多個放大基板可延伸穿過該形成一立體結構、三重結構、四重結構的整個連接線。可以使用超解析度的方法，其中幾個通道成像相同的部分圖像區域。光軸也可以在沒有光束偏轉裝置的情況下以分歧的方式延伸，從而在光束偏轉單元上需要更少的小平面。然後， 有利地，小平面僅包含一個角度零件。圖像傳感器可以是單一構件，可以僅包含一個連接的像素矩陣或幾個不連續的像素矩陣。圖像傳感器可以由許多部分的傳感器組成，例如在電路板上彼此相鄰排列。自動聚焦驅動器可以被實現為使得光束偏轉元件與光學器件同步地移動或者使得光束偏轉元件閒置。
儘管在設備的上下文中描述了一些觀點，應該理解，該觀點也表示對應方法的描述，使得裝置的一區塊或一結構部件也被理解為對應的一方法步驟或者作為一方法步驟的一特徵。藉由類推，已經在方法步驟的上下文中或者作為方法步驟描述的觀點也表示一相應設備的一對應區塊或細節或特徵的描述。
上述實施例僅僅表示本發明的原理的圖式。應該理解，本領域的其他技術人員將會理解這裡描述的佈置和細節的修改和變化。這就是為什麼希望本發明僅由所附權利要求的範圍限制，而不是通過本文中通過描述和實施例的討論而呈現的具體細節。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍該為準，而非僅限於上述實施例。
10:多孔徑成像裝置
12:圖像傳感器
16a-h:光學通道
14:陣列
18:光束偏轉裝置
64a-h:光學器件
24a-h:圖像傳感器區域
26:光路
22:光學圖像穩定器
28:第一圖像軸
32:第二圖像軸
34:第一相對運動
36、37、42:致動器
39a:平移運動
35:線延伸方向
38:旋轉運動
39:平移運動
44:旋轉軸
41:電子圖像穩定器

Claims (21)

  1. 一種多孔徑成像裝置，包含：一個圖像傳感器；一光學通道之陣列，每個光學通道包含一光學器件，其用於投影一總視場的一部分視場於該圖像傳感器的一圖像傳感器區域；一光束偏轉裝置，其用於偏轉該等光學通道的一光路；一光學圖像穩定器，其藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第一相對運動，以沿著一第一圖像軸進行一圖像穩定，並且藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第二相對運動，以沿著一第二圖像軸進行該圖像穩定；以及一電子圖像穩定器，其係用於沿著該第一和第二圖像軸對該陣列的一第一光學通道進行該圖像穩定，其中該電子圖像穩定器被配置進行以下至少其中之一：該電子圖像穩定器被配置為沿著該第一和第二圖像軸將該第一光學通道穩定到一第一範圍，並且還被配置為沿著該第一和第二圖像軸將一第二光學通道的圖像穩定到一第二範圍；該光學圖像穩定器被配置以穩定該等光學通道的一參考通道的成像部分視場的一圖像，並且其中，該電子圖像穩定器被配置為針對與該參考通道不同的光學通道，以個別通道的方式執行該圖像穩定，其中該多孔徑成像裝置被配置為僅以光學方式穩定該參考通道；該電子圖像穩定器被配置為以個別通道的方式替每個光學通道執行該圖像穩定，以及該光學圖像穩定器被配置為沿著基於該光束偏轉裝置的一旋轉運動的一個圖像方向，以提供該光學圖像穩定，其中該功能連接是角度函數，其沿著該圖像方向在一電子圖像穩定的一範圍上投影該光束偏轉裝置的一旋轉角度；該電子圖像穩定器被配置為以個別通道的方式替每個光學通道執行該圖像穩定，以及該電子圖像穩定器被配置為在一第一部分視場的一第一部分圖像中和在一第二部分視場的一第二圖像中識別一匹配特徵，並且基於該第一圖像和該第二圖像中的特徵移動的一比較來提供 該電子圖像穩定；該電子圖像穩定器被配置為以個別通道的方式替每個光學通道執行該圖像穩定，以及該電子圖像穩定器被配置為在該第一部分視場的該第一部分圖像中在一第一時間點和一第二時間點識別一匹配特徵，並且基於該第一圖像中的特徵移動的一比較來提供該電子圖像穩定；不同光學通道的光學器件的焦距不同，並且該光束偏轉裝置的一移動導致該圖像傳感器區域上的投影的不同變化，其中該電子圖像穩定器被配置為補償圖像的不同變化之間的差異；與該第一光學通道相關聯的一第一光學器件和與該第二光學通道相關聯的一第二光學器件在不超過10%公差範圍以相同的方式形成，其中由於公差範圍的偏差，該光學圖像穩定器的該圖像穩定導致該圖像傳感器區域上的投影的不同變化，這些變化是由該第一光學器件和該第二光學器件引起的；以及該光束偏轉裝置包含一第一主側面和一第二主側面，並且被配置為在一第一操作狀態下將該光學通道的光路引導到具有該第一主側面之該多孔徑成像裝置的一第一視場方向，並且在一第二操作狀態下，將該光學通道的光路引導到具有該第二主側面之該多孔徑成像裝置的一第二視場方向，該多孔徑成像裝置被配置成藉由一旋轉運動以執行在該第一操作狀態與該第二操作狀態之間的切換，其中，在該旋轉運動期間，該第一主側面的一第一表面法線和該第二主側面的一第二表面法線在每個時間點包含相對於朝向該圖像傳感器的一方向至少10°的角度。
  2. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，該電子圖像穩定器被配置為沿著該第一和第二圖像軸將該第一光學通道穩定到該第一範圍，並且還被配置為沿著該第一和第二圖像軸將該第二光學通道的圖像穩定到該第二範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，該光學圖像穩定器被配置以執行該光學圖像穩定，該光學圖像穩定是指穩定通過該等光學通道擷取之該等部分視場中的該第一部分視場的一圖像，其中該電子圖 像穩定器被配置以穩定相對於該第一部分視場的該圖像的該等部分視場中的該第二部分視場的一圖像。
  4. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，該光學圖像穩定器被配置以穩定該等光學通道的該參考通道的成像部分視場的一圖像，並且其中，該電子圖像穩定器被配置為針對與該參考通道不同的光學通道，以個別通道的方式執行該圖像穩定，其中該多孔徑成像裝置被配置為僅以光學方式穩定該參考通道。
  5. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，該電子圖像穩定器被配置為以個別通道的方式替每個光學通道執行該圖像穩定。
  6. 如申請專利範圍第5項之該多孔徑成像裝置，其中，該電子圖像穩定器被配置為根據取決於該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間的該相對運動的一確定功能連接，來替每個通道執行該個別通道的該電子圖像穩定。
  7. 如申請專利範圍第6項之該多孔徑成像裝置，其中，該功能連接是一個線性函數。
  8. 如申請專利範圍第5項之該多孔徑成像裝置，其中，該光學圖像穩定器被配置為沿著基於該光束偏轉裝置的該旋轉運動的該圖像方向，以提供該光學圖像穩定，其中該功能連接是角度函數，其沿著該圖像方向在該電子圖像穩定的該範圍上投影該光束偏轉裝置的該旋轉角度。
  9. 如申請專利範圍第5項之該多孔徑成像裝置，其中，該電子圖像穩定器被配置為在該第一部分視場的該第一部分圖像中和在該第二部分視場的該第二圖像中識別該匹配特徵，並且基於該第一圖像和該第二圖像中的特徵移動的該比較來提供該電子圖像穩定。
  10. 如申請專利範圍第5項之該多孔徑成像裝置，其中，該電子圖像穩定器被配置為在該第一部分視場的該第一部分圖像中在該第一時間點和該第二時間點識別該匹配特徵，並且基於該第一圖像中的特徵移動的該比較來提供該電子圖像穩定。
  11. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，不同光學通道的光學器件的該焦距不同，並且該光束偏轉裝置的該移動導致該圖像傳 感器區域上的投影的不同變化，其中該電子圖像穩定器被配置為補償圖像的不同變化之間的差異。
  12. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，與該第一光學通道相關聯的該第一光學器件和與該第二光學通道相關聯的該第二光學器件在不超過10%公差範圍以相同的方式形成，其中由於公差範圍的偏差，該光學圖像穩定器的該圖像穩定導致該圖像傳感器區域上的投影的不同變化，這些變化是由該第一光學器件和該第二光學器件引起的。
  13. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，該第一相對運動包含至少一個該圖像傳感器與該陣列之間的一平移相對運動、該圖像傳感器與該光束偏轉裝置之間的一平移相對運動和該陣列與該光束偏轉裝置之間的一平移相對運動，並且其中該第二相對運動包含該光束偏轉裝置的至少一個的一旋轉運動、該圖像傳感器和該陣列之間的一平移相對運動以及該陣列和該光束偏轉裝置之間的一平移相對運動。
  14. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，該光學圖像穩定器包含至少一個致動器並且佈置成使得其至少部分地佈置在由一長方體的側面所展開的兩個平面之間，其中該長方體的側面相互平行地定向，並且與該陣列的一線延伸方向及該圖像傳感器和該光學器件之間的該光學通道的一部分光路平行，並且其具有一最小的體積，但仍包含該圖像傳感器和該陣列。
  15. 如申請專利範圍第14項之該多孔徑成像裝置，其中，該光學圖像穩定器從該平面之間的一區域延伸不超過50%。
  16. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，其中，該光束偏轉裝置包含該第一主側面和該第二主側面，並且被配置為在該第一操作狀態下將該光學通道的光路引導到具有該第一主側面之該多孔徑成像裝置的該第一視場方向，並且在該第二操作狀態下，將該光學通道的光路引導到具有該第二主側面之該多孔徑成像裝置的該第二視場方向。
  17. 如申請專利範圍第16項之該多孔徑成像裝置，其中，該第一主側面和該第二主側面以不大於60°的角度彼此傾斜地佈置。
  18. 如申請專利範圍第16項之該多孔徑成像裝置，其被配置成藉由該旋轉運動以執行在該第一操作狀態與該第二操作狀態之間的切換，其中，在該旋轉運動期間，該第一主側面的該第一表面法線和該第二主側面的該第二表面法線在每個時間點包含相對於朝向該圖像傳感器的該方向至少10°的角度。
  19. 如申請專利範圍第1項之該多孔徑成像裝置，被配置為接收來自一傳感器的一傳感器信號，並且針對與該多孔徑成像裝置和一物體之間的一相對運動相關的一信息來評估該傳感器信號，並使用該信息執行該光學或電子圖像穩定器的一控制。
  20. 一種具有根據請求項1的一第一和一第二多孔徑成像裝置的成像系統，該成像系統被配置為以一立體的方式至少部分地擷取該總視場。
  21. 一種提供多孔徑成像裝置的方法，其包含：提供一圖像傳感器；提供一光學通道陣列，使得每個光學通道包含用於投影該圖像傳感器的一圖像傳感器區域上的一總視場的一局部視場的一光學器件；佈置用於偏轉該光學通道的一光路的一光束偏轉裝置；藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第一相對運動，佈置一光學圖像穩定器來用於沿著一第一圖像軸之一圖像穩定，並且藉由在該圖像傳感器、該陣列和該光束偏轉裝置之間產生一第二相對移動，來沿著一第二圖像軸進行該圖像穩定；以及佈置一電子圖像穩定器，用於沿該第一和第二圖像軸對該陣列的一第一光學通道進行該圖像穩定，其中該電子圖像穩定器被配置為以下至少其中之一：該電子圖像穩定器被配置為沿著該第一和第二圖像軸將該第一光學通道穩定到一第一範圍，並且還被配置為沿著該第一和第二圖像軸將一第二光學通道的圖像穩定到一第二範圍；該光學圖像穩定器被配置以穩定該等光學通道的一參考通道的成像部分視場的一圖像，並且其中，該電子圖像穩定器被配置為針對與該參考通道不同的光學通道，以個別通道的方式執行該圖像穩定，其中該 多孔徑成像裝置被配置為僅以光學方式穩定該參考通道；該電子圖像穩定器被配置為以個別通道的方式替每個光學通道執行該圖像穩定，以及該光學圖像穩定器被配置為沿著基於該光束偏轉裝置的一旋轉運動的一個圖像方向，以提供該光學圖像穩定，其中該功能連接是角度函數，其沿著該圖像方向在一電子圖像穩定的一範圍上投影該光束偏轉裝置的一旋轉角度；該電子圖像穩定器被配置為以個別通道的方式替每個光學通道執行該圖像穩定，以及該電子圖像穩定器被配置為在一第一部分視場的一第一部分圖像中和在一第二部分視場的一第二圖像中識別一匹配特徵，並且基於該第一圖像和該第二圖像中的特徵移動的一比較來提供該電子圖像穩定；該電子圖像穩定器被配置為以個別通道的方式替每個光學通道執行該圖像穩定，以及該電子圖像穩定器被配置為在該第一部分視場的該第一部分圖像中在一第一時間點和一第二時間點識別一匹配特徵，並且基於該第一圖像中的特徵移動的一比較來提供該電子圖像穩定；不同光學通道的光學器件的焦距不同，並且該光束偏轉裝置的一移動導致該圖像傳感器區域上的投影的不同變化，其中該電子圖像穩定器被配置為補償圖像的不同變化之間的差異；與該第一光學通道相關聯的一第一光學器件和與一第二光學通道相關聯的一第二光學器件在不超過10%公差範圍以相同的方式形成，其中由於公差範圍的偏差，該光學圖像穩定器的該圖像穩定導致該圖像傳感器區域上的投影的不同變化，這些變化是由該第一光學器件和該第二光學器件引起的；以及該光束偏轉裝置包含一第一主側面和一第二主側面，並且被配置為在一第一操作狀態下將該光學通道的光路引導到具有該第一主側面之該多孔徑成像裝置的一第一視場方向，並且在一第二操作狀態下，將該光學通道的光路引導到具有該第二主側面之該多孔徑成像裝置的一第二視場方向，該多孔徑成像裝置被配置成藉由一旋轉運動以執行在該第一操作狀態與該第二操作狀態之間的切換，其中，在該 旋轉運動期間，該第一主側面的一第一表面法線和該第二主側面的一第二表面法線在每個時間點包含相對於朝向該圖像傳感器的一方向至少10°的角度。
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