TWI716735B - 具有低安裝高度與可切換觀看方向之多孔徑成像裝置、成像系統、用以提供多孔徑成像裝置之方法及用以拍攝標的區之方法 - Google Patents

具有低安裝高度與可切換觀看方向之多孔徑成像裝置、成像系統、用以提供多孔徑成像裝置之方法及用以拍攝標的區之方法 Download PDF

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TWI716735B
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尼可 哈根
安德列斯 瑞爾曼
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Abstract

一種多孔徑成像裝置包括：一影像感測器；光學通道之一陣列，各光學通道包括用於將一全視場之一部分視場成像至該影像感測器之一影像感測器區上的一光學件；以及一光束偏轉構件，其可藉由執行一切換移動在一第一旋轉位置與一第二旋轉位置之間切換，且經組配以在一第一旋轉位置中使該等光學通道之光學路徑偏轉至一第一觀看方向上，且在一第二旋轉位置中使該等光學通道之該等光學路徑偏轉至一第二觀看方向上。該陣列經組配以基於該切換移動執行用於調整該陣列相對於該光束偏轉構件之一定向的一調整移動。

Description

具有低安裝高度與可切換觀看方向之多孔徑成像裝置、成像系統、用以提供多孔徑成像裝置之方法及用以拍攝標的區之方法
本發明係關於一種多孔徑成像裝置、一種成像系統及一種用於提供一多孔徑成像裝置之方法。本發明進一步係關於一種多孔徑成像裝置及一種具有一可移動陣列配置之多孔徑成像系統。
習知攝像機具有對整個物場進行成像之成像通道。攝影機具有實現物鏡與影像感測器之間的相對側向二維移位之自適應性組件以用於實現光學影像穩定功能。
具有線性通道配置之多孔徑成像系統由若干成像通道組成，各通道僅拍攝物件之一部分且含有偏轉鏡。偏轉鏡可旋轉地被支撐且尤其使得能夠切換觀看方向，使得同一攝影機可看到不同觀看方向，例如形成180° 角之觀看方向。鏡之安裝高度影響攝影機之總體高度，而成像所需之透鏡包含低的總體高度，亦即，鏡高於透鏡。作為將鏡旋轉至另一偏轉位置中之結果，藉由在兩個觀看方向上使用攝影機，所需安裝高度另外以不利的方式增加。
以實現高品質影像拍攝之多通道方式拍攝物件區或視場之概念將係合乎需要的。
因此，本發明之目標係提供一種多孔徑成像裝置、一種成像系統及一種用於提供多孔徑成像裝置之方法，以上各者實現多孔徑成像裝置尤其沿厚度方向之低安裝高度。
該目標係藉由獨立專利技術方案之主題實現。
本發明之一個發現係已認識到，由於多孔徑成像裝置之光束偏轉構件之移動與陣列透鏡之移動的組合，可針對光束偏轉構件之不同偏轉位置獲得總體較低的所得安裝高度，導致光束偏轉構件相對於光學件之懸垂量的較小大小。
根據一實施例，一種多孔徑成像裝置包括：一影像感測器；光學通道之一陣列，其中各光學通道包括用於將一全視場之一部分視場成像至該影像感測器之一影像感測器區上的一光學件；以及一光束偏轉構件，其可藉由執行一切換移動在一第一旋轉位置與一第二旋轉位置之間切換，且經組配以在一第一旋轉位置中使該等光學通道 之光學路徑偏轉至一第一觀看方向上，且在一第二旋轉位置中使該等光學通道之該等光學路徑偏轉至一第二觀看方向上。該陣列經組配以基於該切換移動執行用於調整該陣列相對於該光束偏轉構件之一定向的一調整移動。
其他實施例係關於一種成像系統、一種用於提供一多孔徑成像裝置之方法及一種用於拍攝一物件區之方法。
其他有利實施例係附屬技術方案之主題。
10、10'、30、40、50、60、70、80、90、100:多孔徑成像裝置
10a:第一多孔徑成像裝置
10b:第二多孔徑成像裝置
11:調整移動
111:平移調整移動/側向調整移動/第二平移移動
112:旋轉調整移動/第二旋轉移動
12、12a、12b:影像感測器
13:致動器
14、14a、14b:光學通道之陣列
15:邊緣光束
16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h:光學通道
17:第一平移移動/側向移動
18、18":光束偏轉構件
19a、19b、19c:透鏡/光學元件
21、23、73:外殼
211、212、74a、74b:主側面
213、214:輔助側面
22、22'、221、222:膜片結構
23a、23b:側表面/外殼側面
23c:側表面/蓋罩
24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h、24"a、24"e:影像感測器區
25:外殼容積
26、26a、26b、26c、26d、26e、26f、26g、26h:光學路徑
27:觀看方向
271:第一觀看方向
272:第二觀看方向
28:平移移動方向/側向移動方向
29、292:隙縫
291:第一隙縫
33a:可切換膜片/第一膜片
33b:可切換膜片/第二膜片
34:光學影像穩定器
36:影像方向/第一影像軸線
37:蓋罩/透明結構
37a:蓋罩/透明結構/第一透明區
37b:蓋罩/透明結構/第二透明區
38:影像方向/影像軸線/第一旋轉移動/切換移動
39:第二影像軸線
42、42a、42b:透明結構
43:行進托架
44:旋轉軸線
44a、44b:磁場提供元件/磁場源
45:框架或另一固定結構
46:光束偏轉區
47:透明載體
49:行進單元
51a、51b:驅動器或致動器
64、64a、64b、64c、64d、64e、64f、64g、64h、64"a、64"e:光學件
68a、68b、68c、68d:透明區/膜片
71:全視場
72a、72b、72c、72d:部分視場
78a、78b、78c、78d:可切換膜片
120:成像系統
172:光束偏轉元件
172a:第一光束偏轉元件/琢面
172b:第二光束偏轉元件/琢面
172c、172d:光束偏轉元件/琢面
174a:第一側面/第一反射主側面/主表面
174b:第二側面/第二反射主側面/主表面
174c:第三側面/表面/背面
174d:第四側面/輔助側面
175a、175b:表面法線
176:懸置或移位軸線
178:質心
182:厚度方向
184:方向
186、186a、186b:凹槽
188:連接元件
1400:提供多孔徑成像裝置的方法
1410、1420、1430、1510、1520、1530:步驟
1500:用於拍攝影像區之方法
A:尺寸
B:懸垂量
B1:第一懸垂量/重疊量
B2:第二懸垂量/重疊量
C1、C2:重疊量
E1、E2:距離
x:軸向方向
y:厚度方向
z:行延伸方向
y1、y2、δ:角度
在下文中，參看隨附圖式解釋本發明之較佳實施例，其中：圖1a展示根據實施例之多孔徑成像裝置之示意性透視圖；圖1b展示具有光束偏轉構件之第一旋轉位置的圖1a之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖；圖1c展示在理論狀態中且具有光束偏轉構件之第二旋轉位置的圖1a之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖；圖1d展示在發明狀態中且具有光束偏轉構件之第二旋轉位置的圖1a之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖，其中光學通道之陣列已執行平移調整移動；圖1e展示根據實施例之具有單行陣列與第一觀看方向的經修改多孔徑成像裝置之示意性側視截面圖；圖1f展示根據實施例之具有第二觀看方向的圖1e之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖； 圖2a展示根據實施例之多孔徑成像裝置以及光束偏轉構件之第一旋轉狀態的示意性側視截面圖；圖2b展示在光束偏轉構件之第二旋轉狀態中的根據實施例之圖2a的多孔徑成像裝置之示意性側視截面圖，其中光學通道之陣列已執行旋轉調整移動；圖2c展示根據實施例的在光束偏轉構件之第三旋轉狀態中的圖2a之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖；圖3a至圖3d展示根據實施例之裝置的示意性側視截面圖，其中光束偏轉構件可移出裝置之外殼；圖3e圖3f展示根據實施例的根據圖3a至圖3d之多孔徑成像裝置的實施之示意性俯視圖；圖4展示根據實施例之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖，其中光學通道之陣列以單行方式形成；圖5展示根據實施例之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖，其中光束偏轉構件經組配以執行繞旋轉軸線之旋轉移動；圖6a至圖6f展示根據實施例之光束偏轉構件的有利實施；圖7a展示在光束偏轉構件之第一旋轉位置中的根據實施例之多孔徑成像裝置的示意圖，其中膜片結構封閉隙縫；圖7b展示在光束偏轉構件之第二位置中的圖5a之多孔徑成像裝置的示意圖，其中膜片結構在不同點處封閉隙縫； 圖7c展示在第一位置與第二位置之間的可選中間位置中的圖5a之多孔徑成像裝置的示意圖；圖8展示根據實施例之包含光學影像穩定器的多孔徑成像裝置之示意性側視截面圖；圖9展示根據實施例之多孔徑成像裝置的示意性透視圖，該多孔徑成像裝置包含沿多孔徑成像裝置之自光束偏轉構件開始的觀看方向配置的透明結構；圖10展示根據實施例之多孔徑成像裝置的示意性側視截面圖，該多孔徑成像裝置可視情況包括透明結構，但亦可易於實施為不具有透明結構；圖11展示根據實施例的例如可藉由上文所描述之多孔徑成像裝置拍攝的全視場之示意性說明；圖12展示包含外殼以及至少一個第一多孔徑成像裝置及一個第二多孔徑成像裝置之成像系統的示意性透視圖；圖13展示根據實施例的包括例如可配置於圖12之成像系統中的第一多孔徑成像裝置及第二多孔徑成像裝置之示意性設計；圖14展示根據實施例的用於提供多孔徑成像裝置之方法的示意性流程圖；以及圖15展示根據實施例的用於拍攝物件區之方法的示意性流程圖。
在隨後將參看圖式詳細地描述本發明之實 施例之前，應指出，在不同的圖中用相同參考編號提供在功能上相同且在操作上相同的元件、物件及/或結構，使得在不同實施例中的此等元件之描述可互換及/或相互可適用。
後續實施例涉及多孔徑成像裝置。多孔徑成像裝置可經組配以藉助於多個或眾多孔隙拍攝彼此部分且不完全重疊之若干部分視場(部分物件區)來拍攝全視場(總物件區)。為此，多孔徑成像裝置可包括影像感測器、光學通道之陣列及光束偏轉構件。
影像感測器可包含若干影像感測器區，部分視場經成像至其中之各者上。影像感測器可經組配以基於所擷取之部分視場輸出類比或數位影像感測器信號。影像感測器區可係整體影像感測器之部分及/或可至少部分地與其他影像感測器區機械地解耦(多件式影像感測器)，例如以針對一個、若干或所有影像感測器區實現影像感測器區之個別移動。
光學通道之陣列可實施為光學通道之單行或多行序列。各光學通道包括用於將部分視場中之一者成像至影像感測器之影像感測器區上的光學件。光學件中之各者可包括一個或若干光學元件，諸如透鏡、繞射元件、折射元件、光闌元件或其類似者。舉例而言，若干光學元件可一起形成光學堆疊，其形成光學通道之光學件的至少一部分。光學堆疊之光學元件可藉由共同堆疊載體或透鏡載體相對於彼此及/或相對於可選載體或基體被支撐。堆疊 載體或透鏡載體可實現光學元件之間的距離，該距離係恆定的或藉助於力元件(致動器)可變，例如以用於設定光學件之成像功能及/或焦點。
光學通道陣列中之光學通道可按單行或多行方式配置，其中可形成陣列之一行使得一行之光學通道基本上沿由該行之外部光學通道判定的直線配置。在此狀況下，基本上可理解為使得可容許與該行之路線的至多15%、至多10%或至多5%之偏差。
不同光學通道之光學件可形成為相同或不同的，以便獲得關於一些、若干或所有光學通道相同或通道個別的成像功能。光學通道之光學件可成組地連接，每光學通道群組具有至少一個、若干或所有光學件，其中基體用以獲得對光學件群組之支撐及/或移動。光學通道群組之若干光學件可個別地連接至基體，或可在具有光學通道群組之光學件中之至少一個、若干或所有光學件的子群組中包含共同載體，光學件之子群組的光學件配置於該共同載體處且該共同載體實現光學件相對於基體之配置。至少對於待由多孔徑成像裝置拍攝之波長範圍，載體可形成為在通帶中在至少50%、至少70%、至少90%或甚至至少98%之程度上透明。在通帶中，光學通道之光學路徑可穿過透明載體。除通帶外，載體亦可形成為透明的；然而，亦可替代地形成為對於波長範圍之至少一部分較不透明或甚至不透明，以便提供濾光或光闌功能，例如用於抑制雜散光。此載體實現相對於一起固持及/或移動基體光學通道 群組之光學件，使得高精確度之移動係可能的及/或藉由少量元件進行之固持係可能的。
載體可直接連接至基體。替代地或另外，載體可連接至另一組件，例如連接至影像感測器及/或用於收納光學件及/或影像感測器及/或光束偏轉構件之外殼。此意謂光學件及/或載體可懸置於基體處。舉例而言，光學件及/或載體可按可移動方式或不可移動方式直接支撐於基體處，或可經由例如致動器間接地被支撐。又，一個、若干或所有光學通道之光學件與相關聯之影像感測器區可例如在行進托架處、行進托架上或行進托架中機械地耦接至彼此以用於共同移動組件。行進托架可提供外殼23與光束偏轉構件18之間的機械連接，且亦可視情況提供至影像感測器12及/或陣列14之機械連接，此意謂行進托架包括該等組件。行進托架可包含外殼。
光束偏轉構件可經組配以將光學通道之光學路徑自影像感測器與光學件之間的方向朝向全視場導引。舉例而言，光束偏轉構件可經組配以用在時間上交替之方式在第一位置中將光學路徑導引至朝向第一全視場之第一方向上，且在第二位置中將光學路徑導引至朝向第二全視場之第二方向上。替代地，可進行第一全視場及第二全視場之並列拍攝，例如藉由提供用於同時拍攝第一全視場之部分視場及第二全視場之部分視場的數個光學通道以及使第一數目個光學通道朝向第一全視場偏轉及使第二數目個光學通道朝向第二全視場偏轉。
偏轉光學通道之光學路徑可在光束偏轉區進行。光束偏轉構件可形成為鏡，其中鏡可跨越若干或所有光束偏轉區以平面方式組配。舉例而言，光學通道之光學路徑可提供於自影像感測器至具有對觀看方向之二維發散或偏轉的光束偏轉構件之路線中，使得光學通道藉由相同偏轉以二維方式偏轉至分佈於全視場中之部分視場中。替代地，可形成光束偏轉構件使得光束偏轉構件之至少兩個部分沿至少一個方向朝向彼此傾斜，以便完全或部分地實施光學通道偏轉或發散至全視場中之至少一個方向上，使得光學通道在影像感測器與光束偏轉構件之間的區中沿對應方向可具備較低程度之方向發散，可甚至平行地延伸。
該等部分可包含用於一個或若干光學通道之光束偏轉區且可被稱作琢面。舉例而言，可每光學通道提供一個琢面；然而，亦可使用若干光學通道之琢面。可將各光學通道指派至一琢面。當考慮光束偏轉構件包含僅一個琢面之狀況時，此可實施為平面鏡。
光束偏轉構件可經組配以在第一位置中藉由光束偏轉構件之第一主側面或鏡側面將光學路徑導引至第一方向上，且在第二位置中藉由第一主側面或鏡側面將光學路徑導引至第二方向上。替代地，光束偏轉構件可經組配以在第二位置中藉由第二主側面或鏡側面將光學路徑導引至第二方向上。第一位置與第二位置之間的切換可藉由光束偏轉構件之平移及/或旋轉移動進行。在平移移動之情況下，光束偏轉構件可包含使得光學路徑能夠偏轉至第 一方向上之第一軸向部分，且包含使得光學路徑能夠偏轉至第二方向上之第二軸向部分。為了在第一位置與第二位置之間切換，光束偏轉構件可沿配置軸向部分所沿之軸向方向以平移方式移動，例如平行於陣列之行延伸方向。
對於使用旋轉移動，光束偏轉構件可在第一方向上包含反射平面或琢面化主側面相對於陣列之第一傾側角度以便使光學路徑偏轉至第一方向上，且可在第二位置中包含第二傾側角度，例如相對於第一傾側角度旋轉90°以使光學路徑偏轉至第二方向上。此可導致光束偏轉構件之主側面的表面法線平行地指向陣列之光學件與光束偏轉構件之間的方向的情形。在垂直於該方向且垂直於陣列之行延伸方向的此定向中，光束偏轉構件之安裝空間要求可係高或最多的。光束偏轉構件可包含兩個反射主側面且可形成為在兩側上具有反射性，例如作為形成為在兩側上具有反射性之平面或琢面化鏡。光束偏轉構件可經組配以在第一位置中藉由主側面中之第一者使光學路徑偏轉至第一方向上，且在第二位置上藉由主側面中之第二者使光學路徑偏轉至第二方向上。此使得能夠以低旋轉切換角度(亦即，低致動器行進量)在第一位置與第二位置之間切換，從而實現快速且能量高效的切換。此外，可避免表面法線平行於陣列與光束偏轉構件之間的方向所在的位置，使得可獲得較小安裝高度。該等主側面可彼此平行或朝向彼此傾側。
光束偏轉構件可懸置於基體處且可平移及/ 或旋轉地被支撐。舉例而言，光束偏轉構件可直接地或例如經由致動器間接地支撐於基體處。
本文中所描述之實施例中的一些涉及諸如光學通道之陣列、光束偏轉構件、光學件或影像感測器之組件的移動。可控制致動器可用於獲得此移動。除非另外描述，否則可使用氣動、液壓、壓電致動器、DC馬達、步進馬達、熱致動器、靜電致動器、電致伸縮及/或磁致伸縮致動器或驅動器進行此移動。
圖1a展示根據實施例之多孔徑成像裝置10之示意性透視圖。多孔徑成像裝置10包括影像感測器、光學通道16a至16h之陣列及光束偏轉構件18。各光學通道16a至16h包括用於將全視場之部分視場成像至影像感測器12之影像感測器區24a至24h上的光學件64a至64h。光學通道16a至16h可理解為光學路徑26a至26h之路線。光學路徑26a至26h示意性地係指總光學路徑之中心光束，此意謂向各中心光束指派具有邊緣光束之一束光束。光學路徑26a至26h可受配置成陣列14之各別光學件64a至64h影響，例如經由散射或聚集。個別光學通道16a至16h可各自形成或包括完整的成像光學件，且可包含至少一個光學組件或光學件，例如折射、繞射或混合透鏡，且可對藉由多孔徑成像裝置拍攝之總物件的區段進行成像。此意謂光學件64a至64h中之一者、若干者或全部亦可係光學元件之組合。可相對於光學通道16a至16h中之一者、若干者或全部配置孔徑光闌。
光學件64a至64h可個別地、成組地或一起以直接方式或藉助於透鏡固持器配置於載體47處。載體可係以透明方式至少局部地形成於光學路徑之區中的元件，例如玻璃載體。替代地或另外，陣列14亦可包含外殼，光學件64a至64h配置於該外殼中，其中影像感測器12視情況亦可配置於外殼中。替代地，例如若光學件64a至64h懸置於基體處，則亦可省略載體47之配置。此基體可能係不可移動的，但亦有可能將基體實施為可移動的，例如以實現光學件64a至64h之移動用於影像穩定及/或聚焦。
舉例而言，影像感測器區24a至24h可各自由包括對應像素陣列之晶片形成，其中影像感測器區24a至24h可安裝至共同基體或諸如共同電路板或共同撓曲板之共同電路載體上。替代地，顯然亦將有可能由共同像素陣列之各別部分形成影像感測器區24a至24h中之各者，該像素陣列跨越影像感測器區24a至24h連續地延伸，其中共同像素陣列例如形成於個別晶片上。在此狀況下，例如，在影像感測器區24a至24h中僅讀出共同像素陣列之像素值。此等替代例之不同混合顯然亦係可能的，例如存在用於兩個或大於兩個光學通道之一晶片及用於其他光學通道之另一晶片或其類似者。在影像感測器12之若干晶片的狀況下，此等可例如安裝於一個或若干板或電路載體上，例如一起或成組地或其類似者。
光束偏轉構件18經組配以使光學通道16a 至16h之光學路徑26a至26h偏轉。為此，例如，光束偏轉構件18可包含反射主側面，該反射主側面面向光學件64a至64h或陣列14且向其傾斜，亦即，包含旋轉位置。由於傾斜，光學路徑26a至26h可偏轉至觀看方向271上，其中觀看方向271可描述相對於多孔徑成像裝置10之相對方向，待拍攝之物件區沿該方向配置。如隨後詳細地解釋，光束偏轉構件18可例如藉由執行切換移動在所說明之第一旋轉位置與第二旋轉位置之間切換。切換移動可包括繞光束偏轉構件18之旋轉軸線44的旋轉移動38。因此，基於旋轉移動38，可至少獲得光束偏轉構件18之第一旋轉位置及第二旋轉位置。在不同旋轉位置中，光學通道16a至16h之光學路徑26a至26h可分別偏轉至不同觀看方向271及272上。為此，多孔徑成像裝置10可包括可提供旋轉移動或切換移動之致動器(未說明)。
陣列14經組配以基於切換移動38執行用於調整陣列14相對於光束偏轉構件18之定向的調整移動11。為此，多孔徑成像裝置10可包括經組配以提供光學件64a至64h之平移調整移動111及/或旋轉調整移動112的致動器13。此意謂致動器13可提供調整移動11，其中此移動可包含例如藉由移動載體47及/或外殼來共同地移動陣列14之所有光學件64a至64h。替代地，例如若將光學件64a至64h個別地配置或支撐於基體處，則亦可個別地移動該等光學件。可連同影像感測器12一起執行調整移動，此意謂根據實施例，在調整移動11之上下文中， 可連同陣列14之光學件64a至64h一起移動影像感測器12。視情況，用於提供自動聚焦之聚焦構件的致動器可藉由沿光學路徑之路線的軸向方向產生陣列14與影像感測器12之間的相對移動及/或藉由光學影像穩定器之致動器移動。
調整移動11使得有可能在空間中沿厚度方向y相對於陣列14配置光束偏轉構件18的由於基本幾何條件所需的懸垂量，該厚度方向垂直於影像感測器12與陣列14之間的軸向方向x且垂直於陣列14之行延伸方向z，配置方式為使得多孔徑成像裝置沿y方向之厚度(尺寸)小於在陣列14之不可移動配置中的厚度。
在此狀況下，調整移動11可與其他移動，例如與用於聚焦的例如改變陣列14與影像感測器12之間的距離的移動區分。此意謂在不存在陣列14與影像感測器12之間沿平行於影像感測器12與陣列14之間的光學通道之延伸的方向，亦即沿方向x的平移距離改變的情況下，進行調整移動。然而，此並不理解為以使得調整移動不可與在實施例中預期之用於聚焦的移動組合或重疊的方式進行限制。然而，此係兩個或若干移動之重疊，調整移動係其中之一者。可接著獨立地且排他地執行調整移動，同時維持距離。
全視場之多個或眾多部分視場可由光學通道拍攝，其中各部分視場可由至少一個光學通道16a至16h拍攝因此，可向各光學通道指派可藉由該光學通道拍 攝之一部分視場。舉例而言，可自多孔徑成像裝置10及/或光束偏轉構件18開始向各部分視場指派光學通道16a至16h之各別光學路徑26a至26h藉由光束偏轉構件18偏轉的方向。
圖1b展示多孔徑成像裝置10之示意性側視截面圖，其中例示性地說明穿過影像感測器區24a及24e以及光學件64a及64e之截平面。光束偏轉構件18相對於光學路徑26a及26e的用於使光學路徑偏轉之傾斜可導致如下事實：光束偏轉構件18包含沿x方向且相對於光學件64a及64e沿厚度方向y可變的距離，亦即，增加或減小。光學通道之光學路徑的發散光束較佳地在至少90%、至少95%或至少99.5%，理想地100%的程度上照射在光束偏轉構件18上。陣列14之光學通道中之各者且因此跨越若干行之若干光學通道的組合可包含光學路徑之發散，如由例如陣列14之邊緣光束15指示。沿x方向之發散或光束擴展結合光束偏轉構件18之傾斜導致如下事實：除多孔徑成像裝置10之可歸因於影像感測器12及陣列14的尺寸A外，需要光束偏轉構件18相對於光學件64a至64e及/或影像感測器12之懸垂量B或B1以使光學通道之光學路徑完全偏轉。不完全偏轉可導致影像品質之損失。
對於光束偏轉構件18之所說明定向，此導致對多孔徑成像裝置10的A及另外B(A+B)的總安裝空間要求，以便使光學路徑26a及26e偏轉至觀看方向271 上。
圖1c展示在理論狀態中之多孔徑成像裝置10的示意性側視截面圖，其中光束偏轉構件18執行用於在多孔徑成像裝置10之觀看方向271與觀看方向272之間切換的旋轉移動38，此意謂光束偏轉構件18繞例如旋轉軸線44旋轉。觀看方向271及272配置為在±30°、±15°或±5°之容限範圍內彼此反向或反平行。現沿另一方向或觀看方向272需要多孔徑成像裝置10沿厚度方向y之懸垂量。在陣列14之不移動狀態中，需要沿第一觀看方向271之第一懸垂量B1及沿第二觀看方向272之第二懸垂量B2以用於提供觀看方向271及272兩者，其中B1=B2可應用於對稱狀況中。
圖1d展示根據實施例之多孔徑成像裝置10的示意性側視截面圖，其中陣列14已執行沿y方向之調整移動111。舉例而言，亦可移動影像感測器區24a及24e以維持陣列14相對於影像感測器12之恆定位置。此意謂影像感測器、陣列光學件及因此光軸之豎直位置可變。替代地，藉由使用諸如陣列14與影像感測器12之間的額外光束偏轉及/或影像感測器12在大小方面之冗餘實施的其他措施，可省略影像感測器12之移動。
結合側向調整移動111，光束偏轉構件18亦可平行於y方向側向地移動。結合調整移動111的光束偏轉構件18之移動17的範圍在20%、10%或5%之容限範圍內可等於調整移動111之範圍。用於在觀看方向271至 觀看方向272之間切換的光束偏轉構件18之間的切換移動可因此包括旋轉移動38，且另外包括光束偏轉構件18沿移動方向y之平移移動17。調整移動111可包括與陣列14有關之另一平移移動。陣列14可沿與光束偏轉構件18相同的移動方向移動。舉例而言，在用於切換至第二觀看方向272之切換移動期間，可沿另一觀看方向271執行調整移動111及平移移動17。如由展示根據圖1c之組件之不變位置的影像感測器區24"a及24"e以及光學件64"a及64"e以及光束偏轉構件18"所說明，相較於圖1c之理論狀態，可沿厚度方向y將多孔徑成像裝置10之安裝空間要求節省至懸垂量B1或B2之範圍。
若陣列14之光學路徑各自在照射至光束偏轉構件18上之前以關於觀看方向對稱之方式偏轉，如在觀看方向271及272相對於彼此包含180°之角度且陣列14相對於觀看方向271及272以90°之角度配置的情況下係如此狀況，則在用於使光學路徑偏轉至觀看方向271及272上之旋轉位置中，光束偏轉構件18沿厚度方向y之位置或側向尺寸可相同或至少在至少20%、至少80%或至少90%之程度上相同。此意謂光束偏轉構件至平行於行延伸方向，例如平行於影像感測器12與陣列14之間的光學路徑之路線或平行於影像感測器12之主側面之平面中的投影在兩個旋轉位置中在此程度上係相同的(重疊)且在100%相同時係疊合的。
在平移調整移動111之所說明狀況下，可藉 由光束偏轉構件18經由平移移動17之位移來描述安裝空間要求之節省，此使得相較於根據圖1c之不可移動陣列，有可能減少由於切換移動所需之光束偏轉構件的移動範圍之一部分，此係因為若干次使用安裝空間，而在圖1c之理論狀態中，各重疊量B1及B2配置於為此提供之個別安裝空間中。調整移動可理解為陣列14之移動，其被調整至此側向移動17。因此，可移動陣列14以調整陣列14與光束偏轉構件18之間的相對位置。亦可藉由產生陣列14之旋轉移動來獲得相對位置，如下文所論述。
因此，多孔徑成像裝置10在外殼內之所需安裝高度及/或尺寸可滿足厚度D小於影像感測器12及陣列14之配置高度與懸垂量B之兩倍的條件，此意謂下式可適用：D<A+2B
圖1e及圖1f展示在第一旋轉位置及第二旋轉位置中之多孔徑成像裝置10'的示意性透視圖。除關於多孔徑成像裝置10的結合圖2a至圖2c解釋之其他修改外，陣列14以單行方式形成，此意謂陣列14之光學件64以單行定位。光學件64可經由載體及/或透鏡固持器機械地連接至彼此，使得可藉由陣列14之移動/致動實現陣列14中之光學件64的共同移動。替代地，可個別地支撐及/或移動各光學件64或各光學件之透鏡19a至19c。組合解決方案亦係可能的，例如其中實施共同載體及/或連接之透鏡固持器以便獲得光學件64之共同移動。舉例而言，此 可在行進托架或其類似者中進行。另外，可提供其他致動器，以實現透鏡之通道個別移動，從而例如用於提供通道個別聚焦。應理解，亦可經由所有透鏡之共同移動而無修改來獲得通道全局聚焦。
根據實施例，光束偏轉構件18可經組配以在切換移動期間僅執行繞旋轉軸線44之旋轉移動38。在此狀況下，可例如在琢面或光束偏轉構件之y擴展的中心，亦即，在(A+B)/2處在厚度方向y上配置旋轉軸線44，A+B指光束偏轉構件18沿厚度方向y之總擴展。在陣列14之非傾側正常位置中，厚度方向y可配置成垂直於陣列14之行延伸方向且垂直於影像感測器12與陣列14之間的光學路徑之路線。將旋轉軸線44居中至中心上可以儘可能準確地進行，然而，在20%、10%或5%之容限範圍內仍有利。此意謂例如藉由旋轉移動38排他地執行切換移動，其中沿多孔徑成像裝置之厚度方向的旋轉移動38之旋轉軸線相對於光束偏轉構件18沿厚度方向y之最大擴展在20%之容限範圍內居中。
圖1f說明在執行調整移動111之後的多孔徑成像裝置10'。光束偏轉構件18已相應地移動，如結合圖1d所描述。亦可沿第二觀看方向272配置懸垂量B2。可例如在多孔徑成像裝置10'之對稱實施中應用B1=B2=B。總安裝空間要求A+B可係低的，此係因為單一懸垂量可足夠，其相較於根據圖1a之兩倍提供可較少。此意謂切換移動包括光束偏轉構件18之旋轉移動38，其中調整移 動11包括陣列14沿垂直於行延伸方向z且平行於多孔徑成像裝置之厚度方向y的移動方向/厚度方向y的平移移動111。
圖2a展示多孔徑成像裝置10'之示意性側視截面圖，其再次被描述且相較於多孔徑成像裝置10包含若干改變，該等改變可各自視情況且個別地並獨立地實施。陣列14可形成為單行陣列，鑒於圖1a，單行陣列例如可理解為光學件64a至64d或任何其他數目個光學件僅配置成個別且單一行。此外，光學件64可包含一起用於光束形成之多個光學元件19a、19b及/或19c。陣列14及影像感測器12可配置於共同外殼中以實現陣列14及影像感測器12之共同移動。此外，光束偏轉構件18可形成為包含朝向彼此傾斜之主側面174a及174b的個別或多個琢面。
僅選擇多孔徑成像裝置10'用於較佳呈現。替代地，對於結合調整移動112之描述，亦可使用多孔徑成像裝置10而無任何限制效應。在圖2a中，經由光束偏轉構件18之定向，實施多孔徑成像裝置10'使得沿觀看方向271之拍攝係可能的。
在圖2b中，光束偏轉構件18藉由繞旋轉軸線44之旋轉移動38旋轉。舉例而言，此可在順時針方向上發生。調整移動112亦包括陣列14例如藉由移動外殼21之旋轉移動。在圖2a及圖2b中，調整移動112可導致如下事實：相對於在照射至光束偏轉構件18上之前的例 如圖1b、圖1c及圖1d中所說明的陣列14之對稱觀看方向，獲得光學路徑26之預先傾斜使得此等光學路徑相對於例如平行於x方向之參考方向以角度y1及/或y2照射，使得相較於平行於x方向的光學路徑26之中心光束的路線，光學路徑26藉助於光束偏轉構件18之偏轉可較少。
舉例而言，陣列14及影像感測器12可經由外殼21機械地耦接至彼此，且可經組配以共同執行調整移動11。外殼21可被稱作行進托架或其類似者。此亦可理解為使得替代藉助於光束偏轉構件18對觀看方向之總體影響，可藉由陣列14之移動獲得切換觀看方向271及272之部分。舉例而言，若觀看方向271及272配置成彼此相反且包含180°之角度且若光束偏轉構件18藉助於鏡配置，該鏡在具有配置成朝向彼此平行之主側面的兩側具有反射性，如圖1b中所說明，則在根據圖1b之組態中，約90°之旋轉係必要的以便引起切換移動。舉例而言，此導致相對於x方向之±45°定向。藉由使用陣列14之對應旋轉移動來應用調整移動112，此定向或傾斜可減少至45°-y1或45°-y2使得總體旋轉移動38可減少至90°-(y1+y2)。
藉由使用朝向彼此傾斜之主表面174a及174b，進一步減少係可能的。藉助於光學路徑26之約角度y1及y2的預先傾斜，可能需要光束偏轉構件18之旋轉的較低要求，以便在觀看方向271與272之間切換。此較小旋轉範圍導致光束偏轉構件18相對於陣列14之較小懸 垂量，其由C指示。甚至在使用根據圖1a至圖1d之光束偏轉構件18時，B>C可適用。此意謂可藉由藉助於調整移動112減小光束偏轉構件18之旋轉範圍來獲得沿y方向的安裝空間要求之較小大小。此意謂自第一旋轉位置至第二旋轉位置中之切換移動可包括光束偏轉構件18之旋轉移動38，且調整移動112可包括另一旋轉移動。兩個旋轉移動可較佳在相同方向上發生，例如皆在順時針方向上或皆在逆時針方向上。光束偏轉構件18經由旋轉移動38所旋轉之角度值與陣列14經由調整移動112所旋轉之角度值的總和可在20%、10%或5%之容限範圍內產生90°度的角度總和。
儘管沿正y方向及沿負y方向分別需要重疊量C1及C2，但此等量相較於重疊量B、B1或B2係小的，從而導致有利實施。舉例而言，下式可適用：C=C1=C2>B=B1=B2
因此，A+C1+C2及A+2C之必要尺寸分別亦可滿足以下條件：D<A+2B
基於圖1a至1d、圖2a及圖2b，例示性地描述調整移動11包括平移移動111或旋轉移動112之實施。根據實施例，亦有可能執行調整移動11使得執行平移移動111及旋轉移動112。舉例而言，在圖1b及圖1d中，可例如藉由致動器11實施陣列14之旋轉。替代地或另外，當在觀看方向271與觀看方向272之間切換時，根 據圖2a及圖2b之陣列14及/或外殼21可另外藉由調整移動111例如在正y方向上移動。藉此，除分別避免兩個重疊空間B1或B2及C1或C2中之一者外，亦可獲得剩餘重疊區之減小。
此意謂自第一旋轉位置至第二旋轉位置中之切換移動包括光束偏轉構件之第一旋轉移動及光束偏轉構件沿第一移動方向之平移移動，亦即，旋轉移動38及平移移動17。調整移動可包括陣列沿移動方向之平移移動，亦即，調整移動111，且可另外包括旋轉移動，即調整移動112。
換言之，除光束偏轉構件之旋轉移動外，可移動由影像感測器及陣列光學件組成之單元以便達成多孔徑攝影機之不同觀看方向。至此，多孔徑攝影機至少在厚度方向上係靜止的。由於鏡琢面或鏡之所需傾斜位置，鏡琢面之背對陣列光學件的邊緣在厚度方向上突出超過透鏡陣列，且因此基本上判定安裝高度。面向陣列光學件之邊緣較小程度地或根本不突出超過由陣列光學件之透鏡預先判定的安裝高度。關於陣列之靜止光軸，透鏡形成在厚度方向上之距離1/2 A+B。在藉由旋轉光束偏轉構件切換觀看方向時，產生類似影像。關於總體結構，產生A+2B之安裝高度以用於兩個觀看方向之所欲實現。根據實施例，除旋轉光束偏轉構件外，移動由影像感測器及陣列光學件組成之單元，此意謂執行調整移動11。一方面，此可包括沿厚度方向之平移移動111、關於平行於行延伸方向 之旋轉軸線的旋轉移動(參考調整移動112)，或其組合。結果，所需安裝高度可減小為至多A+B之值。為實現用於實施自動聚焦及/或光學影像穩定之額外移動，可配置其他驅動器以移動由影像感測器及陣列光學件組成之單元。可實施根據實施例之無自動聚焦及/或影像穩定的多孔徑成像裝置。替代地或另外，致動器13可經組配以提供用於聚焦及/或影像穩定之對應移動。
圖2c展示在例如第三旋轉位置中之多孔徑成像裝置10'的示意性側視截面圖，該第三旋轉位置可在切換移動期間獲得及/或可在多孔徑成像裝置10之非作用中狀態中，例如在待用期間獲得。在所說明之旋轉位置中，光束偏轉構件18沿厚度方向y之尺寸可小於或等於外殼21及/或影像感測器12及/或陣列14之尺寸。此意謂多孔徑成像裝置10'之厚度較佳地不由在此狀態中之光束偏轉構件18判定。此使得能夠以薄的方式儲存多孔徑成像裝置。此意謂旋轉位置及因此影像感測器、陣列光學件及因此光軸之豎直位置可變。
圖3a展示根據實施例之裝置30的示意性側視截面圖。裝置30包含第一操作狀態，在該第一操作狀態中，多孔徑成像裝置10例如配置於具有側表面23a、23b及23c之外殼23內，側表面23a及23b係主側面，例如正面及背面。舉例而言，裝置30係諸如智慧型手機或平板電腦之行動電話，使得主側面中之至少一者可包含顯示器。側表面23c可係輔助側面且可被稱作蓋罩。藉由翻開 或移動蓋罩23c，多孔徑成像裝置10及/或光束偏轉構件18可完全或部分地移出外殼容積25以實現在外殼容積25外部之光束偏轉，以便獲得第二操作狀態，在該第二操作狀態中，多孔徑成像裝置10例如拍攝視場之影像。在第一操作狀態中，光束偏轉位置可包含第一旋轉位置與第二旋轉位置之間的中心位置，如結合圖2c所描述。光束偏轉構件18包含在外殼內之第一位置。
裝置30包含可連接至蓋罩23c之至少部分透明蓋罩37a及37b。因此，蓋罩37a及37b可連同光束偏轉構件18一起沿平移移動方向28移動，使得光束偏轉構件18部分或完全地移出外殼23。至少部分透明蓋罩37a及37b可在光束偏轉構件18與外殼23之間在光束偏轉構件之不同側處配置於所說明之第一位置中。此意謂光束偏轉構件18可配置於蓋罩37a與37b之間。
在第一操作狀況中，蓋罩37a及37b可部分或完全地配置於外殼容積25內。舉例而言，蓋罩37a及37b可配置於行進托架處或可係行進托架之透明區。在光束偏轉構件移出外殼23或移入外殼23中期間，陣列14及/或影像感測器12可保持靜止或亦可沿側向移動方向28移動，使得例如影像感測器12、陣列14及光束偏轉構件18之間的距離保持不變。在此狀況下，行進托架亦可包括影像感測器12及/或陣列14。
圖3b展示裝置30之示意性側視截面圖，其中光束偏轉構件18包含在第一位置與第二位置之間的中 間位置。舉例而言，可在光束偏轉構件18縮回至外殼容積25中或延伸出外殼容積25期間獲得光束偏轉構件之中間位置。光束偏轉構件18部分地移出外殼容積25。
圖3c展示裝置30之示意性側視截面圖，其中光束偏轉構件18包含第二位置，亦即，光束偏轉構件18例如自外殼容積25完全延伸。至少部分透明蓋罩37a及37b朝向彼此包含距離E1，該距離小於外殼之側表面23a與23b之間的可比距離。
圖3d展示裝置30之示意性側視截面圖，其中相較於圖3a至圖3c，放大至少部分透明蓋罩37a與37b之距離。至少部分透明蓋罩37a及/或37b可分別沿背對另一至少部分透明封蓋37a及37b之平移移動方向移動，例如平行於厚度方向y，亦即，沿正或負y方向移動。圖3a至圖3c中所說明之至少部分透明蓋罩37a及37b之狀態可理解為縮回或摺疊狀態。圖3d中所說明之狀態可理解為延伸或展開狀態，其中相較於距離E1，至少部分透明蓋罩37a與37b之間的距離E2改變，例如增加，亦即，E2>E1適用。舉例而言，距離E2可大於或等於外殼23之可比側面之間的距離。光束偏轉構件18經組配以使光學通道之光學路徑偏轉，使得光學路徑穿過至少部分透明蓋罩37a及/或37b。
相較於圖3a之第一操作狀態或圖3b或圖3c中之狀態，光束偏轉構件18之角度定向可改變，使得由多孔徑成像裝置之光學路徑使用的光束偏轉單元之面積相 較於第一操作狀態增加，且獲得第一旋轉位置或第二旋轉位置。替代地或另外，增加之距離E2可實現旋轉移動38之較大範圍。藉由旋轉移動38，光束偏轉構件18可至少在第一旋轉位置與另一旋轉位置之間切換，其中各位置可指派至多孔徑成像裝置之一觀看方向。光束偏轉構件18之旋轉可類似地或以雙穩態方式或以多穩態方式進行。用於改變多孔徑成像裝置之觀看方向的旋轉移動38可與光束偏轉構件18之用於光學影像穩定的旋轉移動組合。蓋罩37a及/或37b可囊封多孔徑成像裝置之其他組件。
多孔徑成像裝置可在距離E2內進行切換移動及調整移動。因此例如，蓋罩37a及37b之延伸可提供用於陣列14及/或影像感測器12之移動空間，根據圖1a至圖1d及圖2a至圖2c之論述，該移動空間基於調整移動可係小的，亦實現裝置30沿厚度方向之小的擴展。
相對地配置之蓋罩37a及/或37b或其透明區可包含可切換膜片33a及/或33b，使得可切換膜片33a至33b被引入例如光束偏轉構件上方及/或下方或沿光束偏轉構件之任何其他方向引入。可根據攝影機之操作狀態或觀看方向切換膜片33a至33b。舉例而言，多孔徑成像裝置之未使用的各別觀看方向可至少部分地由膜片33a至33b封閉，以便減少雜散光進入。舉例而言，膜片33a至33b可機械地移動或電致變色。受膜片33a至33b影響之區可另外具備在未使用之狀況下覆蓋光學結構之可切換膜片33a至33b。膜片33a至33b可為電氣可控制的且可包 括電致變色層(序列)。替代地或另外，膜片33a至33b可包括機械移動部分。可使用氣動、液壓、壓電致動器、DC馬達、步進馬達、熱致動器、靜電致動器、電致伸縮及/或磁致伸縮致動器或驅動器進行移動。在觀看方向穿透膜片的多孔徑成像裝置之狀態中，可切換膜片33a至33b以允許光學通道之光學路徑穿過。此意謂多孔徑成像裝置可包含第一操作狀態及第二操作狀態。光束偏轉構件可在第二操作狀態中及在第一旋轉位置中使光學通道之光學路徑偏轉，使得光學路徑延伸穿過蓋罩37a之第一透明區。在第二操作狀態之第二旋轉位置中，可使光學通道之光學路徑偏轉使得光學路徑延伸穿過蓋罩37b之第二透明區。第一膜片33a可經組配以在第二操作狀態中以光學方式至少部分地光學封閉第一透明區。第二膜片33b可經組配以在第一操作狀態中以暫時光學方式至少部分地封閉第二透明區。藉此，自並非多孔徑成像裝置之實際觀看方向之方向的雜散光進入可減少，此對影像品質有利。第一膜片33a及/或第二膜片33b可用於至少一個光學通道、至少兩個光學通道或所有光學通道。舉例而言，若光學通道之光學路徑經導引穿過第一透明區，則多孔徑成像裝置之至少一個、至少兩個或所有光學通道可延伸穿過第一膜片，且若光學通道之光學路徑經導引穿過第二透明區，則多孔徑成像裝置之至少一個、至少兩個或所有光學通道可延伸穿過第二膜片。
應理解，有可能組合用於展開光束偏轉構件 之機構與用於平移移動之機構，亦即，可存在混合形式。可進行外殼之展開及/或光束偏轉構件之延伸，使得在適用時拍攝模組，亦即光學通道、其光學件及/或影像感測器移出外殼容積。光束偏轉構件之角度改變可使得有可能多孔徑成像裝置在厚度方向上之擴展係大的及/或光束偏轉構件可按不受阻礙方式使光學路徑朝向「前方」及「後方」偏轉。亦可相對於展開或延伸之元件固定諸如蓋罩37之覆蓋玻璃。覆蓋玻璃可包含任何平面或非平面表面區域。
換言之，多孔徑成像裝置可至少部分地附接於移動托架/行進托架上，且可延伸出諸如智慧型手機之扁平外殼。在此狀況下，光束偏轉構件及由影像感測器及陣列光學件組成之單元可採用與影像在兩個觀看方向上被拍攝之狀況下不同的位置。可進行定位，其方式為使得產生最小安裝高度且在此位置中，光束偏轉構件之雙面鏡化琢面的尖端或光束偏轉單元之薄邊緣朝向陣列光學件。
圖3e展示多孔徑成像裝置30之示意性俯視圖，其中可移動地配置於外殼23中之例示性行進托架43的功能。行進托架43可包含框架或另一固定結構45，藉由該框架或另一固定結構，光束偏轉構件18、影像感測器12及陣列14直接地或間接地，亦即可移動地配置或支撐至行進托架。舉例而言，光束偏轉構件18包含通道個別琢面，亦即，每通道一個光束偏轉區，其中琢面可相對於彼此傾斜以獲得光學路徑之通道個別偏轉。光束偏轉構件18可相對於框架45以旋轉方式被支撐，且可基於框架45 之移動以及基於相對於框架45之旋轉移動38而移動。一些組件，例如影像感測器12及陣列14，可藉助於行進單元49機械地耦接至彼此，使得行進單元49之移動引起耦接至其之組件的移動。在行進托架43內，例如行進單元49可經組配以進行調整移動且就此而言，執行相對於框架45之相對移動。替代地或另外，可同時移動例如聚焦構件或光學影像穩定器之可選驅動器或致動器51a及/或51b。對應驅動器51a及/或51b，例如氣動、液壓、熱、壓電、靜電、電動、磁致伸縮或電致伸縮致動器，可配置於外殼21內及/或行進單元49內，或如所說明，配置於外殼21外部。以此方式，可藉由致動器51a及/或51b提供或設定焦點及/或影像穩定，而另外移動由此而移動的行進單元49以獲得調整移動。
圖3f展示多孔徑成像裝置30之示意性俯視圖，其中修改了行進托架43或行進單元49。具體而言，例如致動器51a及51b係行進單元49之部分，且例如配置於外殼21中使得致動器51a及/或51b在執行調整移動期間移動。行進單元49可包括陣列14、影像感測器12及用於自動聚焦及光學影像穩定之致動器51a/51b。此意謂陣列14、影像感測器12及用於提供聚焦以實現光學影像穩定之致動器51a/51b機械地耦接至彼此，且經組配以共同執行調整移動11。
行進托架43可用以將整個多孔徑攝影機以側向方式延伸出外殼23。舉例而言，影像感測器12、陣 列14、光束偏轉單元18、用於自動聚焦及光學影像穩定之致動器以及在適用時的覆蓋玻璃配置於此行進托架處，在x方向上移動。對於調整移動11，由影像感測器、陣列及在適用時的自動聚焦及/或光學影像穩定件組成之單元可另外例如藉助於行進單元49以單獨方式且沿y移動。
圖4展示根據實施例之多孔徑成像裝置40的示意性側視截面圖，其中陣列14以單行方式形成，此意謂與圖1之雙行陣列相反，僅可配置一行光學件64。無關於此，多孔徑成像裝置40可包含膜片結構22。
隙縫29，亦即距離，配置於陣列14與光束偏轉構件18之間。在此狀況下，實施多孔徑成像裝置10使得膜片結構22至少部分地封閉隙縫29。就此而言，膜片結構22與陣列14或載體47及/或光束偏轉構件18重疊，如所說明。此意謂膜片結構22可與陣列14及/或光束偏轉構件18機械接觸，且可配置於在空間上配置於光束偏轉構件18與陣列14之間的區或容積外部。作為與陣列14機械接觸之替代例，膜片結構22可與透明結構，例如結合圖7所描述之透明結構42機械接觸。替代地，膜片結構22可配置於陣列14及/或光束偏轉構件18處，使得膜片結構在空間上位於陣列14與光束偏轉構件18之間。在兩種狀況下，陣列14與光束偏轉構件18之間的隙縫29至少部分地，亦即至少50%、至少70%、至少90%或較佳完全被封閉。
膜片結構22可經組配以防止或至少部分地 防止光進入，尤其係自不同於指派至當前設定觀看方向之部分視場之方向的方向。藉由將膜片結構22配置於載體47及/或光束偏轉構件18的與觀看方向27相對定位或配置的末端處，可至少部分地減少自與觀看方向27相反之方向的雜散光進入。若隙縫29完全被封閉或若膜片結構22經組配成完全不透明，則亦可完全消除例如來自與觀看方向相反之方向或亦來自其他方向的雜散光之量。在雜散光之減少量增加的情況下，可在更大程度上獲得影像品質之提高。
膜片結構22可按固定方式機械地連接至陣列14及/或光束偏轉構件18中之至少一者，且由此元件以此方式支撐。在另一元件處，可獲得鬆散或固定的機械接觸以便封閉隙縫29。
圖5展示根據另一實施例之多孔徑成像裝置50的示意性側視截面圖，其中光束偏轉構件18經組配以執行繞旋轉軸線44之旋轉移動38，其中可基於旋轉移動38獲得光束偏轉構件18之第一位置及第二位置。光束偏轉構件18經組配以在第一位置中將光學路徑26導引至第一觀看方向271上。光束偏轉構件18經進一步組配以在由虛線說明之第二位置中使光學路徑26偏轉至第二觀看方向272上。舉例而言，光束偏轉構件18可包含形成為反射性的相對的兩個主側面174a及174b，其中不同的反射主側面174a或174b在不同位置中面向光學件64。此意謂光束偏轉構件18在不同位置中藉由不同主側面使光學路 徑26偏轉。
基於可藉助於旋轉移動38在之間切換的位置，第一隙縫291可在第一位置中藉助於膜片結構221至少部分地封閉，如結合例如多孔徑成像裝置40所描述。基於旋轉移動38，隙縫291在平行於自影像感測器12開始至光束偏轉構件18之方向且平行於陣列14之行延伸方向而延伸的方向x上的尺寸可變化。在第二位置中，隙縫292可藉助於膜片結構222封閉，以便防止自未使用觀看方向271的雜散光進入。
根據多孔徑成像裝置之一些要求，可能需要多孔徑成像裝置沿垂直於x方向且垂直於行延伸方向之方向，例如沿亦可被稱作厚度方向之y方向的低或甚至最小高度。由於光束偏轉構件18相對於影像感測器12及/或陣列14之對角配置，光束偏轉構件18之表面尺寸相比而言可大於影像感測器12之表面，以便使得有可能完全將光學路徑26成像及/或偏轉。此意謂若光束偏轉構件18傾斜使得主側面174a及/或174b平行於y方向配置，則光束偏轉構件18將超出陣列14及/或影像感測器12，此抵制最小安裝高度之目標。
為了在兩個所說明位置之間切換，亦有可能執行對光束偏轉構件18之控制使得在第一位置與第二位置之間的方向上，主側面174a及/或174b平行於x方向延伸。在此狀況下，光束偏轉構件18之輔助部位在移動期間可接近及/或遠離陣列14，使得隙縫291及/或292之 尺寸可變。然而，同時需要光束偏轉構件18與陣列14之間的有限距離以便實現對應移動。此距離產生隙縫291及/或292，該等隙縫可由所描述之膜片結構221及/或222封閉以便至少部分地防止雜散光經由對應隙縫進入。
換言之，可能有必要設定鏡(光束偏轉構件)之前邊緣與成像光學件之後續陣列之間的距離，使得偏轉鏡可旋轉。此隙縫透明且因此透光。藉由此隙縫，光可不利地自不對應於攝影機之預期觀看方向的方向穿透結構，因此降低成像品質。此效應可藉由膜片結構221及/或222抵制。
由不透明及/或可撓性材料製成的跨越光束偏轉構件之整個擴展且因此跨越陣列物鏡之整個寬度延伸的膜片可配置於多孔徑成像裝置之光束偏轉構件的側面/邊緣處。舉例而言，膜片可類似於密封凸緣。
基於調整移動之實施，可在平移調整移動111期間移動膜片結構，及/或膜片結構可基於光束膜片結構22之懸垂量及/或可撓性實施而補償旋轉調整移動112。
在隨後解釋關於本文中所描述之多孔徑成像裝置的其他細節之前，將描述光束偏轉構件18之較佳實施例。儘管光束偏轉構件亦可形成為平面鏡或雙面鏡，但可基於楔形獲得空間節省實現。此外，若干楔形物可配置於光束偏轉構件18中，且可各自形成光束偏轉構件之琢面，其中多孔徑成像裝置之各光學通道經指派至一琢面。經由琢面相對於光束偏轉構件之參考位置的不同傾 斜，光學路徑可偏轉於不同方向上，從而實現方向偏轉之發散，亦即，不同方向偏轉或兩個方向偏轉之間的差異，使得可拍攝總物件區之不同部分區。
基於圖6a至圖6f描述光束偏轉構件18之有利實施。論述展示可個別地或以任何組合執行之數個優點，然而，其並不意欲為限制性的。所說明之膜片結構22係可選的，使得亦可實施無膜片結構之實施例。
圖6a展示可用作本文中所描述之光束偏轉構件中的光束偏轉區46中之一者的光束偏轉元件172之示意性側視截面圖。光束偏轉元件172可用於一個、多個或所有光學通道16a至16d且可包含橫向型橫截面。儘管展示三角形橫截面，但任何其他多邊形亦係可能的。替代地或另外，橫截面亦可包含至少一個彎曲表面，其中尤其關於反射表面，至少在多個區中係平面之實施可有利以便防止成像像差。兩個主側面174a及174b可朝向彼此傾斜成角度σ。角度σ可包含1°與89°之間的值，較佳包含5°與60°之間的值，且尤其較佳包含10°與30°之間的值。較佳地，主側面174a及174b以至多60°之角度朝向彼此傾斜。
舉例而言，光束偏轉元件172包含第一側面174a、第二側面174b及第三側面174c。至少兩個側面，例如側面174a及174b，經組配為具有反射性，使得光束偏轉元件172經組配為在兩側上具有反射性。側面174a及174b可為光束偏轉元件172之主側面，亦即，面積大 於側面174c之面積的側面。
換言之，光束偏轉元件172可形成為楔形且在兩側上具有反射性。然而，與表面174c相對，亦即在表面174a與174b之間，可配置實質上小於表面174c之另一表面。換言之，由表面174a、174b及174c形成之楔形物並非任意地漸縮，而在其尖頭側處具備表面且因此被截平。
圖6b展示光束偏轉元件172之示意性側視截面圖，其中描述光束偏轉元件172之懸置或移位軸線176。舉例而言，移位軸線176可以係旋轉軸線44。光束偏轉元件172可在光束偏轉構件18中旋轉或平移移動所繞的移位軸線176可相對於橫截面之質心178偏心地移位。質心亦可替代地為描述光束偏轉元件172沿厚度方向182及沿垂直於該方向之方向184之尺寸的一半的點。
主側面174a可包含表面法線175a，而主側面174b可包含表面法線175b。若繞移位軸線176之旋轉移動用以在光束偏轉構件之第一位置與第二位置之間切換，則可執行光束偏轉構件之旋轉移動使得其避免兩個位置之間的定向，在該定向中，主側面174a或174b中之一者完全面向陣列14，如結合圖5所描述。此亦可理解為使得當藉助於旋轉移動在第一操作狀態或位置與第二操作狀態或位置之間切換時，表面法線175a及第二主側面之表面法線175b在各時間點處包含關於朝向影像感測器且在適用時平行於影像感測器之表面法線的方向的至少10°之 角度。以此方式，可避免角度中之一者係可指示光束偏轉構件沿厚度方向之大或大致最大的擴展的0°或180°。
舉例而言，移位軸線176沿厚度方向182可能不變且可在垂直於其之方向上包含任何偏移。替代地，亦可設想到沿厚度方向182之偏移。舉例而言，可進行移位使得在光束偏轉元件172繞移位軸線176旋轉後，獲得較大致動器行進，如在繞質心178旋轉時。因此，相較於繞質心178之旋轉，藉助於移位軸線176之移位，側面174a與174b之間的邊緣在旋轉時移動的距離可按相同旋轉角度增加。較佳地，光束偏轉元件172配置為使得側面174a與174b之間的邊緣，亦即楔形橫截面之尖頭側面向影像感測器。藉助於小的旋轉移動，各別其他側面174a或174b可使光學通道之光學路徑偏轉。顯然，可執行旋轉使得光束偏轉構件沿厚度方向182之空間要求低，此係因為不需要以使得主側面垂直於影像感測器之方式移動光束偏轉元件172。
側面174c亦可被稱作輔助側面或背面。若干光束偏轉元件可彼此連接，使得連接元件配置於側面174c處或延伸穿過光束偏轉元件之橫截面，亦即，其配置於光束偏轉元件上，例如在移位軸線176之區中。特定而言，固持元件可配置為使得其沿方向182不會或僅小程度地(亦即，至多50%、至多30%或至多10%)突出超過光束偏轉元件172，使得固持元件不會增加或判定總結構沿方向182之擴展。替代地，厚度方向182上之擴展可由光學 通道之透鏡判定，亦即，透鏡包含界定最小厚度之尺寸。
光束偏轉元件172可由玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、塑膠、金屬或此等材料之組合及/或其他材料形成。
換言之，光束偏轉元件172可配置為使得主側面174a與174b之間的尖端，亦即邊緣朝向影像感測器。可固持光束偏轉元件使得固持僅發生於光束偏轉元件之背面處或內部中，亦即，主側面未被覆蓋。共同固持或連接元件可跨越背面174c延伸。光束偏轉元件172之旋轉軸線可偏心地配置。
圖6c展示包括影像感測器12及並排配置之光學通道16a至16d之單行陣列14的多孔徑成像器件60之示意性透視圖。光束偏轉構件18包括數目可對應於光學通道之數目的光束偏轉元件172a至172d。替代地，例如若至少一個光束偏轉元件供兩個光學通道使用，則可配置少量光束偏轉元件。替代地，例如若藉由平移移動執行光束偏轉構件18之偏轉方向的切換，則亦可配置大量光束偏轉元件。各光束偏轉元件172a至172d可經指派至一光學通道16a至16d。光束偏轉元件172a至172d可形成為眾多元件172。替代地，光束偏轉元件172a至172d中之至少兩者、若干者或全部可彼此一體地形成。
圖6d展示光束偏轉元件172之示意性側視截面圖，該光束偏轉元件之橫截面形成為自由形式表面，此意謂其未必對應於簡單的三角形或正方形。因此，側面174c可包含使得能夠固定固持元件之凹槽186，其中凹槽 186亦可形成為突出元件，例如形成為舌槽系統之溝槽。橫截面進一步包含第四側面174d，其相比主側面174a及174b具有較小表面擴展且將主側面連接至彼此。
圖6e展示第一光束偏轉元件172a及在圖示方向上配置於第一光束偏轉元件後方之第二光束偏轉元件172b的示意性側視截面圖。在此狀況下，凹槽186a及186b可配置為使得其實質上疊合，使得連接元件在凹槽中之配置係可能的。
圖6f展示例如包含藉由連接元件188連接之四個光束偏轉元件172a至172d的光束偏轉構件18之示意性透視圖。連接元件可用於以致動器方式平移及/或旋轉移動。連接元件188可經一體地組配且可跨越例如y方向之延伸方向在光束偏轉元件172a至172d處或中延伸。替代地，例如若光束偏轉元件172a至172d係一體地形成，則連接元件188亦可僅與光束偏轉構件18之至少一個側面連接。替代地，亦可用任何其他方式進行至致動器之連接及/或光束偏轉元件172a至172d之連接，例如藉助於膠合、結合或焊接。光束偏轉元件172a至172d可形成為彼此具有小距離或甚至直接接觸，使得在光束偏轉元件172a至172d之間不實施間隙或實施儘可能小的間隙。
此意謂光束偏轉構件18可形成為鄰近配置琢面之陣列，各光學通道經指派至琢面中之一者。膜片結構可跨越琢面陣列延伸。
光束偏轉構件可包含第一反射主側面174a 及第二反射主側面174b，其中該等主側面可朝向彼此以60°或小於60°之角度δ傾斜。
基於圖7a至圖7c，隨後描述多孔徑成像裝置70，其包括根據圖6a至圖6f的包括楔形琢面之可旋轉移動的光束偏轉構件18。陣列14之光學件64例示性地形成為多部分透鏡組合。多孔徑成像裝置70包括膜片結構22，該膜片結構可例如機械地固定於主側面174a與174b之間的連接邊緣處或固定於輔助側面174d處。光學件64可配置於外殼21中。視情況，影像感測器12亦可配置於外殼21中。儘管後續論述係關於外殼，光學件64配置於該外殼中，但相同論述亦應用於但不限於光學通道之陣列，例如包含載體，如針對載體47所描述。光學件64可直接地或經由固持結構間接地配置於可能以透明方式形成之載體47處。舉例而言，外殼21可包含主側面211及212，其中主側面211之特徵在於其配置成面向光束偏轉構件18且提供外殼21之鄰近於光束偏轉構件18的側面。舉例而言，當考慮圖1時，載體47亦可包含配置成面向光束偏轉構件18之主側面及配置成面向影像感測器12之主側面。輔助側面213及214可將兩個主側面211及212連接至彼此。外殼21之至少主側面211亦可理解為陣列之主側面。
圖7a現說明具有光束偏轉構件18之第一位置的多孔徑成像裝置70，其中膜片結構22封閉隙縫291。
圖7b說明在光束偏轉構件18之第二位置中 的多孔徑成像裝置70，其中膜片結構22封閉隙縫292。在圖7a中所說明之第一位置中，膜片結構可儘可能遠地在外側上(此意謂鄰近於輔助側面214)機械接觸，此意謂鄰近於輔助側面214之主側面211或如圖1中例示性地說明，輔助側面214。圖7b說明膜片結構22鄰近於輔助側面213機械地接觸外殼21或陣列之情形。
圖7c說明在第一位置與第二位置之間的可選中間位置中的多孔徑成像裝置70。在此第三位置中，膜片結構22朝向輔助側面213與214之間的區。基於根據圖7a及圖7b之說明，膜片結構22可彈性地或可撓性地形成且可提供例如可撓性膜片或密封凸緣。為此，膜片結構22可包括諸如矽、聚胺基甲酸酯或其他彈性體之彈性材料。當在第一位置與第二位置之間切換時，膜片結構22可刷過主側面211。然而，如圖7c中所說明，基於光束偏轉構件18與陣列14或外殼21之間的可變距離，可獲得膜片結構22不與陣列14或外殼21接觸之情形。為此，多孔徑成像裝置70可例如包括致動器，該致動器經組配以平移移動光束偏轉構件18及/或陣列14，以便暫時增加陣列與光束偏轉構件18之間的距離。此意謂多孔徑成像裝置70可經組配以在光束偏轉構件之旋轉移動期間提供陣列14與膜片結構22之間的平移移動，以便暫時增加陣列與膜片結構之間的距離。
換言之，較佳由可撓性材料製成的跨越鏡之所有琢面且因此跨越陣列物鏡之整個寬度延伸的膜片配置 於具有線性通道配置之多孔徑成像裝置的光束偏轉構件之側面/邊緣處。膜片類似於密封凸緣。在兩個使用狀態中，亦即在第一及第二位置中，可撓性膜片配置於陣列物鏡上方或下方且封閉陣列物鏡與光束偏轉構件之間的間隙，使得雜散光無法或僅有限程度地進入攝影機中。在攝影機未被使用且光束偏轉構件置於中間位置中之第三狀態中，可撓性膜片可能既不位於陣列物鏡上方亦不位於陣列物鏡下方。
圖8展示根據實施例之多孔徑成像裝置80之示意性側視截面圖。相較於多孔徑成像裝置70，多孔徑成像裝置80包含經組配以將力施加至陣列14或外殼21及/或光束偏轉構件18之光學影像穩定器34。由於所產生的力，可獲得影像感測器12、陣列14及光束偏轉構件18之間的相對移動，例如藉由陣列14沿由影像感測器12提供之影像的影像軸線中之一者或兩者的平移移位。舉例而言，為此可提供沿平行於行延伸方向之z方向或沿可平行於影像軸線36及/或38配置或可至少部分在此方向上延伸的y方向的移動，此意謂影像軸線包含對應方向分量。替代地或另外，可產生光束偏轉構件18例如沿y方向之平移相對移動及/或繞軸線176之旋轉移動，以獲得沿例如平行於y方向配置之影像方向36或38的光學影像穩定。此實現低複雜度，此係因為在此狀況下，陣列14可僅沿例如z的一個方向移動，且可連同光束偏轉構件之移動一起獲得沿兩個方向之影像穩定，可能已提供光束偏轉構件 之移動自由度以便切換方向。替代地或除陣列14之移動外，亦可提供影像感測器12之移動以便完全或部分地實施光學影像穩定。若在期間正拍攝部分視場或全視場之拍攝程序中，多孔徑成像裝置60相對於視場正被拍攝之物件區移動，則光學影像穩定可係有利的。用於影像穩定之旋轉移動可與旋轉移動38重疊，且可例如由同一致動器提供。
光學影像穩定器34可經組配以至少部分地抵制此移動，以便減少或防止影像抖動。對於沿例如可平行於行延伸方向z配置之第一影像軸線36的光學影像穩定，光學影像穩定器34可經組配以產生影像感測器12、陣列14及光束偏轉構件18之間的第一相對移動。對於沿垂直於行延伸方向配置之第二影像軸線39的光學影像穩定，光學影像穩定器34可經組配以產生影像感測器12、陣列14及光束偏轉構件18之間的第二相對移動。對於第一相對移動，光學影像穩定器34可經組配以使陣列14或影像感測器12沿影像軸線36平移移位。替代地或另外，光學影像穩定器34可經組配以產生光束偏轉構件18沿影像軸線36之平移移動。在此狀況下，光學影像穩定器34經組配以執行組件之移動，使得在影像感測器12、陣列14及光束偏轉構件18之間產生對應的相對移動。可平行於行延伸方向z且垂直於光學路徑進行相對移動。然而，可有利地使陣列14相對於影像感測器12平移移動，以便例如儘可能少地或根本不相對於其他組件對影像感測器 12之電子電路施加機械應力。
為產生第二相對移動，光學影像穩定器34可經組配以產生光束偏轉構件18之旋轉移動或實現該旋轉移動。該旋轉移動可與用於以旋轉方式切換光束偏轉構件18之移動重疊。可針對兩種旋轉移動提供個別致動器或組合式致動器構件。替代地或另外，光學影像穩定器可經組配以提供影像感測器12與陣列14之間沿影像軸線39的平移相對移動及/或陣列14與光束偏轉構件18之間的平移相對移動，其中可為此配置對應致動器。為了產生例如平行於旋轉移動38或作為其部分之旋轉移動，光學影像穩定器34可包括例如經組配以產生旋轉移動38之致動器。儘管有可能為了獲得影像穩定來實施光學影像穩定器34使得其將第一及第二相對移動控制為平移相對移動，但將第二相對移動實施為旋轉移動38可有利，此係因為在此狀況下可避免組件沿第二影像軸線39之平移移動。此方向可平行於多孔徑成像裝置60之厚度方向，該厚度方向根據一些實施例應保持儘可能低。此目標可藉由旋轉移動達成。
當考慮圖8及可由光學影像穩定器34觸發的旋轉移動38及/或陣列14沿z方向之平移移動時，若由光學影像穩定器34產生各別相對移動，則可基於膜片結構22之彈性、膜片結構之剛性以及膜片結構22與陣列14或光束偏轉構件18之間的機械接觸而獲得恢復力，此係因為基於相對移動發生膜片結構22之變形。替代地或另 外，此恢復力可至少部分地藉由例如彈性連接元件之單獨彈簧結構獲得。恢復力可經組配以在光學影像穩定器34之力縮回的情況下結合藉助於光學影像穩定器34之相對移動恢復至少30%、至少20%或至少10%的最大相對移動，亦即，最大偏轉。
換言之，可撓性膜片22自身或被引入或附接之額外元件可充當用於光束偏轉構件之彈簧元件，且可因此例如在使用彈簧元件用於光學影像穩定時具有恢復效應。
儘管結合可撓性膜片描述光學影像穩定器，但亦可在例如多孔徑成像裝置10中不存在可撓性膜片之情況下配置光學影像穩定器。
圖9展示根據實施例之多孔徑成像裝置90的示意性透視圖，該多孔徑成像裝置包含沿自光束偏轉構件18開始的觀看方向271及272配置的透明結構37a及37b。透明結構37a及37b可經組配以防止灰塵或粒子在外殼21、光束偏轉構件18或其他組件之方向上進入。替代地或另外，可防止或使得更難以例如藉助於使用者之手指或其類似者觸碰光束偏轉構件18。舉例而言，多孔徑成像裝置90包含兩個觀看方向以及兩個透明結構37a及37b，其中透明結構37a及37b中之各者可分別與觀看方向271及272中之一者相關聯。舉例而言，當考慮可形成為包含僅一個觀看方向之多孔徑成像裝置10時，多孔徑成像裝置亦可實施為具有僅一個透明結構37。
舉例而言，透明結構37a可包括玻璃材料及/或聚合物材料且可形成為對待由多孔徑成像裝置90拍攝之電磁輻射基本上透明，亦可設想到將濾光片引入至透明結構中。透明結構37a及/或37b可包含低表面粗糙度，此意謂透明結構37a及/或37b可實施為平滑的。
透明結構37a及/或37b之粗糙度Ra的例示性值可例如為至多0.03μm、至多0.005μm或至多0.0005μm，然而，其並不理解為限制性的。膜片結構22可包含粗糙性，其粗糙度值相比而言大於透明結構37a及/或37b之粗糙度。此使得在膜片結構22與透明結構37a及/或37b之間機械接觸時可能更難將膜片結構黏著於透明結構處或避免該黏著。此意謂替代與陣列14機械接觸，膜片結構22可例如以在時間上交替的方式與透明結構37a及/或37b機械接觸。在第一位置及第二位置中，膜片結構可與陣列14或一方面與透明結構37a及37b中之一者及另一方面與光束偏轉構件18機械接觸。
換言之，可撓性膜片22可包含粗糙表面使得膜片可能不會黏附至諸如覆蓋玻璃37a及/或37b之平滑表面，及/或可在由光束偏轉構件施加小的力時自表面釋放。此意謂甚至在存在黏著之情況下，膜片結構22仍可能由於旋轉移動而容易地自透明結構37a及/或37b釋放。
圖10展示多孔徑成像裝置100之示意性側視截面圖，該多孔徑成像裝置可視情況包括透明結構37a及/或37b；然而，該多孔徑成像裝置可在無透明結構之情 況下容易地實施。多孔徑成像裝置80包括膜片結構22'，該膜片結構可按與膜片結構22類似之方式形成；然而，其可另外包括磁性或可磁化材料，例如鐵磁性或順磁性材料。舉例而言，可將此等材料作為粒子、碎片、鋸切物或研磨物引入至膜片結構22之材料中。此意謂膜片結構22'可包括磁性材料。磁場提供元件44a及/或44b，亦即磁場源，可鄰近於外殼21及/或透明結構37a及/或37b且因此鄰近於膜片結構22而配置。磁場提供元件44a及/或44b可較佳係以時間交替方式提供磁場之元件，該磁場較佳係強的或較佳係弱的，或根本不提供磁場。舉例而言，磁場源44a及44b可係電磁體。替代地或另外，亦可設想到磁場源例如包括永久磁體且配置成與膜片結構22'具有可變距離，以便在小距離處提供相對較大的磁場且在大距離處提供相對較小的磁場。
磁場源44a及44b之磁場可組配成使得基於磁場，吸引力被施加至膜片結構22'使得吸引力執行光束偏轉構件18之旋轉移動或至少支援該旋轉移動。替代地或另外，亦可設想到在光束偏轉構件18之旋轉移動之後，膜片結構22'的可能保留在陣列14之視場中的一部分被移出此視場，亦即，由於吸引力被拉出。
換言之，除光束偏轉構件18之旋轉移動外，吸引可撓性膜片之電磁體亦可自線圈及在適用時自額外芯形成於陣列物鏡上方及下方，使得膜片具有甚至進一步改良的光密封效應。
膜片結構之上文所描述之配置實現多孔徑成像裝置中之雜散光抑制的改良。此等多孔徑成像裝置及/或多孔徑成像系統可用於具有線性通道配置及最小安裝大小之概念中。
根據實施例，可提供聚焦構件，其經組配以針對兩個或若干或可能所有光學通道以通道個別方式改變多孔徑成像裝置100或本文中所描述之例如多孔徑成像裝置10、10'、40、50、60、70、80或90的另一多孔徑成像裝置之焦點。為此，致動器可用以例如改變陣列14之至少一個光學件或整個陣列14與影像感測器12之間的距離。此可例如在光學通道之光學件，亦即物鏡，軸向移動的情況下產生光學件或陣列14與光束偏轉構件18之間的可變距離。藉助於可撓性或彈性膜片，例如若膜片結構22'沿x方向之軸向擴展大於或等於陣列14與光束偏轉構件18之間的最大距離，則陣列14與光束偏轉構件18之間的隙縫可保持封閉。在減小該距離及/或隨後增加該距離時，膜片結構22'之線性壓縮/拉伸或變形可保持隙縫封閉。
儘管結合可撓性膜片描述用於光學影像穩定之構件或光學影像穩定器及聚焦構件，但可個別地或組合地且亦在不存在此膜片之情況下提供兩個構件。舉例而言，陣列14及影像感測器12可作為共同單元藉由光學穩定器之致動器移動，例如藉由在可移動行進托架中、可移動行進托架處或可移動行進托架上配置及移動該單元。在此單元內，可提供一個或若干致動器以提供陣列之一個、 若干或所有光學件與光束偏轉構件18及/或影像感測器12之間的移動。此移動可藉由移動光學件及/或連接至光學件之可能載體來進行。
在調整移動中，可相應地移動用於光學影像穩定之構件及/或聚焦構件。替代地或另外，同一致動器或致動構件亦可用於產生移動。
圖11展示如可例如藉由上文所描述的例如多孔徑成像裝置10、10'、40、50、60、70、80、90或100之多孔徑成像裝置偵測到的全視場71之示意性說明。儘管上文所描述之多孔徑成像裝置係描述為使得其例示性地包含用於拍攝全視場之四個部分視場72a至72d的四個光學通道，但應注意，本文中所描述之多孔徑成像裝置亦可形成有不同數目個光學通道，例如具有數目為至少2個、至少3個、至少4個、至少10個、至少20個或任何較高值之光學通道。此外應注意，可設想到可藉由數目為多於一個之光學通道拍攝部分視場72a至72d中之一些。多孔徑成像裝置之光學通道的光學路徑可被導引至不同部分視場72a至72d，其中各光學通道可指派有一部分視場72a至72d。舉例而言，部分視場72a至72d彼此重疊以使得能夠將個別部分視場接合至全視場。若多孔徑成像裝置包含數目不同於4個之光學通道，則全視場71可包含數目不同於4個之部分視場。替代地或另外，至少一個部分視場72a至72d可由第二光學通道或由具有任何更多數目個模組之任何更多數目個光學通道(多孔徑成像裝 置)拍攝以形成立體攝影機、三重攝影機(trio camera)、四重攝影機(quattro camera)或更高重攝影機。個別模組可經移位像素之部分且可經組配以實施超解析度方法。舉例而言，光學通道之數目及/或多孔徑成像裝置之數目及/或部分視場之數目係任意的。
圖12展示成像系統120之示意性透視圖，該成像系統包含外殼73以及配置於外殼73中之第一多孔徑成像裝置10a及第二多孔徑成像裝置10b。成像系統120經組配以藉由多孔徑成像裝置10a及10b以立體方式至少部分地拍攝全視場71，例如在多孔徑成像裝置10a及10b之拍攝區的重疊區中。重疊區可形成全視場71之一部分，但可幾乎完全或完全，亦即以至少95%、至少97%或至少99%之比率覆蓋全視場71。舉例而言，全視場71配置於外殼73的背對主側面74a之主側面74b處。舉例而言，多孔徑成像裝置10a及10b可分別經由透明區68a及68c拍攝全視場71，其中配置於主側面74b中之膜片78a及78c可至少部分透明。配置於主側面74a中之膜片78b及78d可分別包括透明區68b及68d，該等膜片至少部分地光學封閉透明區68b及68d使得至少減少來自面向主側面74a之側的雜散光之量，雜散光可影響多孔徑成像裝置10a及/或10b之記錄。主側面74a可相當於設備30之外殼側面23a。以相同方式，主側面74b可相當於外殼側面23b。作為提供膜片68a至68d之替代例，一個或兩個多孔徑成像裝置10a及/或10b之光束偏轉構件或共同光束偏轉構 件可移出外殼73。
儘管多孔徑成像裝置10a及10b係說明為配置成彼此間隔開，但多孔徑成像裝置10a及10b亦可配置成在空間相鄰或以組合方式配置。舉例而言，成像裝置10a及10b之陣列可配置成彼此緊鄰或彼此平行。陣列可按多行方式或按單行方式形成且可形成朝向彼此配置之行，其中各多孔徑成像裝置10a及10b包含例如單行陣列。多孔徑成像裝置10a及10b可包含共同光束偏轉構件及/或共同載體47及/或共同影像感測器12。此意謂多孔徑成像裝置10a及10b及/或其他多孔徑成像裝置可包含共同影像感測器、用於控制及/或讀出多孔徑成像裝置之共同電子載體及/或共同光束偏轉單元。替代地或除多孔徑成像裝置10a及/或10b外，可至少配置多孔徑成像裝置10'、40、50、60、70、80、90及/或100及/或另一多孔徑成像裝置10。上文所描述之共同元件，例如光束偏轉構件18或陣列14可由共同光學影像穩定器使用，此係因為光束偏轉構件之移動可共同地作用於若干模組之光學通道，此例如實現共同的光學影像穩定。因此，亦可針對若干模組共同地實施光學影像穩定器，及/或可針對若干模組使用共同參考通道。
透明區68a至68d可另外配備有在不使用情況下覆蓋光學結構之可切換膜片78a至78d。膜片78a至78d可包括機械移動部分。可使用致動器進行機械移動部分之移動，例如可提供用於其他移動。替代地或另外，膜 片78a至78d可為電氣可控制的且包括電致變色層或電致變色層序列，亦即，形成為電致變色膜片。
圖13展示包括如可配置於例如成像系統120中之第一多孔徑成像裝置10a及第二多孔徑成像裝置10b之示意性結構。陣列14a及14b可按單行方式形成且可形成共同行。影像感測器12a及12b可標記於共同基體或諸如共同電路板或共同撓曲板之共同電路載體上。替代地，影像感測器12a及12b亦可包括不同基體。顯然，此等替代例之不同混合亦係可能的，例如多孔徑成像裝置包含共同影像感測器、共同陣列及/或共同光束偏轉構件18，以及其他多孔徑成像裝置包含單獨組件。共同影像感測器、共同陣列及/或共同光束偏轉構件之優點在於，可藉由控制少量致動器以較高精確度獲得各別組件之移動，且可使用或避免致動器之間的同步。此外，可獲得高熱穩定性。替代地或另外，其他及/或不同多孔徑成像裝置可包含共同陣列、共同影像感測器及/或共同光束偏轉構件。
圖14展示提供例如多孔徑成像裝置10之多孔徑成像裝置的方法1400之示意性流程圖。
方法1400包括提供影像感測器之步驟1410。步驟1420包括配置光學通道之陣列使得各光學通道包括用於將全視場之部分視場成像至影像感測器之影像感測器區上的光學件。步驟1430包括配置光束偏轉構件使得其可藉由執行切換移動在第一旋轉位置與第二旋轉位置之間切換，且經組配以在第一旋轉位置中使光學通道之 光學路徑偏轉至第一觀看方向上，且在第二旋轉位置中使光學通道之光學路徑偏轉至第二觀看方向上。執行該方法使得陣列經組配以基於切換移動執行用於調整陣列相對於光束偏轉構件之定向的調整移動。
圖15展示用於拍攝影像區之方法1500的示意性流程圖。
方法1500包括步驟1510：藉由光學通道之陣列對第一物件區進行成像，其中各光學通道包括用於將全視場之部分視場成像至影像感測器之影像感測器區上的光學件；藉由使用在第一旋轉位置中之光束偏轉構件使光學通道之光學路徑偏轉至第一觀看方向上。步驟1520包括執行光束偏轉構件之切換移動以便使光束偏轉構件在第一旋轉位置與第二旋轉位置之間切換，使得光學通道被偏轉至第二觀看方向上。步驟1530包括基於切換移動執行陣列之調整移動以便調整陣列相對於光束偏轉構件之定向。
即使一些態樣已在裝置之上下文內描述，但應理解，該等態樣亦表示對應方法之描述，使得裝置之區塊或結構組件亦被理解為對應方法步驟或方法步驟之特徵。藉由與此類似，在上下文內已描述或描述為方法步驟之態樣亦表示對應裝置之對應區塊或細節或特徵的描述。
上文所描述之實施例僅表示本發明之原理之說明。應理解，其他熟習此項技術者將瞭解本文中所描述之配置及細節之修改及變化。此係希望本發明僅受以下 申請專利範圍之範圍限制，而不受本文中藉助於對實施例之描述及論述已呈現之特定細節限制的原因。
10:多孔徑成像裝置
111:平移調整移動/側向調整移動/第二平移移動
112:旋轉調整移動/第二旋轉移動
12:影像感測器
13:致動器
14:光學通道之陣列
16a、16b、16c、16d、16e、16f、16g、16h:光學通道
18:光束偏轉構件
24a、24b、24c、24d、24e、24f、24g、24h:影像感測器區
26a、26d、26h:光學路徑
271:第一觀看方向
272:第二觀看方向
38:影像方向/影像軸線/第一旋轉移動/切換移動
44:旋轉軸線
47:透明載體
64a、64b、64c、64d、64e、64f、64g、64h:光學件
x:軸向方向
y:厚度方向
z:行延伸方向

Claims (48)

  1. 一種多孔徑成像裝置，其包含：一影像感測器；一陣列之光學通道，各光學通道包括用於將一全視場之一部分視場成像至該影像感測器之一影像感測器區上的一光學件；以及一光束偏轉構件，其可藉由執行一切換移動在一第一旋轉位置與一第二旋轉位置之間切換，且組配來在一第一旋轉位置中使該等光學通道之光學路徑偏轉至一第一觀看方向上、且在一第二旋轉位置中使該等光學通道之該等光學路徑偏轉至一第二觀看方向上；其中該陣列組配來基於該切換移動而執行用於調整該陣列相對於該光束偏轉構件之一定向的一調整移動。
  2. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該等部分視場彼此重疊以使得個別部份視場能接合到一全視場。
  3. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該等觀看方向配置成在±30°之一容限範圍內彼此反向或反平行。
  4. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該光束偏轉構件組配來在該第一位置藉由該光束偏轉構件之一第一主側面或鏡側面將該等光學路徑導引至該第一方向、在該第二位置藉由一第二主側面或鏡側面將該等光學路徑導引至該第二方向。
  5. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該光束偏轉構件組配來偏轉該陣列的所有光學通道。
  6. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該調整移動自身與用於聚焦及用於光學影像穩定之一移動有所區分。
  7. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該調整移動發生時，同時維持該陣列與該影像感測器之間沿一方向的一平移距離，該方向平行於該影像感測器與該陣列之間的該等光學通道之一延伸而配置。
  8. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其組配來在該調整移動期間移動該陣列，以便調整該陣列與該光束偏轉構件之間的一相對位置。
  9. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中基於該調整移動，該切換移動所需之該光束偏轉構件的一移動範圍之至少部分相較於一不可移動陣列減小。
  10. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中在該第一旋轉位置及該第二旋轉位置中，該光束偏轉構件沿該多孔徑成像裝置之一厚度方向的一側向位置等於至少20%之一程度，該位置垂直於該影像感測器與該陣列之間的一軸向方向且垂直於一行延伸方向而配置。
  11. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該切換移動包括該光束偏轉構件之一旋轉移動，其中該調整移動包括該陣列沿垂直於一行延伸方向、且平行於該多孔徑成像裝置之一厚度方向之一移動方向的一平移移動。
  12. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該切換移動包括該光束偏轉構件之一旋轉移動及該光束偏轉構件沿一第一移動方向之一第一平移移動，其中該調整移動包括該陣列沿該移動方向之一第二平移移動。
  13. 如請求項12之多孔徑成像裝置，其中該第一移動方向係沿該第一觀看方向配置。
  14. 如請求項12之多孔徑成像裝置，其中該第一平移移動及該第二平移移動就其量值在20%之一容限範圍內相等。
  15. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中自該第一旋轉位置至該第二旋轉位置之該切換移動包括該光束偏轉構件之一第一旋轉移動，且該調整移動包括一第二旋轉移動。
  16. 如請求項15之多孔徑成像裝置，其中該第一旋轉移動及該第二旋轉移動在相同方向上進行。
  17. 如請求項15之多孔徑成像裝置，其中該第一旋轉移動之一角度的一大小與該第二旋轉移動之一角度的一大小的一總和在20%之一容限範圍內產生90°。
  18. 如請求項15之多孔徑成像裝置，其中該切換移動單獨由該旋轉移動執行，其中該旋轉移動沿一多孔徑成像裝置之一厚度方向的一旋轉軸線相對於該光束偏轉構件沿該厚度方向之一最大擴展在20%之一容限範圍內居中。
  19. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中自該 第一旋轉位置至該第二旋轉位置之該切換移動包括該光束偏轉構件之一第一旋轉移動、及該光束偏轉構件沿一第一移動方向之一平移移動；其中該調整移動包括該陣列沿該第一移動方向之一平移移動，且包括一第二旋轉移動。
  20. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該調整移動包括沿該多孔徑成像裝置之一厚度方向的一平移移動。
  21. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該陣列組配來執行該調整移動，使得該等光學通道之該光學路徑的發散光束在至少90%之一程度上照射在該光束偏轉構件上。
  22. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該第一觀看方向及該第二觀看方向在±30°之一容限範圍內以相反方向配置。
  23. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該多孔徑成像裝置沿垂直於該陣列之一行延伸方向且垂直於該影像感測器與該陣列之間的該等光學路徑之一路線的一方向的一所需尺寸D，滿足以下條件：D<A+2*B其中A描述該陣列及該影像感測器沿平行於該第一觀看方向或該第二觀看方向之一厚度方向的最大尺寸之一值，且B描述在該第一旋轉位置及該第二旋轉位置中，該光束偏轉構件相對於該陣列之沿該厚度方向的一懸垂量。
  24. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該陣列及該影像感測器機械式地彼此耦接，且組配來共同執行該調整移動。
  25. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該陣列、該影像感測器及用於提供一聚焦之致動器及/或用於一光學影像穩定之致動器機械式地彼此耦接，且組配來共同執行該調整移動。
  26. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該光束偏轉構件包含一第一反射主側面及一第二反射主側面，該第一反射主側面及該第二反射主側面朝向彼此以至多60°之一角度傾斜。
  27. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其包含配置成至少部分地封閉該陣列與該光束偏轉構件之間的一隙縫的一膜片結構。
  28. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中各個部分視場受指派一方向，一光學通道之一光學路徑藉由該光束偏轉構件偏轉至該方向上，其中有膜片結構組配來至少部分地減少光自沿與指派予該等部分視場之該方向不同的觀看方向之一方向進入。
  29. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中該膜片結構機械式地連接至該光束偏轉構件、且可隨同該光束偏轉構件一起移動。
  30. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中在該第一位置及該第二位置中，該膜片結構一方面與該陣 列、或組配來至少部分地減少粒子朝向該光束偏轉構件進入的一透明結構機械式接觸，且另一方面與該光束偏轉構件機械式接觸。
  31. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中在該第一位置中，鄰近於該陣列之一第一輔助側面的該膜片結構與該第一輔助側面機械式接觸，且在該第二位置中鄰近於該陣列之一相對的第二輔助側面機械式接觸，其中該光束偏轉構件包含以旋轉方式配置於該第一旋轉位置與該第二旋轉位置之間的一第三旋轉位置，且其中該膜片結構與該陣列之該第一輔助側面及該第二輔助側面間隔開。
  32. 如請求項31之多孔徑成像裝置，其組配來在該切換移動期間提供該陣列與該光束偏轉構件之間的一平移移動，以便暫時增加該陣列與該光束偏轉構件之間的一距離，使得該膜片結構暫時不接觸該陣列或該光束偏轉構件。
  33. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中該膜片結構組配來在該等光學路徑偏轉時，一方面與該陣列、或組配來至少部分地減少粒子朝向該光束偏轉構件進入的一透明結構機械式接觸，且另一方面與該光束偏轉構件機械式接觸，其中該膜片結構包含有一機械剛性，其在該陣列與該光束偏轉構件之間用於光學影像穩定的一相對移動時產生組配來恢復一最大相對移動之至少30%的一恢復力。
  34. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中該 膜片結構包括一磁性材料，且其中一磁場提供元件鄰近於該膜片結構配置且組配來吸引該膜片結構。
  35. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中一透明結構沿該等光學路徑偏轉所沿之一方向配置，且組配來至少部分地減少粒子朝向該光束偏轉構件進入，其中該膜片結構之一表面粗糙度大於該透明結構之一表面粗糙度。
  36. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中該光束偏轉構件形成為並排配置之琢面的一陣列，其中各光學通道被指派予該等琢面中之一者，其中該膜片結構跨越該等琢面之該陣列延伸。
  37. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中該膜片結構形成為具彈性。
  38. 如請求項27之多孔徑成像裝置，其中該膜片結構形成為部分或完全不透明。
  39. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其中該陣列包含一透明載體，該等光學通道延伸穿過該透明載體且該等光學件固定於該透明載體上。
  40. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其包含用於藉由改變該陣列與該光束偏轉構件之間的一距離來設定該多孔徑成像裝置之一焦點的一聚焦構件。
  41. 如請求項40之多孔徑成像裝置，其中該聚焦構件組配來相對於一個、多個或所有該等光學通道一起設定該焦點。
  42. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其包含一光學影像穩定器，該光學影像穩定器藉由產生該影像感測器與該陣列及該光束偏轉構件之間的一平移相對移動而用於沿一第一影像軸線之影像穩定、且藉由產生該光束偏轉構件之一旋轉移動而用於沿一第二影像軸線之影像穩定。
  43. 如請求項1之多孔徑成像裝置，其配置於一外殼中，且其中該光束偏轉構件機械式地連接至一行進托架，該行進托架可沿一平移移動方向移動，以便使該光束偏轉構件在該外殼內之一第一位置與該外殼外部之第二位置之間移動。
  44. 如請求項43之多孔徑成像裝置，其中該行進托架包含一第一透明區及一第二透明區，該光束偏轉構件配置於其間，使得在該第一旋轉位置中，該等光學路徑被導引穿過該第一透明區，且在該第二旋轉位置中被導引穿過該第二透明區，其中該行進托架之該第一透明區與該第二透明區之間的一距離可變，且其中相比在該光束偏轉構件之該第二位置中，該距離在該光束偏轉構件之該第一位置中較小。
  45. 一種成像系統，其包含一第一模組及一第二模組，該第一模組包括有如請求項1之一多孔徑成像裝置，且該第二模組包括有如請求項1之一多孔徑成像裝置，其中該第一模組及該第二模組組配來至少立體地拍攝該全視場。
  46. 如請求項45之成像系統，其中該第一模 組及該第二模組至少包括一共同陣列、一共同光束偏轉構件及一共同影像感測器中之一者。
  47. 一種用以拍攝標的區之方法，其包含：藉由光學通道之一陣列對一第一標的區進行成像，各光學通道包括用於將一全視場之一部分視場成像至影像感測器之一影像感測器區上的一光學件；藉由使用在一第一旋轉位置中之一光束偏轉構件使該等光學通道之光學路徑偏轉至一第一觀看方向上；執行該光束偏轉構件之一切換移動，以便使該光束偏轉構件在該第一旋轉位置與一第二旋轉位置之間切換，使得該等光學通道被偏轉至一第二觀看方向上；基於該切換移動而執行該陣列之一調整移動，以便調整該陣列相對於該光束偏轉構件之一定向。
  48. 一種用以提供多孔徑成像裝置之方法，其包含：提供一影像感測器；配置光學通道之一陣列，使得各光學通道包括用於將一全視場之一部分視場成像至該影像感測器之一影像感測器區上的一光學件；配置一光束偏轉構件使得其可藉由執行一切換移動而在一第一旋轉位置與一第二旋轉位置之間切換，且組配來在一第一旋轉位置中使該等光學通道之光學路徑偏轉至一第一觀看方向上，且在一第二旋轉位置中使該等光學通道之該等光學路徑偏轉至一第二觀看方向上； 使得該陣列組配來基於該切換移動而執行用於調整該陣列相對於該光束偏轉構件之一定向的一調整移動。
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