多孔径成像设备、成像系统和提供多孔径成像设备的方法与流程
本发明涉及一种多孔径成像设备、成像系统和提供多孔径成像设备的方法。本发明进一步涉及一种具有线性通道布置和小安装尺寸或非常小安装尺寸的多孔径成像系统。
背景技术：
传统的相机具有对整个物场进行成像的成像通道。该相机具有自适应组件，该自适应组件使得物镜和图像传感器之间的相对横向二维位移成为可能，以实现光学图像稳定功能。具有线性通道布置的多孔径成像系统由若干成像通道所组成，每个成像通道仅捕获对象的一部分并且包括偏转反射镜。
期望具有使紧凑实现成为可能的多通道捕获对象区域或视场的构思。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是提供一种多孔径成像设备以及一种提供多孔径成像设备的方法，以在具有高图像质量的情况下实现一种紧凑实现，即具有小的安装空间。
此目的可通过独立权利要求的主题来解决。
本发明的一个发现是认识到，上述目的可以通过以下方式解决，具有不同光学器件的光学器件被布置成阵列，使得该光学器件捕获不同的局部视场。这可从以下两者获得：总视场的单通道捕获的组合、以及总视场的单通道捕获和通过捕获若干局部视场的总视场的多通道捕获的组合。
根据实施例，一种多孔径成像设备包括图像传感器以及光学通道阵列，其中每个光学通道包括：光学器件，用于将总视场的至少一个局部视场投影在该图像传感器的图像传感器区域上。该多孔径成像设备包括：光束偏转装置，用于偏转该光学通道的光路。该阵列的第一光学通道被配置为对第一总视场的第一局部视场进行成像，其中该阵列的第二光学通道被配置为对该第一总视场的第二局部视场进行成像。第三光学通道被配置为对第二总视场进行完整地成像。
根据另一实施例，一种多孔径成像设备包括图像传感器和至少包括第一光学通道和第二光学通道的阵列。每个光学通道包括用于将总视场投影在该图像传感器的图像传感器区域上的光学器件。光束偏转装置被配置用于共同偏转该光学通道的光路。该第一光学通道的光学器件包括焦距，该焦距与第二光学通道的光学器件的焦距相差至少10％。
根据两个实施例的该多孔径成像设备被配置为用光学通道完整地捕获总视场并且以单通道或多通道方式捕获另外的总视场。用于此的光学通道被布置在相同的阵列中并且被该相同的光束偏转装置所偏转。这允许使用该多孔径成像设备来对不同的总视场进行成像，并结合用于切换视角方向的对所有通道共同起作用的光束偏转装置，从而可以防止多个组件布置并且使得节省空间的实现是可能的。同时，在一个阵列中的光学通道的布置允许精确调整通道和高质量图像。
另外的实施例涉及一种成像系统和提供多孔径成像设备的方法。
其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明的优选实施例随后参考附图来进行描述。
附图说明
在附图中：
图1a是根据实施例的多孔径成像设备的示意性透视图；
图1b是可以被根据图1a的多孔径成像设备捕获的两个总视场的比较；
图1c是根据实施例的多孔径成像设备的示意性透视图，与图1a的多孔径成像设备相比，被配置为在时间上交替地捕获根据图1b的总视场；
图1d是根据实施例的多孔径成像设备的示意性透视图，该设备包括两组光学通道，用于按组对总视场进行相应的完整成像；
图1e是由根据图1d的多孔径成像设备所捕获的总视场的示意图；
图1f是根据实施例的多孔径成像设备的示意性透视图，该多孔径成像设备被配置为通过公共光束偏转装置来捕获两个总视场；
图1g是由根据图1f的多孔径成像设备所捕获的总视场的示意图；
图2a是根据实施例的多孔径成像设备的示意图；
图2b是根据实施例的多孔径成像设备的示意图，其中致动器连接到图像传感器；
图3a是根据实施例的另多孔径成像设备的示意性的侧面剖视图；
图3b是图2a的该多孔径成像设备的示意性的侧面剖视图；
图4是根据实施例的多孔径成像设备的示意性的俯视图，其中光束偏转装置包括各种光束偏转元件；
图5a是根据实施例的具有以单线方式布置的光学通道的多孔径成像设备的示意性透视图；
图5b是图5a的多孔径成像设备的示意性透视图，其用作描述光学图像稳定和电子图像稳定的组合的有利实现的基础；
图6a是根据实施例的形成为分面阵列的光束偏转装置的示意图；
图6b是示出了根据实施例的光束偏转装置的示意图，与图6a中的图示相比，分面包括不同的分类；
图7a至图7h是根据实施例的光束偏转装置的有利实现；
图8是根据实施例的成像系统的示意性透视图；
图9是根据实施例的包括两个多孔径成像设备的便携式设备的示意性透视图；
图10是包括第一多孔径成像设备和第二多孔径成像设备的示意性结构，该第一多孔径成像设备和第二多孔径成像设备具有公共图像传感器、公共阵列和公共光束偏转单元；
图11a至图11e是根据实施例的电子图像稳定器的实施方式的示意图；
图12是根据实施例的提供多孔径成像设备的方法的示意图；
图13是根据另一实施例的提供多孔径成像设备的方法的示意性流程图；
图14是根据另一实施例的提供多孔径成像设备的方法的示意图。
具体实施方式
在随后参考附图对本发明的实施例进行详细说明之前，应当指出的是，在不同的附图中，相同的、功能上相同的和等同的元件、对象和/或结构被提供有相同的附图标记，使得不同实施例中的这些元件的描述是可互换和/或相互适用的。
图1a示出了根据实施例的多孔径成像设备10的示意图。多孔径成像设备10包括图像传感器12及光学通道16a-e的阵列14。每个光学通道16a-e包括光学器件64a-e，用于将总视场的至少一个局部视场投影在图像传感器12的图像传感器区域24a-e上。如同基于图1b所描述的，至少一个局部视场意味着总视场也可以通过光学器件成像。例如，阵列14的光学通道16a-d被配置为分别对第一总视场的一个局部视场成像，而另一光学通道16e被配置为对第二总视场进行完整地成像，第二总视场不同于该第一局部视场。虽然总视场互相不同，但它们可以部分或全部重叠。例如，该总视场可以完全重叠，但大小不同。根据另外的实施例，该总视场也可以部分不重叠或者甚至可以不相交。
光学通道可以被理解为光路的路线。该光路可以受到布置在阵列14中的光学器件64a-h的影响，例如经由散射或准直。各个单独光学通道可以各自形成完整的成像光学器件，并且可以各自包括至少一个光学组件、或光学器件，例如折射型、衍射型或混合型透镜，并且可以对使用该多孔径成像设备完全捕获的整个对象的一部分进行成像。这意味着光学器件64a-h中的一个、若干个或全部也可以是光学元件的组合。孔径光阑可以相对于一个、若干个或全部光学通道而被布置。
多孔径成像设备10包括用于偏转光学通道16a-e的光路的光束偏转装置18。多孔径成像设备10被配置为在光束偏转装置18的一个位置中捕获两个总视场。在一个实施例中，设置为光束偏转装置18平移地或旋转地移动，以在不同的方向上在修正的位置上偏转光路，使得在该修正的位置上捕获不同的总视场。虽然使用四个光学通道16a-d将总视场成像在一起，但也可以使用其他数量的光学通道，例如两个、至少三个、至少四个、至少十个、至少二十个或甚至更高的值。尽管阵列14被示出为使得所有光学通道被布置在单个线中，但是根据其他实施例，多条线的布置也可以被实现。
图1b示出了可以由多孔径成像设备10所捕获的两个总视场70a和70b的示意图。在下文中，例如，根据图1a的光学通道16a-d的光学器件64a-d被配置为对总视场70a的局部视场72a-d进行成像，其中其他分配或其他数量的通道是可能的。布置在阵列14中的光学通道16a的光学器件64e被配置为对图1b中所示的总视场70b进行完整成像。和以多通道方式成像(即，通过大量或多个局部视场逐个成像)的总视场70a相比，总视场70b由单个光学通道成像。如图1b所示，总视场70b可至少部分地或完全重叠总视场70a。备选地，总视场70a和70b也可以至少部分不同。总视场70b可以是总视场70a的一部分，这意味着第二总视场可以是第一总视场的不完整部分，反之亦然。与总视场70a相比，该总视场优选地包括较小的孔径角度，其可以具有如下效果，与总视场70a相比，对象区域在总视场70b中的成像区域较小。这意味着视场70a的孔径角度ε1大于总视场70b的孔径角度ε2，其中该角度可以直接与诸如光学器件的焦距之类的光学特性相关。视场70a的孔径角度ε1可以大于视场70b的孔径角度ε2至少10％、至少20％或至少50％。较大的孔径角度导致较短的焦距并且允许光学器件的较薄配置和/或光学器件的较小直径。相比于用于捕获总视场70a的光学器件16a-d的组合以及结合第二总视场70b可以是第一总视场70a的不完整部分的事实，用于捕获总视场70b的光学器件16e可以表示长焦距镜头或变焦镜头或者可以至少提供相应的功能，反之，与光学器件16e相比，光学元件16a-d的组合可以表示广角镜头或者可以至少提供相应的功能。
光束偏转装置18的各个光束偏转区域46e可以被分配给光学通道16e，该光束偏转区域46e不同于被分配给光学通道16a至16d的光束偏转区域46a-d。这允许例如同时捕获总视场70a和70b，并因此获得两个图像。此外，针对总视场70a和70b的重叠区域，可以获得立体或3d信息。光束偏转区域可以是诸如反射镜之类的大面积元件的区域，并且可以不和其他光束偏转区域分隔开。备选地，光束偏转区域也可以彼此明显地或机械地分隔，例如，光束偏转区域形成为分面。
阵列14包括具有有意不同的光学特性的光学器件64a-d和64e。光学器件46a-d例如在生产容限内以相同的方式形成，而光学器件64e相对于光学器件64a-d具有偏差，其超过由生产容限引起的测量。例如，光学器件64e包括相对于光学器件64a-d有意不同的焦距和/或有意不同的孔径角度，这意味着光学器件64相对于光学器件64a-d的光学特性的差异至少为10％、至少20％或至少30％，但也会更高，例如至少50％或甚至100％或更多。
多孔径成像设备10可以包括可选的电子图像稳定器41，以至少部分地补偿由于组件12、14和18之间的相对移动引起的图像中由可能的光学图像稳定所获得的不同变化。
图像评估装置提供总图像并且读出多孔径成像设备10的图像传感器区域24a-e，其可以是多孔径成像设备10的一部分，例如被配置为例如通过拼接将局部视场72a-d的图像组合成总视场70a的第一总图像，和/或基于读出图像传感器区域24e以提供总视场70b的第二总图像。
图1c是示出了多孔径成像设备10’的示意性透视图，与多孔径成像设备10相比，多孔径成像设备10’被配置为交替地捕获总视场70a和70b，这意味着在时间上是交替的。这实现了组件的协同使用，使得需要进一步减小安装空间和/或可以提供较低程度的各个单独元件。以这种方式，光束偏转装置46e可以用于交替地偏转光学通道16d和16e的光路，从而可以省略图1a的光束偏转区域16d的布置。为此，光束偏转区域46e可以具有例如如下尺寸：足以偏转对总视场70b成像的光学通道16e，使得用于对相对较小的局部视场72d成像的光学通道16d的偏转也是可能的且没有任何问题，如光束偏转区域46e中的虚线所示。备选地或附加地，图像传感器区域24e可以用于交替地捕获总视场70b和局部视场72d。图像传感器区域24e可以至少部分地与图像传感器区域24d重叠，或者甚至可以包括图像传感器区域24d，使得图像传感器区域24d不必分开地布置在重叠区域中并且可以被省略。
对于交替的切换，多孔径成像设备10’可以包括：切换单元67，被配置为提供图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18之间的相对移动，使得为了捕获总视场70b，光学通道16e通过光学器件64e将总视场70b投影在图像传感器区域24e上，使得为了捕获局部视场72d，光学通道16d通过光学器件64d将局部视场72d投影在图像传感器上，即投影在图像传感器区域24d或24e上。为此，该切换单元可以包括一个或若干个致动器。多孔径成像设备10’可以包括光学图像稳定器。这允许该光学图像稳定器的致动器系统也作为切换单元67而协同使用，反之亦然。
以上陈述说明光束偏转区域46e也可以用于偏转光学通道64d，使得光束偏转区域46d可以被省略和/或图像传感器区域24e也可以用于对局部视场72b进行成像，使得图像传感器区域24d可以被省略。两个省略可以一起实施，但也可以彼此独立。
作为上述说明的替代方案，图1a中所示的其他光束偏转区域46a-c中的另一光束偏转区域可以用于交替地偏转两个光学通道的光路。虽然光学元件64e被示出为使得它位于阵列14的线的边缘处，但是其可以被布置在沿着该线的任何位置处或者布置在单独的线内。作为上述说明的替代方案，图1a所示的其他图像传感器区域24a-c中的一个图像传感器区域可被用于交替地对总视场70b和局部视场72a-d进行成像。
本文描述了一个方面，根据该方面使用电子图像稳定器来补偿光学通道之间的不同地改变的成像变化，以及另一方面，根据该另一方面具有不同尺寸的两个总视场70a和70b由多孔径成像设备来捕获，即通过使用公共图像传感器12、公共阵列14和公共偏转装置18中的至少一个，该一个方面和该另一方面可以彼此独立地但也可以组合地实现，使得电子图像稳定的方面代表对具有不同尺寸的总视场的方面的有利的进一步发展。
图1d是示出了根据实施例的多孔径成像设备10”的示意性透视图。与多孔径成像设备10相比，多孔径成像设备10”包括两个光学通道16c和16d，与光学通道16a和16b相比具有不同光学特性。这可以被理解为，除了可以和例如多孔径成像设备10”的光学通道64c相比较的多孔径成像设备10的光学通道16e之外，另外的光学通道64d被布置在具有可比较的光学特性的多孔径成像设备10”中，使得光学通道64c和64d形成一组光学通道。光学通道16c和16d的光学特性可以在至多10％的容限范围内是相同。而且，光学通道16a和16b的光学特性在这样的容限范围内可以是相同的。在不同组的光学通道之间，光学元件的光学特性可以与另一群组的光学特性的第一值偏离至少±10％(或1/1.1)、至少±20％(或1/1.2)或至少±30％(或1/1.3)，但也可以更多，例如至少±50％(或1/1.5)或甚至±100％(或1/2)或更多。该通道的光学特性具体可以是相应通道中存在的光学器件的所产生的焦距。长焦距镜头和广角镜头的上述分配也可以应用于所描述的一组光学通道，从而使得一组光学通道，例如包括通道16c和16d，相对于组16a和16b而言是变焦镜头，反之亦然，对于光学通道16c和16d，光学通道16a和16b是广角镜头。
光学通道16a和16b可以形成第一组光学通道。光学通道16c和16d可以形成第二组光学通道。每一组可以被配置为捕获总视场70a或70b中的一个。简单地说，对于多孔径成像设备10，总视场70b也可以被划分，如基于图1e所示。例如，光学通道16a可以被配置为捕获总视场70a的局部视场72a。光学通道16b可以被配置为捕获总视场70a的局部视场72b。光学通道16c可以被配置为捕获总视场70b的局部视场72c。光学通道16d可以被配置为捕获总视场70b的局部视场72d。每组光学通道16a/16b和16c/16d可以被配置为分别完全捕获所分配的总视场70a和70b。总视场70b可以是总视场70a的不完整部分。换言之，总视场70a可以包括总视场70b。换言之，总视场70b可以与总视场70a完全重叠，但是总视场70a可以例如与总视场70b仅仅不完全重叠。
虽然每个组分别仅包括两个光学通道16a和16b以及16c和16d，但是两个组中的一个组或者两个组还可以包括另一较高数量的光学通道，例如3、4、5或更多。这些组还可以包括与多孔径成像设备10和10’相对应的不同数量的光学通道，其描述了通过不同数量的光学通道以捕获不同总视场。
尽管仅描述了两组光学通道，但是根据实施例，还可以布置具有光学通道的另一较高数量的组，以便捕获较高数量的总视场，例如3、4、5或更多。
因此，根据多孔径成像设备10”的实施例，可以布置图像传感器12和阵列14。每个光学通道16a-d可以包括光学器件64a-d，用于将总视场70a或70b的局部视场72a-d投影在图像传感器12的图像传感器区域24d上。阵列14的每个光学通道可以被配置为将局部视场投影在该图像传感器的被分配给光学通道16a-d的图像传感器区域24a-d上，其中多孔径成像设备10”可以被配置为使得被分配给第二组光学通道的光学通道16c或16d的至少一个图像传感器区域与被分配给第一组光学通道的光学通道16a或16b的图像传感器区域24a或24b重叠，如在图1c的上下文中描述的。
光束偏转装置18可以被布置用于偏转光学通道16a-d的光路26a-d。具有阵列14的至少两个光学通道16a和16b的第一组光学通道被配置为分别对总视场70a的一个局部视场72a和72b进行成像。具有阵列14的至少两个光学通道16c和16d的第二组光学通道被配置为分别对总视场70b的一个局部视场72c和72d进行成像。
多孔径成像设备10和10”的其他细节可以不受限制地应用于多孔径成像设备10”，特别是下面将描述的光束偏转装置18或其部分的配置。备选地或附加地，本文描述的光学和/或电子图像稳定器也可以被布置。
图1f示出了根据实施例的多孔径成像设备10”’的示意性透视图，其中阵列14包括第一光学器件64a和第二光学器件64b，该第一光学器件64a和第二光学器件64b被相互引入到光束偏转装置18和图像传感器12之间，以便用一个光学通道交替地完全捕获总视场70a或70b。例如，光学器件64a和64b包括上述超过生产容限的不同焦距。为此，图像传感器12可以包括分离的图像传感器区域24a。备选地，也可以提供至少一个另外的可选图像传感器区域24b，例如以同时捕获总视场70a和70b。换言之，根据另一实施例，多孔径成像设备10”包括图像传感器12和阵列14，阵列14至少包括第一光学通道16a和第二光学通道16b。每个光学通道16a和16b分别包括光学器件64a和64b，分别用于将总视场70a和70b投影在图像传感器12的图像传感器区域24上。光束偏转装置18被配置为共同偏转光学通道16a和16b的光路。该第一光学通道16a的光学器件64a的焦距与第二光学通道16b的光学器件64b的焦距相差至少10％。备选地，还可以布置另外的光学器件，用于将另外的总视场投影在各个单独分配的图像传感器区域上或图像传感器区域24上。至少一个总视场70a、70b或另外的总视场可以由若干个光学通道的每个光学通道部分地捕获，如在图1a-e的上下中所描述的。多孔径成像设备10”可以包括如上所述的光学图像稳定器和/或可以可选地包括电子图像稳定器41。
图1g示出了可以由多孔径成像设备10”捕获的总视场70a和70b的示意图。总视场70a也可以通过细分成局部视场的方式来捕获，以获得根据多孔径成像设备10的配置。附加地，总视场70b也可以通过细分成局部视场的方式来捕获。
图2a示出了根据实施例的多孔径成像设备20的示意图。多孔径成像设备20包括图像传感器12、光学通道16a-h的阵列14、光束偏转装置18和光学图像稳定器22，原因在于它们可以用于例如多孔径成像设备10、10’、10”和/或10”’中。每个光学通道16a-h包括光学器件64a-h，用于将总视场的局部视场投影在图像传感器12的图像传感器区域24a-h上。与多孔径成像设备10相比，可以使用多于四个的光学通道来捕获具有若干个局部视场的总视场，例如光学通道16a-e、16g和16h或任何其他光学通道，而光学通道16f被配置为例如捕获总视场70b。备选地，也可以将光学通道16a-e、16d或16h中的至少一个配置为捕获另外的总视场，即第三或较高编号的总视场。
例如，图像传感器区域24a-h均可以由包括对应像素阵列的芯片而形成，其中图像传感器区域可以安装在共用基板上，或者共用电路载体上，例如共用电路板或者共用柔性板。备选地，显然同样可能的是，图像传感器区域24a-h均可以由连续延伸穿过图像传感器区域24a-h的共用像素阵列的一部分形成，其中该共用像素阵列形成在例如单个芯片上。例如，仅在图像传感器区域24a-h中读出该共用像素阵列的像素值。这些备选方案的各种组合显然也是可能的，例如，存在用于两个或更多个通道的芯片以及用于其他通道的另外的芯片等。在图像传感器12的若干个芯片的情况下，例如，这些芯片可以安装在一个或若干个电路板或电路载体上，例如全部一起或成组地安装等。此外，还有可能的解决方案是使用包括若干单独像素域的单个芯片。备选实施例包括若干个芯片，继而包括各个单独像素域。
光束偏转装置18被配置为偏转光学通道16a-h的光路26。光学图像稳定器22被配置为实现，基于图像传感器12、阵列14和偏转装置18之间的相对移动，沿着第一图像轴28和沿着第二图像轴32的光学图像稳定。第一图像轴28和第二图像轴32可以受到图像传感器区域24a-h和/或图像传感器12的布置或取向的影响。根据实施例，图像轴28和32被布置为彼此垂直、和/或与图像传感器区域24a-d的像素的延伸方向一致。备选地或附加地，图像轴28和32可以指示取向，局部视场或总视场沿着该取向被采样或捕获。简单地说，图像轴28和32可以分别是由多孔径成像设备10所捕获的图像中的第一方向和第二方向。例如，图像轴28和32相对于彼此具有非0°(≠0°)的角度，例如，它们在空间中彼此垂直地布置。
当在捕获局部视场或总视场的捕获过程中，多孔径成像设备20相对于其视场被捕获的对象区域移动时，光学图像稳定可能是有利的。光学图像稳定器22可以被配置为至少部分抵消该移动，以便减少或防止该图像的抖动。对于沿着图像轴28的光学图像稳定，光学图像稳定器22可以被配置为在图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18之间产生第一相对移动34。对于沿着图像轴32的光学图像稳定，光学图像稳定器22被配置为在图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18之间产生第二相对移动。对于第一相对移动34，光学图像稳定器22可以包括致动器36和/或致动器37，用于通过使阵列14和/或图像传感器12沿图像轴28位移，以产生相对移动34。换言之，虽然致动器36被示出为使得其以平移方式而位移或移动阵列14，但是根据另外的实施例，致动器36可以备选地或附加地被连接到图像传感器12，并且可以被配置为使图像传感器12相对于阵列14移动。备选地或附加地，该光学图像稳定器可以包括致动器42，致动器42被配置为沿着图像轴28产生光束偏转装置18的平移移动39a。在这种情况下，光学图像稳定器22被配置为使得其执行致动器36、37和/或42的移动，使得在图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18之间产生相对移动34。这意味着，尽管在图2a中，在阵列14处示出相对移动34，但是备选地或者附加地，其他组件可以移动。可平行于线延伸方向35并垂直于光路26来执行相对移动34。然而，以下可能是有利的，即，将阵列14设置为以平移方式相对于图像传感器12移动，例如以便尽可能少地或根本不对图像传感器12相对于其他组件的电气互连进行机械地施压。
为了产生第二相对移动，光学图像稳定器22可以被配置为产生或实现光束偏转装置18的旋转移动38、和/或提供图像传感器12和阵列14之间沿图像轴32的平移相对移动、和/或阵列14和光束偏转装置18之间的平移相对移动，其中致动器36、37和/或42可以出于此目的而被布置。为了产生旋转移动38，光学图像稳定器22可以例如包括致动器42，其被配置为产生旋转移动38。备选地，光学图像稳定器22可以被配置为使用致动器42以沿着图像轴32而产生平移移动39b。基于该第一相对移动34和/或39a，可以沿着与其平行的图像方向(例如沿图像轴28或与图像轴28相反的方向)而获得光学图像稳定。基于该第二相对移动38和/或39b，可以沿着图像方向(例如，沿着图像轴32)获得光学图像稳定，该图像方向被布置为在图像传感器12的主侧面中垂直于旋转移动38的旋转轴44。主侧面可以被理解为包括与其他侧面相比较大的或最大的尺寸的侧面。备选地或附加地，可以布置诸如结合图4中所描述的聚焦装置，其被配置为改变多孔径成像设备的焦点。虽然实现光学稳定器22以使得光学稳定器22控制第一相对移动和第二相对移动为平移相对移动而获得光学图像稳定是可能的，但是将该第二相对移动实施为旋转移动38也可能是有利的，这是因为在这种情况下，可以避免组件沿着第二图像轴32的平移移动。该方向可以与多孔径成像设备10的厚度方向平行，根据若干实施例，该厚度方向要保持尽可能小。这种目的可以通过旋转移动来实现。
简单地说，代替垂直于相对移动34的平移移动，可以使用旋转移动38以获得沿着第二图像轴32的光学图像稳定。这使得可以节省安装空间以实现垂直于相对移动34的平移相对移动。例如，平移相对移动可以布置为垂直于设备的厚度方向，使得该设备可以以小厚度被实现(即以薄的方式实现)。这在移动设备领域提供了特别的优势，因为这些可以用扁平壳体来实现。
多孔径成像设备20包括电子图像稳定器41，电子图像稳定器41被配置为以电子方式稳定被投影在图像传感器区域24a-h上的局部图像，即通过操纵该图像数据。为此目的，可以单独使用或组合使用不同的方法，例如电子减震(electronicvibrationreducing，e-vr)、coolpixs4、防抖动dsp(anti-shake-dsp)和/或先进抖动削减(advancedshakereduction，asr)。电子图像稳定器41被配置为将阵列14的第一光学通道16a-h的图像传感器区域24a-h的第一局部图像稳定到第一程度。此外，电子图像稳定器41可以被配置为将阵列14的不同的光学通道16a-h的图像传感器区域24a-h的第二局部图像另外稳定到第二程度(即，以通道单独方式)，该第二程度是不同于该第一程度。该不同的光学通道可以是具有相同或可比较的光学特性的光学通道，或者也可以是具有与其不同的光学特性(尤其是焦距)的光学通道。在这种情况下，该程度与沿第一图像轴28和第二图像轴32所执行的图像校正相关，其中在这种情况下也包括围绕图像轴的旋转等。
在实施方式中，电子图像稳定器41被配置为针对每个光学通道(即针对图像传感器区域24a-h的每个局部图像)以通道单独方式执行电子图像稳定。由此，针对第一和第二光学通道16a-h，可以校正不同的像差或者甚至各个通道像差。
光学通道的光学器件64a-h可以均包括不同的光学特性。例如，通过制造容限来获得不同的光学特性，使得光学器件64a-h在关于一个或若干学特性至多±10％、至多±5％或至多±3％的容差范围内彼此不同，该一个或若干光学特性可以是焦距、视场角、光学直径等。
已经认识到，在制造相关方式不同的光学器件64a-h的光学特性的上下文中，通过图像传感器12、相应光学通道的光学器件64a-h和光束偏转装置18之间的相对移动实现的光学图像稳定，引起图像传感器区域24a-d中的图像以不同方式改变的事实。这至少部分归因于以下事实：针对所有的光学通道以相同方式(即，以通道全局方式)执行机械移动以实现光学图像稳定，会引起通过光学器件64a-h的光路的不同改变。现在，不同的光学特性可以不同地甚至可以通道单独地影响图像传感器区域24a-h的图像。换言之，以相同方式影响所有通道的在光束偏转单元和/或阵列和/或图像传感器之间相对移动的每个通道的不同图像位移具体地是由通道的不同焦距而引起的。这可通过与光学图像稳定相结合的电子图像稳定来减少，即至少部分平衡或补偿。这要基于焦距的光学特性来突显。利用指向相同总视场的光学器件中两个不同的光学焦距值，在光学图像稳定的上下文中的相对移动引起光学通道的视轴和/或视图方向均等地改变的事实。然而，由于光学器件64a-h中的焦距不同，图像传感器区域24a-h中的局部图像的移动不相同，这可能引起在接合局部图像时(即，当执行拼接时)的高计算工作量或者甚至像差。
例如，阵列14可以包括光学通道16a-h延伸穿过的载体47。对此，例如，载体47可以被配置为不透明的并且可以包括用于光学通道16a-h的透明区域。光学通道16a-h的光学器件64a-h可以布置在该透明区域的内部或附近和/或在该透明区域的端部区域。备选地或附加地，载体47可以被形成为透明的，并且可以例如包括聚合物材料和/或玻璃材料。影响总视场的相应局部视场在图像传感器的相应图像传感器区域24a-h上的投影的光学器件(透镜)64a-h可以被布置在载体47的表面处。
例如，致动器36和/或42可以被形成为气动式致动器、液压式致动器、压电式致动器、直流马达、步进马达、热式致动器、静电式致动器、电致伸缩式致动器、磁致伸缩式致动器或移动线圈式驱动器。
例如，光束偏转装置18可以形成为至少在区域中反射。例如，光束偏转装置18可以包括：区域或光束偏转元件46a-d，被配置为偏转光路26，使得偏转后的光路包括不同的角度并且捕获总视场的不同局部视场。不同的角度可以由光束偏转装置18和/或光学通道16a-h的光学器件64a-h所产生。例如，区域46a-d可以被形成为分面反射镜的分面。该分面相对于阵列14可具有不同倾斜。这可以实现光路26朝向不同排列的局部视场的偏转、影响、驱动和/或散射。备选地，光束偏转装置18可以被配置为一表面(例如反射镜)，该表面被配置为在一侧或两侧上反射，。该表面可以被形成为平面、或者在部分或平面上连续弯曲、和/或在部分或平面上不连续地弯曲。光路26的偏转可以备选地或附加地经由光学通道16a-h的光学器件64a-h来获得。
换言之，光学图像稳定的相对移动引起多孔径相机的所有通道中的相同机械偏转。然而，定义光学图像稳定作用的实际机制的所获得的图像位移，另外取决于每个通道的成像光学器件的焦距。因此，一种认知是，除了以相同方式针对所有通道全局地执行的光学图像稳定之外，还引入通道单独电子图像稳定。光束偏转装置既可用于偏转视角方向也可用于光学图像稳定。
光束偏转装置可以是跨越所有通道区域的平面、可以包括连续的或不连续的轮廓和/或可以部分地是平面的，即多面的，其中各个连续或不连续的轮廓之间的过渡可以另外包括用于降低反射的局部掩蔽，或者可以包括机械结构以便减少像差、和/或使结构变硬，以使得由移动引起的和/或由热引发的像差可以为最小。
在光束偏转装置的第一位置和第二位置之间的切换可以以旋转方式围绕旋转轴和/或以平移方式沿着旋转轴44发生。沿着旋转轴44的平移移动可以用连续或不连续的方式执行，例如以双稳态或多稳态方式执行。例如，这可以理解为光束偏转装置18在离散位置之间移动。例如，可以通过将致动器42或另一致动器实施为步进马达来获得单稳态、双稳态或多稳态位置。例如，如果光束偏转装置18被配置为在两个位置之间来回移动，例如，其中一个位置可以是该致动器的空转位置、或者可以基于此。例如，该致动器可被配置为相对于弹簧力执行平移移动，当其到达相应的另一位置时则施加反作用力，在移除该致动器的力时将该光束偏转装置移回其起始位置。这意味着也可以在不包括局部力最小值的受力图的区域中获得稳定的位置。例如，这可以是力最大值。备选地或附加地，基于光束偏转装置18和相邻外壳或基板之间的磁力或机械力，而获得稳定位置。这意味着致动器42或另一致动器可以被配置为以平移方式来移动光束偏转装置，以便将光束偏转装置移动到双稳态或多稳态位置。备选地，可以针对该位置的双稳态布置提供简单的机械停止部，其限定两个终止位置，并在限定的终止位置之间进行位置切换。
电子图像稳定器41可以用在多孔径成像设备10中，例如与光学图像稳定器22组合使用，但也可以与其独立。与光学图像稳定器22的组合提供了优点，尤其是对于补偿被分配给公共总视场的和/或以相同方式配置但实际上具有细微差异的光学器件中的光学特性差异。备选地，电子图像稳定器41也可以在不具有光学图像稳定器的多孔径成像设备10中使用，例如以相对于光学通道16a-d而校正光学通道16e，反之亦然。光学器件之间的差异可以存储在电子图像稳定器41中，以作为功能上下文。
图2b示出了根据实施例的多孔径成像设备20’的示意图。相对于多孔径成像设备20，多孔径成像设备20’的修改之处在于致动器36机械连接到图像传感器12并且被配置为使图像传感器12相对于阵列14移动。相对移动34可以平行于线延伸方向35并垂直于光路26而执行。
图3a示出了根据实施例的多孔径成像设备30的示意性侧面剖视图。例如，多孔径成像设备30可以修改多孔径成像设备20，修改之处在于致动器36和/或42被布置为使得致动器36和/或42至少部分地布置在由立方体55的侧面53a和53b所展开的两个平面52a和52b之间。立方体55的侧面53a和53b可以取向为彼此平行、并平行于阵列的线延伸方向且是图像传感器和光束偏转装置之间的光学通道的光路的一部分。立方体55的体积最小但仍然包括图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18以及它们的操作移动。阵列14的光学通道包括可以形成为对于每个光学通道相同或可以不同的光学器件64。
多孔径成像设备的体积可以包括在平面52a和52b之间的低的或最小的安装空间。沿着该侧面或平面52a和/或52b的延伸方向，多孔径成像设备的安装空间可以是大的或者任意大的。例如，该虚拟立方体的体积受到图像传感器12、单线阵列14和光束偏转装置的布置的影响，其中根据本文描述的实施例的这些组件的布置可以被施行，以使得这些组件沿着垂直于平面的方向的安装空间以及因此平面52a和52b相对于彼此之间的距离变得低或最小。特别是在移动应用领域，例如移动电话或平板计算机领域，尽可能薄地实现多孔径成像设备是所希望的。相对于组件的其他布置，虚拟立方体的体积和/或其他侧面的距离可能增加。
该虚拟立方体55由虚线示出。平面52a和52b可以包括虚拟立方体55的两个侧面或者由虚拟立方体55的两个侧面展开成。多孔径成像设备30的厚度方向57可以布置成垂直于平面52a和/或平面52b和/或平行于y方向。
图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18可以布置成使得平面52a和52b之间沿厚度方向57的垂直距离最小，出于简化的原因但不具有限制效果可以将其称为立方体的高度，其中体积的小型化(即，立方体的其他尺寸)可以被省略。立方体55沿着方向57的扩展可以是最小的，并且可以基本上通过沿方向57的成像通道的光学组件(即，阵列14、图像传感器12和光束偏转装置18)的扩展来预定义。
该多孔径成像设备的体积可以包括在平面52a和52b之间的低的或最小安装空间。沿着该侧面或平面52a和/或52b的延伸方向，多孔径成像设备的安装空间可以是大的或者任意大的。例如，虚拟立方体的体积受到图像传感器12、单线阵列14和光束偏转装置的布置的影响，其中根据本文描述的实施例的这些组件的布置可以被施行，以使得沿着垂直于平面的方向的这些组件的安装空间以及因此平面52a和52b之间相对于彼此的距离变得低或最小。相对于组件的其他布置，虚拟立方体的体积和/或其他侧面的距离可能增加。
多孔径成像设备的致动器(例如致动器36和/或42)可以包括平行于方向57的尺寸或扩展。可以从平面52a和52b之间的区域开始，以一个或多个致动器的尺寸的不大于50％、不大于30％或不大于10％的百分比，延伸超过平面52a和/或52b或延伸出该区域。这意味着该致动器以不显著的方式延伸超出平面52a和/或52b。根据实施例，该致动器未延伸超过平面52a和52b。在这种情况下，有利的是，多孔径成像设备10沿着厚度方向或方向57的扩展不会因致动器而增加。
图像稳定器22和/或致动器36和/或42可以包括平行于厚度方向57的尺寸或扩展。可以从平面52a和52b之间的区域开始，以该尺寸的不大于50％、不大于30％或不大于10％的百分比延伸超过平面52a和/或52b或延伸出该区域，例如如针对致动器42’所示的那样，这指示致动器42的偏移布置。这意味着致动器36和/或42以不显著的方式延伸超出平面52a和/或52b。根据实施例，致动器36和/或42不会延伸超过平面52a和52b。在这种情况下，有利的是，多孔径成像设备30沿着厚度方向57的扩展不会因致动器36和/或42而增加。
尽管出于更清楚的目的，而在本文中使用诸如上、下、左、右、前或后之类的术语，但这些术语并非旨在具有任何限制作用。应该理解的是，这些术语可以基于空间中的旋转或倾斜而可互换。例如，从图像传感器12开始而朝向光束偏转装置18，可以将x方向理解为前方或向前。例如，y轴正方向可以会被理解为是向上。沿z轴正方向或z轴负方向与图像传感器12、阵列14和/或光束偏转装置18远离或空间分开的区域，可以被理解为与相应组件相邻。简而言之，该图像稳定器可以至少包括一个致动器36和/或42。该至少一个致动器36和/或42可以分别布置在平面48中或在平面52a和52b之间。
换言之，致动器36和/或42可以布置在图像传感器12、阵列14和/或光束偏转装置18的前面、后面或旁边。根据实施例，致动器36和42被布置在平面52a和52b之间的区域之外，其中最大程度为50％、30％或10％。这意味着至少一个致动器36和/或图像稳定器22沿着与平面48垂直的厚度方向57延伸出平面，或者最大尺寸52a-52b之间的区域，且不超过图像稳定器的致动器36和/或42沿厚度方向57的尺寸的50％。这实现了多孔径成像设备30沿厚度方向57的较小尺寸。
图3b示出了多孔径成像设备30的示意性侧面剖视图，其中光路26和26’指示多孔径成像设备30的不同视角方向。多孔径成像设备可以被配置为使光束偏转装置的倾斜改变角度α，使得光束偏转装置18的不同主侧面被布置为以交替方式面向阵列14。这意味着可以基于如上所述的光束偏转装置18的旋转移动来获得不同的观察方向。多孔径成像设备30可以包括致动器，被配置为使光束偏转装置18围绕旋转轴44而倾斜。例如，该致动器可以被配置为使光束偏转装置18移动到第一位置，在第一位置光束偏转装置18使阵列14的光学通道的光路26偏转到正y方向。为此，在该第一位置，光束偏转装置18可以例如包括大于0°(≥0°)且小于90°(＜90°)的角度α、至少为10°且不大于80°的角度α、或至少30°且不大于50°的角度α，例如45°。该致动器可以被配置为以围绕转轴线44的方式，使得光束偏转装置18使阵列14的光学通道的光路偏转朝向负y方向(如光路26’和虚线图示的光束偏转装置18所示)，来使光束偏转装置18偏转至第二位置。例如，光束偏转装置18可以被配置为在两侧反射，使得在第一位置，第一光路26或26’分别被偏转或反射。根据有利的实施方式，多孔径成像设备30被配置为执行第一位置和第二位置之间的切换，使得在这两个位置之间，辅助侧与阵列14相关联，但避免主侧面完全面对阵列14的取向。这也可以理解为，通过旋转移动在第一和第二操作状态或位置之间切换的期间，第一主侧面的表面法线51a和第二主侧面的第二表面法线51b在每个时间点包括相对于朝向图像传感器(如果适用的话，平行于图像传感器12的表面法线)的方向至少10°的角度γ1和一角度γ2。以这种方式，可以避免角度γ1和γ2中的一个是0°或180°，这可以指示光束偏转装置18沿着厚度方向的大的或近似最大的扩展。
图4示出了根据实施例的多孔径成像设备40的示意性俯视图。与上述多孔径成像设备相比，多孔径成像设备40可以被修改，使得多孔径成像设备40包括聚焦装置54，聚焦装置54被配置为改变多孔径成像设备40的焦点。这可以基于图像传感器12与阵列14之间的可变距离56来实现，如距离56’所示。
聚焦装置54可以包括致动器58，致动器58被配置为在致动时被变形和/或提供图像传感器12与阵列14之间的相对移动。针对多孔径成像设备40对此进行了示例性地说明，使得致动器58被配置为使阵列14相对于图像传感器12沿着正和/或负x方向位移。例如，阵列14可以在一侧被支撑，使得基于致动器58的致动，阵列14沿正x方向或负x方向移动，且保持基本上沿着正z和/或负z方向不移动。为了光学图像稳定，可以例如基于致动器36的致动获得沿正z和/或负z方向的附加移动。根据另外的实施例，致动器58和/或聚焦装置54被配置为基于图像传感器12相对于阵列14的平移位移，获得图像传感器12与阵列14之间沿着x轴的相对移动。根据另外的实施例，图像传感器12和阵列14可以移动。根据另外的实施例，聚焦装置54可以包括至少一个另外的致动器。例如，第一致动器和第二致动器可以被布置在阵列14的两个相对区域处，使得当该致动器致动时，减少了对可移动阵列14(备选地或附加地，对图像传感器12)的支撑的需求。另外，致动器58或另外的致动器可以被配置为，保持单线阵列14和光束偏转装置18之间的距离基本上恒定，或者甚至当不使用附加致动器时保持精确恒定，即，将光束偏转装置18移动至如单线阵列14的程度。聚焦装置54可以被配置为通过图像传感器12和阵列14之间沿着图像传感器12的表面法线的相对平移移动(聚焦运动)来实现自动聚焦功能。在这种情况下，光束偏转装置18可以通过对应的构造实施或致动器42或另一致动器的使用，以相对于聚焦移动而同时移动。这意味着阵列14和光束偏转装置之间的距离保持不变和/或光束偏转装置18以同时或时间偏移的方式移动到与该聚焦移动相同或相当的程度，使得至少在通过多孔径成像设备捕获视场的时间点，该距离与改变焦点之前的距离相比并未改变。这可以这样来实现，使得光束偏转装置18与致动器42一起移动(即，同时移动)，以使阵列14和光束偏转装置之间的距离保持恒定或者被补偿。这意味着阵列14与光束偏转装置18之间的距离可以保持不变、和/或光束偏转装置18可以以同时或时间偏移的方式移动到与聚焦移动相同或相当的程度，使得至少在通过多孔径成像设备捕获视场的时间点，阵列14与光束偏转装置18之间的距离与改变焦点之前的距离相比，并未改变。备选地，光束偏转装置18可以是闲置的、或者可以从自动聚焦移动中排除。
例如，致动器58可以被实施为诸如弯曲条状件的压电式致动器(例如，双晶片、三晶片等)。备选地或附加地，聚焦装置54可以包括移动线圈驱动器、气动式致动器、液压式致动器、直流马达、步进马达、致动器或可以热致动的弯曲条状件、静电式致动器、具有形状记忆合金的致动器、电致伸缩式驱动器和/或磁致伸缩式驱动器。
如结合图像稳定器和图像稳定器在平面48中和/或在平面52a和52b之间的区域中的布置所描述的，聚焦装置54的至少一个致动器58可以至少部分地被布置在平面52a和52b之间。备选地或附加地，至少一个致动器58可以被布置在平面中，在该平面中布置有图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18。例如，沿垂直于平面48(其中布置有图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18)的厚度方向57的聚焦装置54的致动器58，可以延伸出平面52a和52b之间的区域不超过聚焦装置54的致动器58沿厚度方向57的尺寸的50％。根据实施例，该致动器延伸出平面52a和52b之间的区域不超过30％。根据另一实施例，致动器54延伸出该区域不超过10％或者完全位于该区域内。这意味着沿着厚度方向57，聚焦装置54不需要额外的安装空间，这是有利的。例如，如果阵列14包括透明基板(载体)62，在其上布置有透镜64a-d，则阵列14和多孔径成像设备30(如果适用的话)沿厚度方向57的尺寸可以是小的或最小。参考图3a，这可以指示立方体55包括沿着方向57的小的厚度、或者该厚度不受基板62的影响。用于在各个光学通道中成像的光路可以通过基板62。多孔径成像设备的光学通道可以穿过光束偏转装置18和图像传感器12之间的基板62。
例如，透镜64a-d可以是液态透镜，即致动器可以被配置为驱动透镜64a-d。该液态透镜可以被配置为针对每个通道单独地调整和改变折光力，并因此调整和改变局部长度和图像位置。
图5a示出了根据实施例的多孔径成像设备50的示意性透视图。例如，与多孔径成像设备20相比，阵列14以与多孔径成像设备10相似的单线方式被配置，这意味着所有光学通道16a-d可以沿着阵列14的线延伸方向被布置在单线中。术语单线也可以指示没有其他的线。阵列14的单线实现使该阵列以及可能多孔径成像设备50沿厚度方向57的小尺寸成为可能。光学图像稳定器包括致动器36a和36b，致动器36a和36b一起形成致动器36，这意味着本文描述的致动器也可以通过若干致动器或控制元件来实现、和/或若干致动器可以组合成共用致动器。
多孔径成像设备50可以被配置为基于光束偏转装置18来捕获不同方向上的视场。例如，光束偏转装置可以包括第一位置pos1和第二位置pos2。基于平移或旋转移动，该光束偏转装置可以在第一位置pos1和第二位置pos2之间切换。例如，光束偏转装置18可以平移方式沿着单线阵列14的线延伸方向z移动(例如，如由平移移动66所指示的)。例如，平移移动66可以基本上被布置成平行于线延伸方向65，其中沿着线延伸方向65布置阵列14的至少一条线。例如，可以使用平移移动，以便将不同的分面放置在光学通道16a-d的光学器件的前面，以便获得多孔径成像设备50的不同的视角方向。光束偏转装置18可以被配置为在第一位置pos1中，使光路26a-d沿第一方向偏转，例如至少部分地沿正y方向偏转。光束偏转装置18可以被配置为在第二位置pos2中，引导光路26a-d，即每个光学通道16a-d的光路沿着不同的方向，例如至少部分地沿着负y方向。例如，致动器42可以被配置为，基于光束偏转装置18沿着移动方向66的移动，使光束偏转装置18从第一位置pos1移动到第二位置pos2。致动器42可以被配置为使得沿着移动方向66的平移移动与旋转移动38重叠。备选地，多孔径成像设备50还可以包括另外的致动器，该另外的致动器被配置为使得光束偏转装置沿着移动方向66或与其相反方向移动。
如结合图3b所描述的，致动器42可以被配置为基于其旋转来获得光束偏转装置18的第一和/或第二位置。第一位置pos1和第二位置pos2之间的移动可以与旋转移动38重叠，以用于位置之间的切换的旋转移动、也用于沿方向66的平移移动。
参考图1b，图1b示出了两个总视场70a和70b的示意图，例如，它们可以如前所述用多孔径成像设备所捕获，例如多孔径成像设备10、10”、10”’、20、20’、30、40和/或50，其中，例如，多孔径成像设备20可以将总视场70a细分为更大或更小数量的局部视场72a-d。多孔径成像设备的光学通道的光路可以指向不同的局部视场72a-d，其中，局部视场72a-d可以与每个光学通道相关联。例如，局部视场72a-d彼此重叠，以便能够将各个局部图像接合为完整图像。如果多孔径成像设备包括的光学通道的数目不同于四个，则该总视场70可以包括的局部视场的数目不同于四个。备选地或附加地，至少一个局部视场72a-d可以被更多数量的模块(多孔径成像设备)中的第二或更多数量的光学通道所捕获，以便实现立体相机、三重相机、四重相机以便能够用其捕获三维对象数据。这些模块可以单独实施或作为联动系统而实施，并且可以布置在多孔径成像设备的壳体中的任何位置处。一起形成立体相机、三重相机、四重相机的不同模块的图像可以位移像素的几分之一，并可以被配置为超分辨率的实施方法。光学通道的数量和/或多孔径成像设备的数量和/或局部视场的数量例如是任意的，并且可以包括至少两个、至少三个、至少四个、至少十个、至少二十个的数量或任何更高的数值。另一条线的光学通道也可以捕获相应的重叠局部区域，并可以一起覆盖总视场。这使得能够获得由部分重叠、并且在其部分分组中覆盖总视场的通道组成的阵列相机的立体结构、三重结构、四重结构等。
图5b是多孔径成像设备50的示意性透视图，基于其来解释光学图像稳定和电子图像稳定的组合的有利实现。光学图像稳定器22包括致动器36a、36b和42，其中，致动器36a和36b被配置为通过使阵列14沿着线延伸方向65位移来获得图像传感器区域24a至24d中的局部视场的图像的光学图像稳定。此外，例如，光学图像稳定器被配置为通过旋转移动38而获得沿着图像轴32的光学图像稳定。例如，阵列14的光学器件64a-d包括焦距f1至f4，该焦距f1至f4在不大于10％、不大于5％或不大于3％的容限范围内彼此不同，其中，光学器件64e包括焦距f5，该焦距与如针对多孔成像器件10的光学器件64e所描述的相差至少10％。该通道全局旋转移动38与不同焦距f5和f1至f4一起且可能与不同焦距f1至f4一起引起图像传感器区域24a-e中图像的不同位移691至695。这意味着光学图像稳定器22由于该通道全局旋转移动38而在图像中产生不同效果，使得至少一个、若干或全部图像偏离理论上的无像差状态。光学图像稳定器22可以被配置为在全局上最小化所有图像的偏差，然而，这可能导致在每个图像中产生像差的事实。备选地，光学图像稳定器22可以被配置为在图像传感器区域22中的一个中选择参考图像、并且执行致动器42的控制，使得该参考图像或参考通道中的图像尽可能准确，这也可以被称为无像差。这意味着，由于通道全局光学图像稳定，通道相对于受影响的图像方向可以保持无像差，而其他通道由于不同的焦距f1至f5而偏离参考图像。不同的光学通道可以是具有相同或可比较的光学特性的至少一个光学通道和/或具有不同光学特性的至少一个光学通道，其中该光学特性具体地可以是焦距。换言之，使用机械实现的光学图像稳定器对通道进行校正，这对于所有通道具有相同的效果，但是不能保持所有通道的稳定。这些另外的通道另外使用电子图像稳定器进行校正。
电子图像稳定器41可以被配置为，根据取决于图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18之间的相对移动的所确定函数关联，在每个通道中执行通道单独的电子图像稳定。电子图像稳定器41可以被配置为分别稳定每个图像。为此，电子图像稳定器41可以使用全局值，例如相机移动等，以便提高图像的光学质量。如果电子图像稳定器41被配置为从光学图像稳定器22的参考图像开始执行电子图像校正，这将是特别有利的。不同的焦距可以通过光学图像稳定(优选地以线性形式)来提供图像中不同变化之间的函数关联，例如以下列形式：
aberration(像差)＝f(fi，relativemovement(相对移动))，意味着，该像差可以被全局地或相对于参考通道被示意为焦距或焦距差、和用于改变视角方向或光学图像稳定所执行的相对移动的函数。电子图像稳定器41可以图像传感器12、阵列14和光束偏转装置18之间的程度移动或相对移动与焦距f1至f4及f5或相对于参考通道的焦距差相关联，以便获得关于要执行的电子图像稳定的可靠信息，以便建立该函数关联和/或使用该函数关联。可以在校准期间获得光学特性和/或函数关联的必要数据。用于确定一个图像相对于另一图像的位移的图像相对于彼此的对准，也可以通过确定具有局部视场的图像中的匹配特征来实现，例如，边缘行进、对象尺寸等。例如，这可以由电子图像传感器41来识别，该电子图像传感器41可以进一步被配置为基于第一图像和第二图像中的特征移动的比较来提供电子图像稳定。因此，可以通过对图像细节的移动的通道单独图像评估，来执行通道单独的电子图像稳定。
作为在不同图像中的比较的备选或补充，也可以在相同的图像中执行特征的比较，特别是针对在时间上间隔开的两个捕获的图像或帧。光学图像稳定器41可以被配置为在第一时间点和在一时间点识别对应的局部图像中的匹配特征，并且基于第一图像中的特征移动的比较来提供电子图像稳定。例如，该比较可以指示该特征已经通过相对移动而位移的位移且该图像将被移回的位移，以至少部分地校正像差。
光学图像稳定器被使用以便稳定参考通道的成像的局部视场的图像(例如，图像传感器区域24a中的图像)。例如，电子图像稳定器41被配置为针对与参考通道不同的光学通道执行图像稳定，其以通道单独方式在图像传感器区域24b、24c、24d和24e上投影。多孔径成像设备可以被配置为仅以光学方式稳定参考通道。这意味着在实施中，可以通过仅使用机械实现的光学图像稳定在参考通道中实现足够好的图像稳定。对于其他通道，另外执行电子图像稳定以便部分地或完全地补偿由于焦距差异引起的光学图像稳定性不足的上述效果，其中该电子稳定在每个通道中单独进行。
根据另一实施例，还可能的是，该多孔径成像设备的每个通道可以包括单独的电子图像稳定。可以进行针对多孔径成像设备的每个通道个别执行的电子图像稳定，以使得使用要在各个通道中实现的图像位移之间的确定的函数关联。例如，在通道中沿方向32的位移是另一图像中沿方向32的位移的1.1倍、1.007倍、1.3倍或2倍或5倍。此外，该通道单独函数关联可以取决于光束偏转单元和/或阵列和/或图像传感器之间的相对移动，其中该通道单独函数关联可以是线性的、或者可以对应于角度函数，该角度函数在沿着图像方向的一定程度的电子图像稳定上投影光束偏转装置的旋转角度。针对方向28，可以以相同或不同的值实现相同的关联。
对于所有实施例，所实现的相对移动可以被对应的附加传感器(例如，陀螺仪等)所捕获，或者可以从一个、若干或全部通道的捕获图像数据中导出，这是真实的。该数据或信息可以用于光学和/或电子图像稳定，这意味着例如该多孔径成像设备被配置为接收来自传感器的传感器信号，并且针对与多孔径成像设备和对象之间的相对移动相关的信息来评估传感器信号，并使用该信息执行对光学和/或电子图像稳定器的控制。
光学图像稳定器可以被配置为通过移动各个组件来获得沿着图像轴28和32的光学图像稳定，例如通过移动阵列14获得沿方向28的稳定，以及通过光束偏转装置18的旋转38获得沿方向32的稳定。在这两种情况下，光学器件64a-d和光学器件64e的差异及可能在光学器件64a-d之间的差异都会产生影响。先前关于电子图像稳定的讨论可以针对两种相对移动实施。特别地，分别观察方向28和32能够考虑沿着方向28和32的光学器件64a-d之间的各种偏差。
本文所描述的实施例可以针对图像传感器区域24a-d中的局部图像而使用共用图像轴28和/或32。备选地，方向可以不同并且可以彼此转换。
图6a示出了形成为分面46a-h阵列的光束偏转装置18的示意图。例如，如果光束偏转装置18位于第一位置，则分别用数字1、2、3和4来指示分面46a-d，其可以在第一方向上偏转四个光学通道的光路。如果光束偏转装置18包括第二位置，则基于分别如数字1’、2’、3’和4’所指示的分面46e-h，在第二方向上偏转每个光学通道的光路。例如，分面46a-d和46e-h可以被称作以块形式布置。基本上对应于沿着线延伸方向65的多个光学通道的延伸长度的距离88，可以被覆盖以实现光束偏转装置18沿着平移方向66的平移移动。根据图5a的实施例，例如，这是沿着线延伸方向65的四个光学通道的扩展。根据另一实施例，光束偏转元件的数量可以不同于光学通道的倍数。至少一个光束偏转元件可以被配置或布置在光束偏转装置的位置中，以偏转至少两个光学通道的光路。
图6b示出了光束偏转装置18的示意图，其中与图6a中的图示相比，分面46a-g包括不同的顺序。图6b所示的光束偏转装置包括针对每个光学通道的光学通道46a-g的交替布置，如由顺序1、1’、2、2’、3、3’、4和4’所指示的。这实现了距离88’，光束偏转装置18沿着距离88’而移动，以便在第一位置和第二位置之间切换。与图6a的距离88相比，距离88’可能较小。例如，该距离88’可以基本上对应于阵列14的两个相邻光学通道之间的距离。例如，两个光学通道可以包括相对于彼此的距离或间隙，其基本上至少对应于分面沿着该移动方向65的尺寸。例如，如果光束偏转元件被配置或布置在光束偏转装置的位置中，以偏转至少两个光学通道的光路，则距离88’也可能与此不同。
基于图7a至图7h，描述了光束偏转装置18的有利实施方式。这些实现显示了可以单独或以任何组合方式执行的许多优点，然而，这些并非旨在具有限制作用。
图7a示出了光束偏转元件172的示意性侧面剖视图，其可以用作本文描述的光束偏转装置中的光束偏转区域46之一。光束偏转元件172可操作用于一个、多个或全部的光学通道16a-d，并且可以包括多边形链状截面。尽管示出了三角形截面，但它可以是任何其他多边形。备选地或附加地，该截面也可以包括至少一个曲面，其中至少部分为平面配置可能是有利的，特别是在反射表面中，以避免像差。两个主侧面174a和174b可以朝向彼此而倾斜角度δ。角度δ可以包括在1°和89°之间的值，优选地包括在5°和60°之间的值，并且特别优选地包括在10°和30°之间的值。因此，该主侧面174a和174b优选地布置成以不大于60°的角度相对于彼此而倾斜。
例如，光束偏转元件172包括第一侧面174a、第二侧面174b和第三侧面174c。至少两个侧面，例如侧面174a和174b，被配置为是反射性的，使得光束偏转元件172被配置为在两侧上是反射性的。该侧面174a和174b可以是光束偏转元件172的主侧面，即具有大于侧面174c的表面的侧面。
换言之，光束偏转元件172可以形成为楔形并且在两侧是反射性的。然而，实质上小于表面174c的另一个表面可以布置为与表面174c相对，即在表面174a和174b之间。换言之，由表面174a、174b和174c所形成的楔形物不是任意锥形的，而是在尖端设置有表面，因此是钝的。
图7b示出了光束偏转元件172的示意性侧面剖视图，其中描述了光束偏转元件172的悬置或位移轴176。位移轴176可以相对于截面的表面重心178偏离中心地位移，其中光束偏转元件172可以围绕位移轴176在光束偏转装置18中以旋转和/或平移的方式移动。备选地，该表面重心也可以是点，描述了光束偏转元件172沿着厚度方向182并沿着与其垂直的方向184的尺寸的一半。
主侧面174a可以包括表面法线175a，而主侧面174b可以包括表面法线175b。如果为了在光束偏转装置的第一位置和第二位置之间切换而使用围绕位移轴176的旋转移动，则光束偏转装置的旋转移动可以被执行，使得在两个位置之间避免主侧面174a和174b中的一个完全面向阵列14的取向，如结合图3b所描述的那样。这也可以理解为，使得在通过旋转移动在第一和第二操作状态或位置之间改变期间，表面法线175a和第二主侧面的表面法线175b可以在每个时间点包括角度，该角度在图3b中表示为相对于朝向图像传感器且平行于图像传感器的表面法线(如果适用的话)的方向至少10°的角度γ1和γ2。由此，可以避免角度中的一个是0°或180°，这可以表示光束偏转装置沿厚度方向的大的或近似最大的扩展。
例如，位移轴176可以沿厚度方向182不变，并且可以包括在与其垂直的方向上的任何偏移。备选地，也可以设想沿着厚度方向182的偏移。例如，可以实现位移，以使得在光束偏转元件172围绕位移轴176旋转时，获得比围绕表面重心178旋转时更大的致动器行程。以这种方式，由于位移轴176的位移，与围绕表面重心178的旋转相比，在相同的旋转角，旋转时边缘在侧面174a和174b之间移动的距离可以是增加的。优选地，光束偏转元件172被布置成使得侧面174a和174b之间的边缘(即楔形截面的尖的侧面)是面向图像传感器的。因此，由于小的旋转移动，不同的侧面174a或174b可以分别偏转光学通道的光路。这表明由于不需要光束偏转元件172以主侧面垂直于图像传感器的方式进行移动，所以可以执行旋转，使得光束偏转装置的空间需求沿厚度方向182较小。
侧面174c也可以被称为次侧面或后侧面。若干光束偏转元件可以用连接元件布置在侧面174c处、或延伸穿过光束偏转元件的截面(即，布置在光束偏转元件的内部，例如在位移轴176的区域中)这样的方式彼此连接。特别地，保持元件可以被布置为使得该保持元件不会沿着方向182延伸超过光束偏转元件172或者仅仅在很小的程度上延伸，即不超过50％、不超过30％或者不超过10％，使得该保持元件不会增加或确定整个结构沿方向182的扩展。备选地，厚度方向182上的扩展可以由光学通道的透镜所确定，即，透镜包括限定厚度的最小值的尺寸。
光束偏转元件172可以由玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷、塑料、金属或这些材料和/或其他材料的任何组合所形成。
换言之，光束偏转元件172可以被布置成使得尖端(即主侧面174a和174b之间的边缘)指向图像传感器。保持光束偏转元件可以被施行，使得其仅在光束偏转元件的后侧面或内部施行，即主侧面不被覆盖。共用保持或连接元件可以延伸穿过后侧面174c。光束偏转元件172的旋转轴可以偏离中心地布置。
图7c示出了多孔径成像设备190的示意性透视图，多孔径成像设备190包括图像传感器12和彼此相邻布置的光学通道16a-d的单线阵列14，其中例如光学通道16d的光学器件不同于光学通道16a-c的光学器件，以便对总视场进行成像。光束偏转装置18包括数量可以对应于光学通道数量的多个光束偏转元件172a-d。备选地，例如，如果至少一个光束偏转元件被两个光学通道使用，则可以布置更少数量的光束偏转元件。备选地，例如，如果通过平移移动实施切换光束偏转装置18的偏转方向，也可以布置更大的数量，如结合图6a和图6b所描述的那样。每个光束偏转元件172a-d可以与光学通道16a-d相关联。光束偏转元件172a-d可以被形成为多个元件172。备选地，至少两个、若干个或全部光束偏转元件172a-d可以彼此整体地形成。
图7d示出了光束偏转元件172的示意性侧视图，具有形成为自由形式表面的截面。以这种方式，侧面174c可以包括能够固定保持元件的凹部186，其中凹部186也可以形成为突出元件，例如舌簧系统的弹簧。该截面还包括第四侧面174d，第四侧面174d包括比主侧面174a和174b更小的表面扩展并且将其彼此连接。
图7e示出了第一光束偏转元件172a和第二光束偏转元件172b的示意性侧面剖视图，第二光束偏转元件172b在图示方向上位于前者的后面。凹部186a和186b可以布置成使得它们基本上一致，使得连接元件该在凹部中的布置是为可能。
图7f示出了光束偏转装置18的示意性透视图，例如包括与连接元件188连接的四个光束偏转元件172a-d。该连接元件可以是可用的，以便通过致动器以平移和/或旋转的方式可移动的。连接元件188可以被配置为整体的并且可以在光束偏转元件172a-d处或光束偏转元件172a-d中延伸穿过延伸方向，例如y方向。备选地，例如如果光束偏转元件172a-d被形成为整体，则连接元件188可以仅与光束偏转装置18的至少一侧连接。备选地，还可以用任何其他方式例如通过黏合、喷砂或焊接来实施到致动器的连接和/或光束偏转元件172a-d的连接。
图7g示出了多孔径成像设备的各个部分的示意性侧面剖视图，相继示出该各个部分以图示本文描述的光束偏转装置的不同分面。该分面可以被布置在本文所述的任何多孔径成像设备中，其可以例如是图1a的多孔径成像设备10的一部分或另一多孔径成像设备，该多孔径成像设备例如被配置为用两个局部视场72a和72b对总视场70a完整成像。例如，分面46a和/或46b的主侧面可以被布置为以相等的角度δ1相对于另一主侧面倾斜，而分面46e的主侧面可以被布置为以角度δ2相对于另一主侧面倾斜，角度δ2与角度δ1不同。光束偏转装置还可以包括另外的分面(例如与分面46a类似地形成的另外的分面)以允许多孔径成像设备10”的视场捕获。
分面46a、46b和46e围绕公共旋转轴44的旋转(例如通过连接元件188的旋转)可以连同不同的角度δ1和δ2，允许通过旋转移动的不同的方向偏转，使得通过用于在第一和第二位置之间改变的旋转，局部视场和/或总视场的相等或可比较的相对位置被维持。该局部视场或总视场的不同定位可以通过不同角度
图7h示出了相继示出的多孔径成像设备的各个部分的示意性侧面剖视图，其中角度δ2大于角度δ1。
尽管具有不同光学特性的光学通道的分面的主侧面可以以相等的角度δ相对于彼此倾斜，例如当交替地捕获总视场时，并且因此不同光学通道的分面的公共使用是可能的，图7g和图7h示出了被分配给具有不同光学特性的光学通道的分面可以单独地或成组地包括被分配该光学特性的以角度δ1或δ2倾斜的主侧面。可以在多孔径成像设备中实现其他光学通道组或光学特性值，例如第三焦距或更高数量，使得更多数量的不同角度δ也是可能的。
图8示出了根据实施例的成像系统60的示意性透视图。成像系统60包括多孔径成像设备10。根据另外的实施例，备选地或附加于多孔径成像设备10，成像系统60包括至少一个多孔径成像设备10’、10”、10”’、20、20’、30、40和/或50。成像系统60包括扁平壳体92。扁平壳体92包括沿着第一壳体方向a的第一扩展部94a。扁平壳体92还包括沿着第二壳体方向b的第二扩展部94b和沿着第三壳体方向c的第三扩展部94c。例如，该壳体方向a可以与厚度方向57平行地布置在空间中。扁平壳体92沿着壳体方向a的扩展部94a可以理解为扁平壳体92的最小尺寸。与最小扩展部相比，分别沿另一壳体方向b和c的其他扩展部94b和/或94c与沿壳体方向a的扩展部94a相比较，可以包括至少三倍的尺寸、至少五倍的尺寸或至少七倍的尺寸。简而言之，该扩展部94a可以分别小于、明显小于沿其他壳体方向b和c的其他扩展部94b和94c、或者如果适用的话小于沿其他壳体方向b和c的其他扩展部94b和94c的数量级。
平坦壳体92可以包括一个或多个光圈96a-b，可以例如基于多孔径成像设备10的光束偏转装置使光路26和/或26’偏转穿过该一个或多个光圈96a-b。例如，该光圈可以是电致变色光圈和/或可以被布置在显示器的区域中。
成像系统60可以被配置为便携式设备。例如，成像系统60可以是便携式通信装置，诸如移动电话或所谓的智能电话、平板计算机或便携式音乐播放设备。成像系统60可以被实现为屏幕，例如用于导航系统、多媒体系统或电视系统。备选地或附加地，成像系统60也可以被布置在诸如反射镜之类的反射表面之后。
在移动通信设备领域中，多孔径成像设备10’、10”、10”’、20、20’、30、40和/或50的布置可以是有利的，这是因为基于沿长壳体侧面94b和/或94c的组件的布置，多孔径成像设备沿壳体方向94a的扩展可以较小，使得成像系统60可以包括较小的扩展部94a。换言之，传统系统中，导致视场的二维角度变化的图像传感器及物镜的相对二维横向移动(对应于扫描)，可以被视角方向的一维变化和旋转移动所代替。通过将可旋转支撑的反射镜置于另一取向，改变反射镜(光束偏转装置)相对于成像通道的光轴(线延伸方向)的取向，可以实现视角方向的一维变化，其中该反射镜的旋转轴可以延伸垂直于和/或几乎垂直于成像通道的光轴。为了调整垂直于上述方向的视角方向，图像传感器和/或阵列物镜(光学通道阵列)可以朝向彼此横向移动。由于两种移动的相互作用，可以实现二维光学图像稳定。
为了实现较小的安装高度，被布置以实现移动的该组件(例如，致动器)和子系统(例如，图像处理器)可以被(如果适用的话)专门布置在由成像光路所限定的安装空间的旁边、前方和/或后方，即被布置在平面52a和52b之间，并且根据实施例，可以不布置在其上方或下方。这实现了用于光学图像稳定的移动单元(致动器)的空间分离。由此，可以获得必要组件的数量的减少，且因此相机系统的制造价格可以较低，且与传统结构相比，可以实现显著降低安装高度。参照图3a，与已知系统的差异可以是以下事实：光学通道的透镜(光学器件)的直径可以基本上限定平面52a和52b之间的距离。这实现了设备的小安装高度，其是有利的。在传统系统中，透镜的主平面平行于平面52a和52b，而阵列的光学器件的主平面与其正交地布置。
图9示出了设备80的示意性透视图，该设备80包括壳体72和布置在壳体72中的第一多孔径成像设备10a和第二多孔径成像设备10b。该设备80被配置为利用多孔径成像设备以立体方式至少部分地捕获总视场70a及70b(例如，在捕获区域的重叠区域中)。例如，总视场70a及70b被布置在壳体的的主侧面74b(背离主侧面74a)处。例如，多孔径成像设备10a和10b可以分别通过透明区域68a和68c捕获总视场70，其中布置在主侧面74b中的光圈78a和78c是至少部分透明的。布置在主侧面74a中的光圈78b和78d可以分别至少部分地光学地关闭透明区域68b和68d，使得来自面对主侧面74a的侧面的杂散光的程度至少被减少，该杂散光的程度可能会篡改多孔径成像设备10a和/或10b所捕获的图像。虽然多孔径成像设备10a和10b被显示为被布置为彼此在空间上间隔开，但是多孔径成像设备10a和10b也可被布置为在空间上相邻或被组合。例如，成像设备10a和10b的单线阵列可以被布置为彼此相邻或彼此平行。该单线阵列可以相对于彼此形成线，其中每个多孔径成像设备10a和10b包括单线阵列。成像设备10a和10b可以包括共用光束偏转装置和/或共用载体62和/或共用图像传感器12。备选地或附加地，可以布置多孔径成像设备10a和/或10b，至少多孔径成像设备10’、10”、10、20、20’、30、40和/或50。例如，由于光束偏转装置的移动可以用作若干模块的光学通道的光学图像稳定，诸如光束偏转装置或阵列之类的这种共用元件可以被共用光学图像稳定器所使用。因此，光学图像稳定器也可以针对若干模块而被共用实施，和/或共用参考通道可以用于若干模块。
透明区域68a-d可以附加地包括可切换光圈78a-d，在未使用光学结构的情况下覆盖该光学结构。光圈78a-d可以包括机械移动部件。机械移动部件的移动可以通过使用致动器来施行，例如，如针对致动器36和45所描述的那样。备选地或附加地，光圈78a-d可以是可电气驱动的，并且可以包括电致变色层或电致变色层系列，即可以形成为电致变色光圈。
图10示出了包括例如可以布置在成像系统80中的第一多孔径成像设备190a和第二多孔径成像设备190b的示意性结构。阵列14a和14b以单线方式形成并形成共用线。图像传感器12a和12b可以安装在共用基板上和/或在诸如共用电路板或共用柔性板之类的共用电路载体上。备选地，图像传感器12a和12b也可以包括彼此不同的基板。明显地，这些替代方案的各种组合也是可能的，例如，包括共用图像传感器、共用阵列和/或共用光束偏转装置18的多径孔成像设备以及包括单独组件的其他多孔径成像设备。共用图像传感器、共用阵列和/或共用光束偏转装置的优点在于，可以通过驱动较少数量的致动器以高精度获得相应组件的移动，并且可以减少或避免致动器之间的同步。此外，可以获得高的热稳定性。备选地或附加地，其他和/或不同的多孔径成像设备10’、10”、10”’、20、20’、30、40和/或50可以包括共用阵列、共用图像传感器和/或共用光束偏转装置。
基于图11a至图11e，将描述电子图像稳定器41可以提供的电子图像稳定的示意性流程。由于光学通道的光学器件的光学特性的细微差异，与光学器件64a-d和64e之间的光学特性的差异相比，图像偏移也略有不同。尽管在多孔径成像设备10的光学通道64e中由公共光束偏转装置18的移动引起的图像变化可以较大，但该通道中的电子图像稳定以类似的方式作用。独立于其他图像而在通道16a中执行电子图像稳定可能就足够了。备选地，可以使用所有光学通道的公共参考通道，这是因为多孔径成像设备中的功能背景是已知的。
图11a是电子图像稳定的实施的初始情况的示意图，例如，该情况可以通过本文描述的成像系统来获得，其中关于电子图像稳定的实施方式也可以参考各个多孔径成像设备，而没有限制作用。在所描述的实施例中，成像系统使用共用光学图像稳定器和共用电子图像稳定器。每个模块示例性地分别包括两个光学通道16a和16b以及16c和16d，以便针对对象71对总视场进行成像。在没有限制效果的情况下，相关联的图像传感器区域中的光学通道16a和16b的图像73a和73b被称为对象71的立体捕获的左图像75a，并且光学通道16c和16d的图像73c和73d被称为对象71的立体捕获的右图像。
图11a示出了无像差状态，其中对象71被投影到图像传感器区域上，以便获得图像73a-d。多孔径成像设备可以例如通过拼接将图像73a和73b组合成左总图像77a。多孔径成像设备可以以类似的方式将图像73c和73d组合成右总图像77b，使得可以通过这两个总图像75a和75b来确定关于对象71的立体信息。
现在，图11b示出了图11a的情况，其中成像系统相对于对象71的相对移动引起对象71的改变的相对位置，这通过对象71’示出。例如，这可以是对象71的移动和/或成像系统的抖动。当忽略图像校正时，该相对移动现在引起在图像传感器区域中对象71的图像的改变的图像位置，这通过图像73′a-d的虚线示出。
现在，获得图11a中所示的图像77a和77b(即像差补偿图像)是所努力的方向。对抖动的补偿(即可能的最佳图像稳定)是所努力的方向。在这个考虑中并不考虑光学通道的光学器件的偏差。
图11c示出了图像中光学图像稳定的基础，在此存在以下不变的假设，即包括相同光学参数(即，包括相同的焦距)的所有光学通道的纯光学图像稳定可以引起最佳的图像稳定。对象71的位移通过指向正方向28和负方向32的箭头79示出。通过光学图像稳定器在图像传感器、阵列和光束偏转装置之间产生相对移动，实现了图像73′a-d以及因此总图像77a和77b分别沿着相反的方向82a-d和84a-b移动，其中在操作时，根据图11b的对象的位移以及根据图11c的补偿按照及时的方式被执行，以避免产生所示的偏移。由箭头84a-d和77a-b所表示的方向被布置为在空间中与箭头79相反，例如布置在相应局部图像(例如眼睛或嘴角)中的重要点(例如指示图像中的边缘)处。
现在，图11d示出了在光学图像稳定之后并且考虑了光学特性的实际偏差所获得的局部图像73"a-d。例如，光学图像稳定被执行，使得图像73a以尽可能最佳的方式被校正，这意味着光学稳定图像73”a至少在指示光学图像稳定器的可能性的容限范围内对应于无像差图像73a。
由于光学特性的偏差，光学通道16a中的图像稳定现在与在通道16b-d中具有不同的效果，这意味着光学特性的偏差引起例如基于光学稳定的指示图像位移的箭头82a-d在长度和/或方向上可以不同。
这在由校正图像73”a和73”b以及73”c和73”d分别形成的接合图像77中是显著的。由于光学图像稳定的位移反演的偏差会引起局部图像分离的事实，这在拼接时可能会导致错误。例如，通过与总图像77b相关的单独的局部图像73”c和73”d、或者通过总图像77a中与正确稳定的局部图像73”a分隔开的局部图像73”b示出了这一点。换言之，因为在所有通道中存在未被完全补偿的图像位置，所以当接合图像时发生像差。
在通道16b-c的图像中，图11e示出了由图像73”’b-d所指示的光学图像稳定，其中针对参考通道16a执行光学图像稳定。通过远离通道16a的通道16b-d中的电子图像稳定，它们相对于光学通道16a中的光学图像稳定的偏差至少部分地被补偿，使得可获得像差减少或者甚至无像差的图像77”’a和77”’b，图像77”’a和77”’b可以分别对应于图像77a和77b。这意味着通过光学图像稳定获得部分补偿的图像位置，并且通过附加的电子图像稳定获得补偿的图像位置。电子图像稳定的程度可以通过电子图像稳定器使用光学通道16a-d之间的函数关联来施行。备选地或附加地，例如，当考虑在时间上彼此不同或者彼此相继的两个帧中的匹配特征时，电子图像稳定器(例如图像稳定器41)可以被配置为确定图像中的位移的程度。应该注意的是参考通道也可以是光学通道16e。
图12示出了根据实施例的用于提供多孔径成像设备的方法1200的示意性流程图。在步骤1210中，提供图像传感器。在步骤1220中，提供光学通道阵列，使得每个光学通道包括光学器件，光学器件用于将总视场的至少一个局部视场投影在图像传感器的图像传感器区域上，使得阵列的第一光学通道被配置为对第一总视场的第一局部视场成像，使得阵列的第二光学通道被配置为对第一总视场的第二局部视场成像，以及使得第三光学通道被配置为对第二总视场进行完整成像，并且使得第二总视场是第一总视场的非完整部分。在步骤1230中，布置用于偏转光学通道的光路的光束偏转装置。
图13示出了根据实施例的提供多孔径成像设备(例如多孔径成像设备10”)的方法1300的示意性流程图。在步骤1310中，提供图像传感器。在步骤1320中，提供光学通道阵列，使得每个光学通道包括光学器件，光学器件用于将总视场的至少一个局部视场投影在图像传感器的图像传感器区域上，使得阵列的第一光学通道被配置为对第一总视场的第一局部视场成像，使得阵列的第二光学通道被配置为对第一总视场的第二局部视场成像，以及使得第三光学通道被配置为对第二总视场进行完整成像，并且使得第二总视场是第一总视场的非完整部分。在步骤1330中，布置用于偏转光学通道的光路的光束偏转装置。
图14示出了根据另一实施例的用于提供另外的多孔径成像设备的方法1400的示意性流程图。在步骤1410中，提供图像传感器。在步骤1420中，提供包括至少第一和第二光学通道的阵列，使得每个光学通道包括光学器件，光学器件用于将总视场投影在图像传感器的图像传感器区域上，并且使得第一光学通道的光学器件包括焦距，焦距与第二光学通道的光学器件的焦距相差至少10％。在步骤1430中，布置用于共同偏转光学通道的光路的光束偏转装置。
分别在电子图像稳定器以及光学图像稳定器与电子图像稳定器的组合的上下文中做出的，以及针对多孔径成像设备10解释的描述，也适用于本文描述的其他多孔径成像设备，特别是多孔径成像设备10”和10”’。可能通过确定相对于至少一个其他光学通道链接的参考通道，可以经由通道单独的电子图像稳定来补偿结合公共光束偏转装置和公共阵列的光学器件的不同光学特性。可能布置的光学图像稳定器可以被配置为获得对于通道最佳或最高可能的光学稳定，使得在其余通道中执行电子稳定。备选地，光学图像稳定器可以被配置为减少所有图像上的总图像误差，并且电子图像稳定器可以被配置为在所有通道中执行电子稳定。光学图像稳定器可以被配置为执行光学图像稳定，使得光学图像稳定是与参考图像相关的第一和第二总视场之一。电子图像稳定器被配置为稳定与参考图像相关的不同总视场的图像。这里，多孔径成像设备也可以被配置为专门以光学方式稳定参考图像。另外，电子图像稳定器可以被配置为根据定义的函数上下文在每个通道中执行个别通道图像稳定化，该函数上下文取决于在图5b上下文中所描述的图像传感器、阵列和光束偏转装置之间的相对移动。
本文描述的实施例使得多孔径成像系统具有线性通道布置，即沿着线延伸方向在单条线或多条线中，使用在图像传感器和成像光学器件之间的单轴平移移动和光束偏转镜阵列的单轴旋转移动而具有光学图像稳定。
尽管已经描述了上述实施例，使得布置了四个光学通道或多个光学通道，但根据另外的实施例的多孔径成像设备可以包括任何数量的光学通道，例如可以布置至少两个、至少三个、至少四个、至少十个或更多数量的光学通道。
尽管已经描述了上述实施例，使得光学图像稳定器22包括致动器36和致动器42，但是根据另外的实施例，致动器36和42也可以被配置为共用致动器。例如，由致动器产生的移动可以通过力转换器和/或距离转换器(传输)被引导到图像传感器12、光学阵列14和/或光束偏转装置18，以便获得相应的移动。备选地或附加地，例如，如结合多孔径成像设备50所描述的那样，一个或若干组件也可以通过若干致动器来移动。
例如，图像传感器可以被配置为互补金属氧化物半导体(cmos)或者与其不同的技术。相应阵列的光学通道可以被理解为其限定了被引导到相应图像传感器区域上的光路被光学地改变的区域。因此，与图像传感器区域相关联的光路可以行进通过阵列的光学通道。
上面已经指出，光路和/或光轴可以从光束偏转装置开始被引导到不同的方向。这可以通过在光束偏转装置偏转期间通过引导光路和/或以相对于彼此偏离平行的方式通过光学器件来获得。在光束偏转之前和/或在没有光束偏转的情况下，光路和/或光轴可以偏离平行。下文中，这个事实被描述为该通道可以被设置为预发散类型。利用光轴的这种预发散类型，可能的是，例如并非光束偏转装置的分面的所有分面倾斜都彼此不同，而是一些通道组例如具有相同倾斜的分面或被引导到其上。后者可以被形成为单个构件和/或连续地彼此融合，即，作为分配给在线延伸方向上相邻的这组通道的分面。这些通道的光轴的发散因此可以来自这些光轴的发散，这是因为它是通过在光学通道的光学器件的光学中心与通道的图像传感器区域之间的横向偏移而获得的。例如，预发散可以被限制于一个平面。例如，光轴可以在光束偏转之前和/或没有光束偏转的情况下在共用平面中延伸，然而，在这个平面上以发散的方式延伸，并且分面仅在另一横向平面上引起附加的发散，即，它们全都倾斜成与线延伸方向平行并且相对于光轴的上述共用平面不同，其中，多个分面又可具有相同的倾斜和/或可以与其光轴已经不同的一组通道相互关联，例如在光束偏转之前和/或没有光束偏转的情况下，在光轴的上述共用平面中成对地。简而言之，光学器件可以实现沿第一(图像)方向的光路的(预)发散，并且光束偏转装置可实现沿第二(图像)方向的光路的发散。
例如，上述可能存在的预发散可以通过将该光学器件的光学中心设置在沿着线延伸方向的直线上来实现，而该图像中心区域的中心被布置为偏离该光学中心沿着图像传感器区域的平面法线在图像传感器平面中的直线上的点的投影，例如沿着线延伸方向和/或沿着垂直于线延伸方向并且还垂直于图像传感器法线的方向以通道单独方式布置在与图像传感器平面中的上述直线上的点偏离的点处。备选地，可以通过以下方式来实现预发散：将图像传感器的中心放置在沿着线延伸方向的直线，而光学器件的中心被布置成偏离图像传感器的光学中心沿着光学器件的光学中心的平面法线在光学中心平面中的直线上的点上的投影，例如沿着线延伸方向和/或沿着垂直于线延伸方向并且还垂直于光学器件中心平面的法线的方向以通道单独方式布置在与光学器件中心平面中的上述直线上的点偏离的点处。优选的是，来自相应投影的上述个别通道偏差仅在线延伸方向上延伸，即光轴是仅位于共用平面内并且具有预发散。于是光学中心和图像传感器区域中心均位于与线延伸方向平行的直线上，然而，具有不同的中间距离。相反地，在透镜和图像传感器之间垂直于线延伸方向的横向方向上的横向偏移会导致安装高度的增加。在线延伸方向上的单纯平面内偏移不会改变安装高度，然而，结果可能有较少的分面和/或分面仅包括在角度取向上的倾斜，这简化了结构。因此，例如，相邻光学通道可以均包括在相同平面中延伸的均相对于彼此偏移的光轴，即提供有预发散。分面可以相对于一组光学通道布置，可以仅在方向上倾斜并且可以平行于线延伸方向。
此外，可以设置为，一些光学通道与相同的局部视场相关联，例如为了超分辨率的目的或增加通过这些通道扫描对应局部视场的分辨率。在光束偏转之前，这样的组中的光学通道于是平行地延伸且将被局部视场上的分面偏转。有利的是，组的通道的图像传感器的像素图像将位于该组的不同通道的图像传感器的像素的图像之间的中间位置。
例如，在没有超分辨率目的情况下，然而，仅仅出于立体视觉的目的，也可以想到这样的实现方式：线延伸方向上一组直接相邻的通道用其局部视场覆盖总视场，并且另一组直接相邻的通道在它们的部分上则完全覆盖总视场。
因此，上述实施例可以以多孔径成像设备和/或包括这种多孔径成像设备的成像系统的形式来实现，即采用单线通道布置，其中每个通道传送总视场的局部视场并且局部视场部分重叠。具有若干这种多孔径成像设备以用于立体结构、三重结构、四重结构以捕获3d图像的结构是可能的。多个模块可以被实现为接合线。该接合线可以使用相同的致动器和共用光束偏转元件。可能存在于光路中的一个或若干放大基板可以延伸穿过可以形成立体结构、三重结构、四重结构的整个线。可以使用超分辨率的方法，其中若干通道对相同的局部图像区域进行成像。光轴也可以在没有光束偏转设备的情况下以发散的方式延伸，使得在光束偏转单元上需要较少的分面。于是，该分面有利地仅包括一个角度组件。该图像传感器可以是单个构件，可以仅包括一个接合像素矩阵或若干不连续的像素矩阵。图像传感器可以由许多局部传感器组成，例如在电路板上彼此相邻地布置。自动聚焦驱动器可以被实现为使得光束偏转元件与光学器件同步地移动或者使得光束偏转元件闲置。
尽管在设备的上下文中描述了一些方面，但是应该理解，所述方面也表示对应方法的描述，使得设备的块或结构组件也被理解为对应方法步骤或者方法步骤的特征。通过类推，已经在方法步骤的上下文中或者作为方法步骤描述的方面也代表对对应设备的对应块或细节或特征的描述。
上述实施例仅仅代表本发明的原理的说明。应该理解，本领域的其他技术人员将会意识到本文描述的布置和细节的修改和变化。因此，旨在本发明仅由所附权利要求的范围来限制，而不受本文中通过对实施例的描述和讨论而呈现的具体细节的限制。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！