[发明专利]具有串扰禁止光阑结构的镜头阵列成像

说明书

技术领域

本发明涉及具有串扰禁止(cross-talk inhibiting)光阑结构的镜头阵列成像。

背景技术

成像装置包括在各种装置中，这些装置包括数字静态图像照相机、数字视频摄像机、针对桌上型计算机和移动计算机设计的照相机(通常称为“pc摄像头”)、输入装置(例如，计算机鼠标中的光学导航传感器)、手持电子装置(例如，移动电话)和其它嵌入式环境。随着逐渐趋于减小装置的尺寸和将多个功能组合到单个装置中，人们一直在努力减小用于实施每个装置功能(包括成像功能)所需的空间。

大多数成像装置需要体积较大的元件，这些元件不能够容纳在大多数紧凑装置环境中。例如，光学导航传感器通常设计成跟踪导航表面的高质量图像区域中的特征，该区域在一平方毫米数量级并通过放大倍率在2∶1至1∶2范围中的成像光学装置捕获。在通常的光学导航传感器设计中，成像光学装置由单个塑料模制镜头组成，图像传感器由间距为50微米(μm)的20×20光电池阵列组成。具有这些成像元件并且能够满足这些工作规格的光学导航传感器模组通常要求图像传感器和导航表面之间的间距大于十毫米(mm)。

传统的光学导航传感器设计中固有的尺寸限制在诸如桌上型计算机鼠标的应用环境中不是显著的问题。然而，这些尺寸限制会使光学导航传感器技术难以结合到紧凑应用环境中(诸如手持电子装置(例如，移动电话)和其它嵌入式环境)。因而需要一种能够满足紧凑成像应用环境的显著尺寸限制的成像系统和方法。

发明内容

在一个方面，本发明的特征在于一种设备，其包括光学传感器、镜头系统和光阑系统。光学传感器包括光电池，光电池的每个在捕获平面中具有相应的光电池有效区域。镜头系统包括镜头，每个镜头可操作以将来自景物的各个子区的光聚焦成相应聚焦光束。光阑系统包括孔径系统，孔径系统的每个将聚焦光束中相应的一个限定到捕获平面中的相应照射区域。

在一个方面，本发明特征在于一种方法，根据该方法，来自景物的各个子区的光聚焦成相应的聚焦光束。聚焦光束中相应光束被限制到捕获平面中相应非重叠照射区域。根据对照射区域进行照射的聚焦光束的光产生光学数据。根据光学数据产生运动测量值，运动测量值表示相对于景物的运动。

根据以下包括附图和权利要求的描述，本发明的其它特征和优点将变得明显。

附图说明

图1是包括光学传感器、镜头系统和光阑系统的成像设备的实施例的示意图。

图2是成像方法的实施例的流程图。

图3是包括光阑结构的图1所示的成像设备的实施例的示意图。

图4A是图3所示的光阑结构的实施例的示意仰视图。

图4B是图3所示的光阑结构的实施例的示意俯视图。

图5是图3所示的成像设备的集成实施例的横截面视图。

图6是在图3所示的光学传感器的光电池上重叠的两个照射区域的示意俯视图。

图7是集成成像设备的实施例的横截面视图。

图8是成像设备的实施例的示意图。

图9是结合在光学导航设备中的图1的成像设备的实施例的框图。

图10是结合在光学输入设备中的图1的成像设备的实施例的框图。

具体实施方式

在下面的描述中，类似的参考标号用来表示类似的元件。而且，附图意在以示意图的方式图示示例性实施例的主要特征。附图不一定描述了实际实施例的每个特征，也不一定描述了所描述元件的相对尺寸，附图也不一定是按比例绘制。

I.概要

A.介绍

图1示出了成像设备10的一种实施例，成像设备10包括镜头系统12、光阑系统14和光学传感器16。镜头系统12包括镜头阵列17、18、20、22。光学传感器16包括光电池阵列，每个光电池在捕获平面24中具有相应的光电池有效区域。光阑系统14包括孔径系统26、28、30、32的阵列。

图2示出了由成像设备10实施的成像方法的实施例。根据此方法，镜头17-22的每个将来自景物42各个子区34、36、38、40的光聚焦成相应聚焦光束44、46、48、50(图2，方框52)。孔径系统26-32的每个将聚焦光束44-50中相应一个限定到捕获平面24中相应的照射区域(图2，方框54)。光学传感器16的光电池根据对照射区域进行照射的聚焦光束44-50的光产生光学数据56(图2，方框58)。