[发明专利]使用折射棱镜的折叠光学阵列相机

说明书

本申请涉及使用折射棱镜的折叠光学阵列相机。各方面涉及一种具有宽广视场的棱镜阵列相机。举例来说，所述棱镜阵列相机可使用例如具有多个表面或小面的中心折射棱镜来将包含目标图像的入射光分割成多个部分以供所述阵列中的传感器捕捉。所述棱镜可具有大约1.5或更高的折射率，且可经定形及定位以减少色像差伪影及增大传感器的FOV。在一些实例中，负透镜可并入至或附接至所述棱镜的面向相机的表面以进一步增大所述FOV。

分案申请的相关信息

本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2015年6月18日、申请号为201580032125.5、发明名称为“使用折射棱镜的折叠光学阵列相机”的发明专利申请案。

技术领域

本发明涉及包括多相机阵列的成像系统及方法。确切地说，本发明涉及实现低剖面成像系统及移动装置同时维持或改进图像质量的系统及方法。

背景技术

许多移动装置(例如移动电话及平板计算机计算装置)包含可由用户操作以捕捉静态及/或视频图像的相机。因为移动装置通常设计为相对较小，所以可能至关重要的是将相机或成像系统设计得尽可能薄以便保持为低剖面移动装置。折叠光学图像传感器阵列(“阵列相机”)允许创建低剖面图像捕捉装置，而不缩短焦距或减小图像在传感器阵列的视场内的分辨率。通过使用初级及次级表面朝向阵列中的每一传感器重新引导光，及通过对用以将入射光聚焦于初级表面与次级表面之间的透镜组合件进行定位，可将传感器阵列定位在垂直于透镜组合件的平坦衬底上。较长的焦距使得有可能实施例如光学变焦等特征，且有可能将更复杂的光学系统(其需要比通常由传统移动相机提供的更多的空间)并入，例如添加更多光学元件。

一些阵列相机使用中央镜或棱镜，其具有多个小面以将包含目标图像的入射光分割成多个部分来供所述阵列中的传感器捕捉，其中每一小面将来自目标图像的光的一部分引向所述阵列中的传感器。经分割的光的每一部分可穿过透镜组合件，且从位于传感器正上方或正下方的表面反射回来，使得每一传感器捕捉到图像的一部分。传感器视场可重叠以辅助将所捕捉部分拼接在一起成为完整图像。

发明内容

本文所描述的折叠光学传感器阵列及图像捕捉技术允许创建低剖面图像捕捉装置，但不缩短焦距或减小图像在传感器阵列的视场内的分辨率，其中捕捉到的图像具有增大的视场及减小或消除的相机视场(FOV)伪影。现有阵列相机的一个挑战是，因阵列中的相机看到其对应的镜面之外或周围而导致的质量降低。因此，捕捉到不表示图像场景的图像数据，从而在图像拼接期间产生问题。阵列相机面临的另一挑战是，归因于针对每一个别相机的FOV的限制，整个阵列的FOV几乎局限于大约60度。通常,将相机移动更接近中央镜可实现FOV增大，然而，在低剖面阵列相机中，相机会开始在镜面中看到自身，且无法实现显著的FOV增大。

除其它之外，本文所描述的棱镜阵列相机在一些实施例中解决了上述问题。所述实施例中的一些可使用中心折射棱镜(例如具有多个表面或小面)以将包含所述目标图像的入射光分割成多个部分以供所述阵列中的传感器捕捉。在一些实施例中，所述棱镜可具有大约1.5或更高的折射率，且可经定形及定位以降低色像差伪影及增大传感器的FOV。例如，可将所述棱镜的顶部表面定位为正交于所述阵列的垂直对称轴(也可为所述阵列的光轴)。在一些实施例中，可将所述棱镜的下部内表面定位为相对于垂直对称轴成角度α，且可将(例如，朝向对应的相机的)下部外表面定位为正交于所述顶部表面。在其它实施例中，可将所述棱镜的下部内表面定位为相对于垂直对称轴成角度α，且可将(例如，朝向对应的相机的)下部外表面定位为相对于所述顶部表面成角度2α。在一些实例中，可将负透镜并入或附接到所述下部外表面以进一步增大所述FOV。此类实例可使所述阵列的总FOV实现高达180度。