发明内容

本发明的目的是提供一种可以紧凑地运输的相机装置。

该目的通过独立权利要求的主题实现。本发明的有利的改进方案由从属权利要求、以下描述和附图公开。

通过本发明提供一种用于产生周围环境的图像的相机装置。例如，可以以图像数据的形式提供图像。为此，相机装置包括载体介质以及图像获取设备，该载体介质例如实现为由塑料制成的板，其中该载体介质将光从周围环境传导到图像获取设备。因此，载体介质设计为光导体，即其是光导介质。也就是说，载体介质可以借助于内反射，优选全反射，将耦入到载体介质中的光传导到图像获取设备中。图像获取设备可以检测特别是从载体介质耦出的被传导的光，并且由此产生或产生图像数据。图像获取设备可以优选地实现为图像传感器或相机，分别都具有或不具有成像的光学器件，例如透镜或透镜系统。

为了把光耦入或耦出，在载体介质上布置耦入区域和耦出区域，即载体介质承载耦入区域和耦出区域。在此，耦入区域具有第一偏转结构，该第一偏转结构例如可以实施为衍射光栅。此外，耦出区域具有第二偏转结构，该第二偏转结构也可以实施为衍射光栅。因此，来自周围环境的光可以在耦入区域的第一偏转结构处偏转或衍射并且耦入到载体介质中。相应地，由载体介质传输的光可以在第二偏转结构处被偏转或衍射并且从载体介质耦出。

换言之，耦入区域具有第一偏转结构，该第一偏转结构设计用于将从周围环境入射到第一偏转结构上的光耦入到载体介质中。载体介质设计用于通过内反射将耦入的光从耦入区域传输到耦出区域。最后，耦出区域具有第二偏转结构，该第二偏转结构设计用于将入射在第二偏转结构上的、经传输的光从载体介质耦出。

为了检测从载体介质耦出的光，图像获取设备贴靠在耦出区域上。如前所述，图像获取设备设计成检测从载体介质耦出的光并提供为图像数据的形式。图像数据与周围环境中的入射光相关。

为了实现相机装置的紧凑运输，载体介质至少在耦入区域的区域中被设计为至少局部地柔性的。换句话说，载体介质可以设计成在耦入区域的区域中整体或部分地是柔性的或可弯曲的。优选整个耦入区域，尤其是整个载体介质可以设计为柔性的并且因此可以柔性地变形。即载体介质可以具有至少一个柔性部段。由此可以提供柔性的相机装置。

由此得到以下优点：可以简单地折叠起来或卷起来相机装置以用于运输。在折叠起来或卷起来状态下，相机装置比在打开或展开状态下占用更少的空间。在下文中，术语折叠或卷起用作折叠起来或卷起来的同义词。相应地，术语铺开或摊开用作打开或展开的同义词。

因此为了运输，相机装置可以以卷起或折叠状态例如收起在用户的口袋中。由于其柔韧性，相机装置在压缩-和拉伸载荷或冲击下更具弹性，因此有利地比非柔性或刚性的变体更受保护。因此，用户例如可以将折叠的相机装置放在他的口袋中坐下而不会损坏相机装置。为了获取或产生周围环境的图像或图像，则可以随后铺开或摊开相机装置，并从而形成平坦或平面形状。前述的铺开或摊开状态因此也可被称为平坦或平面状态。

由于只需要单个图像获取设备，例如单个相机来获取图像，所以可以只需要更少的计算能力并且用于制造相机装置的生产费用低于开头描述的现有技术中的生产费用。

载体介质可以有利地设计为形状稳定的。例如，在静止状态下，即在未变形状态下，载体介质可以以所描述的方式设计为板或平面的平坦元件。然而，载体介质可以从静止状态通过施加力或在力作用下以所描述的方式柔性变形，即例如可折叠或卷起。载体介质尤其也可以设计成有弹性的，从而例如当不再施加力的作用时它自动地从卷起或折叠状态变回静止状态，即它自主地铺开或摊开。替代地，载体介质也可以由塑料制成。也就是说，它可以根据变形停留在变形状态。

在另一个设计方案中，载体介质可以在静止状态中设计成例如形状柔软或形状不稳定，而不是形状稳定。因此，载体介质例如仅在张紧时进入所述的平面状态并且由此表现为平面的和平坦的元件。

为将图像获取设备固定于载体介质上，图像获取设备例如可以粘贴至载体介质上或插接至载体介质上。替代地，载体介质也可以夹紧在图像获取设备的保持设备中。图像获取设备尤其可以设计为图像传感器，例如CCD传感器(电荷耦合器件Charged CoupledDevice-ladungsgekoppelte Vorrichtung)或CMOS传感器(互补金属氧化物半导体Complementary Metal OxideMetalloxid-Halbleiter)。在图像获取设备作为图像传感器的设计方案中，其上布置有耦入区域和耦出区域的载体介质可以附加地承担物镜—即成像光学系统的任务。替代地，图像获取设备也可以实现为具有其自己的成像光学器件的相机或摄影设备，尤其是微型相机，像例如设计在智能手机中那样。

本发明还包括产生附加优点的实施方案。

一实施方案规定，相机装置包括堆放设备，堆放设备上布置了载体介质并且堆放设备设计成使载体介质的至少一个柔性部段变形。堆放设备例如可以设计为气动或液压运行的调节机构或设计为取决于温度变形的形状记忆结构。堆放设备优选可以设置成根据控制信号使载体介质的至少一个柔性部段变形。

因此，堆放设备设计成，使载体介质在紧凑状态和运行状态中切换，在该紧凑状态中载体介质折叠起来或卷起来，以及在该运行状态中载体介质打开或展开。换言之，堆放设备可以将载体介质定位在紧凑状态或运行状态中。因此，堆放设备可以在载体介质或相机装置的折叠或卷起状态与平面状态之间切换。因为载体介质可以通过堆放设备以平面或平坦的方式布置在运行状态中，所以运行状态可以描述载体介质的平面状态。相反，通过堆放设备可以将载体介质不平坦地或不均匀地布置在紧凑状态中，由此紧凑状态可以描述载体介质的卷起或折叠状态。

因此，相比于在紧凑状态中，载体介质在运行状态中对于从周围环境入射到耦入区域上的光具有更大的光入射面积。光入射面积是指载体介质的、尤其是耦入区域的被来自周围环境的光照射或辐射的有效或绝对面积。因此，在耦入区域方面，可以在运行状态中使光入射面积最大化。换句话说，可以通过堆放设备改变相机装置的绝对外部尺寸。在紧凑状态中的绝对外部尺寸尤其小于在运行状态中的绝对外部尺寸。因此，优选可以仅在运行状态下，借助于相机装置正确地，即例如清晰且不失真地成像或展示周围环境中期望的可见区域。然而，也可以有利地规定，也可以在紧凑状态中借助于相机装置正确地，即例如清晰且不失真地成像或展示周围环境中的至少一个部分区域，也就是说期望的可见区域的一个局部。

由此得到的优点是，可以根据应用情况通过堆放设备使相机装置自动地或自主地定位在运行状态或紧凑状态中。

进一步的实施方案规定，控制设备包括支撑结构，该支撑结构的材料设计成，在温度的和/或电场的和/或磁场的第一值时将载体介质的柔性部段锁定在运行状态中以及在第二值时锁定在紧凑状态中。

换句话说，支撑结构可以设计成根据温度和/或电场和/或磁场而变形，且由此也使载体介质、特别是载体介质的柔性部段变形。因此，可以通过调节温度、电场和/或磁场将载体介质锁定或保持在运行状态或紧凑状态中。

支撑结构的材料可以包括例如双金属、形状记忆合金、形状记忆聚合物或电化学材料或压电材料或磁性纳米颗粒。

此外，堆放设备还可以包括用于支撑结构的操控设备，通过该操控设备可以调节相应的温度值和/或电场或磁场的相应值，从而使支撑结构变形。例如，可以设置能够由微控制器的控制信号操控的加热丝和/或电磁体和/或电容器。

另一实施方案规定，堆放设备包括导向机构，该导向机构设置成将载体介质卷起来或折叠起来以定位在紧凑状态中或将其打开或展开以定位在运行状态中。

因此，堆放设备可以包括用于卷起或展开或者说折叠和铺开载体介质的机械组件，其被设计为导向机构。此外，还可以设置用于操控导向机构的致动器设备的操控设备，以便通过导向机构使载体介质、尤其是载体介质的至少一个柔性部段变形或移动。致动器设备优选可以基于至少一个电动机。

例如，导向机构可包括机械铰接臂，该机械铰接臂例如可液压或气动或电动操控，以便将载体介质定位在所需位置中。因此，导向机构例如可以设计为上述气动或液压运行的调节机构。

备选地，导向机构可包括例如导轨和/或绳索，其中载体介质可借助于绳索沿着导轨卷起或展开。则可以说，导向机构可以设计为卷绕或展开设备，载体介质固定或附接到该卷绕或展开设备上。然后可以通过马达和相应的操控装置将载体介质以及进而还有相机装置定位在运行状态或紧凑状态中。

另一个实施方案规定，载体介质设计为由聚合物制成的板或设计为薄膜，特别是透明的。因此，可以通过载体介质的材料来提供柔性。例如，载体介质可以设计为用于覆层或物体的覆盖薄膜。载体介质的平均材料强度或厚度例如可以在1毫米和10毫米之间，优选地在0.3毫米和0.8毫米之间，尤其是0.5毫米。

在本说明书中，薄膜可以被理解为柔软的扁平构型物。这意味着，薄膜只能沿扁平构型物延伸的两个空间方向吸收拉力，而不能吸收任何压力或弯矩。因此，这种薄膜在静止状态下的形状特别不稳定。这种薄膜的平均材料厚度优选显著小于其长度和宽度。平均材料厚度—也称为高度或厚度，尤其也可以小于长度的5％和/或小于宽度的5％。

与此相反，扁平构型物可以理解为尺寸稳定的板。例如，板可以具有长方体形或圆柱形结构形式，其平均材料强度或厚度或高度明显小于其长度和/或宽度或其直径。平均材料厚度尤其可以小于长度的20％和/或小于宽度的20％。然而，平均材料厚度优选小于长度的10％和/或小于宽度的10％，优选小于长度的5％和/或小于宽度的5％。术语纵侧边或纵边缘或者说宽侧边或宽边缘在下文中也用作长度或宽度的同义词。长方体形板通常具有由各自的纵侧边和宽侧边包围出的两个相对表面。这些表面在下文中也称为板的表面。相应地，板的其余四个由纵侧边和高度侧边包围出的或由宽侧边和高度侧边包围成的表面称为侧表面。相反，如果板例如是圆柱形的，则板的两个底面可以被称为表面并且侧面可以被称为侧表面。

另一实施方案规定，耦入区域和耦出区域具有至少一个光栅，尤其是面全息光栅或体全息光栅，作为偏转结构。在此上下文中，相机装置在此称为全息相机(HoloCam)。

光栅，也称为衍射光栅，以及其作用方式和制造工艺是众所周知的。原则上，光栅可以设计为基板中至少局部周期性的结构，所谓的光栅结构。借助于光栅结构，光栅可以通过衍射的物理效应产生光偏转，例如像其由反射镜、透镜或棱镜已知的那样。如果光、即光束入射在光栅上，其中入射的光束尤其满足布拉格方程，则光束被光栅衍射或偏转。因此，尤其可以通过由光栅衍射的光束的干涉现象来进行光偏转。耦入区域或耦出区域的偏转结构因此也可以被称为衍射结构。

优选地，光栅可以被设计为相对于入射光是方向选择性的或角度选择性的。因此，只有从预定的入射方向，例如以预定角度入射到光栅上的光，尤其是光的一部分才会被偏转。从其他方向入射到光栅上的光，尤其是光的一部分优选不被偏转，或者与预定的入射方向的差异越大，则偏转越小。因此，偏离预定入射方向或最佳入射方向的光分量优选可以不受阻碍地通过具有光栅的基板传播。

附加地或替代地，光栅还可以设计为波长选择性的或频率选择性的。因此，只有具有预定波长的光，尤其是光的第一部分才会以一定的衍射角偏转或衍射。具有与预定波长不同的波长的光，尤其是光的第二部分优选不偏转，或者与预定波长的差异越大，则偏转越小。与预定波长或最佳波长有偏差的第二光分量因此可以优选不受阻碍地通过具有光栅的基板传播。例如可以通过这种方式从入射到光栅的多色光中分离出至少一个单色光分量。最佳波长的偏转效应有利地最大并且例如根据高斯钟向着更长和更短的波长减小或者变得更弱。偏转效应尤其仅作用于可见光谱的一小部分和/或在小于90度的角度范围内。

光栅的制造尤其可以借助于基板的曝光，即例如以光刻或全息的方式进行。在这种情况下，光栅也可以被称为全息栅格或全息光栅。已知两种类型的全息光学光栅：面全息光栅(surface holographic gratings，简称：SHG)和体全息光栅(volume holographicgratings，简称：VHG)。在面全息光栅中，可以通过使基板的表面结构光学变形来产生光栅结构。通过改变表面结构可以使入射光偏转，例如被反射。面全息光栅的例子是所谓的锯齿光栅或闪耀光栅。与此相反，在体全息光栅的情况下，光栅结构可以并入基板的整个体积或体积的部分区域中。面全息光栅和体全息光栅通常是频率选择性的。然而，也已知了能够衍射多色光的光栅。这些光栅被称为多路体全息光栅(multiplexed volume holographicgratings，简称MVHG)并且例如可以通过改变光栅的光栅结构的周期性或通过依次相继地布置多个体全息光栅来制造。

聚合物，特别是光聚合物，或薄膜，特别是光敏薄膜(例如由塑料或有机物质制成)特别适合作为用于将光栅并入的所述基板的材料。为了将这种基板用于柔性相机装置，还应注意：材料，特别是基板形式的材料，具有柔性和光波导特性。具有用于衍射光的偏转结构(例如呈光栅形式)的基板也可以被称为全息光学元件(HOE)。

另一实施方案规定，耦入区域和耦出区域与载体介质一体形成。因此，耦入区域和耦出区域例如可以直接结合到载体介质的表面结构中。也就是说，偏转结构例如可以被蚀刻或激光蚀刻到载体介质的表面中。因此，载体介质本身可以设计为HOE。

另一实施方案规定，载体介质设计为与耦入区域和耦出区域分开的元件。也就是说，耦入区域、耦出区域和载体介质可以设计为分开的。例如，耦入区域和耦出区域可以形成至少一个第一元件并且载体介质可以形成贴靠在第一元件上的第二元件。因此，耦入区域和耦出区域可以形成在至少一个HOE中。例如，耦入区域和耦出区域可以形成在全息薄膜或板的不同部段中。为了将薄膜或板固定到载体介质上，可以将薄膜或板粘接到载体介质上。替代地，全息薄膜也可以设计为粘附薄膜并且通过分子力直接粘附(即没有粘合剂)到载体介质的表面。

另一个实施方案规定，耦入区域的面积设计为大于耦出区域的面积。耦入区域优选可以比耦出区域大2倍。

为了使周围环境的光偏转，耦入区域在此可以具有集束结构作为第一偏转结构，从周围环境入射的光以集束方式经由载体介质被偏转到耦出区域。相应地，该光栅可以设计为束状光栅。此外，耦出区域可以具有作为第二偏转结构的漫射结构，借助于该漫射结构，集束的光，尤其是光的光路在漫射结构处偏转时被平行化地从载体介质中射出，以便被图像获取设备获取。因此，该光栅可以设计为漫射光栅。

由此形成来自周围环境的光的光束，从而可以增加图像获取设备的耦出区域或光入射区域处的光强度。

例如，为了实现集束光栅或漫射光栅，可以将非均匀的光栅结构，特别是分段的非周期性光栅结构并入所述的基板中。备选地，多个具有相同或不同栅格结构的体栅格也可以并排地或一个接一个地布置或连接。

本发明还包括所述实施方案的特征的组合。