(57)【要約】  本発明は、カメラに入る光線の方向分布についての情報を取り込むプレノプティック・カメラを実現する。このプレノプティック・カメラは主レンズを含み、この主レンズは、物体フィールド内の被写体からの光を受光し、受光した光をカメラの像面上に向ける。これはまた、カメラの像面にある光検出器アレイも含み、このアレイは、受光した光を取り込んで画像を生成する。従来のカメラとは異なり、プレノプティック・カメラは、その物体フィールドと主レンズの間に配置された光学要素のアレイを含む。このアレイ内で、各光学要素は、アレイ内の他の光学要素とは異なる角度から物体フィールドからの光を受光し、物体フィールドの異なるビューを主レンズ中に向ける。こうして、光検出器アレイは、アレイ内の各光学要素から物体フィールドの異なるビューを受像する。
2009532993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体フィールド内の被写体からの光を受光し、前記受光した光をカメラの像面上に向ける主レンズと、
前記カメラの前記像面に配置され、前記受光した光を取り込んで画像を生成する光検出器アレイと、
前記物体フィールドと前記主レンズの間に配置された光学要素のアレイとを含むカメラであって、前記アレイ内の各光学要素が、前記アレイ内の他の光学要素とは異なる角度から前記物体フィールドからの光を受光し、その結果として、前記物体フィールドの異なるビューを前記主レンズ中に向け、それによって前記光検出器アレイが、前記アレイ内の各光学要素から前記物体フィールドの異なるビューを受像する、カメラ。
【請求項２】
前記光学要素のアレイ内の所与の光学要素が、
レンズ、
プリズム、又は
レンズとプリズムを含む請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記レンズが、負の焦点距離を有する負レンズである請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記レンズが色消しレンズであり、前記プリズムが色消しプリズムである請求項２に記載のカメラ。
【請求項５】
前記光検出器アレイが電荷結合デバイス（ＣＣＤ）アレイである請求項１に記載のカメラ。
【請求項６】
前記光検出器アレイによって受像された前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理して最終画像を生成するように構成された処理機構をさらに含む請求項１に記載のカメラ。
【請求項７】
前記処理機構が、前記最終画像を生成する一方、前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを用いて、
前記最終画像の焦点面と、
前記最終画像の視角と、
前記最終画像の被写界深度と
のうちの１つ又は複数のものを調整するように構成される請求項６に記載のカメラ。
【請求項８】
前記処理機構が、前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理する一方、前記異なるビュー間のビュー・モーフィング操作又は補間操作を行って、前記アレイ内の前記光学要素の位置の間の場所から集められたように見える前記物体フィールドの追加ビューを生成するように構成される、請求項６に記載のカメラ。
【請求項９】
カメラの物体フィールドと主レンズの間に配置された光学要素のアレイで、物体フィールド内の被写体からの光を受光するステップであって、前記アレイ内の各光学要素が、前記アレイ内の他の光学要素とは異なる角度から前記物体フィールドからの光を受光し、その結果として、前記物体フィールドの異なるビューを前記主レンズ中に向けるステップと、
前記光学要素のアレイからの光を、受光した光を前記カメラの像面上に向ける前記主レンズで受光するステップと、
前記主レンズからの光を、前記カメラの像位置に配置された光検出器アレイで受光するステップと
を含む、光を集める方法であって、前記光検出器アレイが、前記アレイ内の各光学要素から前記物体フィールドの異なるビューを受像する、方法。
【請求項１０】
前記光学要素のアレイ内の所与の光学要素が、
レンズ、
プリズム、又は
レンズとプリズムを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記レンズが、負の焦点距離を有する負レンズである請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記レンズが色消しレンズであり、前記プリズムが色消しプリズムである請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記光検出器アレイが電荷結合デバイス（ＣＣＤ）アレイである請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記光検出器アレイによって受像された前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理して最終画像を生成するステップをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記最終画像を生成するステップが、前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを用いて、
前記最終画像の焦点面と、
前記最終画像の視角と、
前記最終画像の被写界深度と
のうちの１つ又は複数のものを調整するステップを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理するステップが、前記異なるビュー間のビュー・モーフィング操作又は補間操作を行って、前記アレイ内の前記光学要素の位置の間の場所から集められたように見える前記物体フィールドの追加ビューを生成するステップを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
物体フィールド内の被写体からの光を受光し、前記受光した光を像面上に向ける主レンズと、
前記像面に配置され、前記受光した光を取り込んで画像を生成する光検出器アレイと、
前記物体フィールドと前記主レンズの間に配置された光学要素のアレイであって、前記アレイ内の各光学要素が、前記アレイ内の他の光学要素とは異なる角度から前記物体フィールドからの光を受光し、その結果として、前記物体フィールドの異なるビューを前記主レンズ中に向け、それによって前記光検出器アレイが、前記アレイ内の各光学要素から前記物体フィールドの異なるビューを受像する、光学要素のアレイと、
前記光検出器アレイによって受像された前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理して最終画像を生成するように構成された処理機構とを含む、撮像システム。
【請求項１８】
前記光学要素のアレイ内の所与の光学要素が、
負の焦点距離を有する負レンズと、
プリズムと
を含む請求項１７に記載の撮像システム。
【請求項１９】
前記処理機構が、前記最終画像を生成する一方、前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを用いて、
前記最終画像の焦点面と、
前記最終画像の視角と、
前記最終画像の被写界深度と
のうちの１つ又は複数のものを調整するように構成される請求項１７に記載の撮像システム。
【請求項２０】
前記処理機構が、前記物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理する一方、前記異なるビュー間のビュー・モーフィング操作又は補間操作を行って、前記アレイ内の前記光学要素の位置の間の場所から集められたように見える前記物体フィールドの追加ビューを生成するように構成される請求項１７に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラに関する。より詳細には、本発明は、カメラに入る光線の方向分布(direction distribution)についての情報を取り込む「プレノプティック(plenoptic)」カメラの設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のカメラは、大量の光学情報を取り込むことができない。特に、従来のカメラは、カメラに入る光線の開口の位置についての情報を取り込まない。動作時、従来のデジタル・カメラは、カメラ内の光センサ上の各点に達する光の総量に相当する２次元（２Ｄ）画像を取り込む。しかし、この２Ｄ画像は、光センサに達する光の方向分布についての情報は含まない。画素におけるこの方向情報は、開口における位置情報に対応する。
【０００３】
対照的に、「プレノプティック」カメラでは、４次元（４Ｄ）光位相空間又は光フィールドをサンプリングし、その際に光線の方向分布についての情報を取り込む。例えば、［Ａｄｅｌｓｏｎ９２］Ａｄｅｌｓｏｎ，Ｔ．及びＷａｎｇ，Ｊ．Ｙ．Ａ．１９９２の「Ｓｉｎｇｌｅ  ｌｅｎｓ  ｓｔｅｒｅｏ  ｗｉｔｈ  ａ  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｃａｍｅｒａ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ  １４，２、１９９２年２月、９９〜１０６頁を参照されたい。また、［Ｎｇ０５］Ｎｇ，Ｒ．、Ｌｅｖｏｙ，Ｍ．、Ｂｒｅｄｉｆ，Ｍ．、Ｄｕｖａｌ，Ｇ．、Ｈｏｒｏｗｉｔｚ，Ｍ及びＨａｎｒａｈａｎ，Ｐ．の「Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ  Ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  Ｃａｍｅｒａ」、Ｓｔａｎｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｔｅｃｈ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＣＳＴＲ  ２００５−０２、２００５年４月も参照されたい。これらの論文では、従来のデジタル・カメラの改変に基づいたプレノプティック／光フィールドカメラの設計を記載している。
【０００４】
図１Ａを参照すると、［Ｎｇ０５］に記載のシステムでは、ＣＣＤアレイ１０８から短い距離（０．５ｍｍ）に配置された約１００，０００個の小型レンズからなるマイクロレンズ・アレイ１０６を使用している。各小型レンズは、主レンズ１０４から来るビームを、主レンズ１０４の開口上のそれぞれ異なる「ピンホール」位置から来る（１００本の）光線に分割す。これらの光線のそれぞれが画素として記録され、各小型レンズの下の画素が集合して１００画素の画像を形成する。この１００画素の画像を「マクロ画素」と呼ぶとすれば、このカメラで取り込まれたプレノプティック写真は、約１００，０００個のマクロ画素を含むことになる。各マクロ画素から画素を適切に選択することによって、仮想ピンホール・カメラを用いて撮影された従来の画像を作成することができる。さらに、このような画像を適切に混合することによって、上記の論文に記載されているように、元は焦点が外れた撮影画像の焦点を再び合わせ、ノイズを低減させ、あるいは他の「光フィールド」効果を実現することができる。
【０００５】
［Ｎｇ０５］に記載のプロトタイプでは、約１００，０００個の小型レンズのアレイと共に１６００万画素のセンサを使用して、小型レンズ当たり１個のマクロ画素を用いて、約３００×３００個のマクロ画素からなる最終出力を生成している。各小型レンズによって生成されるマクロ画素は、約１５０画素を含む。しかし、「口径食」と呼ばれる問題によって周縁画素の品質が低くなるために、これらの画素のうちの約１００個だけが有効である。各マクロ画素を構成するこれら１００個の画素は、１００個の従来の画像に相当する取込みデータを、あるマクロ画素内の画素の選択されたものそれぞれごとに１つ作成する。このカメラからのデータを処理することによって生成される各画像のサイズは、小型レンズの数と等しく、したがって３００×３００になる。
【０００６】
残念ながら、３００×３００画素しかない画像は、ほとんどの実際の用途に対して解像度が不十分である。画素数は、小型レンズの数を増やし、それらを小さくすることによって増加させることができる。残念ながら、従来技術では、各画像の境界画素を使用することができない。システムがグレースケール・パターンで動作していようとベイヤー・パターンで動作していようと、マクロ画素の境界に沿って約２〜４画素が帯状に失われることに注意されたい。画像が小さい場合には、これらの少数の境界画素が画像の大きな割合を占める。例えば、１０×１０カラー画像では、各縁部上で４画素が失われて２×２＝４個の中央画素しか残らない可能性がある。この場合は情報の９６％も失われる。この問題の故に、［Ｎｇ０５］に記載のシステムでは、各マイクロレンズ及びその下の画像のサイズを縮小することができない。その結果、マイクロレンズの数が限定され、したがって画像の解像度が限定される。（現在、１６メガ画素センサを使用するシステムでは、マイクロレンズの数は１００，０００未満に限定される。）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、上述の問題を伴わない、プレノプティック・カメラの解像度を高める方法及び装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施態様では、カメラに入る光線の方向分布についての情報を取り込むプレノプティック・カメラを提供する。従来のカメラと同様に、このプレノプティック・カメラは主レンズを含み、この主レンズは、物体フィールド内の被写体からの光を受光し、受光した光をカメラの像面に向ける。それはまた、カメラの像面に配置された光検出器アレイも含み、このアレイは、受光した光を取り込んで画像を生成する。しかし、従来のカメラとは異なり、プレノプティック・カメラはさらに、その物体フィールドと主レンズの間に配置された光学要素のアレイも含む。このアレイ内の各光学要素は、物体フィールドからの光を、アレイ内の他の光学要素とは異なる角度から受光し、その結果として、物体フィールドの異なるビューを主レンズ中に向ける。このようにして、光検出器アレイは、アレイ内の各光学要素から物体フィールドの異なるビューを受像する。
【０００９】
この実施態様の一変形態様では、光学要素のアレイ内の所与の光学要素は、レンズ又はプリズム、あるいはレンズとプリズムを含む。
【００１０】
別の一変形態様では、レンズは、負の焦点距離を有する負レンズである。
【００１１】
別の一変形態様では、レンズは色消しレンズであり、プリズムは色消しプリズムである。
【００１２】
この実施態様の一変形態様では、光検出器アレイは電荷結合デバイス（ＣＣＤ）アレイである。
【００１３】
本発明の一実施態様はさらに、光検出器アレイによって受像された物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理して最終画像を生成するように構成された処理機構も含む。
【００１４】
別の一変形態様では、処理機構は、最終画像を生成する一方、物体フィールドのそれぞれ異なるビューを用いて、以下のもの、すなわち最終画像の焦点面、最終画像の視角、又は最終画像の被写界深度のうちの１つ又は複数のものを調整するように構成される。
【００１５】
別の一変形態様では、処理機構は、物体フィールドのそれぞれ異なるビューを処理する一方、異なるビュー間のビュー・モーフィング操作(view-morphing operation)又は補間操作を行って、アレイ内の光学要素の位置の間の場所から集められたように見える物体フィールドの追加ビューを生成するように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の説明を、当業者であれば本発明を製作し使用できるようにするために提示し、また特定の応用例やその要件との関連において提示する。開示された実施形態の様々な改変が当業者には直ちに明らかになるであろう。また本明細書に定義された一般的な原理は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の実施形態や応用例に適用することができる。したがって、本発明は、示した実施形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲と一致した最も広い範囲が許容されるべきである。
【００１７】
詳細な本明細書に記載されたデータ構造及びコードは、一般にコンピュータ可読記憶媒体上に記憶され、この記憶媒体は、コンピュータ・システムが使用するコード及び／又はデータを記憶できる任意のデバイス又は媒体である。これは、それだけには限らないが、ディスク・ドライブ、磁気テープ、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＤＶＤ（デジタル汎用ディスク又はデジタル・ビデオ・ディスク）、あるいはコンピュータ・システムが使用可能なデータを記憶できる任意のデバイスなどの磁気記憶デバイス及び光学記憶デバイスを含む。
【００１８】
［Ｎｇ０５］に記載のシステムでは、各マクロ画素ごとの各画像のサイズは、カメラの設計によって限定される。本発明は、新規で構築が容易なカメラを実現し、これは、ビュー数と各ビューの画像サイズとの引き換えで、より多くの適応性を設計者に与える。具体的には、本発明の一実施形態では、少数（１０枚）の高解像度画像を取り込むことができるのに対し、［Ｎｇ０５］に記載のシステムでは、多数（１００枚）の低解像度画像を取り込む。
【００１９】
したがって、本発明の一実施形態では、［Ｎｇ０５］に記載されているように主レンズの後に非常に多数のマイクロレンズを配置する代わりに、少数の従来レンズがカメラの主レンズの前に配置される設計を提供し、それによってプレノプティック・カメラを非常に構築しやすくする。
【００２０】
本発明は、周縁画素での品質を損なうことなく、取り込まれる有効画像数を（従来技術での１００枚から２０枚まで、又は１０枚までにさえ）低減できるようにすることに注意されたい。こうすることは、［Ｎｇ０５］に記載の、画像解像度を３００×３００個のマクロ画素に限定するシステムの主要な課題になっている。同じタイプの光学センサを使用して、本発明は、大幅に高い最終画像の解像度を達成することができる（例えば解像度を５倍にする）。言い換えると、本発明は、３Ｄ情報の細部を２Ｄ画像の細部と交換するための適応性を実現する。３Ｄのいくつかの面からなる単純なシーンでは、完全な３Ｄの細部を取り込むのに数枚の画像で十分である。（例えば、人間の視覚系では２つの画像だけを用いる。）これは、画像数を低減するのが有利であるということである。というのは１００枚の画像はたぶん過剰であり、おそらく１０枚又は２０枚の画像がより適切であるからである。本発明の実施形態では、これを可能にするのに対し、従来技術ではそれが可能ではなかった。
【００２１】
図１Ａに示された従来技術のシステムにおけるように、主レンズの後にレンズのアレイを配置する代わりに、本発明では図１Ｂに示されるように、主レンズ１１６の前にレンズのアレイ１１４を配置する。より詳細には、本発明の一実施形態では、主レンズの後に９０，０００個のレンズを配置する代わりに、主レンズの前に１９個のレンズ／プリズムを配置することによって、高解像度の成果を得る。
【００２２】
図１Ｂに示された本発明の実施形態では、レンズ（約１０〜１００個）のアレイ１１４、及びプリズムのアレイ１１２が、従来のカメラの主レンズ１１６の前２００〜５００ｍｍに配置される。（レンズのアレイの幅）／（主レンズまでの距離）の比は、理想的には主レンズ１１６のｆ数に等しいことに注意されたい。
【００２３】
各レンズは、対応する色消しプリズムと合わされ、このプリズムは、別々のレンズに対して、レンズの位置に応じて異なる角度を有する。具体的には、各プリズムは、主カメラレンズがそのプリズムを見る角度と等しい角度偏差を生ずるように選択される。このようにして、すべてのプリズムが同じ被写体の像をシーンから生成する。小さな誤差は最終画像の品質に影響を及ぼさないので、これらのプリズム角度及びプリズムの配置に関して正確さを達成することが必須ではないことに注意されたい。しかし、隙間及び／又は重なりを生じる画像の不規則な移動により画素が無駄にならないよう保証するために、大きな誤差は回避されなければならない。
【００２４】
本発明の一実施形態では、すべてのレンズが、例えば−１００ｍｍである同じ負の焦点距離を有する。この焦点距離は視野を支配する。良好な焦点合わせを望む場合には、すべてのレンズが同じ焦点距離を有することが重要であることに注意されたい。
【００２５】
カメラの主レンズ１１６は、負レンズの前に現れる虚像アレイに焦点が合わされる。アレイ内の各レンズ／プリズムは、アレイ内の他のレンズ／プリズムとは異なる角度から像フィールド１１０からの光を受光し、その結果として、像フィールド１１０の異なるビューをカメラの主レンズ１１６中に向けることに注意されたい。このようにして、ＣＣＤアレイ１１８は像アレイを取り込み、各像は、アレイ内の別個のレンズ／プリズムから物体フィールドの異なるビューを提供する。
【００２６】
ＣＣＤアレイ１１８で取り込まれた画像アレイは、処理デバイス１２０で処理されて最終画像１２２を生成する。（処理デバイス１２０は、カメラ内に組み込むことができ、あるいはカメラの外部に設置することもできることに注意されたい。）これらの画像を適切に混合することによって、処理デバイス１２０は、画像の焦点を再び合わせること、ノイズを低減させること、視角を調整すること、最終画像の被写界深度を調整することなど様々な「光フィールド(light field)」効果を実現することができる。（これらの光フィールド効果のいくつかの詳細についての説明は、［Ａｄｅｌｓｏｎ９２］及び［Ｎｇ０５］を参照されたい。また、発明者Ｅｄｗａｒｄ  Ｈ．Ａｄｅｌｓｏｎの「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒａｎｇｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ」という名称の米国特許第５０７６６８７号も参照されたい。）
【００２７】
本発明の一実施形態では、処理デバイス１２０はさらに、それぞれ異なるビュー間のビュー・モーフィング操作又は補間操作を行って、アレイ内のレンズ／プリズムの位置の間の場所から集められたように見える物体フィールドの追加ビューを生成するようにも構成される。このようにして、本発明は、少数のレンズ（２０個）を使用して多数の画像（１００枚）を生成することができる。（この種のビュー・モーフィング操作は、発明者Ｔｏｄｏｒ  Ｇｅｏｒｇｉｅｖの「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｍｏｒｐｈｉｎｇ」という名称の米国特許第６３５１２６９号に記載されている。）
【００２８】
得られるシステムが多数の「高解像度」画像を生成するので、これらの追加ビューを生成することにより設計空間が大きく開放されることに注意されたい。これは、［Ｎｇ０５］に記載の、多数の「低解像度」画像を取り込むシステムと比べて改善となる。
【００２９】
例示的実施形態
本発明の例示的一実施形態では、レンズのアレイ１１４は、図２及び図３に示されたように六角形パターンとして配列された１９個のレンズ（ｆ＝−１００ｍｍ）、及び１８個のプリズムを含む。中央のレンズがカメラの主軸上に配置されているので、それにはプリズムがないことに注意されたい。主カメラレンズはｆ／２のｆ数を有し、これは１４°に相当する。このｆ数に対応するために、図２に示されるように４°、７°、８°の偏向角を有するプリズムが選択される。例示的な実施形態では、レンズは直径が２５ｍｍであり、レンズのアレイ１１４の全幅は１２５ｍｍである。さらに、アレイは、主レンズ１１６から２５０ｍｍの距離に配置される。（この距離は調整できることに注意されたい。）１６メガ画素のＣＣＤアレイを用いて、この実施形態では、約６００×６００画素の最終画像を取り込むことができ、これは、同じカメラ解像度では［Ｎｇ０５］に記載のカメラよりも４倍の向上である。
【００３０】
光が横からシステムに入り、プリズムとレンズ上に反射点を形成することを防止するために、望遠レンズのように見える筒を主レンズからレンズのアレイまで延ばすことができることに注意されたい。
【００３１】
レンズ及びプリズム
本発明の一実施形態は、プリズムだけを使用して、またレンズだけを使用して動作することができるが、レンズとプリズムの両方を使用することが好ましい。このことを示すために、図４に示された７枚の負レンズのアレイと、対応する６枚のプリズムのアレイとを通して何枚かの写真を撮影した。これらのレンズ及びプリズムを使用して、図５に見える例示的なシーンの像を取り込む。
【００３２】
図６は、レンズのアレイだけを通して撮影された例示的シーンの像を示す。このシーンのうち、すべての像に現れる小領域がチューブのキャップ付近にあるが、これらの像は互いにずれていてシーンの同じ領域を取り込んでいないことに注意されたい。
【００３３】
図７は、プリズムのアレイだけを通して撮影された例示的シーンの像を提示する。これらのプリズムが像をずらし、したがってシーンの同じ部分が各像に取り込まれていることに注意されたい。しかし、得られた視野は非常に狭くなっている。
【００３４】
最後に、図８は、レンズのアレイとプリズムのアレイ両方を通して撮影された例示的シーンの像を提示する。プリズムが像をずらし、その結果、すべての像が中央に置かれ、またレンズが視野を拡大していることに注意されたい。また各２つの像が立体写真対を形成していることにも注意されたい。
【００３５】
正レンズではなく負レンズを使用することによって、像が形成される面は、カメラからさらに遠くなる。このことにより、得られるシステムがより小型になる。というのは、レンズのアレイが主レンズにより近くなることが可能になるからである。
【００３６】
得られる画像を生成
上述のように、本発明は、焦点を再び合わせること、ノイズを低減させること、視角を調整すること、画像の被写界深度を調整することなど、様々な「光フィールド」効果を実現することができる。例えば図９Ａ〜９Ｃは、どのようにこのシステムの一実施形態で、本発明の一実施形態により写真が撮影された後に、別々の像面に実際上焦点を合わせることができるかを示す。図９Ａでは、画像の被写界深度が深く、したがって前景のビンにも背景のチューブにも焦点が合っている。図９Ｂでは、被写界深度が浅くされ、また像の焦点面がカメラに近い方に設定され、したがって前景のビンには焦点が合っているのに対して、背景のチューブは焦点が外れている。図９Ｃでは、像の焦点面がカメラから遠い方に設定され、したがって背景のチューブには焦点が合っているのに対して、前景のビンは焦点が外れている。
【００３７】
光の流れ
図１０は、本発明の一実施形態によるプレノプティック・カメラ内でどのように光が方向付けられるかを示す流れ図を提示する。まず、カメラの物体フィールドと主レンズの間に配置された光学要素のアレイにおいて、物体フィールド内の被写体からの光が受光される（ステップ１００２）。このアレイ内の各光学要素は、ある異なる角度から物体フィールドからの光を受光し、その結果として、物体フィールドの異なるビューを主レンズ中に向ける。
【００３８】
次に、光が光学要素のアレイから、受光した光をカメラの像面上に向ける主レンズで受光される（ステップ１００４）。
【００３９】
次に、光が主レンズから、カメラの像面に配置された光検出器アレイで受光され（ステップ１００６）、この光検出器アレイは、アレイ内の各光学要素から物体フィールドの異なるビューを受像する。
【００４０】
最後に、光検出器アレイで受像された物体フィールドのそれぞれ異なるビューが処理されて、最終画像が生成される（ステップ１００８）。
【００４１】
本発明の実施形態についての上記説明は、例示及び説明の目的だけで提示した。これらは、網羅的なものではなく、あるいは開示した形態に本発明を限定するものではない。したがって、多くの改変形態及び変形形態が当業者には明らかになるであろう。加えて、上記の開示は、本発明を限定するものでもない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】従来技術のプレノプティック・カメラを示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態によるプレノプティック・カメラを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるプレノプティック・カメラ内の追加のレンズ及びプリズムの配置図である。
【図３】本発明の一実施形態によるレンズとプリズムのアレイの写真である。
【図４】本発明の一実施形態によるレンズのアレイ、及びプリズムのアレイの写真である。
【図５】本発明の一実施形態による例示的なシーンの写真である。
【図６】本発明の一実施形態によるレンズのアレイを通して撮影された例示的なシーンの画像の写真である。
【図７】本発明の一実施形態によるプリズムのアレイを通して撮影された例示的なシーンの画像の写真である。
【図８】本発明の一実施形態によるレンズのアレイ、及びプリズムのアレイ両方を通して撮影された例示的なシーンの画像の写真である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態による、前景及び背景の両方の焦点が合うように生成された例示的なシーンの画像の写真である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態による、前景に焦点を合わせて生成された例示的なシーンの画像の写真である。
【図９Ｃ】本発明の一実施形態による、背景に焦点を合わせて生成された例示的なシーンの画像の写真である。
【図１０】本発明の一実施形態によるプレノプティック・カメラ内でどのように光が方向付けられるかを示す流れ図である。
【図１Ａ】
2009532993.tif 000003
【図１Ｂ】
2009532993.tif 000004
【図２】
2009532993.tif 000005
【図３】
2009532993.tif 000006
【図４】
2009532993.tif 000007
【図５】
2009532993.tif 000008
【図６】
2009532993.tif 000009
【図７】
2009532993.tif 000010
【図８】
2009532993.tif 000011
【図９Ａ】
2009532993.tif 000012
【図９Ｂ】
2009532993.tif 000013
【図９Ｃ】
2009532993.tif 000014
【図１０】
2009532993.tif 000015
【国際調査報告】
2009532993.tif 000016
2009532993.tif 000017
2009532993.tif 000018