(57)【要約】  プレノプティック画像を生成するためのシステムに関連するイノベーションが開示される。一システムは、焦点面を有する対物レンズと、対物レンズを通って伝搬する光を受け取るように配置された光センサーと、対物レンズとセンサーとの間に配置された第１の光学素子アレイと、第１の光学素子アレイは第１の複数の光学素子を含む、第１の光学素子アレイとセンサーとの間に配置された第２の光学素子アレイとを含み、第２の光学素子アレイは第２の複数の光学素子を備える。第１の光学素子アレイの各光学素子は、画像の別個の部分からの光を第２の光学素子アレイの別個の光学素子に向けるように構成され、第２の光学素子アレイの各光学素子は、シーンの画像の別個の部分をセンサーの別個のロケーションに投影するように構成される。
2018529256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレノプティック画像を生成するためのシステムであって、
シーンから受け取られた光を屈折させるように構成された対物レンズと、前記対物レンズが画像平面において光を合焦させるように構成される、
センサー上で受け取られた光を感知するように構成された前記センサーと、前記センサーが前記対物レンズを通って伝搬する光を受け取るように配置される、
前記対物レンズと前記センサーとの間に配置された第１の光学素子アレイと、前記第１の光学素子アレイが第１の複数の光学素子を備える、
前記第１の光学素子アレイと前記センサーとの間に配置されるとともに前記センサーと接触している第２の光学素子アレイと、前記第２の光学素子アレイが第２の複数の光学素子を備える、
を備え、
前記第１の光学素子アレイの各光学素子が、前記対物レンズの前記画像平面を通過する光線を前記第２の光学素子アレイの別個の光学素子に向けるように構成され、前記第２の光学素子アレイの各光学素子が、前記第１の光学素子アレイから受け取られた光線を前記センサーの別個のロケーションに向けるように構成される、システム。
【請求項２】
前記第１の複数の光学素子が、前記第１の光学素子アレイの第１の側に第１の焦点距離を有し、前記第１の光学素子アレイが、前記第１の焦点距離に等しい距離だけ前記対物レンズの前記画像平面から離れて配置され、さらに前記第１の光学素子アレイの前記第１の側が前記対物レンズから光を受け取るように配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の複数の光学素子が、前記第１の光学素子アレイの第２の側に第２の焦点距離を有し、前記第１の光学素子アレイが、前記第１の光学素子アレイの前記第２の側が前記センサーに面するように配置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の光学素子アレイが、前記対物レンズに面する第１の側と、前記第２の光学素子アレイに面する第２の側とを有し、
前記第１の光学素子アレイの前記第１の側が平坦であり、
前記第１の複数の光学素子の各々が湾曲面を有し、前記第１の複数の光学素子の各々の前記湾曲面が前記第１の光学アレイの前記第２の側に配設される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の光学素子アレイが、前記第１の光学素子アレイに面する第１の側と、前記センサーに面する第２の側とを有し、
前記第２の複数の光学素子の各々が湾曲面を有し、前記第２の複数の光学素子の各々の前記湾曲面が前記第２の光学素子アレイの前記第１の側に配設される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の光学素子アレイの前記第２の側が平坦である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の光学素子アレイの各光学素子が、前記第２の光学素子アレイの対応する光学素子と整合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の光学素子アレイが、単一の構成要素として前記センサーと一体化され、前記第２の光学素子が、光を受け取るように構成された前記センサーの側に配列される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２の光学素子アレイがエポキシを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の光学素子アレイが、前記第１の光学素子アレイの光学素子の直径に等しい距離だけ前記センサーから離間される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の光学素子アレイの光学素子の前記直径が２０〜３０ミクロンである、請求項６に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の光学素子アレイがガラス層を備え、前記ガラス層が、前記第１の複数の光学素子のうちの１つの厚さの少なくとも５倍の厚さを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２の光学素子アレイがガラス層を備え、前記ガラス層が、前記第２の複数の光学素子のうちの１つの厚さの少なくとも５倍の厚さを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
プレノプティック画像を生成するための方法であって、
１つまたは複数の光学素子によってセンサー上に投影された光を捕捉することと、
対物レンズを介してシーンからの光を屈折させることと、前記対物レンズが、前記対物レンズを通って伝搬する光を画像平面において合焦させるように構成される、
前記対物レンズと前記センサーとの間に配置された第１の光学素子アレイを介して前記屈折された光を合焦させることと、前記第１の光学素子アレイが第１の複数の光学素子を備える、
前記第１の光学素子アレイとセンサーとの間に配置された第２の光学素子アレイによって前記第１の光学素子アレイから受け取られた光をさらに合焦させることとを備え、前記第２の光学素子アレイが前記センサーと接触して配置され、前記第２の光学素子アレイが第２の複数の光学素子を備え、
前記第１の光学素子アレイの各光学素子が、前記画像平面において形成された前記シーンの前記画像の別個の部分を、前記第２の光学素子アレイの別個の光学素子上に投影するように構成され、前記第２の光学素子アレイの各光学素子が、前記シーンの前記画像の前記別個の部分を、前記センサーの別個のロケーションに投影するように構成される、方法。
【請求項１５】
前記第１の複数の光学素子が第１の焦点距離を有し、前記第１の光学素子アレイが、前記第１の焦点距離に等しい距離だけ前記対物レンズの前記画像平面から離れて配置される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の光学素子アレイの各光学素子が、前記第２の光学素子アレイの対応する光学素子と整合され、前記第１の光学素子アレイの前記光学素子のうちの１つを通って伝搬する光が、前記第２の光学素子の前記対応する光学素子によって受け取られる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の光学素子アレイが、単一の構成要素として前記センサーと一体化され、前記第２の光学素子アレイが、光を受け取るように構成された前記センサーの側に配列される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の光学素子アレイがエポキシを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の光学素子アレイが、前記第１の光学素子アレイの光学素子の直径に等しい距離だけ前記センサーから離間される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の光学素子アレイの光学素子の前記直径が２０〜３０ミクロンである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
プレノプティック撮像システムのための１つまたは複数の光学素子を製造する方法であって、
センサー上で受け取られた光を感知するように構成された前記センサー上にエポキシを堆積させることと、
前記プレノプティック撮像システムのための光学素子の第１のアレイを設けることと、光学素子の前記第１のアレイが第１の複数の光学素子を有する、
前記エポキシを備える光学素子の第２のアレイを形成することと、光学素子の前記第２のアレイが第２の複数の光学素子を有し、前記第２の複数の光学素子の各々が前記センサーの１つまたは複数のピクセルに光を向けるように構成される、
光学素子の前記第１のアレイからの光を受け取るためのロケーションにおいて、前記第１の複数の光学素子のうちの１つの焦点距離の距離よりも小さい距離だけ光学素子の前記第１のアレイから離れて、前記センサーと光学素子の前記第２のアレイとを配置することと、
前記センサーと対物レンズとの間に光学素子の前記第１のアレイを配置することと、前記対物レンズが、光学素子の前記第１のアレイと前記対物レンズとの間の画像平面において光を合焦させるように構成され、光学素子の前記第１のアレイが、前記第１の複数の光学素子のうちの１つの前記焦点距離に等しい距離だけ前記画像平面から離れて配置される、
を備える、方法。
【請求項２２】
光学素子の前記第１のアレイが、前記対物レンズに面する第１の側と光学素子の前記第２のアレイに面する第２の側とを有し、
光学素子の前記第１のアレイの前記第１の側が平坦であり、
前記第１の複数の光学素子の各々が湾曲面を有し、前記第１の複数の光学素子の各々の前記湾曲面が前記第１の光学アレイの前記第２の側に配設される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
光学素子の前記第２のアレイが、前記第１の光学アレイに面する第１の側と、前記センサーに面する第２の側とを有し、
前記第２の複数の光学素子の各々が湾曲面を有し、前記第２の複数の光学素子の各々の前記湾曲面が光学素子の前記第２のアレイの前記第１の側に配設される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
光学素子の前記第２のアレイの前記第２の側が平坦である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の複数の光学素子のうちの１つを通って伝搬する光が、前記第２の複数の光学素子のうちの対応する１つによって受け取られるように、前記第２の複数の光学素子の各々と前記第１の複数の光学素子のうちの対応する１つとを整合させることをさらに備える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
光学素子のマスタアレイからの複製によって光学素子アレイの前記第２のアレイを形成することをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
光学素子の前記第１のアレイが、光学素子の前記第１のアレイの光学素子の直径に等しい距離だけ前記センサーから離間される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の複数の光学素子のうちの１つの前記直径が２０〜３０ミクロンである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
光学素子の前記第１のアレイが、前記第１の複数の光学素子のうちの前記１つの厚さの少なくとも５倍の厚さを有するガラス層上に形成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
光学素子の前記第２のアレイが、前記第２の複数の光学素子のうちの１つの厚さの少なくとも５倍の厚さを有するエポキシの層上に形成される、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、一般に、向上した光学的品質（optical quality）および低いＦナンバー（low f-number）を有する高い変調伝達関数（ＭＴＦ：modulation transfer function）を有する撮像システム（imaging system）のシステム、方法および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  従来の写真撮影では、カメラは、ピクチャを撮る前に画像（image）の特定の小さい部位にさせるように操作される。ピクチャを捕捉（capture）した後、画像の複数の部分は、合焦（focus）しているかまたは焦点外れのいずれかであり、合焦していない部位を合焦させることはできない。逆に、ライトフィールドカメラ（light-field camera）あるいはプレノプティックカメラ（plenoptic camera）は、シーン（scene）（またはビュー（view））のライトフィールドを捕捉するために、特殊な光学系（optics）とセンサー（sensor）とを使用する。プレノプティックカメラは、たとえば空間内の複数の点において、シーンからの複数の光線の放射輝度（radiance）を、単一の画像（single image）内で捕捉することができる。プレノプティックカメラを用いると、シーンの複数の光線（light ray）の色（color）、方向（direction）および明度（intensity）が捕捉されるので、焦点合わせ（focusing）は、画像が捕捉された後でソフトウェアを使用して実行され得る。画像が捕捉された後に合焦させることは、画像のどの部位が合焦しているかをユーザが任意の時点に修正することを可能にする。
【０００３】
[0003]  多くのプレノプティックカメラでは、光は主（対物）レンズに入り、画像センサーによって捕捉される前にマイクロレンズ（microlens）のアレイを通過する。マイクロレンズのアレイの各マイクロレンズは、１００μｍなど、比較的小さいサイズと比較的大きい被写界深度（depth of field）とを有し得る。これは、カメラが、マイクロレンズアレイ（microlens array）のマイクロレンズの各々を使用してわずかに異なる視点（slightly different viewpoint）から多数の小画像を捕捉することによってシーンのすべての部分を捕捉することを可能にする。シーンが捕捉された後、特殊なソフトウェアが、後処理の間にシーンの所望の被写界深度に到達するためにこれらの視点を抽出して操作する。今では、Ｌｙｔｒｏ社（カリフォルニア州マウンテンビュー）またはＲａｙｔｒｉｘ  ＧｍｂＨ社（ドイツ）からのカメラなど、ハンドヘルドプレノプティックカメラが市販されている。
【０００４】
[0004]  プレノプティックカメラは、関心のあるビューまたはシーンの４Ｄ放射輝度を捕捉するためにマイクロレンズアレイを使用する。積分画像（integral image）として取得された４Ｄ放射輝度は、３Ｄシーン再構成または動的被写界深度（ＤｏＦ：depth of field）効果の合成のいずれかのために処理され得る。この新興のカメラ技術に対して、産業用途および科学的用途に対して娯楽から深度修復（depth recovery）に至る多数の用途がある。いくつかのライトフィールドカメラは、１０メガピクセルセンサー（Ａｄｏｂｅ（登録商標）、カリフォルニア州サンノゼ）を用いて１つのシーンの２０の異なるビューを捕捉することができる。しかしながら、レンダリングされた７００×７００ピクセル画像は、オクルージョン境界（occlusion boundary）において可視のアーティファクト（artifact）を有する場合がある。Ｌｙｔｒｏ（登録商標）のライトフィールド（ｌｙｔｒｏ．ｃｏｍ）カメラは、放射輝度を取得するために１１メガピクセルのセンサーを使用する。しかしながら、カメラから生成された画像は、依然として、１メガピクセルの低解像度（low resolution）であり、いくつかの可視のアーティファクトが薄い対象物およびシャープエッジ（sharp edge）の周りに見られるという欠点がある。したがって、Ｌｙｔｒｏカメラ（Lytro camera）（および同様の他の商品）は、高い変調伝達関数（ＭＴＦ）を持たない。ＭＴＦは、カメラによって捕捉されたターゲットシーン内の詳細な要素（たとえば、小さい対象物またはシャープエッジを有する対象物）の高い周波数を、カメラ（たとえば、光学素子（optical element））がどれほど良好に画像化するかを識別する。これらの対象物の周波数が高いとき、カメラが低ＭＴＦを有する場合、カメラは、高い鮮明度の小さい対象物またはシャープエッジを作成することはできない。したがって、シーンの中に高い周波数の対象物を有するシーンに対して良好に応答することになるプレノプティックカメラを作成することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]  本明細書で説明するシステム、方法、デバイス、およびコンピュータプログラム製品は、各々いくつかの態様を有し、それらのうちの単一の態様が単独でその望ましい属性に関与するとは限らない。以下の特許請求の範囲によって表される本発明の範囲を限定することなしに、いくつかの特徴について以下で手短に説明する。この説明を考慮した後、および特に「発明を実施するための形態」と題するセクションを読んだ後、本発明の特徴が、なかんずく、高ＭＴＦを有するプレノプティックカメラとそのようなカメラを作製するためのプロセスとを提供することを含むことが、どれほど有利であるかが理解されよう。
【０００６】
[0006]  １つのイノベーション（innovation）はプレノプティック画像（plenoptic image）を生成する（generate）ためのシステムを含み、そのシステムは、シーンから受け取られた光を屈折（refract）させるように構成された対物レンズ（objective lens）と、その対物レンズは画像平面（image plane）において光を合焦させるように構成される、センサー上で受け取られた光を感知する（sense）ように構成されたセンサーと、そのセンサーは対物レンズを通って伝搬する（propagate）光（light）を受け取る（receive）ように配置される（positioned）、対物レンズとセンサーとの間に配置された第１の光学素子アレイ（optical element array）と、その第１の光学素子アレイは第１の複数の光学素子を備える、第１の光学素子アレイとセンサーとの間に配置されるとともにセンサーと接触（contact）している第２の光学素子アレイと、その第２の光学素子アレイは第２の複数の光学素子を備える、を備える。第１の光学素子アレイの各光学素子は、対物レンズの画像平面を通過する光線を第２の光学素子アレイの別個の光学素子に向けるように構成され、第２の光学素子アレイの各光学素子は、第１の光学素子アレイから受け取られた光線をセンサーの別個のロケーション（location）に向けるように構成される。いくつかの態様では、第１の複数の光学素子は、第１の光学素子アレイの第１の側に第１の焦点距離（focal length）を有し、第１の光学素子アレイは、第１の焦点距離に等しい距離（distance）だけ対物レンズの画像平面から離れて配置され、さらに第１の光学素子アレイの第１の側が対物レンズからの光を受け取るように配置される。
【０００７】
[0007]  いくつかの態様では、第１の複数の光学素子は、第１の光学素子アレイの第２の側に第２の焦点距離を有し、第１の光学素子アレイは、第１の光学素子アレイの第２の側がセンサーに面するように配置される。いくつかの態様では、第１の光学素子アレイは、対物レンズに面する第１の側と第２の光学素子アレイに面する第２の側とを有し、第１の光学素子アレイの第１の側は平坦（planar）であり、第１の複数の光学素子の各々は湾曲面（curved surface）を有し、第１の複数の光学素子の各々の湾曲面は第１の光学アレイの第２の側に配設される（disposed）。いくつかの態様では、第２の光学素子アレイは、第１の光学素子アレイに面する第１の側とセンサーに面する第２の側とを有し、第２の複数の光学素子の各々は湾曲面を有し、第２の複数の光学素子の各々の湾曲面は第２の光学素子アレイの第１の側に配設される。いくつかの態様では、第２の光学素子アレイの第２の側は平坦である。いくつかの態様では、第１の光学素子アレイの各光学素子は、第２の光学素子アレイの対応する光学素子と整合される（aligned）。いくつかの態様では、第２の光学素子アレイは、単一の構成要素（component）としてセンサーと一体化され（integrated）、第２の光学素子は、光を受け取るように構成されたセンサーの側に配列される（arranged）。いくつかの態様では、第２の光学素子アレイはエポキシ（epoxy）を備える。いくつかの態様では、第１の光学素子アレイは、第１の光学素子アレイの光学素子の直径（diameter）に等しい距離だけセンサーから離間される（spaced）。いくつかの態様では、第１の光学素子アレイの光学素子の直径は２０〜３０ミクロンである。いくつかの態様では、第１の光学素子アレイはガラス層（glass layer）を備え、ガラス層は、第１の複数の光学素子のうちの１つの厚さ（thickness）の少なくとも５倍の厚さを有する。いくつかの態様では、第２の光学素子アレイはガラス層を備え、ガラス層は、第２の複数の光学素子のうちの１つの厚さの少なくとも５倍の厚さを有する。
【０００８】
[0008]  別のイノベーションは、プレノプティック画像を生成するための方法を含み、方法は、１つまたは複数の光学素子によってセンサー上に投影された光を捕捉することと、対物レンズを介してシーンからの光を屈折させることと、対物レンズは対物レンズを通って伝搬する光を画像平面において合焦させるように構成される、対物レンズとセンサーとの間に配置された第１の光学素子アレイを介して屈折された光を合焦させることと、第１の光学素子アレイは第１の複数の光学素子を備える、第１の光学素子アレイとセンサーとの間に配置された第２の光学素子アレイによって第１の光学素子アレイから受け取られた光をさらに合焦させることとを含み、第２の光学素子アレイはセンサーと接触して配置され、第２の光学素子アレイは第２の複数の光学素子を備え、第１の光学素子アレイの各光学素子は、画像平面において形成されたシーンの画像の別個の部分を第２の光学素子アレイの別個の光学素子上に投影する（project）ように構成され、第２の光学素子アレイの各光学素子は、シーンの画像の別個の部分をセンサーの別個のロケーションに投影するように構成される。いくつかの態様では、第１の複数の光学素子は第１の焦点距離を有し、第１の光学素子アレイは、第１の焦点距離に等しい距離だけ対物レンズの画像平面から離れて配置される。インスいくつかの態様、第１の光学素子アレイの各光学素子は、第２の光学素子アレイの対応する光学素子と整合され、第１の光学素子アレイの光学素子のうちの１つを通って伝搬する光は、第２の光学素子の対応する光学素子によって受け取られる。いくつかの態様では、第２の光学素子アレイは、単一の構成要素としてセンサーと一体化され、第２の光学素子アレイは、光を受け取るように構成されたセンサーの側に配列される。いくつかの態様では、第２の光学素子アレイはエポキシを備える。いくつかの態様では、第１の光学素子アレイは、第１の光学素子アレイの光学素子の直径に等しい距離だけセンサーから離間される。いくつかの態様では、第１の光学素子アレイの光学素子の直径は２０〜３０ミクロンである。
【０００９】
[0009]  別のイノベーションは、センサー上で受け取られた光を感知する（sense）ように構成されたセンサー上にエポキシを堆積させる（deposit）ことと、プレノプティック撮像システム（plenoptic imaging system）のための光学素子の第１のアレイを設ける（provide）ことと、光学素子の第１のアレイは第１の複数の光学素子を有する、エポキシを備える光学素子の第２のアレイを形成する（form）ことと、光学素子の第２のアレイは第２の複数の光学素子を有し、第２の複数の光学素子の各々はセンサーの１つまたは複数のピクセルに光を向けるように構成される、光学素子の第１のアレイからの光を受け取るためのロケーションにおいて、第１の複数の光学素子のうちの１つの焦点距離の距離よりも小さい距離だけ光学素子の第１のアレイから離れてセンサーと光学素子の第２のアレイとを配置することと、センサーと対物レンズとの間に光学素子の第１のアレイを配置することとを含む、プレノプティック撮像システムのための１つまたは複数の光学素子を製造する方法を含み、対物レンズは、光学素子の第１のアレイと対物レンズとの間の画像平面において光を合焦させるように構成され、光学素子の第１のアレイは、第１の複数の光学素子のうちの１つの焦点距離に等しい距離だけ画像平面から離れて配置される。一態様では、光学素子の第１のアレイは、対物レンズに面する第１の側と光学素子の第２のアレイに面する第２の側とを有し、光学素子の第１のアレイの第１の側は平坦であり、第１の複数の光学素子の各々は湾曲面を有し、第１の複数の光学素子の各々の湾曲面は第１の光学アレイの第２の側に配設される。一態様では、光学素子の第２のアレイは、第１の光学アレイに面する第１の側とセンサーに面する第２の側とを有し、第２の複数の光学素子の各々は湾曲面を有し、第２の複数の光学素子の各々の湾曲面は光学素子の第２のアレイの第１の側に配設される。一態様では、光学素子の第２のアレイの第２の側は平坦である。一態様では、方法は、第１の複数の光学素子のうちの１つを通って伝搬する光が、第２の複数の光学素子のうちの対応する１つによって受け取られるように、各第２の複数の光学素子と第１の複数の光学素子のうちの対応する１つとを整合させる（align）ことをさらに含む。一態様では、方法は、光学素子のマスタアレイ（master array）からの複製（replication）によって光学素子アレイの第２のアレイを形成することを含む。一態様では、光学素子の第１のアレイは、光学素子の第１のアレイの光学素子の直径に等しい距離だけセンサーから離間される。一態様では、第１の複数の光学素子のうちの１つの直径は２０〜３０ミクロンである。一態様では、光学素子の第１のアレイは、第１の複数の光学素子のうちの１つの厚さの少なくとも５倍の厚さを有するガラス層上に形成される。一態様では、光学素子の第２のアレイは、第２の複数の光学素子のうちの１つの厚さの少なくとも５倍の厚さを有するエポキシの層上に形成される。
【００１０】
[0010]  本開示の上記および他の特徴は、添付の図面とともに、以下の説明と添付の特許請求の範囲とを読めばより十分に明らかになろう。これらの図面が、本開示によるいくつかの実施形態を示すにすぎず、それの範囲を限定するものと見なすべきではあらず、本開示について、添付の図面の使用を通じて追加の特異性および詳細とともに説明することを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0011]  プレノプティックカメラ（plenoptic camera）が高変調伝達関数（ＭＴＦ）と低Ｆナンバーとを有するように構成されている、画像処理システム（image processing system）にリンクされたプレノプティックカメラの一実施形態の一例の概略ブロック図。
【図２】[0012]  プレノプティックカメラが高ＭＴＦと低Ｆナンバーとを有するように構成されており、さらにプレノプティックカメラおよび画像処理システムの様々な構成要素を示す、画像処理システムにリンクされたプレノプティックカメラの一実施形態の一例の概略ブロック図。
【図３】[0013]  各アレイ上に複数のマイクロレンズを含むフォトセンサーマイクロレンズアレイ（photosensor microlens array ）およびマイクロレンズアレイの分解組立図。
【図４Ａ】[0014]  低Ｆナンバープレノプティックカメラのための２表面マイクロレンズアレイの第１の実施形態に対する概略ブロック図および関連するＭＴＦチャート。
【図４Ｂ】[0015]  低Ｆナンバープレノプティックカメラのための２表面マイクロレンズアレイの第２の実施形態に対する概略ブロック図および関連するＭＴＦチャート。
【図４Ｃ】[0016]  低Ｆナンバープレノプティックカメラのための２表面マイクロレンズアレイの第３の実施形態に対する概略ブロック図および関連するＭＴＦチャート。
【図４Ｄ】[0017]  低Ｆナンバープレノプティックカメラのための２表面マイクロレンズアレイの第４の実施形態に対する概略ブロック図および関連するＭＴＦチャート。
【図５】[0018]  低Ｆナンバープレノプティックカメラのための２表面マイクロレンズアレイを製造するための方法の一例のフローチャート。
【図６】[0019]  低Ｆナンバープレノプティックカメラの２表面マイクロレンズアレイを使用して画像を捕捉する方法の一例のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0020]  ２表面マイクロレンズアレイ（または同様の構造）を使用するフル解像度ライトフィールド捕捉のための方法、装置および製造方法の複数の実施形態が本明細書で説明される。いくつかの実施形態では、本方法、装置および製造方法は、フル解像度プレノプティックカメラ（放射輝度カメラまたはライトフィールドカメラとも呼ばれる）に、またはそのカメラの構成要素に適用することができる。これらの方法および装置は、開示する２表面マイクロレンズアレイ（または同様の構造）を具現するプレノプティックカメラの画像捕捉能力において、既存の市販の実施形態をしのぐ改善を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書で説明するプレノプティックカメラは、携帯電話または他のモバイルデバイスの一部となる場合があり、したがってコンパクトなパッケージ内に収めるためにサイズが制約される。他の実施形態では、プレノプティックカメラは、独立型撮像デバイス（たとえば、カメラ）であり得る。
【００１３】
[0021]  プレノプティックカメラは、シーンの空間情報と角度情報の両方、たとえばフル４次元放射輝度を捕捉するので、プレノプティックカメラは、デジタル撮像に対して多くの新しい発展性を可能にする。本実施形態は、プレノプティックカメラによって捕捉された各ピクセルに対する深度マップを生成することによって、リフォーカス可能で高解像度の最終画像を作成することができる。高解像度は、多くの市販カメラで使用される２次元センサーを用いて４次元データを捕捉することを可能にし得る。しかしながら、プレノプティックカメラから作成された画像は、しばしば、低解像度を有する。
【００１４】
[0022]  図１は、画像処理システム（image processing system）１０５に結合されたプレノプティックカメラ１１５を含むプレノプティック撮像システム１００の一実施形態の一例のブロック図である。画像処理システム１０５はプレノプティックカメラ１１５と通信しており、プレノプティックカメラ１１５によって捕捉された画像を受けて処理するように構成される。いくつかの実施形態では、プレノプティックカメラ１１５は、カメラシステム内で使用される少なくとも１つの光学素子を備えることができ、カメラシステム（この図に示されず）は、シーンの画像をプレノプティックカメラ１１５によって視認されたように捕捉するように構成される。画像処理システム１０５は、捕捉された画像を操作、処理および保存するために使用される構成要素を含み得る。
【００１５】
[0023]  プレノプティックカメラ１１５は、シーンからの光を受け、案内および感知するように構成された構成要素を含む。図１に示すように、プレノプティックカメラ１１５は、対物レンズ１１０（それは主レンズ（mains lens）と呼ばれることもある）と、マイクロレンズアレイ１２５（それは第１のマイクロレンズアレイと呼ばれることもある）と、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０（それは第２のマイクロレンズアレイと本明細書で呼ばれることもある）と、フォトセンサー（photosensor）１３５とを含む。対物レンズ１１０は、シーン内のどこかに位置する関心のある少なくとも１つの対象物（たとえば、プレノプティックカメラ１１５の視野（field-of-view）内のシーンまたは対象物）を含み得るシーンからの光を受け取るように配置されて露出される。対物レンズ１１０において受け取られた光は対物レンズ１１０を通って伝搬し、マイクロレンズアレイ１２５上に入射する前に主レンズの画像平面１２０を通ってさらに伝搬する。図示の実施形態では、マイクロレンズアレイ１２５は、別個のマイクロレンズの２次元アレイを含むことができ、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの各々は、同じサイズおよび形状であり得る。マイクロレンズアレイ１２５は十分なマイクロレンズを備え、フォトセンサー１３５の活性領域が、対物レンズ１１０を通って伝搬する光によって形成された画像の少なくとも一部分を受け取るように配置され得る。マイクロレンズアレイ１２５は、特定の厚さを有する基板（substrate）（またはウェハ（wafer））の上にまたは基板から多分形成しており、形成された後、マイクロレンズアレイ１２５の厚さは、そこからまたはその上に形成されるウェハの厚さと同じまたは実質的に同じであり得る。
【００１６】
[0024]  対物レンズの画像平面１２０は、対物レンズを通って伝搬されるターゲットシーンからの光線が通過する所に位置する平面であり、そのような光線は画像計画１２０においてシーンの画像を形成する。ターゲットシーンは、放射（たとえば、光）を反射しているかまたは放射（たとえば、光）を放出している場合があり、光を反射および放出している場合がある。いくつかの実施形態では、マイクロレンズアレイ１２５内の第１の複数のマイクロレンズは、対物レンズ１１０の主レンズの画像平面１２０上に合焦され得る。すなわち、マイクロレンズアレイ１２５は、主レンズの画像平面１２０の方向に焦点距離を有してよく、焦点距離は、第１のマイクロレンズアレイ１２５と対物レンズ１１０の画像平面１２０との間の距離に等しいかまたは実質的に等しい。主レンズの画像平面１２０に物理的に位置する構造ではないことがあるが、主レンズの画像平面１２０は、対物レンズ１１０を通って伝搬する光によって生成されたシーンの「空中の（in the air）」画像を有する、空間内の平坦なロケーションであると見なされてもよい。対物レンズ１１０から受け取られた光は、マイクロレンズアレイ１２５を通って伝搬し、次いで、フォトセンサー１３５上に光を合焦させるように構成されたフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０を通って伝搬する。フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０は、別個のマイクロレンズの２次元アレイを含んでもよく、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズの各々は、同じサイズおよび形状であり得る。フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０は、配列され、配置されたいくつかのマイクロレンズを含んでもよく、したがって、フォトセンサー１３５の活性領域は、画像の少なくとも一部分を対物レンズ１１０によって捕捉された画像として受け取る。マイクロレンズアレイ１３０は、マイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズがそこからまたはその上に形成される基板（またはウェハ）を含み得る。フォトセンサー１３５は、マイクロレンズアレイ１２５からｆ以下の距離だけ離れて位置してもよく、ここでｆは、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの、フォトセンサー１３５の方向にある焦点距離（focal length）を指し、マイクロレンズアレイ１２５を通って伝搬し、同様にフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３５を通って伝搬する光が合焦される。フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０は、フォトセンサー１３５とフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の各マイクロレンズとの間にマイクロレンズアレイ１３０の厚さに等しい距離があるように、フォトセンサー１３５に結合する、その上に形成する、またはさもなければそれに付着することができる。フォトセンサー１３５とマイクロレンズアレイ１２５および１３０との間の距離は、プレノプティック撮像システム１００の光学設計に基づいて変化する場合がある。これらの距離は、ナイキスト周波数（Nyquist frequency）を超える変調伝達関数（ＭＴＦ）を達成するために変更され得る。
【００１７】
[0025]  動作時、マイクロレンズアレイ１２５の各マイクロレンズは、画像の一部分（たとえば、部位または領域）を表現するかまたはそれに対応する光を受け得る。画像の一部分を表現する光はマイクロレンズアレイ１２５を通って伝搬し、フォトセンサー１３５の対応する領域上に案内されるように、マイクロレンズアレイ１２５によって方向転換され得る。したがって、マイクロレンズアレイ１２５の各マイクロレンズおよびそれの対応するフォトセンサー１３５の領域は、画像平面において画像からの小画像を捕捉する小カメラと同様に機能することができ、ここでマイクロレンズアレイ１２５／フォトセンサー１３５のマイクロレンズの各々によって捕捉された小画像の編集が、主レンズの画像平面１２０における画像を捕捉する。マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズを主レンズの画像平面１２０において対物レンズ１１０によって作成された画像に合焦させることによって、プレノプティックカメラ１１５は、シーン（たとえば、ライトフィールド）からの放射輝度の位置情報を捕捉するように構成され得る。これは、プレノプティックカメラ１１５が、以前のカメラからの画像の解像度を超え、現代の写真撮影の要件および要望を満たす高解像度画像を、捕捉されたライトフィールド画像から生成することを可能にし得る。
【００１８】
[0026]  さらに図１を参照すると、画像処理システム１０５は、フォトセンサー１３５の各ピクセルにおいて受け取られた光、マイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０内の各マイクロレンズを通って伝搬する光の情報を受けて保存するためにフォトセンサー１３５と電子通信している。いくつかの実施形態では、フォトセンサー１３５は複数のピクセル（たとえば、メガピクセルフォトセンサー、など）を備えてもよく、複数のピクセルのうちの１つまたは複数のピクセルは、マイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の各マイクロレンズからシーンの部分を捕捉してもよい。ターゲット画像がフォトセンサー１３５上に捕捉された後、画像処理システム１０５は、アレイ内の各ピクセルに対する深度（depth）を計算してもよく、またはさもなければ、本発明の実施形態におけるフォトセンサー１３５によって収集されたデータから高解像度画像をレンダリングする。
【００１９】
[0027]  図１に示すように、距離「ａ」は、主レンズの画像平面１２０とマイクロレンズアレイ１２５との間の距離を示す。距離「ｂ」は、マイクロレンズアレイ１２５とフォトセンサー１３５との間の距離を表す。距離「ｆ」アズは、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの焦点距離を示し、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの各々は、同じ寸法である。上記で説明したように、フォトセンサー１３５はマイクロレンズアレイ１２５の焦点距離ｆ以内に位置するので、マイクロレンズアレイの焦点距離はフォトセンサー１３５の方向にある。距離ｂは、ｆ以下である。距離「ｃ」は、フォトセンサー１３５とフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０との間、たとえばフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズの表面からフォトセンサー１３５の表面までの距離を示す。いくつかの実施形態では、距離ａ、ｂおよびｃは調整される（したがって、マイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の位置を調整する）。マイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０は、主レンズの画像平面１２０とフォトセンサー１３５との間のそれらの位置に対して慎重に移動および／または調整され得る。たとえば、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の基板（またはウェハ）の厚さは、最適な設計性能を達成するために必要に応じて、マイクロレンズアレイ１２５がフォトセンサー１３５により近く移動されながら距離ｃを操作するように調整され得る。
【００２０】
[0028]  図２は、カメラ（camera）２００（それはプレノプティック撮像システム１００に対応し得る）内に一体化され得る様々な構成要素を含むプレノプティックカメラ２００の一実施形態の一例を示す。いくつかの実施形態では、カメラ２００は、２つの概略的部分、すなわち光学系２０１と制御／処理機器（controls/processing equipment）２０２とを備え得る。光学系２０１は、カメラ２００の光学構成要素のうちの１つまたは複数を含み得る。たとえば、光学系２０１は、シャッター（shutter）２０５と、対物レンズ１１０と、マイクロレンズアレイ（「第１のマイクロレンズアレイ」）１２５と、フォトセンサーマイクロレンズアレイ（「第２のマイクロレンズアレイ」）１３０とを含み得る。制御／処理機器２０２は多様な構成要素、たとえばフォトセンサー１３５と、シャッター制御（shutter control）２１０と、ビューファインダー／スクリーン（viewfinder/screen）２１５と、制御手段（controls）２２０と、調整機構（adjustment mechanism）２３０と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２３５と、プロセッサ２４０と、メモリ２４５と、データ処理モジュール（data processing module）２５０と、電源２５５とを含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書で列挙される構成要素に追加のまたはそれより少ない構成要素が、プレノプティックカメラ２００に含まれる場合がある。制御／処理機器２０２の構成要素は、それらの関連する機能を実行するために必要に応じて、ともに結合されてもよく、および／または互いに通信していてもよい。いくつかの実施形態では、上記で説明した１つまたは複数の構成要素は、光学系２０１および制御／処理機器２０２のうちの１つまたは複数の中にあってもよい。追加または代替として、光学系２０１の１つまたは複数の構成要素は制御／処理機器２０２の中に一体化されてもよく、その逆も同様である。
【００２１】
[0029]  いくつかの実施形態では、光学系２０１の１つまたは複数の構成要素は、それらが光学系２０１の他の構成要素に対して移動し得ないように、固定ロケーション内にあり得る。たとえば、対物レンズ１１０、第１のマイクロレンズアレイ１２５、および第２のマイクロレンズアレイ１３０のうちの１つまたは複数の位置が、他の構成要素のうちの１つまたは複数に対して固定され得る。いくつかの実施形態では、光学系２０１の構成要素のうちの１つまたは複数は、他の構成要素のうちの１つまたは複数に対して移動可能であり得る。たとえば、対物レンズ１１０は、たとえば、合焦させるために第１のマイクロレンズアレイ２４０に向かうかまたは離れる方向に移動可能であるように構成され得る。第１のマイクロレンズアレイ１２５は、たとえば、第１のマイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズと第２のマイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズとを整合させるために、対物レンズ１１０に向かうかまたは離れるように移動可能であるように構成されてもよく、および／または（対物レンズ１１０からフォトセンサー１３５までの光の光学経路に対して）横に移動するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、制御／処理機器２０２のフォトセンサー１３５は、従来の膜、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）などのうちの１つまたは複数を備え得る。
【００２２】
[0030]  いくつかの実施形態では、フォトセンサー１３０上に捕捉された画像は、制御／処理機器２００によって処理され得る。たとえば、データ処理モジュール２５０は、捕捉された画像から高解像度画像を生成するために、フル解像度ライトフィールドレンダリング方法（full-resolution light-field rendering method）（またはプレノプティックカメラ２００によって捕捉された画像に適用するための他の画像処理アルゴリズム）を使用し得る。いくつかの実施形態では、データ処理モジュール２５０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せを使用して実装され得る。いくつかの実施形態では、捕捉された画像は、フル解像度ライトフィールドレンダリング方法（または同様の方法）に基づいて高解像度画像を生成するように構成された外部レンダリングモジュールによって後でレンダリングするためにメモリ２４５に記憶され得る。いくつかの実施形態では、外部レンダリングモジュールは、別個のデバイスまたはコンピュータシステムとして構成され得る。いくつかの実施形態では、捕捉された画像から生成された高解像度画像は、メモリ２４５に記憶され得る。
【００２３】
[0031]  プレノプティックカメラ２００のシャッター２０５は、対物レンズ１１０の前または後ろに位置する場合がある。シャッター２０５は、光がフォトセンサー１３５まで至ることを許容されるときにどれだけの光がフォトセンサー１３５に渡されるかを制御するように構成され得る。たとえば、シャッター２０５が閉じられるとき、光は、光学系２０１の外側からフォトセンサー１３５に至ることはできない。シャッター２０５が開かれるとき、光は主レス１１０を通って、ならびに第１および第２のマイクロレンズアレイ１２５および１３０をそれぞれ通ってフォトセンサー１３５に渡ることができる。プロセッサ２４０は、シャッター制御２１０からの入力を受け取り、シャッター制御２１０に基づいてシャッター２０５の開閉を制御するように構成され得る。ビューファインダー／スクリーン２１５は、カメラ２００が所与の方向に起動されている場合に捕捉することになる画像のプレビューをプレノプティックカメラ２００のユーザに示すように構成され得る。いくつかの実施形態では、ビューファインダー／スクリーン２１５は、ユーザが、プレノプティックカメラ２００のオプションを（たとえば、メニューまたは同様のインターフェースを介して）視認して選択すること、またはプレノプティックカメラ２００によってすでに捕捉され、メモリ２４５に記憶されている画像を視認して修正することを可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、カメラ２００は、カメラ２００の構成要素に電力を供給するために電源２５５を利用し得る。いくつかの実施形態では、電源２５５は、バッテリー（たとえば、再充電可能または取替え可能バッテリー）または外部電力デバイスへのコネクタを備え得る。メモリ２４５は、光学系２０１によって捕捉され、データ処理モジュール２５０によって処理された画像を記憶するように構成され得る。いくつかの実施形態では、メモリ２４５は、制御手段２２０および調整機構２３０によって入力された設定および調整を記憶するように構成され得る。いくつかの実施形態では、メモリ２４５は、リムーバブルメモリであってもよく、またはリムーバブルメモリと固定メモリの組合せであってもよい。いくつかの実施形態では、メモリ２４５はすべて永続的であってもよい。
【００２４】
[0032]  いくつかの実施形態では、プレノプティックカメラ２００のＩ／Ｏインターフェース２３５は、コンピュータまたはビデオモニタなど、１つまたは複数の外部デバイスへのカメラ２００の接続を可能にするように構成され得る。たとえば、Ｉ／Ｏインターフェース２３５は、ＵＳＢコネクタ、ＨＤＭＩ（登録商標）コネクタなどを含み得る。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェース２３５は、カメラ２００と、接続された外部デバイスとの間で情報を転送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインターフェース２３５は、ワイヤレスに（たとえば、赤外線またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）を介して）情報を転送するように構成され得る。いくつかの実施形態では、上記で説明した制御手段２２０は、光学系２０１と関連付けられた設定（たとえば、シャッター速度、ズーム、Ｆナンバー、など）、カメラ２００のオプションおよびメニューをナビゲートすること、または捕捉された画像をデータ処理モジュール２５０を介して視認および／または修正することを含む、カメラ２００の１つまたは複数の態様を制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、調整機構は、相対位置、光学系２０１の構成要素のうちの１つまたは複数を調整するように構成され得る。たとえば、調整機構２３０は、第１のマイクロレンズアレイ１２５と第２のマイクロレンズアレイ１３０または対物レンズ１１０との間の距離を調整するように構成され得る。追加または代替として、調整機構２３０は、第２のマイクロレンズアレイ１３０とフォトセンサー１３５との間の距離を調整するように構成され得る。
【００２５】
[0033]  図３は、分解組立図、フォトセンサーマイクロレンズアレイおよび各アレイ上に複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイである。図３に示す構成要素は、縮尺通りに描かれていない。図３は、マイクロレンズアレイ１２５、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０、およびフォトセンサー１３５の各々の一部分の拡大図３００を示す。マイクロレンズアレイ１２５とフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の両方のマイクロレンズは、直径Ｄ  ３０５と、厚さＴ  ３１０と、焦点距離Ｆ  ３１５とを有する。マイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズの直径Ｄ  ３０５は、マイクロレンズアレイ１２５ウェハの長さに沿った、湾曲したレンズ部の長さに対応する。いくつかの実施形態では、マイクロレンズアレイ１２５とフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３５の両方のマイクロレンズの各々は、同じ直径３０５と、厚さ３１０と、焦点距離３１５とを有し得る。図３に示すように、マイクロレンズアレイ１２５内のマイクロレンズの直径Ｄ  ３０５は、マイクロレンズの最長寸法に沿ってマイクロレンズを横切る距離である。厚さＴ  ３１０は、マイクロレンズの湾曲面の最厚部からマイクロレンズアレイ１２５のウェハの対向面までの距離である。マイクロレンズの焦点距離Ｆ  ３１５は、マイクロレンズの中心（マイクロレンズの湾曲部の中心がマイクロレンズが上に配置されているウェハと交わる点）からマイクロレンズを通過する画像が合焦に至る点までの距離である）。
【００２６】
[0034]  低空間解像度（low spatial resolutions）および／または低角度解像度（low spatial resolutions）である場合、プレノプティックカメラは、しばしば、低解像度という欠点を有する。当初のプレノプティックカメラでは、マイクロレンズアレイは、カメラの主レンズとカメラのフォトセンサーとの間に配置される。マイクロレンズアレイは、フォトセンサーから１焦点距離だけ離れて配置され得る。主レンズは、マイクロレンズアレイにおいて合焦されてもよく、マイクロレンズアレイのマイクロレンズは無限大に合焦されてもよい。主レンズの焦点距離は、マイクロレンズの焦点距離よりもはるかに大きいので、各マイクロレンズは、メインカメラレンズ開口部（main camera lens aperture）において合焦され、写真撮影されている対象物上に合焦されない。マイクロレンズアレイの各マイクロレンズは、最終画像の単一のピクセルに寄与し得る。したがって、最終画像内のピクセル数は、マイクロレンズアレイを形成するマイクロレンズの数によって制約を受ける場合がある。これらのプレノプティックカメラの光学的特性は、低空間解像度と低角度解像度の両方をもたらす場合がある。
【００２７】
[0035]  最近の進歩は、マイクロレンズアレイとフォトセンサーとの間の１焦点距離の間隔を維持しながらアレイのマイクロレンズがフォトセンサーと主レンズの画像平面との間のある位置から主レンズの画像平面上に合焦するように、マイクロレンズアレイを移動させまたは設置した。この構造的変化は、空間解像度の向上が角度解像度の低下をもたらす場合があり、その逆も同様であるように、空間解像度と角度解像度との間のトレードオブを提供し得る。また、マイクロレンズは、無限大ではなく主レンズの画像平面上に合焦される。これは、マイクロレンズアレイのマイクロレンズが主レンズによって見られる画像の真の複数の画像を生成することを可能にする。次いで、マイクロレンズの各々は、主レンズによって形成された画像に対してぴったりと拡縮された（just scaled）真の画像（real image）をセンサー上に形成する。したがって、画像の解像度（resolution）の数は、もはや、マイクロレンズの数のみに関係するのではなく、マイクロレンズによって生成された画像の解像度に関係する。
【００２８】
[0036]  プレノプティックカメラの実施形態を改善するために、関係する光学素子に対する変調伝達関数（ＭＴＦ）、特にマイクロレンズのＭＴＦが改善されるべきである。光学素子のＭＴＦは、輝度変化（brightness variations）（または対象物もしくはシーンのコントラスト）を、それらが光学素子を通過するときに保存するための光学素子の能力に対応する。いくつかの実施形態では、これは、光学素子によって視認される対象物またはシーンの空間周波数と相関する場合がある。特に、ＭＴＦは、光学素子がどれほど良好に、光学素子によって捕捉または視認されているシーン内の高周波数の対象物（たとえば、いくつかの小対象物またはシャープエッジ）を伝達するかを識別することができる。光学素子が劣悪な（低い）ＭＴＦを有する場合、対象物の周波数が高いとき、光学素子によって生成された画像は、高鮮明度の小対象物／シャープエッジを持たない）。光学素子が良好な（高い）ＭＴＦを有し、対象物の周波数が高いとき、光学素子によって生成された画像は、劣悪なＭＴＦを有する光学素子より高い鮮明度の小対象物／シャープエッジを有し得る。本質的に、光学素子のＭＴＦは、得られた画像の解像度およびコントラストに対応し得る。
【００２９】
[0037]  光学素子または光学システムのＭＴＦを識別するには、ＭＴＦチャートが使用され得る。ＭＴＦチャート上で（図４Ａ〜図４Ｄに見られるように）、ｙ軸がＭＴＦ値をパーセンテージで表し、一方ｘ軸が増加する線対の周波数（line pair frequency）を表すことができる。全体的に、線対の周波数がｘ軸に沿って増加するにつれて、光学素子のＭＴＦ値は減少する。ＭＴＦチャートは、所与の線対の周波数値に対して、線対のどのパーセンテージが、それらが光学素子を通過するときに保存されるかを示す。したがって、所与の線対の周波数においてより高いＭＴＦを有する第１の光学素子が、同じ線対の周波数においてより低いＭＴＦを有する第２の光学素子よりも、より低い光学素子より良好であり得（よりシャープな画像を提供し得ることを意味する）、他のすべての態様は等しい。たとえば、携帯電話カメラの光学システムは、３５０ｌｐ／ｍｍの線対の周波数において約２０％のＭＴＦを有し得る。他のカメラと比較して、このＭＴＦは平均より低く、携帯電話カメラは劣悪なカメラとして記述され得る。上記の３５０ｌｐ／ｍｍはナイキスト周波数を超えており、今のところ多くのカメラはナイキスト周波数を超える応答を必要としていない。
【００３０】
[0038]  いくつかの実施形態では、プレノプティックカメラは、カメラの光学素子によって生成された画像の解像度を強化するために超解像（super-resolution）を使用する。超解像は、最終画像の解像度をそのセンサーのピクセル解像度を超えて増加させることを伴い得る。超解像は、複数の画像（たとえば、マイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズの複数の画像）を使用する。超解像は、大部分のレンズにおいて制限される、ナイキスト周波数を超えるＭＴＦを使用するので、超解像は、プレノプティックカメラ内で使用されるレンズ（たとえば、マイクロレンズアレイのマイクロレンズ）のＭＴＦによって制限される場合がある。特に、単要素レンズ（single element lenses）は、ナイキスト周波数を超えると制限されるＭＴＦを有する。超解像は、ビデオまたは画像をアップスケールするための方法または技法のセットを記述し得る。超解像は、捕捉されているシーン内の高周波数対象物に対して高応答を有する光学素子を使用することによって改善され得るので、高ＭＴＦを有する光学素子が望ましい。たとえば、マイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０は、ナイキスト周波数を超えてマイクロレンズアレイのＭＴＦを増加させるように光学的に設計されてよく、超解像のファクタを改善する、２層マイクロレンズアレイを形成し得る。
【００３１】
[0039]  したがって、プレノプティックカメラ内で使用される光学素子に対するＭＴＦをフォトセンサー１３５のナイキスト周波数を超えて改善することは、捕捉された対象物またはシーンから画像を生成することにおいて超解像の方法および技法を適用することの有用性を証明し得る。たとえば、上記で説明した携帯電話カメラによって、ナイキスト周波数は約５００ｌｐ／ｍｍになり得る。しかしながら、フォトセンサー１３５のナイキスト周波数より高い周波数において大部分の線対を保存することを可能にするように光学素子のＭＴＦを改善することは、超解像の技法および方法を改善し得る。
【００３２】
[0040]  たとえば、本明細書で説明する方法および装置に関して上記で説明した携帯電話カメラによって、５００ ｌｐ／ｍｍのナイキスト周波数は７００ ｌｐ／ｍｍまたは１０００ ｌｐ／ｍｍまで凌駕され得る。周波数におけるそのような増加は、周波数がフォトセンサー上で利用可能なピクセルを超えることを意味してよく、信号の波長の位相は、フォトセンサーの２つのピクセル間の距離より短い。ナイキスト周波数を超えるより高い周波数は、超解像に恩恵をもたらす。これは、より高い周波数は、超解像に基づいて最終画像のより良い解像度をもたらす、より多くの情報が利用可能であることを意味するからである。しかしながら、ナイキスト周波数を超えるより高い周波数に到達するために、そのような周波数に到達することは、これらの高い周波数における良好な応答（たとえば、これらの周波数における高い（所与のしきい値を超える）ＭＴＦ）が可能な光学系を必要とする場合がある。しかしながら、（回折限界の光学系の理論（theories of diffraction limited optics）に従う）すべてのレンズは、カットオフ周波数（cutoff frequency）を有する。たとえば、レンズは、たとえ完全な光学特性を有するレンズであっても、特定の周波数（たとえば、カットオフ周波数）に制限される。レンズは、カットオフ周波数を超える周波数に応答せず、したがってカットオフ周波数以上において、カットオフ周波数より低い周波数だけを通すフィルタとして働く。
【００３３】
[0041]  ナイキスト周波数を超える周波数を捕捉するために、問題の光学素子に対する３つの要件があり得る。
【００３４】
[0042]  第１に、光学素子は、好ましくはｆ／１に等しいかまたは近い（たとえば、ｆ／１またはｆ／１．４）低Ｆナンバーを有するべきである。使用される光学素子は、センサー上に高解像度画像を取得するために低Ｆナンバー（Ｆ／１に近い）において線対の高周波数を通すことができるべきである。
【００３５】
[0043]  第２に、マイクロレンズアレイのマイクロレンズのＦナンバーは、対物レンズと一致すべきである。たとえば、上記で説明した図１のプレノプティックカメラ１００を使用して、対物レンズ１１０は、対物レンズ１１０とマイクロレンズアレイ１２５との間の主レンズの画像平面１１５においてプレノプティックカメラ１００によって視認される画像を、（フォトセンサーまたは他の材料／対象物／構成要素の上ではなく）単に空中に合焦させ、それゆえ画像はどこかに合焦される。この画像はマイクロレンズアレイ１２５によって空中から獲得され、マイクロレンズアレイ１２５はその画像をフォトセンサー１３５上にマッピングする。したがって、プレノプティックカメラ１００は「２段階（two stage）」システムであってよく、第１の段階は、対物レンズ１１０によって視認される対象物またはシーンの画像を生成することを備え、第２の段階は、主レンズの画像平面１１５からの生成された画像をマイクロレンズアレイ１２５を介してフォトセンサー１３５にマッピングすることを備える。マイクロレンズアレイ１２５の各マイクロレンズは、主レンズの画像平面における画像の一片のピクチャを取得し、そのピクチャをフォトセンサー１３５にマッピングするマイクロカメラ（microcamera）として働くことができる。マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズは低Ｆナンバー（たとえば、ｆ／１またはｆ／１．４）におけるものでなければならないので、対物レンズもまた、低Ｆナンバー（たとえば、ｆ／１またはｆ／１．４）を有するべきである。ｆ／１は届きにくいが、ｆ／１．４は取得するのがより容易であり得る。
【００３６】
[0044]  第３に、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの視野（field of view）は、対物レンズ１１０のＦナンバーに対応するように構成されるべきである。光学素子のＦナンバーは、通常、焦点距離と開口（aperture）の直径との比を定義する数である。光学素子の伝送効率を無視するとき、対象物またはシーンの輝度に対する光学素子を通過した画像の輝度は、Ｆナンバーの２乗で減少する。マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズは、対物レンズ１１０の全開口を見るように構成され得る。Ｆナンバーは、実際には、レンズの入射瞳孔（entrance pupil）の直径に対する焦点距離の比である。Ｆナンバーは、近似的に、レンズに入り得る最大の光錐の半角（a half-angle of a maximum cone of light）の正接（tangent）である。代替として、Ｆナンバーは、レンズの開口数（ＮＡ：numerical aperture）の逆数の半分として定量化され得る。ＮＡ＝ｎ＊ｓｉｎθ、ここでｎはレンズが作用する媒体の屈折率であり、θはレンズに入り得る最大の光錐の半角である。マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの視野は、少なくとも、対物レンズ１１０の直径まであり得る。たとえば、対物レンズがｆ／１のＦナンバーを有するとき、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの視野は、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの光軸(optical axis)の両側に２６度となるように構成され得る。これは、角度θの正接を使用して計算され得る。ｆ／１．４において、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズは、それらが対物レンズ１１０によって生成された全画像（および対物レンズ１１０全体）を見ることができるように、＋／−２０度の視野によって構成され得る。したがって、マイクロレンズアレイ１２５の各マイクロレンズは、わずかに異なる観点（slightly different perspective）において対物レンズ１１０を通して見る場合があるので、マイクロレンズアレイ１２５の各マイクロレンズは、対物レンズ１１０によって捕捉されたシーンのわずかに異なる部分を視認する場合がある。
【００３７】
[0045]  これらの３つの要件が満たされるとき、対物レンズ１１０によって生成された画像は、たとえば７００ｌｐ／ｍｍにおいて、非常にシャープ（たとえば、回折限界（diffraction limit）近く）であり得る。したがって、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズは、それらが、７００ｌｐ／ｍｍにおいて画像の少なくとも２０〜３０％をフォトセンサー１３５に渡すようなＭＴＦを有するように構成されてよく、言い換えれば、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズは非常にシャープなレンズであるべきである。
【００３８】
[0046]  加えて、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの寸法が、（マイクロレンズの幾何学的関係（geometric relationship）を維持しながら）より小さくされるにつれて、マイクロレンズの光学パラメータは良くなる（たとえば、マイクロレンズの各々に対するＭＴＦ（周波数応答）が回折限界に近づくことを意味する）。図４Ａ〜図４Ｄは、同じ幾何学的関係を有する様々なサイズのマイクロレンズに対するＭＴＦにおける改善を示す。図４Ａ〜図４Ｄの各々に示すように、シミュレーションにおいて使用されるレンズの各々に対するＦナンバーはｆ／１である。
【００３９】
[0047]  マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの寸法がより小さくされるにつれてと記述されるとき、これは、レンズの物理態様の幾何学的関係（たとえば、焦点距離、厚さおよびマイクロレンズの直径の間の関係は同じままである）が、マイクロレンズの物理サイズはより小さくなるという事実を指す。たとえば、第１のマイクロレンズが、同じ幾何学的関係を有する第２のマイクロレンズのサイズの半分であるとき、第１のマイクロレンズの角度、関係などのパラメータのすべては第２のマイクロレンズのパラメータと同じであるが、第１のマイクロレンズの物理サイズは第２のマイクロレンズの物理サイズより小さい。
【００４０】
[0048]  たとえば、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、図４Ａ〜図４Ｄの各々は、マイクロレンズアレイ１２５からのマイクロレンズ、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０からのフォトセンサーマイクロレンズ、およびそれぞれのマイクロレンズを通過してフォトセンサー１３５上に合焦された信号に対するフォトセンサー１３５の実施形態のＭＴＦチャートおよび概略ブロック図を示す。概略ブロック図は、マイクロレンズの物理パラメータ（たとえば、Ｆナンバー、直径（Ｄ）、厚さ（ｔ）、および特定の図においてシミュレーションされたマイクロレンズの焦点距離）を記述する。
【００４１】
[0049]  これらの図に示すように、あなたがマイクロレンズの物理サイズを調整する間に幾何学的関係を同じに保持する場合、ＭＴＦは、マイクロレンズがより小さくなるにつれて一貫して改善する。この改善は、部分的には、（収差理論（aberration theory）と関連して）レンズが小さくなるにつれてレンズにおける収差（aberration）が低減することによるものと説明され得る。レンズのいくつかの収差は、光学素子の幾何学的形状、たとえばサイズおよび形状による場合がある。これらの収差は、ザイデル収差（Seidel aberrations）と呼ばれることがある。たとえば、光軸を外れた点からの光線に影響を与えるコマ収差（coma）は、マイクロレンズの態様が同じままであることを維持しながら、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズの直径が低減されるにつれて改善され得る収差である。
【００４２】
[0050]  図４Ａ〜図４Ｄは、低Ｆナンバープレノプティックカメラのための２表面マイクロレンズアレイの複数の実施形態に対する様々な概略ブロック図および関連するＭＴＦチャートを示す。各概略ブロック図は、互いに対向する凸マイクロレンズを有する２つの単一表面マイクロレンズと、フォトセンサーと備える２表面マイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイを通過してフォトセンサー上に合焦される３つの信号の例とを示す。３つの信号は、光軸に平行な第１の信号と、光軸と５度ずれている第２の信号と、光軸と１０度ずれている第３の信号とを表す。概略ブロック図に示すマイクロレンズアレイのマイクロレンズの各々は、ｆ／１のＦナンバーを有する。図４Ａのマイクロレンズは、１５０ミクロンの焦点距離（Ｆ）と、１５４ミクロンの直径と、２１５ミクロンの厚さとを有する。上記で説明したように、図４Ａ〜図４Ｄにおけるマイクロレンズの直径は、（図４Ａ〜図４Ｄに示すように）マイクロレンズアレイのウェハの長さに沿ったマイクロレンズの湾曲部の長さに対応する。図４Ａ〜図４Ｄに示すように、融解石英（fused silica）の厚さは、フォトセンサー１３５（図１）からマイクロレンズアレイ１２５（図１）の遠端までの距離であるとして測定可能である。図４Ａ〜図４Ｄでは、焦点距離Ｆは、マルチレンズシステムの複雑さによって物理的に測定することはできない。図４Ｂのマイクロレンズは、１００ミクロンの焦点距離（Ｆ）と、１０２ミクロンの直径と、１４２ミクロンの厚さとを有する。図４Ｃのマイクロレンズは、５０ミクロンの焦点距離（Ｆ）と、５２ミクロンの直径と、７０ミクロンの厚さとを有する。図４Ｄのマイクロレンズは、２５ミクロンの焦点距離（Ｆ）と、２５．４ミクロンの直径と、３５ミクロンの厚さとを有する。
【００４３】
[0051]  図４Ａ〜図４Ｄに示すように（および上記で言及したザイデル収差の知識によって検証されるように）、光学素子のＭＴＦは、マイクロレンズが光学素子の関係を維持しながらサイズを縮小するにつれて、それらのそれぞれの回折限界に近づく。図４Ａ〜図４Ｄを順次見ていくと、各図のＭＴＦ曲線は改善しており、図４ＤのＭＴＦは図４ＡのＭＴＦよりずっと改善されており、図４Ａ〜図４Ｄの各々は１つずつＭＴＦにおける改善を示している。上記で説明したように、Ｆナンバーはレンズの各々に対して同じであり、焦点距離、直径および厚さは図４Ａから図４Ｄにかけて低減されている。
【００４４】
[0052]  上述のように、図４Ａは、ｆ／１において１５０ミクロンの焦点距離と、１５４ミクロンの直径と、２１５ミクロンの厚さとを有するマイクロレンズと、マイクロレンズの光軸に関連する３つの信号とを示す。図４ＡのＭＴＦチャートは、それぞれのマイクロレンズのＭＴＦを有する典型的なＭＴＦチャートを、ｙ軸に沿ったパーセンテージおよびｘ軸に沿った単位がｌｐ／ｍｍの周波数として示す。チャートは、回折限界のＭＴＦ値を示し、それは、ちょうど回折限界にある光学素子（完全な光学素子）に対する線である。加えて、チャートは、（光軸において、光軸から５度ずれて、および光軸から１０度ずれて）受け取られた３つの信号に関連するマイクロレンズのＭＴＦの２つの表現を示す。３つの信号（および回折限界の表現）の各々は２つの別個の線を含み、一方はマイクロレンズのサジタルＭＴＦ（sagittal MTF）に対するものであり、他方はメリジオナルＭＴＦ（meridional MTF）に対するものである。図４Ａ〜図４Ｄに関する以下の説明では、以下では述べないが、説明は、ｘ軸に沿った１０００ ｌｐ／ｍｍにおける様々な信号のＭＴＦ値に注目する。
【００４５】
[0053]  図４Ａでは、回折限界のレンズは「完全なレンズ（perfect lens）」であるので、回折限界のマイクロレンズを表す線は、ｘ軸全体を通してｙ軸上に最高値を有する。回折限界の表現に続いて、光軸から５度ずれて受け取られた信号（破線）が、図４Ａのマイクロレンズに対する最高のＭＴＦを有し、実線のＭＴＦが次の最高のＭＴＦを有する。次の最高のＭＴＦは、光軸から１０度ずれた信号（実線）の１つのＭＴＦ（実線）に属する。次いで、光軸における信号のＭＴＦ線が（破線と実線の両方で）示され、光軸から１０度ずれた信号の１つのＭＴＦ線（破線）は、チャート全体を通して最低のｙ軸の値を有する。図示のように、回折限界の光学素子は、１０００ ｌｐ／ｍｍにおいて約３０％（ｙ軸上で０．３）のＭＴＦ値を有するように構成され得る。図４Ａのマイクロレンズを通過する３つの信号に対するＭＴＦ線は、約２７％から下方に約１％までに及ぶ。
【００４６】
[0054]  上述のように、図４Ｂは、ｆ／１において１００ミクロンの焦点距離と、１０２ミクロンの直径と、１４２ミクロンの厚さとを有するマイクロレンズと、マイクロレンズの光軸に関連する３つの信号とを示す。図４ＡのＭＴＦチャートと同様に、図４ＢのＭＴＦチャートは、それぞれのマイクロレンズのＭＴＦを有する典型的なＭＴＦチャートを、ｙ軸に沿ったパーセンテージおよびｘ軸に沿った単位がｌｐ／ｍｍの周波数として示す。チャートは、回折限界のＭＴＦ値を示し、それは、ちょうど回折限界にある光学素子（完全な光学素子）に対する線である。加えて、チャートは、（光軸において、光軸から５度ずれて、および光軸から１０度ずれて）受け取られた３つの信号に関連するマイクロレンズのＭＴＦの２つの表現を示す。３つの信号（および回折限界の表現）の各々は２つの別個の線を含み、一方はマイクロレンズのサジタルＭＴＦに対するものであり、他方はメリジオナルＭＴＦに対するものである。
【００４７】
[0055]  図４Ｂでは、回折限界のレンズは「完全なレンズ」であるので、回折限界のマイクロレンズを表す線は、ｘ軸全体を通してｙ軸上に最高値を有する。回折限界の表現に続いて、光軸から５度ずれて受け取られた信号（破線）が、図４Ａのマイクロレンズに対する最高のＭＴＦを有し、実線のＭＴＦが次の最高のＭＴＦを有する。次の最高のＭＴＦは、光軸から１０度ずれた信号（実線）の１つのＭＴＦ（実線）に属する。次いで、光軸における信号のＭＴＦ線が（破線と実線の両方で）示され、光軸から１０度ずれた信号の１つのＭＴＦ線（破線）は、チャート全体を通して最低のｙ軸の値を有する。図示のように、回折限界の光学素子は、１０００ ｌｐ／ｍｍにおいて約３０％（ｙ軸上で０．３）のＭＴＦ値を有するように構成され得る。図４ＡのＭＴＦ線と比較すると、図４Ｂのマイクロレンズを通過する３つの信号に対するＭＴＦ線は、全体的にずっと改善されている。図４ＢのＭＴＦ線は、約２９％から下方に約５％までに及ぶ。光軸から５度ずれた信号に対するマイクロレンズのＭＴＦは、約２５および２７％から２７（実線）および２９％（破線）まで改善する一方で、光軸から１０度ずれた信号（実線）および光軸に平行な信号のＭＴＦは、１７％から約２３％まで改善する。光軸から１０度ずれた信号に対する破線のＭＴＦは、約５％まで改善する。
【００４８】
[0056]  上述のように、図４Ｃは、ｆ／１において５０ミクロンの焦点距離と、５２ミクロンの直径と、７０ミクロンの厚さとを有するマイクロレンズと、マイクロレンズの光軸に関連する３つの信号とを示す。図４Ａおよび図４ＢのＭＴＦチャートと同様に、図４ＣのＭＴＦチャートは、それぞれのマイクロレンズのＭＴＦを有する典型的なＭＴＦチャートを、ｙ軸に沿ったパーセンテージおよびｘ軸に沿った単位がｌｐ／ｍｍの周波数として示す。チャートは、回折限界のＭＴＦ値を示し、それは、ちょうど回折限界にある光学素子（完全な光学素子）に対する線である。加えて、チャートは、（光軸において、光軸から５度ずれて、および光軸から１０度ずれて）受け取られた３つの信号に関連するマイクロレンズのＭＴＦの２つの表現を示す。３つの信号（および回折限界の表現）の各々は２つの別個の線を含み、一方はマイクロレンズのサジタルＭＴＦに対するものであり、他方はメリジオナルＭＴＦに対するものである。
【００４９】
[0057]  図４Ｃでは、回折限界のレンズのＭＴＦは、光軸から５度ずれた信号に対するマイクロレンズの破線のＭＴＦよりわずかに低く、ともに約３０％において実際に示されており、これらは物理的波動光学（physical wave optics）ではなく単なる光線光学（ray optics）を使用したシミュレーションソフトウェアの結果であり得る。次に、光軸から５度ずれて受け取られた信号（実線）は、図４Ｃのマイクロレンズに対して最高のＭＴＦを有する。次の最高のＭＴＦは、光軸から１０度ずれた信号（実線）の１つのＭＴＦ（実線）に属する。次いで、光軸における信号のＭＴＦ線が（破線と実線の両方で）示され、光軸から１０度ずれた信号の１つのＭＴＦ線（破線）は、チャート全体を通して最低のｙ軸の値を有する。図４Ａおよび図４ＢのＭＴＦ線と比較すると、図４Ｃのマイクロレンズを通過する３つの信号に対するＭＴＦ線は、全体的に改善されている。図４ＣのＭＴＦ線は、約３０％から下方に約１７％までに及ぶ。光軸から５度ずれた信号に対するマイクロレンズのＭＴＦは、約３０％まで改善する（実線と破線の両方）一方で、光軸から１０度ずれた信号（実線）および光軸に平行な信号に対するＭＴＦは、約２８％まで改善する。光軸から１０度ずれた信号に対する破線のＭＴＦは、約１７％まで改善する。
【００５０】
[0058]  最後に図４Ｄは、上述のように、ｆ／１において２５ミクロンの焦点距離と、２５．４ミクロンの直径と、３５ミクロンの厚さとを有するマイクロレンズと、マイクロレンズの光軸に関連する３つの信号とを示す。図４Ａ〜図４ＣのＭＴＦチャートと同様に、図４ＤのＭＴＦチャートは、それぞれのマイクロレンズのＭＴＦを有する典型的なＭＴＦチャートを、ｙ軸に沿ったパーセンテージおよびｘ軸に沿った単位がｌｐ／ｍｍの周波数として示す。チャートは、回折限界のＭＴＦ値を示し、それは、ちょうど回折限界にある光学素子（完全な光学素子）に対する線である。加えて、チャートは、（光軸において、光軸から５度ずれて、および光軸から１０度ずれて）受け取られた３つの信号に関連するマイクロレンズのＭＴＦの２つの表現を示す。３つの信号（および回折限界の表現）の各々は２つの別個の線を含み、一方はマイクロレンズのサジタルＭＴＦに対するものであり、他方はメリジオナルＭＴＦに対するものである。
【００５１】
[0059]  図４Ｄに示すように、回折限界のレンズのＭＴＦは、光軸から５度および１０度ずれた信号に対するマイクロレンズのＭＴＦよりわずかに低く、ともに約３０％において実際に示されている。次に、光軸から５度ずれて受け取られた信号は、図４Ｄのマイクロレンズに対して最高のＭＴＦを有する。次の最高のＭＴＦは、光軸から１０度ずれた信号（実線）の、同じく約３０％における１つのＭＴＦに属する。次いで、光軸における信号のＭＴＦ線が、約２９％におけるＭＴＦによって（破線と実線の両方で）示される。
【００５２】
[0060]  マイクロレンズに必要な寸法が知られると（図４Ｄに基づいて、マイクロレンズアレイ１２５とフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の両方に対するマイクロレンズは、２５ミクロンの焦点距離と、２５．４ミクロンの直径と、３５ミクロンの厚さとを有するべきである、マイクロレンズは製造されなければならない。しかしながら、マイクロレンズを製造するために知られているプロセスは、このサイズのマイクロレンズに容易に適用され得ない。マイクロレンズのための知られている製造プロセスは、直径約０．５ミリメートルのマイクロレンズに対して最も良好に利用され得る。しかしながら、マイクロレンズのサイズがより小さいレンズになるにつれて、それらのレンズを製造することは困難さを増す。マイクロレンズがより小さくなるにつれて、マイクロレンズの生産における様々な問題が生じ得る。たとえば、マイクロレンズの（互いのまたはフォトセンサー１３５との）整合は、マイクロレンズがより小さくなるにつれてより困難になる。
【００５３】
[0061]  製造時、（ガラス製の）マイクロレンズがウェハ上に形成され得る。これらのウェハは、ガラス（glass）（または光学系内で使用される任意の他の材料）で作製されてよく、ガラスウェハは、しばしばその上に形成されるマイクロレンズより厚い。たとえば、１５０ミクロンの厚さを有するマイクロレンズに対して、ガラスウェハは５００ミクロンの厚さを有する場合がある。光学系の製造において使用されるウェハ開発プロセスは、半導体産業において使用されるプロセスと同様であり得るが、ケイ素ではなく二酸化ケイ素（ガラス）を使用する。いくつかの実施形態では、マイクロレンズは、ガラスウェハ上に堆積されたエポキシから形成され得る。ウェハレベルの光学系に対してこのプロセスを使用するとき、半導体産業において生じるものと同じ問題が、ウェハレベルの光学系において生じる場合がある。
【００５４】
[0062]  マイクロレンズは、単一の表面として製造され得る。複数の光学素子および／または複数のレンズ表面（multiple lens surfaces）を含み得るカメラの対物レンズ１１０とは違って、マイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズはそれぞれ、単一の湾曲面を備え得る。マイクロレンズの（湾曲面と反対の）他方の表面は平坦であり得る。図３の例示的な実装形態に示すように、マイクロレンズアレイ１２５の湾曲面およびマイクロレンズアレイ１２５の湾曲面は、互い対向して配設され得る。したがって、マイクロレンズアレイ１２５の平坦な表面は、対物レンズ１１０に面してもよく、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の平坦な表面は、フォトセンサー１３０に面し、それに隣接して配設されてもよい。そのような小さいサイズにおいて２つの湾曲面を整合させることは困難であり得るので、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０およびマイクロレンズアレイ１２５はそれぞれ、平坦な表面と湾曲面とを含み得る。
【００５５】
[0063]  追加または代替として、マイクロレンズがその上に形成されたガラスウェハは、１ｍｍまたは０．５ｍｍの厚さを有し得る。０．５ｍｍ未満において、ガラスウェハは脆弱で取り扱いが難しくなる場合がある。したがって、ウェハの対向する両面上のマイクロレンズは整合させることが困難であり、ガラスウェハの厚さが両マイクロレンズをあまりに遠く離れさせる場合があるので、２表面マイクロレンズは、単一のウェハ上に製造することは極めて困難であり得る。マイクロレンズの（２５ミクロンほどの短さの短い焦点距離を仮定すると、マイクロレンズアレイ１２５のマイクロレンズ間の距離は、焦点距離未満であるべきである。したがって、２つのマイクロレンズが同じガラスウェハ上に形成される場合、ウェハは２０〜５０ミクロンの間の厚さである必要があり、そのような薄いウェハは容易に製造されるものではない。
【００５６】
[0064]  ガラスウェハはそのように厚いので、マイクロレンズ構造（ガラスウェハおよびマイクロレンズ）は、マイクロレンズがフォトセンサーに面するように設置されなければならない。マイクロレンズがフォトセンサーから離れて面する場合、（マイクロレンズ自体を通過した後の）光は、少なくとも５００ミクロンのガラスを（またはガラスウェハの厚さのどんなものでも）通過しなければならず、ガラスのこの厚さはマイクロレンズの焦点距離よりずっと大きく、それゆえフォトセンサーが捕捉する画像は存在しないことになる。しかしながら、マイクロレンズが、（ガラス部がセンサーから離れて面しているように）フォトセンサーに面するように回転された場合、光が通過する第２の表面は存在せず、単一の表面がフォトセンサーに近接することになり、フォトセンサーは、マイクロレンズアレイのマイクロレンズから合焦された画像を捕捉することができることになる。
【００５７】
[0065]  プレノプティックカメラの本実施形態は、ガラスウェハ上にエポキシを成型することによってマイクロレンズを製造し得る。たとえば、ガラスウェハの一側面はエポキシでカバーされ得る。次いで、マイクロレンズアレイのマイクロレンズは、エポキシ上に成型され得る。エポキシはガラスより低い融点を有する（ガラスはあまりに熱くてフォトセンサーを破壊する場合がある）ので、エポキシは、フォトセンサー上に堆積させるのに好適な材料であり得る。いくつかの実施形態では、エポキシがフォトセンサー上で高速回転させられ、マスターモールド（master mold）が、エポキシ内にマイクロレンズを複製するために使用され得る。いくつかの実施形態では、次いで、マイクロレンズアレイのマイクロレンズが主レンズの画像平面における画像をフォトセンサー上に適切に合焦させ得るように、エポキシマイクロレンズのウェハが、センサーに極めて近接して（２０〜３０ミクロン）設置され得る。２０〜３０ミクロンは、マイクロレンズアレイのマイクロレンズの焦点距離に起因して、マイクロレンズアレイのロケーションが、センサーから操作され得る唯一の距離であり得る。マイクロレンズアレイにおいて使用されるマイクロレンズは、これらのレンズがしばしば有する小さい視野（field of view）ＦＯＶに起因する問題がある場合がある。たとえば、図４Ａ〜図４Ｄでは、光軸から１０度ずれている信号は最悪のＭＴＦを有しており、光軸から５度ずれている信号は１０度ずれている信号より良いＭＴＦを有しており、光軸に平行な信号は最良のＭＴＦを有している。これは、信号が光軸から遠く離れると、レンズはもはやその信号に対して対称でなくなるという事実に起因する場合がある。これらの実施形態は単一のレンズを備えるだけなので、その不完全性を訂正する方法はなく、収差が生成され、それが低ＭＴＦをもたらす場合がある。
【００５８】
[0066]  したがって、上記で説明し、図１〜図４Ｄで示した第２のレンズ表面は、我々が、２つの別個のウェハ上に形成された２表面を使用することによってマイクロレンズのＦＯＶを増加させることを可能にし、ここで、別個のウェハの各々の上に形成されたマイクロレンズは、各ウェハのマイクロレンズが互いに対向するように（図４Ａ〜図４Ｄに示すように配置される。２つのマイクロレンズの間の距離は非常に小さくなり得る（たとえば、２０ミクロン未満。上記で説明したように、ウェハ上でマイクロレンズがフォトセンサーに最も近いウェハは、許容される厚さ（および他の実際的な問題）において制限され得る。したがって、フォトセンサーはエポキシでカバーされてもよく、マイクロレンズは、フォトセンサーを直接カバーするエポキシ上に直接複製されてもよい。たとえば、図４Ａ〜図４Ｄの概略ブロック図では、右側のレンズはエポキシで形成され、フォトセンサー上に複製されている。他方のウェハ（左側のマイクロレンズ）は、依然として０．５ｍｍの厚さのガラスウェハであってもよく、そのウェハは、エポキシマイクロレンズウェハおよびセンサーと整合され得る。
【００５９】
[0067]  したがって、２つのレンズ表面を有する２つのバージョンのプレノプティックカメラが存在し得る。
【００６０】
[0068]  第１に、２つのマイクロレンズアレイはそれぞれガラスウェハを使用してもよく、（フォトセンサーに最も近いマイクロレンズアレイに対する）第２のガラスウェハは可能な限り薄い。このバージョンは、ガラスが非常に薄い厚さにおいてどれほど脆弱であるかによって制限され得る。
【００６１】
[0069]  第２に、（フォトセンサーから最も遠い）第１のマイクロレンズアレイは、フォトセンサーを直接カバーするエポキシ層上に複製されてもよく、他方のマイクロレンズアレイに対する単一のガラスウェハは通常の厚さであってもよい。
【００６２】
[0070]  図４Ａ〜図４Ｄの概略ブロック図からおよび上記で説明したように、図示および説明したマイクロレンズは、プラスまたはマイナス１０度のＦＯＶを有し、そのＦＯＶは十分ではない。マイクロレンズアレイ１２５／１３０のマイクロレンズのＦＯＶを対物レンズ１１０のＦナンバーに適合させるために、上記で説明したように、＋／−２０〜５０に近づける必要がある。対物レンズ１１０とマイクロレンズアレイ１２５／１３０のマイクロレンズの両方がともにｆ／１である場合、マイクロレンズアレイ１２５／１３０のマイクロレンズのＦＯＶは＋／−２６度であり、それは本明細書で説明する２つだけのレンズ表面では不可能である。２つだけの表面によって、我々は＋／−１０度の光軸外れまで訂正することができる。しかしながら、Ｆナンバーがｆ／１．４まで増加され得る場合、開口はより小さくなり、それゆえＭＬは回折限界＋／−２０度近く（２６ではないが近く）を処理することができ、次いでＦ／１．４においてＭＣＬもまた２０度の角度を有し、それゆえすべてのことが機能するので、上記で説明した２レンズ表面は、ＭＬの収差をより小さく低減し得る。約Ｆ／１．４においては、本明細書において説明することはいくらか可能であり、製造され得る小サイズにおいて７００ ｌｐ／ｍｍにおいて驚くほど極めてシャープなＭＬを得ることができる。
【００６３】
[0071]  本明細書で説明する手法は、フォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０のマイクロレンズをセンサーと直接接触して設置する。上記で説明した例示的な実装形態では、マイクロレンズは、小さくなり得る（たとえば、直径約２０〜５０ミクロン）。上記で説明したように、マイクロレンズは、それらのサイズがより小さくなるにつれてよりシャープになることが観察される。したがって、マイクロレンズを通過する画像は非常に鮮明になり、マイクロレンズのＭＴＦが増加する。マイクロレンズの光学的品質（optical quality ）は、特に、たとえば、湾曲面のマイクロレンズアレイ１２５およびフォトセンサーマイクロレンズアレイ１３０の総数が２である本明細書で説明する実装形態を含めて、マイクロレンズが複数の（２以上の）レンズ表面を備えるときに改善する。すなわち、光線が対物レンズの画像平面（たとえば、図１の画像平面１２０）からセンサー（たとえば、図１のセンサー１３５）まで伝搬するとき、光線は２つの湾曲面を通過する。ＭＴＦは、マイクロレンズおよびプレノプティックカメラのＦナンバーがほとんどｆ／１まで低減され得るように、十分に改善される。Ｆ／１は非常に低く、ｆ／１において動作可能な光学素子を開発することは高価であるので、写真撮影において使用されることはあまりない。
【００６４】
[0072]  ｆ／１のＦナンバーを有する光学素子は、それらが非常にシャープな画像を渡すことができるので望ましい。画像が非常にシャープであるとき、超解像技法が画像に適用され得る。ピクチャが非常にシャープであると記述することは、１ミクロンのピクセルサイズに近いサイズ（１．４ミクロンまたは１．１ミクロンのピクセルサイズなど）の画像のピクセルが、レンズが作成する回折限界のスポットより大きいことを意味する場合がある。レンズによって作成されるこの回折限界のスポットのサイズは、レンズの品質とＦナンバーとに依存する。低Ｆナンバーにおいて（たとえば、ｆ／１においてまたはｆ／１付近で）、ピクセルは回折限界のスポットより大きくなり得る。さらに、ピクセルサイズは、マイクロレンズが小さいときおよびマイクロレンズが少なくとも２つの素子であるときのみ、回折限界のスポットより大きくなり得る。しかしながら、上記で説明したように、単一表面のレンズ（single surface lens）は、Ｆナンバーをほぼ１まで低減するには不十分である。それゆえ、第１の層が、マイクロレンズがセンサー（したがってマイクロレンズの第２のアレイ）に面しているより厚いガラス上にありながら、第２のレンズ表面が、センサー自体の表面上にマイクロレンズの第２の層を直接堆積することによって導入される。
【００６５】
[0073]  図５は、低Ｆナンバープレノプティックカメラのための２表面マイクロレンズアレイ（two-surface microlens array）を製造するための方法の一例のフローチャートを示す。方法５００はブロック５０５において開始してブロック５１０に進む。ブロック５１０において、方法５００はエポキシ材料を用いてセンサーを堆積させる（またはさもなければ形成する）。たとえば、方法５００はセンサー１３５（図１）を堆積させる。センサーは、光を処理するように構成された複数のピクセルを備え得る。センサーは、支持構造の働きをし得るエポキシ材料を含む場合がある。センサーが堆積されると、方法５００はブロック５１５に進む。
【００６６】
[0074]  ブロック５１５において、方法５００は、エポキシ材料上に光学素子の第１のアレイを形成する。いくつかの実施形態では、光学素子の第１のアレイは、センサーマイクロレンズアレイ１３０（図１）に対応し得る。光学素子の第１のアレイの各光学素子は、センサーの１つまたは複数のピクセルに光を向け得る。光学素子の第１のアレイが形成されると、方法５００はブロック５２０に進む。
【００６７】
[0075]  ブロック５２０において、方法５００は、光学素子の第２のアレイに対してセンサーと光学素子の第１のアレイとを設置する。光学素子の第２のアレイは、マイクロレンズアレイ１２５（図１）に対応し得る。いくつかの実施形態では、センサーおよび光学素子の第１のアレイは、光学素子の第１のアレイの１つまたは複数の光学素子の焦点距離以下の距離だけ光学素子の第２のアレイから離れて設置され得る。焦点距離は、１つまたは複数の光学素子の焦点距離と一致する距離に対応し得る。光学素子の第２のアレイは複数の光学素子を備え得る。方法５００が、センサーと光学素子の第１のアレイとを光学素子の第２のアレイからある距離だけ離れて設置すると、方法５００はブロック５２５に進む。
【００６８】
[0076]  ブロック５２５において、方法５００は、光学素子の第２のアレイを対物レンズからある距離だけ離れて設置する。対物レンズは対物レンズ１１０（図１）に対応し得る。光学素子の第２のアレイは、光学素子の第２のアレイの光学素子が対物レンズの画像平面上に合焦するように、対物レンズに対して設置され得る。これは、光学素子の第２のアレイが、異なる観点から対物レンズの視野の部分を視認することを可能にする。方法５００が、対物レンズに対して光学素子の第２のアレイを設置すると、方法５００はブロック５３０に進む。
【００６９】
[0077]  ブロック５３５において、方法５００は、シーンから受け取られた光を屈折させ、対物レンズを通って伝搬する光を焦点面（focal plane）において合焦させるように対物レンズを構成する。ブロック５３０において。方法５００が対物レンズを構成すると、方法５００はブロック５３５において終了する。
【００７０】
[0078]  図６は、低Ｆナンバープレノプティックカメラの２表面マイクロレンズアレイを使用して画像を捕捉する方法の一例のフローチャートを示す。方法６００はブロック６０５において開始してブロック６１０に進む。ブロック６１０において、方法６００は、１つまたは複数の光学素子によってセンサー上に投影された光を捕捉する。センサーはセンサー１３５（図１）に対応し得る。センサーは、光を処理するように構成された複数のピクセルを備え得る。センサーは、支持構造の働きをし得るエポキシ材料を含む場合がある。方法６００がセンサー上に投影された光を捕捉すると、方法６００はブロック６１５に進む。
【００７１】
[0079]  ブロック６１５において、方法６００は、対物レンズを介してシーンからの光を屈折させる。対物レンズは対物レンズ１１０（図１）に対応し得る。対物レンズは、対物レンズを通って伝搬する光を焦点において合焦させ得る。画像平面は、主レンズの画像平面１２０に対応し得る。方法６００が対物レンズを介してシーンからの光を屈折させると、方法はブロック６２０に進む。
【００７２】
[0080]  ブロック６２０において、方法６００は、対物レンズとセンサーとの間に配置された第１の光学素子アレイを介して屈折された光を合焦させる。第１の光学素子アレイは、マイクロレンズアレイ１２５（図１）に対応し得る。いくつかの実施形態では、第１の光学素子アレイは、第１の複数の光学素子を備える。方法６００が第１の光学素子アレイを介して屈折された光を合焦させると、方法６００はブロック６２５に進む。
【００７３】
[0081]  ブロック６２５において、方法６００は、第１の光学素子アレイの合焦され、屈折された光を第２の光学素子アレイによってさらに合焦させる。第２の光学アレイは、センサーマイクロレンズアレイ１３０（図１）に対応し得る。第２の光学アレイは、第１の光学素子アレイとセンサーとの間に配置され得る。いくつかの実施形態では、第２の光学素子アレイは、第２の複数の光学素子を備える。第２の光学素子アレイは、センサーに接触するように配置される。光学素子の第２のアレイの各光学素子は、センサーの１つまたは複数のピクセル（pixel）に光を向け得る。方法６００が合焦され、屈折された光の不完全性を訂正すると、方法６００はブロック６３０で終了する。いくつかの実施形態では、方法６００は、第１の光学素子アレイの各光学素子を介して、対物レンズの焦点面において形成されたシーンの画像の別個の部分を第２の光学素子アレイの別個の光学素子上に投影する。いくつかの実施形態では、方法６００は、第２の光学素子アレイの各光学素子を介して、シーンの画像の別個の部分をセンサーの別個のロケーションにさらに投影する。
システムの実装および用語法（Implementing Systems and Terminology）
[0083]  本明細書で開示する実装形態は、向上した光学的品質および低減されたＦナンバー（または焦点比（focal ratio）、ｆストップ（f-stop）、口径比（relative aperture）、など）を有する高変調伝達関数（ＭＴＦ）を有する撮像を捕捉するためのシステムと、方法と、装置とを提供する。これらの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得ることを当業者は認識されよう。
【００７４】
[0084]  いくつかの実施形態では、上で議論された回路、プロセス、およびシステムは、ワイヤレス通信デバイス内で利用され得る。ワイヤレス通信デバイスは、他の電子デバイスとワイヤレスで通信するのに使用される種類の電子デバイスとすることができる。ワイヤレス通信デバイスの例は、セルラー電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ｅリーダー、ゲーミングシステム、音楽プレーヤ、ネットブック、ワイヤレスモデム、ラップトップコンピュータ、タブレットデバイスなどを含む。
【００７５】
[0085]  ワイヤレス通信デバイスは、１つまたは複数の画像センサーと、２つ以上の画像信号プロセッサと、上で議論されたＣＮＲプロセスを実行するための命令またはモジュールを含むメモリとを含むことができる。また、デバイスは、データと、メモリから命令および／またはデータをロードするプロセッサと、１つまたは複数の通信インターフェースと、１つまたは複数の入力デバイスと、１つまたは複数の出力デバイス、たとえばディスプレイデバイスおよび電源／インターフェースとを有することができる。ワイヤレス通信デバイスは、さらに、送信機と受信機とを含むことができる。送信機および受信機は、合同でトランシーバと呼ばれる場合がある。トランシーバは、ワイヤレス信号を送信し、および／または受信するために１つまたは複数のアンテナに結合され得る。
【００７６】
[0086]  ワイヤレス通信デバイスは、別の電子デバイス（たとえば、基地局）にワイヤレスで接続することができる。ワイヤレス通信デバイスは、代替的に、モバイルデバイス、移動局、加入者局、ユーザ機器（ＵＥ：user equipment）、遠隔局、アクセス端末、モバイル端末、端末、ユーザ端末、加入者ユニットなどと呼ばれることがある。ワイヤレス通信デバイスの例は、ラップトップコンピュータまたはデスクトップコンピュータ、セルラー電話、スマートフォン、ワイヤレスモデム、ｅリーダー、タブレットデバイス、ゲーミングシステムなどを含む。ワイヤレス通信デバイスは、１つまたは複数の業界標準、たとえば３ｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ（登録商標））に従って動作することができる。したがって、「ワイヤレス通信デバイス（wireless communication device）」という一般的な用語は、業界標準に従って異なる名称を用いて表されるワイヤレス通信デバイス（たとえば、アクセス端末、ユーザ機器（ＵＥ）、リモート端末など）を含み得る。
【００７７】
[0087]  本明細書で説明される機能は、プロセッサ可読媒体またはコンピュータ可読媒体上に１つまたは複数の命令として記憶され得る。「コンピュータ可読媒体（computer-readable medium）」という用語は、コンピュータあるいはプロセッサによってアクセスできる何らかの利用可能な媒体を指す。限定ではなく例として、そのような媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を備え得る。ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で使用される場合、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスクを含み、ここで、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生するが、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザを用いて光学的にデータを再生する。コンピュータ可読媒体は、有形であり得、非一時的であり得ることに留意すべきである。「コンピュータプログラム製品（computer-program product）」という用語は、コンピューティングデバイスまたはプロセッサによって実行、処理、または計算され得るコードまたは命令（たとえば、「プログラム」）と組み合わせたコンピューティングデバイスまたはプロセッサを指す。本明細書で使用される場合、「コード（code）」という用語は、コンピューティングデバイスまたはプロセッサによって実行可能であるソフトウェア、命令、コードまたはデータを指し得る。
【００７８】
[0088]  本明細書で開示された方法は、説明された方法を達成するための１つまたは複数のステップまたはアクションを備える。本方法のステップおよび／またはアクションは、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いに交換され得る。言い換えれば、説明した方法の適切な動作のためにステップまたはアクションの特定の順序が必要とされない限り、特定のステップおよび／またはアクションの順序および／または使用は、特許請求の範囲を逸脱することなく修正され得る。
【００７９】
[0089]  「結合する（couple）」、「結合すること（coupling）」、「結合される（coupled）」という用語、または本明細書で使用される結合するという単語の他のバリエーションは、間接接続または直接接続のいずれかを示し得ることに留意すべきである。たとえば、第１の構成要素が第２の構成要素に「結合される」場合、第１の構成要素は、第２の構成要素に間接的に接続されるか、または第２の構成要素に直接的に接続されるかのいずれかであり得る。本明細書で使用される、「複数の（plurality）」という用語は、２つ以上を意味する。たとえば、複数の構成要素は、２つ以上の構成要素を示す。
【００８０】
[0090]  「決定すること（determining）」という用語は、様々な行為を包含し、したがって、「決定すること」は、計算すること、算出すること、処理すること、導出すること、調査すること、ルックアップすること（たとえば、テーブル、データベース、または別のデータ構造内でルックアップすること）、確認することなどを含み得る。また、「決定すること」は、受け取ること（たとえば、情報を受け取ること）、アクセスすること（たとえば、メモリ内のデータにアクセスすること）などを含み得る。また、「決定すること」は、解決すること、選択すること、選ぶこと、確立することなどを含み得る。
【００８１】
[0091]  「〜に基づく（based on）」という句は、別に明示的に指定されない限り、「〜にのみ基づく（based only on）」を意味しない。言い換えれば、「〜に基づく」という句は、「〜にのみ基づく」と「〜に少なくとも基づく（based at least on）」の両方のことを述べている。
【００８２】
[0092]  前述の説明では、特定の詳細が、例の完全な理解を提供するために与えられる。しかしながら、例はこれらの特定の詳細なしに実施され得ることを当業者は理解されよう。たとえば、電気的構成要素／デバイスは、不必要な詳細で例を不明瞭にしないために、ブロック図で示されることがある。他の事例では、そのような構成要素、他の構造および技法は、例をさらに説明するために詳細に図示されることがある。
【００８３】
[0093]  本明細書には、参照のための、および様々なセクションを見つけるのに役立つ見出しが含まれる。これらの見出しは、それに関して説明した概念の範囲を限定するものではない。そのような概念は、明細書全体にわたって適用可能性を有し得る。
【００８４】
[0094]  また、例は、フローチャート、流れ図、有限状態図、構造図、またはブロック図として示されるプロセスとして説明されることがあることに留意されたい。フローチャートは動作を逐次プロセスとして説明することがあるが、動作の多くは並列にまたは同時に実行される場合があり、プロセスは繰り返される場合がある。さらに、動作の順序は並べ替えられ得る。プロセスは、その動作が完了すると終了する。プロセスは、メソッド、関数、プロシージャ、サブルーチン、サブプログラムなどに対応することができる。プロセスがソフトウェア関数に対応するとき、その終了は呼出し関数またはメイン関数への関数の復帰に対応する。
【００８５】
[0095]  開示する実装形態の以上の説明は、当業者が本発明を作成または使用することができるように提供されるものである。これらの実装形態への様々な変更は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された一般原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書で示した実装形態に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【００８６】
[0096]  本出願およびその変形態において、特に添付の特許請求の範囲において使用される用語および句は、別段に明記されていない限り、限定とは反対にオープンエンドとして解釈されるべきである。前述の例として、「含むこと」という用語は、「限定なく含むこと」、「含むが限定はされない」などを意味するものとして理解されるべきであり、本明細書で使用される「備えること」という用語は、「含むこと」、「含有すること」または「特徴とすること」と同義であり、包括的でオープンエンドであり、付加的、一方的な要素または方法ステップを除外せず、「有すること」という用語は「少なくとも有すること」と解釈されるべきであり、「含む」という用語は「含むが限定はされない」と解釈されるべきであり、「例」という用語は議論における項目の例示的な事例を提供するために使用され、それの網羅的、限定的なリストではなく、「好ましくは」、「推奨される」、「所望の」または「望ましい」のような用語および同様の意味の単語の使用は、いくつかの特徴が構造または機能に対して重大、本質的、またはさらには重要であることを含意するものと理解されるべきではなく、特定の実施形態において利用され得る、または利用され得ない代替または追加の特徴を強調することを意図しているにすぎないものと理解されるべきである。加えて、「備えること」という用語は、「少なくとも有すること」または「少なくとも含むこと」という句と同義に解釈されるべきである。プロセスの文脈の中で使用されるとき、「備えること」という用語は、プロセスは、少なくとも列挙したステップを含むが、追加のステップを含む場合があることを意味する。化合物、組成物またはデバイスの文脈の中で使用されるとき、「備えること」という用語は、化合物、組成物またはデバイスは、少なくとも列挙した特徴または構成要素を含むが、追加の特徴または構成要素もまた含む場合があることを意味する。同様に、接続詞「および」とリンクされた項目のグループは、別段に明記されていない限り、それらの項目のありとあらゆる項目がそのグルーピングの中に存在することを必要とすると理解されるべきではなく、「および／または」と理解されるべきである。同様に、接続詞「または」とリンクされた項目のグループは、別段に明記されていない限り、そのグループの間の相互排他性を必要とすると理解されるべきではなく、「および／または」と理解されるべきである。
【００８７】
[0097]  本明細書における実質的に任意の複数および／または単一の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に合わせて、複数から単数に、および／または単数から複数に変換することができる。明快のために、様々な単一／複数の並べ替えを本明細書に明確に記載し得る。不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、本特許請求の範囲において列挙されるいくつかの項目の機能を遂行し得る。特定の測定値が、相互に異なる従属クレームで列挙されているという単なる事実は、これらの測定値の組合せが有利には使用され得ないことを示しているわけではない。本特許請求の範囲の中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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