【手続補正書】
【提出日】令和2年6月3日(2020.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーンに関するライトフィールド画像データをキャプチャするためのライトフィールド撮像デバイスであって、
前記シーンから出る光波面を受け取るように構成された回折格子アセンブリと、
前記回折格子アセンブリの下方に配置され、近接場回折領域において、回折された波面をライトフィールド画像データとして検出するように構成された複数の感光画素を有する画素アレイと、を備え、
前記回折格子アセンブリは、格子軸と当該格子軸に沿って格子周期を有する屈折率変調パターンとを有する回折格子であって前記光波面を回折させて回折波面を生成するように構成された回折格子を備え、前記回折波面は、近接場回折領域において、前記光波面の入射角を変化させると前記格子軸に沿って横方向にシフトする強度プロファイルを有し、
前記複数の感光画素は、強度プロファイルにおける異なる空間部分を入射角の関数としてサンプリングするように構成された相互に隣接する画素バンクを備える、ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２】
前記画素アレイの上方に配置され、モザイク色パターンで配置された複数のカラーフィルタを備えるカラーフィルタアレイをさらに備え、前記カラーフィルタアレイは、前記複数の感光画素による前記回折波面の検出の前に、前記モザイク色パターンに従って前記回折波面を空間的かつスペクトル的にフィルタリングするように構成されている、請求項1に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３】
前記モザイク色パターンがベイヤーパターン、RGB−IRパターン、RGB−Wパターン、CYGMパターン、CYYMパターン、RGBEパターン、RGBW #1パターン、RGBW #2パターン、又は、RGBW #3パターンである、請求項1又は2に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項４】
前記回折格子の周期は、1マイクロメートルから20マイクロメートルの範囲である、請求項1から3のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項５】
前記回折格子が位相格子である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項６】
前記回折格子は、バイナリ位相格子であり、前記屈折率変調パターンは、前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連のリッジを備え、当該リッジは前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連の溝と交互に配置されている、請求項5に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項７】
前記回折格子は、約50%のデューティサイクルを有する、請求項6に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項８】
前記感光画素の各々が、前記リッジの対応する1つまたは前記溝の対応する1つの下方に当該リッジまたは溝に整列して位置する、請求項7に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項９】
前記感光画素の各々が、前記リッジの対応する1つと当該リッジに隣接する前記溝の1つとの間の移行部の下方に当該移行部に整列して位置する、請求項8に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１０】
前記リッジ及び前記溝と前記下方にある感光画素との垂直方向の位置合わせの程度が前記画素アレイ内の位置の関数として変化する、請求項6〜9のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１１】
前記回折格子の前記屈折率変調パターンと前記画素アレイの受光面との離間距離が0.5マイクロメートル〜20マイクロメートルである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１２】
前記複数の感光画素は、2つの直交する画素軸によって画定される矩形画素グリッドに配置され、前記格子軸は、前記2つの直交する画素軸のうちの1つに平行であるか、または前記2つの直交する画素軸の両方に斜めであるかのいずれかである、請求項1から11のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１３】
前記シーンと前記回折格子アセンブリとの間の前記光波面の光路に配置された分散光学素子をさらに含み、前記分散光学素子は、前記光波面を受け取ってスペクトル分散させるように構成される、請求項1から12のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１４】
前記画素アレイの上方に配置され、複数のマイクロレンズを備えるマイクロレンズアレイをさらに備え、各マイクロレンズは、前記感光画素の対応する1つに光学的に結合される、請求項1から13のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１５】
背面照明構成では前記画素アレイの下方に、または、前面照明構成では前記回折格子アセンブリと前記画素アレイとの間に、配置される画素アレイ回路をさらに備える、請求項1から14のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１６】
前記回折格子は、前記回折格子アセンブリの複数の回折格子の1つであり、当該複数の回折格子は、前記画素アレイの上方に設けられた二次元格子アレイに配置されている、請求項1から15のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１７】
前記複数の回折格子は、複数の回折格子のセットを含み、前記セットのうちの互いに異なるセットの回折格子の格子軸は、異なる配向を有する、請求項16に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１８】
前記回折格子の複数のセットは、回折格子の第1のセットと、回折格子の第2のセットとを含み、前記第1のセットの回折格子の格子軸は、前記第2のセットの回折格子の格子軸に実質的に垂直に延在する、請求項17に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項１９】
前記前記第1のセットの回折格子と前記第2のセットの回折格子とは、行及び列の両方において交互に配列されてチェッカーボードパターンをもたらし、又は、行のみ、あるいは列のみで交互に配列される請求項18に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２０】
前記回折格子は、前記回折格子アセンブリの複数の回折格子の1つであり、当該複数の回折格子は、前記画素アレイの上方に設けられた二次元格子アレイに配置されており、
前記回折格子の各々が、屈折率変調パターンが形成された上面を有する格子基板を備え、前記格子基板は、前記複数の感光画素による前記回折波面の検出の前に前記回折波面をスペクトル的にフィルタリングするように構成されたスペクトルフィルタ材料または領域を含み、したがって前記複数の回折格子がカラーフィルタアレイを形成する、請求項1に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２１】
前記カラーフィルタアレイは、ベイヤーパターンで配置される、請求項20に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２２】
前記画素アレイは、前記格子周期より小さい、前記格子軸に沿った画素ピッチを有する、請求項1から21のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２３】
前記格子軸に沿った前記画素ピッチに対する前記格子周期の比は実質的に2に等しい、請求項22に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２４】
シーンに関するライトフィールド画像データをキャプチャするための背面照明ライトフィールド撮像デバイスであって、当該背面照明ライトフィールド撮像デバイスは、
前面および背面を有する基板と、
前記基板の背面の上方に設けられ前記シーンから出る光波面を受け取る回折格子アセンブリと、
前記基板内に形成された画素アレイと、
前記前面の下方に設けられ前記画素アレイに結合された画素アレイ回路と、を備え、
前記回折格子アセンブリは、格子軸と当該格子軸に沿って格子周期を有する屈折率変調パターンとを有する回折格子であって前記光波面を回折させて回折波面を生成するように構成された回折格子を備え、前記回折波面は、近接場回折領域において、前記光波面の入射角を変化させると前記格子軸に沿って横方向にシフトする強度プロファイルを有し、
前記画素アレイは、近接場回折領域において、前記回折波面を、前記背面を通じて受け取り前記ライトフィールド画像データとして検出するように構成された複数の感光画素を備え、前記複数の感光画素は、強度プロファイルにおける異なる空間部分を入射角の関数としてサンプリングするように構成された相互に隣接する画素バンクを備える、背面照明ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２５】
前記背面の上方に配置され、モザイク色パターンで配置された複数のカラーフィルタを備えるカラーフィルタアレイをさらに備え、前記カラーフィルタアレイは、前記複数の感光画素による前記回折波面の検出の前に、前記モザイク色パターンに従って前記回折波面を空間的かつスペクトル的にフィルタリングするように構成されている、請求項24に記載の背面照明ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２６】
前記回折格子は、バイナリ位相格子であり、前記屈折率変調パターンは、前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連のリッジを備え、当該リッジは前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連の溝と交互に配置されている、請求項24又は25に記載の背面照明ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２７】
前記回折格子は、約50%のデューティサイクルを有し、前記感光画素の各々は、前記リッジの対応する1つ又は前記溝の対応する1つの下方に当該リッジまたは溝に整列して、又は、前記リッジの対応する1つと当該リッジに隣接する前記溝の1つとの間の移行部の下方に当該移行部に整列して位置する、請求項26に記載の背面照明ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２８】
前記回折格子は、前記回折格子アセンブリの複数の回折格子の1つであり、前記複数の回折格子は、前記画素アレイの上方に設けられた二次元格子アレイに配置される、請求項24から27のいずれか一項に記載の背面照明ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項２９】
前記画素アレイが、前記格子周期よりも小さい、前記格子軸に沿った画素ピッチを有する、請求項24から28のいずれか一項に記載の背面照明ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３０】
前記格子軸に沿った前記画素ピッチに対する前記格子周期の比は実質的に2に等しい、請求項29に記載の背面照明ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３１】
ライトフィールド撮像デバイスであって、
格子軸と当該格子軸に沿って格子周期を有する屈折率変調パターンとを有する回折格子を備えた回折格子アセンブリと、
前記回折格子の下方に配置された複数の感光画素を備えた画素アレイであって、前記格子周期よりも小さい格子軸に沿った画素ピッチを有する画素アレイと、を備えたライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３２】
前記画素アレイの上方に配置され、モザイク色パターンで配置された複数のカラーフィルタを備えるカラーフィルタアレイをさらに備える、請求項31に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３３】
前記回折格子は、バイナリ位相格子であり、前記屈折率変調パターンは、前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連のリッジを備え、当該リッジは前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連の溝と交互に配置され、
前記回折格子は、約50%のデューティサイクルを有し、前記感光画素の各々は、前記リッジの対応する1つ又は前記溝の対応する1つの下方に当該リッジまたは溝に整列して、又は、前記リッジの対応する1つと当該リッジに隣接する前記溝の1つとの間の移行部の下方に当該移行部に整列して位置する、請求項31又は32に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３４】
前記リッジ及び前記溝と前記下方にある感光画素との垂直方向の位置合わせの程度が前記画素アレイ内の位置の関数として変化する、請求項33に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３５】
前記格子軸に沿った前記画素ピッチに対する前記格子周期の比が実質的に2に等しい、請求項31から34のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３６】
前記回折格子は、前記回折格子アセンブリの複数の回折格子のうちの1つであり、前記複数の回折格子は、前記画素アレイの上方に配置された二次元格子アレイに配置される、請求項31から35のいずれか一項に記載のライトフィールド撮像デバイス。
【請求項３７】
ライトフィールド画像データをシーンについてキャプチャする複数の感光画素を有する画素アレイを備えた画素センサと共に使用するための回折格子アセンブリであって、
当該回折格子アセンブリは、格子軸と前記格子軸に沿った格子周期を有する屈折率変調パターンとを有する回折格子を備え、
前記回折格子は、前記ライトフィールド画像データとして感光画素によって検出する回折波面を生成するために、前記シーンから生じる光波面を受け取り、回折するように構成され、前記回折波面は、近接場回折領域において、前記光波面の入射角を変化させると前記格子軸に沿って横方向にシフトする強度プロファイルを有しており、
当該回折格子アセンブリは、前記画素アレイの上方に配置されるように構成されており、前記複数の感光画素は、近接場回折領域において、近接場回折レジームの回折波面を検出するように構成されるとともに、強度プロファイルにおける異なる空間部分を入射角の関数としてサンプリングするように構成された相互に隣接する画素バンクを備える、
回折格子アセンブリ。
【請求項３８】
前記回折格子は、バイナリ位相格子であり、前記屈折率変調パターンは、前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連のリッジを備え、当該リッジは前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連の溝と交互に配置される、請求項37に記載の回折格子アセンブリ。
【請求項３９】
前記回折格子は、前記回折格子アセンブリの複数の回折格子のうちの1つであり、前記複数の回折格子は、前記画素アレイの上方に配置された二次元格子アレイに配置される、請求項37又は38に記載の回折格子アセンブリ。
【請求項４０】
前記格子周期が、前記格子軸に沿った画素ピッチよりも大きい、請求項37から39のいずれか一項に記載の回折格子アセンブリ。
【請求項４１】
前記格子軸に沿った前記画素ピッチに対する前記格子周期の比は実質的に2に等しい、請求項40に記載の回折格子アセンブリ。
【請求項４２】
シーンに関するライトフィールド画像データをキャプチャする方法であって、格子軸に沿って格子周期を有する回折格子でシーンから発する光波面を回折し、前記光波面の入射角を変化させると前記格子軸に沿って横方向にシフトする強度プロファイルを近接場回折領域において有する回折波面を生成するステップと、
近接場領域において、前記回折格子の下方に配置された複数の感光画素を含む画素アレイであって前記格子周期よりも小さい格子軸に沿った画素ピッチを有する画素アレイにより前記回折波面を前記ライトフィールド画像データとして検出するステップと、を備え、
前記複数の感光画素は、強度プロファイルにおける異なる空間部分を入射角の関数としてサンプリングするように構成された相互に隣接する画素バンクを備える、方法。
【請求項４３】
前記複数の感光画素で前記回折波面を検出する前に、前記回折波面をカラーフィルタアレイで空間スペクトルフィルタリングするステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
【請求項４４】
前記回折格子を、前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連のリッジを備え、前記格子周期で周期的に間隔を置いて配置された一連の溝と交互に配置されたバイナリ位相格子として提供するステップをさらに含む、請求項42又は43に記載の方法。
【請求項４５】
前記回折格子に約50%のデューティサイクルを提供するステップと、各感光画素を、前記リッジの対応する1つ又は前記溝の対応する1つの下方に当該リッジ又は溝に整列させて配置し、或いは、前記リッジの対応する1つと前記溝の対応する1つとの間の移行部の下方に当該移行部に整列させて配置するステップとを更に含む、請求項44に記載の方法。
【請求項４６】
前記格子周期を前記格子軸に沿った画素ピッチよりも大きく設定するステップをさらに備える請求項42から45のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記格子軸に沿った前記画素ピッチに対する前記格子周期の比を実質的に2に設定するステップをさらに含む、請求項46に記載の方法。
【請求項４８】
ライトフィールド撮像デバイスは、
感光素子のアレイと、
カラーフィルタのアレイと、
前記カラーフィルタのアレイの上方にに延在する回折格子構造と、を備え、
前記カラーフィルタのアレイは、各カラーフィルタが前記感光素子のうちの少なくとも1つを覆い当該カラーフィルタがモザイク色パターンに従って空間的に配置されるように、感光素子のアレイを覆い、感光素子のアレイと位置合わせされている、ライトフィールド撮像デバイス。
【請求項４９】
ライトフィールドを撮像する方法であって、
シーンから入射する光波面を回折して回折波面を生成するステップと、
回折波面をスペクトル的および空間的にフィルタリングして、空間的に分布しペクトル的にフィルタリングされた複数の波面成分を含む、フィルタリングされた波面を生成するステップと、
アレイ状に並べられた複数の感光素子において、空間的に分布しスペクトル的にフィルタリングされた複数の波面成分を、ライトフィールド画像データとして検出するステップと、を備える方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
いくつかの実施態様では、例えば、高い主光線角度の光学システムを有する背面照明アーキテクチャでは、回折格子は、対応する主光線の各々が意図された格子特徴の中心およびその後続のマイクロレンズを通過するように、感光画素に対するマイクロレンズアレイの設計された主光線角度オフセットに従うように設計することができる。このような構成は、高度に制約された光学システムに対して適切な位相オフセットを保証することができる。これは、いくつかの実施形態において、回折格子の特徴(例えば、リッジおよび溝)と下にある感光画素との間の垂直方向の位置合わせの程度が、画素アレイ内の位置の関数として、例えば、画素アレイの中心からエッジに向かうにつれて、所定の主光線角度オフセットに適応するように変化し得ることを意味する。例えば、画素アレイのいくつかの領域では、各感光画素は、回折格子の溝またはリッジの下方に直接配置されてもよく、一方、画素アレイの他の領域では、各感光画素は、リッジの一部および溝の一部の両方の下方に延在してもよい。