特許 7178415 マルチビューカメラアレイ、マルチビューシステム、およびカメラサブアレイに共有カメラを備えさせる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】マルチビューカメラアレイ、マルチビューシステム、およびカメラサブアレイに共有カメラを備えさせる方法

(51)【国際特許分類】

   H04N 13/243 20180101AFI20221117BHJP

   H04N 13/312 20180101ALI20221117BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

H04N13/243

H04N13/312

H04N5/225 100

H04N5/225 800

H04N5/225 400

H04N5/225 600

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2020539675

(86)(22)【出願日】2018-07-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-10

(86)【国際出願番号】 US2018040819

(87)【国際公開番号】W WO2019070317

(87)【国際公開日】2019-04-11

【審査請求日】2020-07-29

(31)【優先権主張番号】62/567,138

(32)【優先日】2017-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514274546

【氏名又は名称】レイア、インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＥＩＡ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100093676

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126354

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】ファタル，デイヴィッド エー．

【審査官】秦野 孝一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２２９７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－３５３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０２１１３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０４１０７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／１４４４７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５３３２６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ １３／００－１３／３９８

Ｈ０４Ｎ ５／２２２－５／２５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マルチビューカメラアレイであって、
第１のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第１のサブアレイ、および
第２のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第２のサブアレイであって、前記第１のベースラインの距離が前記第２のベースラインの距離の整数倍であり、カメラの前記第２のサブアレイの少なくとも１つのカメラはカメラの前記第１のサブアレイのメンバーである、カメラの第２のサブアレイ
を含み、
前記第１および第２のカメラサブアレイのカメラ（cameras）は、シーンのマルチビュー画像の異なるビューを表す前記シーンの複数の画像をキャプチャするように構成され、
カメラの前記第１のサブアレイおよびカメラの第２のサブアレイのそれぞれが線形アレイであり、カメラの前記第２のサブアレイのカメラ（cameras）が共通の直線軸に沿ったカメラの前記第１のサブアレイのカメラ（cameras）とインターリーブされている、マルチビューカメラアレイ。

【請求項2】

カメラの前記第１のサブアレイのカメラの数が、カメラの前記第２のサブアレイの前記カメラの数に等しく、前記マルチビュー画像の前記異なるビューの数が、前記カメラの数に対応している、請求項１に記載のマルチビューカメラアレイ。

【請求項3】

カメラの前記第１のサブアレイおよびカメラの前記第２のサブアレイのうちの選択される１つのうちの前記カメラ（the cameras）が、前記異なるビューを表す前記シーンの複数の画像を提供するように構成される、請求項１または２に記載のマルチビューカメラアレイ。

【請求項4】

前記マルチビューカメラアレイが、前記シーンのオブジェクトと前記マルチビューカメラアレイとの間の距離に基づいて、前記第１および第２のカメラサブアレイのうちの選択される１つを決定するように構成される、請求項３に記載のマルチビューカメラアレイ。

【請求項5】

前記マルチビューカメラアレイのカメラ（a camera）のオートフォーカスが、焦点面に基づいて前記第１および第２のカメラサブアレイのうちの前記選択される１つを自動的に決定するように構成される、請求項３または４に記載のマルチビューカメラアレイ。

【請求項6】

マルチビューシステムであって、
シーンのマルチビュー画像をキャプチャするように構成された複数のカメラサブアレイを有するマルチビューカメラアレイであって、前記複数のカメラサブアレイのカメラサブアレイ（camera sub-arrays）が互いにインターリーブされており、前記カメラサブアレイ（the camera sub-arrays）の少なくとも２つはカメラを共有する、マルチビューカメラアレイ、および
前記マルチビュー画像を表示するように構成されたマルチビューディスプレイであって、前記マルチビュー画像の異なるビューの数が前記マルチビューカメラアレイの前記カメラサブアレイのカメラの数に対応する、マルチビューディスプレイ
を含み、
前記カメラサブアレイ（the camera sub-arrays）の異なるものの中の隣接するカメラ（adjacent cameras）間のベースラインの距離（baseline distances）が互いに整数倍であり、
前記複数のカメラサブアレイのカメラ（cameras）が共通の直線軸に沿って配置され、前記マルチビューカメラアレイが線形アレイである、マルチビューシステム。

【請求項7】

マルチビュー画像の前記異なるビュー（different views）は、前記複数のカメラサブアレイの選択されたカメラサブアレイの異なるカメラによってキャプチャされた画像（images）に対応し、前記選択されたカメラサブアレイは、使用者により選択されるもの、および前記シーン内のオブジェクトと前記マルチビューカメラアレイの間の距離に応じて自動的に選択されるものの１つまたは両方である、請求項６に記載のマルチビューシステム。

【請求項8】

前記距離が、前記マルチビューカメラアレイのカメラのオートフォーカス条件（auto-focus condition）によって決定される、請求項７に記載のマルチビューシステム。

【請求項9】

前記複数のカメラサブアレイの各カメラサブアレイは、同等の数のカメラを有する、請求項６または７に記載のマルチビューシステム。

【請求項10】

前記マルチビューディスプレイが、
光ガイドを含むマルチビューバックライト、
互いに離間し、前記マルチビュー画像のビュー方向に対応する方向を有する指向性放射光として、前記光ガイドからの導波光を散乱させるように構成されるマルチビーム要素のアレイ、および
前記指向性放射光を変調して前記マルチビュー画像を提供するように構成されたライトバルブアレイ
を含み、
マルチビーム要素の前記アレイのマルチビーム要素（a multibeam element）は、前記ライトバルブアレイのライトバルブ（a light valve）のサイズに匹敵するサイズと、前記マルチビーム要素に関連付けられたマルチビューピクセル（a multiview pixel）の形状に類似した形状を有する、請求項６から９のいずれか一項に記載のマルチビューシステム。

【請求項11】

マルチビーム要素の前記アレイの個々のマルチビーム要素によって提供される前記指向性放射光が、前記マルチビュー画像のビュー方向（view directions）に対応する異なる主要角度方向を有する複数の指向性光ビームを含む、請求項１０に記載のマルチビューシステム。

【請求項12】

マルチビーム要素の前記アレイの前記マルチビーム要素（the multibeam element）は、前記光ガイドに光学的に接続されて前記導波光を前記指向性放射光として散乱させる回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの１つまたはそれ以上を含む、請求項１０または１１に記載のマルチビューシステム。

【請求項13】

前記マルチビューバックライトの前記光ガイドの入力に光学的に結合された光源をさらに備え、前記光源は、非ゼロ伝播角を有することと、所定のコリメーション係数に従ってコリメートされることの１つまたは両方で前記導波光を提供するように構成される、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のマルチビューシステム。

【請求項14】

第１のモードの最中に広角放射光を提供するように構成された広角バックライトをさらに備え、前記マルチビューバックライトが第２のモードの最中に前記指向性放射光を提供するように構成され、
前記ライトバルブアレイが、前記広角放射光を変調して前記第１のモードの最中に二次元画像を提供し、前記第２のモードの最中に前記指向性放射光を変調して前記マルチビュー画像を提供するように構成される、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のマルチビューシステム。

【請求項15】

マルチビュー画像（a multiview image）をキャプチャする方法であって、
第１のベースラインの距離だけ互いに離間した、マルチビューカメラアレイのカメラの第１のサブアレイを使用して、シーンの第１の複数の異なるビューをキャプチャするステップ、および
第２のベースラインの距離だけ互いに離間した、前記マルチビューカメラアレイのカメラの第２のサブアレイを使用してシーンの第２の複数の異なるビューをキャプチャするステップであって、前記第１のベースラインの距離は前記第２のベースラインの距離の整数倍であり、カメラの前記第２のサブアレイの少なくとも１つのカメラがカメラの前記第１のサブアレイのメンバーである、ステップ
を含み、
前記マルチビュー画像（the multiview image）は、カメラの前記第１および第２のサブアレイの選択される１つを使用してキャプチャされた前記シーンの前記複数の異なるビュー（different views）を含み、
カメラの前記第１のサブアレイおよびカメラの第２のサブアレイのそれぞれが線形アレイであり、カメラの前記第２のサブアレイのカメラ（cameras）が共通の直線軸に沿ったカメラの前記第１のサブアレイのカメラ（cameras）とインターリーブされている、方法。

【請求項16】

前記第１のサブアレイのカメラの数が、カメラの前記第２のサブアレイのカメラの数に等しく、前記マルチビュー画像の前記異なるビューの数が前記カメラの数に対応する、請求項１５に記載のマルチビュー画像をキャプチャする方法。

【請求項17】

使用者の入力が、カメラの前記第１および第２のサブアレイのうちの前記選択される１つを決定する、請求項１５または１６に記載のマルチビュー画像をキャプチャする方法。

【請求項18】

前記マルチビューカメラアレイのカメラのオートフォーカスが、前記シーンの焦点面に基づいて前記第１および第２のカメラサブアレイのうちの前記選択される１つを自動的に決定する、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のマルチビュー画像をキャプチャする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０１７年１０月２日に提出された米国仮出願第６２／５６７，１３８号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

連邦政府により資金提供された研究または開発に関する声明
なし

【背景技術】

【0003】

電子ディスプレイは、様々なデバイスや製品の使用者に情報を伝達するためのほぼ至る所にある媒体である。最も一般的に採用されている電子ディスプレイには、ブラウン管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセントディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、およびアクティブマトリックスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）および電気機械式または電気流体式の光変調を使用する様々なディスプレイ（例えばデジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）が含まれる。一般に、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ（つまり、光を発するディスプレイ）またはパッシブディスプレイ（つまり、別の光源から提供される光を変調するディスプレイ）に分類できる。アクティブディスプレイの最も明白な例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放射された光を考慮するときに一般的にパッシブとして分類されるディスプレイは、ＬＣＤとＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、本質的に低消費電力を含むがこれに限定されない魅力的なパフォーマンス特性を示すことがよくあるが、光を発する能力がないことを考えると、多くの実際の適用で、使用が幾分制限される。

【0004】

画像キャプチャ、特に３次元（３Ｄ）画像キャプチャは通常、３Ｄディスプレイまたはマルチビューディスプレイに表示するために、キャプチャされた画像（例えば、通常は２次元の画像）を３Ｄ画像に変換する、キャプチャされた画像の実質的な画像処理を伴う。画像処理は、深度推定、画像補間、画像再構成、または画像が取り込まれた瞬間からそれらの画像が表示される瞬間までの大幅な時間の遅れを生じさせ得る他の複雑なプロセスを含むことができるが、これらに限定されない。

【発明の概要】

【0005】

本開示は、以下の［１］から［２０］を含む。
［１］マルチビューカメラアレイであって、
第１のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第１のサブアレイ、および
第２のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第２のサブアレイであって、上記第１のベースラインの距離が上記第２のベースラインの距離の整数倍であり、カメラの上記第２のサブアレイの少なくとも１つのカメラはカメラの上記第１のサブアレイのメンバーである、カメラの第２のサブアレイ
を含み、
上記第１および第２のカメラサブアレイのカメラは、上記シーンのマルチビュー画像の異なるビューを表すシーンの複数の画像をキャプチャするように構成される、マルチビューカメラアレイ。
［２］カメラの上記第１のサブアレイのカメラの数が、カメラの上記第２のサブアレイの上記カメラの数に等しく、上記マルチビュー画像の上記異なるビューの数は、上記カメラの数に対応する、上記［１］に記載のマルチビューカメラアレイ。
［３］カメラの上記第１のサブアレイおよびカメラの第２のサブアレイのそれぞれが線形アレイであり、カメラの上記第２のサブアレイのカメラが共通の直線軸に沿ったカメラの上記第１のサブアレイのカメラとインターリーブされている、上記［１］に記載のマルチビューカメラアレイ。
［４］カメラの上記第１のサブアレイおよびカメラの上記第２のサブアレイのうちの選択される１つの上記カメラが、上記異なるビューを表す上記シーンの複数の画像を提供するように構成される、上記［１］に記載のマルチビューカメラアレイ。
［５］上記マルチビューカメラアレイが、上記シーンのオブジェクトと上記マルチビューカメラアレイとの間の距離に基づいて、上記第１および第２のカメラサブアレイの選択される１つを決定するように構成される、上記［４］に記載のマルチビューカメラアレイ。
［６］上記マルチビューカメラアレイのカメラのオートフォーカスが、焦点面に基づいて上記第１および第２のカメラサブアレイのうちの上記選択される１つを自動的に決定するように構成される、上記［４］に記載のマルチビューカメラアレイ。
［７］マルチビューシステムであって、
シーンのマルチビュー画像をキャプチャするように構成された複数のカメラサブアレイを有するマルチビューカメラアレイであって、上記複数のカメラサブアレイのカメラサブアレイが互いにインターリーブされており、上記カメラサブアレイの少なくとも２つはカメラを共有するマルチビューカメラアレイ、および
上記マルチビュー画像を表示するように構成されたマルチビューディスプレイであって、上記マルチビュー画像の異なるビューの数が上記マルチビューカメラアレイの上記カメラサブアレイのカメラの数に対応するマルチビューディスプレイ
を含み、
上記カメラサブアレイの異なるものの中の隣接するカメラ間のベースラインの距離が互いに整数倍である、マルチビューシステム。
［８］上記複数のカメラサブアレイのカメラが共通の直線軸に沿って配置され、上記マルチビューカメラアレイが線形アレイである、上記［７］に記載のマルチビューシステム。
［９］マルチビュー画像の上記異なるビューは、上記複数のカメラサブアレイの選択されたカメラサブアレイの異なるカメラによってキャプチャされた画像に対応し、上記選択されたカメラサブアレイは、使用者により選択されるもの、および上記シーン内のオブジェクトと上記マルチビューカメラアレイの間の距離に応じて自動的に選択されるものの１つまたは両方である、上記［７］に記載のマルチビューシステム。
［１０］上記距離が、上記マルチビューカメラアレイのカメラのオートフォーカス条件によって決定される、上記［９］に記載のマルチビューシステム。
［１１］上記複数のカメラサブアレイの各カメラサブアレイは、同等の数のカメラを有する、上記［７］に記載のマルチビューシステム。
［１２］上記マルチビューディスプレイが、
光ガイドを含むマルチビューバックライト、
互いに離間し、上記マルチビュー画像のビュー方向に対応する方向を有する指向性放射光として、上記光ガイドからの導波光を散乱させるように構成されるマルチビーム要素のアレイ、および
上記指向性放射光を変調して上記マルチビュー画像を提供するように構成されたライトバルブアレイ
を含み、
マルチビーム要素の上記アレイのマルチビーム要素は、上記ライトバルブアレイのライトバルブのサイズに匹敵するサイズと、上記マルチビーム要素に関連付けられたマルチビューピクセルの形状に類似した形状を有する、上記［７］に記載のマルチビューシステム。
［１３］マルチビーム要素の上記アレイの個々のマルチビーム要素によって提供される上記指向性放射光が、上記マルチビュー画像のビュー方向に対応する異なる主要角度方向を有する複数の指向性光ビームを含む、上記［１２］に記載のマルチビューシステム。
［１４］マルチビーム要素の上記アレイの上記マルチビーム要素は、上記光ガイドに光学的に接続されて上記導波光を上記指向性放射光として散乱させる回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの１つまたはそれ以上を含む、上記［１２］に記載のマルチビューシステム。
［１５］上記マルチビューバックライトの上記光ガイドの入力に光学的に結合された光源をさらに備え、上記光源は、非ゼロ伝播角を有することと、所定のコリメーション係数に従ってコリメートされることの１つまたは両方で上記導波光を提供するように構成される、上記［１２］に記載のマルチビューシステム。
［１６］第１のモードの最中に広角放射光を提供するように構成された広角バックライトをさらに備え、上記マルチビューバックライトが第２のモードの最中に上記指向性放射光を提供するように構成され、
上記ライトバルブアレイが、上記広角放射光を変調して上記第１のモードの最中に二次元画像を提供し、上記第２のモードの最中に上記指向性放射光を変調して上記マルチビュー画像を提供するように構成される、上記［１２］に記載のマルチビューシステム。
［１７］マルチビュー画像をキャプチャする方法であって、
第１のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第１のサブアレイを使用して、シーンの第１の複数の異なるビューをキャプチャするステップ、および
第２のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第２のサブアレイを使用してシーンの第２の複数の異なるビューをキャプチャするステップであって、上記第１のベースラインの距離は上記第２のベースラインの距離の整数倍であり、カメラの上記第２のサブアレイの少なくとも１つのカメラがカメラの上記第１のサブアレイのメンバーである、ステップ
を含み、
上記マルチビュー画像は、カメラの上記第１および第２のサブアレイの選択される１つを使用してキャプチャされた上記シーンの上記複数の異なるビューを含む、方法。
［１８］上記第１のサブアレイのカメラの数が、カメラの上記第２のサブアレイのカメラの数に等しく、上記マルチビュー画像の上記異なるビューの数が上記カメラの数に対応する、上記［１７］に記載のマルチビュー画像をキャプチャする方法。
［１９］使用者の入力が、カメラの上記第１および第２のサブアレイのうちの上記選択される１つを決定する、上記［１７］に記載のマルチビュー画像をキャプチャする方法。
［２０］上記マルチビューカメラアレイのカメラのオートフォーカスが、上記シーンの焦点面に基づいて上記第１および第２のカメラサブアレイの上記選択される１つを自動的に決定する、上記［１７］に記載のマルチビュー画像をキャプチャする方法。
本明細書に記載の原理による例および実施形態の様々な特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に理解することができ、添付の図面において類似の参照番号は類似の構造要素を示す。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイの斜視図を示す。

【0007】

【図1B】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向（view direction）に対応する特定の主要角度方向（principal angular direction）を有する光ビームの角度成分のグラフ表示を示す。

【0008】

【図2A】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューカメラアレイの斜視図を示す。

【0009】

【図2B】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例における図２Ａのマルチビューカメラアレイの側面図を示す。

【0010】

【図2C】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、別の例におけるマルチビューカメラアレイの正面図を示す。

【0011】

【図3】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューシステムのブロック図を示す。

【0012】

【図4A】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイの断面図を示す。

【0013】

【図4B】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイの平面図を示す。

【0014】

【図4C】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイの斜視図を示す。

【0015】

【図5】本明細書に記載の原理に一致する実施形態による、例における広角バックライトを含むマルチビューディスプレイの断面図を示す。

【0016】

【図6】本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビュー画像をキャプチャする方法のフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

特定の例および実施形態は、上記で参照された図に示された特徴に加えて、およびその代わりの１つである他の特徴を有する。これらの機能およびその他の機能については、上記で参照した図を参照して以下で詳しく説明する。

【0018】

本明細書で説明される原理による実施形態および例は、マルチビューディスプレイに対応し得る、またはマルチビューディスプレイと併用され得るマルチビューまたは「ホログラフィック」イメージングを提供する。特に、本明細書で説明する原理の様々な実施形態によれば、シーンのマルチビューイメージングは、複数のカメラサブアレイを含むマルチビューカメラアレイによって提供でき、各カメラサブアレイはカメラサブアレイのカメラ間の異なるベースラインの間隔を有する。さらに、少なくとも２つのカメラサブアレイは、互いに共通の１つまたはそれ以上のカメラを有する。マルチビューカメラアレイは、異なるベースラインの間隔に従って異なる角度または視点からキャプチャまたは記録された複数の別個の画像を含むシーンのマルチビュー画像を生成するように構成されている。別々の画像がまとまって、マルチビューディスプレイで表示され得るシーンのマルチビュー画像を具現化する。さらに、対応するマルチビューディスプレイでマルチビュー画像を見ることで、例えば、マルチビューディスプレイで見たときに、見る者が、物理環境内の異なる見かけの深さで、シーンのマルチビュー画像内の要素を知覚できるようになり得る。そのため、いくつかの実施形態によれば、マルチビューカメラアレイは、対応するマルチビューディスプレイ上で見たときに、見る者に三次元（３Ｄ）で見る体験を提供するマルチビュー画像を生成し得る。さらに、様々な実施形態によれば、カメラサブアレイ間でカメラを共有することにより、カメラを共有しないカメラサブアレイの使用と比較して、マルチビュー画像のキャプチャに関連するコストおよび全体の電力消費を削減できる。

【0019】

本明細書では、「二次元ディスプレイ」または「２Ｄディスプレイ」は、２Ｄディスプレイ上にて表示画像を見る方向に関係なく（すなわち、所定の角度以内で見るか２Ｄディスプレイの範囲）、実質的に同じ表示画像の見え方をもたらすように構成されるディスプレイとして定義される。多くのスマートフォンやコンピュータのモニタに見出される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、２Ｄディスプレイの例である。対照的に、本明細書において、「マルチビューディスプレイ」は、異なった方向でまたは異なった方向から見てマルチビュー画像の異なる見え方をもたらすように構成されたディスプレイまたはディスプレイシステムとして定義される。特に、異なる見え方は、マルチビュー画像のシーンまたはオブジェクトの異なる透視図を表し得る。場合によっては、マルチビューディスプレイはまた、例えば、マルチビュー画像の２つの異なるビューを同時に見ることが、３次元（３Ｄ）画像を見ているという知覚をもたらす場合、３次元（３Ｄ）ディスプレイと呼ばれ得る。本明細書に記載のマルチビュー画像のキャプチャおよび表示に適用可能なマルチビューディスプレイおよびマルチビューシステムの用途は、携帯電話（スマートフォンなど）、時計、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ（ラップトップコンピュータなど）、パーソナルコンピュータおよびコンピュータモニタ、自動車ディスプレイコンソール、カメラのディスプレイ、その他の様々なモバイル、および実質的に非モバイルのディスプレイアプリケーションとデバイスを含むが、これらに限定されない。

【0020】

図１Ａは、本明細書に記載の原理と一致する例による、マルチビューディスプレイ１０の斜視図を示す。示されるように、マルチビューディスプレイ１０は、マルチビュー画像を見るために見られるスクリーン１２を含む。マルチビューディスプレイ１０は、スクリーン１２に対して異なるビュー方向１６で、マルチビュー画像の異なるビュー１４を提供する。ビュー方向１６は、スクリーン１２から様々な異なる主要角度方向に延びる矢印として示されている。異なるビュー１４は、矢印１６の終端に、影付きの多角形のボックスとして示されている。また、４つのビュー１４および４つのビュー方向１６のみが示されており、これらはすべて例示であって限定するものではない。図１Ａではスクリーンの上方に異なるビュー１４が示されているが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０に表示されるとき、ビュー１４は実際にはスクリーン１２上またはスクリーン１２の近くに現れることに留意されたい。スクリーン１２の上方にビュー１４を描いているのは、説明を簡単にするためだけでのことであり、特定のビュー１４に対応するビュー方向１６のそれぞれからマルチビューディスプレイ１０を見ることを表すことを意図している。さらに、マルチビューディスプレイ１０のビュー１４および対応するビュー方向１６は、概して、マルチビューディスプレイ１０の実装によって指示される特定の配置で編成または配置される。例えば、ビュー１４および対応するビュー方向１６は、以下でさらに説明されるように、特定のマルチビューディスプレイの実施によって規定されるように、長方形の配置、正方形の配置、円形の配置、六角形の配置などを有し得る。

【0021】

ビュー方向または等価的にマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有する光ビームは、一般に、本明細書の定義により、角度成分｛θ，φ｝によって得られる主要角度方向を有する。本明細書では、角度成分θは、光ビームの「仰角成分」または「仰角」と呼ばれる。角度成分φは、光ビームの「方位角成分」または「方位角」と呼ばれる。定義により、仰角θは垂直面の角度（例えば、マルチビューディスプレイ画面の平面に垂直）であり、一方で方位角φは水平面の角度（例えば、マルチビューディスプレイ画面の平面に平行）である。

【0022】

図１Ｂは、本明細書に記載の原理の例による、マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する特定の主要角度方向を有する光ビーム２０の角度成分｛θ，φ｝のグラフ表示を示す。加えて、光ビーム２０は、本明細書の定義により、特定の点から放射（emitted）または発散される。すなわち、定義により、光ビーム２０は、マルチビューディスプレイ内の特定の原点に関連付けられた中心光線を有する。図１Ｂは、光ビーム（またはビュー方向）の原点Ｏも示している。

【0023】

本明細書では、「マルチビュー画像」および「マルチビューディスプレイ」という用語で使用される「マルチビュー」は、異なる視点を表す、または複数の見え方の間の角度の視差を含む、複数の見え方として定義される。さらに、本明細書では、「マルチビュー」という用語は、定義により、明示的に３つ以上の異なる見え方（すなわち、最低３つの見え方および一般に４つ以上の見え方）を含む。したがって、本明細書で使用される「マルチビュー」は、例えば、シーンを表すために２つの異なる見え方のみを含む立体ビューと、明確に区別される。ただし、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイには、本明細書での定義により、３つ以上のビューが含まれるが、マルチビュー画像は、ビューのうち一度に見る２つ（例えば、片目に１つのビュー）だけを選択することによって、立体画像のペアとして見る（例えば、マルチビューディスプレイで）ことができることに留意されたい。

【0024】

「マルチビューピクセル」は、本明細書では、マルチビューディスプレイの複数の異なるビューのそれぞれのビューにおける「ビュー」ピクセルを表すサブピクセルのセットまたはグループ（例えばライトバルブ）として定義される。特に、マルチビューピクセルは、マルチビュー画像の異なるビューのそれぞれのビューピクセルに対応する、またはビューピクセルを表す個々のサブピクセルを有することができる。さらに、マルチビューピクセルのサブピクセルは、本明細書の定義により、各サブピクセルが異なるビューの対応するビューの所定のビュー方向に関連付けられているという点で、いわゆる「指向性ピクセル（directional pixels）」である。さらに、様々な例および実施形態によれば、マルチビューピクセルのサブピクセルによって表される異なるビューピクセルは、異なるビューのそれぞれにおいて同等または少なくとも実質的に同様の位置または座標を有し得る。例えば、第１のマルチビューピクセルは、マルチビュー画像の異なるビューのそれぞれの｛ｘ_１，ｙ_１｝にあるビューピクセルに対応する個別のサブピクセルを有することができ、一方で第２のマルチビューピクセルは、異なるビューのそれぞれの｛ｘ_２，ｙ_２｝にあるビューピクセルに対応する個別のサブピクセルを有することができる、などである。

【0025】

いくつかの実施形態では、マルチビューピクセル内のサブピクセルの数は、マルチビューディスプレイの異なるビューの数に等しくてもよい。例えば、マルチビューピクセルは、６４個の異なるビューを有するマルチビューディスプレイに関連付けられた６４個のサブピクセルを提供し得る。別の例では、マルチビューディスプレイは８×４のビューの配列（すなわち３２のビュー）を提供でき、マルチビューピクセルは３２のサブピクセル（すなわち各ビューに１つ）を含むことができる。加えて、それぞれの異なるサブピクセルは、例えば、６４個の異なるビューに対応するビュー方向の異なる１つに対応する関連する方向（例えば、光ビームの主要角度方向）を有し得る。さらに、いくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの数は、マルチビューディスプレイのビューの「ビュー」ピクセル（すなわち、選択されたビューを構成するピクセル）の数と実質的に等しくてもよい。例えば、ビューに６４０×４８０のビューピクセル（つまり、６４０×４８０のビューの解像度）が含まれる場合、マルチビューディスプレイには３０７，２００のマルチビューピクセルがあり得る。別の例では、ビューが１００×１００ピクセルを含む場合、マルチビューディスプレイは合計１万（つまり１００×１００＝１０，０００）のマルチビューピクセルを含むことがあり得る。

【0026】

本明細書では、「光ガイド」は、全内部反射を使用して構造内で光を導く構造として定義される。特に、光ガイドは、光ガイドの動作波長で実質的に透明なコアを含んでもよい。「光ガイド」という用語は一般に、全内部反射を使用して、光ガイドの誘電材料と、その光ガイドを囲む材料または媒体との間の界面で、光を導く誘電体光導波路を指す。定義により、全内部反射の条件は、光ガイドの屈折率が、光ガイド材料の表面に隣接する周囲の媒体の屈折率よりも大きいということである。いくつかの実施形態では、光ガイドは、前述の屈折率差に加えて、またはその代わりにコーティングを含んで、全内部反射をさらに促進してもよい。コーティングは、例えば反射コーティングであってもよい。光ガイドは、いくつかの光ガイドのいずれかであり得、プレートまたはスラブガイドおよびストリップガイドの一方または両方を含むがこれらに限定されない。

【0027】

さらに本明細書において、「プレート状光ガイド」のように光ガイドに適用される場合の「プレート」という用語は、「スラブ」ガイドと呼ばれることもある、区分的または差別的に平面の層またはシートとして定義される。特に、プレート状光ガイドは、光ガイドの上面および底面（すなわち、反対側の面）によって境界を定められた実質的に直交する２つの方向に光を導くように構成された光ガイドとして定義される。さらに、本明細書の定義により、上面および底面は両方とも互いに分離されており、少なくとも差動的な意味で互いに実質的に平行であってもよい。すなわち、プレート状光ガイドの任意の異なる小さな領域内では、上面と底面は実質的に平行または同一平面上にある。

【0028】

いくつかの実施形態では、プレート状光ガイドは実質的に平坦（すなわち、平面に限定）であり得、したがって、プレート状光ガイドは平面光ガイドである。他の実施形態では、プレート状光ガイドは、１つまたは２つの直交する次元で湾曲していてもよい。例えば、プレート状光ガイドは、円柱状のプレート状光ガイドを形成するために一次元で湾曲していてもよい。しかし、任意の曲率は、光を導くためのプレート状光ガイド内で全内部反射が維持されるのを保証するのに十分に大きい曲率半径を備える。

【0029】

本明細書において、「回折格子」は一般に、回折格子に入射する光の回折を提供するように配置された複数の特徴部（すなわち、回折特徴部）として定義される。いくつかの例で、複数の特徴部は周期的または準周期的に配置されてもよい。他の例では、回折格子は、複数の回折格子を含む混合周期回折格子であってもよく、複数の回折格子のそれぞれは、特徴部の異なる周期的配置を有する。さらに、回折格子は、一次元（１Ｄ）のアレイに配置された複数の特徴部（例えば、材料の表面の複数の溝または隆起）を含み得る。あるいは、回折格子は、特徴部の二次元（２Ｄ）アレイまたは二次元で定義される特徴部のアレイを含んでもよい。回折格子は、例えば、材料表面上のバンプまたは穴の２Ｄアレイであってもよい。いくつかの例では、回折格子は、第１の方向または次元で実質的に周期的であり、回折格子を横切るまたは回折格子に沿った別の方向で、実質的に非周期的（例えば、一定、ランダムなど）であり得る。

【0030】

したがって、本明細書の定義により、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折を提供する構造である。光が光ガイドから回折格子に入射する場合、提供された回折または回折散乱は、回折格子が回折によって光ガイドから光を結合出力できるという点で、「回折結合」に至り、そのため「回折結合」と呼ばれることがある。回折格子はまた、回折により（すなわち、回折角で）光を方向転換または光の角度を変更する。特に、回折の結果として、回折格子（すなわち、回折光）を出る光は一般に、回折格子に入射する光（すなわち、入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。回折による光の伝播方向の変化は、本明細書では「回折方向転換」と呼ばれる。したがって、回折格子は、回折格子に入射する光を回折的に方向転換する回折特徴部を含む構造であると理解することができ、光が光ガイドから入射する場合、回折格子はまた、光ガイドからの光を回折的に結合出力し得る。

【0031】

さらに、本明細書の定義により、回折格子の特徴部は「回折特徴部」と呼ばれ、表面における、表面内、および表面上（すなわち、「表面」は２つの材料間の境界を示す）のうちの１つまたはそれ以上であり得る。表面は、プレート状光ガイドの表面であってもよい。回折特徴部は、溝、隆起、穴、およびバンプのうちの１つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない、光を回折する様々な構造のいずれかを含んでもよく、またこれらの構造は表面における、表面内、または表面上のうちの１つまたはそれ以上であってもよい。例えば、回折格子は、材料の表面に複数の平行な溝を含んでもよい。別の例では、回折格子は、材料の表面から立ち上がった状態である、複数の平行な隆起を含んでもよい。回折特徴部（溝、隆起、穴、バンプなどであっても）は、正弦波プロファイル、長方形のプロファイル（例えば、バイナリ回折格子）、三角形のプロファイルおよび鋸歯状のプロファイル（例えば、ブレーズド（blazed）格子）のうちの１つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない回折を提供する様々な断面形状またはプロファイルのいずれかを有してもよい。

【0032】

本明細書で説明する様々な例によれば、回折格子（例えば、以下で説明する回折的なマルチビーム要素の回折格子）を使用して、光ガイド（例えば、プレート状光ガイド）からの光を光ビームとして回折的に散乱または結合することができる。特に、局所周期回折格子の回折角θ_ｍまたはそれによって提供される回折角は、次のような式（１）によって得られる。

【数1】

式中、λは光の波長、ｍは回折次数、ｎは光ガイドの屈折率、ｄは回折格子の特徴部間の距離または間隔、θ_ｉは回折格子への光の入射角である。簡単にするために、式（１）は、回折格子が光ガイドの表面に隣接し、光ガイドの外側の材料の屈折率が１に等しい（つまり、ｎ_ｏｕｔ＝１）と仮定している。一般に、回折次数ｍは整数で得られる（つまり、ｍ＝±１、±２、…）。回折格子により生成される光ビームの回折角θ_ｍは、式（１）により与えられ得る。一次回折、より具体的には、一次回折角θ_ｍは、回折次数ｍが１に等しい場合（すなわち、ｍ＝１）に提供される。

【0033】

さらに、いくつかの実施形態によれば、回折格子の回折特徴部は湾曲していてもよく、また、光の伝播方向に対して所定の向き（例えば、傾斜または回転）を有していてもよい。回折特徴部の曲線および回折特徴部の向きの一方または両方は、例えば、回折格子によって結合出力された光の方向を制御するように構成されてもよい。例えば、指向性光の主要角度方向は、入射光の伝播方向に対して光が回折格子に入射する点での回折特徴部の角度の関数であり得る。

【0034】

本明細書の定義により、「マルチビーム要素」は、複数の光ビームを含む光を生成するバックライトまたはディスプレイの構造または要素である。「回折」マルチビーム要素は、定義により、回折結合によって、または回折結合を使用して、複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。特に、いくつかの実施形態において、回折マルチビーム要素は、バックライトの光ガイドに光学的に結合されて、光ガイド内で誘導される光の一部を回折的に結合出力することにより、複数の光ビームを提供し得る。さらに、本明細書の定義により、回折マルチビーム要素は、マルチビーム要素の境界または範囲内に複数の回折格子を含む。マルチビーム要素によって生成される複数の光ビームのうちの光ビームは、本明細書の定義により、互いに異なる主要角度方向を有する。特に、定義により、複数の光ビームの光ビームは、複数の光ビームの他の光ビームとは異なる所定の主要角度方向を有する。様々な実施形態によれば、回折マルチビーム要素の回折格子内の回折特徴部の間隔または格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光の波長未満）であり得る。

【0035】

複数の回折格子を備えたマルチビーム要素は、以下の説明において例示的な例として使用され得るが、いくつかの実施形態では、マルチビーム要素例えばマイクロ反射要素およびマイクロ屈折要素の少なくとも一方において、他の構成要素が使用され得る。例えば、マイクロ反射要素は、三角形の鏡、台形の鏡、角錐の形の鏡、長方形の鏡、半球の形の鏡、凹面鏡および／または凸面鏡を含むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロ屈折要素は、三角形の屈折要素、台形の屈折要素、ピラミッドの形状の屈折要素、長方形の屈折要素、半球の形状の屈折要素、凹面の屈折要素、および／または凸面の屈折要素を含み得る。

【0036】

様々な実施形態によれば、複数の光ビームは光照射野を表してもよい。例えば、複数の光ビームは、実質的に円錐形の空間領域に限定されるか、複数の光ビーム内の光ビームの異なる主要角度方向を含む所定の角度の広がりを有し得る。したがって、組み合わされた光ビーム（すなわち、複数の光ビーム）の所定の角度の広がりは、光照射野を表せる。

【0037】

様々な実施形態によれば、複数の光ビームにおける様々な光ビームの異なる主要角度方向は、「回折ピッチ」または回折特徴部の間隔に沿った回折マルチビーム要素のサイズ（例えば、長さ、幅、面積などの１つまたはそれ以上）、および回折マルチビーム要素内の回折格子の方向を含むがこれらに限定されない特性によって決定される。いくつかの実施形態では、回折マルチビーム要素は、本明細書の定義により、「拡張した点光源」、すなわち回折マルチビーム要素の範囲全体に分布する複数の点光源と見なされ得る。さらに、回折マルチビーム要素によって生成される光ビームは、本明細書の定義により、図１Ｂに関して上述したように、角度成分｛θ，φ｝により得られる主要角度方向を有する。

【0038】

本明細書では、「コリメータ」は、光をコリメートするように構成された実質的に任意の光学デバイスまたは装置として定義される。例えば、コリメータは、コリメーティングミラーまたはリフレクタ、コリメーティングレンズ、コリメーティング回折格子、およびそれらの様々な組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。

【0039】

本明細書では、σで示される「コリメーション係数」は、光がコリメーションされる度合いとして定義される。特に、コリメーション係数は、本明細書の定義により、コリメート光ビーム内にある光線の角度の広がりを規定する。例えば、コリメーション係数σは、コリメート光のビーム内の光線の大部分が特定の角度の広がり内にあることを指定する場合がある（例えば、コリメート光ビームの中心または主要角度方向を中心として＋／－σ度）。いくつかの例によれば、コリメート光ビームの光線は角度に関してガウス分布を有することがあり、角度の広がりはコリメート光ビームのピーク強度の半分にて決定される角度であり得る。

【0040】

本明細書において、「光源」は、光の供給源（例えば、光を発する装置またはデバイス）として定義される。例えば、光源は、作動すると光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。光源は、実質的に任意の光源であるか、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光灯、白熱灯、および実質的に任意の他の光源のうちの１つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない光エミッタであってよい。光源によって生成された光は、色を有していても（つまり、特定の波長の光を含んでも）、特定の光の波長（例えば白色光）を含んでいてもよい。さらに、「複数の異なる色の光源」は、本明細書では、光源の少なくとも１つが、複数の光源のうちの少なくとも１つの他の光源によって生成される光の色または波長とは異なる色または同等の波長を有する光を生成する、光源のセットまたはグループとして明示的に定義される。異なる色には、例えば原色（例えば、赤、緑、青）が含まれる場合がある。さらに、「複数の異なる色の光源」は、複数の光源の少なくとも２つの光源が異なる色の光源である限り、同じまたは実質的に同様の色の複数の光源を含み得る（すなわち、少なくとも２つの光源が異なる色の光を生成する）。したがって、本明細書の定義により、「異なる色の複数の光源」は、第１の色の光を生成する第１の光源と、第２の色の光を生成する第２の光源を含むことができ、第２の色は第１の色とは異なる色である。

【0041】

本明細書では、「配置」または「パターン」は、要素の相対的な位置と要素の数によって定義される要素間の関係として定義される。より具体的には、本明細書で使用される場合、「配置」または「パターン」は、要素間の間隔または要素の配列の辺のサイズを定義しない。本明細書で定義される場合、「正方形」の配置は、２つの実質的に直交する方向（例えば、ｘ方向およびｙ方向）の各々で等しい数の要素（例えばカメラ、ビューなど）を含む長方形の要素の配置である。一方、「長方形」の配置は、２つの直交方向のそれぞれに異なる数の要素を含む直線の配置として定義される。

【0042】

本明細書において、アレイの要素間の間隔または分離は、定義により「ベースライン」または同等に「ベースラインの距離」と呼ばれる。例えば、カメラのアレイのカメラは、カメラアレイの個々のカメラ間の空間または距離を定義するベースラインの距離によって互いに分離されてもよい。

【0043】

さらに、本明細書の定義により、「広角放射光（broad-angle emitted light）」のような「広角（broad angle）」という用語は、マルチビュー画像またはマルチビューディスプレイのビューの円錐角より大きい円錐角を有する光として定義される。特に、いくつかの実施形態では、広角放射光は、約６０度（６０°）より大きい円錐角を有し得る。他の実施形態では、広角放射光円錐角は、約５０度（５０°）より大きくても、約４０度（４０°）より大きくてもよい。例えば、広角放射光の円錐角は約１２０度（１２０°）になり得る。あるいは、広角放射光は、ディスプレイの法線方向に対してプラスおよびマイナス４５度より大きい（例えば、＞±４５°）角度の範囲を有してもよい。他の実施形態では、広角放射光の角度の範囲は、プラスおよびマイナス５０度よりも大きく（例えば、＞±５０°）、プラスおよびマイナス６０度よりも大きく（例えば、＞±６０°）、またはプラスおよびマイナス６５度より大きく（例、＞±６５°）てもよい。例えば、広角放射光の角度の範囲は、ディスプレイの法線方向の両側で約７０度より大きくてもよい（例えば、＞±７０°）。「広角バックライト」は、本明細書の定義により広角放射光を提供するように構成されたバックライトである。

【0044】

いくつかの実施形態では、広角放射光円錐角は、ＬＣＤコンピュータモニタ、ＬＣＤタブレット、ＬＣＤテレビ、または広い見る角度（例えば、約±４０～６５°）を目的とする同様のデジタル表示装置の見る角度とほぼ同じであると定義されてもよい。他の実施形態では、広角放射光はまた、拡散光、実質的に拡散した光、無指向性の光（すなわち、いずれの特定のまたは定義された指向性をも欠く）、または単一のもしくは実質的に均一な方向を有する光として特徴付けまたは説明されてもよい。

【0045】

本明細書に記載の原理と一致する実施形態は、集積回路（ＩＣ）、超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、グラフィカルプロセッサユニット（ＧＰＵ）など、ファームウェア、ソフトウェア（例えばプログラムモジュールまたは一連の命令）のうちの１つまたはそれ以上、および上記の２つ以上の組み合わせを含むがこれらに限定されない様々なデバイスおよび回路を使用して実装され得る。例えば、以下で説明する画像プロセッサまたは他の要素はすべて、ＡＳＩＣまたはＶＬＳＩ回路内の回路要素として実装されてもよい。ＡＳＩＣまたはＶＬＳＩ回路を使用する実装は、ハードウェアベースの回路の実装の例である。

【0046】

別の例では、画像プロセッサの実施形態は、コンピュータによって実行される（例えば、メモリに格納され、プロセッサまたはコンピュータのグラフィックスプロセッサによって実行される）、動作環境またはソフトウェアベースのモデリング環境（例えば、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ、ナティック、マサチューセッツ州）で実行されるコンピュータプログラミング言語（例えば、Ｃ／Ｃ＋＋）を使用するソフトウェアとして実装され得る。１つまたはそれ以上のコンピュータプログラムまたはソフトウェアがコンピュータプログラムメカニズムを構成してよく、プログラミング言語がコンパイルまたは解釈される場合がある、例えば、プロセッサまたはコンピュータのグラフィックプロセッサにより実行されるよう構成可能または構成（この説明で交換可能に使用される）されることに留意されたい。

【0047】

さらに別の例では、本明細書で説明する装置、デバイス、またはシステム（例えば、画像プロセッサ、カメラなど）のブロック、モジュール、または要素は、実際のまたは物理的な回路（例えば、ＩＣまたはＡＳＩＣ）を用いて実装できるが、別のブロック、モジュール、または要素をソフトウェアまたはファームウェアで実装できる。特に、上記の定義によれば、本明細書で説明するいくつかの実施形態は、実質的にハードウェアベースの回路アプローチまたはデバイス（例えば、ＩＣ、ＶＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ファームウェアなど）を使用して実装できるが、他の実施形態はまた、コンピュータプロセッサまたはグラフィックプロセッサを使用してソフトウェアを実行するソフトウェアまたはファームウェアとして、あるいはソフトウェアまたはファームウェアとハードウェアベースの回路の組み合わせとしてなどで実装され得る。

【0048】

さらに、本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」は、特許技術におけるその通常の意味、すなわち「１つまたはそれ以上の」という意味を有することを意図している。例えば、「カメラ」は１つまたはそれ以上のカメラを意味するため、ここで「カメラ」とは「カメラ（複数可）」を意味する。また、「上（top）」、「下（bottom）」、「上（upper）」、「下（lower）」、「上（up）」、「下（down）」、「前（front）」、「後ろ（back）」、「第１（first）」、「第２（second）」、「左（left）」または「右（right）」に対する本明細書のいずれの言及も、本明細書では制限を意図するものではない。本明細書において、「約」という用語は、値に適用される場合、他に明示的に記していない限り、通常、値を生じるために使用される機器の許容範囲内であることを意味し、または、プラスまたはマイナス１０％、プラスまたはマイナス５％、またはプラスまたはマイナス１％を意味する場合がある。さらに、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、過半数、またはほぼすべて、またはすべて、または約５１％から約１００％の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書の例は、例示のみを目的とするものであり、限定目的ではなく、論じる目的で提示されている。

【0049】

本明細書に記載の原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューカメラアレイが提供される。図２Ａは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューカメラアレイ１００の斜視図を示す。図２Ｂは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、例における図２Ａのマルチビューカメラアレイ１００の側面図を示す。図２Ｃは、本明細書で説明する原理と一致する実施形態による、別の例におけるマルチビューカメラアレイ１００の正面図を示す。マルチビューカメラアレイ１００は、シーン１０２のマルチビュー画像をキャプチャするように構成される。特に、マルチビューカメラアレイ１００は、シーン１０２のマルチビュー画像の異なるビューを表すシーン１０２の複数の画像１０４をキャプチャするように構成され得る。さらに、様々な実施形態によれば、異なるビューは、シーン１０２の異なる透視図であってもよい。シーンまでの距離ｆも（例えば、図２Ｂに）示されている。距離ｆは、マルチビューカメラアレイ１００の「焦点面」と呼ばれることがある。

【0050】

図示のように、マルチビューカメラアレイ１００は、第１のベースラインの距離ｂ_１だけ互いに離間したカメラ１１０の第１のサブアレイを含む。すなわち、カメラ１１０の第１のサブアレイ内のカメラ１１０の隣接する対のカメラ１１０は、図示されるように、第１のベースラインｂ_１に従って互いに分離される。いくつかの実施形態では、第１のカメラサブアレイの隣接するカメラ１１０の各対の間の第１のベースラインの距離ｂ_１は等しいか実質的に等しい。カメラ１１０の第１のサブアレイのカメラ１１０間の第１のベースラインの距離ｂ_１は、シーン１０２の異なる透視図をカメラ１１０に提供するように構成される。次に、異なる視点のビューは、マルチビュー画像の異なるビューを表してもよい。したがって、第１のカメラサブアレイのカメラ１１０は、様々な実施形態に従って、シーン１０２の複数の画像１０４に対して構成され、各画像１０４は、シーン１０２のマルチビュー画像の異なるビューを表す。

【0051】

図２Ａ～図２Ｃに示すマルチビューカメラアレイ１００は、第２のベースラインの距離ｂ_２だけ互いに離間したカメラ１２０の第２のサブアレイをさらに備える。第１のカメラサブアレイと同様に、カメラ１２０の第２のサブアレイ内のカメラ１２０の隣接する対のカメラ１２０は、図示されるように、第２のベースラインｂ_２に従って互いに分離される。いくつかの実施形態では、第２のカメラサブアレイの隣接するカメラ１２０の各対の間の第２のベースラインの距離ｂ_２は等しいかまたは実質的に等しい。さらに、カメラの第１のサブアレイと同様に、第２のカメラサブアレイのカメラ１２０間の第２のベースラインの距離ｂ_２は、シーン１０２の異なる透視図をカメラ１２０に提供するように構成される。したがって、カメラの第２のサブアレイのカメラ１２０はまた、様々な実施形態に従って、シーン１０２の複数の画像１０４をキャプチャするように構成され、各画像１０４はシーン１０２のマルチビュー画像の異なるビューを表す。

【0052】

様々な実施形態によれば、マルチビューカメラアレイ１００は、３つ以上（すなわち、３つまたはそれより多い）のカメラ１１０、１２０を含む。さらに、カメラ１１０、１２０の第１および第２のサブアレイのそれぞれは、２つ以上のカメラ１１０、１２０を備える。様々な実施形態によれば、第１のベースラインの距離ｂ_１は、第２のベースラインの距離ｂ_２の整数倍である（すなわち、ｂ_１＝ｎ・ｂ_２であり、ｎは整数である）。加えて、第１および第２のカメラサブアレイの１つまたはそれ以上のカメラ１１０、１２０は、各サブアレイに共通であるか、各サブアレイのメンバーである。特に、カメラ１２０の第２のサブアレイの少なくとも１つのカメラ１２０は、図示のように、カメラ１１０の第１のサブアレイのメンバーである。

【0053】

いくつかの実施形態では、カメラ１１０の第１のサブアレイ内のカメラ１１０の数は、カメラ１２０の第２のサブアレイ内のカメラ１２０の数に等しい。他の実施形態では、第１のカメラアレイおよび第２のカメラサブアレイは、それぞれ異なる数のカメラ１１０、１２０を有してもよい。いくつかの実施形態では、マルチビュー画像の異なるビューの数は、第１のカメラサブアレイおよび第２のカメラサブアレイの一方または両方のカメラ１１０、１２０の数に対応し得る。いくつかの実施形態では、カメラ１１０の第１のサブアレイおよびカメラ１２０の第２のサブアレイの一方または両方は線形アレイ（linear array）である。すなわち、サブアレイのカメラ１１０、１２０は、共通の直線軸（common linear axis）に沿って配置される。他の実施形態では、アレイは曲線状であってもよい（すなわち、カメラ１１０、１２０は曲線軸に沿って配置されてもよい）。いくつかの実施形態では、カメラ１２０の第２のサブアレイのカメラ１２０は、カメラ１１０の第１のサブアレイのカメラ１１０とインターリーブされていてもよい。例えば、カメラ１１０、１２０は、共通した軸、例えば、共通の直線軸に沿ってインターリーブされていてもよい。

【0054】

例えば、図２Ｃは、４つのカメラ１１０、１２０を含むカメラ１１０の第１のサブアレイとカメラ１２０の第２のサブアレイのそれぞれを示している。さらに、第１および第２のカメラサブアレイのカメラ１１０、１２０は、図２Ｃの破線で表される共通の直線軸に沿って配置される。さらに依然図２Ｃでは、第２のカメラサブアレイのカメラ１２０は、共通の直線軸に沿って第１のカメラサブアレイのカメラ１１０とインターリーブされている。さらに、図２Ａ～図２Ｃのそれぞれに示されるように、少なくとも１つのカメラ１１０、１２０は、第１および第２のカメラサブアレイの間で共通である。いくつかの実施形態によれば、第１および第２のカメラサブアレイ間でカメラ１１０、１２０を共有することにより、マルチビューカメラアレイ１００内のカメラ１１０、１２０の総数を減らすことができる。

【0055】

様々な実施形態において、カメラ１１０、１２０の異なる組み合わせを異なる方法で使用して、マルチビューカメラアレイ１００によってマルチビュー画像をキャプチャすることができる。例えば、カメラ１１０の第１のサブアレイおよびカメラ１２０の第２のサブアレイのうちの選択される１つは、異なるビューを表すシーン１０２の複数の画像１０４を提供するように構成され得る。様々な実施形態において、カメラ１１０、１２０の第１および第２のサブアレイのうちの選択される１つは、それぞれの第１および第２のベースラインｂ_１、ｂ_２のいずれが所与のシーン１０２のマルチビュー画像を関連する距離ｆまたは焦点面で生成するのに最も適しているかに基づいて決定され得る。

【0056】

特に、いくつかの実施形態では、マルチビューカメラアレイ１００は、シーン１０２内のオブジェクトとマルチビューカメラアレイ１００との間の距離（例えば、距離ｆ）に基づいて第１および第２のカメラサブアレイの選択される一方を決定するように構成される。距離は、例えば、超音波またはレーザベースの距離センサによって測定され得る。他の実施形態では、マルチビューカメラアレイ１００のカメラ１１０、１２０のオートフォーカスは、オートフォーカスの焦点面に基づいて第１および第２のカメラサブアレイの選択される１つを自動的に決定するように構成され得る。さらに別の実施形態では、第１および第２のカメラサブアレイのうちの選択される１つは、使用者（例えば、使用者の入力）によって選択され得る。例えば、マルチビューカメラアレイ１００の使用者は、例えば物質のボタンを押すか、ユーザインターフェースで仮想アイコンをアクティブにすることにより、カメラ１１０の第１サブアレイおよびカメラ１２０の第２サブアレイの１つを手動で選択することなどができる。

【0057】

いくつかの実施形態では、カメラ１１０、１２０の選択されたサブアレイのカメラ１１０、１２０のみが、マルチビュー画像をキャプチャするために採用される。例えば、カメラ１１０の第１のサブアレイを選択することができ、第１のカメラサブアレイのカメラ１１０のみが起動され、マルチビュー画像を構成する複数の画像１０４をキャプチャするために使用する。別の例では、カメラ１２０の第２のサブアレイを選択し、複数の画像１０４をキャプチャするために使用することができる。他の実施形態では、第１および第２のカメラサブアレイのそれぞれに由来するカメラ１１０、１２０が起動され、画像をキャプチャするために使用され得る。これらの実施形態では、キャプチャ後の期間中に提供される第１のカメラサブアレイまたは第２のカメラサブアレイのいずれかによってキャプチャされた画像の選択を利用して、キャプチャ画像のどれがマルチビュー画像の複数の画像１０４に含まれるかを決定することができる。

【0058】

第１および第２のベースラインｂ_１、ｂ_２は、複数の画像１０４間で異なる量の視差を提供し得ることに留意されたい。異なる量の視差は、例えば、シーンまでの異なる距離ｆに基づいて望ましい質を備えるマルチビュー画像を生成し得る。具体的には、ベースラインｂ_１、ｂ_２を使用して、使用者に特定のシーンを多かれ少なかれ「３Ｄ」に見えるまたは見せるために十分な３次元（３Ｄ）画像特性（画像視差）を提供できる。例えば、より小さなベースライン（例えば図２Ｃの最初のベースラインｂ_１）を使用して、カメラ１１０、１２０に相対的に近いオブジェクト（例えば花瓶のグループまたはマルチビューカメラアレイ１００に近い人々）を含むシーンを撮像することができる。あるいは、すべてのカメラ１１０、１２０の焦点が無限遠である場合でも、相対的に長いベースライン（例えば第２のベースラインｂ_２）を使用して、相対的に遠いオブジェクト（例えば山）で別のシーンを撮像することができる。

【0059】

様々な実施形態によれば、第１および第２のカメラサブアレイのカメラ１１０、１２０は、実質的に任意のカメラまたは関連するイメージングデバイスまたは画像キャプチャデバイスを備えてもよい。特に、カメラ１１０、１２０は、デジタル画像をキャプチャするように構成されたデジタルカメラであってもよい。例えば、デジタルカメラには、デジタルイメージセンサ例えば電荷結合要素（ＣＣＤ）イメージセンサ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサ、または裏面照射型ＣＭＯＳ（ＢＳＩ－ＣＭＯＳ）センサが含まれるが、これらに限定されない。さらに、カメラ１１０、１２０は、様々な実施形態に従って、静止画像（例えば、写真）および動画（例えば、ビデオ）の一方または両方をキャプチャ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１１０、１２０は、複数の画像の振幅または強度および位相の情報をキャプチャする。

【0060】

本明細書に記載の原理の他の実施形態によれば、マルチビューシステムが提供される。図３は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューシステム２００のブロック図を示す。マルチビューシステム２００を使用して、シーン２０２のセットまたは複数の指向性ビュー２０４としてシーン２０２をキャプチャまたは撮像することができる。さらに、マルチビューシステム２００は、様々な実施形態に従って、シーン２０２のキャプチャされた複数の指向性ビュー２０４を表すマルチビュー画像２０６を表示するように構成され得る。

【0061】

図３に示すように、マルチビューシステム２００は、マルチビューカメラアレイ２１０を含む。マルチビューカメラアレイ２１０は、シーン２０２のマルチビュー画像２０６をキャプチャするように構成された複数のカメラサブアレイ２１２を含む。複数のカメラサブアレイ２１２のカメラは、互いにインターリーブされている。さらに、カメラサブアレイ２１２のうちの少なくとも２つは、共通のカメラを有している、すなわち、共通のカメラを共有している。いくつかの実施形態では、マルチビューカメラアレイ２１０は、上述のマルチビューカメラアレイ１００と実質的に同様であってもよい。さらに、カメラサブアレイ２１２は、カメラ１１０、１２０の第１および第２のサブアレイと実質的に同様であってもよい。特に、様々な実施形態によれば、カメラサブアレイ２１２の異なるものの中の隣接するカメラ間のベースラインの距離は、互いに整数倍である。いくつかの実施形態では、複数のカメラサブアレイ２１２のカメラは、共通の直線軸に沿って配置されてもよく、マルチビューカメラアレイ２１０は線形アレイである。

【0062】

図３に示すマルチビューシステム２００は、マルチビュー画像２０６を表示するように構成されたマルチビューディスプレイ２２０をさらに備える。いくつかの実施形態では、マルチビュー画像２０６の異なる指向性ビュー２０４の数は、マルチビューカメラアレイ２１０のカメラサブアレイ２１２内のカメラの数に対応し得る。例えば、カメラサブアレイ２１２はそれぞれ４つのカメラを含むことができ、異なる指向性ビュー２０４の数に対応する画像の数は４に等しくてよい。別の例では、カメラサブアレイ２１２は、６つまたは８つのカメラを含むことができ、マルチビューカメラアレイ２１０によってキャプチャされマルチビューディスプレイ２２０により表示されるマルチビュー画像２０６には６つまたは８つの画像があり得る。

【0063】

いくつかの実施形態では、マルチビュー画像２０６の異なる指向性ビュー２０４は、複数のカメラサブアレイ２１２のうちの選択されたカメラサブアレイ２１２の異なるカメラによってキャプチャされた画像に対応する。選択されたカメラサブアレイ２１２は、例えば、使用者によって選択されるものと、シーン２０２内のオブジェクトとマルチビューカメラアレイ２１０との間の距離に従って自動的に選択されるものの、一方または両方であり得る。いくつかの実施形態では、オブジェクトとマルチビューカメラアレイ２１０との間の距離は、マルチビューカメラアレイ２１０のカメラのオートフォーカス条件（auto-focus condition）によって決定される。いくつかの実施形態では、複数のカメラサブアレイの各カメラサブアレイ２１２は、同等の数のカメラを有し、一方で他の実施形態では、カメラの数は異なる。

【0064】

様々な実施形態によれば、マルチビューディスプレイ２２０は、実質的に任意のマルチビューディスプレイまたはマルチビュー画像を表示可能なディスプレイであり得る。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ２２０は、光の指向性散乱およびその後の散乱光の変調を使用して、マルチビュー画像２０６を提供または表示するマルチビューディスプレイであってもよい。

【0065】

図４Ａは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイ３００の断面図を示す。図４Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイ３００の平面図を示す。図４Ｃは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビューディスプレイ３００の斜視図を示す。図４Ｃの斜視図は、本明細書での議論を容易にするためだけに、部分的に切欠いた状態で示されている。いくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイ３００は、マルチビューシステム２００のマルチビューディスプレイ２２０として採用されてもよい。

【0066】

図４Ａ～図４Ｃに示すマルチビューディスプレイ３００は、互いに異なる主要角度方向を有する複数の指向性光ビーム３０２を提供するように構成されている（例えば、光照射野として）。特に、様々な実施形態によると、提供された複数の指向性光ビーム３０２は、マルチビューディスプレイ３００のそれぞれのビュー方向に対応する異なる主要角度方向に、またはマルチビューディスプレイ３００によって表示されるマルチビュー画像（例えば、マルチビュー画像２０６）の異なるビューの方向（例えば、指向性ビュー２０４）に等価に対応するように、散乱してマルチビューディスプレイ３００から遠ざかる方向に構成される。様々な実施形態によれば、指向性光ビーム３０２を変調して（例えば、後述するライトバルブを使用して）、マルチビューコンテンツ、すなわちマルチビュー画像２０６を有する情報の表示を容易にすることができる。図４Ａ～図４Ｃはまた、サブピクセルおよびライトバルブ３３０のアレイを含むマルチビューピクセル３０６を示しており、これについては以下でさらに詳細に説明する。

【0067】

図４Ａ～図４Ｃに示されるように、マルチビューディスプレイ３００は、光ガイド３１０を含む。光ガイド３１０は、光を導波光３０４（すなわち、導波光ビーム）として光ガイド３１０の長さに沿って導くように構成される。例えば、光ガイド３１０は、光導波路として構成された誘電材料を含むことができる。誘電材料は、誘電光導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有してもよい。屈折率の差は、例えば、光ガイド３１０の１つまたはそれ以上のガイドモードに従って導波光３０４の全内部反射を促進するように構成される。

【0068】

いくつかの実施形態では、光ガイド３１０は、光学的に透明な誘電材料の延長された実質的に平面のシートを含むスラブまたはプレート光導波路（すなわち、プレート状光ガイド）であり得る。誘電材料の実質的に平面のシートは、全内部反射を使用して導波光３０４を誘導するように構成される。様々な例によれば、光ガイド３１０の光学的に透明な材料は、様々なタイプのガラス（例えば、シリカガラス、アルカリ－アルミノケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラスなど）および実質的に光学的に透明なプラスチックまたはポリマー（例えばポリ（メチルメタクリレート）または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）のうちの１つまたはそれ以上を含むが、これらに限定されない様々な誘電材料のいずれかを含むか、それらから構成されてもよい。いくつかの例では、光ガイド３１０は、光ガイド３１０の表面（例えば、上面および底面の一方または両方）の少なくとも一部にクラッド層（図示せず）をさらに含むことができる。クラッド層は、いくつかの例によれば、全内部反射をさらに促進するために使用されてもよい。

【0069】

さらに、いくつかの実施形態によれば、光ガイド３１０は、光ガイド３１０の第１の表面３１０’（例えば、「前側の」表面または面）と第２の表面３１０”（例えば、「後ろ側の」表面または面）との間の非ゼロ伝播角での全内部反射に従って導波光３０４を誘導するように構成される。特に、導波光３０４は、光ガイド３１０の第１の表面３１０’と第２の表面３１０’’との間を非ゼロ伝播角で反射または「跳ね返る」ことにより誘導され、したがって伝播する。いくつかの実施形態では、異なる色の光を含む導波光３０４の複数の導波光ビームは、異なる、色固有の、非ゼロ伝播角のそれぞれで光ガイド３１０によって誘導され得る。わかりやすくするために、図４Ａ～図４Ｃには非ゼロ伝播角は示されていないことに留意されたい。しかし、伝播方向３０３を示す太い矢印は、図４Ａの光ガイドの長さに沿った導波光３０４の一般的な伝播方向を示している。

【0070】

本明細書で定義されるように、「非ゼロ伝播角」は、光ガイド３１０の表面（例えば、第１の表面３１０’または第２の表面３１０’’）に対する角度である。さらに、様々な実施形態によれば、非ゼロ伝播角は、ゼロより大きく、かつ光ガイド３１０内の全内部反射の臨界角より小さい。例えば、導波光３０４の非ゼロ伝播角は、約１０°から約５０°の間、またはいくつかの例では、約２０°から約４０°の間、もしくは約２５°から約３５°の間であり得る。例えば、非ゼロ伝播角は約３０°である。他の例では、非ゼロ伝播角は約２０°、または約２５°、または約３５°であってもよい。さらに、特定の非ゼロ伝播角が、光ガイド３１０内の全内部反射の臨界角よりも小さくなるように選択される限り、特定の実装に対して特定の非ゼロ伝播角が選択されてもよい（例えば、任意に）。

【0071】

光ガイド３１０内の導波光３０４は、非ゼロ伝播角（例えば、約３０°～３５°）で光ガイド３１０に導入または結合され得る。いくつかの例では、回折、レンズ、ミラーまたは同様のリフレクタ（例えば、傾斜コリメートリフレクタ）、回折格子およびプリズム（図示せず）などを含むがこれらに限定されない結合構造、およびそれらの様々な組み合わせは、非ゼロ伝播角で導波光３０４として、光ガイド３１０の入力端への光の結合を促進し得る。他の例では、光は、結合構造を使用せずに、または実質的に使用せずに、光ガイド３１０の入力端に直接導入することができる（すなわち、直接または「突合せ（butt）」結合を使用することができる）。光ガイド３１０に結合されると、導波光３０４（例えば、導波光ビームとして）は、入力端から概ね離れていてもよい伝播方向３０３に光ガイド３１０に沿って伝播するように構成される（例えば、図４Ａのｘ軸に沿った太字の矢印で示される）。

【0072】

さらに、様々な実施形態によれば、導波光３０４、または同等に光を光ガイド３１０に結合することにより生成される導波光ビームは、コリメート光ビームであってもよい。本明細書において、「コリメート光」または「コリメート光ビーム」は、一般に、光ビームの光線が光ビーム内で互いに実質的に平行である光ビーム（例えば、導波光ビーム）として定義される。また、本明細書の定義により、コリメート光ビームから発散または散乱される光線は、コリメート光ビームの一部とは見なされない。いくつかの実施形態（図示せず）では、マルチビューディスプレイ３００は、例えば光源からの光をコリメートするために、コリメータ例えば上述の格子、レンズ、リフレクタまたはミラー（例えば、傾斜コリメートリフレクタ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源自体がコリメータを含む。いずれの場合も、光ガイド３１０に提供されるコリメート光は、コリメート導波光ビームである。様々な実施形態では、導波光３０４は、コリメーション係数σに従って、またはコリメーション係数σを有してコリメーションされてもよい。あるいは、他の実施形態では、導波光３０４はコリメートされていなくてもよい。

【0073】

いくつかの実施形態では、光ガイド３１０は、導波光３０４を「再利用」するように構成されてもよい。特に、光ガイドの長さに沿ってガイドされた導波光３０４は、伝播方向３０３とは異なる別の伝播方向３０３’でその長さに沿って元に戻されてもよい。例えば、光ガイド３１０は、光源に隣接する入口端部の反対側の光ガイド３１０の端部に、リフレクタ（図示せず）を含むことができる。リフレクタは、導波光３０４を再利用導波光として入口端部に向かって反射して戻すように構成することができる。いくつかの実施形態では、別の光源は、光の再利用の代わりに、またはそれに加えて、他の伝播方向３０３’に導波光３０４を提供してもよい（例えば、リフレクタを使用）。導波光３０４を再利用すること、および他の伝播方向３０３’を有する導波光３０４を提供するために別の光源を使用することの一方または両方は、以下で説明するマルチビーム要素などに、導波光を複数回利用可能にすることで、マルチビューディスプレイ３００の輝度を増加させる（例えば、指向性光ビーム３０２の強度を増加させる）ことができる。

【0074】

図４Ａでは、再利用された導波光の伝播方向３０３’を示す太い矢印（例えば、負のｘ方向に向けられている）は、光ガイド３１０内の再利用された導波光の一般的な伝播方向を示している。代替的に（例えば、導波光の再利用とは対照的に）、他の伝播方向３０３’で伝播する導波光３０４を、（例えば、伝播方向３０３を有する導波光３０４に加えて）他の伝播方向３０３’で光ガイド３１０に光を導入することにより、提供することができる。

【0075】

図４Ａ～図４Ｃに示すように、マルチビューディスプレイ３００は、光ガイドの長さに沿って互いに間隔を空けた複数のマルチビーム要素３２０をさらに含む。特に、複数のマルチビーム要素３２０は、有限の空間によって互いに分離されており、光ガイドの長さに沿った個々の別個の要素を表している。すなわち、本明細書の定義により、複数のマルチビーム要素３２０は、有限（すなわち、非ゼロ）の要素間の距離（例えば、有限の中心間距離）に従って互いに間隔を空けられている。さらに、いくつかの実施形態によれば、複数のマルチビーム要素３２０は一般に、互いに交差したり、重なり合ったり、さもなければ互いに接触したりしない。すなわち、複数の各マルチビーム要素３２０は、一般的に別個であり、マルチビーム要素３２０の他の要素から分離されている。

【0076】

いくつかの実施形態によれば、複数のマルチビーム要素３２０は、１Ｄアレイまたは２Ｄアレイのいずれかに配置されてもよい。例えば、マルチビーム要素３２０は、線形１Ｄアレイとして配置されてもよい。別の例では、マルチビーム要素３２０は、長方形の２Ｄアレイまたは円形の２Ｄアレイとして配置されてもよい。さらに、アレイ（すなわち、１Ｄまたは２Ｄアレイ）は、いくつかの例では、規則的なアレイまたは均一なアレイであり得る。特に、マルチビーム要素３２０間の要素間の距離（例えば、中心間の距離または間隔）は、アレイにわたって実質的に均一または一定であり得る。他の例では、マルチビーム要素３２０間の要素間距離は、アレイ全体にわたり変えること、および光ガイド３１０の長さに沿って変えることの一方または両方ができる。

【0077】

様々な実施形態によれば、複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素３２０は、複数の指向性光ビーム３０２として導波光３０４の一部を提供、結合出力または散乱するように構成される。例えば、様々な実施形態によれば、導波光部分は、回折散乱、反射散乱、および屈折散乱または結合のうちの１つまたはそれ以上を使用して結合または散乱させてもよい。特に、図４Ａおよび図４Ｃは、指向性光ビーム３０２を、光ガイド３１０の第１（または前側）の表面３１０’から離れるように方向付けられているように描かれた複数の分岐する矢印として示している。さらに、様々な実施形態によれば、マルチビーム要素３２０のサイズは、上で定義され、以下でさらに説明され、図４Ａ～図４Ｃに示されるように、マルチビューピクセル３０６のサブピクセル（または同等にライトバルブ３３０）のサイズに匹敵する。本明細書では、「サイズ」は、長さ、幅、または面積を含むがこれらに限定されない様々な様式のいずれかで定義され得る。例えば、サブピクセルまたはライトバルブ３３０のサイズはその長さであってもよく、マルチビーム要素３２０の匹敵するサイズはマルチビーム要素３２０の長さであってもよい。別の例では、サイズは、マルチビーム要素３２０の面積がサブピクセルの面積（または同等にライトバルブ３３０）に匹敵できるような面積を指し得る。

【0078】

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素３２０のサイズは、サブピクセルのサイズに匹敵しており、その結果マルチビーム要素のサイズがサブピクセルのサイズの約５０パーセント（５０％）から約２００パーセント（２００％）になる。例えば、マルチビーム要素サイズが「ｓ」で示され、サブピクセルのサイズが「Ｓ」で示される場合（例えば、図４Ａに示すように）、マルチビーム要素サイズｓは以下により求められ得る。

【数2】

他の例では、マルチビーム要素のサイズは、サブピクセルのサイズの約６０パーセント（６０％）より大きい、またはサブピクセルのサイズの約７０パーセント（７０％）より大きい、またはサブピクセルのサイズの約８０パーセント（８０％）より大きい、またはサブピクセルのサイズの約９０パーセント（９０％）より大きい範囲、またマルチビーム要素がサブピクセルのサイズの約１８０パーセント（１８０％）未満である、またはサブピクセルのサイズの約１６０パーセント（１６０％）未満である、またはサブピクセルのサイズの約１４０パーセント（１４０％）未満である、またはサブピクセルのサイズの約１２０パーセント（１２０％）未満である範囲である。例えば、「匹敵するサイズ」では、マルチビーム要素のサイズは、サブピクセルのサイズの約７５パーセント（７５％）から約１５０パーセント（１５０％）の間である。別の例では、マルチビーム要素３２０は、マルチビーム要素のサイズがサブピクセルのサイズの約１２５パーセント（１２５％）から約８５パーセント（８５％）の間で、サブピクセルとサイズが匹敵していてもよい。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素３２０およびサブピクセルの匹敵するサイズは、マルチビューディスプレイのビュー間の暗いゾーンを減少させるか、いくつかの例では最小化するよう選択することができる。さらに、マルチビーム要素３２０およびサブピクセルの匹敵するサイズは、マルチビューディスプレイのビュー（またはビューピクセル）間のオーバーラップを低減し、いくつかの例では最小化するように選択することができる。

【0079】

図４Ａ～図４Ｃに示されるマルチビューディスプレイ３００は、複数の指向性光ビームの指向性光ビーム３０２を変調するように構成されたライトバルブ３３０のアレイをさらに含む。様々な実施形態では、液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、およびエレクトロウェッティングに基づくライトバルブのうちの１つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない、ライトバルブアレイのライトバルブ３３０として、異なるタイプのライトバルブを使用することができる。

【0080】

図４Ａ～図４Ｃに示されるように、異なる主要角度方向を有する指向性光ビーム３０２の異なるものは通過し、ライトバルブアレイ内のライトバルブ３３０の異なるものによって変調され得る。さらに、図示のように、アレイのライトバルブ３３０はマルチビューピクセル３０６のサブピクセルに対応し、ライトバルブ３３０のセットはマルチビューディスプレイのマルチビューピクセル３０６に対応する。特に、ライトバルブアレイのライトバルブ３３０の異なるセットは、マルチビーム要素３２０の対応するものからの指向性光ビーム３０２を受けるおよび変調するように構成される。すなわち、図示のように、各マルチビーム要素３２０に対してライトバルブ３３０の１つの独特なセットがある。

【0081】

図４Ａに示すように、第１のライトバルブセット３３０ａは、第１のマルチビーム要素３２０ａからの指向性光ビーム３０２を受け取り、変調するように構成される。さらに、第２のライトバルブセット３３０ｂは、第２のマルチビーム要素３２０ｂからの指向性光ビーム３０２を受け取り、変調するように構成される。したがって、ライトバルブアレイの各ライトバルブセット（例えば、第１および第２のライトバルブセット３３０ａ、３３０ｂ）は、それぞれ異なるマルチビーム要素３２０（例えば、要素３２０ａ、３２０ｂ）および異なるマルチビューピクセル３０６の両方に対応する。図４Ａに示すように、ライトバルブセットの個々のライトバルブ３３０がそれぞれのマルチビューピクセル３０６のサブピクセルに対応する。

【0082】

図４Ａに示すように、マルチビューピクセル３０６のサブピクセルのサイズは、ライトバルブアレイ内のライトバルブ３３０のサイズに対応し得ることに留意されたい。他の例では、サブピクセルのサイズは、ライトバルブアレイの隣接するライトバルブ３３０間の距離（例えば、中心間距離）として定義されてもよい。例えば、ライトバルブ３３０は、ライトバルブアレイ内のライトバルブ３３０間の中心間の距離より小さくてもよい。サブピクセルのサイズは、例えば、ライトバルブ３３０のサイズ、またはライトバルブ３３０間の中心間距離に対応するサイズのいずれかとして定義されてもよい。

【0083】

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素３２０と対応するマルチビューピクセル３０６（すなわち、サブピクセルのセットとライトバルブ３３０の対応するセット）との間の関係は、１対１の関係であってもよい。すなわち、同数のマルチビューピクセル３０６およびマルチビーム要素３２０が存在し得る。図４Ｂは、例として、ライトバルブ３３０（および対応するサブピクセル）の異なるセットを含む各マルチビューピクセル３０６が破線で囲まれているように示される１対１の関係を明示的に示す。他の実施形態（図示せず）では、マルチビューピクセル３０６の数およびマルチビーム要素３２０の数は互いに異なっていてもよい。

【0084】

いくつかの実施形態では、複数のマルチビーム要素３２０のペア間の要素間の距離（例えば、中心間の距離）は、例えば、ライトバルブセットによって表される、対応するマルチビューピクセル３０６のペア間のピクセル間の距離（例えば、中心間の距離）に等しくてもよい。例えば、図４Ａに示すように、第１のマルチビーム要素３２０ａと第２のマルチビーム要素３２０ｂとの間の中心間距離ｄは、第１のライトバルブセット３３０ａと第２のライトバルブセット３３０ｂとの間の中心間距離Ｄに実質的に等しい。他の実施形態（図示せず）では、マルチビーム要素３２０および対応するライトバルブセットのペアの相対的な中心間距離は異なり得る。例えば、マルチビーム要素３２０は、要素間間隔（すなわち、中心間距離ｄ）を有し得る。中心間距離ｄは、マルチビューピクセル３０６を表すライトバルブセット間の間隔（すなわち、中心間距離Ｄ）よりも大きいまたは小さいもののうちの１つである。

【0085】

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素３２０の形状は、マルチビューピクセル３０６の形状、または同等に、マルチビューピクセル３０６に対応するライトバルブ３３０のセット（または「サブアレイ」）の形状に類似している。例えば、マルチビーム要素３２０は正方形の形状を有してもよく、マルチビューピクセル３０６（または対応するライトバルブ３３０のセットの配置）は実質的に正方形であってもよい。別の例では、マルチビーム要素３２０は、長方形の形状を有してもよく、すなわち、幅または横方向寸法よりも長い長さまたは縦方向寸法を有してもよい。この例では、マルチビーム要素３２０に対応するマルチビューピクセル３０６（または同等にライトバルブ３３０のセットの配置）は、類似の矩形形状を有することができる。図４Ｂは、正方形のマルチビーム要素３２０およびライトバルブ３３０の正方形のセットを含む対応する正方形のマルチビューピクセル３０６の上面図または平面図を示す。さらに他の例（図示せず）では、マルチビーム要素３２０および対応するマルチビューピクセル３０６は、三角形、六角形、および円形を含むか、または少なくともこれらに近似しているが、これらに限定されない様々な形状を有する。

【0086】

さらに（例えば、図４Ａに示すように）、いくつかの実施形態によれば、各マルチビーム要素３２０は、特定のマルチビューピクセル３０６に割り当てられたサブピクセルのセットに基づいて、所与の時間にただ１つのマルチビューピクセル３０６に指向性光ビーム３０２を提供するように構成される。特に、マルチビーム要素３２０の所与の１つ、また特定のマルチビューピクセル３０６へのサブピクセルのセットの割り当てについて、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主要角度方向を有する指向性光ビーム３０２は、単一の対応するマルチビューピクセル３０６およびそのサブピクセル、すなわち、図４Ａに示すように、マルチビーム要素３２０に対応する単一セットのライトバルブ３３０に実質的に限定される。したがって、マルチビューディスプレイ３００の各マルチビーム要素３２０は、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主要角度方向のセットを有する（すなわち、指向性光ビーム３０２のセットが異なるビュー方向のそれぞれに対応する方向を有する光ビームを含む）対応する指向性光ビーム３０２のセットを提供する。

【0087】

マルチビューディスプレイ３００は、光源３４０をさらに備えてもよい。様々な実施形態によれば、光源３４０は、光ガイド３１０内に誘導される光を提供するように構成される。特に、光源３４０は、光ガイド３１０の入射面または端部（入力端部）に隣接して配置することができる。様々な実施形態において、光源３４０は、ＬＥＤ、レーザ（例えば、レーザダイオード）、またはそれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない実質的に任意の光源（例えば、光エミッタ）を備えてもよい。いくつかの実施形態では、光源３４０は、特定の色で示される狭帯域スペクトルを有する実質的に単色の光を生成するように構成された光エミッタを備えてもよい。特に、単色光の色は、特定の色の空間または色のモデル（例えば、赤緑青（ＲＧＢ）の色のモデル）の原色である場合がある。他の例では、光源３４０は、実質的に広帯域または多色の光を提供するように構成された実質的に広帯域の光源であり得る。例えば、光源３４０は白色光を提供してもよい。いくつかの実施形態では、光源３４０は、異なる色の光を提供するように構成された複数の異なる光エミッタを備えてもよい。異なる光エミッタは、光の異なる色のそれぞれに対応する導波光の、異なる、色固有の、非ゼロ伝播角を有する光を提供するように構成されてもよい。

【0088】

いくつかの実施形態では、光源３４０は、コリメータをさらに備えてもよい。コリメータは、光源３４０の光エミッタの１つまたはそれ以上から実質的にコリメートされていない光を受け取るように構成されてもよい。コリメータはさらに、実質的にコリメートされていない光をコリメート光に変換するように構成されている。特に、いくつかの実施形態によれば、コリメータは、非ゼロ伝播角を有し、所定のコリメーション係数σに従ってコリメートされるコリメート光を提供することができる。さらに、異なる色の光エミッタが使用される場合、コリメータは、異なる、色固有の、非ゼロ伝播角の一方または両方を有し、異なる、色固有のコリメーション係数を有するコリメート光を提供するように構成され得る。コリメータはさらに、コリメート光ビームを光ガイド３１０に伝達して、上述の導波光３０４として伝播するように構成される。

【0089】

いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ３００は、導波光３０４の伝播方向３０３、３０３’に直交する（または実質的に直交する）光ガイド３１０を通る方向の光に対して実質的に透明になるように構成される。特に、いくつかの実施形態では、光ガイド３１０および離間したマルチビーム要素３２０により、光が第１の表面３１０’および第２の表面３１０’’の両方を通って光ガイド３１０を通過することができる。マルチビーム要素３２０のサイズが比較的小さいことと、マルチビーム要素３２０の要素間の間隔が比較的大きいこと（例えば、マルチビューピクセル３０６と１対１の対応）の両方により、少なくとも部分的に透明性が促進され得る。さらに、いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素３２０はまた、光ガイド表面３１０’、３１０’’に直交して伝播する光に対して実質的に透明であってもよい。

【0090】

様々な実施形態によれば、光ガイド３１０に光学的に接続された回折格子、マイクロ反射要素および／またはマイクロ屈折要素を含む多種多様な光学的構成要素を使用して指向性光ビーム３０２を生成し、指向性光ビーム３０２として導波光３０４を散乱させることができる。これらの光学的構成要素は、光ガイド３１０の第１の表面３１０’、第２の表面３１０’’、または第１の表面３１０’と第２の表面３１０’’の間にさえ位置してもよいことに留意されたい。さらに、いくつかの実施形態によれば、光学的構成要素は、第１の表面３１０’または第２の表面３１０’’のいずれかから突出する「正の特徴部」であっても、第１の表面３１０’または第２の表面３１０’’に窪んでいる「負の特徴部」であってもよい。

【0091】

いくつかの実施形態では、光ガイド３１０、マルチビーム要素３２０、光源３４０および／または任意のコリメータが、マルチビューバックライトとして機能する。このマルチビューバックライトは、例えば、マルチビューディスプレイ２２０として、マルチビューディスプレイ３００のライトバルブアレイと共に使用されてもよい。例えば、マルチビューバックライトは、上記のように、ライトバルブ３３０のアレイの光源として（パネルバックライトとして頻繁に）機能し得、ライトバルブ３３０はマルチビュー画像２０６の指向性ビュー２０４を提供するマルチビューバックライトによって提供される指向性光ビーム３０２を変調する。

【0092】

いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ３００は、広角バックライトをさらに備えてもよい。特に、マルチビューディスプレイ３００（またはマルチビューシステム２００のマルチビューディスプレイ２２０）は、上述のマルチビューバックライトに加えて広角バックライトを含むことができる。広角バックライトは、例えば、マルチビューバックライトに隣接していてもよい。

【0093】

図５は、本明細書に記載の原理に一致する実施形態による、例において広角バックライト３５０を含むマルチビューディスプレイ３００の断面図を示す。図示のように、広角バックライト３５０は、第１のモードの最中に広角放射光３５２を提供するように構成される。様々な実施形態によれば、マルチビューバックライト（例えば、光ガイド３１０、マルチビーム要素３２０、および光源３４０）は、第２のモードの最中に指向性光ビーム３０２として指向性放射光（directional emitted light）を提供するように構成され得る。さらに、ライトバルブのアレイは、広角放射光３５２を変調して、第１のモードの最中に２次元（２Ｄ）画像を提供し、第２のモードの最中にマルチビュー画像を提供するよう指向性放射光（または指向性光ビーム３０２）を変調するように構成される。例えば、図５に示されるマルチビューディスプレイ３００がマルチビューシステム２００のマルチビューディスプレイ２２０として採用される場合、２Ｄ画像は、マルチビューカメラアレイ２１０の１つまたは複数のカメラによりキャプチャされ得る。したがって、いくつかの実施形態によれば、２Ｄ画像は、第２のモードの最中のシーン２０２の指向性ビュー２０４のうちの１つを単に表してもよい。

【0094】

図５の左側に示されているように、マルチビーム要素３２０を使用して光ガイド３１０から散乱された指向性光ビーム３０２を提供するために光源３４０を起動することにより、マルチビューバックライトを使用してマルチビュー画像（ＭＵＬＴＩＶＩＥＷ）を提供することができる。あるいは、図５の右側に示すように、光源３４０を起動停止し、広角バックライト３５０を起動してライトバルブ３３０のアレイに広角放射光３５２を供給することにより、２Ｄ画像を提供することができる。したがって、広角バックライト３５０を含むマルチビューディスプレイ３００は、様々な実施形態に従って、マルチビュー画像の表示と２Ｄ画像の表示との間で切り替えられ得る。

【0095】

本明細書に記載の原理の他の実施形態によれば、マルチビュー画像のキャプチャの方法が提供される。図６は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、例におけるマルチビュー画像をキャプチャする方法４００のフローチャートを示す。図６に示すように、マルチビュー画像をキャプチャする方法４００は、第１のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第１のサブアレイを使用して、シーンの第１の複数の異なるビューをキャプチャすること４１０を含む。いくつかの実施形態では、カメラの第１のサブアレイは、マルチビューカメラアレイ１００のカメラ１１０の第１のサブアレイと実質的に類似していてもよい。同様に、いくつかの実施形態によれば、シーンはシーン１０２に実質的に類似していてもよい。

【0096】

図６に示すマルチビュー画像をキャプチャする方法４００は、第２のベースラインの距離だけ互いに離間したカメラの第２のサブアレイを使用して、シーンの第２の複数の異なるビューをキャプチャすること４２０をさらに含む。様々な実施形態によれば、第１のベースラインの距離は、第２のベースラインの距離の整数倍である。さらに、様々な実施形態において、カメラの第２のサブアレイの少なくとも１つのカメラは、カメラの第１のサブアレイのメンバーである。いくつかの実施形態では、カメラの第２のサブアレイは、上述のマルチビューカメラアレイ１００のカメラ１２０の第２のサブアレイと実質的に類似していてもよい。特に、様々な実施形態によれば、マルチビュー画像は、カメラの第１および第２のサブアレイの選択される１つを使用してキャプチャされたシーンの複数の異なるビューを含む。

【0097】

いくつかの実施形態では、第１のサブアレイ内のカメラの数は、カメラの第２のサブアレイ内のカメラの数に等しい。いくつかの実施形態では、マルチビュー画像の異なるビューの数は、カメラの数に対応してもよい。いくつかの実施形態において、使用者の入力は、カメラの第１および第２のサブアレイのうちの選択される１つを決定し得る。あるいは、いくつかの実施形態では、マルチビューカメラアレイのカメラのオートフォーカスは、シーンの焦点面に基づいて第１および第２のカメラサブアレイの選択される１つを自動的に決定し得る。

【0098】

したがって、マルチビューカメラアレイ、マルチビュー画像をキャプチャする方法、およびカメラのサブアレイが少なくとも１つのカメラを共有して含むマルチビューカメラアレイとマルチビューディスプレイを含むマルチビューシステムの例および実施形態を説明した。上記の例は、本明細書に記載の原理を表す多くの特定の例の一部を単に例示するものであることを理解されたい。明らかに、当業者は、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、多数の他の構成を容易に考案することができる。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】