攝像裝置制造方法
【專利摘要】必須準(zhǔn)備復(fù)雜的攝影光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件。攝像裝置包括：攝像元件，具有將入射光光電轉(zhuǎn)換為電信號并二維排列的光電轉(zhuǎn)換元件以及開口掩模，該開口掩模的分別與所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置的開口部被定位為使來自于所述入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不相同的部分區(qū)域的光束分別通過；以及光圈，其形狀在光圈開口的沿所述互不相同的部分區(qū)域的排列方向上的寬度比所述光圈開口的沿與所述排列方向相垂直方向上的寬度長的狀態(tài)下變化。
【專利說明】攝像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種攝像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 已知的立體攝像裝置使用兩個攝影光學(xué)系統(tǒng)拍攝由右眼用圖像和左眼用圖像構(gòu) 成的立體圖像。這種立體攝像裝置通過以一定間隔設(shè)置兩個攝像光學(xué)系統(tǒng)，使對同一被攝 體進(jìn)行拍攝而得到的兩個圖像產(chǎn)生視差。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-47001號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的問題：
[0007] 然而，通過上述技術(shù)，如果要獲得視差圖像就必須要準(zhǔn)備用于拍攝各個視差圖像 的復(fù)雜的攝影光學(xué)系統(tǒng)和攝像元件。
[0008] 解決問題的方案：
[0009] 在本發(fā)明第一形態(tài)中提供一種攝像裝置，包括：攝像元件，具有將入射光光電轉(zhuǎn)換 為電信號并二維排列的光電轉(zhuǎn)換元件以及開口掩模，該開口掩模的分別與所述光電轉(zhuǎn)換元 件一一對應(yīng)地設(shè)置的開口部被定位成：使來自于所述入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不相同的部 分區(qū)域的光束分別通過；以及光圈，其形狀在光圈開口的沿所述互不相同的部分區(qū)域的排 列方向上的寬度比所述光圈開口的沿與所述排列方向相垂直方向上的寬度長的狀態(tài)下變 化。
[0010] 另外，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并未列舉出本發(fā)明的全部可能特征。所述特征組的子組合也 能夠構(gòu)成發(fā)明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明實施方式所涉及的數(shù)碼相機10的結(jié)構(gòu)說明圖。
[0012] 圖2為顯示本發(fā)明實施方式所涉及的攝像元件的截面示意圖。
[0013] 圖3為將攝像元件100的一部分放大顯示后的樣子的示意圖。
[0014] 圖4為說明視差像素與被攝體的關(guān)系的概念圖。
[0015] 圖5為說明生成視差圖像的處理的概念圖。
[0016] 圖6為顯示重復(fù)圖案110的另一例的圖。
[0017] 圖7為顯示二維重復(fù)圖案110的例子的圖。
[0018] 圖8為開口部104的另一形狀的說明圖。
[0019] 圖9為拜耳陣列的說明圖。
[0020] 圖10為關(guān)于對拜耳陣列分配視差像素，有兩種視差像素時的變例的說明圖。
[0021] 圖11為顯示變例的一例的圖。
[0022] 圖12為顯示另一變例的一例的圖。
[0023] 圖13為顯不又一變例的一例的圖。
[0024] 圖14為說明另一彩色濾光片陣列的圖。
[0025] 圖15為顯示采用圖14所示的另一彩色濾光片陣列時的W像素與視差像素的陣列 的一例的圖。
[0026] 圖16為說明開放狀態(tài)下的光圈50的正面圖。
[0027] 圖17為說明縮小狀態(tài)下的光圈50的正面圖。
[0028] 圖18為說明開放狀態(tài)下的光圈50中的視差量的圖。
[0029] 圖19為說明不同于本實施方式而具有保持圓形的開口的光圈50在縮小狀態(tài)下的 視差量的圖。
[0030] 圖20為說明本實施方式所涉及的光圈50在縮小狀態(tài)下的視差量的圖。
[0031] 圖21為說明另一光圈150的開放狀態(tài)的正面圖。
[0032] 圖22為說明圖21所示的光圈150處于縮小狀態(tài)的正面圖。
[0033] 圖23為說明另一光圈250的開放狀態(tài)的正面圖。
[0034] 圖24為說明圖23所示的光圈250處于縮小狀態(tài)的正面圖。
[0035] 圖25為說明另一光圈350的開放狀態(tài)的正面圖。

【具體實施方式】
[0036] 以下通過發(fā)明的實施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，但以下實施方式并非對權(quán)利要求書 所涉及的發(fā)明進(jìn)行限定。并且，實施方式中說明的特征組合也并非全部為本發(fā)明的必要特 征。
[0037] 本實施方式所涉及的數(shù)碼相機作為一種攝像裝置形態(tài)，通過單個攝影光學(xué)系統(tǒng)拍 攝并生成多個視點數(shù)的圖像，保存為RAW圖像數(shù)據(jù)集合。將視點彼此不同的各個圖像稱為 視差圖像。
[0038] 圖1為本發(fā)明實施方式所涉及的數(shù)碼相機10的結(jié)構(gòu)說明圖。數(shù)碼相機10包括作 為攝影光學(xué)系統(tǒng)的攝影透鏡20及光圈50。攝影透鏡20將沿光軸21入射的被攝體光束引 導(dǎo)至攝像元件100。光圈50通過改變面積可變的開口的大小來改變作為被攝體光束的入 射光的光量。光圈50設(shè)置于與攝影透鏡20的光瞳位置相共軛的位置或其附近。攝影透鏡 20也可以是相對于數(shù)碼相機10能夠與光圈50共同裝卸的交換式鏡頭。數(shù)碼相機10包括： 攝像元件100、控制部201、A/D轉(zhuǎn)換電路202、存儲器203、驅(qū)動部204、控制光圈50的光圈 驅(qū)動部206、圖像處理部205、存儲卡IF (InterFace，接口）207、操作部208、顯示部209、LCD 驅(qū)動電路210、AF傳感器211及存儲控制部238。
[0039] 另外，如圖所示，將朝向攝像元件100的與光軸21平行的方向定為+Z軸方向， 將在與Z軸垂直的平面中朝向紙面近前側(cè)的方向定為+X軸方向，將紙面的上方向定為+Y 軸方向。與攝影中的構(gòu)圖的關(guān)系是，X軸成為水平方向，Y軸成為垂直方向。在之后的幾個 圖中，以圖1的座標(biāo)軸為基準(zhǔn)來顯示座標(biāo)軸，以便理解各個圖的朝向。
[0040] 攝影透鏡20由多個光學(xué)鏡頭組構(gòu)成，使被攝體光束在其焦點面附近成像。另外， 在圖1中，為了便于說明，攝影透鏡20以設(shè)置在光瞳附近的一個假想鏡頭為代表進(jìn)行表示。 攝像元件100設(shè)置于攝影透鏡20的焦點面附近。攝像元件100為二維地排列有多個光電 轉(zhuǎn)換元件的例如CO)(電荷藕合器件，Charge Coupled Device)、CMOS (互補金屬氧化物半 導(dǎo)體，Complementary Metal Oxide Semiconductor)傳感器等圖形傳感器。攝像兀件100 由驅(qū)動部204進(jìn)行定時控制，將受光面上成像的被攝體像轉(zhuǎn)換成圖像信號并輸出給A/D轉(zhuǎn) 換電路202。
[0041] A/D轉(zhuǎn)換電路202將由攝像元件100輸出的圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并作為RAW 原始圖像數(shù)據(jù)輸出給存儲器203。圖像處理部205將存儲器203作為工作空間來進(jìn)行各種 圖像處理，生成圖像數(shù)據(jù)。
[0042] 圖像處理部205另外還承擔(dān)依照所選擇的圖像格式調(diào)整圖像數(shù)據(jù)等圖像處理的 普通功能。生成的圖像數(shù)據(jù)由IXD驅(qū)動電路210轉(zhuǎn)換成顯示信號，由顯示部209進(jìn)行顯示。 并且，上述各種圖像數(shù)據(jù)由存儲控制部238記錄在裝設(shè)于存儲卡IF207上的存儲卡220中。
[0043] AF傳感器211為相對于被攝體空間設(shè)定有多個測距點的相位差傳感器，在各個測 距點處檢測被攝體像的離焦量。操作部208接收用戶操作，向控制部201輸出操作信號，從 而開始一系列的攝影過程。在攝影過程中所附帶的AF(Auto Focus,自動對焦）、AE(Auto Expose，自動曝光）等各種動作由控制部201進(jìn)行控制而執(zhí)行。例如，控制部201解析AF傳 感器211的檢測信號，執(zhí)行使構(gòu)成攝影透鏡20的一部分的聚焦透鏡進(jìn)行移動的聚焦控制。 另外，后述的視差像素 AF也可以構(gòu)成為兼有傳感器211的功能。此時可以省略AF傳感器 211。
[0044] 以下對攝像元件100的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2為表示本發(fā)明實施方式所涉及的 攝像元件的剖面的示意圖。圖2(a)為使彩色濾光片102與開口掩模103分體構(gòu)成的攝像 元件100的剖面示意圖。另外，作為攝像元件100的變形例，圖2(b)為具有彩色濾光片部 122與開口掩模部123 -體構(gòu)成的屏幕濾光片121的攝像元件120的剖面示意圖。
[0045] 如圖2(a)所示，從被攝體側(cè)開始依次排列有微透鏡101、彩色濾光片102、開口掩 模103、布線層105及光電轉(zhuǎn)換元件108,從而構(gòu)成攝像元件100。光電轉(zhuǎn)換元件108由將入 射的光轉(zhuǎn)換成電信號的光電二極管構(gòu)成。多個光電轉(zhuǎn)換元件108在基板109的表面上二維 排列。
[0046] 由光電轉(zhuǎn)換元件108轉(zhuǎn)換的圖像信號以及控制光電轉(zhuǎn)換元件108的控制信號等通 過布線層105上設(shè)置的布線106進(jìn)行收發(fā)。而且，具有與各個光電轉(zhuǎn)換兀件108 對應(yīng) 地設(shè)置且二維地重復(fù)排列的開口部104的開口掩模103與布線層相接觸地設(shè)置。彩色濾光 片102與具有視差特性的開口掩模103層疊于同一光電轉(zhuǎn)換元件108上。如后所述，使開 口部104相對于各個相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件108偏移，并嚴(yán)格地確定了相對位置。通過具有 該開口部104的開口掩模103的作用，在光電轉(zhuǎn)換元件108受光的被攝體光束上產(chǎn)生視差， 詳細(xì)內(nèi)容將在后續(xù)內(nèi)容進(jìn)行說明。
[0047] 另一方面，在不產(chǎn)生視差的光電轉(zhuǎn)換元件108上不存在開口掩模103。換言之，也 可以說成是，設(shè)有具有如下開口部104的開口掩模103,該開口部104并不限制向相應(yīng)的光 電轉(zhuǎn)換元件108入射的被攝體光束，也就是使全部有效光束穿過。雖然沒有產(chǎn)生視差，但由 于通過布線106所形成的開口部107實質(zhì)上規(guī)定了入射的被攝體光束，因此可以將布線106 看做是使不產(chǎn)生視差的全部有效光束穿過的開口掩模。另外，開口部107也可以由布線層 105上層的布線106形成。開口掩模103可以對應(yīng)于各個光電轉(zhuǎn)換元件108而分別獨立地 排列，也可以與彩色濾光片102的制造工藝相同，對應(yīng)于多個光電轉(zhuǎn)換兀件108統(tǒng)一形成。
[0048] 彩色濾光片102設(shè)置于開口掩模103上。彩色濾光片102是分別與各個光電轉(zhuǎn)換 元件108 -一對應(yīng)地設(shè)置、且被著色成相對于各個光電轉(zhuǎn)換元件108使特定波段透過的濾 光片。為了輸出彩色圖像，可以排列至少三種彼此不同的彩色濾光片。這些彩色濾光片可 以說是用于生成彩色圖像的原色濾光片。原色濾光片的組合例如為：使紅色波段透過的紅 色濾光片、使綠色波段透過的綠色濾光片、以及使藍(lán)色波段透過的藍(lán)色濾光片。如后所述， 這些彩色濾光片以網(wǎng)格狀對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件108排列。彩色濾光片不僅可以為原色RGB 的組合，也可以為YeCyMg的互補色濾光片的組合。
[0049] 微透鏡101設(shè)置于彩色濾光片102上。微透鏡101是用于將入射的被攝體光束更 多地引導(dǎo)至光電轉(zhuǎn)換元件108的聚光透鏡。微透鏡101分別與光電轉(zhuǎn)換元件108--對應(yīng) 地設(shè)置。微透鏡101最好考慮攝影透鏡20的光瞳中心與光電轉(zhuǎn)換元件108的相對位置關(guān) 系來移動其光軸，以使更多的被攝體光束被引導(dǎo)至光電轉(zhuǎn)換元件108。進(jìn)一步地，可以與開 口掩模103的開口部104的位置共同調(diào)整設(shè)置位置，以使后述特定的被攝體光束更多地入 射。
[0050] 如此，將與各個光電轉(zhuǎn)換元件108--對應(yīng)地設(shè)置的開口掩模103、彩色濾光片 102及微透鏡101的一個單位稱為像素。具體地，將設(shè)置有產(chǎn)生視差的開口掩模103的像素 稱為視差像素，將沒有設(shè)置產(chǎn)生視差的開口掩模103的像素稱為無視差像素。例如，當(dāng)攝像 元件100的有效像素區(qū)域為24mmX 16mm左右時，像素數(shù)達(dá)到1200萬個左右。
[0051] 另外，如果圖形傳感器的聚光效率、光電轉(zhuǎn)換效率良好，則可以不設(shè)置微透鏡101。 另外，在背面照射型圖形傳感器的情形中，布線層105設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換元件108的相反側(cè)。
[0052] 彩色濾光片102與開口掩模103的組合存在各種各樣的變化。在圖2(a)中，只要 使開口掩模103的開口部104具有彩色成分，則也可以將彩色濾光片102與開口掩模103 一體形成。另外，當(dāng)將特定像素作為取得被攝體的亮度信息的像素時，也可以在該像素中設(shè) 置相應(yīng)的彩色濾光片102?；蛘咭部梢耘帕形词┘又耐该鳛V光片，以便使可見光的幾乎 整個波段透過。
[0053] 當(dāng)將取得亮度信息的像素作為視差像素時，S卩，至少一旦在將視差圖像作為單色 圖像進(jìn)行輸出時，可以采用圖2(b)所示攝像元件120的結(jié)構(gòu)。即，可以在微透鏡101與布 線層105之間配設(shè)使發(fā)揮彩色濾光片功能的彩色濾光片部122與具有開口部104的開口掩 模部123 -體構(gòu)成的屏幕濾光片121。
[0054] 在彩色濾光片部122施加例如藍(lán)綠紅的著色，在開口掩模部123對除開口部104 以外的掩模部分施加黑色著色，從而形成屏幕濾光片121。采用屏幕濾光片121的攝像元件 120與攝像元件100相比，由于從微透鏡101到光電轉(zhuǎn)換元件108的距離較短，因此使被攝 體光束的集光效率更高。
[0055] 以下說明開口掩模103的開口部104與產(chǎn)生視差的關(guān)系。圖3為將攝像元件100 的一部分放大顯示后的樣子的示意圖。此處，為了簡化說明，暫不考慮有關(guān)彩色濾光片102 的配色，后續(xù)內(nèi)容再進(jìn)行說明。在未提及彩色濾光片102的配色的以下說明中，可以認(rèn)為是 僅匯集了具有同色（包含透明的情形）的彩色濾光片102的視差像素的圖形傳感器。因此， 以下所說明的重復(fù)圖案也可以被認(rèn)為是同色的彩色濾光片102中的相鄰像素。
[0056] 如圖3所示，開口掩模103的開口部104相對于各個像素相對偏移設(shè)置。而且，在 相鄰像素的彼此之間，各個開口部104設(shè)置于彼此錯位的位置。
[0057] 在圖中的例子中，根據(jù)開口部104相對于各個像素的位置的不同，預(yù)先準(zhǔn)備有沿X 軸方向彼此偏移的六種開口掩模103。而且，在整個攝像元件100中二維地且周期性地排列 有光電轉(zhuǎn)換元件組，該光電轉(zhuǎn)換元件組以分別具有從-X側(cè)往+X側(cè)逐漸偏移的開口掩模103 的六個視差像素為一組。也就是說，攝像元件100是由包含一組光電轉(zhuǎn)換元件組的重復(fù)圖 案110周期性地鋪設(shè)而成。
[0058] 圖4為說明視差像素與被攝體的關(guān)系的概念圖。具體地，圖4(a)表示在攝像元件 100中在與攝影光軸21相垂直的中心處排列的重復(fù)圖案110t的光電轉(zhuǎn)換元件組，圖4(b) 示意性地表示在周圍部分排列的重復(fù)圖案ll〇u的光電轉(zhuǎn)換元件組。圖4(a)、(b)中的被攝 體30位于相對于攝影透鏡20的聚焦位置。圖4(c)與圖4(a)相對應(yīng)地示意性地顯示當(dāng)捕 捉位于相對于攝影透鏡20的非聚焦位置的被攝體31時的關(guān)系。
[0059] 首先說明由攝影透鏡20捕捉處于聚焦?fàn)顟B(tài)下的被攝體30時，視差像素與被攝體 的關(guān)系。被攝體光束穿過攝影透鏡20的光瞳被引導(dǎo)至攝像元件100,但對被攝體光束透過 的整個截面區(qū)域規(guī)定了六個部分區(qū)域Pa?Pf。而且，從放大圖中也可以看出，例如構(gòu)成重 復(fù)圖案110t、110u的光電轉(zhuǎn)換元件組的-X側(cè)一端的像素中，對開口掩模103的開口部104f 的位置進(jìn)行了設(shè)定，以使只有從部分區(qū)域Pf射出的被攝體光束到達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件108。同 樣地，對于往+X側(cè)一端的像素，與部分區(qū)域Pe對應(yīng)地設(shè)定開口部104e的位置、與部分區(qū)域 Pd對應(yīng)地設(shè)定開口部104d的位置、與部分區(qū)域Pc對應(yīng)地設(shè)定開口部104c的位置、與部分 區(qū)域Pb對應(yīng)地設(shè)定開口部104b的位置、與部分區(qū)域Pa對應(yīng)地設(shè)定開口部104a的位置。
[0060] 換言之，可以說成是，例如根據(jù)由部分區(qū)域Pf與-X側(cè)一端像素的相對位置關(guān)系定 義的、從部分區(qū)域Pf射出的被攝體光束的主光線Rf的傾斜來設(shè)定開口部l〇4f的位置。然 后，當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件108經(jīng)開口部104f接收到來自于位于聚焦位置的被攝體30的被攝體 光束時，如虛線所示，該被攝體光束在光電轉(zhuǎn)換元件108上成像。同樣地，也可以說是對于 往+X側(cè)一端的像素，分別根據(jù)主光線Re的傾斜設(shè)定開口部104e的位置、根據(jù)主光線Rd的 傾斜設(shè)定開口部l〇4d的位置、根據(jù)主光線Rc的傾斜設(shè)定開口部104c的位置、根據(jù)主光線 Rb的傾斜設(shè)定開口部104b的位置、根據(jù)主光線Ra的傾斜設(shè)定開口部104a的位置。
[0061] 如圖4(a)所示，在位于聚焦位置的被攝體30中，從與光軸21相交叉的被攝體30 上的微小區(qū)域〇t放射的光束穿過攝影透鏡20的光瞳到達(dá)構(gòu)成重復(fù)圖案liot的光電轉(zhuǎn)換 元件組的各個像素。即，構(gòu)成重復(fù)圖案ll〇t的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素分別經(jīng)由六個部 分區(qū)域Pa?Pf接收到從一個微小區(qū)域0t放射的光束。微小區(qū)域0t具有與構(gòu)成重復(fù)圖案 liot的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素的錯位相對應(yīng)程度的擴散，但實質(zhì)上能夠近似于大致同 一物點。同樣地，如圖4 (b)所示，在位于聚焦位置的被攝體30中，從離開光軸21的被攝體 30上的微小區(qū)域0u放射的光束穿過攝影透鏡20的光瞳到達(dá)構(gòu)成重復(fù)圖案110u的光電轉(zhuǎn) 換元件組的各個像素。S卩，構(gòu)成重復(fù)圖案ll〇u的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素分別經(jīng)由六個 部分區(qū)域Pa?Pf接收到從一個微小區(qū)域0u放射的光束。微小區(qū)域0u也與微小區(qū)域0t 相同，具有與構(gòu)成重復(fù)圖案ll〇u的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素的錯位相對應(yīng)程度的擴散， 但實質(zhì)上能夠近似于大致同一物點。
[0062] 也就是說，只要被攝體30位于聚焦位置，對應(yīng)于攝像元件100上的重復(fù)圖案110 的位置，光電轉(zhuǎn)換元件組所捕捉到的微小區(qū)域各不相同，且構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件組的各像素 經(jīng)由彼此不同的部分區(qū)域捕捉同一微小區(qū)域。而且，在各個重復(fù)圖案110中，相應(yīng)像素彼此 之間接收來自于同一部分區(qū)域的被攝體光束。也就是說，在圖中，例如重復(fù)圖案110t、110u 的各個-X側(cè)一端的像素均接收來自于同一部分區(qū)域Pf的被攝體光束。
[0063] 在與攝影光軸21相垂直的中心處排列的重復(fù)圖案liot中，-X側(cè)一端的像素中用 于接收來自于部分區(qū)域Pf的被攝體光束的開口部l〇4f的位置與在周圍部分排列的重復(fù)圖 案110u中，-X側(cè)一端的像素中用于接收來自于部分區(qū)域Pf的被攝體光束的開口部104f 的位置要嚴(yán)格地不同。然而，從功能的角度來看，在用于接收來自于部分區(qū)域Pf的被攝體 光束的開口掩模這一點上，可以將他們作為同一種類的開口掩模處理。因此，在圖4的例子 中，可以說在攝像元件100上排列的各個視差像素具有六種開口掩模之一。
[0064] 以下說明由攝影透鏡20捕捉處于非聚焦?fàn)顟B(tài)的被攝體31時，視差像素與被攝體 的關(guān)系。在此情形中，來自于位于非聚焦位置的被攝體31的被攝體光束也經(jīng)由攝影透鏡20 的光瞳的六個部分區(qū)域Pa?Pf到達(dá)攝像元件100。然而，來自于處于非聚焦位置的被攝體 31的被攝體光束并不在光電轉(zhuǎn)換元件108上成像，而是在其他位置成像。例如，如圖4(c) 所示，當(dāng)被攝體31位于比被攝體30更加遠(yuǎn)離攝像元件100的位置時，被攝體光束與光電轉(zhuǎn) 換元件108相比在更靠近被攝體31側(cè)成像。相反，當(dāng)被攝體31位于比被攝體30更接近攝 像元件100的位置時，被攝體光束與光電轉(zhuǎn)換元件108相比在被攝體31的相對側(cè)成像。
[0065] 因此，在位于非聚焦位置的被攝體31中，從微小區(qū)域0t'放射的被攝體光束透過 六個部分區(qū)域Pa?Pf中的任意一個，從而到達(dá)不同組的重復(fù)圖案110中的相應(yīng)像素。例 如，如圖4(c)的放大圖所示，透過部分區(qū)域Pd的被攝體光束作為主光線Rd'入射到重復(fù)圖 案110t'中包含的具有開口部104d的光電轉(zhuǎn)換元件108。而且，即使是從微小區(qū)域0t'放 射的被攝體光束，透過其他部分區(qū)域的被攝體光束也不會入射到重復(fù)圖案ll〇t'中包含的 光電轉(zhuǎn)換元件108,而是入射到另一重復(fù)圖案中具有相應(yīng)開口部的光電轉(zhuǎn)換元件108。換言 之，到達(dá)構(gòu)成重復(fù)圖案ll〇t'的各光電轉(zhuǎn)換元件108的被攝體光束是從被攝體31中互不相 同的微小區(qū)域放射的被攝體光束。也就是說，以Rd'為主光線的被攝體光束入射到與開口 部104d對應(yīng)的108,以Ra +、Rb+、RC+、Re+、Rf +為主光線的被攝體光束入射到與其他開口部對 應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件108,這些被攝體光束都是從被攝體31中互不相同的微小區(qū)域放射的被 攝體光束。這種關(guān)系在圖4(b)中排列在周圍部分的重復(fù)圖案110u中也是一樣的。
[0066] 這樣一來，當(dāng)把攝像元件100作為一個整體時，例如，由與開口部104a對應(yīng)的光電 轉(zhuǎn)換元件108捕捉到的被攝體像A和由與開口部104d對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件108捕捉到的 被攝體像D，如果是針對位于聚焦位置的被攝體的像，就不會彼此錯位，而如果是針對位于 非聚焦位置的被攝體的像，則會產(chǎn)生錯位。而且，該錯位根據(jù)位于非聚焦位置的被攝體相對 于聚焦位置朝哪一側(cè)以何種程度錯位，另外根據(jù)部分區(qū)域Pa與部分區(qū)域Pd的距離來確定 方向和量。也就是說，被攝體像A與被攝體像D彼此成為視差像。該關(guān)系對于其他開口部 也是相同的，因此對應(yīng)于開口部l〇4a?104f形成六個視差像。并將互不相同的部分區(qū)域 Pa?Pf的排列方向稱為視差方向。在此例的情形中為X軸方向。
[0067] 因此，在如此構(gòu)成的各個重復(fù)圖案110中，匯集彼此對應(yīng)的像素的輸出便得到視 差圖像。也就是說，接收到從六個部分區(qū)域Pa?Pf中的特定部分區(qū)域射出的被攝體光束 的像素所進(jìn)行的輸出形成了視差圖像。從而不需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，通過一攝影透鏡20便 能夠拍攝以互不相同的部分區(qū)域Pa?Pf的排列方向為視差方向的視差圖像。
[0068] 圖5為說明生成視差圖像的處理的概念圖。圖中從紙面左列開始依次表示：對與 開口部104f對應(yīng)的視差像素的輸出進(jìn)行匯集而生成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_f的生成樣子、由 開口部104e的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_e的生成樣子、由開口部104d的輸出形成的視 差圖像數(shù)據(jù)Im_d的生成樣子、由開口部104c的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_c的生成樣 子、由開口部104b的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_b的生成樣子、由開口部104a的輸出形 成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_a的生成樣子。首先，對開口部104f的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_ f的生成樣子進(jìn)行說明。
[0069] 由以六個視差像素為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組構(gòu)成的重復(fù)圖案110排列在與X軸方 向相平行的紙面一橫列上。因此，具有開口部l〇4f的視差像素在攝像元件100上沿X軸方 向相隔六個像素，且沿Y軸方向連續(xù)存在。這些各像素如上所述分別接收來自于各個不同 的微小區(qū)域的被攝體光束。因此，對這些視差像素的輸出進(jìn)行匯集排列后便得到X軸方向， 即水平視差圖像。
[0070] 然則，由于本實施方式的攝像元件100的各個像素為正方像素，僅通過單純地匯 集會造成X軸方向的像素數(shù)縮減到1/6,從而生成沿Y軸方向縱長形的圖像數(shù)據(jù)。為此，通 過實施插值處理使X軸方向變?yōu)榱兜南袼財?shù)，從而生成視差圖像數(shù)據(jù)Im_f作為原始長寬 比的圖像。然而，由于當(dāng)初在插值處理前的視差圖像數(shù)據(jù)是在X軸方向上縮減到1/6的圖 像，因此，X軸方向上的分辨率比Y軸方向上的分辨率低。也就是說，所生成的視差圖像數(shù) 據(jù)的數(shù)量與分辨率呈相反關(guān)系。
[0071] 同樣地得到視差圖像數(shù)據(jù)Im_e?視差圖像數(shù)據(jù)Im_a。即，數(shù)碼相機10能夠生成 在X軸方向上具有視差的六個視點的水平視差圖像。
[0072] 在上述例子中說明了沿X軸方向周期性排列重復(fù)圖案110的例子，但重復(fù)圖案110 并不限于此。圖6為表不重復(fù)圖案110的另一例的圖。
[0073] 圖6(a)為將Y軸方向六個像素作為重復(fù)圖案110的例子。但各個開口部104被 定位為從+Y側(cè)端的視差像素向-Y側(cè)，從-X側(cè)向+X側(cè)逐漸偏移。根據(jù)這樣排列的重復(fù)圖 案110也能夠生成在X軸方向賦予視差的六個視點的視差圖像。此時，與圖3所示重復(fù)圖 案110相比可以認(rèn)為是犧牲Y軸方向分辨率而保持X軸方向分辨率的重復(fù)圖案。
[0074] 圖6(b)為將在斜方向上相鄰的六個像素作為重復(fù)圖案110的例子。各個開口部 104被定位為從-X側(cè)且+Y側(cè)端的視差像素向+X側(cè)且-Y側(cè)，從-X側(cè)向+X側(cè)逐漸偏移。根 據(jù)這樣排列的重復(fù)圖案110也能夠生成在X軸方向上賦予視差的六個視點的視差圖像。在 此情形中，與圖3所示重復(fù)圖案110相比，可以認(rèn)為是在某種程度上保持了 Y軸方向分辨率 及X軸方向分辨率并增加了視差圖像數(shù)量的重復(fù)圖案。
[0075] 將圖3的重復(fù)圖案110及圖6(a)和圖6(b)的重復(fù)圖案110分別進(jìn)行比較，在均 生成六個視點的視差圖像時，相對于從不是視差圖像的整體輸出一幅圖像時的分辨率，可 以說不同之處在于犧牲了 Y軸方向和X軸方向中的哪一方向上的分辨率。當(dāng)為圖3的重復(fù) 圖案110時，是使X軸方向上的分辨率變?yōu)?/6的結(jié)構(gòu)。當(dāng)為圖6 (a)的重復(fù)圖案110時， 是使Y軸方向上的分辨率變?yōu)?/6的結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)為圖6(b)的重復(fù)圖案110時，是使Y 軸方向變?yōu)?/3、使X軸方向變?yōu)?/2的結(jié)構(gòu)。在任一情形中均被構(gòu)成為，在一個圖案內(nèi)，對 應(yīng)于各個像素逐一設(shè)置開口部l〇4a?104f，從各個所對應(yīng)的部分區(qū)域Pa?Pf的任意一個 接收到被攝體光束。從而使任意重復(fù)圖案110都能有同等的視差量。
[0076] 在上述例子中說明了生成在水平方向上賦予視差的視差圖像的情形，但當(dāng)然也可 以生成在垂直方向上賦予視差的視差圖像，還可以生成在水平垂直的二維方向上賦予視差 的視差圖像。圖7為表示二維重復(fù)圖案110的例子的圖。
[0077] 根據(jù)圖7所示的例子，將Y軸六個像素、X軸六個像素共36個像素作為一組光電 轉(zhuǎn)換元件組來形成重復(fù)圖案110。準(zhǔn)備開口部104相對于各個像素的位置互相朝Y軸X軸 方向偏移的36種開口掩模103。具體地，各開口部104被定位為從重復(fù)圖案110的+Y側(cè) 端像素向-Y側(cè)端像素并從+Y側(cè)向-Y側(cè)逐漸偏移的同時從-X側(cè)端像素向+X側(cè)端像素并 從-K側(cè)向+X側(cè)逐漸偏移。
[0078] 具有這種重復(fù)圖案110的攝像元件100能夠輸出在垂直方向及水平方向上賦予視 差的36個視點的視差圖像。當(dāng)然并不限于圖7所示的例子，也可以以輸出多種視點數(shù)的視 差圖像的方式設(shè)定重復(fù)圖案110。
[0079] 在以上說明中，采用矩形作為開口部104的形狀。尤其是在沿水平方向上賦予視 差的排列中，通過使不偏移的Y軸方向的幅度比作為偏移方向的X軸方向的幅度更大，以確 定引導(dǎo)至光電轉(zhuǎn)換元件108的光量。然而，開口部104的形狀并不限定于矩形。
[0080] 圖8為說明開口部104的另一形狀的圖。在圖中，使開口部104的形狀為圓形。為 圓形的情形下，根據(jù)與半球形狀的微透鏡101的相對關(guān)系，能夠防止不希望的被攝體光束 成為雜散光入射到光電轉(zhuǎn)換元件108。
[0081] 以下說明彩色濾光片102和視差圖像。圖9為拜耳陣列的說明圖。如圖所示，拜 耳陣列所指的陣列是將綠色濾光片分配給-X側(cè)且+Y側(cè)和+X側(cè)且-γ側(cè)的兩個像素，將紅 色濾光片分配給-X側(cè)且-Y側(cè)的一個像素，將藍(lán)色濾光片分配給+X側(cè)且+Y側(cè)的一個像素。 此處，將分配有綠色濾光片的-X側(cè)且+Y側(cè)的像素作為Gb像素、將同樣分配有綠色濾光片 的+X側(cè)且-Y側(cè)的像素作為Gr像素。另外，將分配有紅色濾光片的像素作為R像素、將分 配有藍(lán)色濾光片的像素作為B像素。并且，將排列有Gb像素和B像素的X軸方向作為Gb 行，將排列有R像素和Gr像素的X軸方向作為Gr行。并且，將排列有Gb像素和R像素的 Y軸方向作為Gb列，將排列有B像素和Gr像素的縱方向作為Gr列。
[0082] 針對于這種彩色濾光片102的排列，可以通過對視差像素和無視差像素以怎樣的 周期分配給哪種顏色的像素的方式來設(shè)定龐大數(shù)量的重復(fù)圖案110。通過匯集無視差像素 的輸出便能夠生成與通常的攝影圖像相同的無視差的攝影圖像數(shù)據(jù)。因此，只要相對地增 加無視差像素的比例，便能夠輸出分辨率較高的2D圖像。此時，由于視差像素的比例相對 變小，因此使得由多個視差圖像構(gòu)成的3D圖像的立體信息減少。相反，如果增加視差像素 的比例，雖然能增加3D圖像的立體信息，但由于無視差像素相對減少，因此會輸出分辨率 較低的2D圖像。
[0083] 在這種權(quán)衡關(guān)系中，根據(jù)將哪個像素作為視差像素或作為無視差像素來設(shè)定具有 各種特征的重復(fù)圖案110。圖10為關(guān)于對拜耳陣列分配視差像素，有兩種視差像素時的變 例的說明圖。此時的視差像素假設(shè)為開口部104從中心往-X側(cè)偏心的視差Lt像素，以及 從中心往+X側(cè)偏心的視差Rt像素。也就是說，從這種視差像素輸出的兩個視點的視差圖 像實現(xiàn)了所謂的立體視圖。
[0084] 針對各個重復(fù)圖案的特征說明如圖所示。例如，如果分配很多無視差像素，就會成 為高分辨率的2D圖像數(shù)據(jù)，如果針對任意的RGB像素都均等地分配，則會成為色差較小的 高畫質(zhì)的2D圖像數(shù)據(jù)。另一方面，如果分配很多視差像素的話，則會成為立體信息較多的 3D圖像數(shù)據(jù)，如果針對任意的RGB像素都均等地分配，則在成為3D圖像的同時，還得到高品 質(zhì)的彩色圖像數(shù)據(jù)。
[0085] 以下就幾個變例進(jìn)行說明。圖11為顯示變例的一例的圖。圖11的變例相當(dāng)于圖 10中的A-ι類重復(fù)圖案。
[0086] 在圖中所示例子中，重復(fù)與拜耳陣列相同的四個像素成為圖案110。R像素和B像 素為無視差像素，在Gb像素分配視差Lt像素，在Gr像素分配視差Rt像素。此時確定開口 部104,以便當(dāng)被攝體位于聚焦位置時，同一重復(fù)圖案110中包含的視差Lt像素和視差Rt 像素接收到從同一微小區(qū)域射出的光束。
[0087] 在圖中所示的例子中，由于將靈敏度高的綠色像素的Gb像素和Gr像素用作視差 像素，因此有望得到對比度較高的視差圖像。另外，由于將相同的綠色像素的Gb像素和Gr 像素用作視差像素，因此易于從這兩個輸出轉(zhuǎn)換運算成無視差輸出，能夠與作為無視差像 素的R像素和B像素的輸出一同，生成高畫質(zhì)的2D圖像數(shù)據(jù)。
[0088] 圖12為顯示另一變例的一例的圖。圖12的變例相當(dāng)于圖10中的B-1類重復(fù)圖 案。
[0089] 在圖中所示例子中，將拜耳陣列的四個像素沿X軸方向連續(xù)兩組共8個像素作為 重復(fù)圖案110。在8個像素中，向-X側(cè)的Gb像素分配視差Lt像素，向+X側(cè)的Gb像素分配 視差Rt像素。在這種陣列中，通過將Gr像素作為無視差像素，有望比圖10的例子進(jìn)一步 實現(xiàn)2D圖像的高畫質(zhì)。
[0090] 圖13為表示又一變例的一例的圖。圖13的變例相當(dāng)于圖10中的D-1類重復(fù)圖 案。
[0091] 在圖中所示的例子中，將拜耳陣列的四個像素沿X軸方向連續(xù)兩組共八個像素作 為重復(fù)圖案110。在這八個像素中，在-X側(cè)的Gb像素分配視差Lt像素，在+X側(cè)的Gb像素 分配視差Rt像素。進(jìn)一步地，在-X側(cè)的R像素分配視差Lt像素，在+X側(cè)的R像素分配視 差Rt像素。進(jìn)一步地，在-X側(cè)的B像素分配視差Lt像素，在+X側(cè)的B像素分配視差Rt 像素。在兩個Gr像素分配無視差像素。
[0092] 當(dāng)被攝體位于聚焦位置時，分配給兩個Gb像素的視差Lt像素和視差Rt像素接收 從同一微小區(qū)域放射的光束。另外，在兩個R像素分配的視差Lt像素和視差Rt像素接收 從與Gb像素對應(yīng)的微小區(qū)域不同的一個微小區(qū)域放射的光束，在兩個B像素分配的視差Lt 像素和視差Rt像素接收從與Gb像素及R像素對應(yīng)的微小區(qū)域不同的一個微小區(qū)域放射的 光束。因此，與圖12所示例子相比，3D圖像的立體信息在縱方向上變?yōu)槿?。而且，由于?夠得到RGB的三色輸出，因此作為彩色圖像的3D圖像具有高品質(zhì)。
[0093] 另外，如上所述，當(dāng)視差像素的種類為兩種時可以得到兩個視點的視差圖像，當(dāng)然 視差像素的種類可以配合于想要輸出的視差圖像數(shù)，采用如圖3、圖7、圖8等所說明的那樣 的各種數(shù)量。即便視點數(shù)増加，也能夠形成各種重復(fù)圖案110。因此能夠?qū)?yīng)于規(guī)格、目的 等選擇相應(yīng)的重復(fù)圖案110。
[0094] 雖然在上述例子中對采用拜耳陣列作為彩色濾光片陣列的情形進(jìn)行了說明，當(dāng)然 采用其他彩色濾光片陣列也是無妨的。此時，構(gòu)成一組光電轉(zhuǎn)換元件組的各個視差像素可 以包括具有朝向互不相同的部分區(qū)域的開口部104的開口掩模103。
[0095] 因此，拍攝元件100只要如下即可：包括將入射光光電轉(zhuǎn)換為電信號的二維排列 的光電轉(zhuǎn)換元件108、與光電轉(zhuǎn)換元件108的至少一部分分別一對一對應(yīng)設(shè)置的開口掩模 103、與光電轉(zhuǎn)換元件108的至少一部分分別一對一對應(yīng)設(shè)置的彩色濾光片102,在相鄰η個 (η為3以上的整數(shù)）的光電轉(zhuǎn)換元件108中，與至少兩個（也可以為三個以上）對應(yīng)設(shè)置 的各個開口掩模103的開口部104被定位為，包含在由使互不相同的波段透過的至少三種 彩色濾光片102構(gòu)成的彩色濾光片圖案的一圖案內(nèi)，并同時使來自于入射光截面區(qū)域內(nèi)的 互不相同的部分區(qū)域的光束分別通過，將以η個光電轉(zhuǎn)換元件108為一組的光電轉(zhuǎn)換元件 組進(jìn)行周期性排列。
[0096] 圖14為說明另一彩色濾光片陣列的圖。如圖示所示，另一彩色濾光片陣列是將圖 9所示的拜耳陣列的Gr像素維持為分配綠色濾光片的G像素，另一方面，將Gb像素變更為 不分配彩色濾光片的W像素而得到的陣列。另外，如上所述，也可以排列有未施加著色的透 明濾光片，以使可見光的幾乎整個波段均透過W像素。
[0097] 如果采用這種包含W像素的彩色濾光片陣列，雖然攝像元件輸出的色彩信息的精 度會略微下降，但W像素所接收到的光量會比設(shè)置了彩色濾光片的情形更多，因此能夠得 到高精度的亮度信息。若對W像素的輸出進(jìn)行匯集則也能夠形成單色圖像。
[0098] 當(dāng)采用包含W像素的彩色濾光片陣列時，視差像素與無視差像素的重復(fù)圖案110 存在進(jìn)一步的變例。例如，即使是在較暗的環(huán)境下拍攝到的圖像，與從彩色像素輸出的圖像 相比，從W像素輸出的圖像使被攝體像的對比度更高。因此，如果向W像素分配視差像素， 則在多個視差圖像之間進(jìn)行的插值處理中，可望得到高精度的運算結(jié)果。如后所述，執(zhí)行插 值處理作為取得視差像素量的處理的一環(huán)。因此，在對2D圖像的分辨率及視差圖像的畫質(zhì) 的影響的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮對所提取的其他信息帶來的利弊，來設(shè)定視差像素與無視差 像素的重復(fù)圖案110。
[0099] 圖15為顯示當(dāng)采用圖14所示的另一彩色濾光片陣列時，W像素與視差像素的陣列 的一例的圖。圖15的變例由于與拜耳陣列中的圖12所示的B-1類重復(fù)圖案相類似，因此 此處記為B'-l。在圖中所示例子中，將另一彩色濾光片陣列的四個像素沿X軸方向的連續(xù) 兩組共計八個像素作為重復(fù)圖案110。在八個像素中，在-X側(cè)的W像素分配視差Lt像素， 在+X側(cè)的W像素分配視差Rt像素。在這種陣列中，攝像元件100輸出視差圖像作為單色 圖像，并輸出2D圖像作為彩色圖像。
[0100] 此時，攝像元件100只要如下即可：包括將入射光光電轉(zhuǎn)換為電信號的二維排列 的光電轉(zhuǎn)換元件108、分別與光電轉(zhuǎn)換元件108的至少一部分--對應(yīng)設(shè)置的開口掩模 103、分別與光電轉(zhuǎn)換元件108的至少一部分一一對應(yīng)設(shè)置的彩色濾光片102,對與相鄰的η 個（η為4以上的整數(shù)）光電轉(zhuǎn)換元件108中的至少兩個對應(yīng)設(shè)置的各個開口掩模103的 開口部104進(jìn)行定位，以使該開口部104不包含在由使互不相同波段透過的至少三種彩色 濾光片102構(gòu)成的彩色濾光片圖案的一圖案內(nèi)，并且使來自于入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不 相同部分區(qū)域的光束分別穿過，以η個光電轉(zhuǎn)換元件108為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組周期性 排列。
[0101] 圖16為說明光圈50處于開放狀態(tài)下的正面圖。圖17為說明光圈50處于縮小狀 態(tài)下的正面圖。如圖16所示，光圈50具有上光圈葉片52及下光圈葉片54。在上光圈葉 片52的中央部的紙面下部形成有朝下側(cè)開口的半圓形的上凹部56。半圓形為部分圓形的 一例。上光圈葉片52構(gòu)成為可沿垂直方向移動。在下光圈葉片54的中央部的紙面上部形 成有朝上側(cè)開口的半圓形的下凹部58。下凹部58與上凹部56相面對。下光圈葉片54構(gòu) 成為可沿垂直方向移動。換言之，上光圈葉片52與下光圈葉片54可相對于對方相對移動。 上光圈葉片52及下光圈葉片54可以根據(jù)從控制部201輸入給光圈驅(qū)動部206的驅(qū)動信號 而移動，也可以通過用戶手動而移動。通過將上光圈葉片52的下端與下光圈葉片54的上 端配置在大致相同的位置，從而由上凹部56和下凹部58形成使大致圓形光透過的光圈開 □ 60。
[0102] 圖16所不的光圈50處于開放狀態(tài)，光圈開口 60形成為大致的圓形。因此，光圈 開口 60在視差方向上的寬度DL1與光圈開口 60在與視差方向相垂直方向上的寬度DL2大 致相等。另一方面，如圖17所示，當(dāng)上光圈葉片52和下光圈葉片54朝互相接近的方向移 動時，光圈開口 60變小，光圈50縮小。在此狀態(tài)下，光圈開口 60成為在水平方向上較長的 大致橢圓形。因此，光圈開口 60的寬度中，光圈開口 60在視差方向即互不相同的部分區(qū)域 的排列方向上的寬度DL1比光圈開口 60在與視差方向相垂直方向上的寬度DL2更長，在此 狀態(tài)下，在改變光圈50的形狀的同時，入射光的光量也發(fā)生改變。另外，在圖7及圖8的實 施方式中，當(dāng)視差方向為兩個方向時，只要將所關(guān)注的視差的方向設(shè)定為視差方向及互不 相同的部分區(qū)域的排列方向，從而成為上述光圈開口 60的寬度即可。例如，當(dāng)視差方向為 水平方向及垂直方向時，如果關(guān)注水平方向的視差，則只要在使光圈開口 60在水平方向上 的寬度比光圈開口 60在垂直方向上的寬度更長的狀態(tài)下改變光圈50的形狀即可。
[0103] 圖18為說明處于開放狀態(tài)下的光圈50中的視差量的圖。圖18(a)為俯視圖。圖 18(b)為正面圖。如圖18(a)及圖18(b)所示，在光圈50的與光圈開口 60內(nèi)部對應(yīng)的區(qū)域 形成有視差Lt像素的Lt光瞳形狀64及視差Rt像素的Rt光瞳形狀66。
[0104] Lt光瞳形狀64在與光圈開口 60內(nèi)部對應(yīng)的區(qū)域的左側(cè)形成為橢圓形。Rt光瞳 形狀66在與光圈開口 60內(nèi)部對應(yīng)的區(qū)域的右側(cè)形成為橢圓形。當(dāng)光圈50處于開放狀態(tài) 時，Lt光瞳形狀64的重心與Rt光瞳形狀66的重心的距離為Dl。Lt光瞳形狀64的重心 與Rt光瞳形狀66的重心的距離與視差量相關(guān)。因此，與Lt光瞳形狀64的重心和Rt光瞳 形狀66的重心的距離相關(guān)聯(lián)地說明視差量的變化。
[0105] 與本實施方式不同，圖19為說明具有保持圓形的開口的光圈50為限制光量而處 于縮小狀態(tài)下的視差量的圖。圖19(a)為俯視圖。圖19(b)為正面圖。如圖19所示，Lt光 瞳形狀64及Rt光瞳形狀66與圖18相比面積變小。而且，Lt光瞳形狀64及Rt光瞳形狀 66在視差方向上的寬度變小的同時，Lt光瞳形狀64及Rt光瞳形狀66的位置靠近光圈50 的中心。據(jù)此，由于Lt光瞳形狀64的重心與Rt光瞳形狀66的重心彼此接近，因此該重心 間的距離D2變得小于D1。因此，圖19所示例子的視差量比圖18所示的視差量小。
[0106] 圖20為說明本實施方式所示的光圈50處于縮小狀態(tài)下的視差量的圖。圖20(a) 為俯視圖。圖20(b)為正面圖。如圖20所示，Lt光瞳形狀64及Rt光瞳形狀66與圖18相 比在與視差方向相垂直方向上的長度變短。而且，Lt光瞳形狀64及Rt光瞳形狀66的面 積變小。然而，Lt光瞳形狀64及Rt光瞳形狀66與圖18相比，在視差方向上的長度幾乎 無變化。據(jù)此，Lt光瞳形狀64的重心與Rt光瞳形狀66的重心的距離D3與圖18相比幾 乎未變，與D1大致相等。因此，圖20所示例子的視差量與圖18所示視差量大致相等。艮P， 即使為限制光量而縮小光圈50,圖20所示的視差量也幾乎無變化。而且，圖20所示例子的 視差量比圖19所示的視差量大。因此，圖20所示視差量相對于圖18所示視差量的變化比 圖19所示視差量相對于圖18所示視差量的變化更小。
[0107] 圖21為說明另一光圈150的開放狀態(tài)的正面圖。圖22為說明圖21的光圈150 處于縮小狀態(tài)下的正面圖。如圖21所示，光圈150具有：上左光圈葉片152、下左光圈葉片 154、上右光圈葉片153、下右光圈葉片155、左旋轉(zhuǎn)軸170、右旋轉(zhuǎn)軸172。
[0108] 在上左光圈葉片152的右下部形成有朝右下開口的1/4圓形的上左凹部156。在 下左光圈葉片154的右上部形成有朝右上開口的1/4圓形的下左凹部158。在上右光圈葉 片153的左下部形成有朝左下開口的1/4圓形的上右凹部157。在下右光圈葉片155的左 上部形成有朝左上開口的1/4圓形的下右凹部159。在開口狀態(tài)下，上左光圈葉片152的下 端與下左光圈葉片154的上端配置于相同位置的同時，上右光圈葉片153的下端與下右光 圈葉片155的上端配置在相同位置。而且，在開口狀態(tài)下，上左光圈葉片152的右端與上右 光圈葉片153的左端被配置在相同位置的同時，下左光圈葉片154的右端與下右光圈葉片 155的左端被配置在相同位置。據(jù)此，由上左凹部156、下左凹部158、上右凹部157及下右 凹部159形成大致圓形的光圈開口 160。
[0109] 左旋轉(zhuǎn)軸170能夠旋轉(zhuǎn)地支承上左光圈葉片152的下左端及下左光圈葉片154的 上左端。右旋轉(zhuǎn)軸172能夠旋轉(zhuǎn)地支承上右光圈葉片153的下右端及下右光圈葉片155的 上右端。
[0110] 圖21所不的光圈150處于開放狀態(tài)下，光圈開口 160形成為大致圓形。另一方面， 如圖22所示，上左光圈葉片152及下左光圈葉片154繞左旋轉(zhuǎn)軸170分別向右及向左旋轉(zhuǎn) 的同時，上右光圈葉片153及下右光圈葉片155繞右旋轉(zhuǎn)軸172分別向左及向右旋轉(zhuǎn)。據(jù) 此，光圈開口 160變小，光圈150縮小。在此狀態(tài)下，光圈開口 160成為在水平方向上較長 的大致圓形，光圈開口 160在視差方向上的寬度DL1變得比光圈開口 160在與視差方向相 垂直方向上的寬度DL2更長。從而能夠減少從開放狀態(tài)變到縮小狀態(tài)時的視差量的變化。
[0111] 圖23為說明另一光圈250的開放狀態(tài)的正面圖。圖24為說明圖23所示的光圈 250的縮小狀態(tài)的正面圖。如圖23所示，光圈250具有上光圈葉片252及下光圈葉片254。 在上光圈葉片252上形成有朝下側(cè)開口的半正方形的上凹部256。半正方形為矩形的一例。 上光圈葉片252被構(gòu)成為可朝紙面下方移動。下光圈葉片254上形成有朝上側(cè)開口的半正 方形的下凹部258。下光圈葉片254被構(gòu)成為可朝紙面上方移動。換言之，上光圈葉片252 及下光圈葉片254可相對于對方移動。在開放狀態(tài)下，通過將上光圈葉片252的下端與下 光圈葉片254的上端配置在大致相同的位置，由上凹部256和下凹部258形成大致正方形 的光圈開口 260。
[0112] 另一方面，如圖24所示，當(dāng)上光圈葉片252與下光圈葉片254朝彼此接近的方向 移動時，光圈開口 260變小，光圈250縮小。在此狀態(tài)下，光圈開口 260成為在水平方向上 較長的長方形。在縮小狀態(tài)下，光圈開口 260在視差方向上的寬度DL1被大致保持，比光圈 開口 260在與視差方向相垂直方向上的寬度DL2更長。
[0113] 圖25為說明另一光圈350的開放狀態(tài)的正面圖。如圖25所示，光圈350具有：在 中央部形成有圓形的光圈開口 360的基板部件352、構(gòu)成光圈開口 360的大致圓形的液晶部 件356。液晶部件356具有被配置成矩陣狀的多個微小液晶部357。各微小液晶部357根 據(jù)從設(shè)置于數(shù)碼相機10的主體部上的控制部201輸入到光圈驅(qū)動部206的驅(qū)動信號，在能 透過光的透過狀態(tài)與能遮擋光的遮光狀態(tài)之間進(jìn)行切換。據(jù)此，光圈開口 360使光部分地 透過。控制部201控制液晶部件356以改變光圈開口 360的透過部分及遮光部分的形狀。 例如，控制部201能夠使全部微小液晶部357處于能透過光的狀態(tài)從而使光圈350處于開 口狀態(tài)。而且，控制部201在拍攝視差圖像時，當(dāng)縮小光圈350時，在使紙面上下端部的微 小液晶部357處于遮光狀態(tài)的同時使左右端部的微小液晶部357處于透過狀態(tài)。據(jù)此，光 圈350能夠一邊將光圈開口 360在視差方向即互不相同的部分區(qū)域的排列方向上的寬度保 持一定，一邊改變光圈開口 360的形狀以縮減光。
[0114] 上述實施方式中的各結(jié)構(gòu)的形狀、個數(shù)等可以適當(dāng)變更。例如，可以改變光圈50 等的光圈葉片的形狀，也可以隨著光圈葉片的形狀的改變來改變光圈葉片的個數(shù)。
[0115] 當(dāng)攝影透鏡20與光圈一同更換時可以進(jìn)行攝像元件100的信息與所更換的攝影 透鏡20的特性的匹配運算，以確定光圈開口 60等的形狀控制參數(shù)。攝像元件100的信息 的例子為：拍攝尺寸、像素尺寸、視差特性、像素布局等。攝影透鏡20的特性的例子為：焦 點距離、射出光瞳距離、射出光瞳形狀、成像圈（image circle)、像差特性、光圈值等。這是 因為照射到攝像元件100的被攝體光束依賴于透鏡設(shè)計信息及透鏡狀態(tài)。而且，可以按每 個攝像元件100使不同的視差像素的角度特性與光圈開口的形狀控制具有相關(guān)性。進(jìn)一步 地，也可以考慮上述視差像素的角度特性與光圈開口的形狀控制的相關(guān)性得到從攝像元件 100進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后的電信號?？紤]這些內(nèi)容，可以進(jìn)行提高面內(nèi)均勻性的運算，也可以進(jìn) 行保持光強度與電信號的電平的直線性的運算。
[0116] 具體地，可以根據(jù)各種參數(shù)控制光圈開口等的隨著光圈葉片等的移動及旋轉(zhuǎn)的形 狀。例如，作為控制光圈開口形狀的參數(shù)，當(dāng)附加使變?yōu)闄E圓形的參數(shù)作為控制圓形光圈的 參數(shù)的修正項時，也可以在使光圈值從F4變到F8的狀態(tài)下改變光圈開口的水平方向?qū)挾?與垂直方向?qū)挾戎?。例如，?dāng)攝像元件100為賦予水平方向視差的結(jié)構(gòu)時，可以一邊使光 圈開口的水平方向?qū)挾扰c光圈開口的垂直方向?qū)挾戎葟模?.0:1.0)變?yōu)椋?.0:0.6)，一 邊使光圈值從F4變?yōu)镕8。而且，當(dāng)攝像元件100為無視差結(jié)構(gòu)時，可以一邊使光圈開口的 水平方向?qū)挾扰c光圈開口的垂直方向?qū)挾戎葟模?.0:1.0)保持在（1.0:1.0)，一邊使光 圈值從F4變?yōu)镕8。當(dāng)攝像元件100為賦予垂直方向視差的結(jié)構(gòu)時，可以一邊使光圈開口的 水平方向?qū)挾扰c光圈開口的垂直方向?qū)挾戎葟模?.0:1.0)變?yōu)椋?.6:1.0)，一邊使光圈 值從F4變?yōu)镕8。
[0117] 當(dāng)改變攝影透鏡20的焦點距離時，可以基于該焦點距離重新運算光圈開口 60等 的形狀控制參數(shù)。
[0118] 當(dāng)數(shù)碼相機10為能拍攝動畫的結(jié)構(gòu)時，可以在拍攝動畫時使光圈開口 60等固定。 從而，能夠抑制由于隨著光圈開口 60等的變化而產(chǎn)生的視差量的變化及光量的變化造成 的畫質(zhì)下降。
[0119] 在上述實施方式中說明了通過一次拍攝得到視差圖像的攝像裝置。并不限于此， 也可以將上述光圈適用于包括具有開口部的攝像元件的其他攝像裝置中，其中，開口部被 定位為使來自于互不相同的部分區(qū)域的光束分別通過。例如可以將上述光圈適用于包括借 助于上述開口部而具備AF功能的攝像元件的攝像裝置上。
[0120] 而且，在上述數(shù)碼相機10中，可以在作為單個攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝影透鏡20的光瞳 位置的共軛位置或其附近設(shè)置針對整個攝像元件100的單個或多個開口掩模。對于這樣的 數(shù)碼相機10,在該開口掩模基礎(chǔ)之上可以設(shè)置圖16?圖25所示的光圈50等。在此情形 中，開口掩模具有將由攝像光學(xué)系統(tǒng)規(guī)定的光束分割成多個不同部分區(qū)域的多個開口部。 例如，開口掩模具有沿X方向排列的一對圓形的開口部。在此情形中，部分區(qū)域的排列方向 成為X方向。上述多個開口部交替開閉。在多個開口部交替開閉的各個定時進(jìn)行拍攝，從 而使攝像元件100能夠取得與上述部分區(qū)域相對應(yīng)的多個視差圖像。此時，攝像元件100 的各像素的開口部可以與圖11等中對無視差像素的開口部相同。
[0121] 而且，上述開口掩模的多個開口部的每一個可以像圖16?圖25所示光圈50等那 樣改變形狀。在此情形中可以認(rèn)為兼用了開口掩模與光圈。在此情形中上述多個開口部也 交替開閉。在多個開口部交替開閉的各個定時進(jìn)行拍攝，從而使攝像元件100能夠取得與 上述部分區(qū)域相對應(yīng)的多個視差圖像。此時，攝像元件100的各像素的開口部可以與圖11 等中對無視差像素的開口部相同。
[0122] 以上，使用本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實施 方式所記載的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在上述實施方式的基礎(chǔ)上可加以各種 變更或改進(jìn)。此外，由權(quán)利要求書的記載可知，這種加以變更或改進(jìn)的實施方式也包含在本 發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0123] 應(yīng)當(dāng)注意的是，權(quán)利要求書、說明書及附圖中所示的裝置、系統(tǒng)、程序以及方法中 的動作、順序、步驟及階段等各個處理的執(zhí)行順序，只要沒有特別明示"比……更早"、"早 于"等，另外，只要前處理的輸出并不用在后處理中，則可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)。關(guān)于權(quán)利要求 書、說明書及附圖中的動作流程，為方便起見而使用"首先"、"然后"等進(jìn)行了說明，但并不 意味著必須按照這樣的順序?qū)嵤?br> [0124] 附圖標(biāo)記說明
[0125] 10數(shù)碼相機 108光電轉(zhuǎn)換元件203存儲器
[0126] 20攝影透鏡 109基板 204驅(qū)動部
[0127] 21光軸 110圖案 205圖像處理部
[0128] 30被攝體 120攝像元件 206光圈驅(qū)動部
[0129] 31被攝體 121屏幕濾光片 207存儲卡IF
[0130] 50光圈 122彩色濾光片部 208操作部
[0131] 52上光圈葉片 123開口掩模部 209顯示部
[0132] 54下光圈葉片 150光圈 210LCD驅(qū)動電路
[0133] 56上凹部 152上左光圈葉片 211AF傳感器
[0134] 58下凹部 153上右光圈葉片 220存儲卡
[0135] 60光圈開口 154下左光圈葉片 238存儲控制部
[0136] 64Lt光瞳形狀 155下右光圈葉片 250光圈
[0137] 66Rt光瞳形狀 156上左凹部 252上光圈葉片
[0138] 100攝像元件 157上右凹部 254下光圈葉片
[0139] 101微透鏡 158下左凹部 256上凹部
[0140] 102彩色濾光片 159下右凹部 258下凹部
[0141] 103開口掩模 160光圈開口 260光圈開口
[0142] 104開口部 170左旋轉(zhuǎn)軸 350光圈
[0143] 105布線層 172右旋轉(zhuǎn)軸 352基板部件
[0144] 106布線 201控制部 356液晶部件
[0145] 107開口部 202A/D轉(zhuǎn)換電路 357微小液晶部
[0146] 360 光圈開口
【權(quán)利要求】
1. 一種攝像裝置，包括： 攝像元件，具有將入射光光電轉(zhuǎn)換為電信號并二維排列的光電轉(zhuǎn)換元件以及開口掩 模，該開口掩模的與所述光電轉(zhuǎn)換元件分別一一對應(yīng)地設(shè)置的開口部被定位成：使來自于 所述入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不相同的部分區(qū)域的光束分別通過；以及 光圈，其形狀在光圈開口的沿所述互不相同的部分區(qū)域的排列方向上的寬度比所述光 圈開口的沿與所述排列方向相垂直方向上的寬度長的狀態(tài)下變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述光圈具有：形成有扇形的一個凹部的 一個光圈葉片、以及形成有扇形的另一凹部并相對于所述一個光圈葉片移動的另一光圈葉 片，所述另一凹部與所述一個凹部相對。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述光圈具有：形成有矩形的一個凹部的 一個光圈葉片、以及形成有矩形的另一凹部并相對于所述一個光圈葉片移動的另一光圈葉 片，所述另一凹部與所述一個凹部相對。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述光圈開口由能夠使光部分地透過的液 晶部件形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其中，當(dāng)改變所述光圈開口的形狀時，所述光圈開 口的在所述互不相同的部分區(qū)域的排列方向上的寬度保持一定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的攝像裝置，其中，還包括： 能夠供所述光圈拆裝的主體部； 設(shè)置于所述主體部上、控制所述液晶部件來使所述光圈開口的形狀變化的控制部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項所述的攝像裝置，其中，所述攝像裝置能夠拍攝動畫， 在拍攝動畫時所述光圈開口被固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的攝像裝置，其中，所述光圈配置于與攝影透鏡的 光瞳位置相共軛的位置或相共軛的位置附近。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的攝像裝置，其中，所述攝像元件拍攝以所述互不 相同的部分區(qū)域的排列方向為視差方向的視差圖像。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的攝像裝置，其中，當(dāng)改變所述光圈開口的形狀時，所述光圈 開口在所述視差方向上的寬度保持一定。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一項所述的攝像裝置，其中，在所述開口掩模中，所述開 口部被二維地重復(fù)排列。
12. -種攝像裝置，包括： 攝像元件，具有將入射光光電轉(zhuǎn)換為電信號且二維排列的光電轉(zhuǎn)換元件； 開口掩模，使來自于所述入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不相同的部分區(qū)域的光束分別通過 并引導(dǎo)至攝像元件； 光圈，其形狀在光圈開口的沿所述互不相同的部分區(qū)域的排列方向上的寬度比所述光 圈開口的沿與所述排列方向相垂直方向上的寬度長的狀態(tài)下變化。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的攝像裝置，其中，還包括：將所述入射光引導(dǎo)至所述攝像元 件的單個攝像光學(xué)系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的攝像裝置，其中，所述開口掩模相對于整個所述攝像 元件設(shè)置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的攝像裝置，其中，所述開口掩模具有分別與所述部分區(qū)域 對應(yīng)并交替開閉的多個開口部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12?15中任一項所述的攝像裝置，其中，所述光圈具有：形成有扇 形的一個凹部的一個光圈葉片、以及形成有扇形的另一凹部并相對于所述一個光圈葉片移 動的另一光圈葉片，所述另一凹部與所述一個凹部相對。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12?15中任一項所述的攝像裝置，其中，所述光圈具有：形成有矩 形的一個凹部的一個光圈葉片、以及形成有矩形的另一凹部并相對于所述一個光圈葉片移 動的另一光圈葉片，所述一個凹部與所述一凹部相對。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12?15中任一項所述的攝像裝置，其中，所述光圈開口由能夠使光 部分地透過的液晶部件形成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的攝像裝置，其中，當(dāng)改變所述光圈開口的形狀時，所述光圈 開口在所述互不相同的部分區(qū)域的排列方向上的寬度保持一定。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述攝像裝置，其中，還包括： 能夠供所述光圈拆裝的主體部； 設(shè)置于所述主體部上、控制所述液晶部件來使所述光圈開口的形狀變化的控制部。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12?20中任一項所述的攝像裝置，其中，所述攝像裝置能夠拍攝動 畫，在拍攝動畫時所述光圈開口被固定。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12?21中任一項所述的攝像裝置，其中，所述光圈配置于與攝影透 鏡的光瞳位置相共軛的位置或相共軛的位置附近。
23. 根據(jù)權(quán)利要求12?22中任一項所述的攝像裝置，其中，所述攝像元件拍攝以所述 互不相同的部分區(qū)域的排列方向為視差方向的視差圖像。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的攝像裝置，其中，當(dāng)改變所述光圈開口的形狀時，所述光圈 開口在所述視差方向上的寬度保持一定。
25. 根據(jù)權(quán)利要求12?24中任一項所述的攝像裝置，所述光圈兼用作所述開口掩模。
【文檔編號】G03B9/02GK104106003SQ201380006691
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月1日
【發(fā)明者】芝崎清茂, 浜島宗樹, 森晉 申請人:株式會社尼康