摄像元件以及摄像装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104303302 A (43)申请公布日 2015.01.21 C N 1 0 4 3 0 3 3 0 2 A (21)申请号 201380025105.6 (22)申请日 2013.03.15 2012-060753 2012.03.16 JP H01L 27/14(2006.01) G02B 7/34(2006.01) G03B 3/00(2006.01) H04N 5/369(2006.01) H04N 9/07(2006.01) H04N 13/02(2006.01) (71)申请人株式会社尼康 地址日本东京都 (72)发明人铃木智 (74)专利代理机构北京。

2、市金杜律师事务所 11256 代理人陈伟 (54) 发明名称 摄像元件以及摄像装置 (57) 摘要 在以往的摄像装置中，相对于各像素设置有 用于生成视差图像的、限制入射的光束的遮光部。 但是，因为遮光部远离光电转换元件地设置，所以 存在在遮光部和开口部分的边界产生的衍射光等 不需要的光到达光电转换元件的情况。因此，提供 一种摄像元件，具备：光电转换元件，其将入射光 光电转换为电信号并且二维地排列；以及反射率 调整膜，其形成在光电转换元件中的至少一部分 的各个受光面上，并且至少包含具有第一反射率 的第一部分以及具有与第一反射率不同的第二反 射率的第二部分。 (30)优先权数据 (85)PCT国际。

3、申请进入国家阶段日 2014.11.13 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/001812 2013.03.15 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/136820 JA 2013.09.19 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书16页 附图17页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书16页 附图17页 (10)申请公布号 CN 104303302 A CN 104303302 A 1/2页 2 1.一种摄像元件，其特征在于，具备： 光电转换元件，该光电转换元件将入射光光电转换为电信号，并且二维地排列；以及 。

4、反射率调整膜，该反射率调整膜形成在光电转换元件中的至少一部分的各个受光面 上，并且至少包含具有第一反射率的第一部分以及具有与第一反射率不同的第二反射率的 第二部分。 2.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于， 所述第一反射率比所述第二反射率小， 在相邻的n个所述光电转换元件中的至少两个光电转换元件各自的所述受光面上形 成的所述反射率调整膜的所述第一部分，以分别使来自所述入射光的截面区域内的相互不 同的部分区域的光束通过的方式被定位，其中n为2以上的整数。 3.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于， 以所述n个所述光电转换元件为一组的光电转换元件组连续地排列。 4.根据权利要求1至3中任。

5、一项所述的摄像元件，其特征在于， 具备彩色滤光片，该彩色滤光片位于比所述反射率调整膜更靠被拍摄体侧，并且与各 个所述光电转换元件一一对应地设置。 5.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于， 所述反射率调整膜的特性按所述彩色滤光片的种类而不同。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的摄像元件，其特征在于， 具备开口掩膜，该开口掩膜位于比所述反射率调整膜更靠被拍摄体侧，并且与各个所 述光电转换元件一一对应地设置。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的摄像元件，其特征在于，具备： 基板，该基板在相对的两个表面中的一方的表面上排列有所述光电转换元件；以及 布线层，该布线层形成在所述基板中的所述两个表。

6、面的另一方的表面上。 8.一种摄像装置，其特征在于，具备： 权利要求1至7中任一项所述的摄像元件，以及 图像处理部，该图像处理部根据所述摄像元件的输出，生成相互具有视差的多个视差 图像数据和无视差的2D图像数据。 9.一种反射率调整膜的制造方法，所述反射调整膜形成在将入射光光电转换为电信号 并且二维地排列的光电转换元件的受光面上，其特征在于，包括以下工序： 第一膜成膜工序，在形成有所述光电转换元件的基板上成膜第一膜； 第一膜厚调整工序，调整所述第一膜的膜厚以使得在各个所述光电转换元件的受光面 上被区域分割的第一部分和第二部分成为相互不同的膜厚； 第二膜成膜工序，在所述第一膜上成膜与所述第一膜不。

7、同的第二膜；以及 第二膜厚调整工序，调整所述第二膜的膜厚以使得所述第一部分和所述第二部分成为 相互不同的膜厚。 10.一种反射率调整膜的制造方法，所述反射率调整膜形成在将入射光光电转换为电 信号并且二维地排列的光电转换元件的受光面上，其特征在于，包括以下工序： 第一膜成膜工序，在形成有所述光电转换元件的基板上成膜第一膜； 第一掩膜工序，对在各个所述光电转换元件的受光面上被区域分割的第一部分和第二 权 利 要 求 书CN 104303302 A 2/2页 3 部分中的所述第一部分实施掩膜； 第一蚀刻工序，对所述第一膜进行蚀刻； 第二膜成膜工序，在所述第一膜上成膜与所述第一膜不同的第二膜； 第二掩。

8、膜工序，对所述第一部分和所述第二部分中的某一方实施掩膜；以及 第二蚀刻工序，对所述第二膜进行蚀刻。 11.根据权利要求9或10所述的反射率调整膜的制造方法，其特征在于， 所述第一膜具有从SiO 2 、SiON中选择的组成，所述第二膜具有从SiN、Ta 2 O 5 、MgF、SiON 中选择的组成。 权 利 要 求 书CN 104303302 A 1/16页 4 摄像元件以及摄像装置 技术领域 0001 本发明涉及摄像元件以及摄像装置。 背景技术 0002 已知有使用单独的摄影光学系统通过一次拍摄生成具有视差的两个视差图像的 摄像装置。 0003 在先技术文献 0004 专利文献 0005 专利。

9、文献1：日本特开20037994号公报 发明内容 0006 发明所要解决的课题 0007 在上述摄像装置中，对各像素设置有用于生成视差图像的、截断入射光束的遮光 部件。但是，因为遮光部件远离光电转换元件地设置，所以存在在遮光部件与开口部分的边 界处产生的衍射光等不需要的光到达光电转换元件的情况。 0008 用于解决课题的方法 0009 本发明的第一实施方式中的摄像元件具备：光电转换元件，其将入射光光电转换 为电信号，并且二维地排列；以及反射率调整膜，其形成在光电转换元件中的至少一部分的 各个受光面上，并且至少包含具有第一反射率的第一部分以及具有与第一反射率不同的第 二反射率的第二部分。 001。

10、0 本发明的第二实施方式中的摄像装置具备上述摄像元件以及图像处理部，所述图 像处理部根据摄像元件的输出生成相互具有视差的多个视差图像数据和无视差的2D图像 数据。 0011 本发明的第三实施方式中的反射率调整膜的制造方法是在将入射光光电转换为 电信号并且二维地排列的光电转换元件的受光面上形成的反射率调整膜的制造方法，其包 含以下工序：在形成有光电转换元件的基板上成膜第一膜的第一膜成膜工序；调整第一膜 的膜厚以使得在各个光电转换元件的受光面中被区域分割的第一部分和第二部分成为相 互不同的膜厚的第一膜厚调整工序；在第一膜上成膜与第一膜不同的第二膜的第二膜成膜 工序；以及调整第二膜的膜厚以使得第一部。

11、分和第二部分成为相互不同的膜厚的第一膜厚 调整工序。 0012 本发明的第四实施方式中的反射率调整膜的制造方法是在将入射光光电转换为 电信号并且二维地排列的光电转换元件的受光面上形成的反射率调整膜的制造方法，其包 含以下工序：在形成有光电转换元件的基板上成膜第一膜的第一膜成膜工序；对在各个光 电转换元件的受光面中被区域分割的第一部分和第二部分中的第一部分实施掩膜的第一 掩膜工序；对第一膜进行蚀刻的第一蚀刻工序；在第一膜上成膜与第一膜不同的第二膜的 第二膜成膜工序；对第一部分和第二部分中的某一方实施掩膜的第二掩膜工序；以及对所 说 明 书CN 104303302 A 2/16页 5 述第二膜进行。

12、蚀刻的第二蚀刻工序。 0013 此外，上述发明的概要并没有列举本发明的全部的必要特征。另外，这些特征组的 相互组合也能成为发明。 附图说明 0014 图1是说明本实施方式的数码相机的构成的图。 0015 图2是表示本实施方式的摄像元件的截面的概略图。 0016 图3是说明本实施方式的反射率调整膜的构成的图。 0017 图4是表示将摄像元件的一部分放大后的情形的概略图。 0018 图5是说明视差像素与被拍摄体的关系的概念图。 0019 图6是说明用于生成视差图像的处理的概念图。 0020 图7是说明拜耳阵列的图。 0021 图8是说明第一实施例中的重复图案110的排列的图。 0022 图9是说明。

13、第二实施例中的重复图案110的排列的图。 0023 图10是说明作为2D图像数据的RGB层数据(plain data)的生成处理的例子的 图。 0024 图11是说明作为视差图像数据的两个G层数据的生成处理的例子的图。 0025 图12是说明作为视差图像数据的两个B层数据的生成处理的例子的图。 0026 图13是说明作为视差图像数据的两个R层数据的生成处理的例子的图。 0027 图14是表示各层的分辨率的关系的概念图。 0028 图15是说明第一部分106的形状的图。 0029 图16是表示第一变形例的摄像元件的截面的概略图。 0030 图17是表示第二变形例的摄像元件的截面的概略图。 003。

14、1 图18是说明与入射光特性相匹配的反射率调整膜的构成的图。 0032 图19是说明其他的变化(variation)的反射率调整膜的构成的图。 0033 图20是表示第一制造工序的处理流程的图。 0034 图21是表示第二制造工序的处理流程的图。 0035 图22是表示各膜组成中的反射率相对于入射波长的模拟结果的图。 具 体实施方式 0036 以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但是以下的实施方式并不限定权 利要求书所涉及的发明。另外，在发明的解决方法中，实施方式中所说明的特征的组合并不 一定全部是必须的 0037 作为图像处理装置以及摄像装置的一种方式的本实施方式的数码相机构成为，针 。

15、对一个场景，能够通过一次拍摄生成多个视点数的图像。将视点相互不同的各个图像称为 视差图像。 0038 图1是说明本实施方式的数码相机10的构成的图。数码相机10具备作为摄影光 学系统的拍摄透镜20，将沿光轴21入射的被拍摄体光束向摄像元件100引导。拍摄透镜 20也可以是能够相对于数码相机10装拆的更换式透镜。数码相机10具备摄像元件100、 说 明 书CN 104303302 A 3/16页 6 控制部201、A/D转换电路202、存储器203、驱动部204、图像处理部205、存储卡IF207、操 作部208、显示部209、LCD驱动电路210以及AF传感器211。 0039 此外，如图所示。

16、，将朝向摄像元件100的与光轴21平行的方向定为z轴正方向，将 与z轴正交的平面中朝向纸面外侧的方向定为x轴正方向，将纸面上方向定为y轴正方向。 在以后的几个图中，以图1的坐标轴为基准表示坐标轴以理解各个图的方向。 0040 拍摄透镜20由多个光学透镜组构成，使来自场景的被拍摄体光束在其焦平面附 近成像。此外，图1中，为了方便说明拍摄透镜20，以配置于光瞳附近的一片假想透镜为代 表进行表示。摄像元件100配置在拍摄透镜20的焦平面附近。摄像元件100是二维地排列 有多个光电转换元件的、例如CCD、CMOS传感器等图像传感器。摄像元件100由驱动部204 定时控制，将成像在受光面上的被拍摄体像转。

17、换为图像信号并向A/D转换电路202输出。 0041 A/D转换电路202将摄像元件100输出的图像信号转换为数字图像信号并向存储 器203输出。图像处理部205将存储器203作为工作区实施各种图像处理，并生成图像数 据。 0042 图像处理部205还承担按照所选择的图像格式调整图像数据等一般的图像处理 功能。生成的图像数据通过LCD驱动电路210转换为显示信号，并显示在显示部209中。另 外，被记录于安装在存储卡IF207中的存储卡220中。 0043 AF传感器211是相对于被拍摄体空间而设定有多个测距点的相位差传感器，在各 个测距点检测被拍摄体像的散焦量。通过操作部208接受使用者的操作。

18、并向控制部201输 出操作信号而开始一系列的摄影步骤。摄影步骤所附带的AF、AE等各种动作由控制部201 控制而执行。例如，控制部201解析AF传感器211的检测信号，执行使构成拍摄透镜20的 一部分的聚焦透镜移动的对焦控制。 0044 接下来，对摄像元件100的构成进行详细地说明。图2是表示本实施方式的摄像 元件100的截面的概略图。 0045 摄像元件100从被拍摄体侧开始按顺序排列微型透镜101、彩色滤光片102、布线 层103、反射率调整膜105以及光电转换元件108而构成。光电转换元件108由将入射的光 转换为电信号的光电二极管构成。光电转换元件108在基板109的表面上二维地排列有。

19、多 个。 0046 由光电转换元件108转换的图像信号、控制光电转换元件108的控制信号等经由 设置于布线层103的布线104而被发送接收。在包含光电转换元件108的受光面的基板109 的表面上形成有反射率调整膜105。反射率调整膜105由在各光电转换元件108的受光面 上的至少一部分上形成的第一部分106、和在第一部分106以外的部位形成的第二部分107 构成。 0047 第一部分106与各光电转换元件108一一对应地设置，以不反射入射光而是使其 通过的方式调整反射率。而且，如后所述，第一部分106按照所对应的光电转换元件108移 位而严格地确定相对位置。第二部分107以将入射光几乎全部反射。

20、的方式调整反射率。这 样，在反射率调整膜105中，第一部分106的反射率被调整地比第二部分107的反射率小。 0048 详细地在后叙述，但通过由第一部分106和第二部分107构成的反射率调整膜105 的作用，在光电转换元件108所受光的被拍摄体光束中产生视差。另一方面，在未产生视差 的光电转换元件108上，以使入射光束的整体通过的方式，仅形成第一部分106，而不存在 说 明 书CN 104303302 A 4/16页 7 第二部分107。 0049 彩色滤光片102设置在布线层103上。彩色滤光片102是以相对于各光电转换元 件108使特定波段透过的方式被着色的、与各个光电转换元件108一一对。

21、应地设置的滤光 片。为了输出彩色图像，只要排列相互不同的至少两种彩色滤光片即可，但为了取得更高画 质的彩色图像，最好排列三种以上的彩色滤光片。例如可以将使红色波段透过的红滤光片 (R滤光片)、使绿色波段透过的绿滤光片(G滤光片)以及使蓝色波段透过的蓝滤光片(B 滤光片)排列成格子状。具体的排列将在后叙述。 0050 微型透镜101设置在彩色滤光片102上。微型透镜101是用于将更多的入射的被 拍摄体光束向光电转换元件108引导的聚光透镜。微型透镜101与光电转换元件108的每 一个一一对应地设置。微型透镜101优选考虑拍摄透镜20的光瞳中心与光电转换元件108 的相对位置关系，而以将更多的被拍。

22、摄体光束引导至光电转换元件108的方式使其光轴移 位。再有，也可以与反射率调整膜105的第一部分106的位置一起调整配置位置，以使更多 后述特定的被拍摄体光束入射。此外，在聚光效率、光电转换效率良好的图像传感器的情况 下，也可以不设置微型透镜101。 0051 这样，将与各个光电转换元件108一一对应地设置的反射率调整膜105、彩色滤光 片102以及微型透镜101的一个单位称为像素。特别地，将设置有产生视差的第一部分106 的像素称为视差像素，将设置有不产生视差的第一部分106的像素称为无视差像素。例如， 在摄像元件100的有效像素区域为24mm16mm左右的情况下，像素数达到1200万左右。。

23、 0052 图3是说明本实施方式的反射率调整膜105的构成的说明图。图3的(a)是1像 素量的反射率调整膜105的俯视图。第一部分106使入射光束中特定的光束通过，将该特 定光束向对应的光电转换元件108的受光面中的预先设定的特定区域引导。另一方面，第 二部分107防止光束向特定区域以外的光电转换元件108的受光面入射。根据该构成，在 光电转换元件108受光的被拍摄体光束中产生视差。 0053 图3的(b)是反射率调整膜105的第一部分106周边的剖视图。如图所示，反射 率调整膜105是依次层叠SiO 2 膜和SiN膜而成的多层膜。通过使第一部分106中的各膜 的膜厚与第二部分107中的各膜的。

24、膜厚不同，来调整第一部分106的反射率以及第二部分 107的反射率。例如，以使第一部分106的反射率低于10、即以透过率为90以上的方式 规定第一部分106中的各膜的膜厚。另外，例如，以使第二部分107的反射率为99以上、 即透过率低于1的方式规定第二部分107中的各膜的膜厚。 0054 对反射率调整膜105的形成方法进行说明。首先，在基板109的露出光电转换元 件108的受光面的表面上形成SiO 2 膜。然后，以第一部分106中的SiO 2 膜的膜厚成为预先 规定的膜厚并且第二部分107中的SiO 2 膜的膜厚成为预先规定的膜厚的方式，进行光刻工 序以及蚀刻工序。例如，在将第一部分106中的。

25、SiO 2 膜的膜厚规定得比第二部分107中的 SiO 2 膜的膜厚小的情况下，以第二部分107的膜厚在基板109的表面上形成SiO 2 膜，通过 光刻工序以及蚀刻工序将第一部分106的部位局部地除去。 0055 接下来，在所形成的SiO 2 膜上形成SiN膜。而且，以第一部分106中的SiN膜的膜 厚成为预先规定的膜厚并且第二部分107中的SiN膜的膜厚成为预先规定的膜厚的方式， 进行光刻工序以及蚀刻工序。通过依次反复地进行这样的SiO 2 膜的形成以及SiN膜的形 成，来形成依次层叠有SiO 2 膜和SiN膜的反射率调整膜105。 说 明 书CN 104303302 A 5/16页 8 0。

26、056 这样，通过在光电转换元件108的受光面上形成反射率调整膜105的第一部分106 以及第二部分107，能够高效地防止光电转换元件108受光除用于产生视差的光束以外的 不需要的光束。另外，通过使第一部分106的反射率尽量降低，能够使由光电转换元件108 受光的特定光束的光量比未形成反射率调整膜105的情况更大。 0057 此外，在上述实施方式中，第一部分106整体的厚度比第二部分107整体的厚度 小，但不限于此。只要第一部分106的反射率以及第二部分107的反射率满足规定值，则也 可以使第一部分106整体的厚度等于或大于第二部分107整体的厚度。 0058 另外，在上述实施方式中，作为构成。

27、反射率调整膜105的膜使用SiO 2 膜以及SiN 膜，但不限于此，也可以使用SiON膜等其他材料的膜。另外，也可以使构成第一部分106的 膜的材料与构成第二部分107的膜的材料不同。 0059 另外，在上述实施方式中，反射率调整膜105由折射率不同的两个部分构成，但不 限于此，也可以由折射率相互不同的三个以上的部分构成。另外，反射率调整膜105也可以 包含连接第一部分106和第二部分107并且折射率从第一部分106的折射率连续地变化至 第二部分107的折射率的连接部分。 0060 另外，在上述实施方式中，如图3的(a)所示，使第一部分106的长度方向即y轴方 向的宽度与光电转换元件108的宽。

28、度一致，但也可以使第一部分106的长度方向的宽度比 光电转换元件108的宽度大。通过使第一部分106的长度方向的宽度比光电转换元件108 的宽度大，能够防止光电转换元件108受光未设想的绕射光。 0061 在上述实施方式中，可以与彩色滤光片102的种类无关地使反射率调整膜105的 构造固定。另外，也可以使反射率调整膜105的特性按照彩色滤光片102的种类而不同。具 体来说，以具有按照彩色滤光片102的种类而预先规定的反射率的方式，按照彩色滤光片 的种类来调整构成第一部分106以及第二部分107的各膜的膜厚。例如，在与G滤光片对 应的反射率调整膜105的第一部分106中，以绿色波段的光的透过性良。

29、好的方式调整各膜 的膜厚。另外，在与G滤光片对应的反射率调整膜105的第二部分107中，以绿色波段的光 的反射性良好的方式调整各膜的膜厚。 0062 接下来，对反射率调整膜105的第一部分106与产生的视差的关系进行说明。图 4是表示将摄像元件100的一部分放大后的情形的概略图。在此，为使说明简单，对于彩色 滤光片102的配色，在后述提及之前不予考虑。在以下不提及彩色滤光片102的配色的说 明中，能够理解为是仅拼合了具有同色的彩色滤光片102的视差像素的图像传感器。因此， 以下说明的重复图案可以作为同色的彩色滤光片102中的相邻像素考虑。 0063 如图3所示，反射率调整膜105的第一部分10。

30、6相对于各个像素相对地移位地设 置。而且，在彼此相邻的像素中，各自的第一部分106也设置于相互变位后的位置。 0064 在图的例子中，准备形成有相互向左右方向移位的第一部分106以及位于除第一 部分106以外的部位的第二部分107的、六种像素单位的反射率调整膜105。而且，摄像元 件100的整体二维地且周期性地排列有光电转换元件组，所述光电转换元件组将分别具有 第一部分106从纸面左侧向右侧逐渐移位的反射率调整膜105的六个视差像素作为一组。 此外，在本实施方式中，将光电转换元件组的排列图案称为重复图案110。 0065 图5是说明视差像素与被拍摄体的关系的概念图。特别是，图5的(a)表示摄像。

31、 元件100中的在与拍摄光轴21正交的中心排列的重复图案110t的光电转换元件组，图5 说 明 书CN 104303302 A 6/16页 9 的(b)示意性地表示排列在周边部分的重复图案110u的光电转换元件组。图5的(a)、(b) 中的被拍摄体30相对于拍摄透镜20存在于对焦位置。与图5的(a)对应地，图5的(c) 示意性地示出了捕捉到相对于拍摄透镜20存在于非对焦位置的被拍摄体31的情况下的关 系。 0066 首先，对拍摄透镜20捕捉到存在于对焦状态的被拍摄体30的情况下的、视差像素 与被拍摄体的关系进行说明。被拍摄体光束通过拍摄透镜20的光瞳而被引导至摄像元件 100，在被拍摄体光束通。

32、过的整个截面区域中规定了六个部分区域PaPf。而且，从放大图 可知，例如构成重复图案110t、110u的光电转换元件组的纸面左端的像素，以仅使从部分 区域Pf射出的被拍摄体光束到达光电转换元件108的方式，确定反射率调整膜105的第一 部分106f的位置。同样地，朝向右端的像素，与部分区域Pe对应地确定第一部分106e的 位置，与部分区域Pd对应地确定第一部分106d的位置，与部分区域Pc对应地确定第一部 分106c的位置，与部分区域Pb对应地确定第一部分106b的位置，与部分区域Pa对应地确 定第一部分106a的位置。 0067 换句话说，也可以说，根据例如由部分区域Pf与左端像素的相对位置。

33、关系定义 的、从部分区域Pf射出的被拍摄体光束(部分光束)的主光线Rf的斜率，来确定第一部分 106f的位置。而且，在光电转换元件108经由第一部分106f而受光来自存在于对焦位置 的被拍摄体30的被拍摄体光束的情况下，如以虚线图示地，该被拍摄体光束在光电转换元 件108上成像。同样地，可以说，朝向右端的像素，分别根据主光线Re的斜率确定第一部分 106e的位置，根据主光线Rd的斜率确定第一部分106d的位置，根据主光线Rc的斜率确定 第一部分106c的位置，根据主光线Rb的斜率确定第一部分106b的位置，根据主光线Ra的 斜率确定第一部分106a的位置。 0068 如图5的(a)所示，从存在。

34、于对焦位置的被拍摄体30中的、与光轴21交叉的被拍 摄体30上的微小区域Ot放射的光束通过拍摄透镜20的光瞳，到达构成重复图案110t的 光电转换元件组的各像素。即，构成重复图案110t的光电转换元件组的各像素分别经由六 个部分区域PaPf，而受光从一个微小区域Ot放射的光束。微小区域Ot具有与构成重复 图案110t的光电转换元件组的各像素的位置偏移对应的量的展宽，但实际上，能够近似于 大致相同的物点。同样地，如图5的(b)所示，从存在于对焦位置的被拍摄体30中的、与光 轴21分离的被拍摄体30上的微小区域Ou放射的光束通过拍摄透镜20的光瞳，到达构成 重复图案110u的光电转换元件组的各像素。

35、。即，构成重复图案110u的光电转换元件组的 各像素分别经由六个部分区域PaPf，而受光从一个微小区域Ou放射的光束。微小区域 Ou也与微小区域Ot同样地，具有与构成重复图案110u的光电转换元件组的各像素的位置 偏移对应的量的展宽，但实际上，能够近似于大致相同的物点。 0069 也就是说，只要被拍摄体30存在于对焦位置，则根据摄像元件100上的重复图案 110的位置，光电转换元件组所捕捉的微小区域不同，并且构成光电转换元件组的各像素经 由相互不同的部分区域捕捉同一微小区域。而且，在各个重复图案110中，对应的像素彼此 受光来自相同部分区域的被拍摄体光束。即，在图中，例如重复图案110t、11。

36、0u的各自的左 端的像素受光来自相同部分区域Pf的部分光束。 0070 在排列于与拍摄光轴21正交的中心的重复图案110t中左端像素受光来自部分区 域Pf的被拍摄体光束的第一部分106f的位置、和在排列于周边部分的重复图案110u中左 说 明 书CN 104303302 A 7/16页 10 端像素受光来自部分区域Pf的被拍摄体光束的第一部分106f的位置，严格来说是不同的。 但是，从功能的观点来看，在用于受光来自部分区域Pf的被拍摄体光束的反射率调整膜这 一点上，能够将它们作为同一种类的反射率调整膜来处理。因此，在图5的例子中，可以说， 排列在摄像元件100上的视差像素的每一个，具备六种反射。

37、率调整膜中的一种。 0071 接下来，对拍摄透镜20捕捉到存在于非对焦状态的被拍摄体31的情况下的、视差 像素与被拍摄体的关系进行说明。在该情况下，来自存在于非对焦位置的被拍摄体31的被 拍摄体光束也通过拍摄透镜20的光瞳的六个部分区域PaPf，到达摄像元件100。但是， 来自存在于非对焦位置的被拍摄体31的被拍摄体光束不在光电转换元件108上成像，而是 在其他位置成像。例如，如图5的(c)所示，若被拍摄体31与被拍摄体30相比存在于相对 于摄像元件100更远的位置，则被拍摄体光束在比光电转换元件108更靠被拍摄体31侧成 像。相反地，若被拍摄体31与被拍摄体30相比存在于相对于摄像元件100。

38、更近的位置，则 被拍摄体光束在比光电转换元件108更靠被拍摄体31相反侧成像。 0072 因此，从存在于非对焦位置的被拍摄体31中的、微小区域Ot放射的被拍摄体光 束，根据通过六个部分区域PaPf中的哪一个，而到达不同组的重复图案110的对应像 素。例如，如图5的(c)的放大图所示，通过部分区域Pd的被拍摄体光束作为主光线Rd 而入射至重复图案110t所包含的、具有第一部分106d的光电转换元件108。而且，即使 是从微小区域Ot放射的被拍摄体光束，通过其他部分区域的被拍摄体光束也不入射至重 复图案110t所包含的光电转换元件108，而是入射至其他重复图案中的具有对应的第一 部分106的光电转。

39、换元件108。换句话说，到达构成重复图案110t的各光电转换元件108 的被拍摄体光束是从被拍摄体31的相互不同的微小区域放射的被拍摄体光束。即，向与第 一部分106d对应的光电转换元件108入射将主光线设为Rd的被拍摄体光束，向与其他第 一部分106对应的光电转换元件108入射将主光线设为Ra+、Rb+、Rc+、Re+、Rf+的被拍摄 体光束，这些被拍摄体光束是从被拍摄体31的相互不同的微小区域放射的被拍摄体光束。 这种关系在图5的(b)中的排列于周边部分的重复图案110u中也一样。 0073 于是，在以摄像元件100的整体来观察的情况下，例如，由与第一部分106a对应的 光电转换元件108。

40、捕捉到的被拍摄体像A、和由与第一部分106d对应的光电转换元件108 捕捉到的被拍摄体像D，若是存在于对焦位置的被拍摄体的像，则相互没有偏移，而若是存 在于非对焦位置的被拍摄体的像，则将产生偏移。而且，该偏移根据存在于非对焦位置的被 拍摄体相对于对焦位置向哪一侧偏移了多少、并根据部分区域Pa与部分区域Pd的距离，而 确定方向和量。即，被拍摄体像A和被拍摄体像D相互成为视差像。该关系对于其他的第 一部分106也同样如此，所以与第一部分106a到第一部分106f相对应地形成六个视差像。 0074 因此，在这样地构成的各个重复图案110中，当拼合相互对应的像素的输出时，得 到视差图像。即，将从六个部。

41、分区域PaPf中特定的部分区域射出的被拍摄体光束受光 的像素的输出形成视差图像。 0075 图6是说明生成视差图像的处理的概念图。图中从左列开始依次表示：将与第一 部分106f对应的视差像素的输出集合而生成的视差图像数据Im_f的生成的情形、基于第 一部分106e的输出而生成的视差图像数据Im_e的生成的情形、基于第一部分106d的输出 而生成的视差图像数据Im_d的生成的情形、基于第一部分106c的输出而生成的视差图像 数据Im_c的生成的情形、基于第一部分106b的输出而生成的视差图像数据Im_b的生成的 说 明 书CN 104303302 A 10 8/16页 11 情形、基于第一部分1。

42、06a的输出而生成的视差图像数据Im_a的生成的情形。首先对基于 第一部分106f的输出而生成的视差图像数据Im_f的生成的情形进行说明。 0076 由以六个视差像素为一组的光电转换元件组形成的重复图案110排列成横向一 列。因此，在除去了无视差像素的假想的摄像元件100上，具有第一部分106f的视差像素 以在左右方向上有六个像素且在上下方向上连续的方式存在。这些各像素如上所述地受光 来自分别不同的微小区域的被拍摄体光束。因此，当将这些视差像素的输出拼合排列时，能 够得到视差图像。 0077 但是，由于本实施方式中的摄像元件100的各像素是正方形像素，所以若仅仅简 单地拼合的话，将导致横向的像。

43、素数被间除成1/6，结果生成纵长的图像数据。因此，通过实 施插补处理而在横向上设为六倍像素数，生成视差图像数据Im_f来作为原来的纵横比的 图像。但是，由于本来插补处理前的视差图像数据是在横向上被间除为1/6的图像，所以横 向的分辨率比纵向的分辨率低。即，可以说，生成的视差图像数据的数量与分辨率的提高处 于相反关系。此外，对本实施方式所适用的具体的插补处理将在后叙述。 0078 同样地，得到视差图像数据Im_e视差图像数据Im_a。即，数码相机10能够生成 在横向上具有视差的六视点的视差图像。 0079 接下来，对彩色滤光片102和视差图像进行说明。图7是说明拜耳阵列的图。如 图所示，拜耳阵列。

44、是如下排列，G滤光片被分配在左上(Gb)和右下(Gr)的两个像素上，R滤 光片被分配在左下的一个像素上，B滤光片被分配在右上的一个像素上。 0080 针对这种彩色滤光片102的排列，根据将视差像素和无视差像素以怎样的周期分 配至何种颜色的像素，可设定庞大数量的重复图案110。如果集合无视差像素的输出，则能 够生成与通常的拍摄图像相同的没有视差的拍摄图像数据。因此，如果相对地增加无视差 像素的比例，则能够输出分辨率高的2D图像。在该情况下，由于视差像素成为相对小的比 例，所以作为由多个视差图像构成的3D图像，画质降低。相反地，如果增加视差像素的比 例，作为3D图像，画质提高，但由于无视差像素相对。

45、地减少，所以会输出分辨率低的2D图 像。如果对RGB的每一种像素均分配视差像素，则成为是3D图像且颜色再现性良好的高质 量的彩色图像数据。 0081 理想地，不管是2D图像还是3D图像，都期望输出高分辨率、高质量的彩色图像数 据。此外，从使用图5说明的视差的产生原理也可以理解，在3D图像中观察者感觉到视差 的图像区域是同一被拍摄体像相互偏移的非对焦区域。因此，可以说，相对于已实现对焦的 主要被拍摄体，观察者感觉到视差的图像区域的高频成分少。于是，在生成3D图像时，在产 生视差的区域中，只要存在分辨率不那么高的图像数据就足够了。 0082 针对已实现对焦的图像区域提取2D图像数据，并针对未实现对。

46、焦的图像区域提 取3D图像数据，能够通过合成来生成各个视差图像数据。或者，以作为高分辨率数据的2D 图像数据为基础，乘以3D图像数据的各像素中的相对的比，能够生成高分辨率的各个视差 图像数据。如果以采用这种图像处理为前提，则在摄像元件100中，视差像素的数量可以少 于无视差像素的数量。换句话说，可以说，即使视差像素相对较少，也能够生成分辨率比较 高的3D图像。 0083 在该情况下，为了将3D图像生成为彩色图像，只要排列相互不同的至少两种彩色 滤光片即可，但在本实施方式中，如使用图7说明的拜耳阵列那样，为了进一步高画质化， 说 明 书CN 104303302 A 11 9/16页 12 采用R。

47、GB这3种彩色滤光片。特别是在视差像素的数量相对较少的本实施方式中，视差像 素包含相对于各种第一部分106设置了RGB这3种彩色滤光片中的任一种而成的全部组 合。例如，当假设第一部分106向中心的左侧偏心的视差Lt像素和相同地向右侧偏心的视 差Rt像素时，视差Lt像素包含：具备R滤光片的像素、具备G滤光片的像素以及具备B滤 光片的像素，视差Rt像素包含：具备R滤光片的像素、具备G滤光片的像素以及具备B滤光 片的像素。即，摄像元件100具有六种视差像素。从这种摄像元件100输出的图像数据成 为实现所谓的立体观察的鲜明的彩色视差图像数据的基础。此外，在相对于两种第一部分 106组合两种彩色滤光片的。

48、情况下，摄像元件100具有四种视差像素。 0084 以下说明像素排列的变化。图8是说明第一实施例中的重复图案110的排列的图。 第一实施例中的重复图案110在作为Y轴方向的纵向上包含四个拜耳阵列，在作为X轴方 向的横向上包含四个拜耳阵列，所述拜耳阵列由四个像素构成，所述重复图案110由64个 像素构成。将由64个像素构成的像素组作为一组，在摄像元件100的有效像素区域中，在 上下左右周期性地排列该重复图案110。即，摄像元件100将图中以粗线表示的重复图案 110作为基本格子。此外，以P IJ 表示重复图案110内的像素。例如，左上像素为P 11 ，右上像 素为P 81 。 0085 第一实施。

49、例中的视差像素具有第一部分106向中心的左侧偏心的视差Lt像素和 同样地向右侧偏心的视差Rt像素的两种反射率调整膜105中的任一种。如图所示，视差像 素按以下方式排列。 0086 P 11 视差Lt像素+G滤光片(G(Lt) 0087 P 51 视差Rt像素+G滤光片(G(Rt) 0088 P 32 视差Lt像素+B滤光片(B(Lt) 0089 P 63 视差Rt像素+R滤光片(R(Rt) 0090 P 15 视差Rt像素+G滤光片(G(Rt) 0091 P 55 视差Lt像素+G滤光片(G(Lt) 0092 P 76 视差Rt像素+B滤光片(B(Rt) 0093 P 27 视差Lt像素+R滤光片(R(Lt) 0094 其他像素为无视差像素，是无视差像素+R滤光片(R(N)、无视差像素+G滤光 片(G(N)、无视差像素。