專利名稱：攝像元件及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像元件及攝像裝置。
背景技術(shù)：
已知如下立體攝像裝置: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配置兩個攝像光學(xué)系統(tǒng)，在對同一被攝物體進行拍攝而得到的兩個圖像上產(chǎn)生視差。專利文獻1:日本特開平8-47001號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，為了得到多個產(chǎn)生視差的圖像，必需準(zhǔn)備與其數(shù)量相應(yīng)的復(fù)雜的攝影光學(xué)系統(tǒng)。為了解決上述問題，本發(fā)明第一形態(tài)的攝像元件包括:光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號；開口掩模，其與各個光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置；彩色濾光片，其與各個光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置，對與相鄰的η個(η為3以上的整數(shù))光電轉(zhuǎn)換元件中的至少三個對應(yīng)地設(shè)置的各個開口掩模的開口進行定位，以使該開口包含在由使互不相同的波段透過的至少兩種彩色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片圖案的一圖案內(nèi)，并使來自于入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不相同的部分區(qū)域的光束分別穿過，以η個光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列。

另外，本發(fā)明第二形態(tài)的攝像元件包括:光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號；開口掩模，其與各個光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置，對與相鄰的η個(η為3以上的整數(shù))光電轉(zhuǎn)換元件中的至少三個對應(yīng)地設(shè)置的各個開口掩模的開口進行定位，以使來自于入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不相同的部分區(qū)域的光束分別穿過，以η個光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列。在本發(fā)明第三形態(tài)中提供一種攝像元件，包括:光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號；開口掩模，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換兀件對應(yīng)地設(shè)置；對與相鄰的η個(η為3以上的整數(shù))所述光電轉(zhuǎn)換元件中的至少三個對應(yīng)地設(shè)置的各個所述開口掩模的開口進行定位，以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)域的光束分別穿過，以所述η個所述光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列，還包括波導(dǎo)，其至少減少穿過所述開口掩模的入射光的擴散，并將穿過所述開口掩模的入射光引導(dǎo)至所述光電轉(zhuǎn)換元件。在本發(fā)明第四形態(tài)中提供一種攝像元件，包括:光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號；開口掩模，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)；彩色濾光片，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置；對與相鄰的η個(η為3以上的整數(shù))所述光電轉(zhuǎn)換元件中的至少三個對應(yīng)地設(shè)置的各個所述開口掩模的開口進行定位，以使該開口包含在由使互不同的波段透過的至少兩種所述彩色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片圖案的一圖案內(nèi)，并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)域的光束分別穿過，以所述η個所述光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列，還包括波導(dǎo)，其至少減少穿過所述開口掩模的入射光的擴散，并將穿過所述開口掩模的入射光引導(dǎo)至所述光電轉(zhuǎn)換元件。在本發(fā)明第五形態(tài)中提供一種攝像裝置，包括:上述攝像元件及將光引導(dǎo)至所述攝像元件的光學(xué)部件。另外，上述發(fā)明內(nèi)容并未列舉出本發(fā)明的全部必要特征。另外，所述特征組的子組合也能構(gòu)成發(fā)明。


圖1為本發(fā)明實施方式所述數(shù)碼相機的結(jié)構(gòu)說明圖。圖2為表示本發(fā)明實施方式所述攝像元件的截面示意圖。圖3為將攝像元件的一部分放大示出后的狀態(tài)的示意圖。圖4為說明視差像素與被攝物體的關(guān)系的概念圖。圖5為說明生成視差圖像的處理的概念圖。圖6為表示重復(fù)圖案的另一例的圖。圖7為說明非相位偏移排列的視差像素與被攝物體的關(guān)系的概念圖。圖8為說明相位偏移排列中的視差像素與被攝物體的關(guān)系的概念圖。圖9為重復(fù)圖案的說明圖。

圖10為二維的重復(fù)圖案的例示圖。圖11為開口部的另一形狀的說明圖。圖12為拜耳陣列的說明圖。圖13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。圖14為表示變例的一例的圖。圖15為表示另一變例的一例的圖。圖16為表不又一變例的一例的圖。圖17為表不再一變例的一例的圖。圖18為關(guān)于對拜耳陣列分配視差像素，有三種視差像素時的變例的說明圖。圖19為表示變例的一例的圖。圖20為關(guān)于對拜耳陣列分配視差像素，有四種以上視差像素時的變例的說明圖。圖21為另一彩色濾光片陣列的說明圖。圖22為關(guān)于對另一彩色濾光片陣列分配視差像素，有兩種視差像素時的變例的說明圖。圖23為關(guān)于對另一彩色濾光片陣列分配視差像素，有三種視差像素時的變例的說明圖。圖24為表示本發(fā)明實施方式所述另一攝像元件的截面示意圖。圖25為另一彩色濾光片陣列的說明圖。圖26為表示W(wǎng)像素與視差像素的陣列的一例的圖。圖27為表示視差圖像與2D圖像的生成過程的概念圖。圖28為攝像元件的縱剖視圖。
圖29為攝像元件的制造方法的說明圖。圖30為攝像元件的制造方法的說明圖。圖31為圖30的槽周邊的放大圖。圖32為攝像元件的制造方法的說明圖。圖33為攝像元件的制造方法的說明圖。圖34為將波導(dǎo)變形后的實施方式所述攝像元件的縱剖視圖。圖35為將波導(dǎo)變形后的實施方式所述攝像元件的縱剖視圖。圖36為波導(dǎo)內(nèi)部填充有空氣的攝像元件的縱剖視圖。圖37為由彩色濾光片構(gòu)成波導(dǎo)內(nèi)部的攝像元件的縱剖視圖。圖38為改變了波導(dǎo)形狀的攝像元件的縱剖視圖。圖39為另一攝像元件的部分放大平面圖。
具體實施例方式以下通過發(fā)明實施方式對本發(fā)明進行說明，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。本實施方式所述數(shù)碼相機作為一種攝像裝置形態(tài)，通過對一個場景進行一次拍攝便能生成多個視點數(shù)的圖像。將視點各不相同的各個圖像稱為視差圖像。

圖1為本發(fā)明實施方式所述數(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，將沿光軸21入射的被攝物體光束引導(dǎo)至攝像元件100。攝影透鏡20也可以是相對于數(shù)碼相機10可裝卸的交換式透鏡。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、存儲卡IF (InterFace:接口)207、操作部208、顯示部209及IXD驅(qū)動電路210。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軸正方向，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軸正方向，將紙面的上方向定為y軸正方向。在之后的幾個圖中，以圖1的座標(biāo)軸為基準(zhǔn)顯示座標(biāo)軸，以便能理解各個圖的朝向。攝影透鏡20由多個光學(xué)透鏡組構(gòu)成，使來自于場景的被攝物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透鏡為代表進行表示。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)、CM0S (互補金屬氧化物半導(dǎo)體，Complementary Metal Oxide Semiconductor)傳感器等圖形傳感器。攝像元件100由驅(qū)動部204進行定時控制，將受光面上成像的被攝物體像轉(zhuǎn)換成圖像信號并輸出給A/D轉(zhuǎn)換電路202。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)字圖像信號并輸出給存儲器203。作為控制部201的一部分的圖像處理部205將存儲器203作為工作空間來進行各種圖像處理，生成圖像數(shù)據(jù)。例如當(dāng)生成JPEG(聯(lián)合圖像專家組,Joint PhotographicExperts Group)文件格式的圖像數(shù)據(jù)時，在施加白平衡處理、灰度處理等處理后執(zhí)行壓縮處理。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進行顯示。并且記錄在裝設(shè)于存儲卡IF207上的存儲卡220中。
操作部208收到用戶的操作后向控制部201輸出操作信號，從而開始一連串的攝影過程。攝影過程所附帶的AF(自動調(diào)焦,Auto Focus)、AE(自動曝光,Auto Exposure)等各種動作按照運算部206的運算結(jié)果而被執(zhí)行。數(shù)碼相機10除了通常的攝影模式以外還具有視差圖像攝影模式。用戶能夠通過在觀看顯示有菜單畫面的顯示部的同時對操作部208進行操作，來選擇這些模式中任意一種。以下，對攝像元件100的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。圖2為表示本發(fā)明實施方式所述攝像元件100的截面示意圖。從被攝物體側(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。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)置的開口部104的開口掩模103與布線層相接觸。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所接收的被攝物體光束上產(chǎn)生視差，詳細內(nèi)容將在后續(xù)內(nèi)容進行說明。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，還可以看做是設(shè)置有具有如下開口部104的開口掩模103，所述開口部104并不限制向相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件108入射的被攝物體光束，也就是所述開口部104使全部有效光束均穿過。雖然沒有產(chǎn)生視差，但由于通過布線106所形成的開口 107實質(zhì)上規(guī)定了入射的被攝物體光束，因此也可以將布線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。開口掩模103可以分別對應(yīng)于各個光電轉(zhuǎn)換元件108獨立排列，也可以與彩色濾光片102的制造工序相同地對應(yīng)于多個光電轉(zhuǎn)換兀件108統(tǒng)一形成。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、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，只要排列至少兩種彼此不同的彩色濾光片即可，但為了獲得更高畫質(zhì)的彩色圖像，最好排列三種以上的彩色濾光片。例如，可以網(wǎng)格狀地排列有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、以及使藍色波段透過的藍色濾光片。有關(guān)具體的排列將在以后進行說明。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物體光束
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優(yōu)選的是，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，以使更多的被攝物體光束被引導(dǎo)至光電轉(zhuǎn)換元件108。進一步地，可以與開口掩模103的開口部104的位置共同地調(diào)整設(shè)置位置，以使后述特定的被攝物體光束更多地入射。

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24_X16mm左右時，像素數(shù)達到1200萬個左右。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。而且，在僅需輸出黑白圖像信號的情形中，不設(shè)置彩色濾光片102。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)。另外，只要使開口掩模103的開口部104具有彩色成分，就可以將彩色濾光片102與開口掩模103 —體形成。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的一部分放大示出后的狀態(tài)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)容再進行說明。當(dāng)攝像元件100不具有彩色濾光片102時，則作為單色圖形傳感器生成單色的視差圖像。另外，在未提及彩色濾光片102的配色的以下說明中，可以認為是僅匯集了具有同色的彩色濾光片102的視差像素的圖形傳感器。因此，以下所說明的重復(fù)圖案也可以被認為是同色的彩色濾光片102中的相鄰像素。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地設(shè)置。而且，在相鄰像素的彼此之間，各個開口部104也設(shè)置于彼此錯位的位置。在圖示的例子中，關(guān)于開口部104相對于各個像素的位置，預(yù)先準(zhǔn)備有沿左右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紙面左側(cè)往右側(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周期性且連續(xù)地鋪滿而成。然而,也可以是,重復(fù)圖案110在二維方向中的至少一個方向上連續(xù)鋪滿，而在另一個方向上非連續(xù)。另外，還可以是，攝像元件100在能夠?qū)嵸|(zhì)性地生成視差圖像的范圍內(nèi)具有省略了部分重復(fù)圖案110的部分。能夠?qū)嵸|(zhì)性地生成視差圖像的范圍例如為能夠進行插值以避免產(chǎn)生像的不協(xié)調(diào)的范圍。另外，重復(fù)圖案110省略的部分即便是不會帶來視覺影響的周邊區(qū)域，也能實質(zhì)性地生成視差圖像。圖4為說明視差像素與被攝物體的關(guān)系的概念圖。具體地，圖4(a)表示在攝像元件100的與攝影光軸21相垂直的中心處排列的重復(fù)圖案IlOt的光電轉(zhuǎn)換元件組，圖4(b)示意性地表示在周邊部分排列的重復(fù)圖案IlOu的光電轉(zhuǎn)換元件組。圖4(a)、(b)中的被攝物體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)，示意性地表示當(dāng)捕捉位于相對于攝影透鏡20的非聚焦位置的被攝物體31時的關(guān)系。首先說明由攝影透鏡20捕捉到處于聚焦?fàn)顟B(tài)下的被攝物體30時的、視差像素與被攝物體的關(guān)系。被攝物體光束穿過攝影透鏡20的光瞳被引導(dǎo)至攝像元件100，但對被攝物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，例如對構(gòu)成重復(fù)圖案IlOtUlOu的光電轉(zhuǎn)換元件組的紙面左端的像素的、開口掩模103的開口部104f的位置進行設(shè)定，以使只有從部分區(qū)域Pf射出的被攝物體光束才能到達光電轉(zhuǎn)換元件108。同樣地，對于從此往右的像素，與部分區(qū)域Pe相對應(yīng)地設(shè)定開口部104e的位置、與部分區(qū)域Pd相對應(yīng)地設(shè)定開口部104d的位置、與部分區(qū)域Pc相對應(yīng)地設(shè)定開口部104c的位置、與部分區(qū)域Pb相對應(yīng)地設(shè)定開口部104b的位置、與部分區(qū)域Pa相對應(yīng)地設(shè)定開口部104a的位置。換言之，也可以說是例如根據(jù)由部分區(qū)域Pf與左端像素的相對位置關(guān)系定義的、從部分區(qū)域Pf射出的被攝物體光束的主光線Rf的傾斜來設(shè)定開口部104f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物體30的被攝物體光束時，如虛線所示，該被攝物體光束在光電轉(zhuǎn)換元件108上成像。同樣地，也可以說是對于從此往右的像素，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104d的位置、根據(jù)主光線Re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。如圖4(a)所示，從位于聚焦位置的被攝物體30的、與光軸21相交叉的被攝物體30上的微小區(qū)域Ot放射的光束穿過攝影透鏡20的光瞳到達構(gòu)成重復(fù)圖案IlOt的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素。即，構(gòu)成重復(fù)圖案IlOt的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素分別透過六個部分區(qū)域Pa Pf接收到從一個微小區(qū)域Ot放射的光束。微小區(qū)域Ot具有與構(gòu)成重復(fù)圖案IlOt的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素的位置偏移相對應(yīng)程度的擴散，但也可以實質(zhì)上近似于大致同一物點。同樣地，如圖4(b)所示，從位于聚焦位置的被攝物體30的、離開光軸21的被攝物體30上的微小區(qū)域Ou放射的光束穿過攝影透鏡20的光瞳到達構(gòu)成重復(fù)圖案IlOu的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素。即，構(gòu)成重復(fù)圖案IlOu的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素分別透過六個部分區(qū)域Pa Pf接收到從一個微小區(qū)域Ou放射的光束。微小區(qū)域Ou也與微小區(qū)域Ot相同，具有與構(gòu)成重復(fù)圖案IlOu的光電轉(zhuǎn)換元件組的各個像素的位置偏移相對應(yīng)程度的擴散，但也可以實質(zhì)上近似于大致同一物點。也就是說，只要被攝物體30位于聚焦位置，光電轉(zhuǎn)換元件組所捕捉到的微小區(qū)域就會根據(jù)攝像元件100上的重復(fù)圖案110的位置而不同，且構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件組的各像素透過彼此不同的部分區(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)域的被攝物體光束。也就是說，在圖中，例如重復(fù)圖案liot、IlOu的各個左端像素均接收來自于同一部分區(qū)域Pf的被攝物體光束。在與攝影光軸21相垂直的中心處排列的重復(fù)圖案IlOt中，左端像素接收來自于部分區(qū)域Pf的被攝物體光束的開口部104f的位置與在周邊部分排列的重復(fù)圖案IlOu中，左端像素接收來自于部分區(qū)域Pf 的被攝物體光束的開口部104f的位置要嚴格地不同。然而，從功能的角度來看，在用于接收來自于部分區(qū)域Pf的被攝物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的一種。以下說明由攝影透鏡20捕捉處于非聚焦?fàn)顟B(tài)的被攝物體31時的、視差像素與被攝物體的關(guān)系。在此情形中，來自于位于非聚焦位置的被攝物體31的被攝物體光束也透過攝影透鏡20的光瞳的六個部分區(qū)域Pa Pf到達攝像元件100。然而，來自于處于非聚焦位置的被攝物體31的被攝物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)被攝物體31位于比被攝物體30更加遠離攝像元件100的位置時，被攝物體光束與光電轉(zhuǎn)換元件108相比在被攝物體31側(cè)成像。相反，當(dāng)被攝物體31位于比被攝物體30更接近攝像元件100的位置時，被攝物體光束與光電轉(zhuǎn)換元件108相比在被攝物體31的相反側(cè)成像。因此，在位于非聚焦位置的被攝物體31中，從微小區(qū)域0t’放射的被攝物體光束透過六個部分區(qū)域Pa Pf中的任意一個，從而到達不同組的重復(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的被攝物體光束作為主光線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’放射的被攝物體光束，透過其他部分區(qū)域的被攝物體光束也不會入射到重復(fù)圖案110t’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，到達構(gòu)成重復(fù)圖案110t’的各光電轉(zhuǎn)換元件108的被攝物體光束是從被攝物體31的互不相同的微小區(qū)域放射的被攝物體光束。也就是說，以Rd’為主光線的被攝物體光束入射到與開口部104d對應(yīng)的108，以Ra+、Rb+、Re+、Re+、Rf+為主光線的被攝物體光束入射到與其他開口部對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件108，但這些被攝物體光束都是從被攝物體31的互不相同的微小區(qū)域放射的被攝物體光束。這種關(guān)系在圖4(b)中排列在周邊部分的重復(fù)圖案IlOu中也是一樣的。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捕捉到的被攝物體像A和由與開口部104d對應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換元件108捕捉到的被攝物體像D，如果是針對位于聚焦位置的被攝物體的像，就不會彼此錯位，而如果是針對位于非聚焦位置的被攝物體的像，則會產(chǎn)生錯位。而且，該錯位的方向和量根據(jù)位于非聚焦位置的被攝物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。也就是說，被攝物體像A與被攝物體像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104a 104f形成六個視差像。因此，在如此構(gòu)成的各個重復(fù)圖案110中，收集彼此對應(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)域射出的被攝物體光束的像素所進行的輸出形成了視差圖像。圖5為說明生成視差圖像的處理的概念圖。圖中從左列開始依次表示:對開口部104f對應(yīng)的視差像素的輸出進行收集而生成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_f的生成情況、由開口部104e的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_e的生成情況、由開口部104d的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_d的生成情況、由開口部104c的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_c的生成情況、由開口部104b的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_b的生成情況、由開口部104a的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_a的生成情況。首先，對開口部104f的輸出形成的視差圖像數(shù)據(jù)Im_f的生成情況進行說明。

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排列在一橫列上。因此，具有開口部104f的視差像素在攝像元件100上沿左右方向相隔6個像素，且沿上下方向連續(xù)存在。這些像素如上所述分別接收來自于各個不同微小區(qū)域的被攝物體光束。因此，對這些視差像素的輸出進行匯集排列后便得到視差圖像。然而，由于本實施方式中的攝像元件100的各像素為正方像素，僅進行單純的匯集會造成橫方向的像素數(shù)縮減到1/6，從而生成縱長形的圖像數(shù)據(jù)。因此，通過實施插值處理在橫方向變?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，由于插值處理前的視差圖像數(shù)據(jù)原本是在橫方向上縮減到1/6的圖像，因此，橫方向上的分辨率比縱方向上的分辨率低。也就是說，所生成的視差圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量與分辨率的提聞呈相反關(guān)系。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。S卩，數(shù)碼相機10能夠生成在橫方向上具有視差的6個視點的視差圖像。雖然在上述例子中說明了將一橫列作為重復(fù)圖案110進行周期性排列的例子，但重復(fù)圖案110并不限于此。圖6為表示重復(fù)圖案110的另一例子的圖。圖6(a)為將縱向的六個像素作為重復(fù)圖案110的例子。然而，對各個開口部104進行定位，以便從紙面上端的視差像素往下、從紙面左側(cè)往右側(cè)逐漸偏移。根據(jù)這樣排列而成的重復(fù)圖案110也能夠生成在橫方向上賦予視差的六個視點的視差圖像。此時，與圖3的重復(fù)圖案110相比，可以稱為是犧牲縱方向上的分辨率而相應(yīng)地維持橫方向上的分辨率的重復(fù)圖案。圖6(b)為將斜向相鄰的六個像素作為重復(fù)圖案110的例子。將各個開口部104定位為從紙面左上端的視差像素往右下、從紙面左側(cè)往右側(cè)逐漸偏移。根據(jù)這樣排列而成的重復(fù)圖案110也能夠生成在橫方向上賦予視差的六個視點的視差圖像。此時，與圖3的重復(fù)圖案110相比，可以稱為是在將縱方向上的分辨率及橫方向上的分辨率維持一定程度的同時，增加了視差圖像的數(shù)量的重復(fù)圖案。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分別進行比較，在均生成六個視點的視差圖像時，可以認為區(qū)別在于是否相對于根據(jù)整個非視差圖像輸出一幅圖像時的分辨率，犧牲了縱方向和橫方向中的某一方向上的分辨率。當(dāng)為圖3的重復(fù)圖案110時，是使橫方向上的分辨率為1/6的結(jié)構(gòu)。當(dāng)為圖6(a)的重復(fù)圖案110時，是使縱方向上的分辨率為1/6的結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)為圖6(b)的重復(fù)圖案110時，是使縱方向為1/3、使橫方向為1/2的結(jié)構(gòu)。在任一情形中均構(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104a 104f，從各個所對應(yīng)的部分區(qū)域Pa Pf的任意一個接收被攝物體光束。因此，使任意重復(fù)圖案110都能有同等的視差量。根據(jù)上述重復(fù)圖案110，雖然分辨率與視差數(shù)處于權(quán)衡(trade-off)關(guān)系，但以下說明不減少視差的數(shù)量但也能提高分辨率的相位偏移排列的手法。首先對作為前提結(jié)構(gòu)的、非相位偏移排列的結(jié)構(gòu)進行說明。圖7為說明非相位偏移排列的視差像素與被攝物體的關(guān)系的概念圖。根據(jù)圖7所示的重復(fù)圖案110，各個視差像素中的開口部104a 104i分別僅使來自于攝影透鏡20的光瞳中的部分區(qū)域Pa Pi的被攝物體光束穿過，從而使攝像元件100輸出九個視點的視差圖像。在此情形中，由于九個視差像素接收到從同一微小區(qū)域放射的光束，因此，與九個像素分別接收到從其他微小區(qū)域放射的光束相比，成為1/9的分辨率。例如，在位于聚焦位置的被攝物體30中，從微小區(qū)域Os3放射的被攝物體光束透過九個部分區(qū)域Pa Pi從而被拆分，在像側(cè)區(qū)域Is3成像。像側(cè)區(qū)域Is3為對應(yīng)于具有開口部104a 104i的一個重復(fù)圖案110的區(qū)域。同樣地，從微小區(qū)域Os2放射的被攝物體光束透過九個部分區(qū)域Pa Pi在像側(cè)區(qū)域Is2成像。另外，從微小區(qū)域Osl放射的被攝物體光束透過九個部分區(qū)域Pa Pi在像側(cè)區(qū)域Isl成像。像側(cè)區(qū)域Is2、Is3也是分別對應(yīng)于具有開口部104a 104i的一個重復(fù)圖案110的區(qū)域。也就是說，微小區(qū)域與重復(fù)圖案110是一一對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。因此，設(shè)置在視差像素上的開口部104a 104i在一個重復(fù)圖案110內(nèi)順序排列。在圖中，在重復(fù)圖案110內(nèi)，在右端視差像素上設(shè)置有開口部104a,朝左依次為b、c...,在左端視差像素上設(shè)置有開口部104i。該排列在形成攝像元件100的任意重復(fù)圖案110中也都是相同的。與此相對，相位偏移排列對視差像素進行排列并形成重復(fù)圖案110，以便接收從一個微小區(qū)域放射的被攝物體光束中的、透過被選擇的幾個部分區(qū)域的光束而不是透過多個部分區(qū)域整體的光束。圖8為說明相位偏移排列中的視差像素與被攝物體的關(guān)系的概念圖。圖中所示例子的相位偏移排列構(gòu)成為，接收從一個微小區(qū)域放射的被攝物體光束中的、透過被選擇的幾個部分區(qū)域的光束，并使針對微小區(qū)域所選擇的部分區(qū)域相對于相鄰的微小區(qū)域發(fā)生變化。也有可能得到使所選擇的部分區(qū)域固定的圖案，但此處依照圖中的例子進行說明。在圖7所示的排列中，由應(yīng)該接收透過九個部分區(qū)域Pa Pi的全部光的九個視差像素接收對從一個微小區(qū)域放射的被攝物體光束進行接收。另一方面，在圖8的相位偏移排列中，由應(yīng)該接收透過九個部分區(qū)域Pa Pi中的三個部分區(qū)域的光的三個視差像素對從一個微小區(qū)域放射的被攝物體光束進行接收。這樣一來，通過選擇部分區(qū)域的一部分，增加了微小區(qū)域的數(shù)量并提高了分辨率。根據(jù)圖中的例子，通過選擇九個中的三個，使分辨率提高三倍。關(guān)于具體的排列，在構(gòu)成圖7所示的重復(fù)圖案110的各視差像素中，以不相鄰的三個視差像素為一組，相當(dāng)于重新交替排列的情形。更具體地，以具有開口部104a、d、g的視差像素為一組，以具有開口部104b、e、h的視差像素為一組，以具有開口部104c、f、i的視差像素為一組，將組與組的相對關(guān)系進行重組以使他們交替。也就是說，使相位偏移來排列各個組。根據(jù)圖的例子，使相位偏移來進行排列的結(jié)果是，在新形成的重復(fù)圖案110內(nèi)，在右端視差像素上設(shè)置有開口部104g,朝左依次連續(xù)為e、c、a、h、f、d、b,在左端視差像素上設(shè)置有開口部104i。該排列在形成攝像元件100的任意重復(fù)圖案110中也是同樣的。這種新形成的重復(fù)圖案110中包含的各個視差像素并不像如圖7所示的重復(fù)圖案110那樣只接收來自于位于聚焦位置的被攝物體30中的一個微小區(qū)域放射的被攝物體光束，而是接收來自于三個微小區(qū)域分別放射的被攝物體光束中的任意一束。例如，在圖8所示像側(cè)區(qū)域Ip9附近的重復(fù)圖案110中所包含的各視差像素如放大圖所示，由具有開口部104c、f、i的三個視差像素接收從微小區(qū)域Op9放射的被攝物體光束。然后，該重復(fù)圖案110中包含的具有開口部104g、a、d的視差像素分別接收來自于另一微小區(qū)域的被攝物體光束，具有開口部104e、h、b的視差像素分別接收來自于又一微小區(qū)域的被攝物體光束。圖9為重復(fù)圖案的說明圖。圖9(a)為與圖7對應(yīng)的九個像素的重復(fù)圖案110，而不是由相位偏移排列而成 的圖案。此時，構(gòu)成重復(fù)圖案110的視差像素接收從微小區(qū)域Osl放射的全部光束。圖9(b)為與圖8對應(yīng)的九個像素的重復(fù)圖案110，并且是由相位偏移排列而成的圖案。此時，構(gòu)成重復(fù)圖案Iio的九個視差像素可以被定義為包括從右到左依次具有開口部104g、e、c、a、h、f、d、b、i的開口掩模103的光電轉(zhuǎn)換元件組。另外，通過相位偏移排列而成的圖案，由于各個視差像素并不接收來自于同一微小區(qū)域的被攝物體光束，因此，如果將相鄰的九個像素作為一組，劃分并設(shè)定成任意的像素段也是可以的。在上述例子中說明了通過相位偏移排列而從生成九個視點的視差圖像的重復(fù)圖案110制成得到3倍分辨率的重復(fù)圖案110的例子。相位偏移排列也存在其他各種各樣的變例。通過將視差像素的排列以幾何學(xué)進行組合，既考慮了視差圖像數(shù)量及分辨率等的平衡，又能夠設(shè)定成多種多樣的重復(fù)圖案110。另外，根據(jù)上述例子，如圖8所示，由基于相位偏移排列而成的重復(fù)圖案110所造成的微小區(qū)域的間隔為等間隔。換言之，只要重復(fù)圖案110相鄰且連續(xù)，則可以說是各個視差像素所捕捉到的微小區(qū)域在某個被攝物體平面內(nèi)至少沿一維方向等間隔。如果微小區(qū)域的間隔為等間隔，由于在所得到的視差圖像上不會產(chǎn)生像的失真，因此能夠得到無不適感的視差圖像。在上述例子中，以具有開口部104a、d、g的視差像素為一組、以具有開口部104b、e、h的視差像素為一組、以具有開口部104c、f、i的視差像素為一組，將如圖9(a)所定義的重復(fù)圖案110替換成圖9(b)所示的重復(fù)圖案110。此時，確定視差像素的組，以使位于聚焦位置的被攝物體30中的微小區(qū)域等間隔。通過圖8所示例子說明了在被攝物體30中以X方向為一維方向進行等間隔的情形，但如后述，當(dāng)要在y方向上也使應(yīng)當(dāng)賦予視差的開口部104變位時，可以在加上y方向所成的二維方向上確定視差像素的組，以使微小區(qū)域等間隔排列。也就是說，所選擇的各個視差像素的組當(dāng)被交替地進行相位偏移排列時，各個視差像素所對應(yīng)的微小區(qū)域可以在X方向、y方向的至少一個方向上進行重組，以實現(xiàn)等間隔排列。當(dāng)采用在二維方向上同時進行相位偏移排列時，由于分辨率不依賴于被攝物體區(qū)域而保持一定，因此優(yōu)選的是，在位于聚焦位置的被攝物體30中重組微小區(qū)域，以實現(xiàn)等間隔排列。或者，考慮作為觀察者的人類的視覺特性，優(yōu)選的是，在位于聚焦位置的被攝物體30中至少在橫方向上重組微小區(qū)域，以實現(xiàn)等間隔排列。另外，由于能夠通過圖像處理等消除像的失真，因此可以優(yōu)先滿足其他限制條件等，而采用微小區(qū)域的間隔不是等間隔的重復(fù)圖案110。通過上述例子主要說明了生成沿左右方向賦予視差的視差圖像的情形，但當(dāng)然也可以生成沿上下方向賦予視差的視差圖像，或者生成沿上下左右的二維方向賦予視差的視差圖像。圖10為二維的重復(fù)圖案110的例示圖。根據(jù)圖10所示例子，以縱向六個像素橫向六個像素共36個像素作為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組來形成重復(fù)圖案110。預(yù)先準(zhǔn)備有開口部104相對于各個像素的位置彼此沿上下左右方向偏移的36種開口掩模103。具體地，各開口部104在從重復(fù)圖案110的上端像素到下端像素中被定位為從上側(cè)往下側(cè)逐漸偏移的同時，在從左端像素到右端像素中被定位為從左側(cè)往右側(cè)逐漸偏移。 具有這種重復(fù)圖案110的攝像元件100能夠輸出沿上下方向及左右方向均賦予視差的36個視點的視差圖像。當(dāng)然并不僅限于圖10所示例子，也可以對重復(fù)圖案110進行設(shè)定以便輸出各種各樣視點數(shù)的視差圖像。此時，也可以將上述相位偏移排列應(yīng)用于二維排列。在以上說明中，采用矩形作為開口部104的形狀。尤其是在沿橫方向上賦予視差的排列中，通過使作為偏移方向的左右方向的幅度比不偏移的上下方向的幅度更大，以確保引導(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。圖11為開口部104的另一形狀的說明圖。在圖中，以圓形作為開口部104的形狀。當(dāng)設(shè)為圓形時，根據(jù)與作為半球形狀的微透鏡101的相對關(guān)系，能夠防止不希望的被攝物體光束成為雜散光而入射到光電轉(zhuǎn)換元件108。以下說明彩色濾光片102和視差圖像。圖12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左上和右下這兩個像素，將紅色濾光片分配給左下的一個像素，將藍色濾光片分配給右上的一個像素。此處，將分配有綠色濾光片的左上像素作為Gb像素、將同樣分配有綠色濾光片的右下像素作為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像素的橫方向作為Gb行，將排列有R像素和Gr像素的橫方向作為Gr行。并且，將排列有Gb像素和R像素的縱方向作為Gb列，將排列有B像素和Gr像素的縱方向作為Gr列。針對于這種彩色濾光片102的排列，可以通過將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。通過收集無視差像素的輸出便可以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圖像的畫質(zhì)下降。相反，如果增加視差像素的比例，雖然能提高3D圖像的畫質(zhì)，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。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13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從中心往左側(cè)偏心的視差L像素，以及同樣地往右側(cè)偏心的視差R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。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像素都進行平均分配，則會成為色差較小的高畫質(zhì)的2D圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)也利用視差像素的輸出來生成2D圖像數(shù)據(jù)時，參照周邊像素的輸出對發(fā)生了錯位的被攝物體的像進行修正。因此，即使例如將全部R像素都作為視差像素，也能夠生成2D圖像，但其畫質(zhì)自然會降低。另一方面，如果分配很多視差像素，就會成為高分辨率的3D圖像數(shù)據(jù)，如果針對任意RGB像素都進行平均分配，則在成為3D圖像的同時，會得到色彩再現(xiàn)性良好的高品質(zhì)的彩色圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)也利用無視差像素的輸出來生成3D圖像數(shù)據(jù)時，參照周圍視差像素的輸出從無視差的被攝物體的像生成發(fā)生了錯位的被攝物體的像。因此，即使例如將全部R像素都為無視差像素 ，雖然也能夠生成彩色的3D圖像，但其品質(zhì)自然很低。以下就幾個變例進行說明。圖14為表示變例的一例的圖。圖14的變例相當(dāng)于圖13中的重復(fù)圖案分類A-1。在圖中所示例子中，與將與拜耳陣列相同的四個像素作為重復(fù)圖案110。R像素和G像素為無視差像素，在Gb像素分配視差L像素，在Gr像素分配視差R像素。此時，可以以使得在被攝物體處于聚焦位置時，同一重復(fù)圖案110中包含的視差L像素與視差R像素接收到從同一微小區(qū)域放射的光束的方式設(shè)定開口部104，或者也可以以使得在被攝物體處于聚焦位置時，同一重復(fù)圖案110中包含的視差L像素與視差R像素接收到從不同微小區(qū)域放射的光束的方式設(shè)定開口部104。當(dāng)設(shè)定開口部104來接收從不同微小區(qū)域放射的光束時，作為相位偏移排列能夠構(gòu)成為，例如，在左右相鄰的兩個重復(fù)圖案110中，分配給左側(cè)的重復(fù)圖案110的Gb像素的視差L像素與分配給右側(cè)的重復(fù)圖案110的Gr像素的視差R像素接收從同一微小區(qū)域放射的光束。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，因此能夠期待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像素的輸出一起生成高畫質(zhì)的2D圖像數(shù)據(jù)。圖15為表示另一變例的一例的圖。圖15的變例相當(dāng)于圖13中的重復(fù)圖案分類B-1。在圖中所示例子中，將拜耳陣列的四個像素左右連續(xù)兩組而成的八個像素作為重復(fù)圖案110。在八個像素中，在左側(cè)的Gb像素分配視差L像素，在右側(cè)的Gb像素分配視差R像素。在這種陣列中，通過將Gr像素作為無視差像素，能夠有望得到比圖13所示例子更高畫質(zhì)的2D圖像。圖16為表示又一變例的一例的圖。圖16的變例相當(dāng)于圖13中的重復(fù)圖案分類C-1。在圖中所示例子中，將拜耳陣列的四個像素左右連續(xù)兩組而成的八個像素作為重復(fù)圖案110。在八個像素中，在左側(cè)的Gb像素分配視差L像素，在右側(cè)的Gb像素分配視差R像素。進一步地，在左側(cè)的Gr像素也分配視差L像素，在右側(cè)的Gr像素也分配視差R像素。當(dāng)被攝物體位于聚焦位置時，在兩個Gb像素分配的視差L像素和視差R像素接收從一個微小區(qū)域放射的光束，在兩個Gr像素分配的視差L像素和視差R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。因此，與圖15所示例子相比，使3D圖像的分辨率在縱方向上變?yōu)閮杀?。圖17為表示再一變例的一例的圖。圖17所示變例相當(dāng)于圖13中的重復(fù)圖案分類 D-1。在圖中所示例子中，將拜耳陣列的四個像素左右連續(xù)兩組而成的八個像素作為重復(fù)圖案110。在八個像素中，在左側(cè)的Gb像素分配視差L像素，在右側(cè)的Gb像素分配視差R像素。進一步地，在左側(cè)的R像素分配視差L像素，在右側(cè)的R像素分配視差R像素。進一步地，在左側(cè)的B像素分配視差L像素，在右側(cè)的B像素分配視差R像素。在兩個Gr像素分配無視差像素。當(dāng)被攝物體位于聚焦位置時，分配給兩個Gb像素的視差L像素和視差R像素接收從一個微小區(qū)域放射的光束。另外，在兩個R像素分配的視差L像素和視差R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L像素和視差R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15所示例子相比，3D圖像的分辨率在縱方向上變?yōu)槿?。而且，由于能夠得到RGB的三色輸出，因此作為彩色圖像的3D圖像具有高品質(zhì)。圖18為關(guān)于對拜耳陣列分配視差像素，有三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從中心往左側(cè)偏心的視差L像素、無偏心的視差C像素及往右側(cè)偏心的視差R像素。無偏心的視差C像素在僅僅將光瞳的中心部分作為部分區(qū)域的被攝物體光束引導(dǎo)至光電轉(zhuǎn)換元件108的這一點來看，是輸出視差圖像的視差像素，與不限制對光電轉(zhuǎn)換元件108入射的被攝物體光束的無視差像素不同。因此，通過這三種視差像素能輸出三個視點的視差圖像。針對各個重復(fù)圖案的特征說明如圖所示。兩個視點中的2D圖像與3D圖像的權(quán)衡關(guān)系與三個視點中也是一樣的。對在三個視點中的變例的一例進行說明。圖19作為變例的一例，為相當(dāng)于圖18中的重復(fù)圖案分類Bt-2的圖。在圖中所 示的例子中，將拜耳陣列的四個像素沿左右方向連續(xù)三組而成的12個像素作為重復(fù)圖案110。在12個像素中，分別沿左右方向在三個Gb像素相應(yīng)地分配視差L像素、視差C像素及視差R像素。在其他像素中全部分配無視差像素。根據(jù)這種重復(fù)圖案110，能夠在使作為2D圖像的分辨率、色彩品質(zhì)維持在較高水平，并且還能夠同時得到三個視點的視差圖像。圖20為關(guān)于對拜耳陣列分配視差像素，有四種以上視差像素時的變例的一例的說明圖。由此可見，即使增加了視點數(shù)，也能夠形成各種各樣的重復(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。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行了說明，當(dāng)然采用其他彩色濾光片陣列也是無妨的。如利用圖3等所說明的那樣，當(dāng)著眼于構(gòu)成彩色濾光片陣列的某個顏色進行收集時，可以形成以多個相鄰像素為一組光電轉(zhuǎn)換元件組的重復(fù)圖案，分配視差像素以輸出視差圖像。此時，構(gòu)成一組光電轉(zhuǎn)換元件組的各個視差像素可以具備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。圖21為另一彩色濾光片陣列的說明圖。如圖所示，另一彩色濾光片陣列是將綠色濾光片分配給左上及右上這兩個像素、將紅色濾光片分配給左下的一個像素、將藍色濾光片分配給右下的一個像素而成的陣列。此處，將分配有綠色濾光片的左上像素作為Gr像素、同樣地將分配有綠色濾光片的右上像素作為Gb像素。另外，將分配有紅色濾光片的像素作為R像素、將分配有藍色濾光片的像素作為B像素。然后,將排列有Gr像素及Gb像素的橫方向作為G行，將排列有R像素及B像素的橫方向作為RB行。另外，將排列有Gr像素及R像素的縱方向作為Gr列，將排列有Gb像素及B像素的縱方向作為Gb列。與拜耳陣列的情形相同，在這種另一彩色濾光片陣列情形中，也能夠通過對視差像素和無視差像素以何種周期分配哪種顏色像素的方式來設(shè)定龐大數(shù)量的重復(fù)圖案110。另外，如果相對地增加無視差像素的比例，則能夠輸出分辨率較高的2D圖像，如果增加視差像素的比例，則能夠提高3D圖像的畫質(zhì)，這種關(guān)系也是相同的。圖22為關(guān)于 對另一彩色濾光片陣列分配視差像素，有兩種視差像素時的變例的說明圖。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，則成為高分辨率的2D圖像數(shù)據(jù)，如果對任意RGB像素進行平均分配，則成為色差較小的高畫質(zhì)的2D圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)也利用視差像素的輸出生成2D圖像數(shù)據(jù)時，參照周邊像素的輸出對發(fā)生了錯位的被攝物體像進行修正。因此，例如即使全部R像素均為視差像素，也能夠生成2D圖像，但其畫質(zhì)自然會降低。另一方面，如果分配很多視差像素，則成為高分辨率的3D圖像數(shù)據(jù)，如果對任意RGB像素進行平均分配，則成為作為3D圖像且色彩再現(xiàn)性較好的高品質(zhì)的彩色圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)也利用無視差像素的輸出生成3D圖像數(shù)據(jù)時，參照周邊視差像素的輸出從無視差的被攝物體像生成發(fā)生了錯位的被攝物體像。因此，例如即使全部R像素均為無視差像素，也能夠生成彩色的3D圖像，但其品質(zhì)肯定要降低。圖23為關(guān)于對另一彩色濾光片陣列分配視差像素，有三種視差像素時的變例的說明圖。此時的視差像素假定為開口部104從中心往左側(cè)偏心的視差L像素、無偏心的視差C像素及往右側(cè)偏心的視差R像素。對各個重復(fù)圖案的特征說明如圖所示。在兩個視點中的2D圖像與3D圖像的權(quán)衡關(guān)系與在三個視點中是相同的。雖然圖中進行了省略，但即使視差像素為四種以上，也能夠形成各種各樣的重復(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。圖24為表示本發(fā)明實施方式所述另一攝像元件的截面示意圖。在圖2中示出了彩色濾光片102與開口掩模103為分體結(jié)構(gòu)的攝像元件100的截面示意圖，但在圖24中，作為攝像元件100的變形例，示出了具有彩色濾光片部122與開口掩模部123為一體結(jié)構(gòu)的屏幕濾光片121的攝像元件120的截面示意圖。將取得亮度信息的像素作為視差像素時，也就是如果將視差圖像作為單色圖像進行輸出時，可以采用圖24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之間設(shè)置由發(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123一體構(gòu)成的屏幕濾光片121。例如在彩色濾光片部122著色藍色、綠色、紅色，將開口掩模部123的除開口部104以外的掩模部分著色成黑色，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，因此被攝物體光束的聚光效率較高。圖25為另一彩色濾光片陣列的說明圖。如圖所示，另一彩色濾光片陣列是在圖12所示的拜耳陣列的Gr像素分配綠色濾光片從而作為G像素進行保持，另一方面，在Gb像素不分配彩色濾光片從而變?yōu)閃像素的陣列。另外，如上所述，也可以對W像素排列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。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。對W像素的輸出進行匯集也能夠形成單色圖像。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物體像的對比度更高。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行匹配處理時，能夠期待得到高精度的運算結(jié)果。匹配處理作為取得寫入到圖像數(shù)據(jù)中的被攝物體像的距離信息的處理的一環(huán)而被執(zhí)行。因此，在對2D圖像的分辨率及視差圖像畫質(zhì)的影響的基礎(chǔ)上，進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。圖26為表示當(dāng)采用圖25所示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。圖26的變例由于與拜耳陣列中的圖15所示的重復(fù)圖案分類B-1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左右連續(xù)兩組而成的八個像素作為重復(fù)圖案110。在八個像素中，在左側(cè)的W像素分配視差L像素，在右側(cè)的W像素分配視差R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。此時，攝像元件100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的至少一部分一一對應(yīng)地設(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——對應(yīng)地設(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兩種彩色濾光片102構(gòu)成的彩色濾光片圖案的圖案內(nèi)，并且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)換元件組可以周期性地連續(xù)排列。此處，對生成作為單色圖像的視差圖像，以及生成作為彩色圖像的2D圖像進行說明。圖27為表示視差圖像與2D圖像的生成過程的概念圖。如圖所示，視差L像素的輸出在保持攝像元件100上的相對位置關(guān)系的同時進行匯集，從而生成L圖像數(shù)據(jù)。由于一個重復(fù)圖案110中包含一個視差L像素，因此，可以認為形成L圖像數(shù)據(jù)的各個視差L像素分別從互不相同的重復(fù)圖案110被進行匯集。S卩，由于被收集的各個視差L像素的輸出是對從被攝物體的互不相同的微小區(qū)域放射的光進行了光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果，因此，L圖像數(shù)據(jù)成為了從特定視點(L視點)捕捉到的被攝物體的一個視差圖像數(shù)據(jù)。而且，由于視差L像素被分配給了 W像素，因此，L圖像數(shù)據(jù)不具有色彩信息，從而生成為單色圖像。同樣地，視差R像素的輸出在保持攝像元件100上的相對位置關(guān)系的同時被匯集從而生成R圖像數(shù)據(jù)。由于被匯集的各個視差R像素的輸出是對從被攝物體的互不相同微小區(qū)域放射的光進行了光電轉(zhuǎn)換的結(jié)果，因此，R圖像數(shù)據(jù)成為從特定視點(R視點)捕捉到的被攝物體的一個視差圖像數(shù)據(jù)。而且，由于視差R像素被分配給了 W像素，因此，R圖像數(shù)據(jù)不具有色彩信息，從而被生成為單色圖像。當(dāng)被攝物體位于聚焦位置時，在一個重復(fù)圖案110中，L像素與R像素接收到從被攝物體的同一微小區(qū)域放射的光束。另外，當(dāng)被攝物體位于非聚焦位置時，在一個重復(fù)圖案110中，L像素與R像素接收到被攝物體從彼此發(fā)生了錯位的微小區(qū)域放射的光束。該錯位的方向和量根據(jù)被攝物體位置相對于聚焦位置的相對關(guān)系以及光瞳的部分區(qū)域的關(guān)系來確定。因此，在各個L圖像數(shù)據(jù)和R圖像數(shù)據(jù)中，如果視差L像素和視差R像素在保持攝像元件100上的相對位置關(guān)系的同時被匯集，則會分別形成視差圖像。另外，無視差像素的輸出在保持攝像元件100上的相對位置關(guān)系的同時被匯集，從而生成2D圖像數(shù)據(jù)。此時，由于W像素為視差像素，因此，相對于僅僅由無視差像素構(gòu)成的拜耳陣列的輸出，缺少了相當(dāng)于Gb像素的輸出的輸出。此時，例如作為所缺少的輸出值代入G像素的輸出值。也就是說，由G像素的輸出進行插值處理。這樣一來，只要實施插值處理，就能夠采用針對拜耳陣列輸出的圖像處理以生成2D圖像數(shù)據(jù)。另外，以上的圖像處理由圖像處理部205執(zhí)行。圖像處理部205通過控制部201接收從攝像元件100輸出的圖像信號，如上所述基于各個像素的每個輸出進行分配，從而生成L圖像數(shù)據(jù)、R圖像數(shù)據(jù)及2D圖像數(shù)據(jù)。在以上的實施方式中說明了攝像元件100由包含一組光電轉(zhuǎn)換元件組的重復(fù)圖案110周期性且連續(xù)地鋪滿而構(gòu)成。然而，只要具有彩色濾光片的視差像素分別捕捉被攝物體的離散微小區(qū)域以輸出視差圖像即可，因此，也可以例如在周期性的重復(fù)圖案110之間使無視差像素相連續(xù)。也就是說，包含視差像素的重復(fù)圖案110即使不連續(xù)，只要具有周期性，也能夠輸出視差圖像。另外，在本實施方式中，雖然 對微透鏡101與各個光電轉(zhuǎn)換元件108 —一對應(yīng)地設(shè)置的情形進行了說明，但相對于多個光電轉(zhuǎn)換元件108設(shè)置一個微透鏡101也是可以的。此時，既可以相對于包含一組光電轉(zhuǎn)換元件組的重復(fù)圖案110設(shè)置一個微透鏡101，也可以與重復(fù)圖案110不相關(guān)地設(shè)置微透鏡。對改變了攝像元件的結(jié)構(gòu)的另一實施方式進行說明。圖28為攝像元件的縱剖視圖。如圖28所示,攝像元件16包括:基板40、多個光電轉(zhuǎn)換元件42、絕緣層44、布線層46、布線層48、開口掩模50a 50f、波導(dǎo)56a 56f、多個彩色濾光片62、微透鏡64。另外，布線層46為第一金屬層的一例。布線層48為第二金屬層的一例。開口掩模50a 50f為第三金屬層的一例。在圖28所示例子中示出了六種開口掩模50a 50f及與之對應(yīng)的6種波導(dǎo)56a 56f ο基板40由硅、GaAs等半導(dǎo)體材料或藍寶石等絕緣材料構(gòu)成。光電轉(zhuǎn)換元件42輸出與所接收到的光相對應(yīng)的電信號。光電轉(zhuǎn)換元件42形成于基板40的上面部。光電轉(zhuǎn)換元件42可以適用光電二極管等。光電轉(zhuǎn)換元件42在X方向及Y方向上隔開一定的間隔地呈二維狀排列。絕緣層44將光電轉(zhuǎn)換元件42、布線層46和布線層48彼此絕緣。絕緣層44被形成為覆蓋基板40及光電轉(zhuǎn)換元件42。絕緣層44由氧化硅、氮化硅等絕緣材料構(gòu)成。布線層46及布線層48埋設(shè)于絕緣層44的內(nèi)部。布線層48空出一定的間隔地層疊于布線層46的上方。布線層46及布線層48由金屬等導(dǎo)電性材料構(gòu)成。布線層46及布線層48對從光電轉(zhuǎn)換兀件42輸出的電信號進行傳輸。開口掩模50a 50f空出一定的間隔地層疊于布線層46的上方。開口掩模50a 50f設(shè)置于絕緣層44上。據(jù)此，布線層46、布線層48及開口掩模50a 50f從光電轉(zhuǎn)換元件42側(cè)經(jīng)由絕緣層44依次進行層疊。開口掩模50a 50f由金屬等能夠?qū)梢姽膺M行遮光的材料構(gòu)成。開口掩模50a 50f與各個光電轉(zhuǎn)換兀件42 對應(yīng)地設(shè)置。在開口掩模50a 50f上分別形成有開口 66a 66f。關(guān)于開口 66a 66f的位置等將在后續(xù)內(nèi)容進行說明。波導(dǎo)56a 56f形成于絕緣層44的內(nèi)部。波導(dǎo)56a 56f的入射側(cè)端部分別從開口掩模50a 50f延伸。波導(dǎo)56a 56f的另一端延伸至光電轉(zhuǎn)換元件42。據(jù)此，波導(dǎo)56a 56f分別將開口 66a 6 6f與光電轉(zhuǎn)換元件42相連接。關(guān)于波導(dǎo)56a 56f的結(jié)構(gòu)及功能將在后續(xù)內(nèi)容進行說明。彩色濾光片62例如由甲基丙烯酸酯等材料構(gòu)成。彩色濾光片62形成于開口掩模50a 50f上以及從開口 66a 66f露出的絕緣層44上。彩色濾光片62與各個光電轉(zhuǎn)換元件42 —一對應(yīng)地設(shè)置。彩色濾光片62被著色成相對于各光電轉(zhuǎn)換元件42使特定波段的光透過。如果要拍攝彩色圖像，則需要排列至少兩種互不相同的彩色濾光片62。如果要進一步拍攝高畫質(zhì)的彩色圖像，則需要排列三種以上的彩色濾光片62。彩色濾光片62的組合的一例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、使藍色波段透過的藍色濾光片的組合。將這些彩色濾光片62的組合進行周期性排列以形成一個彩色濾光片圖案。另外，當(dāng)輸出黑白圖像信號時，也可以省略彩色濾光片62。微透鏡64形成于彩色濾光片62上。微透鏡64是用于使入射的被攝物體光束更多
地引導(dǎo)至電轉(zhuǎn)換元件42的聚光透鏡。微透鏡64與多個光電轉(zhuǎn)換元件42中的每一個--
對應(yīng)地設(shè)置。優(yōu)選的是，考慮攝影透鏡20的光瞳中心與光電轉(zhuǎn)換元件42的相對位置關(guān)系來偏移攝影透鏡20的光軸21，以便將更多的被攝物體光束引導(dǎo)至光電轉(zhuǎn)換元件42。另外，如果攝像元件16的聚光效率、光電轉(zhuǎn)換效率較佳，則也可以省略微透鏡64。將與各個光電轉(zhuǎn)換兀件42 對應(yīng)地設(shè)置的開口掩模50a 50f、波導(dǎo)56a 56f、彩色濾光片62、微透鏡64的一個單位稱為像素。具體地，將包含形成有產(chǎn)生視差的開口 66a 66f的開口掩模50a 50f的像素稱為視差像素，將包含形成有不產(chǎn)生視差的開口的開口掩模的像素稱為無視差像素。例如，當(dāng)攝像元件16的有效像素區(qū)域為24_X 16mm時，像素數(shù)達到1200萬個左右。通過該攝像元件16，當(dāng)被攝物體光束沿攝影透鏡20的光軸21入射時，由微透鏡64進行聚光后入射到彩色濾光片62。通過彩色濾光片62僅使特定波段的光選擇性地透過。之后，從特定方向入射的光穿過開口掩模50a 50f的開口 66a 66f。光被波導(dǎo)56a 56f的外周壁部74a 74f反射,并同時作為光瞳拆分光入射到光電轉(zhuǎn)換兀件42,從而被轉(zhuǎn)換為電信號。圖29、圖30、圖31、圖32、圖33為攝像元件的制造方法的說明圖。另外，圖31為圖30所示槽周邊的放大圖。如圖29所示，在基板40上形成光電轉(zhuǎn)換元件42。然后，通過旋涂法等在基板40及光電轉(zhuǎn)換元件42的整個上表面上形成絕緣層44a直到布線層46的下層。在絕緣層44a的上表面形成通過剝離法等而形成圖案的布線層46。通過旋涂法等在布線層46及絕緣層44a的整個上表面形成絕緣層44b。在絕緣層44b的上表面形成通過剝離法等而形成圖案的布線層48。然后，通過旋涂法等在布線層48及絕緣層44b的整個上表面形成絕緣層44c。另外，絕緣層44由絕緣層44a、44b、44c構(gòu)成。

然后，如圖30所示，通過干式刻蝕等各向異性刻蝕去除與波導(dǎo)56a 56f的外周壁部74a 74f相對應(yīng)的區(qū)域的絕緣層44從而形成槽80。此處，在波導(dǎo)56a等的半徑方向上，槽80比外周壁部74a等更厚。形成槽80以后，如圖31所示，在去除了絕緣層44而成的槽80中埋設(shè)絕緣材料。由此，在所埋設(shè)的絕緣材料的內(nèi)部保留有空氣，如圖30所示，形成填充有空氣的外周壁部74a 74f。然后，如圖32所示，在絕緣層44上形成通過剝離法等而形成圖案的多個開口掩模50a 50f。各個開口掩模50a 50f的開口 66a 66f與波導(dǎo)56a 56f的上端的位置及大小相配合地形成。如圖33所示，彩色濾光片62形成于開口掩模50a 50f的上表面。另外，在開口掩模50a 50f的上表面涂布材料后，彩色濾光片62被形成為顯現(xiàn)出各相應(yīng)區(qū)域的顏色。此后，在彩色濾光片62的上表面形成微透鏡64，從而制成如圖28所示的攝像元件16。進一步地采用圖28說明波導(dǎo)56a等的結(jié)構(gòu)及作用。如上所述，波導(dǎo)56a 56f的-Z側(cè)端部的開口分別被形成為與開口掩模50a 50f的開口 66a 66f具有大致相同的位置及大致相同的大小。波導(dǎo)56a 56f的下端的中心與光電轉(zhuǎn)換元件42的中心相一致。波導(dǎo)56a 56f分別具有外周壁部74a 74f。外周壁部74a等被形成為分別包圍波導(dǎo)56a等的外周。在外周壁部74a等中充滿空氣，發(fā)揮氣隙層的功能。由此，外周壁部74a等的折射率不同于波導(dǎo)56a等周圍的絕緣層44的折射率。更具體地，在外周壁部74a的內(nèi)側(cè)填充有與空氣的折射率不同的絕緣層44。當(dāng)絕緣層44為氧化硅層時，絕緣層44的折射率比充滿空氣的外周壁部74a等更高。另外，也可以由鎢、鋁、銅等金屬反射層構(gòu)成外周壁部74a 74f。優(yōu)選的是，波導(dǎo)56a 56f的外周壁部74a 74f的傾斜角度被設(shè)置為使穿過相應(yīng)開口掩模50a等的光束被外周壁部74a等反射后到達光電轉(zhuǎn)換元件42中靈敏度高的中心附近。以圖28左端的像素為例進行說明，從開口掩模50a的開口 66a朝向圖4(a)的部分區(qū)域Pf的方向來的光為光線LI，如果沒有外周壁部74a，則有可能會入射到光電轉(zhuǎn)換元件42中靈敏度差的周邊部，或者脫離光電轉(zhuǎn)換元件42而入射到相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件42。與此相對，通過設(shè)定為使光線LI反射到相應(yīng)光電轉(zhuǎn)換元件42的中心附近的角度，可以更準(zhǔn)確地聚光。進一步地，從朝向部分區(qū)域Pf的方向來的光線中穿過微透鏡64的中心的光線LI和脫離中心的光線L2被該微透鏡64聚光，但優(yōu)選的是，設(shè)定為使其聚光點被外周壁部74a反射并反射到相應(yīng)光電轉(zhuǎn)換元件42的中心附近的角度。既可以通過一次反射到達光電轉(zhuǎn)換元件42的中心附近來確定外周壁部74a 74f的角度，也可以通過兩次以上的反射到達來確定角度。進一步地，當(dāng)波導(dǎo)56a 56f內(nèi)的介質(zhì)的折射率比外周壁部74a 74f的折射率更大時，優(yōu)選的是，對上述反射角度進行設(shè)定以達到全反射。這樣一來，能夠更高效地使光入射到像素中。如上所述，本實施方式所述攝像元件16通過設(shè)置六種開口掩模50a 50f能夠生成視差圖像。從而不需要多個光學(xué)系統(tǒng)等裝置也能夠獲得視差圖像。另外，由于攝像元件16具有上述波導(dǎo)56a 56f，因此抑制了光經(jīng)開口 66a 66f的泄漏，從而能夠高效地引導(dǎo)至光電轉(zhuǎn)換元件42。另外，由于通過波導(dǎo)56a 56f抑制了光的泄漏，因此能夠抑制應(yīng)當(dāng)由一個光電轉(zhuǎn)換元件42接收的光被相鄰光電轉(zhuǎn)換元件42接收。從而能夠得到由多個視差圖像構(gòu)成的高精度的立體圖像。進一步地，通過在一個重復(fù)圖案Iio上設(shè)置多個波導(dǎo)56a 56f,能夠使不同光瞳拆分光入射到多個光電轉(zhuǎn)換兀件42。其結(jié)果為，能夠得到更高精度的立體圖像。圖34為將波導(dǎo)變形后的實施方式所述攝像元件的縱剖視圖。如圖34所示，本實施方式所述攝像元件116具有從布線層148延伸到光電轉(zhuǎn)換元件42的波導(dǎo)156a 156f。此時，在布線層148中，位于波導(dǎo)156a等附近的布線層148分別延伸至波導(dǎo)156a等的外周壁部174a等。布線層148發(fā)揮了對穿過開口掩模50a等入射的光的一部分進行遮光的遮光膜的功能。另外，位于發(fā)揮遮光膜功能的區(qū)域的布線層148既可以發(fā)揮信號線的功能，也可以僅發(fā)揮單純的遮光膜功能。另外，外周壁部174a 174f的傾斜角度可以分別與圖33所示外周壁部74a 74f的傾斜角度相同。

圖35為將波導(dǎo)變形后的實施方式所述攝像元件的縱剖視圖。如圖35所示，本實施方式所述攝像元件216具有從布線層246延伸到光電轉(zhuǎn)換元件42的波導(dǎo)256a 256f。此處，在布線層148中，位于波導(dǎo)256a等附近的布線層246延伸到波導(dǎo)256a等的外周壁部274a等。布線層246發(fā)揮對穿過開口掩模50a等入射的光的一部分進行遮光的遮光膜的功能。另外，位于發(fā)揮遮光膜功能的區(qū)域的布線層246既可以發(fā)揮信號線功能，也可以發(fā)揮單純的遮光膜功能。另外，外周壁部274a 274f的傾斜角度可以分別與圖33的外周壁部74a 74f的傾斜角度相同。圖36為波導(dǎo)內(nèi)部為空氣的攝像元件的縱剖視圖。如圖36所示，本實施方式所述攝像元件616具有充滿空氣的波導(dǎo)656a 656f。由此，通過對波導(dǎo)656a 656f進行刻蝕便能容易地形成，同時能夠省略外周壁部。另外，波導(dǎo)656a 656f的外周面，即絕緣層44的內(nèi)周面的傾斜角度可以分別與圖33所示外周壁部74a 74f的傾斜角度相同。另外，當(dāng)空氣的折射率小于絕緣層44的折射率時，在波導(dǎo)656a等的內(nèi)側(cè)不會發(fā)生全反射，但穿過開口 66a等的光線在該交界面進行鏡面反射，從而能夠至少部分地集中于光電轉(zhuǎn)換元件42的中央。圖37為由折射率大于空氣的彩色濾光片構(gòu)成波導(dǎo)內(nèi)部的攝像元件的縱剖視圖。如圖37所示，本實施方式所述攝像元件316具有埋設(shè)于波導(dǎo)56a 56f內(nèi)部的彩色濾光片362。由此，在能夠使攝像元件316變薄的同時，還能夠提高濾光片性能。另外，在波導(dǎo)56a 56f的內(nèi)部，可以僅在接近表面的上部填充彩色濾光片362，而下部為空洞。另外，夕卜周壁部74a 74f的傾斜角度可以分別與圖33的外周壁部74a 74f的傾斜角度相同。圖38為改變了波導(dǎo)形狀的攝像元件的縱剖視圖。如圖38所示，本實施方式所述攝像元件416具有被形成為與基板40及光電轉(zhuǎn)換元件442的垂線相平行的波導(dǎo)456a 456f。例如，波導(dǎo)456a的形狀為部分直錐臺形。另外，在攝像元件416中，相鄰的光電轉(zhuǎn)換元件442與光電轉(zhuǎn)換元件442的間隔與相應(yīng)開口 66a等的間隔相一致。據(jù)此，光電轉(zhuǎn)換元件442的中心與相應(yīng)開口 66a等以及波導(dǎo)456a等的中心相一致。另外，波導(dǎo)456a的底面積與光電轉(zhuǎn)換元件442的上表面面積相同。此時，將光電轉(zhuǎn)換元件442的位置及大小形成為與波導(dǎo)456a等的底面位置及大小相對應(yīng)。優(yōu)選的是，波導(dǎo)56a 56f的外周壁部74a 74f的角度被設(shè)置為，使穿過相應(yīng)開口掩模50a等的光束中穿過微透鏡64的中心的光線直接到達光電轉(zhuǎn)換元件442或由外周壁部74a等進行一次反射后到達光電轉(zhuǎn)換元件442。另外，在上述實施方式中，以形成有六種開口的開口掩模為例進行了說明，但也可以在攝像元件上設(shè)置形成有五種以下或七種以上開口的開口掩模。圖39為另一攝像元件的部分放大平面圖。如圖39所示，針對四個光電轉(zhuǎn)換元件42及分別形成有開口 566、568、570的四個開口掩模550、552、554設(shè)置一個微透鏡564。從而可以簡化微透鏡564的結(jié)構(gòu)。另外，通過晶體管等開關(guān)元件在時間上錯開地從各光電轉(zhuǎn)換兀件42輸出電信號。另外，可以對應(yīng)于四個以外的光電轉(zhuǎn)換兀件42設(shè)置一個微透鏡564。在圖39中也與各個開口 566、568、570相對應(yīng)地設(shè)置圖28所示的波導(dǎo)56a 56f。另外，在圖 28 圖39所示實施方式中，當(dāng)各個像素中包含使如RGB這種使互不相同波長透過的多種類型的彩色濾光片62時，考慮折射率的波長分散設(shè)置相應(yīng)像素的外周壁部74a 74f的傾斜角度，使得在各個波長中滿足上述反射條件。進一步地，優(yōu)選的是，使波導(dǎo)底面在高度方向上與光電轉(zhuǎn)換元件實質(zhì)性連接，但也可以與光電轉(zhuǎn)換元件為入射波長程度以下的距離。如上所述，可以針對彩色濾光片陣列，通過以怎樣的周期為何種顏色的像素分配視差像素和無視差像素的方式來設(shè)定龐大數(shù)量的重復(fù)圖案110。以上說明的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對適用了龐大數(shù)量的重復(fù)圖案110的任一個的攝像元件也能夠適用。另外，通過以上的說明，通過設(shè)置開口掩模而使被攝物體光束產(chǎn)生視差，但通過將設(shè)置在布線層上的布線形成為與開口掩模相同的形狀，可以使布線實質(zhì)性地發(fā)揮開口掩模的功能。當(dāng)在布線層上設(shè)置多層布線時，以使從被攝物體光束的入射方向?qū)⒍鄠€層投影而成的形狀與開口掩模的形狀相同的方式形成各個層，從而也能夠使多個層整體發(fā)揮開口掩模的功能。另外，當(dāng)由多層布線中的一層實現(xiàn)開口掩模功能時，優(yōu)選的是，使多層布線中的最下層布線、即形成于最接近光電轉(zhuǎn)換元件的位置的布線形成為與開口掩模相同的形狀。此時，優(yōu)選的是，使最下層布線與光電轉(zhuǎn)換元件相接近。以上，使用實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于上述實施方式所記載的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白能夠?qū)ι鲜鰧嵤┓绞绞┘佣喾N變更或改進。這種變更或改進后方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，這能夠從權(quán)利要求書的記載得以明確。附圖標(biāo)記說明
10數(shù)碼相機、20攝影透鏡、21光軸、30、31被攝物體、100攝像元件、101微透鏡、102彩色濾光片、103開口掩模、104開口部、105布線層、106布線、107開口、108光電轉(zhuǎn)換元件、109基板、110重復(fù)圖案、120攝像元件、201控制部、202A/D轉(zhuǎn)換電路、203存儲器、204驅(qū)動部、205圖像處理部、206運算部、207存儲卡IF、208操作部、209顯示部、210LCD驅(qū)動電路、220存儲卡、16攝像元件、40基板、42光電轉(zhuǎn)換元件、44絕緣層、46布線層、48布線層、50開口掩模、56波導(dǎo)、62彩色濾光片、64微透鏡、66開口、74外周壁部、80槽、116攝像元件、148布線層、156波導(dǎo)、174外周壁部、216攝像元件、246布線層、256波導(dǎo)、274外周壁部、316攝像元件、362彩色濾光片、416攝像元件、442光電轉(zhuǎn)換元件、456波導(dǎo)、550開口掩模、552開口掩模、554開口掩 模、564微透鏡、566開口、568開口、570開口、616攝像元件、656波導(dǎo)
權(quán)利要求
1.一種攝像元件，包括: 光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號； 開口掩模，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置； 彩色濾光片，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置， 對與相鄰的η個所述光電轉(zhuǎn)換元件中的、至少三個光電轉(zhuǎn)換元件對應(yīng)地設(shè)置的各個所述開口掩模的開口進行定位，以使該開口包含在由使互不相同的波段透過的至少兩種所述彩色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片圖案的一圖案內(nèi)，并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)域的光束分別穿過，以所述η個所述光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列,其中，η為3以上的整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像元件，其中，一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組包括設(shè)置有使所述入射光的全部有效光束穿過的所述開口掩模的所述光電轉(zhuǎn)換元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像元件，其中，使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模與使所述全部有效光束穿過的所述開口掩模分體設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的攝像元件，其中，包括微透鏡，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置， 所述開口掩模設(shè)置于所述微透鏡與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的攝像元件，其中，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，設(shè)置有使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模及同一種類的所述彩色濾光片的各個所述光電轉(zhuǎn)換元件具有相錯位的所述開口掩模。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像元件，其中，當(dāng)被攝物體位于聚焦位置時，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，設(shè)置有使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模及同一種類的所述彩色濾光片的所述光電轉(zhuǎn)換元件接收從所述被攝物體的一個微小區(qū)域放射的光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像元件，其中，設(shè)置有不同種類的所述彩色濾光片的所述光電轉(zhuǎn)換元件接收從所述被攝物體的不同微小區(qū)域放射的光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的攝像元件，其中，所述彩色濾光片圖案具有針對由縱向兩個像素及橫向兩個像素構(gòu)成的一組所述光電轉(zhuǎn)換元件配置一個紅色濾光片、兩個綠色濾光片和一個藍色濾光片而成的圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像元件，其中，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模對應(yīng)于配置有所述綠色濾光片的所述光電轉(zhuǎn)換元件而設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的攝像元件，其中，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，配置有所述綠色濾光片的所述光電轉(zhuǎn)換元件的至少一個設(shè)置有使所述入射光的全部有效光束穿過的所述開口掩模。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的攝像元件，其中，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，配置有所述紅色濾光片及所述藍色濾光片的某一個的所述光電轉(zhuǎn)換元件上也設(shè)置有使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的攝像元件，其中，所述彩色濾光片圖案包括與所述至少兩種的所述彩色濾光片不同的透明濾光片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的攝像元件，其中，所述彩色濾光片圖案具有對由縱向兩個像素及橫向兩個像素構(gòu)成的一組所述光電轉(zhuǎn)換元件配置紅色濾光片、綠色濾光片、藍色濾光片及所述透明濾光片而成的圖案。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的攝像元件，其中，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模對應(yīng)于配置有所述透明濾光片的所述光電轉(zhuǎn)換元件而設(shè)置。
15.—種攝像元件,包括: 光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號； 開口掩模，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置， 對與相鄰的η個所述光電轉(zhuǎn)換元件中的、至少三個光電轉(zhuǎn)換元件對應(yīng)地設(shè)置的各個所述開口掩模的開口進行定位，以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)域的光束分別穿過，以所述η個所述光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列，其中，η為3以上的整數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的攝像元件，其中，一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組包括設(shè)置有使所述入射光的全部有效光束穿過的所述開口掩模的所述光電轉(zhuǎn)換元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像元件，其中，使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模與使所述全部有效光束穿過的所述開口掩模分體設(shè)置。
18.根據(jù)權(quán)利要求15 17中任一項所述的攝像元件，其中，包括與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置的微透鏡， 所述開口掩模設(shè)置于所述微透鏡與所述光電轉(zhuǎn)換元件之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求15 18中任一項所述的攝像元件，其中，當(dāng)被攝物體位于聚焦位置時，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，設(shè)置有使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模的各個所述光電轉(zhuǎn)換元件接收從所述被攝物體的一個微小區(qū)域放射的光束。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的攝像元件，其中，在各個所述光電轉(zhuǎn)換元件組中，各個所述開口掩模的開口部在一維方向上彼此連續(xù)地偏移設(shè)置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的攝像元件，其中，在與所述一維方向垂直的另一個一維方向上，各個所述開口掩模的所述開口部也彼此連續(xù)地偏移設(shè)置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的攝像元件，其中，所述開口部的與所述一維方向垂直的長度比沿所述一維方向的長度長。
23.根據(jù)權(quán)利要求15 18中任一項所述的攝像元件，其中，當(dāng)被攝物體位于聚焦位置時，構(gòu)成一組所述光電轉(zhuǎn)換元件組的所述光電轉(zhuǎn)換元件中，設(shè)置有使來自于所述部分區(qū)域的所述光束穿過的所述開口掩模的各個所述光電轉(zhuǎn)換元件接收從所述被攝物體的兩個以上的微小區(qū)域放射的任一光束。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的攝像元件，其中，所述開口掩模被設(shè)置成，使得所述兩個以上的微小區(qū)域以及在相鄰的所述光電轉(zhuǎn)換元件組中相應(yīng)的所述兩個以上的微小區(qū)域在被攝物體平面內(nèi)至少沿一維方向等間隔。
25.—種攝像元件,包括: 光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列， 將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號；開口掩模，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置， 對與相鄰的η個所述光電轉(zhuǎn)換元件中的、至少三個光電轉(zhuǎn)換元件對應(yīng)地設(shè)置的各個所述開口掩模的開口進行定位，以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)域的光束分別穿過，以所述η個所述光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列，其中，η為3以上的整數(shù)， 所述攝像元件還包括波導(dǎo)，其至少減少穿過所述開口掩模的入射光的擴散，并將穿過所述開口掩模的入射光引導(dǎo)至所述光電轉(zhuǎn)換元件。
26.一種攝像元件,其中，包括: 光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號； 開口掩模，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換兀件對應(yīng)； 彩色濾光片，其與各個所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置， 對與相鄰的η個所述光電轉(zhuǎn)換元件中的、至少三個光電轉(zhuǎn)換元件對應(yīng)地設(shè)置的各個所述開口掩模的開口進行定位，以使該開口包含在由使互不相同的波段透過的至少兩種所述彩色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片圖案的一圖案內(nèi)，并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)域的光束分別穿過，以所述η個所述光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列,其中，η為3以上的整數(shù)， 所述攝像元件還包括波導(dǎo)，其至少減少穿過所述開口掩模的入射光的擴散，并將穿過所述開口掩模的入射光引導(dǎo)至所述光電轉(zhuǎn)換元件。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的攝像元件，其中，所述波導(dǎo)的外周的折射率不同于所述波導(dǎo)的周圍的折射率。
28.根據(jù)權(quán)利要求25 27中任一項所述的攝像元件，其中，還包括從所述光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)開始隔開間隔依次層疊的第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層， 所述第三金屬層為所述開口掩模， 所述波導(dǎo)的入射側(cè)的端部從所述開口掩模延伸。
29.根據(jù)權(quán)利要求25 27中任一項所述的攝像元件，其中，還包括從所述光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)開始隔開間隔依次層疊的第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層， 所述第二金屬層對穿過所述開口掩模的光的一部分進行遮光， 所述波導(dǎo)的入射側(cè)的端部從所述第二金屬層延伸。
30.根據(jù)權(quán)利要求25 27中任一項所述的攝像元件，其中，還包括從所述光電轉(zhuǎn)換元件側(cè)開始隔開間隔依次層疊的第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層， 所述第一金屬層對穿過所述開口掩模的光的一部分進行遮光，并且 所述波導(dǎo)的入射側(cè)的端部從所述第一金屬層延伸。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的攝像元件，其中，所述彩色濾光片埋設(shè)于所述波導(dǎo)中。
32.根據(jù)權(quán)利要求25 31中任一項所述的攝像元件，其中，還包括配置于入射側(cè)的多個微透鏡， 所述多個微透鏡分別與所述光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的攝像元件，其中，對多個所述光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置一個微透 鏡。
34.根據(jù)權(quán)利要求25 33中任一項所述的攝像元件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換元件的位置及大小對應(yīng)于所述波導(dǎo)的底面的位置及大小而形成。
35.根據(jù)權(quán)利要求25 34中任一項所述的攝像元件，其中，所述波導(dǎo)具有包圍外周的金屬反射層。
36.根據(jù)權(quán)利要求25 34中任一項所述的攝像元件，其中，所述波導(dǎo)具有包圍外周的氣隙層。
37.根據(jù)權(quán)利要求25 36中任一項所述的攝像元件，其中，所述波導(dǎo)傾斜。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的攝像元件，其中，所述波導(dǎo)對應(yīng)于所述開口掩模的所述開口的中心與所述光電轉(zhuǎn)換元件的中心之間的錯位而傾斜。
39.根據(jù)權(quán)利要求25 37中任一項所述的攝像元件，其中，所述波導(dǎo)與所述光電轉(zhuǎn)換元件的垂線方向相平行。
40.根據(jù)權(quán)利要求25 39中 任一項所述的攝像元件，其中，所述波導(dǎo)的下端與所述光電轉(zhuǎn)換元件的面積相同。
41.一種攝像裝置，其中，包括: 權(quán)利要求25 40中任一項所述的攝像元件；以及 將光引導(dǎo)至所述攝像元件的光學(xué)部件。
全文摘要
存在如果要得到產(chǎn)生多個視差的圖像就必須要準(zhǔn)備與其數(shù)量對應(yīng)的復(fù)雜的攝影光學(xué)系統(tǒng)的課題。本發(fā)明為了解決上述課題，提供一種攝像元件，包括光電轉(zhuǎn)換元件，其二維地排列，將入射光光電轉(zhuǎn)換成電信號；開口掩模，其與各個光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置；彩色濾光片，其與各個光電轉(zhuǎn)換元件一一對應(yīng)地設(shè)置，對與相鄰的n個(n為3以上的整數(shù))光電轉(zhuǎn)換元件中的、至少三個對應(yīng)設(shè)置的各個開口掩模的開口進行定位，以使該開口包含在由使互不相同的波段透過的至少兩種彩色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片圖案的一圖案內(nèi)，并使來自于入射光的截面區(qū)域內(nèi)的互不相同的部分區(qū)域的光束分別穿過，以n個光電轉(zhuǎn)換元件為一組的光電轉(zhuǎn)換元件組連續(xù)排列。
文檔編號H04N9/07GK103229498SQ20118005752
公開日2013年7月31日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者芝崎清茂, 浜島宗樹, 森晉, 鈴木智 申請人:株式會社尼康