摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法
摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法
【专利摘要】固体摄像元件（5)具备与通过摄影光学系统(1)的不同的光瞳区域的一对光束分别对应的一对图像信号取得用的像素单元（50a、50b)和上述一对图像信号取得用的像素单元（50c、50d)。各像素单元（50a?50d)包含光电转换部（PD)以及设于光电转换部上方的微透镜（53)。在像素单元(50a、50b)和像素单元（50c、50d)中，微透镜(53)以不同的规则性而配置。
【专利说明】摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着CO) (Charge Coupled Device :电荷稱合元件）图像传感器、 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体）图像传感 器等固体摄像元件的高分辨率化，数码静物照相机、数码摄像机、智能手机等移动电话、 PDA (Personal Digital Assistant (个人数字助理），移动信息终端）等具有摄像功能的信 息设备的需要激增。另外，将以上这样的具有摄像功能的信息设备称作摄像装置。
[0003] 另外，使焦点对齐主要被摄体的对焦控制方法中，存在对比度AF(Auto Focus :自 动对焦）方式、相位差AF方式。与对比度AF方式相比，相位差AF方式能够高速、高精度地 进行对焦位置的检测，所以在各种摄像装置中被广泛采用（例如参照专利文献1)。
[0004] 在专利文献1中记载了实施所谓微透镜缩放（micro lens scaling)的方案，即越 朝向固体摄像元件的周边，搭载在相位差检测用的像素单元上的微透镜的位置越向固体摄 像元件的中心侧偏移。
[0005] 专利文献1 :日本特开2010-169709号公报
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的课题
[0007] 近年来的摄像装置中，搭载高倍率的变焦功能的结构在增加。因此，向固体摄像元 件入射的光的角度（入射角）处于从陡峭的角度到平缓的角度变得广泛的倾向。
[0008] 专利文献1记载的摄像元件中，位于周边部的相位差检测用的像素单元的微透镜 向中心部侧偏移。因此，例如在变焦倍率较低时，通过缩放效果，在摄像元件的中心部和周 边部，在相位差检测用的像素单元难以产生灵敏度不均。但是在变焦倍率较高时，在周边部 的像素单元不能充分地接收光，产生灵敏度不均。
[0009] 如此，仅通过单纯地对微透镜进行缩放，因拍摄条件的变化而产生灵敏度不均，不 能维持良好的拍摄质量。
[0010] 本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供无论光的入射角如何都能够实 现良好的拍摄质量的摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 本发明的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，具备包含上述一对图像信号取得用 的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的多个第二像素 单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述第一光电转换 部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第二光电转换部 上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配置，上述摄像 装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执行第一控制和 第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号来进行上述摄 影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述一对图像信号 来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0013] 本发明的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图 像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的 多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述 第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第 二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配 置，上述摄像装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执 行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号 来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述一对图像 信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0014] 本发明的摄像元件是具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分 的一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件的摄像装置，上述摄像元件具备包含上述 一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取 得用的多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设 于上述第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于 上述第二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则 性而配置。
[0015] 使用本发明的上述摄像元件的摄像方法根据光向上述摄像元件入射的入射角来 选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对 图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元组读 出的上述一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0016] 使用本发明的上述摄像元件的摄像方法根据光向上述摄像元件入射的入射角来 选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对 图像信号来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述 一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0017] 发明效果
[0018] 根据本发明，可提供能够与光的入射角无关地实现良好的拍摄质量的摄像元件以 及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是表示作为用于说明本发明的一实施方式的摄像装置的一例的数码照相机 的概略结构的图。
[0020] 图2是表示图1所示的固体摄像元件100的概略结构的俯视示意图。
[0021] 图3是图2所示的固体摄像元件5的中心部中的范围30的放大图。
[0022] 图4是图2所示的固体摄像元件5的周边部中的范围31的放大图。
[0023] 图5是表示图2所示的固体摄像元件5的周边部中的像素单元50a、50b的灵敏度 特性和像素单元50c、50d的灵敏度特性的图。
[0024] 图6是用于说明图1所示的数码照相机的3D拍摄模式时的动作的流程图。
[0025] 图7是表示图2所示的固体摄像元件5的变形例的图，是对应于图4的图。
[0026] 图8是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5a的周边 部中的结构的俯视图。
[0027] 图9是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5b的结构 的俯视图。
[0028] 图10是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5c的结构 的俯视图。
[0029] 图11是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5d的结构 的俯视图。
[0030] 图12是将智能手机作为摄像装置进行说明的图。
[0031] 图13是图12的智能手机的内部框图。
【具体实施方式】
[0032] 以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0033] 图1是表示作为用于说明本发明的一实施方式的摄像装置的一例的数码照相机 的概略结构的图。
[0034] 图示的数码照相机的摄像系统具备：包含聚焦透镜、变焦透镜等的单一的摄影光 学系统1 ;(XD图像传感器、C0MS图像传感器等固体摄像元件5 ;设于这两者之间的光圈2 ; 红外截止滤光片3 ;及光学低通滤波器4。
[0035] 统一控制数码照相机的电控制系统整体的系统控制部11控制闪光发光部12。另 夕卜，系统控制部11控制镜头驱动部8,调节包含于摄影光学系统1中的聚焦透镜的位置或调 节包含于摄影光学系统中的变焦透镜的位置。另外，系统控制部11经由光圈驱动部9控制 光圈2的开口量而进行曝光量调节。
[0036] 另外，系统控制部11经由摄像元件驱动部10来驱动固体摄像元件5,将通过摄影 光学系统1拍摄到的被摄体图像作为拍摄图像信号输出。通过操作部14向系统控制部11 输入来自用户的指示信号。
[0037] 数码照相机的电控制系统还具备：与固体摄像元件5的输出连接的进行相关双采 样处理等模拟信号处理的模拟信号处理部6 ;及将从该模拟信号处理部6输出的RGB颜色 信号转换为数字信号的A/D转换电路7。模拟信号处理部6和A/D转换电路7由系统控制 部11控制。
[0038] 而且，该数码照相机的电控制系统具备：主存储器16、与主存储器16连接的存储 器控制部15、数字信号处理部17、压缩解压缩处理部18、3D图像生成部19、拆装自如的记录 介质21所连接的外部存储器控制部20、搭载在照相机背面等的液晶显示部23所连接的显 示控制部22。
[0039] 数字信号处理部17对从A/D转换电路7输出的拍摄图像信号进行插值运算、伽马 校正运算、RGB/YC转换处理等而生成拍摄图像数据。
[0040] 压缩解压缩处理部18将由数字信号处理部17生成的拍摄图像数据压缩成JPEG 格式或对压缩图像数据进行解压缩。
[0041] 3D图像生成部19使用由固体摄像元件5拍摄而得到的视点不同的多个拍摄图像 数据（存在视差的多个拍摄图像数据）来生成立体图像数据。
[0042] 液晶显示部23能够可立体视地显示视点不同的两个拍摄图像数据。
[0043] 存储器控制部15、数字信号处理部17、压缩解压缩处理部18、3D图像生成部19、夕卜 部存储器控制部20以及显示控制部22通过控制总线24和数据总线25相互连接，由来自 系统控制部11的指令控制。
[0044] 图2是表示图1所示的固体摄像元件5的概略结构的俯视示意图。
[0045] 固体摄像元件5具备：用于获得与通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部分 的一对光束分别对应的一对图像信号中的一方的像素单元50a及像素单元50c ;及用于获 得一对图像信号中的另一方的像素单元50b及像素单元50d。以下，有时也不对像素单元 50a?50d分别进行区分而称作像素单元50。
[0046] 像素单元50在行方向X和与行方向X正交的列方向Y上呈二维状（在图2的例 子中为正方格子状）排列。各像素单元50包含光电二极管等光电转换部。
[0047] 像素单元50的配置成为将由沿行方向X以一定间距排列的多个像素单元50构成 的像素单元行在列方向Y上以一定间距排列多个而得到的配置。
[0048] 在该配置中，位于奇数行的像素单元行由像素单元50a和像素单元50b构成，位于 偶数行的像素单元行由像素单元50c和像素单元50d构成。
[0049] 位于奇数行的像素单元行成为将像素单元50a和像素单元50b在行方向X上交替 排列而成的行。
[0050] 位于偶数行的像素单元行成为将像素单元50c和像素单元50d在行方向X上交替 排列而成的行。
[0051] 像素单元50a和像素单元50b分别接收通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部 分的光束。即，位于奇数行的像素单元50a、50b被光瞳分割，由此，能够取得上述一对图像 信号。
[0052] 像素单元50c和像素单元50d分别接收通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部 分的光束。即，位于偶数行的像素单元50c、50d被光瞳分割，由此，也能够取得上述一对图 像信号。
[0053] 像素单元50a?50d分别包含三种像素单元：检测红色光的像素单元、检测绿色光 的像素单元和检测蓝色光的像素单元。
[0054] 在图2中，对检测红色光的像素单元，在框内标注"R"文字。另外，对检测绿色光 的像素单元，在框内标注"G"文字。另外，对检测蓝色光的像素单元，在框内标注"B"文字。
[0055] 如图2所示，位于奇数行的像素单元50a的检测颜色的排列呈拜耳状。
[0056] 在与各像素单元50a同一方向（在行方向X上为右方向）的相邻位置配置有与该 各像素单元50a相同种类（检测相同颜色的光）的像素单元50b。即，像素单元50b的检测 颜色的排列作为整体也呈拜耳状。
[0057] 在与各像素单元50a同一方向（在列方向Y上为下方向）的相邻位置配置有与该 各像素单元50a相同种类的像素单元50c。即，像素单元50c的检测颜色的排列作为整体也 呈拜耳状。
[0058] 在与各像素单元50b同一方向（在列方向Y上为下方向）的相邻位置配置有与该 各像素单元50b相同种类的像素单元50d。即，像素单元50d的检测颜色的排列作为整体也 呈拜耳状。
[0059] 由像素单元50a和与像素单元50a在行方向X上右侧相邻的同种类的像素单元 50b构成第一像素单元对。另外，由像素单元50c和与像素单元50c在行方向X上右侧相邻 的同种类的像素单元50d构成第二像素单元对。固体摄像元件5形成为相对于第一像素单 元对相邻配置检测颜色与由该第一像素单元对检测的颜色相同的光的第二像素单元对。
[0060] 另外，在图2中，相对于第一像素单元对，检测与由该第一像素单元对检测的颜色 相同颜色的光的第二像素单元对在彼此之间未隔着其他像素单元而相邻，但是也可以形成 为这两个像素单元对隔着其他像素单元而相邻的结构。即，只要相对于第一像素单元对接 近配置检测颜色与由该第一像素单元对检测的颜色相同的光的第二像素单元对即可。
[0061] 另外，对于各像素单元对，也只要接近配置两个像素单元即可。
[0062] 图3是图2所示的固体摄像元件5的中心部中的范围30的放大图。
[0063] 各像素单元5〇包含光电二极管等光电转换部ro、将光聚集于光电转换部ro的微 透镜53和设于它们之间的滤色器（未图不）。
[0064] 各像素单元50被遮光膜W遮光，在遮光膜W上，在光电转换部ro的上方形成有开 口 K。经由该开口 K，光向光电转换部ro入射。在图3中，将像素单元50所检测的光的颜 色（R、G、B)记入于开口 K内。
[0065] 行方向X上的像素单元50a、50c的开口 K的中心位置比像素单元50a、50c的微透 镜53的中心位置向右侧偏心。
[0066] 行方向X上的像素单元50b、50d的开口 K的中心位置比像素单元50b、50d的微透 镜53的中心位置向左侧偏心。
[0067] 如此，在像素单元50a、50c和像素单元50b、50d中，开口 K的位置彼此向反方向偏 心。因此，根据像素单元50a、50c，能够获得与通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部分 的一对光束的一方对应的图像信号，根据像素单兀50b、50d，能够获得与该一对光束的另一 方对应的图像信号。
[0068] 图4是图2所示的固体摄像元件5的周边部中的范围31的放大图。
[0069] 在固体摄像元件5的周边部，像素单元50a和像素单元50b是与固体摄像元件5 的中心部相同的结构。
[0070] 相对于此，像素单元50c和像素单元50d的微透镜53的位置与中心部不同。艮口， 行方向X上的微透镜53的中心位置与位于中心部的像素单元50c和像素单元50d相比时 向固体摄像元件5的中心部侧偏移。像素单元50c和像素单元50d上的微透镜53的偏移 量随着从固体摄像元件5的中心部朝向周边部而变大。
[0071] 像素单元50c和像素单元50d上的微透镜53的偏移量例如能够以如下方式确定。
[0072] 当设从固体摄像元件5的中心到对角端的距离为Xo、设处于任意位置的像素单 元50c (50d)距固体摄像元件5中心的距离为X、设从像素单元50c (50d)中包含的光电转 换部表面到微透镜53的底面的距离为L、设固体摄像元件5的对角端处的、摄影光学系统 1的主光线距固体摄像元件5表面的垂线方向的倾斜角为Θ时，处于任意位置的像素单元 50c (50d)上的微透镜53的偏移量一般通过下式（1)来求算。但是不限于该式。
[0073] 偏移量=(X/Xo) XLXtan Θ......(1)
[0074] 如此，在固体摄像元件5中，仅对像素单元50c和像素单元50d进行微透镜的缩 放。
[0075] 图5是表示图2所示的固体摄像元件5的周边部中的像素单元50a、50b的灵敏度 特性和像素单元50c、50d的灵敏度特性的图。在图5中，由附图标记50a、50b所示的特性 表示像素单元50a、50b的特性，由附图标记50c、50d所示的特性表示像素单元50b、50d的 特性。
[0076] 如图5所不，像素单兀50a、50b在入射光的角度为0°时信号输出成为最大，并随 着入射光的角度增加，信号输出减小。另外，像素单元50c、50d在入射光的角度为对应于微 透镜53的偏移量的一定值时信号输出成为最大，随着入射光的角度与该值相比增加或减 小，信号输出减小。
[0077] 该信号输出的减小量能够通过由图1所示的数码照相机的数字信号处理部17 进行的阴影校正来校正。但是，当信号输出非常小时，阴影校正后的拍摄图像信号的S/ N(signal/n〇ise:信噪比）降低，所以损坏画质。因此，来自固体摄像元件5的各像素单元 50的信号输出需要为某一定值以上（称作容许输出），在图5中用点划线表不该一定值。
[0078] 若是仅具有开口 K的中心位置和微透镜53的中心位置一致的通常的像素单元 (即，未被光瞳分割的像素单元）的固体摄像元件，则在中心部和进行微透镜缩放的周边部 上，能够增大获得容许输出的入射光角度的宽度（入射光角度容许宽度）的重复范围。因 此，即使在广角拍摄时和远景拍摄时的任一情况下，从处于周边部的像素单元都能够获得 容许输出。
[0079] 但是，像素单元50与通常的像素单元相比时，相对于入射光的倾斜角度的信号输 出的减少量较大，所以入射光角度容许宽度比通常的像素单元小。
[0080] 因此，在固体摄像元件5中，通过在全部的像素单元50-律进行缩放，难以使处于 中心部的像素单元50的入射光角度容许宽度和处于固体摄像元件5的周边部的像素单元 50的入射光角度容许宽度较大地重复。
[0081] 因此，在固体摄像元件5中，在周边部，在像素单元50a、50b和像素单元50c、50d 中，改变入射角灵敏度特性，从而能够扩大获得容许输出的入射光的角度范围。该结果是， 能够在摄影光学系统1采用高倍率的变焦透镜。
[0082] 以下，对图1所示的数码照相机的动作进行说明。在该数码照相机中，能够设定为 3D拍摄模式和2D拍摄模式，该3D拍摄模式能够记录将从不同视点拍摄而得到的两个拍摄 图像数据建立关联而成的立体图像数据，该2D拍摄模式能够记录从一个视点拍摄而得到 的拍摄图像数据。
[0083] 图6是用于说明图1所示的数码照相机的3D拍摄模式时的动作的流程图。
[0084] 当设定为3D拍摄模式时，系统控制部11检测包含于摄影光学系统1中的变焦透 镜的位置，从其位置判定当前时刻的变焦倍率（步骤1)。
[0085] 并且，在变焦倍率为阈值以下的情况下（步骤S1 :否），系统控制部11将作为从固 体摄像元件5读出信号的对象的像素单元设定为像素单元50c、50d(步骤S2)。另一方面， 在变焦倍率超过阈值的情况下（步骤S1 :是），系统控制部11将作为从固体摄像元件5读 出信号的像素单元设定为像素单元50a、50b (步骤S3)。
[0086] 在步骤S2、S3之后，系统控制部11控制摄像兀件驱动部10,开始由固体摄像兀 件5进行的用于生成即时预览图像的动画拍摄，将即时预览图像显示在显示部23上（步骤 S4)。
[0087] 具体地，当动画的一帧的曝光终止时，摄像元件驱动部10进行仅从在步骤S2、S3 中设定的像素单元读出信号的驱动。通过该驱动，从固体摄像元件5输出与奇数行或偶数 行的像素单元对应的拍摄图像信号。
[0088] 数字信号处理部17处理由所输出的拍摄图像信号中的从像素单元50a(50c)得到 的拍摄信号构成的第一拍摄图像信号而生成第一拍摄图像数据。另外，数字信号处理部17 处理由该拍摄图像信号中的从像素单元50b(50d)得到的拍摄信号构成的第二拍摄图像信 号而生成第二拍摄图像数据。
[0089] 当生成第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据时，显示控制部22将基于第一拍 摄图像数据的图像和基于第二拍摄图像数据的图像以能够立体视的方式显示在显示部23 上。由此，能够通过显示部23确认立体即时预览图像。
[0090] 在显示即时预览图像之后变更变焦倍率的情况下（步骤S5 :是），系统控制部11 将处理返回到步骤S1，在不变更变焦倍率的情况下（步骤S5 :否），在存在AE (自动曝光）/ AF(自动对焦）的指示时（步骤S6 :是），系统控制部11进行步骤S7的处理。
[0091] 在步骤S7中，系统控制部11使用从固体摄像元件5输出的拍摄图像信号来进行 AE/AF。系统控制部11基于拍摄图像信号中包含的第一拍摄图像信号和第二拍摄图像信号 的相位差来进行AF控制。
[0092] 在步骤S7之后，当存在拍摄指不时（步骤S8 :是），系统控制部11控制摄像兀件 驱动部10而进行基于固体摄像元件5的本拍摄用的曝光。摄像元件驱动部10在该曝光终 止之后，从在步骤S2或步骤S3中设定的像素单元读出信号。
[0093] 数字信号处理部17根据从固体摄像元件5输出的拍摄图像信号来生成第一拍摄 图像数据和第二拍摄图像数据，生成将它们建立关联而成的数据作为立体图像数据。并且， 该立体图像数据由外部存储器控制部20记录于记录介质21 (步骤S9)。在步骤S9之后，处 理返回到步骤S1。
[0094] 另外，2D拍摄模式的动作除了在步骤S4和步骤S9中生成的拍摄图像数据不同以 外与图6所示的流程相同。
[0095] 在2D拍摄模式时，当在步骤S2或步骤S3之后从固体摄像元件5输出拍摄图像信 号时，数字信号处理部17将拍摄图像信号中的从像素单元对（在行方向X上相邻的同一种 类的像素单元50a(50c)以及像素单元50b(50d)的对）得到的信号相加。
[0096] 通过该相加处理，能够获得相当于从一个视点拍摄被摄体而得到的信号的拍摄图 像信号。数字信号处理部17处理相加后的拍摄图像信号而生成拍摄图像数据。显示控制 部22使基于该拍摄图像数据的图像（非立体的2D图像）作为即时预览图像显示在显示部 23上。
[0097] 同样地，在2D拍摄模式的步骤S9中，当从固体摄像元件5输出拍摄图像信号时， 数字信号处理部17将拍摄图像信号中的从像素单元对得到的信号相加。并且，使处理相加 后的拍摄图像信号而得到的拍摄图像数据记录于记录介质21。
[0098] 另外，用于图6的步骤S1的判定的阈值只要对应于像素单元50c、50d的缩放量而 设定为得到最佳画质的值即可。
[0099] 如上所述，根据图1所示的数码照相机，搭载有包含从中心部朝向周边部不进行 微透镜53的缩放的像素组（像素单元50a、50b)和从中心部朝向周边部进行微透镜53的 缩放的像素组（像素单元50c、50d)的固体摄像元件5,所以能够扩大不会使画质降低的向 固体摄像元件5的入射光角度的范围。该结果是，摄影光学系统1能够采用高倍率变焦透 镜，能够提供紧凑且光学变焦倍率较高的数码照相机。
[0100] 另外，在以上的说明中，根据变焦倍率对使用第一像素组和第二像素组的哪一个 来进行AF或者生成图像进行切换，但是例如光向固体摄像元件5的入射角也根据光圈的F 值等而改变。因此，也可以代替上述变焦倍率，而将F值用于切换的判定。即，可以根据光 向固体摄像元件5的入射角，确定使用哪一个像素组来进行AF控制、图像生成。
[0101] 在以上的说明中，根据变焦倍率而选择通过由像素单元50a、50b构成的第一像素 单元组来生成即时预览图像、记录用图像还是通过由像素单元50c、50d构成的第二像素单 元组来生成即时预览图像、记录用图像。
[0102] 但是，也能够使用第一像素单元组和第二像素单元组这两者来生成即时预览图 像、记录用图像。
[0103] 例如，数码照相机中，在变焦倍率到达第一阈值之前，通过第二像素单元组来生成 即时预览图像、记录用图像。另外，在变焦倍率超过第一阈值且到达第二阈值之前，使用第 一像素单元组和第二像素单元组这两者来生成即时预览图像、记录用图像。另外，在变焦倍 率超过第二阈值时，通过第一像素单元组来生成即时预览图像、记录用图像。
[0104] 对使用第一像素单元组和第二像素单元组这两者来生成即时预览图像、记录用图 像的例子进行说明。
[0105] 若是3D拍摄模式，则可以将根据从第一像素单元组得到的拍摄图像信号生成的 两个拍摄图像数据和根据从第二像素单元组得到的拍摄图像信号生成的两个拍摄图像数 据以对应变焦倍率的比例相加，并根据相加后的两个拍摄图像数据来生成立体图像数据。 关于上述比例，变焦倍率越大则从第一像素单元组得到的拍摄图像数据的比例越大即可。
[0106] 另外，若是2D拍摄模式，则可以将根据从第一像素单元组得到的拍摄图像信号生 成的一个拍摄图像数据和根据从第二像素单元组得到的拍摄图像信号生成的一个拍摄图 像数据以对应变焦倍率的比例相加，生成一个拍摄图像数据。
[0107] 这样一来，不会因变焦倍率而使拍摄图像的品质急剧变化，能够进行没有不适感 的拍摄操作。
[0108] 另外，在以上的说明中，不对像素单元50a、50b进行微透镜53的缩放。但是，也可 以对像素单元50a、50b进行微透镜53的缩放。
[0109] 图7是表示图2所示的固体摄像元件5的变形例的图，是对应于图4的图。
[0110] 与图4的不同是，在像素单元50a、50b中，微透镜53的位置也相对于处于固体摄 像元件5的中心部的像素单元50a、50b上的微透镜53的位置向固体摄像元件5的中心部 侧偏移。
[0111] 但是，在行方向X上处于同一位置的像素单元50a (50b)和像素单元50c (50d)上 的微透镜53的偏移量不同。
[0112] 在变焦倍率较高的情况下，向固体摄像元件5入射的光的角度范围变窄，但是在 处于固体摄像元件5的周边部的像素单元中光仍然倾斜地入射。因此，通过在由像素单元 50a、50b构成的第一像素单元组和由像素单元50c、50d构成的第二像素单元组中分别使微 透镜53以不同的缩放量偏移，能够进行更高画质的拍摄。
[0113] 以下，对固体摄像元件5的其他变形例进行说明。
[0114] 图8是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5a的周边 部中的结构的俯视图。
[0115] 在固体摄像元件5a中，不同于固体摄像元件5的是，不是对各像素单元50设置一 个微透镜，而是对应于构成像素单元对的两个像素单元50设置一个微透镜53a。
[0116] 如图8所示，微透镜53a是椭圆形状，横跨构成像素单元对的两个像素单元50而 配置。关于微透镜53a的缩放，与微透镜53相同。即，对应于像素单元50a、50b的微透镜 53a和对应于像素单元50c、50d的微透镜53a以不同的规则性而配置。
[0117] 根据该结构，仅通过微透镜53a，也能够对分别向位于微透镜53a下方的两个像素 单元50入射的光进行分离。即，即使在行方向X上扩大像素单元50上的开口 K而使其增 大，也能够维持光瞳分割性能，所以能够提高灵敏度。
[0118] 图9是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5b的结构 的俯视图。
[0119] 固体摄像元件5b形成为在固体摄像元件5中将位于奇数行的像素单元行沿行方 向X偏移与像素单元50在行方向X上的排列间距相应的量。
[0120] 根据该结构，能够使用第一像素单元组和第二像素单元组这两者来提高生成即时 预览图像、记录用图像的情况下的画质。
[0121] 另外，根据该结构，在采用对像素单元对设置一个微透镜的结构的情况下，能够将 微透镜设为大致圆形。因此，能够沿用以往存在的制造方法，与图8的结构相比，能够削减 制造成本。
[0122] 图10是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5c的结构 的俯视图。
[0123] 固体摄像元件5c是将第一对行和第二对行在列方向Y上交替排列而成的结构，该 第一对行是在列方向Y上相邻的像素单元50a和像素单元50b的第一对沿行方向X排列而 成的，该第二对行是在列方向Y上相邻的像素单元50c和像素单元50d的第二对沿行方向 X排列而成的。
[0124] 在该固体摄像元件5c中，在第一对行和第二对行中也改变微透镜的缩放（以不同 的规则性配置微透镜），从而能够得到与固体摄像元件5相同的效果。
[0125] 图11是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5d的结构 的俯视图。
[0126] 固体摄像元件5、5a、5b、5c不具有接收通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部 分的一对光束这两者的像素单元（未被光瞳分割的像素单元）。相对于此，固体摄像元件 5d具备未被光瞳分割的像素单元50e和至此所说明的被光瞳分割的像素单元50a?50d。
[0127] 在固体摄像元件5d中，将呈二维状（在图11的例子中为正方格子状）排列的像 素单元50e中的一部分作为像素单元50a?50d。
[0128] 并且，在处于固体摄像元件5d的中心部的像素单元50a?50d中，不进行微透镜 的缩放，在处于周边部的像素单元50a?50d中，仅像素单元50c、50d进行微透镜的缩放。 艮P，像素单元50a、50b和像素单元50c、50d以不同的规则性配置微透镜。
[0129] 在搭载该固体摄像元件5d的数码照相机中，系统控制部11使用从像素单元 50a?50d取得到的信号来进行相位差AF。系统控制部11根据变焦倍率来设定用于相位 差AF的像素单元。例如，若变焦倍率超过阈值，则使用来自像素单元50a、50b的信号来进 行相位差AF,若变焦倍率为阈值以下，则使用来自像素单元50c、50d的信号来进行相位差 AF。
[0130] 如此，在使用了固体摄像元件5d的情况下，能够通过变焦倍率使相位差AF精度最 佳化。
[0131] 另外，在固体摄像元件5d中，在整体上均匀地配置像素单元50a?50d，从而能够 对应于3D拍摄和2D拍摄这两者。
[0132] 例如可以采用这样的使用方式：在3D拍摄时，使用从像素单元50a?50d取得到 的拍摄图像信号来生成立体图像数据，在2D拍摄时，使用从像素单元50e取得到的拍摄图 像信号来生成拍摄图像数据。另外，在2D拍摄时，对于与像素单元50a?50d对应的信号， 可以使用从像素单元50e得到的信号进行插值生成。
[0133] 至此，像素单元50设为搭载有滤色器的结构，但是也可以省略滤色器。在这种情 况下，能够得到单色的拍摄图像数据。
[0134] 接着，作为摄像装置对智能手机的结构进行说明。
[0135] 图12表示作为本发明的摄像装置的一实施方式的智能手机200的外观。图12所 不的智能手机200具有平板状的壳体201，在壳体201的一侧的面上具备显不输入部204， 该显示输入部204是作为显示部的显示面板202和作为输入部的操作面板203成为一体 而成的。另外，这样的壳体201具备扬声器205、话筒206、操作部207和照相机部208。另 夕卜，壳体201的结构不限于此，例如也能够采用显示部和输入部独立而成的结构，或者采用 具有折叠结构、滑动机构的结构。
[0136] 图13是表示图12所示的智能手机200的结构的框图。如图13所示，作为智能手 机的主要结构要素，具备：无线通信部210、显示输入部204、通话部211、操作部207、照相 机部208、存储部212、外部输入输出部213、GPS (Global Positioning System :全球定位系 统）接收部214、运动传感器部215、电源部216和主控制部220。另外，作为智能手机200 的主要功能，具备经由省略图示的基站装置BS和省略图示的移动通信网NW进行移动无线 通信的无线通信功能。
[0137] 无线通信部210根据主控制部220的指示对收容于移动通信网NW的基站装置BS 进行无线通信。使用该无线通信，进行声音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据 等的收发、Web数据、流数据等的接收。
[0138] 显示输入部204是通过主控制部220的控制来显示图像（静止图像和动态图像）、 文字信息等而在视觉上向用户传递信息并检测对于所显示的信息的用户操作的所谓触摸 屏，具备显示面板202和操作面板203。
[0139] 显不面板 202 使用 LCD (Liquid Crystal Display :液晶显不器）、OELD (Organic Electro-Luminescence Display:有机发光显示器）等作为显示器。
[0140] 操作面板203是被载置成能够目视确认显示在显示面板202的显示面上的图像并 检测由用户的手指、尖笔操作的一个或多个坐标的设备。当通过用户的手指、尖笔来操作该 设备时，因操作产生的检测信号向主控制部220输出。接着，主控制部220基于接收到的检 测信号来检测显示面板202上的操作位置（坐标）。
[0141] 如图12所示，作为本发明的摄像装置的一实施方式例示的智能手机200的显示面 板202和操作面板203成为一体而构成显示输入部204,但是操作面板203成为完全覆盖显 示面板202那样的配置。
[0142] 在采用这样的配置的情况下，操作面板203也可以具备对显示面板202以外的区 域也检测用户操作的功能。换言之，操作面板203也可以具备对于与显示面板202重叠的 重叠部分的检测区域（以下称作显示区域）和对于除此之外的未与显示面板202重叠的外 缘部分的检测区域（以下称作非显示区域）。
[0143] 另外，也可以使显示区域的大小和显示面板202的大小完全一致，但是没必要一 定使两者一致。另外，操作面板203也可以具备外缘部分和除此之外的内侧部分这两个感 应区域。而且，外缘部分的宽度根据壳体201的大小等而适当设计。而且，作为在操作面板 203中采用的位置检测方式，列举矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方 式、电磁感应方式、静电电容方式等，能够采用任一种方式。
[0144] 通话部211具备扬声器205、话筒206,将通过话筒206输入的用户的声音转换为 能够由主控制部220处理的声音数据并向主控制部220输出，或者将由无线通信部210或 外部输入输出部213接收到的声音数据解码并从扬声器205输出。另外，如图12所示，例 如能够将扬声器205搭载在与设有显不输入部204的面相同的面上，将话筒206搭载在壳 体201的侧面。
[0145] 操作部207是使用了键开关等的硬件键，接收来自用户的指示。例如，如图12所 示，操作部207是搭载在智能手机200的壳体201的侧面且当由手指等压下时接通、当松开 手指时通过弹簧等的回复力而成为断开状态的按钮式的开关。
[0146] 存储部212存储主控制部220的控制程序、控制数据、应用软件、将通信对象的名 称、电话号码等建立对应而成的地址数据、所收发的电子邮件的数据、通过Web浏览下载到 的Web数据、下载到的内容数据，另外临时存储流数据等。另外，存储部212由智能手机内 置的内部存储部217和拆装自如的具有外部存储器插槽的外部存储部218构成。另外，构 成存储部212的各个内部存储部217和外部存储部218使用闪存式（flash memory type)、 硬盘式（hard disk type)、微型多媒体卡式（multimedia card micro type)、卡式存储器 (例如，MicroSD (注册商标）存储器等）、RAM (Random Access Memory :随机存取存储器）、 R0M(Read Only Memory:只读存储器）等存储介质来实现。
[0147] 外部输入输出部213起到与连接于智能手机200的全部的外部设备的接口的 作用，用于与其他外部设备通过通信等（例如，通用串行总线（USB)、IEEE1394等）或 网络（例如，互联网、无线LAN、蓝牙（Bluetooth)(注册商标）、RFID(Radio Frequency Identification:无线射频识别）、红外线通信（Infrared Data Association (红外数据协 会）：IrDA)(注册商标）、UWB(Ultra Wideband :超宽带）（注册商标）、紫蜂协议（ZigBee) (注册商标）等）直接或间接地连接。
[0148] 作为与智能手机200连接的外部设备，例如有：有线/无线头戴式耳机、有 线/无线外部充电器、有线/无线数据端口、经由卡槽连接的存储卡（Memory card)、 SIM(Subscriber Identity Module Card:客户识别模块卡）/UIM(User Identity Module Card :用户识别模块卡）卡、经由音频/视频1/0(输入/输出）端子连接的外部音频/视 频设备、无线连接的外部音频/视频设备、有线/无线连接的智能手机、有线/无线连接的 个人计算机、有线/无线连接的PDA、有线/无线连接的个人计算机、耳机等。外部输入输出 部213例如能够将这样的从外部设备接收传送的数据传递给智能手机200的内部的各结构 要素、将智能手机200的内部的数据传送给外部设备。
[0149] GPS接收部214依据主控制部220的指示，接收从GPS卫星ST1?STn发送的GPS 信号，执行基于接收到的多个GPS信号的测位运算处理，检测该智能手机200的由纬度、经 度、高度构成的位置。GPS接收部214在能够从无线通信部210、外部输入输出部213 (例如， 无线LAN)取得位置信息时，也能够使用其位置信息来检测位置。
[0150] 运动传感器部215例如具备三轴加速度传感器等，依据主控制部220的指示，检测 智能手机200的物理性移动。通过检测智能手机200的物理性移动，检测智能手机200移 动的方向、加速度。这样的检测结果向主控制部220输出。
[0151] 电源部216依据主控制部220的指示向智能手机200的各部供给储存于电池（未 图示）的电力。
[0152] 主控制部220具备微处理器，依据存储部212所存储的控制程序、控制数据进行动 作，统一控制智能手机200的各部。另外，主控制部220为了通过无线通信部210进行声音 通信、数据通信而具备控制通信系统的各部的移动通信控制功能和应用处理功能。
[0153] 应用处理功能通过使主控制部220依据存储部212所存储的应用软件进行动作来 实现。作为应用处理功能，例如有：控制外部输入输出部213而与相对设备进行数据通信的 红外线通信功能、进行电子邮件的收发的电子邮件功能、阅览网页的Web浏览功能等。
[0154] 另外，主控制部220具备基于接收数据、下载到的流数据等图像数据（静止图像和 动态图像的数据）而将影像显示在显示输入部204上等的图像处理功能。图像处理功能是 指，主控制部220对上述图像数据进行解码，对该解码结果实施图像处理，将图像显示于显 示输入部204的功能。
[0155] 而且，主控制部220执行对显示面板202的显示控制和检测通过操作部207、操作 面板203进行的用户操作的操作检测控制。通过执行显示控制，主控制部220显示用于起 动应用软件的图标、滚动条等软件键或者显示用于生成电子邮件的窗口。另外，滚动条是指 用于对于未能完全收纳在显示面板202的显示区域中的较大的图像等接收移动图像的显 示部分的指示的软件键。
[0156] 另外，通过执行操作检测控制，主控制部220检测通过操作部207进行的用户操 作，或通过操作面板203接收对上述图标的操作、对上述窗口的输入栏的文字列的输入，或 者接收通过滚动条进行的显示图像的滚动要求。
[0157] 而且，通过执行操作检测控制，主控制部220具备如下的触摸屏控制功能：判定对 操作面板203的操作位置是与显示面板202重叠的重叠部分（显示区域）还是除此之外的 未与显示面板202重叠的外缘部分（非显示区域），控制操作面板203的感应区域、软件键 的显示位置。
[0158] 另外，主控制部220也能够检测对操作面板203的手势操作，根据所检测出的手势 操作，执行预先设定的功能。手势操作非以往的单纯的触摸操作，而是指由手指等绘制轨 迹，或同时指定多个位置，或者将这些进行组合，从多个位置对至少一个位置绘制轨迹的操 作。
[0159] 照相机部208包含图1所示的数码照相机中的外部存储器控制部20、记录介质 21、显示控制部22、显示部23以及操作部14以外的结构。由照相机部208生成的拍摄图像 数据能够记录在存储部212中或通过输入输出部213、无线通信部210输出。在图12所示 的智能手机200中，照相机部208搭载在与显示输入部204相同的面上，但是照相机部208 的搭载位置不限于此，也可以搭载在显示输入部204的背面。
[0160] 另外，照相机部208能够利用在智能手机200的各种功能中。例如，能够在显示面 板202上显示由照相机部208取得到的图像、作为操作面板203的操作输入之一利用照相 机部208的图像。另外，在GPS接收部214检测位置时，也能够参照来自照相机部208的图 像来检测位置。而且，也能够参照来自照相机部208的图像，不使用三轴加速度传感器，或 者与三轴加速度传感器并用，来判断智能手机200的照相机部208的光轴方向、判断当前的 使用环境。当然，也能够在应用软件内利用来自照相机部208的图像。
[0161] 此外，也能够对静止画面或动画的图像数据附加由GPS接收部214取得到的位置 信息、由话筒206取得到的声音信息（也可以由主控制部等进行声音文本转换而成为文本 信息）、由运动传感器部215取得到的姿势信息等等并记录于记录部212,或通过输入输出 部213、无线通信部210输出。
[0162] 在如上所述的结构的智能手机200中，主控制部220通过进行与图1所示的数码 照相机1的系统控制部11相同的处理，从远景侧到广角侧能够实现画质降低较小的拍摄。
[0163] 如以上所说明的那样，本说明书公开了以下事项。
[0164] 所公开的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图 像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的 多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述 第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第 二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配 置，上述摄像装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执 行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号 来进行上述摄影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述 一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0165] 所公开的摄像装置中，上述第一微透镜在上述第一像素单元上的位置随着该第一 像素单元的位置从上述摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移，上述第二微 透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述摄像元件的中心部 朝向周边部而向上述中心部侧偏移，处于距上述摄像元件的中心部为大致同一距离处的上 述第一微透镜和上述第二微透镜各自相对于上述中心部的位置偏移量彼此不同。
[0166] 所公开的摄像装置中，上述第一微透镜在全部的上述第一像素单元中配置在相同 位置上，上述第二微透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述 摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移。
[0167] 所公开的摄像装置中，上述第一像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第一 像素单元和接近该第一像素单元并接收上述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二 维状配置而得到的，上述第二像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第二像素单元和 接近该第二像素单元并接收上述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而 得到的。
[0168] 所公开的摄像装置中，上述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元，全 部的上述像素单元的对由同一种类的像素单元构成，与上述第一像素单元的对接近地配置 检测与该对相同颜色的光的上述第二像素单元的对。
[0169] 所公开的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图 像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的 多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述 第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第 二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配 置，上述摄像装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执 行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号 来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述一对图像 信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0170] 所公开的摄像装置的上述控制部根据上述入射角来选择并执行第三控制，该第三 控制使用从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号和从上述第二像素单元组读出 的上述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0171] 所公开的摄像元件能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对 光束分别对应的一对图像信号，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图像信号取得用的 多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的多个第二像素单 元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述第一光电转换部 上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第二光电转换部上 方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配置。
[0172] 所公开的摄像元件中，上述第一微透镜在上述第一像素单元上的位置随着该第一 像素单元的位置从上述摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移，上述第二微 透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述摄像元件的中心部 朝向周边部而向上述中心部侧偏移，处于距上述摄像元件的中心部为大致同一距离处的上 述第一微透镜和上述第二微透镜各自相对于上述中心部的位置偏移量彼此不同。
[0173] 所公开的摄像元件中，上述第一微透镜在全部的上述第一像素单元中配置在相同 位置上，上述第二微透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述 摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移。
[0174] 所公开的摄像元件中，上述第一像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第一 像素单元和接近该第一像素单元并接收上述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二 维状配置而得到的，上述第二像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第二像素单元和 接近该第二像素单元并接收上述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而 得到的。
[0175] 所公开的摄像元件中，上述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元，全 部的上述像素单元的对由同一种类的像素单元构成，与上述第一像素单元的对接近地配置 检测与该对相同颜色的光的上述第二像素单元的对。
[0176] 所公开的摄像方法使用上述摄像元件，其中，根据光向上述摄像元件入射的入射 角来选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述 一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元 组读出的上述一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0177] 所公开的摄像方法使用上述摄像元件，其中，根据光向上述摄像元件入射的入射 角来选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述 一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的 上述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0178] 工业实用性
[0179] 根据本发明，可提供无论光的入射角如何都能够实现良好的拍摄品质的摄像元件 以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
[0180] 以上，通过特定的实施方式说明了本发明，但是本发明不限于该实施方式，在不脱 离所公开的发明的技术思想的范围内能够进行各种变更。
[0181] 本申请基于2012年3月28日提出的日本专利申请（日本特愿2012-074307)，并 将其内容并入本文中。
[0182] 附图标记说明
[0183] 5固体摄像元件
[0184] 50a、50b、50c、50d 像素单兀
[0185] 53微透镜
[0186] PD光电转换部
【权利要求】
1. 一种摄像装置，具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光 束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中， 所述摄像元件具备包含所述一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单 元组和包含所述一对图像信号取得用的多个第二像素单元的第二像素单元组， 所述第一像素单元包含第一光电转换部和设于所述第一光电转换部上方的第一微透 镜， 所述第二像素单元包含第二光电转换部和设于所述第二光电转换部上方的第二微透 镜， 所述第一微透镜和所述第二微透镜以不同的规则性而配置， 所述摄像装置具备控制部，所述控制部根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并 执行第一控制和第二控制，所述第一控制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像 信号来进行所述摄影光学系统的焦点调节，所述第二控制基于从所述第二像素单元组读出 的所述一对图像信号来进行所述摄影光学系统的焦点调节。
2. 如权利要求1所述的摄像装置，其中， 所述第一微透镜在所述第一像素单元上的位置随着该第一像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 处于距所述摄像元件的中心部为大致同一距离处的所述第一微透镜和所述第二微透 镜各自相对于所述中心部的位置偏移量彼此不同。
3. 如权利要求1所述的摄像装置，其中， 所述第一微透镜在全部的所述第一像素单元中配置在相同位置上， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的摄像装置，其中， 所述第一像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第一像素单元和接近该第一像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二维状配置而得到的， 所述第二像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第二像素单元和接近该第二像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而得到的。
5. 如权利要求4所述的摄像装置，其中， 所述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元， 全部的所述像素单元的对由同一种类的像素单元构成， 与所述第一像素单元的对接近地配置检测与该对相同颜色的光的所述第二像素单元 的对。
6. -种摄像装置，具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光 束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中， 所述摄像元件具备包含所述一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单 元组和包含所述一对图像信号取得用的多个第二像素单元的第二像素单元组， 所述第一像素单元包含第一光电转换部和设于所述第一光电转换部上方的第一微透 镜， 所述第二像素单元包含第二光电转换部和设于所述第二光电转换部上方的第二微透 镜， 所述第一微透镜和所述第二微透镜以不同的规则性而配置， 所述摄像装置具备控制部，所述控制部根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并 执行第一控制和第二控制，所述第一控制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像 信号来生成并记录拍摄图像数据，所述第二控制基于从所述第二像素单元组读出的所述一 对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
7. 如权利要求6所述的摄像装置，其中， 所述控制部根据所述入射角来选择并执行第三控制，所述第三控制使用从所述第一像 素单元组读出的所述一对图像信号和从所述第二像素单元组读出的所述一对图像信号来 生成并记录拍摄图像数据。
8. -种摄像元件，能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光束分 别对应的一对图像信号， 所述摄像元件具备： 包含所述一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组；及 包含所述一对图像信号取得用的多个第二像素单元的第二像素单元组， 所述第一像素单元包含第一光电转换部和设于所述第一光电转换部上方的第一微透 镜， 所述第二像素单元包含第二光电转换部和设于所述第二光电转换部上方的第二微透 镜， 所述第一微透镜和所述第二微透镜以不同的规则性而配置。
9. 如权利要求8所述的摄像元件，其中， 所述第一微透镜在所述第一像素单元上的位置随着该第一像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 处于距所述摄像元件的中心部为大致同一距离处的所述第一微透镜和所述第二微透 镜各自相对于所述中心部的位置偏移量彼此不同。
10. 如权利要求8所述的摄像元件，其中， 所述第一微透镜在全部的所述第一像素单元中配置在相同位置上， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移。
11. 如权利要求8?10中任一项所述的摄像元件，其中， 所述第一像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第一像素单元和接近该第一像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二维状配置而得到的， 所述第二像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第二像素单元和接近该第二像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而得到的。
12. 如权利要求11所述的摄像元件，其中， 所述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元， 全部的所述像素单元的对由同一种类的像素单元构成， 与所述第一像素单元的对接近地配置检测与该对相同颜色的光的所述第二像素单元 的对。
13. -种摄像方法，使用权利要求8?12中任一项所述的摄像元件，其中， 根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并执行第一控制和第二控制，所述第一控 制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像信号来进行所述摄影光学系统的焦点 调节，所述第二控制基于从所述第二像素单元组读出的所述一对图像信号来进行所述摄影 光学系统的焦点调节。
14. 一种摄像方法，使用权利要求8?12中任一项所述的摄像元件，其中， 根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并执行第一控制和第二控制，所述第一控 制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据，所述 第二控制基于从所述第二像素单元组读出的所述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数 据。
【文档编号】G02B7/28GK104221369SQ201380016798
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年2月8日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】小林诚 申请人:富士胶片株式会社
【专利摘要】固体摄像元件（5)具备与通过摄影光学系统(1)的不同的光瞳区域的一对光束分别对应的一对图像信号取得用的像素单元（50a、50b)和上述一对图像信号取得用的像素单元（50c、50d)。各像素单元（50a?50d)包含光电转换部（PD)以及设于光电转换部上方的微透镜（53)。在像素单元(50a、50b)和像素单元（50c、50d)中，微透镜(53)以不同的规则性而配置。
【专利说明】摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着CO) (Charge Coupled Device :电荷稱合元件）图像传感器、 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体）图像传感 器等固体摄像元件的高分辨率化，数码静物照相机、数码摄像机、智能手机等移动电话、 PDA (Personal Digital Assistant (个人数字助理），移动信息终端）等具有摄像功能的信 息设备的需要激增。另外，将以上这样的具有摄像功能的信息设备称作摄像装置。
[0003] 另外，使焦点对齐主要被摄体的对焦控制方法中，存在对比度AF(Auto Focus :自 动对焦）方式、相位差AF方式。与对比度AF方式相比，相位差AF方式能够高速、高精度地 进行对焦位置的检测，所以在各种摄像装置中被广泛采用（例如参照专利文献1)。
[0004] 在专利文献1中记载了实施所谓微透镜缩放（micro lens scaling)的方案，即越 朝向固体摄像元件的周边，搭载在相位差检测用的像素单元上的微透镜的位置越向固体摄 像元件的中心侧偏移。
[0005] 专利文献1 :日本特开2010-169709号公报
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的课题
[0007] 近年来的摄像装置中，搭载高倍率的变焦功能的结构在增加。因此，向固体摄像元 件入射的光的角度（入射角）处于从陡峭的角度到平缓的角度变得广泛的倾向。
[0008] 专利文献1记载的摄像元件中，位于周边部的相位差检测用的像素单元的微透镜 向中心部侧偏移。因此，例如在变焦倍率较低时，通过缩放效果，在摄像元件的中心部和周 边部，在相位差检测用的像素单元难以产生灵敏度不均。但是在变焦倍率较高时，在周边部 的像素单元不能充分地接收光，产生灵敏度不均。
[0009] 如此，仅通过单纯地对微透镜进行缩放，因拍摄条件的变化而产生灵敏度不均，不 能维持良好的拍摄质量。
[0010] 本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供无论光的入射角如何都能够实 现良好的拍摄质量的摄像元件以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 本发明的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，具备包含上述一对图像信号取得用 的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的多个第二像素 单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述第一光电转换 部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第二光电转换部 上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配置，上述摄像 装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执行第一控制和 第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号来进行上述摄 影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述一对图像信号 来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0013] 本发明的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图 像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的 多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述 第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第 二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配 置，上述摄像装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执 行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号 来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述一对图像 信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0014] 本发明的摄像元件是具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分 的一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件的摄像装置，上述摄像元件具备包含上述 一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取 得用的多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设 于上述第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于 上述第二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则 性而配置。
[0015] 使用本发明的上述摄像元件的摄像方法根据光向上述摄像元件入射的入射角来 选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对 图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元组读 出的上述一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0016] 使用本发明的上述摄像元件的摄像方法根据光向上述摄像元件入射的入射角来 选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对 图像信号来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述 一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0017] 发明效果
[0018] 根据本发明，可提供能够与光的入射角无关地实现良好的拍摄质量的摄像元件以 及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是表示作为用于说明本发明的一实施方式的摄像装置的一例的数码照相机 的概略结构的图。
[0020] 图2是表示图1所示的固体摄像元件100的概略结构的俯视示意图。
[0021] 图3是图2所示的固体摄像元件5的中心部中的范围30的放大图。
[0022] 图4是图2所示的固体摄像元件5的周边部中的范围31的放大图。
[0023] 图5是表示图2所示的固体摄像元件5的周边部中的像素单元50a、50b的灵敏度 特性和像素单元50c、50d的灵敏度特性的图。
[0024] 图6是用于说明图1所示的数码照相机的3D拍摄模式时的动作的流程图。
[0025] 图7是表示图2所示的固体摄像元件5的变形例的图，是对应于图4的图。
[0026] 图8是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5a的周边 部中的结构的俯视图。
[0027] 图9是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5b的结构 的俯视图。
[0028] 图10是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5c的结构 的俯视图。
[0029] 图11是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5d的结构 的俯视图。
[0030] 图12是将智能手机作为摄像装置进行说明的图。
[0031] 图13是图12的智能手机的内部框图。
【具体实施方式】
[0032] 以下，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0033] 图1是表示作为用于说明本发明的一实施方式的摄像装置的一例的数码照相机 的概略结构的图。
[0034] 图示的数码照相机的摄像系统具备：包含聚焦透镜、变焦透镜等的单一的摄影光 学系统1 ;(XD图像传感器、C0MS图像传感器等固体摄像元件5 ;设于这两者之间的光圈2 ; 红外截止滤光片3 ;及光学低通滤波器4。
[0035] 统一控制数码照相机的电控制系统整体的系统控制部11控制闪光发光部12。另 夕卜，系统控制部11控制镜头驱动部8,调节包含于摄影光学系统1中的聚焦透镜的位置或调 节包含于摄影光学系统中的变焦透镜的位置。另外，系统控制部11经由光圈驱动部9控制 光圈2的开口量而进行曝光量调节。
[0036] 另外，系统控制部11经由摄像元件驱动部10来驱动固体摄像元件5,将通过摄影 光学系统1拍摄到的被摄体图像作为拍摄图像信号输出。通过操作部14向系统控制部11 输入来自用户的指示信号。
[0037] 数码照相机的电控制系统还具备：与固体摄像元件5的输出连接的进行相关双采 样处理等模拟信号处理的模拟信号处理部6 ;及将从该模拟信号处理部6输出的RGB颜色 信号转换为数字信号的A/D转换电路7。模拟信号处理部6和A/D转换电路7由系统控制 部11控制。
[0038] 而且，该数码照相机的电控制系统具备：主存储器16、与主存储器16连接的存储 器控制部15、数字信号处理部17、压缩解压缩处理部18、3D图像生成部19、拆装自如的记录 介质21所连接的外部存储器控制部20、搭载在照相机背面等的液晶显示部23所连接的显 示控制部22。
[0039] 数字信号处理部17对从A/D转换电路7输出的拍摄图像信号进行插值运算、伽马 校正运算、RGB/YC转换处理等而生成拍摄图像数据。
[0040] 压缩解压缩处理部18将由数字信号处理部17生成的拍摄图像数据压缩成JPEG 格式或对压缩图像数据进行解压缩。
[0041] 3D图像生成部19使用由固体摄像元件5拍摄而得到的视点不同的多个拍摄图像 数据（存在视差的多个拍摄图像数据）来生成立体图像数据。
[0042] 液晶显示部23能够可立体视地显示视点不同的两个拍摄图像数据。
[0043] 存储器控制部15、数字信号处理部17、压缩解压缩处理部18、3D图像生成部19、夕卜 部存储器控制部20以及显示控制部22通过控制总线24和数据总线25相互连接，由来自 系统控制部11的指令控制。
[0044] 图2是表示图1所示的固体摄像元件5的概略结构的俯视示意图。
[0045] 固体摄像元件5具备：用于获得与通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部分 的一对光束分别对应的一对图像信号中的一方的像素单元50a及像素单元50c ;及用于获 得一对图像信号中的另一方的像素单元50b及像素单元50d。以下，有时也不对像素单元 50a?50d分别进行区分而称作像素单元50。
[0046] 像素单元50在行方向X和与行方向X正交的列方向Y上呈二维状（在图2的例 子中为正方格子状）排列。各像素单元50包含光电二极管等光电转换部。
[0047] 像素单元50的配置成为将由沿行方向X以一定间距排列的多个像素单元50构成 的像素单元行在列方向Y上以一定间距排列多个而得到的配置。
[0048] 在该配置中，位于奇数行的像素单元行由像素单元50a和像素单元50b构成，位于 偶数行的像素单元行由像素单元50c和像素单元50d构成。
[0049] 位于奇数行的像素单元行成为将像素单元50a和像素单元50b在行方向X上交替 排列而成的行。
[0050] 位于偶数行的像素单元行成为将像素单元50c和像素单元50d在行方向X上交替 排列而成的行。
[0051] 像素单元50a和像素单元50b分别接收通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部 分的光束。即，位于奇数行的像素单元50a、50b被光瞳分割，由此，能够取得上述一对图像 信号。
[0052] 像素单元50c和像素单元50d分别接收通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部 分的光束。即，位于偶数行的像素单元50c、50d被光瞳分割，由此，也能够取得上述一对图 像信号。
[0053] 像素单元50a?50d分别包含三种像素单元：检测红色光的像素单元、检测绿色光 的像素单元和检测蓝色光的像素单元。
[0054] 在图2中，对检测红色光的像素单元，在框内标注"R"文字。另外，对检测绿色光 的像素单元，在框内标注"G"文字。另外，对检测蓝色光的像素单元，在框内标注"B"文字。
[0055] 如图2所示，位于奇数行的像素单元50a的检测颜色的排列呈拜耳状。
[0056] 在与各像素单元50a同一方向（在行方向X上为右方向）的相邻位置配置有与该 各像素单元50a相同种类（检测相同颜色的光）的像素单元50b。即，像素单元50b的检测 颜色的排列作为整体也呈拜耳状。
[0057] 在与各像素单元50a同一方向（在列方向Y上为下方向）的相邻位置配置有与该 各像素单元50a相同种类的像素单元50c。即，像素单元50c的检测颜色的排列作为整体也 呈拜耳状。
[0058] 在与各像素单元50b同一方向（在列方向Y上为下方向）的相邻位置配置有与该 各像素单元50b相同种类的像素单元50d。即，像素单元50d的检测颜色的排列作为整体也 呈拜耳状。
[0059] 由像素单元50a和与像素单元50a在行方向X上右侧相邻的同种类的像素单元 50b构成第一像素单元对。另外，由像素单元50c和与像素单元50c在行方向X上右侧相邻 的同种类的像素单元50d构成第二像素单元对。固体摄像元件5形成为相对于第一像素单 元对相邻配置检测颜色与由该第一像素单元对检测的颜色相同的光的第二像素单元对。
[0060] 另外，在图2中，相对于第一像素单元对，检测与由该第一像素单元对检测的颜色 相同颜色的光的第二像素单元对在彼此之间未隔着其他像素单元而相邻，但是也可以形成 为这两个像素单元对隔着其他像素单元而相邻的结构。即，只要相对于第一像素单元对接 近配置检测颜色与由该第一像素单元对检测的颜色相同的光的第二像素单元对即可。
[0061] 另外，对于各像素单元对，也只要接近配置两个像素单元即可。
[0062] 图3是图2所示的固体摄像元件5的中心部中的范围30的放大图。
[0063] 各像素单元5〇包含光电二极管等光电转换部ro、将光聚集于光电转换部ro的微 透镜53和设于它们之间的滤色器（未图不）。
[0064] 各像素单元50被遮光膜W遮光，在遮光膜W上，在光电转换部ro的上方形成有开 口 K。经由该开口 K，光向光电转换部ro入射。在图3中，将像素单元50所检测的光的颜 色（R、G、B)记入于开口 K内。
[0065] 行方向X上的像素单元50a、50c的开口 K的中心位置比像素单元50a、50c的微透 镜53的中心位置向右侧偏心。
[0066] 行方向X上的像素单元50b、50d的开口 K的中心位置比像素单元50b、50d的微透 镜53的中心位置向左侧偏心。
[0067] 如此，在像素单元50a、50c和像素单元50b、50d中，开口 K的位置彼此向反方向偏 心。因此，根据像素单元50a、50c，能够获得与通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部分 的一对光束的一方对应的图像信号，根据像素单兀50b、50d，能够获得与该一对光束的另一 方对应的图像信号。
[0068] 图4是图2所示的固体摄像元件5的周边部中的范围31的放大图。
[0069] 在固体摄像元件5的周边部，像素单元50a和像素单元50b是与固体摄像元件5 的中心部相同的结构。
[0070] 相对于此，像素单元50c和像素单元50d的微透镜53的位置与中心部不同。艮口， 行方向X上的微透镜53的中心位置与位于中心部的像素单元50c和像素单元50d相比时 向固体摄像元件5的中心部侧偏移。像素单元50c和像素单元50d上的微透镜53的偏移 量随着从固体摄像元件5的中心部朝向周边部而变大。
[0071] 像素单元50c和像素单元50d上的微透镜53的偏移量例如能够以如下方式确定。
[0072] 当设从固体摄像元件5的中心到对角端的距离为Xo、设处于任意位置的像素单 元50c (50d)距固体摄像元件5中心的距离为X、设从像素单元50c (50d)中包含的光电转 换部表面到微透镜53的底面的距离为L、设固体摄像元件5的对角端处的、摄影光学系统 1的主光线距固体摄像元件5表面的垂线方向的倾斜角为Θ时，处于任意位置的像素单元 50c (50d)上的微透镜53的偏移量一般通过下式（1)来求算。但是不限于该式。
[0073] 偏移量=(X/Xo) XLXtan Θ......(1)
[0074] 如此，在固体摄像元件5中，仅对像素单元50c和像素单元50d进行微透镜的缩 放。
[0075] 图5是表示图2所示的固体摄像元件5的周边部中的像素单元50a、50b的灵敏度 特性和像素单元50c、50d的灵敏度特性的图。在图5中，由附图标记50a、50b所示的特性 表示像素单元50a、50b的特性，由附图标记50c、50d所示的特性表示像素单元50b、50d的 特性。
[0076] 如图5所不，像素单兀50a、50b在入射光的角度为0°时信号输出成为最大，并随 着入射光的角度增加，信号输出减小。另外，像素单元50c、50d在入射光的角度为对应于微 透镜53的偏移量的一定值时信号输出成为最大，随着入射光的角度与该值相比增加或减 小，信号输出减小。
[0077] 该信号输出的减小量能够通过由图1所示的数码照相机的数字信号处理部17 进行的阴影校正来校正。但是，当信号输出非常小时，阴影校正后的拍摄图像信号的S/ N(signal/n〇ise:信噪比）降低，所以损坏画质。因此，来自固体摄像元件5的各像素单元 50的信号输出需要为某一定值以上（称作容许输出），在图5中用点划线表不该一定值。
[0078] 若是仅具有开口 K的中心位置和微透镜53的中心位置一致的通常的像素单元 (即，未被光瞳分割的像素单元）的固体摄像元件，则在中心部和进行微透镜缩放的周边部 上，能够增大获得容许输出的入射光角度的宽度（入射光角度容许宽度）的重复范围。因 此，即使在广角拍摄时和远景拍摄时的任一情况下，从处于周边部的像素单元都能够获得 容许输出。
[0079] 但是，像素单元50与通常的像素单元相比时，相对于入射光的倾斜角度的信号输 出的减少量较大，所以入射光角度容许宽度比通常的像素单元小。
[0080] 因此，在固体摄像元件5中，通过在全部的像素单元50-律进行缩放，难以使处于 中心部的像素单元50的入射光角度容许宽度和处于固体摄像元件5的周边部的像素单元 50的入射光角度容许宽度较大地重复。
[0081] 因此，在固体摄像元件5中，在周边部，在像素单元50a、50b和像素单元50c、50d 中，改变入射角灵敏度特性，从而能够扩大获得容许输出的入射光的角度范围。该结果是， 能够在摄影光学系统1采用高倍率的变焦透镜。
[0082] 以下，对图1所示的数码照相机的动作进行说明。在该数码照相机中，能够设定为 3D拍摄模式和2D拍摄模式，该3D拍摄模式能够记录将从不同视点拍摄而得到的两个拍摄 图像数据建立关联而成的立体图像数据，该2D拍摄模式能够记录从一个视点拍摄而得到 的拍摄图像数据。
[0083] 图6是用于说明图1所示的数码照相机的3D拍摄模式时的动作的流程图。
[0084] 当设定为3D拍摄模式时，系统控制部11检测包含于摄影光学系统1中的变焦透 镜的位置，从其位置判定当前时刻的变焦倍率（步骤1)。
[0085] 并且，在变焦倍率为阈值以下的情况下（步骤S1 :否），系统控制部11将作为从固 体摄像元件5读出信号的对象的像素单元设定为像素单元50c、50d(步骤S2)。另一方面， 在变焦倍率超过阈值的情况下（步骤S1 :是），系统控制部11将作为从固体摄像元件5读 出信号的像素单元设定为像素单元50a、50b (步骤S3)。
[0086] 在步骤S2、S3之后，系统控制部11控制摄像兀件驱动部10,开始由固体摄像兀 件5进行的用于生成即时预览图像的动画拍摄，将即时预览图像显示在显示部23上（步骤 S4)。
[0087] 具体地，当动画的一帧的曝光终止时，摄像元件驱动部10进行仅从在步骤S2、S3 中设定的像素单元读出信号的驱动。通过该驱动，从固体摄像元件5输出与奇数行或偶数 行的像素单元对应的拍摄图像信号。
[0088] 数字信号处理部17处理由所输出的拍摄图像信号中的从像素单元50a(50c)得到 的拍摄信号构成的第一拍摄图像信号而生成第一拍摄图像数据。另外，数字信号处理部17 处理由该拍摄图像信号中的从像素单元50b(50d)得到的拍摄信号构成的第二拍摄图像信 号而生成第二拍摄图像数据。
[0089] 当生成第一拍摄图像数据和第二拍摄图像数据时，显示控制部22将基于第一拍 摄图像数据的图像和基于第二拍摄图像数据的图像以能够立体视的方式显示在显示部23 上。由此，能够通过显示部23确认立体即时预览图像。
[0090] 在显示即时预览图像之后变更变焦倍率的情况下（步骤S5 :是），系统控制部11 将处理返回到步骤S1，在不变更变焦倍率的情况下（步骤S5 :否），在存在AE (自动曝光）/ AF(自动对焦）的指示时（步骤S6 :是），系统控制部11进行步骤S7的处理。
[0091] 在步骤S7中，系统控制部11使用从固体摄像元件5输出的拍摄图像信号来进行 AE/AF。系统控制部11基于拍摄图像信号中包含的第一拍摄图像信号和第二拍摄图像信号 的相位差来进行AF控制。
[0092] 在步骤S7之后，当存在拍摄指不时（步骤S8 :是），系统控制部11控制摄像兀件 驱动部10而进行基于固体摄像元件5的本拍摄用的曝光。摄像元件驱动部10在该曝光终 止之后，从在步骤S2或步骤S3中设定的像素单元读出信号。
[0093] 数字信号处理部17根据从固体摄像元件5输出的拍摄图像信号来生成第一拍摄 图像数据和第二拍摄图像数据，生成将它们建立关联而成的数据作为立体图像数据。并且， 该立体图像数据由外部存储器控制部20记录于记录介质21 (步骤S9)。在步骤S9之后，处 理返回到步骤S1。
[0094] 另外，2D拍摄模式的动作除了在步骤S4和步骤S9中生成的拍摄图像数据不同以 外与图6所示的流程相同。
[0095] 在2D拍摄模式时，当在步骤S2或步骤S3之后从固体摄像元件5输出拍摄图像信 号时，数字信号处理部17将拍摄图像信号中的从像素单元对（在行方向X上相邻的同一种 类的像素单元50a(50c)以及像素单元50b(50d)的对）得到的信号相加。
[0096] 通过该相加处理，能够获得相当于从一个视点拍摄被摄体而得到的信号的拍摄图 像信号。数字信号处理部17处理相加后的拍摄图像信号而生成拍摄图像数据。显示控制 部22使基于该拍摄图像数据的图像（非立体的2D图像）作为即时预览图像显示在显示部 23上。
[0097] 同样地，在2D拍摄模式的步骤S9中，当从固体摄像元件5输出拍摄图像信号时， 数字信号处理部17将拍摄图像信号中的从像素单元对得到的信号相加。并且，使处理相加 后的拍摄图像信号而得到的拍摄图像数据记录于记录介质21。
[0098] 另外，用于图6的步骤S1的判定的阈值只要对应于像素单元50c、50d的缩放量而 设定为得到最佳画质的值即可。
[0099] 如上所述，根据图1所示的数码照相机，搭载有包含从中心部朝向周边部不进行 微透镜53的缩放的像素组（像素单元50a、50b)和从中心部朝向周边部进行微透镜53的 缩放的像素组（像素单元50c、50d)的固体摄像元件5,所以能够扩大不会使画质降低的向 固体摄像元件5的入射光角度的范围。该结果是，摄影光学系统1能够采用高倍率变焦透 镜，能够提供紧凑且光学变焦倍率较高的数码照相机。
[0100] 另外，在以上的说明中，根据变焦倍率对使用第一像素组和第二像素组的哪一个 来进行AF或者生成图像进行切换，但是例如光向固体摄像元件5的入射角也根据光圈的F 值等而改变。因此，也可以代替上述变焦倍率，而将F值用于切换的判定。即，可以根据光 向固体摄像元件5的入射角，确定使用哪一个像素组来进行AF控制、图像生成。
[0101] 在以上的说明中，根据变焦倍率而选择通过由像素单元50a、50b构成的第一像素 单元组来生成即时预览图像、记录用图像还是通过由像素单元50c、50d构成的第二像素单 元组来生成即时预览图像、记录用图像。
[0102] 但是，也能够使用第一像素单元组和第二像素单元组这两者来生成即时预览图 像、记录用图像。
[0103] 例如，数码照相机中，在变焦倍率到达第一阈值之前，通过第二像素单元组来生成 即时预览图像、记录用图像。另外，在变焦倍率超过第一阈值且到达第二阈值之前，使用第 一像素单元组和第二像素单元组这两者来生成即时预览图像、记录用图像。另外，在变焦倍 率超过第二阈值时，通过第一像素单元组来生成即时预览图像、记录用图像。
[0104] 对使用第一像素单元组和第二像素单元组这两者来生成即时预览图像、记录用图 像的例子进行说明。
[0105] 若是3D拍摄模式，则可以将根据从第一像素单元组得到的拍摄图像信号生成的 两个拍摄图像数据和根据从第二像素单元组得到的拍摄图像信号生成的两个拍摄图像数 据以对应变焦倍率的比例相加，并根据相加后的两个拍摄图像数据来生成立体图像数据。 关于上述比例，变焦倍率越大则从第一像素单元组得到的拍摄图像数据的比例越大即可。
[0106] 另外，若是2D拍摄模式，则可以将根据从第一像素单元组得到的拍摄图像信号生 成的一个拍摄图像数据和根据从第二像素单元组得到的拍摄图像信号生成的一个拍摄图 像数据以对应变焦倍率的比例相加，生成一个拍摄图像数据。
[0107] 这样一来，不会因变焦倍率而使拍摄图像的品质急剧变化，能够进行没有不适感 的拍摄操作。
[0108] 另外，在以上的说明中，不对像素单元50a、50b进行微透镜53的缩放。但是，也可 以对像素单元50a、50b进行微透镜53的缩放。
[0109] 图7是表示图2所示的固体摄像元件5的变形例的图，是对应于图4的图。
[0110] 与图4的不同是，在像素单元50a、50b中，微透镜53的位置也相对于处于固体摄 像元件5的中心部的像素单元50a、50b上的微透镜53的位置向固体摄像元件5的中心部 侧偏移。
[0111] 但是，在行方向X上处于同一位置的像素单元50a (50b)和像素单元50c (50d)上 的微透镜53的偏移量不同。
[0112] 在变焦倍率较高的情况下，向固体摄像元件5入射的光的角度范围变窄，但是在 处于固体摄像元件5的周边部的像素单元中光仍然倾斜地入射。因此，通过在由像素单元 50a、50b构成的第一像素单元组和由像素单元50c、50d构成的第二像素单元组中分别使微 透镜53以不同的缩放量偏移，能够进行更高画质的拍摄。
[0113] 以下，对固体摄像元件5的其他变形例进行说明。
[0114] 图8是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5a的周边 部中的结构的俯视图。
[0115] 在固体摄像元件5a中，不同于固体摄像元件5的是，不是对各像素单元50设置一 个微透镜，而是对应于构成像素单元对的两个像素单元50设置一个微透镜53a。
[0116] 如图8所示，微透镜53a是椭圆形状，横跨构成像素单元对的两个像素单元50而 配置。关于微透镜53a的缩放，与微透镜53相同。即，对应于像素单元50a、50b的微透镜 53a和对应于像素单元50c、50d的微透镜53a以不同的规则性而配置。
[0117] 根据该结构，仅通过微透镜53a，也能够对分别向位于微透镜53a下方的两个像素 单元50入射的光进行分离。即，即使在行方向X上扩大像素单元50上的开口 K而使其增 大，也能够维持光瞳分割性能，所以能够提高灵敏度。
[0118] 图9是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5b的结构 的俯视图。
[0119] 固体摄像元件5b形成为在固体摄像元件5中将位于奇数行的像素单元行沿行方 向X偏移与像素单元50在行方向X上的排列间距相应的量。
[0120] 根据该结构，能够使用第一像素单元组和第二像素单元组这两者来提高生成即时 预览图像、记录用图像的情况下的画质。
[0121] 另外，根据该结构，在采用对像素单元对设置一个微透镜的结构的情况下，能够将 微透镜设为大致圆形。因此，能够沿用以往存在的制造方法，与图8的结构相比，能够削减 制造成本。
[0122] 图10是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5c的结构 的俯视图。
[0123] 固体摄像元件5c是将第一对行和第二对行在列方向Y上交替排列而成的结构，该 第一对行是在列方向Y上相邻的像素单元50a和像素单元50b的第一对沿行方向X排列而 成的，该第二对行是在列方向Y上相邻的像素单元50c和像素单元50d的第二对沿行方向 X排列而成的。
[0124] 在该固体摄像元件5c中，在第一对行和第二对行中也改变微透镜的缩放（以不同 的规则性配置微透镜），从而能够得到与固体摄像元件5相同的效果。
[0125] 图11是表示作为图2所示的固体摄像元件5的变形例的固体摄像元件5d的结构 的俯视图。
[0126] 固体摄像元件5、5a、5b、5c不具有接收通过摄影光学系统1的光瞳区域的不同部 分的一对光束这两者的像素单元（未被光瞳分割的像素单元）。相对于此，固体摄像元件 5d具备未被光瞳分割的像素单元50e和至此所说明的被光瞳分割的像素单元50a?50d。
[0127] 在固体摄像元件5d中，将呈二维状（在图11的例子中为正方格子状）排列的像 素单元50e中的一部分作为像素单元50a?50d。
[0128] 并且，在处于固体摄像元件5d的中心部的像素单元50a?50d中，不进行微透镜 的缩放，在处于周边部的像素单元50a?50d中，仅像素单元50c、50d进行微透镜的缩放。 艮P，像素单元50a、50b和像素单元50c、50d以不同的规则性配置微透镜。
[0129] 在搭载该固体摄像元件5d的数码照相机中，系统控制部11使用从像素单元 50a?50d取得到的信号来进行相位差AF。系统控制部11根据变焦倍率来设定用于相位 差AF的像素单元。例如，若变焦倍率超过阈值，则使用来自像素单元50a、50b的信号来进 行相位差AF,若变焦倍率为阈值以下，则使用来自像素单元50c、50d的信号来进行相位差 AF。
[0130] 如此，在使用了固体摄像元件5d的情况下，能够通过变焦倍率使相位差AF精度最 佳化。
[0131] 另外，在固体摄像元件5d中，在整体上均匀地配置像素单元50a?50d，从而能够 对应于3D拍摄和2D拍摄这两者。
[0132] 例如可以采用这样的使用方式：在3D拍摄时，使用从像素单元50a?50d取得到 的拍摄图像信号来生成立体图像数据，在2D拍摄时，使用从像素单元50e取得到的拍摄图 像信号来生成拍摄图像数据。另外，在2D拍摄时，对于与像素单元50a?50d对应的信号， 可以使用从像素单元50e得到的信号进行插值生成。
[0133] 至此，像素单元50设为搭载有滤色器的结构，但是也可以省略滤色器。在这种情 况下，能够得到单色的拍摄图像数据。
[0134] 接着，作为摄像装置对智能手机的结构进行说明。
[0135] 图12表示作为本发明的摄像装置的一实施方式的智能手机200的外观。图12所 不的智能手机200具有平板状的壳体201，在壳体201的一侧的面上具备显不输入部204， 该显示输入部204是作为显示部的显示面板202和作为输入部的操作面板203成为一体 而成的。另外，这样的壳体201具备扬声器205、话筒206、操作部207和照相机部208。另 夕卜，壳体201的结构不限于此，例如也能够采用显示部和输入部独立而成的结构，或者采用 具有折叠结构、滑动机构的结构。
[0136] 图13是表示图12所示的智能手机200的结构的框图。如图13所示，作为智能手 机的主要结构要素，具备：无线通信部210、显示输入部204、通话部211、操作部207、照相 机部208、存储部212、外部输入输出部213、GPS (Global Positioning System :全球定位系 统）接收部214、运动传感器部215、电源部216和主控制部220。另外，作为智能手机200 的主要功能，具备经由省略图示的基站装置BS和省略图示的移动通信网NW进行移动无线 通信的无线通信功能。
[0137] 无线通信部210根据主控制部220的指示对收容于移动通信网NW的基站装置BS 进行无线通信。使用该无线通信，进行声音数据、图像数据等各种文件数据、电子邮件数据 等的收发、Web数据、流数据等的接收。
[0138] 显示输入部204是通过主控制部220的控制来显示图像（静止图像和动态图像）、 文字信息等而在视觉上向用户传递信息并检测对于所显示的信息的用户操作的所谓触摸 屏，具备显示面板202和操作面板203。
[0139] 显不面板 202 使用 LCD (Liquid Crystal Display :液晶显不器）、OELD (Organic Electro-Luminescence Display:有机发光显示器）等作为显示器。
[0140] 操作面板203是被载置成能够目视确认显示在显示面板202的显示面上的图像并 检测由用户的手指、尖笔操作的一个或多个坐标的设备。当通过用户的手指、尖笔来操作该 设备时，因操作产生的检测信号向主控制部220输出。接着，主控制部220基于接收到的检 测信号来检测显示面板202上的操作位置（坐标）。
[0141] 如图12所示，作为本发明的摄像装置的一实施方式例示的智能手机200的显示面 板202和操作面板203成为一体而构成显示输入部204,但是操作面板203成为完全覆盖显 示面板202那样的配置。
[0142] 在采用这样的配置的情况下，操作面板203也可以具备对显示面板202以外的区 域也检测用户操作的功能。换言之，操作面板203也可以具备对于与显示面板202重叠的 重叠部分的检测区域（以下称作显示区域）和对于除此之外的未与显示面板202重叠的外 缘部分的检测区域（以下称作非显示区域）。
[0143] 另外，也可以使显示区域的大小和显示面板202的大小完全一致，但是没必要一 定使两者一致。另外，操作面板203也可以具备外缘部分和除此之外的内侧部分这两个感 应区域。而且，外缘部分的宽度根据壳体201的大小等而适当设计。而且，作为在操作面板 203中采用的位置检测方式，列举矩阵开关方式、电阻膜方式、表面弹性波方式、红外线方 式、电磁感应方式、静电电容方式等，能够采用任一种方式。
[0144] 通话部211具备扬声器205、话筒206,将通过话筒206输入的用户的声音转换为 能够由主控制部220处理的声音数据并向主控制部220输出，或者将由无线通信部210或 外部输入输出部213接收到的声音数据解码并从扬声器205输出。另外，如图12所示，例 如能够将扬声器205搭载在与设有显不输入部204的面相同的面上，将话筒206搭载在壳 体201的侧面。
[0145] 操作部207是使用了键开关等的硬件键，接收来自用户的指示。例如，如图12所 示，操作部207是搭载在智能手机200的壳体201的侧面且当由手指等压下时接通、当松开 手指时通过弹簧等的回复力而成为断开状态的按钮式的开关。
[0146] 存储部212存储主控制部220的控制程序、控制数据、应用软件、将通信对象的名 称、电话号码等建立对应而成的地址数据、所收发的电子邮件的数据、通过Web浏览下载到 的Web数据、下载到的内容数据，另外临时存储流数据等。另外，存储部212由智能手机内 置的内部存储部217和拆装自如的具有外部存储器插槽的外部存储部218构成。另外，构 成存储部212的各个内部存储部217和外部存储部218使用闪存式（flash memory type)、 硬盘式（hard disk type)、微型多媒体卡式（multimedia card micro type)、卡式存储器 (例如，MicroSD (注册商标）存储器等）、RAM (Random Access Memory :随机存取存储器）、 R0M(Read Only Memory:只读存储器）等存储介质来实现。
[0147] 外部输入输出部213起到与连接于智能手机200的全部的外部设备的接口的 作用，用于与其他外部设备通过通信等（例如，通用串行总线（USB)、IEEE1394等）或 网络（例如，互联网、无线LAN、蓝牙（Bluetooth)(注册商标）、RFID(Radio Frequency Identification:无线射频识别）、红外线通信（Infrared Data Association (红外数据协 会）：IrDA)(注册商标）、UWB(Ultra Wideband :超宽带）（注册商标）、紫蜂协议（ZigBee) (注册商标）等）直接或间接地连接。
[0148] 作为与智能手机200连接的外部设备，例如有：有线/无线头戴式耳机、有 线/无线外部充电器、有线/无线数据端口、经由卡槽连接的存储卡（Memory card)、 SIM(Subscriber Identity Module Card:客户识别模块卡）/UIM(User Identity Module Card :用户识别模块卡）卡、经由音频/视频1/0(输入/输出）端子连接的外部音频/视 频设备、无线连接的外部音频/视频设备、有线/无线连接的智能手机、有线/无线连接的 个人计算机、有线/无线连接的PDA、有线/无线连接的个人计算机、耳机等。外部输入输出 部213例如能够将这样的从外部设备接收传送的数据传递给智能手机200的内部的各结构 要素、将智能手机200的内部的数据传送给外部设备。
[0149] GPS接收部214依据主控制部220的指示，接收从GPS卫星ST1?STn发送的GPS 信号，执行基于接收到的多个GPS信号的测位运算处理，检测该智能手机200的由纬度、经 度、高度构成的位置。GPS接收部214在能够从无线通信部210、外部输入输出部213 (例如， 无线LAN)取得位置信息时，也能够使用其位置信息来检测位置。
[0150] 运动传感器部215例如具备三轴加速度传感器等，依据主控制部220的指示，检测 智能手机200的物理性移动。通过检测智能手机200的物理性移动，检测智能手机200移 动的方向、加速度。这样的检测结果向主控制部220输出。
[0151] 电源部216依据主控制部220的指示向智能手机200的各部供给储存于电池（未 图示）的电力。
[0152] 主控制部220具备微处理器，依据存储部212所存储的控制程序、控制数据进行动 作，统一控制智能手机200的各部。另外，主控制部220为了通过无线通信部210进行声音 通信、数据通信而具备控制通信系统的各部的移动通信控制功能和应用处理功能。
[0153] 应用处理功能通过使主控制部220依据存储部212所存储的应用软件进行动作来 实现。作为应用处理功能，例如有：控制外部输入输出部213而与相对设备进行数据通信的 红外线通信功能、进行电子邮件的收发的电子邮件功能、阅览网页的Web浏览功能等。
[0154] 另外，主控制部220具备基于接收数据、下载到的流数据等图像数据（静止图像和 动态图像的数据）而将影像显示在显示输入部204上等的图像处理功能。图像处理功能是 指，主控制部220对上述图像数据进行解码，对该解码结果实施图像处理，将图像显示于显 示输入部204的功能。
[0155] 而且，主控制部220执行对显示面板202的显示控制和检测通过操作部207、操作 面板203进行的用户操作的操作检测控制。通过执行显示控制，主控制部220显示用于起 动应用软件的图标、滚动条等软件键或者显示用于生成电子邮件的窗口。另外，滚动条是指 用于对于未能完全收纳在显示面板202的显示区域中的较大的图像等接收移动图像的显 示部分的指示的软件键。
[0156] 另外，通过执行操作检测控制，主控制部220检测通过操作部207进行的用户操 作，或通过操作面板203接收对上述图标的操作、对上述窗口的输入栏的文字列的输入，或 者接收通过滚动条进行的显示图像的滚动要求。
[0157] 而且，通过执行操作检测控制，主控制部220具备如下的触摸屏控制功能：判定对 操作面板203的操作位置是与显示面板202重叠的重叠部分（显示区域）还是除此之外的 未与显示面板202重叠的外缘部分（非显示区域），控制操作面板203的感应区域、软件键 的显示位置。
[0158] 另外，主控制部220也能够检测对操作面板203的手势操作，根据所检测出的手势 操作，执行预先设定的功能。手势操作非以往的单纯的触摸操作，而是指由手指等绘制轨 迹，或同时指定多个位置，或者将这些进行组合，从多个位置对至少一个位置绘制轨迹的操 作。
[0159] 照相机部208包含图1所示的数码照相机中的外部存储器控制部20、记录介质 21、显示控制部22、显示部23以及操作部14以外的结构。由照相机部208生成的拍摄图像 数据能够记录在存储部212中或通过输入输出部213、无线通信部210输出。在图12所示 的智能手机200中，照相机部208搭载在与显示输入部204相同的面上，但是照相机部208 的搭载位置不限于此，也可以搭载在显示输入部204的背面。
[0160] 另外，照相机部208能够利用在智能手机200的各种功能中。例如，能够在显示面 板202上显示由照相机部208取得到的图像、作为操作面板203的操作输入之一利用照相 机部208的图像。另外，在GPS接收部214检测位置时，也能够参照来自照相机部208的图 像来检测位置。而且，也能够参照来自照相机部208的图像，不使用三轴加速度传感器，或 者与三轴加速度传感器并用，来判断智能手机200的照相机部208的光轴方向、判断当前的 使用环境。当然，也能够在应用软件内利用来自照相机部208的图像。
[0161] 此外，也能够对静止画面或动画的图像数据附加由GPS接收部214取得到的位置 信息、由话筒206取得到的声音信息（也可以由主控制部等进行声音文本转换而成为文本 信息）、由运动传感器部215取得到的姿势信息等等并记录于记录部212,或通过输入输出 部213、无线通信部210输出。
[0162] 在如上所述的结构的智能手机200中，主控制部220通过进行与图1所示的数码 照相机1的系统控制部11相同的处理，从远景侧到广角侧能够实现画质降低较小的拍摄。
[0163] 如以上所说明的那样，本说明书公开了以下事项。
[0164] 所公开的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图 像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的 多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述 第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第 二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配 置，上述摄像装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执 行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号 来进行上述摄影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述 一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0165] 所公开的摄像装置中，上述第一微透镜在上述第一像素单元上的位置随着该第一 像素单元的位置从上述摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移，上述第二微 透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述摄像元件的中心部 朝向周边部而向上述中心部侧偏移，处于距上述摄像元件的中心部为大致同一距离处的上 述第一微透镜和上述第二微透镜各自相对于上述中心部的位置偏移量彼此不同。
[0166] 所公开的摄像装置中，上述第一微透镜在全部的上述第一像素单元中配置在相同 位置上，上述第二微透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述 摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移。
[0167] 所公开的摄像装置中，上述第一像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第一 像素单元和接近该第一像素单元并接收上述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二 维状配置而得到的，上述第二像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第二像素单元和 接近该第二像素单元并接收上述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而 得到的。
[0168] 所公开的摄像装置中，上述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元，全 部的上述像素单元的对由同一种类的像素单元构成，与上述第一像素单元的对接近地配置 检测与该对相同颜色的光的上述第二像素单元的对。
[0169] 所公开的摄像装置具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的 一对光束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图 像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的 多个第二像素单元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述 第一光电转换部上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第 二光电转换部上方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配 置，上述摄像装置具备控制部，该控制部根据光向上述摄像元件入射的入射角来选择并执 行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号 来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的上述一对图像 信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0170] 所公开的摄像装置的上述控制部根据上述入射角来选择并执行第三控制，该第三 控制使用从上述第一像素单元组读出的上述一对图像信号和从上述第二像素单元组读出 的上述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0171] 所公开的摄像元件能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对 光束分别对应的一对图像信号，其中，上述摄像元件具备包含上述一对图像信号取得用的 多个第一像素单元的第一像素单元组和包含上述一对图像信号取得用的多个第二像素单 元的第二像素单元组，上述第一像素单元包含第一光电转换部和设于上述第一光电转换部 上方的第一微透镜，上述第二像素单元包含第二光电转换部和设于上述第二光电转换部上 方的第二微透镜，上述第一微透镜和上述第二微透镜以不同的规则性而配置。
[0172] 所公开的摄像元件中，上述第一微透镜在上述第一像素单元上的位置随着该第一 像素单元的位置从上述摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移，上述第二微 透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述摄像元件的中心部 朝向周边部而向上述中心部侧偏移，处于距上述摄像元件的中心部为大致同一距离处的上 述第一微透镜和上述第二微透镜各自相对于上述中心部的位置偏移量彼此不同。
[0173] 所公开的摄像元件中，上述第一微透镜在全部的上述第一像素单元中配置在相同 位置上，上述第二微透镜在上述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从上述 摄像元件的中心部朝向周边部而向上述中心部侧偏移。
[0174] 所公开的摄像元件中，上述第一像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第一 像素单元和接近该第一像素单元并接收上述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二 维状配置而得到的，上述第二像素单元组是将接收上述一对光束的一方的第二像素单元和 接近该第二像素单元并接收上述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而 得到的。
[0175] 所公开的摄像元件中，上述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元，全 部的上述像素单元的对由同一种类的像素单元构成，与上述第一像素单元的对接近地配置 检测与该对相同颜色的光的上述第二像素单元的对。
[0176] 所公开的摄像方法使用上述摄像元件，其中，根据光向上述摄像元件入射的入射 角来选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述 一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节，该第二控制基于从上述第二像素单元 组读出的上述一对图像信号来进行上述摄影光学系统的焦点调节。
[0177] 所公开的摄像方法使用上述摄像元件，其中，根据光向上述摄像元件入射的入射 角来选择并执行第一控制和第二控制，该第一控制基于从上述第一像素单元组读出的上述 一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据，该第二控制基于从上述第二像素单元组读出的 上述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
[0178] 工业实用性
[0179] 根据本发明，可提供无论光的入射角如何都能够实现良好的拍摄品质的摄像元件 以及使用该摄像元件的摄像装置和摄像方法。
[0180] 以上，通过特定的实施方式说明了本发明，但是本发明不限于该实施方式，在不脱 离所公开的发明的技术思想的范围内能够进行各种变更。
[0181] 本申请基于2012年3月28日提出的日本专利申请（日本特愿2012-074307)，并 将其内容并入本文中。
[0182] 附图标记说明
[0183] 5固体摄像元件
[0184] 50a、50b、50c、50d 像素单兀
[0185] 53微透镜
[0186] PD光电转换部
【权利要求】
1. 一种摄像装置，具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光 束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中， 所述摄像元件具备包含所述一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单 元组和包含所述一对图像信号取得用的多个第二像素单元的第二像素单元组， 所述第一像素单元包含第一光电转换部和设于所述第一光电转换部上方的第一微透 镜， 所述第二像素单元包含第二光电转换部和设于所述第二光电转换部上方的第二微透 镜， 所述第一微透镜和所述第二微透镜以不同的规则性而配置， 所述摄像装置具备控制部，所述控制部根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并 执行第一控制和第二控制，所述第一控制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像 信号来进行所述摄影光学系统的焦点调节，所述第二控制基于从所述第二像素单元组读出 的所述一对图像信号来进行所述摄影光学系统的焦点调节。
2. 如权利要求1所述的摄像装置，其中， 所述第一微透镜在所述第一像素单元上的位置随着该第一像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 处于距所述摄像元件的中心部为大致同一距离处的所述第一微透镜和所述第二微透 镜各自相对于所述中心部的位置偏移量彼此不同。
3. 如权利要求1所述的摄像装置，其中， 所述第一微透镜在全部的所述第一像素单元中配置在相同位置上， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的摄像装置，其中， 所述第一像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第一像素单元和接近该第一像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二维状配置而得到的， 所述第二像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第二像素单元和接近该第二像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而得到的。
5. 如权利要求4所述的摄像装置，其中， 所述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元， 全部的所述像素单元的对由同一种类的像素单元构成， 与所述第一像素单元的对接近地配置检测与该对相同颜色的光的所述第二像素单元 的对。
6. -种摄像装置，具有能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光 束分别对应的一对图像信号的摄像元件，其中， 所述摄像元件具备包含所述一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单 元组和包含所述一对图像信号取得用的多个第二像素单元的第二像素单元组， 所述第一像素单元包含第一光电转换部和设于所述第一光电转换部上方的第一微透 镜， 所述第二像素单元包含第二光电转换部和设于所述第二光电转换部上方的第二微透 镜， 所述第一微透镜和所述第二微透镜以不同的规则性而配置， 所述摄像装置具备控制部，所述控制部根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并 执行第一控制和第二控制，所述第一控制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像 信号来生成并记录拍摄图像数据，所述第二控制基于从所述第二像素单元组读出的所述一 对图像信号来生成并记录拍摄图像数据。
7. 如权利要求6所述的摄像装置，其中， 所述控制部根据所述入射角来选择并执行第三控制，所述第三控制使用从所述第一像 素单元组读出的所述一对图像信号和从所述第二像素单元组读出的所述一对图像信号来 生成并记录拍摄图像数据。
8. -种摄像元件，能够输出与通过摄影光学系统的光瞳区域的不同部分的一对光束分 别对应的一对图像信号， 所述摄像元件具备： 包含所述一对图像信号取得用的多个第一像素单元的第一像素单元组；及 包含所述一对图像信号取得用的多个第二像素单元的第二像素单元组， 所述第一像素单元包含第一光电转换部和设于所述第一光电转换部上方的第一微透 镜， 所述第二像素单元包含第二光电转换部和设于所述第二光电转换部上方的第二微透 镜， 所述第一微透镜和所述第二微透镜以不同的规则性而配置。
9. 如权利要求8所述的摄像元件，其中， 所述第一微透镜在所述第一像素单元上的位置随着该第一像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移， 处于距所述摄像元件的中心部为大致同一距离处的所述第一微透镜和所述第二微透 镜各自相对于所述中心部的位置偏移量彼此不同。
10. 如权利要求8所述的摄像元件，其中， 所述第一微透镜在全部的所述第一像素单元中配置在相同位置上， 所述第二微透镜在所述第二像素单元上的位置随着该第二像素单元的位置从所述摄 像元件的中心部朝向周边部而向所述中心部侧偏移。
11. 如权利要求8?10中任一项所述的摄像元件，其中， 所述第一像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第一像素单元和接近该第一像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第一像素单元的对呈二维状配置而得到的， 所述第二像素单元组是将接收所述一对光束的一方的第二像素单元和接近该第二像 素单元并接收所述一对光束的另一方的第二像素单元的对呈二维状配置而得到的。
12. 如权利要求11所述的摄像元件，其中， 所述像素单元具有检测不同颜色的光的多种像素单元， 全部的所述像素单元的对由同一种类的像素单元构成， 与所述第一像素单元的对接近地配置检测与该对相同颜色的光的所述第二像素单元 的对。
13. -种摄像方法，使用权利要求8?12中任一项所述的摄像元件，其中， 根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并执行第一控制和第二控制，所述第一控 制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像信号来进行所述摄影光学系统的焦点 调节，所述第二控制基于从所述第二像素单元组读出的所述一对图像信号来进行所述摄影 光学系统的焦点调节。
14. 一种摄像方法，使用权利要求8?12中任一项所述的摄像元件，其中， 根据光向所述摄像元件入射的入射角来选择并执行第一控制和第二控制，所述第一控 制基于从所述第一像素单元组读出的所述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数据，所述 第二控制基于从所述第二像素单元组读出的所述一对图像信号来生成并记录拍摄图像数 据。
【文档编号】G02B7/28GK104221369SQ201380016798
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年2月8日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】小林诚 申请人:富士胶片株式会社
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