[发明专利]图像拾取装置和图像拾取设备

说明书

技术领域

本发明涉及图像拾取装置和图像拾取设备，具体地涉及能够成像二维图像（2D图像）和三维图像（3D图像）的图像拾取装置和图像拾取设备。

背景技术

传统上，已经提出了一种能够使用具有分配给多个像素的一个微透镜的图像拾取元件来将任何给定深度方向上的任何给定二维图像嵌入到立体图像中的图像处理设备（专利文献1）。该专利文献1描述了从分配有一个微透镜的多个像素中产生具有不同视差的多个视差图像。

而且，还已经提出了这样一种立体视频成像设备：其配置成使得具有阵列形式的多个透镜的透镜阵列相机和普通相机布置为在水平方向上对齐，并且一个透镜眼（lens eye）相机用于根据低分辨率的多个图像来成像多个视差图像，而另一相机用于成像高分辨率的视频，使得各相机之间的视差矢量与透镜阵列相机的视差矢量彼此一致（专利文献2）。由该立体视频成像设备成像的视频包括具有精细视差间隔的多个视频和具有其矢量与该视频的矢量相等的大视差间隔的一个视频。关于分辨率，包括了具有精细分辨率的视频和具有粗糙分辨率的视频。通过内插视差和分辨率，可以成像具有大视差和高分辨率的图像。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利申请公开第2010-68018

PTL2：日本专利申请公开第2010-78768

发明内容

技术问题

专利文献1中描述的二维布置的多个微透镜（微透镜阵列）设置在一个成像透镜的成像表面上，并且在该微透镜阵列的成像位置处布置有多个图像拾取元件。一束光经由该微透镜阵列进入各图像拾取元件的每个像素。

因此，尽管专利文献1中描述的图像拾取设备可以从分配有一个微透镜的多个像素获得具有不同视差的多个视差图像，但该图像拾取设备不能获得高分辨率的2D图像。而且，尽管专利文献1描述了各滤色器可以二维布置于每个图像拾取元件上（专利文献1中段落[0022]），但专利文献1没有描述对分配有一个微透镜的多个像素的每一个上布置相同的滤色器。

另一方面，在专利文献2中描述的立体视频成像设备中，需要两个相机（即，一个透镜阵列相机和一个普通相机），从而不利地使该设备变重并且增加成本。

鉴于上述情况做出了本发明，本发明的目的是提供一种以低成本缩小了尺寸的成像拾取装置和图像拾取设备，其能够成像高分辨率的二维图像而且能够成像三维图像。

问题的解决方案

为了实现上述目的，根据本发明的图像拾取装置包括：多个光电转换元件，其沿行方向和列方向布置在半导体衬底上；第一微透镜，其是设置在多个光电转换元件中的一个光电转换元件之上的一个微透镜，第一微透镜将进入微透镜的光引导至该一个光电转换元件的光接收表面；以及第二微透镜，其是设置在所述多个光电转换元件中沿横向和纵向彼此相邻的n×n（n：大于等于2的整数）个光电转换元件之上的一个微透镜，第二微透镜对进入微透镜的光进行光瞳分割以将其引导至n×n光电转换元件中的每一个的光接收表面，第一微透镜和第二微透镜以混合方式设置，使得可以至少基于来自与第一微透镜相对应的光电转换元件的第一输出信号来产生二维图像、以及基于来自与第二微透镜相对应的任何光电转换元件的第二输出信号来产生三维图像。

根据本发明的图像拾取装置配置成包括以混合方式设置的其中针对一个光电转换元件（一个像素）设置一个微透镜的1-像素1-微透镜部件、以及其中针对横向和纵向上彼此相邻的n×n个光电转换元件（n×n像素）设置一个微透镜的n×n-像素1-微透镜部件。高分辨率的二维图像可以根据从具有小像素间距的1-像素1-微透镜部件输出的第一输出信号来产生。另一方面，三维图像可以根据从可以获得n×n个视点处的视差图像的n×n-像素1-微透镜部件输出的第二输出信号来产生。

在本图像拾取装置中，对于多种颜色的滤色器，在多个光电转换元件之上设置任何颜色的滤色器，并且对与第二微透镜相对应的n×n个光电转换元件设置相同颜色的滤色器。即，通过每一n×n-像素1-微透镜部件的相同颜色的各滤色器，可以按需执行像素相加。

在本图像拾取装置中，其处设置有第一微透镜的光电转换元件的数量与其处设置有第二微透镜的光电转换元件的数量彼此相等。

在本图像拾取装置中，将4×4个光电转换元件取作为一个块，并且其中对一个块提供16个第一微透镜的第一区域以及其中对一个块提供4个第二微透镜的第二区域以棋盘格方式布置。借助于此，滤色器的布置可以做成Bayer布置。