[发明专利]图像传感器和成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于单眼3D成像的图像传感器和一种安装有该图像传感器的成像装置。特别地，本发明涉及能够不仅拍摄3D图像(立体图像)而且拍摄高清晰度2D图像(平面图像)的传感器和成像装置。

背景技术

已经提出了如在以下专利文献1、2以及3中所公开的能够用单眼系统拍摄被摄体的3D图像的各种图像传感器。

在能够拍摄3D图像的图像传感器中，例如，如图27中所示，布置并且形成在二维阵列中的多个像素被划分成作为两个相邻像素对的成对像素2。在每对像素之中，一个像素配备有例如相对于其像素中心在水平右侧制成偏心的遮光膜开口2a，而另一个像素在水平相反侧即相对于其像素中心在水平左手侧制成偏心的遮光膜开口2b。

遮光膜开口2a在右手侧是偏心的使得右眼利用其观看被摄体的入射光能够被入射在其上。遮光膜开口2b在右手侧是偏心的使得左眼利用其观看被摄体的入射光能够被入射在其上。因此，由各具有遮光膜开口2a的像素所拍摄的图像被用作右眼图像并且由各具有遮光膜开口2b的像素所拍摄的图像被用作左眼图像，使得能够再现被摄体的立体图像(3D图像)。

图28是示出图27中成对像素的灵敏度和入射角依赖性的图表。在这里，图28中的零度指定零度的入射角，即，垂直入射在像素的光接收表面上的入射光的角度。加侧入射角指定从被相对于像素中心在右手侧制成偏心的遮光膜开口2a的方向的入射角。减侧入射角指定从被相对于像素中心在左手侧制成偏心的遮光膜开口2b的方向的入射角。具有遮光膜开口2a和2b的像素的灵敏度曲线I和II相应地具有入射角依赖性，并且成对像素之间的灵敏度差对应于相位差量。因为其中两个灵敏度曲线I和II彼此重叠的范围(阴影范围)与总面积的比是较小的，所以两个像素之间的相位差量增加。然而，当遮光开口2a和2b变窄以减少重叠范围时，灵敏度变得太低以致没有图像而是暗图像能够被拍摄。因此，遮光膜开口2a和2b必须被设置在适合的尺寸使得遮光膜开口能够被确定有适合的偏心率。

某些人可能想要甚至用能够拍摄3D图像的图像传感器来拍摄被摄体的2D图像。当2D图像使用图27中所示出的图像传感器的各个像素的检测信号来产生时，2D图像的质量由于具有遮光膜开口2a的每个像素的拍摄图像信号与具有遮光膜开口2b的每个像素的拍摄图像信号之间的相位差而劣化。

因此，当两个成对像度的拍摄信号被相加到彼此使得消除相位差量时，能够获得高质量2D图像。然而，由于像素的相加，分辨率相对于在图像传感器中提供的像素的数目被对分。因此，出现不能够拍摄高清晰2D图像的问题。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP-A-2010-263572

专利文献2：JP-A-2003-7994

专利文献3：JP-A-2007-279512

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供能够甚至用能够拍摄3D图像的图像传感器来拍摄高清晰度2D图像的图像传感器和成像装置。

问题的解决方案

根据本发明的图像传感器是包括下列的图像传感器：布置并且形成在二维阵列中的多个像素，使得像素的相邻像素构成成对像素并且构成该成对像素的第一像素和第二像素的入射光瞳相对于相应像素的中心在彼此相反的方向上被偏心地提供；其特征在于：

来自被摄体的光在第一像素中的入射角是在对应于像素的法线方向的0°与在最大光灵敏度下的入射角θmaxa之间的范围内的入射角θcA，并且其中第一像素的光灵敏度是在从最大光灵敏度的40%至80%的范围内；

第二像素中的入射角是在对应于像素的法线方向的0°与在最大光灵敏度下的入射角θmaxb之间的范围内的入射角-θcB，并且其中第二像素的光灵敏度是在从最大光灵敏度的40%至80%的范围内；以及

第一像素和第二像素相对于第一像素和第二像素的入射角的光灵敏度特性在从θcA到-θcB的入射角度范围内是平坦特性。

根据本发明的图像装置是包括以下各项的图像装置：前述图像传感器；以及在图像传感器前面的级中提供的光圈；其特征在于：成像装置还包括控制单元，该控制单元当拍摄平面图像时减少光圈使得入射光在图像传感器上的入射角度范围能够被限制在要求的角度范围内，并且当拍摄3D图像时开放光圈使得使得其入射角度范围在所要求的角度范围之外的入射光能够入射在图像传感器上。

发明的有益效果

根据本发明，当好的和高清晰度2D图像被拍摄时，入射光的入射角度范围限于前述预定角度范围使得能够获得2D图像。