CN108140655A - 拍摄元件以及拍摄装置 - Google Patents

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Abstract

拍摄元件具备：第1拍摄部，其具有对入射光中的一部分的波长的光进行光电转换并使其他的波长的光透射的多个第1光电转换部；多个透镜，其供透射第1拍摄部后的光入射；以及第2拍摄部，其具有针对多个透镜中的每一个而设置有多个的、对入射光进行光电转换的第2光电转换部。

Description

拍摄元件以及拍摄装置
技术领域
本发明涉及拍摄元件以及拍摄装置。
背景技术
已知具有通常拍摄模式和再聚焦拍摄模式的拍摄装置(参照专利文献1)。在以往技术中，存在没有对由2个拍摄元件接收的颜色进行研究这一问题。
现有技术文献
专利文献1：日本国特开2009-17079号公报
发明内容
发明的第1技术方案涉及的拍摄元件具备：第1拍摄部，其具有对入射光中的一部分的波长的光进行光电转换并使其他的波长的光透射的多个第1光电转换部；多个透镜，其供透射第1拍摄部后的光入射；以及第2拍摄部，其具有针对多个透镜中的每一个而设置有多个的、对入射光进行光电转换的第2光电转换部。
发明的第2技术方案涉及的拍摄装置具备：第1技术方案涉及的拍摄元件；和图像处理部，其基于来自所述第1拍摄部的信号，生成第1图像数据，基于来自所述第2拍摄部的信号，生成像素数比所述第1图像数据的像素数少的第2图像数据。
附图说明
图1是说明相机的主要部分构成的图。
图2是提取出相机的光学系统的立体图。
图3是第1拍摄元件、微透镜阵列以及第2拍摄元件的剖视图。
图4是从Z轴正方向观察图3的拍摄元件的主视图。
图5(a)是表示在光电转换元件阵列的像素中进行光电转换的波段的图。图5(b)是表示在受光元件阵列的像素中进行光电转换的波段的图。
图6是例示控制部所执行的相机处理的流程的流程图。
图7是示意地示出构成微镜阵列的多个微镜中的一个微透镜的结构的剖视图。
具体实施方式
<拍摄装置的概要>
图1是说明一个实施方式的相机100的主要部分构成的图。在图1所示的坐标轴中，来自被拍摄对象的光朝向Z轴负方向。另外，将朝上且与Z轴正交的朝向设为Y轴正方向，将与纸面垂直的跟前方向且与Z轴以及Y轴正交的朝向设为X轴正方向。在以后所示的几个图中，将图1的坐标轴作为基准来表示各个图中的朝向。
在图1中，拍摄镜头201构成为能够更换，安装在相机100的机身使用。此外，也可以将拍摄镜头201构成为与相机100的机身一体。
相机100具有第1拍摄元件(拍摄部)202和第2拍摄元件(拍摄部)204，能够用1拍(shot)拍摄多个图像。拍摄镜头201将来自被拍摄对象的光导向第1拍摄元件202。第1拍摄元件202具有透光性，对入射的被拍摄对象光中的一部分进行光电转换(吸收)，并使入射的被拍摄对象光中的一部分(未被吸收的光)透射。
与第1拍摄元件202的Z轴负侧的面接近(也可以接触)地设置有微透镜阵列203。透射第1拍摄元件202后的光向微透镜阵列203入射。
微透镜阵列203通过将微小透镜(下述的微透镜L)二维排列成栅格状或蜂窝形状而构成。在相对于微透镜阵列203的Z轴负方向上设置有第2拍摄元件204。通过微透镜阵列203后的被拍摄对象光向第2拍摄元件204入射。第2拍摄元件204对入射的被拍摄对象光进行光电转换。
控制部205控制相机100的拍摄动作。即，进行对第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204的光电转换时的驱动控制、从第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204读出光电转换后的像素信号等的控制。
从第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204分别读出的像素信号向图像处理部207发送。图像处理部207对两像素信号实施预定的图像处理。图像处理后的图像数据记录于存储卡等记录介质206。
此外，也可以不对从第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204分别读出的像素信号实施图像处理，作为所谓的RAW数据记录于记录介质206。
显示部208对基于图像数据的图像进行再现显示、显示操作菜单画面等。对显示部208的显示控制由控制部205进行。
图2是提取了相机100的光学系统即拍摄镜头201、第1拍摄元件202、微透镜阵列203以及第2拍摄元件204的立体图。第1拍摄元件202配置于拍摄镜头201的预定焦面。
此外，为了便于理解地进行图示，加宽第1拍摄元件202、微透镜阵列203、以及第2拍摄元件204的间隔而进行图示，但实际上使第1拍摄元件202和微透镜阵列203紧贴。另外，第1拍摄元件202与第2拍摄元件204的间隔是与构成微透镜阵列203的微透镜L的焦距对应的距离。
<通常图像>
上述的相机100的第1拍摄元件202对通过拍摄镜头201投射到第1拍摄元件202的被拍摄对象像进行拍摄。在本申请说明书中，将由第1拍摄元件202拍摄到的图像称为通常图像。
<光场图像>
相机100的第2拍摄元件204对透射第1拍摄元件202后的光的像进行拍摄。第2拍摄元件204构成为使用光场摄影(Light Field Photography)技术来拍摄视点不同的多个图像。
在图2中，来自被拍摄对象的不同部位的光向微透镜阵列203的各微透镜L入射。即，向微透镜阵列203入射后的光，由构成微透镜阵列203的微透镜L分割为多个。并且，通过各微透镜L后的光分别向在对应的微透镜L后(Z轴负方向)排列的第2拍摄元件204的像素组PXs入射。
此外，在图2中，示出了微透镜阵列203具有5个×5个的微透镜L的例子，但是，构成微透镜阵列203的微透镜L的数量不限于图示的数量。
通过各微透镜L后的光由在该微透镜L后(Z轴负方向)排列的第2拍摄元件204的像素组PXs分割为多个。即，构成像素组PXs的各像素分别接收来自被拍摄对象的某部位且通过拍摄镜头201的不同区域后的光。
通过以上的构成，按被拍摄对象的不同部位，得到与微透镜L的数量相应的小图像，该小图像是表示被拍摄对象光通过拍摄镜头201后的区域的光量分布。在本申请说明书中，将这样的小图像的集合称为光场(LF)图像。
在第2拍摄元件204中，根据在各微透镜L后(Z轴负方向)排列的多个像素的位置，确定光向各像素的入射方向。即，由于微透镜L与其后的第2拍摄元件204的各像素的位置关系作为设计信息是已知的，所以可以求出经由微透镜L入射各像素的光线的入射方向(方向信息)。因此，第2拍摄元件204的各像素的像素信号表示来自预定的入射方向的光的强度(光线信息)。
在本申请说明书中，将入射第2拍摄元件204的像素的来自预定方向的光称为光线。
<再聚焦处理>
一般，LF图像使用其数据实施图像的再聚焦处理。再聚焦处理是指通过进行基于LF图像所具有的上述光线信息和上述方向信息的运算(对光线进行排序的运算)来生成任意的焦点位置或视点处的图像的处理。在本申请说明书中，将通过再聚焦处理生成的任意的焦点位置或视点处的图像称为再聚焦图像。由于这样的再聚焦处理(也可以称为再构筑处理)是公知的，因此，对于再聚焦处理的详细的说明省略。
此外，再聚焦处理既可以通过图像处理部207在相机100内进行，也可以将记录于记录介质206的LF图像的数据向个人计算机等外部设备发送，使外部设备来进行。
<拍摄元件的结构>
接着，对相机100的拍摄元件的具体的构成例进行说明。在本实施方式中，对从第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204独立地读出光电转换后的像素信号的例子进行说明。图3是第1拍摄元件202、微透镜阵列203以及第2拍摄元件204的剖视图，表示与X-Z平面平行的剖面。图4是从Z轴正方向观察图3的拍摄元件的主视图。
在图3、图4中，拍摄元件具有将第1拍摄元件202、微透镜阵列203以及第2拍摄元件204组合而成的构造。从第1拍摄元件202读出通常图像的像素信号。另外，从第2拍摄元件204读出LF图像的像素信号。
<第1拍摄元件>
第1拍摄元件202具有从Z轴负方向依次重叠有形成在透明基板上的读出电路层202C、光电转换元件阵列202B以及透明电极层202A的结构。
透明电极层202A为了向光电转换元件阵列202B中的光电转换元件施加电压而设置。作为透明电极层202A，可以使用可见光透射的透明性高的各种光学材料。作为光学材料的一例，可以举出铟锡氧化膜(ITO)等无机透明电极膜或Polyethylene dioxythiophenepolystyrene sulphonate(PEDT/PSS)等有机透明导电膜。
图5(a)是示出在光电转换元件阵列202B的像素中进行光电转换的波段的图。光电转换元件阵列202B例如具有对于Ye(黄)、Mg(品红)、Cy(青)的波段的光分别具有峰值感度的多个光电转换元件如图5(a)那样排列成二维阵列状的构造。
光电转换元件阵列202B的各像素通过由有机系的光电转换材料形成的光电转换元件构成。例如，在奇数行的各像素位置交替地配置分别对Ye和Mg的光进行光电转换的有机光电膜，在偶数行的各像素位置交替地配置分别对Mg和Cy的光进行光电转换的有机光电膜。
各像素位置的光电转换元件吸收进行光电转换的波段的光，透射不进行光电转换的波段的光。即，对Ye的光进行光电转换的像素透射Ye的补色即B(蓝)的光。另外，对Mg的光进行光电转换的像素透射Mg的补色即G(绿)的光。进而，对Cy的光进行光电转换的像素透射Cy的补色即R(红)的光。
图5(a)的标号L表示构成设置在第1拍摄元件202后(Z轴负方向)的微透镜阵列203的1个微透镜。透射光电转换元件阵列202B的光电转换元件后的B、G、R的光向后面的微透镜L入射。即，第1拍摄元件202的多个像素位置的光电转换元件与1个微透镜L对应。
读出电路层202C包括未图示的像素电极、读出通过光电转换元件阵列202B进行了光电转换后的像素信号的读出电路。像素电极由透射可见光的透明性高的光学材料构成。作为光学材料的一例，可以举出上述的铟锡氧化膜(ITO)等无机透明电极材料或PEDT/PSS等有机透明导电膜。另外，读出电路例如由薄膜晶体管(TFT)阵列构成。
此外，也可以是，针对光电转换元件阵列202B的各像素位置的每一个(拍摄镜头侧)，设置与微透镜阵列203相独立的微透镜，使得向各像素位置的光电转换元件入射的光量变多。
<微透镜阵列>
图3、图4的微透镜阵列203的微透镜L1～L6与透射基板203A一体地形成。透射基板203A例如使用玻璃基板、塑料基板或二氧化硅基板等。微透镜阵列203例如能够通过注塑成型、加压成型等形成。
此外，也可以将微透镜L1～L6形成为与透射基板203A是分体的。
另外，也可以使微透镜阵列203的Z轴负侧的面贴合于第2拍摄元件204而作为第2拍摄元件204的封装部件发挥功能。由此，第2拍摄元件204能够在比微透镜阵列203靠Z轴正侧省略玻璃或树脂等封装部件。
微透镜阵列203的透射基板203A具有与各微透镜L1～L6的焦距相应的厚度。作为一例可举出透射基板203A的厚度为0.3mm至几mm的程度。
<第2拍摄元件>
图3的第2拍摄元件204可以使用通常使用的CCD图像传感器、CMOS图像传感器等。第2拍摄元件204具有从Z轴负方向起依次重叠了在硅基板204C上形成的受光元件阵列204B以及滤色器阵列204A的结构。
图5(b)是表示在受光元件阵列204B的像素中进行光电转换的波段的图。如上所述，在透射光电转换元件阵列202B(第1拍摄元件202)中的各光电转换元件的光是B、G、R中的任意一种光时，在本实施方式中，构成为B、G、R的光进行混合而分别向构成在图5(b)的微透镜L后(Z轴负方向)排列的像素组PXs的各像素PX入射。因此，在第2拍摄元件204设置有滤色器阵列204A。
图3的滤色器阵列204A例如具有分别选择性地透射RGB(红、绿、蓝)的波段的光的多个滤波器如图5(b)那样排列成二维阵列状的构造。滤色器阵列204A与受光元件阵列204B的各像素PX的位置对应，例如，在奇数行的各像素位置交替地配置分别透射B和G的光的滤波器，在偶数行的各像素位置交替地配置分别透射G和R的光的滤波器。
对受光元件阵列204B的各像素PX配置光电二极管等受光元件。如图4、图5(b)所示那样，受光元件阵列204B的多个像素PX形成为二维阵列状。在像素PX之间具有未图示的电荷转移电极和在电荷转移电极上形成的遮光膜。经由上述滤色器阵列204A向各像素PX入射B、G、R中的任意一种光。各像素PX产生与向光电二极管的入射光量对应的电荷。存储在各像素PX中的电荷通过未图示的转移晶体管而向电荷转移电极依次转移，并依次被读出。
在此，关于第2拍摄元件204，形成为背面照射型的结构，像素PX的光电二极管设置在电荷转移电极的背面侧(Z轴正侧)。一般，若设为背面照射，则与表面照射的情况相比，能够增大向光电二极管的开口，因此，可以抑制在第2拍摄元件204中进行光电转换的光量的降低。因此，即便不按各像素PX设置聚光透镜，也能够向像素PX入射充分的强度的光。因此，能够形成为在从微透镜阵列203到第2拍摄元件204之间不具有其他透镜的结构。其结果，能够使第2拍摄元件204的Z轴正侧的面平坦，能够容易地对第2拍摄元件204接合微透镜阵列203。
在图4中，微透镜L1～L6位于第1拍摄元件202后(Z轴负方向)。并且，第2拍摄元件204的滤色器阵列204A位于微透镜L1～L6后(Z轴负方向)。将每一个微透镜的结构放大后的图，相当于图5(b)。关于第2拍摄元件204的受光元件阵列204B，多个像素PX形成为二维阵列状，对微透镜L1～L6的每一个分配由预定数的像素PX构成的像素组PXs。
此外，在图5(b)中，用白色背景表示多个像素PX中的像素组PXs，用斜线表示不包含于像素组PXs的像素。
在图4、图5(b)中，示出对微透镜L1～L6的每一个分配8个×8个的像素组PXs的例子，但是，构成像素组PXs的像素PX的数量不限定于图示的数量。另外，图4的微透镜L1～L6的数量也不限定于图示的数量。此外，受光元件阵列204B中的像素PX的排列，既可以如图2那样按各微透镜L将像素组PXs隔开距离地排列，也可以如图4、图5(b)所示那样，以不将像素组PXs隔开距离的方式，将多个像素PX排列成二维阵列状。
本实施方式中，构成为在第1拍摄元件202的像素间隔(间距，pitch)与第2拍摄元件204的像素间隔(间距)的关系中，第1拍摄元件202的像素间隔比第2拍摄元件204的像素间隔宽。理由是为了将可见光范围内的衍射光的发生抑制为少。第1拍摄元件202的像素间隔例如优选为4μm以上，更优选20μm以上。上述像素间隔是两个相邻像素的中央部的间隔。
<控制>
控制部205进行通过提高第2拍摄元件204的感度、延长曝光时间(电荷存储时间)来提高在第2拍摄元件204中取得的LF图像的像素信号电平的控制。
其理由是，虽说使第2拍摄元件204形成为背面照射型的结构，但与第1拍摄元件202相比，第2拍摄元件204的像素尺寸小，所取得的LF图像的像素信号电平比通常图像的像素信号电平低。
控制部205基于在第1拍摄元件202中得到的像素信号电平，决定第2拍摄元件204的感度。例如，在第1拍摄元件202中得到的像素信号电平越低则使第2拍摄元件204的感度越高，或者对第2拍摄元件204的感度进行调节以使得在第2拍摄元件204中得到的像素信号电平接近在第1拍摄元件202中得到的像素信号电平。
另外，控制部205基于在第1拍摄元件202中得到的像素信号电平，决定第2拍摄元件204的电荷存储时间。例如，在第1拍摄元件202中得到的像素信号电平越低则使第2拍摄元件204的电荷存储时间越长，或者对第2拍摄元件204的电荷存储时间进行调节以使得在第2拍摄元件204中得到的像素信号电平接近在第1拍摄元件202中得到的像素信号电平。
<记录>
控制部205生成记录于记录介质206的图像文件。控制部205在仅记录通常图像的通常拍摄模式的情况下，图像文件中包含基于从第1拍摄元件202读出的像素信号的通常图像的数据。
控制部205在记录LF图像的LF拍摄模式的情况下，图像文件中包含基于从第2拍摄元件204读出的像素信号的LF图像的数据。作为LF图像的数据，可以在图像文件中包含通过再聚焦处理生成的任意的焦点位置或视点处的图像(再聚焦图像)的数据。在该情况下，能够将LF图像的数据和再聚焦图像的数据作为关联的多个图像的数据包含于图像文件。
在图像文件中包含关联的多个图像的数据的情况下，可以生成多图像格式(Multi-Picture Format)形式的图像文件。多图像格式形式的图像文件中包含关联的多个图像的数据。
另外，在图像文件中包含关联的多个图像的数据的情况下，也可以生成具有相同文件名称但扩展名的名称不同的多个图像文件，使得各含有与这些多个图像文件关联的多个图像的数据中的一个数据。例如，将包含LF图像的数据的图像文件和包含再聚焦图像的数据的图像文件设为扩展名的名称不同的相同文件名称。通过设为相同文件名称，对用户而言会容易明白包含关联的图像的数据这一情况。
一般，能够从LF图像的数据生成与多个焦点位置对应的多个再聚焦图像。在基于LF图像的数据生成了与多个焦点位置对应的多个再聚焦图像的数据的情况下，关联的图像数变多，因此，通过利用上述的多图像格式形式的图像文件、具有相同文件名称但扩展名的名称不同的多个图像文件，对用户而言能够容易地处理图像的数据。
控制部205，除了选择记录通常图像的通常拍摄模式和记录LF图像的LF拍摄模式之外，还可以选择记录通常图像和LF图像这双方的数据的双拍摄模式。在双拍摄模式的情况下，记录通常图像的数据和LF图像的数据这双方，因此，形成为将通常图像的数据与LF图像的数据相关联的多个图像的数据。在该情况下，通过利用上述的多图像格式形式的图像文件、具有相同文件名称但扩展名的名称不同的多个图像文件，对于用户而言也能够容易地处理图像的数据。
<流程图的说明>
图6是例示控制部205执行的相机处理的流程的流程图。控制部205，在进行了主开关的接通(ON)操作的情况下、在进行了从休眠状态的恢复操作的情况下，执行进行图6的处理的程序。在图6的步骤S10中，控制部205进行模式选择。控制部205例如基于未图示的操作部件的设定状态，判断是通常拍摄模式、LF拍摄模式还是双拍摄模式，进入步骤S20。
控制部205也可以取代基于操作部件的设定状态进行模式选择，而自动判断模式选择。例如，在根据拍摄场景模式自动判断模式选择的情况下，控制部205在远景拍摄或天体拍摄的情况下选择通常拍摄模式。在这些拍摄中，依据基于LF图像生成再聚焦图像的必要性低这一想法。
另外，控制部205在根据相机100的状态进行自动判断的情况下，例如，在电池的余量降低至预定值以下的情况下，选择LF拍摄模式。该情况是依据省略自动焦点调节(AF)动作而进行省电动作来延缓电池的余量降低这一想法。这是因为，如果有LF图像的数据，则以后能够生成任意的焦点位置的再聚焦图像。
在步骤S20中，控制部205选择作为驱动对象的拍摄元件而进入步骤S30。控制部205在通常拍摄模式的情况下以及双拍摄模式的情况下，将第1拍摄元件202作为驱动对象。另外，控制部205在LF拍摄模式的情况下以及双拍摄模式的情况下，将第2拍摄元件204作为驱动对象。即，在双拍摄模式的情况下，将第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204双方作为驱动对象。
在步骤S30中，控制部205通过驱动在步骤S20中选择出的拍摄元件来进行拍摄动作，进入步骤S40。在步骤S40中，控制部205向图像处理部207发送指示，对从第1拍摄元件202或第2拍摄元件204、或者第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204读出的像素信号，进行预定的图像处理而进入步骤S50。图像处理例如包含轮廓增强处理、颜色插值处理、白平衡处理等。
此外，也可以在步骤30之前存在判别是否进行了快门释放的步骤，若进行了释放，则进入步骤30。
此外，控制部205在步骤S10的模式选择中选择了LF拍摄模式或双拍摄模式的情况下，对于从第2拍摄元件204读出的图像信号，作为图像处理进行再聚焦处理，由此，生成预定的焦点位置或视点处的再聚焦图像。
在步骤S50中，控制部205使显示部208对基于图像处理后的数据的图像进行再现显示。控制部205在步骤S10的模式选择中选择了双拍摄模式的情况下，使显示部208显示通常图像和再聚焦图像。通常图像和再聚焦图像的显示，既可以使两者排列地进行显示，也可以一个图像一个图像地对两者的显示进行切换地进行显示。
另外，控制部205，在步骤S10中选择了LF拍摄模式以及双拍摄模式且在步骤S50中使显示部208显示了再聚焦图像的情况下，也可以基于用户操作使图像处理部207进行再次的再聚焦处理，使显示部208显示通过再次的再聚焦处理生成的再聚焦图像。例如，在用户对显示部208所显示的再聚焦图像中的一部分进行了轻击(tap)操作的情况下，使显示部208显示对显示于该轻击位置的被拍摄对象对焦的再聚焦图像。
另外，控制部205，在用户对显示于显示部208的未图示的操作条进行了移动操作的情况下，也可以使显示部208显示与操作条的移动量对应地使焦点位置不同的再聚焦图像。
在步骤S60中，控制部205生成图像文件并进入步骤S70。控制部205，如上所述，在通常拍摄模式的情况下生成包含通常图像的数据的图像文件。另外，在LF拍摄模式的情况下，生成包含LF图像的数据、或包含LF图像的数据以及再聚焦图像的数据的图像文件。进而，在双拍摄模式的情况下，生成包含通常图像的数据以及LF图像的数据、或包含通常图像的数据、LF图像的数据以及再聚焦图像的数据的图像文件。
在步骤S70中，控制部205将图像文件记录于记录介质206并进入步骤S80。在步骤S80中，控制部205判定是否结束。控制部205例如在进行了主开关的切断(OFF)操作的情况下或以无操作状态经过了预定时间的情况下，对步骤S80进行肯定判定，结束图6的处理。另一方面，控制部205例如在进行了对相机100的操作的情况下对步骤S80进行否定判定，返回步骤S10。返回步骤S10后的控制部205重复上述的处理。
根据上述的实施方式，可以得到如下的作用效果。
(1)相机100的拍摄元件具备：第1拍摄元件202，其具有多个第1拍摄像素，所述多个第1拍摄像素对入射光中的一部分的光进行光电转换并使一部分的光透射，且各自进行光电转换的光的颜色(Ye、Mg、Cy)和透射的光的颜色(B、G、R)不同；微透镜阵列203，其具有多个微透镜L，透射多个第1拍摄像素后的不同的颜色(B、G、R)的光向多个微透镜L中的一个微透镜L入射；以及第2拍摄元件204，其具有供透射多个微透镜L中的一个微透镜L后的光入射的多个第2拍摄像素PX。由此，能够利用第1拍摄元件202和第2拍摄元件204这双方，分别以彩色进行拍摄。
(2)在上述拍摄元件中，第1拍摄元件202的第1拍摄像素的数量比微透镜L的数量多。即，由于透射多个第1拍摄像素后的不同的颜色(B、G、R)的光向微透镜L入射，因此，能够抑制颜色不均。
(3)在上述拍摄元件中，第1拍摄元件202的第1拍摄像素的间隔比第2拍摄元件204的第2拍摄像素PX的间隔宽，因此能够抑制衍射光的发生。其结果，能够防止所取得的图像的画质劣化。
(4)在上述拍摄元件中，第1拍摄元件202的第1拍摄像素的间隔(30nm以上)例如是使由于向第1拍摄元件202入射的入射光而产生的可见光的衍射光变少的间隔，因此，能够防止所取得的图像的画质劣化。
(5)在上述拍摄元件中，第2拍摄元件204的多个第2拍摄像素PX分别对不同的颜色(B、G、R)的光进行光电转换，因此，能够通过第2拍摄元件204取得彩色的LF图像。
(6)在上述拍摄元件中，第2拍摄元件204的第2拍摄像素PX进行光电转换的光的颜色(B、G、R)与第1拍摄像素进行光电转换的光的颜色(Ye、Mg、Cy)不同。由此，能够形成为有效利用了有机光电膜的特性的结构。
(7)在上述拍摄元件中，层叠了第1拍摄元件202、微透镜阵列203和第2拍摄元件204。由此，能够使拍摄元件一体化而容易使用。
(8)相机100具备：上述拍摄元件202～204；基于由第1拍摄元件202的第1拍摄像素生成的第1像素信号，生成通常图像的数据的图像处理部207；以及基于由第2拍摄元件204的第2拍摄像素PX生成的第2像素信号，生成与通常图像的数据相比像素数少的LF图像的数据的图像处理部207。由此，能够通过1个镜头的拍摄得到2个不同种类的图像。
(9)在相机100中具备控制部205，所述控制部205对通常拍摄模式和LF拍摄模式进行切换，所述通常拍摄模式是生成基于由图像处理部207生成的通常图像的数据的通常图像的模式，所述LF拍摄模式是生成基于由图像处理部207生成的LF图像的数据的再聚焦图像的模式。由此，能够适当地切换得到2个不同种类的图像的拍摄模式。
(10)在相机100中，控制部205根据所设定的拍摄场景模式对通常拍摄模式和LF拍摄模式进行切换。由于基于拍摄场景模式那样的相机100的设定状态，自动地切换拍摄模式，因此，可以得到对用户而言容易使用的相机100。
也能够对以上说明的实施方式的拍摄元件进行如下说明。
(1)拍摄元件具备：第1拍摄部202，其具有对入射光中的一部分的波长的光进行光电转换并使其他的波长的光透射的多个第1光电转换部202B；供透射第1拍摄部后的光入射的多个透镜L，即构成微透镜203的各个透镜L；以及第2拍摄部204，其具有针对多个透镜中的每一个而设置有多个的、对入射光进行光电转换的第2光电转换部204B。
(2)构成上述(1)记载的拍摄元件的第1拍摄部202的第1光电转换部202B的数量比第2拍摄部204的第2光电转换部204B的数量少。
(3)在上述(1)、(2)的拍摄元件中，两个相邻的第1光电转换部202B的中心的间隔比两个相邻的第2光电转换部204B的中心的间隔宽。
(4)在上述(1)～(3)的拍摄元件中，第1拍摄部202的分辨率比第2拍摄部204的分辨率低。
(5)在上述(3)的拍摄元件中，两个相邻的第1光电转换部202B的中心的间隔为4μm以上。
(6)在上述(1)～(5)的拍摄元件中，多个第2光电转换部204B分别对不同的波长的光进行光电转换。
(7)在上述(6)的拍摄元件中，第2光电转换部204B进行光电转换的光的波长与第1光电转换部202B进行光电转换的光的波长不同。
(8)在上述(6)的拍摄元件中，第2光电转换部204B进行光电转换的光的波长与第1光电转换部202B进行光电转换的光的波长相同。
(9)在上述(6)～(8)的拍摄元件中，多个第1光电转换部202B由对不同的波长的光进行光电转换的有机光电膜构成，多个第2光电转换部204B由滤色器以及光电转换部、或者在深度方向上接收不同的波长的光的光电转换部构成。
(10)在上述(1)～(9)的拍摄元件中，具备具有多个透镜L的透镜阵列203，第1拍摄部202、透镜阵列203和第2拍摄部204被层叠。
(11)拍摄装置具备：上述(1)～(10)的拍摄元件；和图像处理部，其基于来自第1拍摄部202的信号，生成第1图像数据，基于来自第2拍摄部204的信号，生成与第1图像数据相比像素数少的第2图像数据。
(12)在上述(11)的拍摄装置中，具备模式切换部，所述模式切换部对第1模式和第2模式进行切换，所述第1模式是生成基于由图像处理部生成的第1图像数据的第1图像的模式，所述第2模式是生成基于由图像处理部生成的第2图像数据的第2图像的模式。
(13)在上述(12)的拍摄装置中，模式切换部根据所设定的拍摄场景模式对第1模式和第2模式进行切换。
如下的变形也包含于本发明的范围内，也可以将变形例的一个或多个与上述的实施方式进行组合。
(变形例1)
上述实施方式中，也可以通过在透射基板203A内部形成具有比透明基板203A的折射率高的折射率的透镜区域而具有微透镜L1～L6的功能。
由此，能够使微透镜阵列203的Z轴正侧的面平坦化。
若使微透镜阵列203的Z轴正侧的面平坦，则能够确保在微透镜阵列203的Z轴正侧的面与第1拍摄元件202的Z轴负侧的面接合的情况下的接合面较宽。由此，能够容易地构成将第1拍摄元件202、微透镜阵列203以及第2拍摄元件204层叠而成的一体型的拍摄元件。
(变形例2)
作为使微透镜阵列203的Z轴正侧的面平坦化的其他的例子，也可以通过用比构成微透镜L1～L6的部件的折射率低的低折射的透明部件填埋图3的微透镜L1～L6的周围的凹面来进行平坦化。
另外，也可以通过使用菲涅尔透镜来取代微透镜L1～L6，而将透镜阵列构成为薄型。在该情况下，也可以通过用比构成菲涅尔透镜的部件的折射率低的低折射的透明部件填埋菲涅尔透镜的周围的凹面来进行平坦化。
此外，也可以取代微透镜L1～L6，而利用双凸透镜(lenticular lens)构成透镜阵列。在该情况下，也可以通过用比构成双凸透镜的部件的折射率低的低折射的透明部件填埋双凸透镜的周围的凹面来进行平坦化。
(变形例3)
作为具有多个微透镜L的微透镜阵列203的替代，也可以使用本申请申请人在先申请并已被进行了国际公开的WO14/129630号所记载的具有多个微镜的微镜阵列。图7是示意地示出构成微镜阵列的多个微镜23B中的一个微镜的结构的剖视图。微镜阵列是图7所示的微镜23B以二维阵列状排列多个而形成的微镜阵列。
微镜23B，通过从接近第1拍摄元件202的一侧起依次层叠反射型直线偏振光板122、四分之一波长(1/4λ)板123、反射镜124而构成。反射型直线偏振光板122使入射光中的S偏振光成分反射并使P偏振光成分透射。四分之一波长板123被设置成相对于反射型直线偏振光板122的轴为45度的朝向。
反射镜124，是在透明基板形成凹面后、用具有与透明基板同一折射率的光学接合剂填充凹面而形成的。在凹面(或其背侧的凸面)涂敷胆甾型液晶来形成圆偏振光分离层。由胆甾型液晶形成的圆偏振光分离层使左旋圆偏振光通过，使右旋圆偏振光原样反射。反射镜124被设置成第2拍摄元件204位于其焦点位置。凹面对于右旋圆偏振光作为反射镜发挥作用，因此，相对于凹面的曲率半径R，其焦距f为R/2。与此相对，一般，在平凸微透镜的情况下，焦距f是2R，因此，通过使用反射镜124，能够使焦距f缩短到微透镜的情况下的1/4的长度。
将以上那样形成的微镜23B排列成二维阵列状的微镜阵列，能够使Z轴正侧的面以及Z轴负侧的面平坦化。由此，能够确保在微镜阵列的Z轴正侧的面与第1拍摄元件202的Z轴负侧的面接合的情况下的接合面较宽。另外，能够确保在微镜阵列的Z轴负侧的面与第2拍摄元件204的Z轴正侧的面接合的情况下的接合面较宽。
(变形例4)
也可以将在第1拍摄元件202中进行光电转换的波段设为YeMgCy→RGB。一般，与YeMgCy的情况下的波段相比，RGB的情况下的波段窄。因此，若将在第1拍摄元件202中进行光电转换的波段设为RGB，则对于被吸收(光电转换)的波段(RGB)，作为补色的透射波段(YeMgCy)变宽，因此，能够使在第2拍摄元件204中进行光电转换的光量增加。作为其结果，能够提高在第2拍摄元件204中取得的LF图像的像素信号电平。
此外，在第2拍摄元件204中进行光电转换的波段可以是RGB不变，但也可以是YeMgCy。
(变形例5)
作为第2拍摄元件204，也可以使用进行光电转换的波段根据元件的厚度方向(Z轴方向)而不同的图像传感器。在使用该图像传感器的情况下，能够不需要滤色器阵列204A，而且也不需要对从第2拍摄元件204读出的像素信号的颜色插值处理。不使用滤色器阵列204A，能够得到使在第2拍摄元件204中进行光电转换的光量增加的效果。作为其结果，能够提高通过第2拍摄元件204取得的LF图像的像素信号电平。
另外，如果不需要进行颜色插值处理，则能够得到减轻图像处理部207的处理负担的效果。
(变形例6)
在上述实施方式中，对于通过独立的读出电路从第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204读出光电转换后的像素信号的例子进行了说明。也可以取代该例子，而构成为通过共通的读出电路从第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204读出光电转换后的像素信号。
在变形例6中，例如在图3的微透镜阵列203的透射基板203A设置微细孔211，通过在该微细孔211形成导体而将第1拍摄元件202与第2拍摄元件204之间电连接。由此，能够将第1拍摄元件202与第2拍摄元件204之间的电路进行连接，因此，成为能够通过共通的读出电路读出通过第1拍摄元件202以及第2拍摄元件204进行光电转换后的像素信号。
(变形例7)
也可以在图3的微透镜阵列203中，在各微透镜L1～L6的边界部分设置遮挡光的间隔壁210。设置间隔壁210的理由，是为了使得通过微透镜L1～L6后的光由在该微透镜L1～L6后(Z轴负方向)排列的像素组PXs接收，而不进入在相邻的微透镜L1～L6后排列的像素组PXs。间隔壁210例如通过机械加工或蚀刻在微透镜阵列203形成栅格状的深的槽，并在该槽中填充遮光性树脂而形成。
(变形例8)
在上述实施方式中，例示了拍摄静态图像的情况，但也可以适用于拍摄动态图像的情况。
上述，对各种实施方式以及变形例进行了说明，但是本发明不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内能够想到的其他的技术方案也包含于本发明的范围内。
因此，以下的拍摄元件以及拍摄装置也包含于本发明。
(1)一种拍摄元件，具备：第1拍摄部，其具有多个第1拍摄像素，所述多个第1拍摄像素对入射光中的一部分的光进行光电转换并使一部分的光透射，且各自进行光电转换的光的颜色与透射的光的颜色不同；微透镜阵列，其具有多个微透镜，透射多个第1拍摄像素后的不同的颜色的光向多个微透镜中的一个微透镜入射；以及第2拍摄部，其具有供透射多个微透镜中的一个微透镜后的光入射的多个第2拍摄像素。
(2)在上述(1)的拍摄元件中，第1拍摄像素的数量比微透镜的数量多。
(3)在上述(1)、(2)的拍摄元件中，第1拍摄像素的间隔比第2拍摄像素的间隔宽。
(4)在上述(3)的拍摄元件中，第1拍摄像素的间隔是使由于向第1拍摄部的入射光而产生的衍射光变少的间隔。
(5)在(1)～(4)的拍摄元件中，多个第2拍摄像素分别对不同的颜色的光进行光电转换。
(6)在上述(5)的拍摄元件中，第2拍摄像素进行光电转换的光的颜色与第1拍摄像素进行光电转换的光的颜色不同。
(7)在上述(5)的拍摄元件中，第2拍摄像素进行光电转换的光的颜色与第1拍摄像素进行光电转换的光的颜色相同。
(8)在上述(5)～(7)的拍摄元件中，第1拍摄部由对不同的颜色的光进行光电转换的有机光电膜、或者滤色器以及有机光电膜构成，第2拍摄部由滤色器以及受光部、或者在深度方向上接收不同的颜色的光的受光部构成。
(9)在(1)～(8)的拍摄元件中，第1拍摄部、所述微透镜阵列和第2拍摄部被层叠。
(10)拍摄装置具备：上述(1)～(9)的拍摄元件；基于在第1拍摄像素中生成的第1信号来生成第1图像数据的第1图像数据生成部；基于在第2拍摄像素中生成的第2信号来生成像素数比第1图像数据的像素数少的第2图像数据的第2图像数据生成部。
(11)在上述(10)的拍摄装置中，具备模式切换部，所述模式切换部对第1模式和第2模式进行切换，所述第1模式是生成基于由第1图像数据生成部生成的第1图像数据的第1图像的模式，所述第2模式是生成基于由第2图像数据生成部生成的第2图像数据的第2图像的模式。
(12)在上述(11)的拍摄装置中，模式切换部根据所设定的拍摄场景模式对第1模式和所述第2模式进行切换。
如下的优先权基础申请的公开内容作为引用文被援引至此。
日本国专利申请2015年第188248号(2015年9月25日申请)
标号说明
100…相机；201…拍摄镜头；202…第1拍摄元件；203…微透镜阵列；204…第2拍摄元件；205…控制部；207…图像处理部；208…显示部；L、L1～L6…微透镜；PX…第2拍摄元件204的像素；PXs…第2拍摄元件204的像素组。

Claims (13)

1.一种拍摄元件，具备：
第1拍摄部，其具有对入射光中的一部分的波长的光进行光电转换并使其他的波长的光透射的多个第1光电转换部；
多个透镜，其供透射所述第1拍摄部后的光入射；以及
第2拍摄部，其具有针对所述多个透镜中的每一个而设置有多个的、对入射光进行光电转换的第2光电转换部。
2.根据权利要求1所述的拍摄元件，
所述第1拍摄部的所述第1光电转换部的数量比所述第2拍摄部的所述第2光电转换部的数量少。
3.根据权利要求1或2所述的拍摄元件，
两个相邻的所述第1光电转换部的中心的间隔比两个相邻的所述第2光电转换部的中心的间隔宽。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的拍摄元件，
所述第1拍摄部的分辨率比所述第2拍摄部的分辨率低。
5.根据权利要求3所述的拍摄元件，
所述两个相邻的所述第1光电转换部的中心的间隔为4μm以上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的拍摄元件，
多个所述第2光电转换部分别对不同的波长的光进行光电转换。
7.根据权利要求6所述的拍摄元件，
所述第2光电转换部进行光电转换的光的波长与所述第1光电转换部进行光电转换的光的波长不同。
8.根据权利要求6所述的拍摄元件，
所述第2光电转换部进行光电转换的光的波长与所述第1光电转换部进行光电转换的光的波长相同。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的拍摄元件，
多个所述第1光电转换部由对不同的波长的光进行光电转换的有机光电膜构成，多个所述第2光电转换部由滤色器以及光电转换部、或者在深度方向上接收不同的波长的光的光电转换部构成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的拍摄元件，
具备具有所述多个透镜的透镜阵列，
所述第1拍摄部、所述透镜阵列和所述第2拍摄部被层叠。
11.一种拍摄装置，具备：
权利要求1至10中任一项所述的拍摄元件；和
图像处理部，其基于来自所述第1拍摄部的信号，生成第1图像数据，基于来自所述第2拍摄部的信号，生成像素数比所述第1图像数据的像素数少的第2图像数据。
12.根据权利要求11所述的拍摄装置，
具备模式切换部，所述模式切换部对第1模式和第2模式进行切换，所述第1模式是生成基于由所述图像处理部生成的所述第1图像数据的第1图像的模式，所述第2模式是生成基于由所述图像处理部生成的所述第2图像数据的第2图像的模式。
13.根据权利要求12所述的拍摄装置，
所述模式切换部根据所设定的拍摄场景模式对所述第1模式和所述第2模式进行切换。
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