[发明专利]摄像元件、摄像设备和图像处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摄像元件和摄像设备，尤其涉及一种能够获得多个视差图像信号的摄像元件以及包括该摄像元件的摄像设备。

背景技术

在现有技术中，提出了这样一种摄像设备，其中，在该摄像设备中，摄像镜头的出射光瞳被分成多个区域，从而使得同时拍摄与通过分割所获得的光瞳区域相对应的多个视差图像。

美国专利4410804公开了一种使用二维摄像元件的摄像设备，其中，针对一个像素，形成一个微透镜和多个分割光电转换部。分割光电转换部被配置成通过一个微透镜接收来自摄像镜头的出射光瞳的不同光瞳子区域的光来分割光瞳。通过分割光电转换部接收光所获得的各个信号，生成与光瞳子区域相对应的多个视差图像。日本特开2001-083407说明了对通过像素中的分割光电转换部接收光所获得的所有信号进行相加，来生成被摄体的摄像图像。

多个所拍摄的视差图像相当于作为与光强度的空间分布和角度分布有关的信息的光场(LF)数据。斯坦福技术报告CTSR 2005-2,1(2005)公开了一种再调焦技术，在该技术中，通过使用所获得的LF数据绘制与摄像平面不同的虚拟成像平面处的合成图像，以在摄像之后改变摄像图像的聚焦位置。

日本特开2008-299184公开了一种使用摄像元件的摄像设备。该摄像元件包括用于遮挡除受光面的一部分以外的大部分(一半以上)区域的光的遮光层，其中，遮光层包括在各像素的微透镜和光电转换部的受光面之间所形成的开口部。日本特开2008-299184公开了一种摄像元件，其被配置成针对一组像素中所包括的各像素以预定图案使得遮光层的开口部偏心，以接收来自摄像镜头的出射光瞳的不同光瞳子区域的光。这样，分割摄像镜头的出射光瞳以拍摄与通过分割所获得的光瞳子区域相对应的多个视差图像。可以通过利用配线层在正常摄像像素中形成包括开口部的遮光层，来形成这种像素结构。这样制造出利用简单结构获得多个视差图像的摄像元件。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种摄像元件，包括：像素矩阵，其中在所述像素矩阵中，以预定数量的像素的矩阵为单位配置多个像素，其中各个像素包括用于对成像光学系统所形成的被摄体的光学图像进行光电转换的光电转换部；光瞳分割部，其被配置在各个像素的所述光电转换部的受光面侧，以分割所述成像光学系统的光瞳区域；以及遮光部，其被配置在各个像素的所述光瞳分割部和所述光电转换部之间，以遮挡所述光电转换部的受光面的预定区域，其特征在于，所述预定数量的像素的矩阵中所包括的各个像素的所述预定区域，对应于在所述光瞳分割部分割所述光瞳区域时所获得的所述预定数量的分割光瞳区域中的任一个，并且所述预定区域在所述受光面中的比例小于所述遮光部未遮挡的区域在所述受光面中的比例。

本发明还提供一种摄像设备，其特征在于，包括：上述的摄像元件；图像处理单元，用于对从所述摄像元件的各个像素所输出的像素信号进行处理；以及控制单元，用于控制所述图像处理单元，以生成与对应于所述预定区域的分割光瞳区域相对应的视差图像的像素信号，其中，用于生成所述视差图像的像素信号的控制包括如下控制：针对各个所述预定数量的像素的矩阵，对从所述多个像素所输出的像素信号进行相加，以生成所述被摄体的拍摄图像的像素信号；针对各个所述预定数量的像素的矩阵，获得从预定像素所输出的像素信号，以生成原始视差图像的像素信号；以及从所述拍摄图像的像素信号减去乘以预定系数后的原始视差图像的像素信号，以生成所述视差图像的像素信号。

本发明还提供一种图像处理方法，用于处理从摄像元件的各个像素所输出的像素信号，其中，所述摄像元件包括：像素矩阵，其中在所述像素矩阵中，以预定数量的像素的矩阵为单位配置多个像素，其中各个像素包括用于对成像光学系统所形成的被摄体的光学图像进行光电转换的光电转换部；光瞳分割部，其被配置在各个像素的所述光电转换部的受光面侧，以分割所述成像光学系统的光瞳区域；以及遮光部，其被配置在各个像素的所述光瞳分割部和所述光电转换部之间，以遮挡所述光电转换部的受光面的预定区域，所述预定数量的像素的矩阵中所包括的各个像素的所述预定区域，对应于在所述光瞳分割部分割所述光瞳区域时所获得的所述预定数量的分割光瞳区域中的任一个，其特征在于，所述图像处理方法包括以下步骤：针对各个所述预定数量的像素的矩阵，对从所述多个像素所输出的像素信号进行相加，以生成所述被摄体的拍摄图像的像素信号；针对各个所述预定数量的像素的矩阵，获得从预定像素所输出的像素信号，以生成原始视差图像的像素信号；以及从所述拍摄图像的像素信号减去乘以预定系数后的原始视差图像的像素信号，以生成所述视差图像的像素信号。