(57)【要約】【課題】簡素な構成、構造を有し、被写体を立体画像として撮像し得る撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像レンズ、並びに、複数の第１撮像素子ユニット４０、及び、複数の第２撮像素子ユニット５０が配列されて成る撮像素子アレイ３０を備えており、１つの第１撮像素子ユニット４０は１つの第１マイクロレンズ４５と複数の撮像素子４１〜４４から成り、１つの第２撮像素子ユニット５０は１つの第２マイクロレンズ５５と１つの撮像素子５１から成り、撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間にはユニット間遮光層４６，５６が形成されており、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子と撮像素子との間には遮光層が形成されていない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像装置。
【請求項２】
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
【請求項３】
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
【請求項４】
第１撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
第１撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接しており、
素子間遮光層は、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子及び第４撮像素子の４つの撮像素子の境界領域に位置しており、素子間遮光層の平面形状は正方形である請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
第１マイクロレンズの中心を通過する第１マイクロレンズの法線を含む第１の方向に延びる平面を第１仮想平面としたとき、第１撮像素子ユニット全体において、第１撮像素子及び第３撮像素子の上方の空間領域から第１仮想平面に平行な平行光が第１マイクロレンズを通過して第２撮像素子及び第４撮像素子に到達することで得られる入射角重心θ0（度）の値は、
０（度）≦θ0≦１５（度）
を満足する請求項４又は請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
第１撮像素子ユニット全体において、第１撮像素子及び第３撮像素子から得られる画像と、第２撮像素子及び第４撮像素子から得られる画像とにおける両眼視差の基線長さは、撮像レンズの焦点距離を「ｆ」、Ｆ値を「Ｆ」としたとき、［４ｆ／（３πＦ）］（ｍｍ）で求められる請求項４又は請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
複数の第２撮像素子ユニットから１画素ユニットが構成され、
１つの第１撮像素子ユニットが占める面積は、１画素ユニットの占める面積と等しい請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
第１撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅は、第２撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅よりも広い請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
第１撮像素子ユニットは４個の撮像素子から構成されており、
１画素ユニットを構成する複数の第２撮像素子ユニットの数は４である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像素子アレイ。
【請求項１２】
複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
【請求項１３】
複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
【請求項１４】
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像装置。
【請求項１５】
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
【請求項１６】
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
【請求項１７】
複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像素子アレイ。
【請求項１８】
複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
【請求項１９】
複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置及び撮像素子アレイに関し、より具体的には、被写体を立体画像として撮像する撮像装置、及び、係る撮像装置に用いられる撮像素子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な撮像装置が提案され、開発されている。また、撮像して得られた撮像信号に対して、所定の画像処理を施して出力するようにした撮像装置、例えば、被写体を立体画像として撮像するも提案されている。例えば、国際公開第０６／０３９４８６号には、ライト・フィールド・フォトグラフィーと呼ばれる手法を用いた撮像装置が提案されている。この撮像装置は、撮像レンズと、マイクロレンズアレイ（ライト・フィールド・レンズ）と、受光素子と、画像処理部とから構成されており、受光素子から得られる撮像信号は、受光素子の受光面における光の強度に加えて、その光の進行方向の情報をも含んでいる。そして、このような撮像信号に基づき、画像処理部において、任意の視点や方向からの観察画像が再構築されるし、立体画像を得ることができる。
【０００３】
あるいは又、共通の被写体を左右に配置した２台のビデオカメラによって同時に撮像し、得られた２種類の画像（右眼用画像及び左眼用画像）を同時に出力することによって立体画像を表示するシステムが提案されている。しかしながら、このような２台のビデオカメラを用いた場合、装置が大型化してしまい、実用的ではない。また、２台のビデオカメラの間の基線長（ベースライン）、即ち、立体カメラとしての両眼間距離は、レンズのズーム比に拘わらず、人間の両眼の距離に相当する６５ｍｍ程度とされることが多い。そして、このような場合、ズームアップされた画像においては両眼視差が大きくなってしまい、観察者の視覚系に日常と異なる情報処理を強制することになり、視覚疲労の原因となる。また、移動する被写体を２台のビデオカメラで撮像することは、２台のビデオカメラの精密な同期制御を必要とし、非常に困難であるし、輻輳角の正確な制御もまた、非常に困難である。
【０００４】
立体撮影を行うためのレンズ系の調整を容易にするために、互いに直交関係となるように偏光させる偏光フィルタを組み合わせることによって、光学系を共通化させる立体撮影装置が提案されている（例えば、特公平６−０５４９９１号公報参照）。
【０００５】
また、２つのレンズと１つの撮像手段から構成された撮像装置で立体撮影を行う方式が提案されている（例えば、特開２００４−３０９８６８参照）。この特許公開公報に開示された撮像装置は、
所定数の走査線の整数倍に相当する画素が撮像面に設けられた撮像手段と、
被写体からの第１の映像光における水平成分だけを透過する第１の水平成分偏光手段と、
上記第１の水平成分偏光手段とは所定距離だけ離隔された位置に配置され、上記被写体からの第２の映像光における垂直成分だけを透過する第１の垂直成分偏光手段、
とを備え、
上記第１の水平成分偏光手段により透過した上記水平成分を上記撮像面における所定範囲の画素に集光させ、
上記第１の垂直成分偏光手段によって透過された上記垂直成分を上記所定範囲を除く残余範囲の画素に集光させる。具体的には、ＣＣＤの撮像面に対して所定距離だけ離れた位置に、人間の視差に応じた間隔だけ離間して配置された水平成分偏光フィルタ及び垂直成分偏光フィルタが、２つのレンズと共に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第０６／０３９４８６号
【特許文献２】特公平６−０５４９９１号公報
【特許文献３】特開２００４−３０９８６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、国際公開第０６／０３９４８６号に開示された撮像装置は、部品点数の増大に伴う撮像装置の大型化といった問題がある。また、近年の撮像装置の高精細化（微細画素化）が進み、ライト・フィールド・レンズの非常に高精度の位置合わせが要求される。
【０００８】
また、特公平６−０５４９９１号に開示された技術にあっては、２つの偏光フィルタの出力を重ねて光路を一系統とすることによって、レンズ系を共通化させている。しかしながら、後段で右眼用画像及び左眼用画像を抽出するために更に偏光フィルタを設け、光路自体を再度分けて別々の偏光フィルタに入光させなければならず、レンズ系において光の損失が発生し、また、装置の小型化が困難であるなどの問題がある。特開２００４−３０９８６８に開示された技術にあっては、レンズ及び偏光フィルタの組合せを２組、必要とし、装置の複雑化、大型化が免れない。また、これらの撮像装置を用いて、立体画像を撮影するだけでなく、通常の２次元画像を撮影することは、装置が複雑になり、現実的ではない。
【０００９】
従って、本開示の目的は、簡素な構成、構造を有し、被写体を立体画像として撮像し得る撮像装置、及び、係る撮像装置に用いられる撮像素子アレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様、第２の態様あるいは第３の態様に係る撮像装置は、
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には（具体的には、少なくとも、第１撮像素子ユニットと第２撮像素子ユニットとの間、及び、第２撮像素子ユニットと第２撮像素子ユニットとの間には）、ユニット間遮光層が形成されている。
【００１１】
そして、本開示の第１の態様に係る撮像装置において、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない。また、本開示の第２の態様に係る撮像装置において、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている。更には、本開示の第３の態様に係る撮像装置において、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている。
【００１２】
上記の目的を達成するための本開示の第１の態様、第２の態様あるいは第３の態様に係る撮像素子アレイは、
複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には（具体的には、少なくとも、第１撮像素子ユニットと第２撮像素子ユニットとの間、及び、第２撮像素子ユニットと第２撮像素子ユニットとの間には）、ユニット間遮光層が形成されている。
【００１３】
そして、本開示の第１の態様に係る撮像素子アレイにおいて、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない。また、本開示の第２の態様に係る撮像素子アレイにおいて、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている。更には、本開示の第３の態様に係る撮像素子アレイにおいて、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている。
【００１４】
上記の目的を達成するための本開示の第４の態様、第５の態様あるいは第６の態様に係る撮像装置は、
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されている。
【００１５】
上記の目的を達成するための本開示の第４の態様、第５の態様あるいは第６の態様に係る撮像素子アレイは、
複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されている。
【００１６】
そして、本開示の第４の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにあっては、撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない。また、本開示の第５の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにあっては、撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている。更には、本開示の第６の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにあっては、撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本開示の第１の態様〜第３の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、１つの第１撮像素子ユニットは１つの第１マイクロレンズ及び複数の撮像素子から成り、係る第１撮像素子ユニットから立体画像のための画像データを得ることができるので、また、本開示の第４の態様〜第６の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、１つの撮像素子ユニットは１つのマイクロレンズ及び複数の撮像素子から成り、係る撮像素子ユニットから立体画像のための画像データを得ることができるので、撮像装置が大型化することがないし、第１マイクロレンズ（マイクロレンズ）の非常に高精度の位置合わせも要求されず、大幅な画像解像度の低下といった問題も生じない。また、撮像素子アレイの製造プロセス工程の増加を招くことがなく、特殊な製造プロセスも不要である。しかも、単眼で、簡素な構成、構造を有する、小型の撮像装置を提供することができる。更には、レンズ及び偏光フィルタの組合せを２組、必要としないので、ズーム、絞り部、フォーカス、輻輳角等にズレや差異が生じることもない。しかも、両眼視差の基線長さが比較的短いので、自然な立体感を得ることができる。また、画像データの処理によって、容易に、２次元画像及び３次元画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１及び実施例２の撮像装置あるいは撮像素子アレイにおける、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子の感度と撮像素子への光の入射角との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例１の撮像装置において撮像素子アレイに到達する光の概念図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の撮像装置において撮像素子アレイに到達する光の概念図であり、図４の（Ｃ）及び（Ｄ）は、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示した光によって撮像素子アレイの第１撮像素子ユニット全体に結像した画像を模式的に示す図である。
【図５】図５の（Ａ）は、実施例１の撮像装置によって撮像される被写体の模式図であり、図５の（Ｂ）〜（Ｅ）は、実施例１の撮像装置によって撮像された被写体の画像データを概念的に示す図である。
【図６】図６は、実施例１の撮像素子アレイにおける第１撮像素子ユニット及び第２撮像素子ユニットの配置状態を模式的に示す図である。
【図７】図７は、図６に示す実施例１の撮像素子アレイから第１撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に示す図である。
【図８】図８は、図６に示す実施例１の撮像素子アレイから第２撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に示す図である。
【図９】図９は、実施例１の撮像装置の概念図である。
【図１０】図１０は、実施例１の撮像素子アレイの変形例における第１撮像素子ユニット及び第２撮像素子ユニットの配置状態を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す実施例１の撮像素子アレイの変形例から第１撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す実施例１の撮像素子アレイの変形例から第２撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、実施例１の撮像素子アレイの別の変形例における第１撮像素子ユニット及び第２撮像素子ユニットの配置状態を模式的に示す図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す実施例１の撮像素子アレイの別の変形例から第１撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、図１３に示す実施例１の撮像素子アレイの別の変形例から第２撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に示す図である。
【図１６】図１６の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例２の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図１７】図１７の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例３の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図１８】図１８の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例４の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図１９】図１９の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例５の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図２０】図２０の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例６の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図２１】図２１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例７（但し、実施例４の撮像装置あるいは撮像素子アレイの変形例）の模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図２２】図２２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例７（但し、実施例５の撮像装置あるいは撮像素子アレイの変形例）の模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【図２３】図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例７（但し、実施例６の撮像装置あるいは撮像素子アレイの変形例）の模式的な一部断面図、及び、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の第１の態様〜第６の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の第１の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ）
３．実施例２（本開示の第２の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ）
４．実施例３（本開示の第３の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ）
５．実施例４（本開示の第４の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ）
６．実施例５（本開示の第５の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ）
７．実施例６（本開示の第６の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ）
８．実施例７（実施例４〜実施例６の変形）、その他
【００２０】
［本開示の第１の態様〜第６の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイ、全般に関する説明］
以下の説明において、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイにおける第１撮像素子ユニットと、本開示の第４の態様〜第６の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイにおける撮像素子ユニットとを総称して、『第１撮像素子ユニット等』と呼ぶ場合があるし、本開示の第１の態様〜第３の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイにおける第１マイクロレンズと、本開示の第４の態様〜第６の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイにおけるマイクロレンズとを総称して、『第１マイクロレンズ等』と呼ぶ場合がある。
【００２１】
本開示の第１の態様〜第６の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、
第１撮像素子ユニット等は、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接している形態とすることができる。
【００２２】
あるいは又、本開示の第２の態様あるいは第５の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、
第１撮像素子ユニット等は、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接しており、
素子間遮光層は、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子及び第４撮像素子の４つの撮像素子の境界領域に位置しており、素子間遮光層の平面形状は正方形である形態とすることができるが、場合によっては、第１の方向に細長い長方形である形態とすることもできる。尚、素子間遮光層の平面形状を正方形とする場合、正方形の一辺の長さは、第１撮像素子ユニット等を構成する撮像素子の一辺の長さの０．１倍乃至０．２倍とすることが好ましい。また、素子間遮光層の平面形状を長方形とする場合、長辺の長さは、第１撮像素子ユニット等を構成する撮像素子の一辺の長さの０．１倍乃至２倍とすることが好ましい。
【００２３】
更には、本開示の第１の態様〜第６の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイの以上に説明した各種の好ましい形態にあっては、
第１マイクロレンズ等の中心を通過する第１マイクロレンズ等の法線を含む第１の方向に延びる平面を第１仮想平面としたとき、第１撮像素子ユニット等全体において、第１撮像素子及び第３撮像素子の上方の空間領域から第１仮想平面に平行な平行光が第１マイクロレンズ等を通過して第２撮像素子及び第４撮像素子に到達することで得られる入射角重心θ0（度）の値は、後述する光電変換素子の受光面の法線を基準としたとき、
０（度）≦θ0≦１５（度）
を満足する構成とすることができる。尚、入射角をθn、各入射角θnにおける撮像素子の受光量を（Ｓθn）としたとき、入射角重心θ0は、以下の式で求めることができる。
θ0＝Σ｛（θn×（Ｓθn））／（Ｓθn）｝
あるいは又、第１撮像素子ユニット等全体において、第１撮像素子及び第３撮像素子から得られる画像と、第２撮像素子及び第４撮像素子から得られる画像とにおける両眼視差の基線長さは、撮像レンズの焦点距離を「ｆ」、Ｆ値を「Ｆ」としたとき、［４ｆ／（３πＦ）］（ｍｍ）で求めることができる。
【００２４】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第１の態様〜第３の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、複数の第２撮像素子ユニットから１画素ユニットが構成され、１つの第１撮像素子ユニットが占める面積（あるいは平面形状）は１画素ユニットの占める面積（あるいは平面形状）と等しい（あるいは同形である）構成とすることができる。そして、この場合、第１撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅は、第２撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅よりも広い構成とすることができ、これによって、第２撮像素子ユニットから第１撮像素子ユニットへの漏れ光を減少させることができる。尚、第１撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅をＷ1、第２撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅をＷ2としたとき、
０．１≦Ｗ2／Ｗ1≦０．９
を満足することが好ましい。そして、これらの構成を含む本開示の第１の態様〜第３の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、第１撮像素子ユニットは４個の撮像素子から構成されており、１画素ユニットを構成する複数の第２撮像素子ユニットの数は４である構成とすることができる。
【００２５】
本開示の第１の態様〜第３の態様に係る撮像装置にあっては、第１撮像素子ユニットから得られる画像データと、第２撮像素子ユニットから得られる画像データとを組み合わせることで、立体画像のデータ（右眼用画像データ及び左眼用画像データ）を得ることができる。具体的には、第１撮像素子ユニット全体における、第１撮像素子及び第３撮像素子から得られる画像データ（便宜上、『第１画像データ』と呼ぶ）と、第２撮像素子及び第４撮像素子から得られる画像データ（便宜上、『第２画像データ』と呼ぶ）とに基づいて、立体画像を得ることができる。あるいは又、撮像装置を横位置に配するか、縦位置に配するかに依存するが、第１撮像素子及び第２撮像素子から得られる画像データと、第３撮像素子及び第４撮像素子から得られる画像データとに基づいて、立体画像を得ることができる。得られた立体画像は、例えば、上述した両眼視差の基線長さに基づいている。より具体的には、第１画像データ及び第２画像データに基づいて、例えば、デプスマップ（奥行き情報）を作成し、第２撮像素子ユニット全体から得られる画像データとデプスマップ（奥行き情報）とから立体画像のデータ（右眼用画像データ及び左眼用画像データ）を得ることができる。尚、第１撮像素子ユニットは、『視差検出用撮像素子ユニット』と云い換えることができるし、第２撮像素子ユニットは、『画像生成出用撮像素子ユニット』と云い換えることができる。
【００２６】
本開示の第４の態様〜第６の態様に係る撮像装置にあっては、撮像素子ユニットから得られる画像データに基づき立体画像のデータ（右眼用画像データ及び左眼用画像データ）を得ることができる。具体的には、撮像素子ユニット全体における、第１撮像素子及び第３撮像素子から得られる画像データ（第１画像データ）と、第２撮像素子及び第４撮像素子から得られる画像データ（第２画像データ）とに基づいて、立体画像を得ることができる。あるいは又、撮像装置を横位置に配するか、縦位置に配するかに依存するが、第１撮像素子及び第２撮像素子から得られる画像データと、第３撮像素子及び第４撮像素子から得られる画像データとに基づいて、立体画像を得ることができる。あるいは又、撮像素子ユニット全体における、第１撮像素子から得られる画像データ（第１画像データ）、第３撮像素子から得られる画像データ（第１画像データ）、及び、第４撮像素子から得られる画像データを画像処理することで得られる画像データ（第１画像データ）、並びに、第２撮像素子から得られる画像データ（第２画像データ）、第４撮像素子から得られる画像データ（第２画像データ）、及び、第１撮像素子から得られる画像データを画像処理することで得られる画像データ（第２画像データ）に基づいて、立体画像を得ることができる。得られた立体画像は、例えば、上述した両眼視差の基線長さに基づいている。尚、撮像素子ユニットは、視差検出用撮像素子ユニットであり、しかも、『画像生成出用撮像素子ユニット』である。
【００２７】
本開示の第１の態様〜第３の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいては、第１の方向及び第２の方向に、格子の交点上に第１撮像素子ユニットを配する形態とすることができる。即ち、第１の方向に沿ってＮ個の画素ユニット（但し、Ｎ≧２）に対して１つの第１撮像素子ユニットを配し、且つ、第２の方向に沿ってＭ個の画素ユニット（但し、例えば、Ｍ≧２）に対して１つの第１撮像素子ユニットを配する形態とすることができる。あるいは又、第１の方向及び第２の方向に、格子状に第１撮像素子ユニットのラインを配する形態とすることができる。即ち、第１の方向に延びる１行の全てに第１撮像素子ユニットを配し、且つ、第２の方向に沿って（Ｍ−１）個の画素ユニット（但し、例えば、Ｍ≧２）に対して１行の第１撮像素子ユニットを配し、併せて、第２の方向に延びる１列の全てに第１撮像素子ユニットを配し、且つ、第１の方向に沿って（Ｎ−１）個の画素ユニット（但し、例えば、Ｎ≧２）に対して１列の第１撮像素子ユニットを配する形態とすることができる。あるいは又、第１の方向に延びる１行の全てに第１撮像素子ユニットを配し、且つ、第２の方向に沿って（Ｍ−１）個の画素ユニット（但し、例えば、Ｍ≧２）に対して１行の第１撮像素子ユニットを配する形態とすることができる。
【００２８】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第１の態様〜第６の態様に係る撮像装置あるいは撮像素子アレイ（以下、これらを総称して、単に、『本開示』と呼ぶ場合がある）においては、撮像装置の配置状態に依存して、即ち、撮像装置を横位置に配するか、縦位置に配するかに依存して、第１の方向が画像の水平方向に対応し、第２の方向が画像の垂直方向に対応する場合もあるし、第１の方向が画像の垂直方向に対応し、第２の方向が画像の水平方向に対応する場合もある。撮像装置が横位置に配されたか、縦位置に配されたかは、例えば、撮像装置に加速度センサーやジャイロセンサーといった姿勢検出装置を設けることで検出することができ、その検出結果に基づき、第１の方向及び第２の方向を、適宜、決定すればよい。
【００２９】
本開示において、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子は、光電変換素子、並びに、その上あるいは上方に、カラーフィルタ、及び、第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）が積層されて成る。あるいは又、撮像素子は、光電変換素子、並びに、その上あるいは上方に、第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）、及び、カラーフィルタが積層されて成る。遮光層以外の点に関して、第１撮像素子ユニット等を構成する撮像素子（第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子及び第４撮像素子）の構成、構造は、第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）が形成されている代わりに第１マイクロレンズ等が形成されている点を除き、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子と同じ構成、構造とすることができるし、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子から、更に、カラーフィルタを除いた構成、構造とすることもできる。尚、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子及び第４撮像素子にカラーフィルタを設ける場合には、例えば、赤色の光を通過させるカラーフィルタ、緑色の光を通過させるカラーフィルタ及び青色の光を通過させるカラーフィルタを設ければよいし、あるいは又、例えば、緑色の光を通過させるカラーフィルタ等の単色の光を通過させるカラーフィルタを設ければよい。あるいは又、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子及び第４撮像素子にカラーフィルタを設ける代わりに、透明層を形成したり、減光フィルタを設けてもよい。
【００３０】
複数の第２撮像素子ユニットから構成された１画素ユニットの配列としてベイヤ配列を挙げることができる。ベイヤ配列としたとき、１画素ユニットは、赤色を受光する１つ赤色撮像素子、青色を受光する１つの青色撮像素子、及び、緑色を受光する２つの緑色撮像素子から構成されている。但し、複数の第２撮像素子ユニットから構成された１画素ユニットの配列は、ベイヤ配列に限定するものではなく、その他、インターライン配列、ＧストライプＲＢ市松配列、ＧストライプＲＢ完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、ＭＯＳ型配列、改良ＭＯＳ型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。
【００３１】
撮像レンズは、単焦点レンズとしてもよいし、所謂ズームレンズとしてもよく、レンズやレンズ系の構成、構造は、撮像レンズに要求される仕様に基づき決定すればよい。撮像素子として、ＣＣＤセンサー、ＣＭＯＳセンサー、ＣＭＤ（Charge Modulation Device）型の信号増幅型イメージセンサーを挙げることができる。また、撮像装置として、表面照射型の固体撮像装置あるいは裏面照射型の固体撮像装置を挙げることができる。更には、撮像装置から、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、所謂カメラ付きの携帯電話を構成することができる。
【実施例１】
【００３２】
実施例１は、本開示の第１の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイに関する。実施例１の撮像装置及び撮像素子アレイの模式的な一部断面図を図１の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図１の（Ｂ）に示す。尚、図１の（Ａ）は、図１の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図である。また、実施例１の撮像装置及び撮像素子アレイにおける、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子の感度と光の入射角との関係をシミュレーションした結果を図２の（Ａ）に示し、実施例１の撮像装置において撮像素子アレイに到達する光の概念図を図３及び図４の（Ａ）、（Ｂ）に示し、図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示した光によって撮像素子アレイに結像した画像を図４の（Ｃ）及び（Ｄ）に模式的に示す。また、実施例１の撮像装置によって撮像される被写体の模式図を図５の（Ａ）に示し、実施例１の撮像装置によって撮像された被写体の画像データを図５の（Ｂ）〜（Ｅ）に概念的に示す。
【００３３】
更には、撮像素子アレイにおける第１撮像素子ユニット及び第２撮像素子ユニットの配置状態を模式的に図６に示し、図６に示した撮像素子アレイから第１撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に図７に示し、図６に示した撮像素子アレイから第２撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に図８に示し、撮像装置の概念図を図９に示す。尚、以下の説明においては、原則、第１の方向が画像の水平方向に対応し、第２の方向が画像の垂直方向に対応するとしている。便宜上、第１の方向をＸ方向、第２の方向をＹ方向、光の進行方法をＺ方向とする。
【００３４】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の撮像装置１０は、
（Ａ）撮像レンズ２０、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット４０、及び、複数の第２撮像素子ユニット５０が配列されて成る撮像素子アレイ３０、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニット４０は、１つの第１マイクロレンズ４５、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニット５０は、１つの第２マイクロレンズ５５、及び、１つの撮像素子５１から成る。そして、
撮像レンズ２０を通過し、各第１撮像素子ユニット４０に到達した光は、第１マイクロレンズ４５を通過して、第１撮像素子ユニット４０を構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズ２０を通過し、各第２撮像素子ユニット５０に到達した光は、第２マイクロレンズ５５を通過して、第２撮像素子ユニット５０を構成する撮像素子５１に結像する。更には、撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には（具体的には、少なくとも、第１撮像素子ユニット４０と第２撮像素子ユニット５０との間、及び、第２撮像素子ユニット５０と第２撮像素子ユニット５０との間であり、実施例にあっては、より具体的には、第１撮像素子ユニット４０と第２撮像素子ユニット５０との間、及び、第２撮像素子ユニット５０と第２撮像素子ユニット５０との間には）、ユニット間遮光層４６，５６が形成されている。
【００３５】
尚、図１の（Ｂ）において、撮像素子の境界を実線で示し、ユニット間遮光層４６，５６に斜線を付した。但し、ユニット間遮光層５６の１箇所にのみ斜線を付した。また、後述する光電変換素子６１を正方形の図形で示し、第１マイクロレンズ４５及び第２マイクロレンズ５５を円形の図形で示し、１画素ユニット５０Ａを二重線の正方形で示した。図１６の（Ｂ）、図１７の（Ｂ）、図１８の（Ｂ）、図１９の（Ｂ）、図２０の（Ｂ）においても同様である。
【００３６】
また、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の撮像素子アレイは、
複数の第１撮像素子ユニット４０、及び、複数の第２撮像素子ユニット５０が配列されて成る撮像素子アレイ３０であって、
１つの第１撮像素子ユニット４０は、１つの第１マイクロレンズ４５、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニット５０は、１つの第２マイクロレンズ５５、及び、１つの撮像素子５１から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には（具体的には、少なくとも、第１撮像素子ユニット４０と第２撮像素子ユニット５０との間、及び、第２撮像素子ユニット５０と第２撮像素子ユニット５０との間であり、実施例にあっては、より具体的には、第１撮像素子ユニット４０と第２撮像素子ユニット５０との間、及び、第２撮像素子ユニット５０と第２撮像素子ユニット５０との間には）、ユニット間遮光層４６，５６が形成されている。
【００３７】
そして、実施例１の撮像装置１０あるいは撮像素子アレイ３０において、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない。
【００３８】
ここで、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例６の撮像装置１０において、撮像レンズ２０は、光を撮像素子アレイ３０上に結像させる。撮像素子アレイ３０は、カメラ本体部１１の内部に配置されている。撮像装置から、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダが構成される。
【００３９】
カメラ本体部１１は、撮像素子アレイ３０の他に、例えば、画像処理手段１２及び画像記憶部１３を備えている。そして、撮像素子アレイ３０によって変換された電気信号に基づき右眼用画像データ及び左眼用画像データが形成される。撮像素子アレイ３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサー等から構成されている。画像処理手段１２は、撮像素子アレイ３０から出力された電気信号を、右眼用画像データ及び左眼用画像データに変換して、画像記憶部１３に記録する。
【００４０】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３において、第１撮像素子ユニット４０は、第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３、第４撮像素子４４の４つの撮像素子から構成されている。そして、第１撮像素子４１及び第２撮像素子４２は第１の方向（Ｘ方向）に沿って配置され、第３撮像素子４３は第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）に沿って第１撮像素子４１と隣接し、第４撮像素子４４は第２の方向に沿って第２撮像素子４２と隣接している。
【００４１】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例６において、第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４は、第１撮像素子ユニット４０（あるいは撮像素子ユニット１４０）の中心方向に偏って配置されている。云い換えれば、撮像素子４１，４２，４３，４４の中心と、撮像素子４１，４２，４３，４４を構成する光電変換素子６１の中心とは一致しておらず、撮像素子４１，４２，４３，４４を構成する光電変換素子６１の中心と第１撮像素子ユニット４０（あるいは撮像素子ユニット１４０）の中心との間の距離は、撮像素子４１，４２，４３，４４の中心と第１撮像素子ユニット４０（あるいは撮像素子ユニット１４０）の中心との間の距離よりも短い。一方、撮像素子５１の中心は、第２撮像素子ユニット５０の中心と一致している。
【００４２】
また、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３において、複数の第２撮像素子ユニット５０から１画素ユニット５０Ａが構成され、１つの第１撮像素子ユニット４０が占める面積（あるいは平面形状）は、１画素ユニット５０Ａの占める面積（あるいは平面形状）と等しい（あるいは同形である）。そして、第１撮像素子ユニット４０におけるユニット間遮光層４６の幅は、第２撮像素子ユニット５０におけるユニット間遮光層５６の幅よりも広い。尚、第１撮像素子ユニット４０におけるユニット間遮光層４６の幅をＷ1、第２撮像素子ユニット５０におけるユニット間遮光層５６の幅をＷ2としたとき、限定するものではないが、
Ｗ2／Ｗ1＝０．１５
とした。更には、上述したとおり、第１撮像素子ユニット４０は４個の撮像素子から構成されており、１画素ユニット５０Ａを構成する複数の第２撮像素子ユニット５０の数は４である。尚、後述する実施例２あるいは実施例３における幅Ｗ1の値も、実施例１と同じ値である。
【００４３】
具体的には、複数の第２撮像素子ユニット５０から構成された１画素ユニット５０Ａの配列を、実施例にあっては、ベイヤ配列とした。１画素ユニット５０Ａは、赤色を受光する１つ赤色撮像素子５１Ｒ（図面では「Ｒ」で表示する場合がある）、緑色を受光する２つの緑色撮像素子５１Ｇ（図面では「Ｇ」で表示する場合がある）、及び、青色を受光する１つの青色撮像素子５１Ｂ（図面では「Ｂ」で表示する場合がある）から構成されている。
【００４４】
第２撮像素子ユニット５０を構成する赤色撮像素子５１Ｒは、光電変換素子６１、並びに、その上に、第１層間絶縁層６２、カラーフィルタ６３Ｒ、第２層間絶縁層６４、及び、第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）５５が積層されて成る。また、第２撮像素子ユニット５０を構成する緑色撮像素子５１Ｇは、光電変換素子６１、並びに、その上に、第１層間絶縁層６２、カラーフィルタ６３Ｇ、第２層間絶縁層６４、及び、第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）５５が積層されて成る。更には、第２撮像素子ユニット５０を構成する青色撮像素子５１Ｂは、光電変換素子６１、並びに、その上に、第１層間絶縁層６２、カラーフィルタ６３Ｂ（図示せず）、第２層間絶縁層６４、及び、第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）５５が積層されて成る。第２撮像素子ユニット５０と第２撮像素子ユニット５０との間にはユニット間遮光層５６が形成されている。光電変換素子６１は、例えば、シリコン半導体基板６０に設けられている。光電変換素子６１の下方には配線（図示せず）が形成されている。
【００４５】
一方、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子（第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４）には、第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）５５が形成されている代わりに、第１マイクロレンズ４５が形成されており、また、第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４に緑色の光を通過させるカラーフィルタ６３Ｇ’が設けられている点を除き、第２撮像素子ユニット５０を構成する撮像素子と同じ構造を有する。具体的には、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子４１，４２，４３，４４は、光電変換素子６１、並びに、その上に、第１層間絶縁層６２、カラーフィルタ６３Ｇ’、第２層間絶縁層６４、及び、第１マイクロレンズ４５が積層されて成る。第１マイクロレンズ４５は、４つの撮像素子４１，４２，４３，４４を覆っている。第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子には、第２マイクロレンズ５５は形成されていない。第１マイクロレンズ４５及び第２マイクロレンズ５５は、第２層間絶縁層６４上に形成されている。第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子４１，４２，４３，４４における光電変換素子６１は、第２撮像素子ユニット５０を構成する撮像素子５１における光電変換素子６１と同じ大きさであってもよいし、小さくともよい。
【００４６】
実施例１の撮像装置１０あるいは撮像素子アレイ３０においては、第１の方向及び第２の方向に、格子の交点上に第１撮像素子ユニット４０が配されている。即ち、第１の方向に沿ってＮ個の画素ユニット５０Ａ（但し、例えば、Ｎ＝２nであり、ｎは１乃至５の自然数であり、図示した例ではｎ＝２）に対して１つの第１撮像素子ユニット４０を配し、且つ、第２の方向に沿ってＭ個の画素ユニット５０Ａ（但し、例えば、Ｍ＝２mであり、ｍは１乃至５の自然数であり、図示した例ではｍ＝２）に対して１つの第１撮像素子ユニット４０を配している。
【００４７】
ところで、実施例１の撮像装置１０あるいは撮像素子アレイ３０における、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子４１，４２，４３，４４の感度と光の入射角との関係をシミュレーションした結果を図２の（Ａ）のグラフに示す。図２の（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸は、マイクロレンズへの光の入射角θ（単位：度）であり、縦軸は感度（単位：任意）である。ここで、図２の（Ａ）及び（Ｂ）において、第１マイクロレンズ４５の中心を通過する第１マイクロレンズ４５の法線を含む第１の方向に延びる平面を第１仮想平面（図１の（Ａ）の紙面と平行な平面であり、図１の（Ｂ）の紙面と垂直な平面である）としたとき、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の上方の空間領域から第１仮想平面に平行な平行光が第１マイクロレンズ４５を通過して第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４に到達するときの入射角θを「負」の値としている。
【００４８】
ここで、図２の（Ａ）の曲線「Ａ」は、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度特性を示し、曲線「Ｂ」は、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度特性を示し、曲線「Ｃ」は、緑色撮像素子５１Ｇの感度特性を示す。図２の（Ａ）から、入射角θの値が負である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は高く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は低い。これとは逆に、入射角θの値が正である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は低く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は高い。従って、入射角が正である光線群によって、即ち、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３によって第１画像データが生成され、入射角が負である光線群によって、即ち、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４によって第２画像データが生成される。このように、実施例１にあっては、第１撮像素子ユニット４０に４つの撮像素子４１，４２，４３，４４を配置することで、第１撮像素子ユニット４０の全体で、左眼用画像データ及び左眼用画像データの２つの画像データを得るためのデプスマップを、第１画像データ及び第２画像データに基づき作成することができる。そして、これらの撮像素子４１，４２，４３，４４からの電気信号を、同時に、又は、時系列に交互に、出力し、出力された電気信号（撮像素子アレイ３０の第１撮像素子ユニット４０及び第２撮像素子ユニット５０から出力された電気信号）に対して、画像処理手段１２によって画像処理が施され、右眼用画像データ及び左眼用画像データとして画像記憶部１３に記録される。
【００４９】
撮像装置全体として眺めた場合の、実施例１の撮像装置１０において撮像素子アレイ３０に到達する光の概念図を図３に示す。点線で示す光線は右眼に入射する光線に相当し、実線で示す光線は左眼に入射する光線に相当する。このような右眼に入射する光線に相当する点線で示す光線は、第１撮像素子ユニット４０にあっては、専ら、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３によって受光される。一方、左眼に入射する光線に相当する実線で示す光線は、第１撮像素子ユニット４０にあっては、専ら、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４によって受光される。こうして、撮像素子アレイ３０は簡素な構成、構造であるにも拘わらず、第１撮像素子ユニット４０の全体で、右眼用画像データ及び左眼用画像データを生成させるための第１画像データ及び第２画像データに分離された画像データを得ることができる。
【００５０】
図２の（Ａ）から、第１撮像素子ユニット４０全体において、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の上方の空間領域から第１仮想平面に平行な平行光が第１マイクロレンズ４５を通過して第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４に到達することで得られる入射角重心θ0（度）の値は、Ｆ＝２．８の場合、
θ0＝３．５度
である。また、第１撮像素子ユニット４０全体において、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３から得られる画像と、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４から得られる画像とにおける両眼視差の基線長さは、ｆ＝３５ｍｍ、Ｆ＝２．８の場合、４．２ｍｍである。
【００５１】
図４の（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示すように、四角い形状の物体Ａに撮像レンズ２０のピントが合っているとする。また、丸い形状の物体Ｂが、物体Ａよりも撮像レンズ２０に近く位置しているとする。四角い物体Ａの像が、ピントが合った状態で撮像素子アレイ３０上に結像する。また、丸い物体Ｂの像は、ピントが合っていない状態で撮像素子アレイ３０上に結像する。そして、図４の（Ａ）に示す例にあっては、撮像素子アレイ３０上では、物体Ｂは、物体Ａの右手側に距離（＋ΔＸ）だけ離れた位置に像を結ぶ。一方、図４の（Ｂ）に示す例にあっては、撮像素子アレイ３０上では、物体Ｂは、物体Ａの左手側に距離（−ΔＸ）だけ離れた位置に像を結ぶ。従って、距離（２・ΔＸ）が物体Ｂの奥行きに関する情報となる。即ち、物体Ａよりも撮像装置１０に近い側に位置する物体のボケ量及びボケ方向は、撮像装置１０に遠い側に位置する物体のボケ量及びボケ方向と異なるし、物体Ａと物体Ｂとの距離によって物体Ｂのボケ量は異なる。そして、これによって、上述した両眼視差の基線長さとした立体画像を得ることができる。即ち、このようにして第１撮像素子ユニット４０全体から得られた画像データ［第１画像データ（図４の（Ｃ）の模式図参照）及び第２画像データ（図４の（Ｄ）の模式図参照）］と、更には、第２撮像素子ユニット５０の全体から得られる画像データとを組み合わせることで、立体画像のデータ（右眼用画像データ及び左眼用画像データ）を得ることができる。即ち、第１撮像素子ユニット４０全体における、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３から得られる第１画像データと、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４から得られる第２画像データとに基づいて、例えば、デプスマップ（奥行き情報）を作成し、第２撮像素子ユニット５０全体から得られる画像データとこのデプスマップ（奥行き情報）とから立体画像のデータ（右眼用画像データ及び左眼用画像データ）を得ることができる。尚、係る方法それ自体は周知の方法とすることができる。
【００５２】
実施例１の撮像装置によって撮像される被写体の模式図を図５の（Ａ）に示し、実施例１の撮像装置によって撮像された被写体の画像データを図５の（Ｂ）〜（Ｅ）に概念的に示す。実施例１の撮像装置によって撮像される被写体を、第２の方向に延びる棒とする。ここで、図５の（Ａ）に示すように、被写体は棒Ａ、棒Ｂ、棒Ｃの３本の棒であり、棒Ａが撮像装置に最も近くに位置し、棒Ｂ、棒Ｃの順に撮像装置から離れて位置している。また、棒Ｂにピントが合っているとする。従って、棒Ａの像ＡCは、撮像素子アレイ３０よりも後方でピントが合い、棒Ｃの像ＣCは、撮像素子アレイ３０よりも前方でピントが合っている。このような状態にあっては、撮像素子アレイ３０の第２撮像素子ユニット５０において、図５の（Ｂ）に概念図を示す画像データを得ることができる。また、図５の（Ｃ）に、撮像素子アレイ３０の第１撮像素子ユニット４０における第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３に基づく画像データ（第１画像データ）の概念図を示すが、被写体である棒Ａ、棒Ｂ、棒Ｃの像を、棒ＡC、棒ＢR、棒ＣRで示している。一方、図５の（Ｄ）に、撮像素子アレイ３０の第１撮像素子ユニット４０における第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４に基づく画像データ（第２画像データ）の概念図を示すが、被写体である棒Ａ、棒Ｂ、棒Ｃの像を、棒ＡC、棒ＢL、棒ＣLで示している。尚、図５の（Ｃ）及び（Ｄ）には、参考のため、像ＢC，ＣCも併せて点線で表示している。更には、図５の（Ｅ）に、第１画像データと第２画像データを重ね合わせた画像データの概念図を示す。ここで、棒Ｂの像ＢRと像ＢLとは（２・ΔＢ）だけ離れており、しかも、図５の（Ｅ）の左手側にＢRが位置し、右手側に像ＢLが位置する。一方、棒Ｃの像ＣRと像ＣLとは（２・ΔＣ）だけ離れており、しかも、図５の（Ｅ）の左手側に像ＣLが位置し、右手側にＣRが位置する。このように、第１画像データと第２画像データとから得られた像の位置及び距離を求めることで、ピントが合った被写体との相対的な位置関係を知ることができる。
【００５３】
以上のとおり、実施例１の撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、１つの第１撮像素子ユニットは１つの第１マイクロレンズ及び複数の撮像素子から成り、係る第１撮像素子ユニット全体から立体画像のための画像データを得ることができるので、撮像装置が大型化することがないし、第１マイクロレンズの非常に高精度の位置合わせも要求されず、大幅な画像解像度の低下といった問題も生じない。また、撮像素子アレイの製造プロセス工程の増加を招くことがなく、特殊な製造プロセスも不要である。しかも、単眼で、簡素な構成、構造を有する、小型の撮像装置を提供することができる。更には、レンズ及び偏光フィルタの組合せを２組、必要としないので、ズーム、絞り部、フォーカス、輻輳角等にズレや差異が生じることもない。また、両眼視差の基線長さが比較的短いので、自然な立体感を得ることができるし、画像データの処理によって、容易に、２次元画像及び３次元画像を得ることができる。
【００５４】
尚、第１撮像素子ユニット４０を、第１の方向及び第２の方向に格子の交点上に配す代わりに、撮像素子アレイにおける第１撮像素子ユニット及び第２撮像素子ユニットの配置状態を模式的に図１０に示し、撮像素子アレイから第１撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に図１１に示し、撮像素子アレイから第２撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に図１２に示すように、第１の方向及び第２の方向に、格子状に第１撮像素子ユニット４０のラインを配してもよい。即ち、第１の方向に延びる１行の全てに第１撮像素子ユニット４０を配し、且つ、第２の方向に沿って（Ｍ−１）個の画素ユニット５０Ａ（但し、例えば、Ｍ＝２mであり、ｍは１乃至５の自然数であり、図示した例ではｍ＝２）に対して１行の第１撮像素子ユニット４０を配し、併せて、第２の方向に延びる１列の全てに第１撮像素子ユニット４０を配し、且つ、第１の方向に沿って（Ｎ−１）個の画素ユニット５０Ａ（但し、例えば、Ｎ＝２nであり、ｎは１乃至５の自然数であり、図示した例ではｎ＝２）に対して１列の第１撮像素子ユニット４０を配してもよい。あるいは又、撮像素子アレイにおける第１撮像素子ユニット及び第２撮像素子ユニットの配置状態を模式的に図１３に示し、撮像素子アレイから第１撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に図１４に示し、撮像素子アレイから第２撮像素子ユニットを抜き出した配置状態を模式的に図１５に示すように、第１の方向に延びる１行の全てに第１撮像素子ユニット４０を配し、且つ、第２の方向に沿って（Ｍ−１）個の画素ユニット５０Ａ（但し、例えば、Ｍ＝２mであり、ｍは１乃至５の自然数であり、図示した例ではｍ＝２）に対して１行の第１撮像素子ユニット４０を配してもよい。尚、このような構成は、例えば、カムコーダのような縦位置に配すことが殆ど無い撮像装置に適用することが好ましい。後述する実施例２〜実施例３においても同様とすることができる。尚、これらの場合、ユニット間遮光層４６，５６は、第１撮像素子ユニット４０と第２撮像素子ユニット５０との間、及び、第２撮像素子ユニット５０と第２撮像素子ユニット５０との間だけでなく、第１撮像素子ユニット４０と第１撮像素子ユニット４０との間にも形成されている。
【００５５】
また、撮像装置に加速度センサーやジャイロセンサーといった姿勢検出装置を配することで、撮像装置が横位置に配されたか、縦位置に配されたかを検出することができ、その検出結果に基づき、第１の方向を、画像の水平方向に対応させるか、画像の垂直方向に対応するかを決定してもよい。そして、第１の方向が画像の水平方向に対応する場合、上述したとおり、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３から第１画像データを生成し、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４から第２画像データを生成すればよい。一方、第１の方向が画像の垂直方向に対応する場合、第１撮像素子４１及び第２撮像素子４２から第１画像データを生成し、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４から第２画像データを生成すればよいし、あるいは又、第１撮像素子４１及び第２撮像素子４２から第２画像データを生成し、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４から第１画像データを生成すればよい。
【実施例２】
【００５６】
実施例２は、本開示の第２の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイに関する。実施例２の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図を図１６の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図１６の（Ｂ）に示す。尚、図１６の（Ａ）は、図１６の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図である。実施例２の撮像装置あるいは撮像素子アレイにあっては、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層４７が形成されている。尚、図１６の（Ｂ）において、撮像素子の境界を実線で示し、ユニット間遮光層４６，５６、及び、素子間遮光層４７に斜線を付した。素子間遮光層４７は、第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４の４つの撮像素子の境界領域に位置しており、即ち、素子間遮光層４７は第１撮像素子ユニット４０の中央領域に位置しており、素子間遮光層４７の平面形状は正方形である。尚、正方形の一辺の長さは、限定するものではないが、具体的には、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子の一辺の長さの０．２倍である。
【００５７】
実施例２の撮像装置あるいは撮像素子アレイにおける、第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子の感度と光の入射角との関係をシミュレーションした結果を図２の（Ｂ）のグラフに示す。図２の（Ｂ）の曲線「Ｄ」は、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度特性を示し、曲線「Ｅ」は、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度特性を示す。尚、図２の（Ｂ）には、図２の（Ａ）に示した曲線「Ａ」及び「Ｂ」も併せて図示している。図２の（Ｂ）からも、実施例１と同様に、入射角θの値が負である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は高く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は低い。これとは逆に、入射角θの値が正である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は低く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は高い。従って、入射角が正である光線群によって、即ち、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３によって第１画像データが生成され、入射角が負である光線群によって、即ち、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４によって第２画像データが生成される。このように、実施例２にあっても、第１撮像素子ユニット４０に４つの撮像素子４１，４２，４３，４４を配置することで、第１撮像素子ユニット４０の全体で、左眼用画像データ及び左眼用画像データの２つの画像データを得るためのデプスマップを、第１画像データ及び第２画像データに基づき作成することができる。そして、これらの撮像素子４１，４２，４３，４４からの電気信号を、同時に、又は、時系列に交互に、出力し、出力された電気信号（撮像素子アレイ３０の第１撮像素子ユニット４０及び第２撮像素子ユニット５０から出力された電気信号）に対して、画像処理手段１２によって画像処理が施され、右眼用画像データ及び左眼用画像データとして画像記憶部１３に記録される。
【００５８】
図２の（Ｂ）から、第１撮像素子ユニット４０全体において、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の上方の空間領域から第１仮想平面に平行な平行光が第１マイクロレンズ４５を通過して第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４に到達することで得られる入射角重心θ0（度）の値は、Ｆ＝２．８の場合、
θ0＝５．３度
であり、実施例１の、
θ0＝３．５度
よりも改善されている。あるいは又、第１撮像素子ユニット４０全体において、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３から得られる画像と、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４から得られる画像とにおける両眼視差の基線長さは、ｆ＝３５ｍｍ、Ｆ＝２．８の場合、６．４ｍｍであり、実施例１よりも基線長さは長くなっている。このように、素子間遮光層４７を配することで、実施例１よりも、入射角重心θ0（度）の値が改善され、両眼視差の基線長さが長くなっているが、これは、瞳中央からの入射光を遮光膜によりカットすることで、相対的に入射角重心が広角側へシフトすることに起因している。
【００５９】
以上の点を除き、実施例２の撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造は、実施例１において説明した撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００６０】
実施例３は、本開示の第３の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイに関する。実施例３の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図を図１７の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図１７の（Ｂ）に示す。尚、図１７の（Ａ）は、図１７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図である。実施例３の撮像装置あるいは撮像素子アレイにあっては、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層４８が形成されている。即ち、撮像素子４１、撮像素子４２、撮像素子４３、撮像素子４４は、素子間遮光層４８によって、相互に区画されており、素子間遮光層４８に切れ目は無い。尚、図１７の（Ｂ）において、撮像素子の境界を実線で示し、ユニット間遮光層４６，５６、及び、素子間遮光層４８に斜線を付した。素子間遮光層４８の幅は、具体的には、限定するものではないが、第１撮像素子ユニット４０を構成する撮像素子の一辺の長さの０．０５倍乃至０．２倍であることが好ましく、実施例３において、具体的には、０．１倍とした。後述する実施例６においても同様である。実施例３においても、実施例１と同様に、入射角θの値が負である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は高く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は低い。これとは逆に、入射角θの値が正である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は低く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は高い。
【００６１】
以上の点を除き、実施例３の撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造は、実施例１において説明した撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。実施例３にあっても、撮像装置が大型化することがないし、第１マイクロレンズの非常に高精度の位置合わせも要求されず、また、大幅な画像解像度の低下といった問題も生じない。更には、撮像素子アレイの製造プロセス工程の増加を招くことがなく、特殊な製造プロセスも不要である。
【実施例４】
【００６２】
実施例４は、本開示の第４の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイに関する。実施例４の撮像装置及び撮像素子アレイの模式的な一部断面図を図１８の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図１８の（Ｂ）に示す。尚、図１８の（Ａ）は、図１８の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図である。
【００６３】
実施例４あるいは後述する実施例５〜実施例６の撮像装置１０は、
（Ａ）撮像レンズ２０、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニット１４０が配列されて成る撮像素子アレイ１３０、
を備えており、
１つの撮像素子ユニット１４０は、１つのマイクロレンズ１４５、及び、複数の撮像素子から成る。そして、
撮像レンズ２０を通過し、各撮像素子ユニット１４０に到達した光は、マイクロレンズ１４５を通過して、撮像素子ユニット１４０を構成する複数の撮像素子に結像する。更には、撮像素子ユニット１４０と撮像素子ユニット１４０との間には、ユニット間遮光層１４６が形成されている。
【００６４】
尚、図１８の（Ｂ）あるいは後述する図２１の（Ｂ）において、撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの境界を白抜きの実線で示し、撮像素子の境界を実線で示し、ユニット間遮光層１４６に斜線を付した。光電変換素子６１を正方形の図形で示し、マイクロレンズ１４５を円形の図形で示した。図１９の（Ｂ）、図２０の（Ｂ）、図２１の（Ｂ）、図２２の（Ｂ）、図２３の（Ｂ）においても同様である。
【００６５】
また、実施例４あるいは後述する実施例５〜実施例６の撮像素子アレイは、
複数の撮像素子ユニット１４０が配列されて成る撮像素子アレイ１３０であって、
１つの撮像素子ユニット１４０は、１つのマイクロレンズ１４５、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニット１４０と撮像素子ユニット１４０との間には、ユニット間遮光層１４６が形成されている。
【００６６】
そして、実施例４の撮像装置１０あるいは撮像素子アレイ１３０において、撮像素子ユニット１４０を構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない。尚、撮像素子ユニット１４０におけるユニット間遮光層１４６の幅Ｗ1の値は、実施例１と同じ値である。後述する実施例５〜実施例７における幅Ｗ1の値も、実施例１と同じ値である。
【００６７】
実施例４あるいは後述する実施例５〜実施例６において、撮像素子ユニット１４０は、第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３、第４撮像素子４４の４つの撮像素子から構成されている。そして、第１撮像素子４１及び第２撮像素子４２は第１の方向（Ｘ方向）に沿って配置され、第３撮像素子４３は第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）に沿って第１撮像素子４１と隣接し、第４撮像素子４４は第２の方向に沿って第２撮像素子４２と隣接している。
【００６８】
撮像素子ユニット１４０を構成する撮像素子（第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４）の構成、構造は、実施例１において説明した撮像素子と同様とすることができる。具体的には、撮像素子ユニット１４０を構成する撮像素子４１，４２，４３，４４は、光電変換素子６１、並びに、その上に、第１層間絶縁層６２、カラーフィルタ６３Ｇ’、第２層間絶縁層６４、及び、マイクロレンズ１４５が積層されて成る。マイクロレンズ１４５は、４つの撮像素子４１，４２，４３，４４を覆っている。
【００６９】
実施例４の撮像装置１０あるいは撮像素子アレイ１３０においては、第１の方向及び第２の方向に、撮像素子ユニット１４０が配されている。
【００７０】
実施例４においても、実施例１において説明したと同様に、入射角が正である光線群によって、即ち、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３によって第１画像データが生成され、入射角が負である光線群によって、即ち、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４によって第２画像データが生成される。このように、実施例４にあっても、撮像素子ユニット１４０に４つの撮像素子４１，４２，４３，４４を配置することで、撮像素子ユニット１４０の全体で第１画像データ及び第２画像データに基づき立体画像用データを作成することができる。そして、これらの撮像素子４１，４２，４３，４４からの電気信号を、同時に、又は、時系列に交互に、出力し、出力された電気信号（撮像素子アレイ１３０の撮像素子ユニット１４０から出力された電気信号）に対して、画像処理手段１２によって画像処理が施され、右眼用画像データ及び左眼用画像データとして画像記憶部１３に記録される。即ち、撮像素子ユニット１４０全体における、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３から得られる第１画像データと、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４から得られる第２画像データとに基づいて、立体画像のデータ（右眼用画像データ及び左眼用画像データ）を得ることができる。尚、係る方法それ自体は周知の方法とすることができる。
【００７１】
実施例１と同様に、撮像装置に加速度センサーやジャイロセンサーといった姿勢検出装置を配することで、撮像装置が横位置に配されたか、縦位置に配されたかを検出することができ、その検出結果に基づき、第１の方向を、画像の水平方向に対応させるか、画像の垂直方向に対応するかを決定してもよい。そして、第１の方向が画像の水平方向に対応する場合、上述したとおり、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３から第１画像データを生成し、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４から第２画像データを生成すればよい。一方、第１の方向が画像の垂直方向に対応する場合、第１撮像素子４１及び第２撮像素子４２から第１画像データを生成し、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４から第２画像データを生成すればよいし、あるいは又、第１撮像素子４１及び第２撮像素子４２から第２画像データを生成し、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４から第１画像データを生成すればよい。
【００７２】
以上のとおり、実施例４の撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいて、１つの撮像素子ユニットは１つのマイクロレンズ及び複数の撮像素子から成り、係る撮像素子ユニット全体から立体画像のための画像データを得ることができるので、撮像装置が大型化することがないし、マイクロレンズの非常に高精度の位置合わせも要求されず、大幅な画像解像度の低下といった問題も生じない。また、撮像素子アレイの製造プロセス工程の増加を招くことがなく、特殊な製造プロセスも不要である。しかも、単眼で、簡素な構成、構造を有する、小型の撮像装置を提供することができる。更には、レンズ及び偏光フィルタの組合せを２組、必要としないので、ズーム、絞り部、フォーカス、輻輳角等にズレや差異が生じることもない。また、両眼視差の基線長さが比較的短いので、自然な立体感を得ることができるし、画像データの処理によって、容易に、２次元画像及び３次元画像を得ることができる。
【実施例５】
【００７３】
実施例５は、本開示の第５の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイに関する。実施例５の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図を図１９の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図１９の（Ｂ）に示す。尚、図１９の（Ａ）は、図１９の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図である。実施例５の撮像装置あるいは撮像素子アレイにあっては、撮像素子ユニット１４０を構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層１４７が形成されている。尚、図１９の（Ｂ）あるいは後述する図２２の（Ｂ）において、撮像素子の境界を実線で示し、ユニット間遮光層１４６に斜線を付した。素子間遮光層１４７は、第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３及び第４撮像素子４４の４つの撮像素子の境界領域に位置しており、即ち、素子間遮光層１４７は撮像素子ユニット１４０の中央領域に位置しており、素子間遮光層１４７の平面形状は正方形である。尚、正方形の一辺の長さは、実施例２と同様とした。
【００７４】
実施例５にあっても、撮像素子ユニット１４０に４つの撮像素子４１，４２，４３，４４を配置することで、撮像素子ユニット１４０の全体で第１画像データ及び第２画像データに基づき立体画像用データを作成することができる。そして、これらの撮像素子４１，４２，４３，４４からの電気信号を、同時に、又は、時系列に交互に、出力し、出力された電気信号（撮像素子アレイ１３０の撮像素子ユニット１４０から出力された電気信号）に対して、画像処理手段１２によって画像処理が施され、右眼用画像データ及び左眼用画像データとして画像記憶部１３に記録される。
【００７５】
以上の点を除き、実施例５の撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造は、実施例４において説明した撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００７６】
実施例６は、本開示の第６の態様に係る撮像装置及び撮像素子アレイに関する。実施例６の撮像装置あるいは撮像素子アレイの模式的な一部断面図を図２０の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図２０の（Ｂ）に示す。尚、図２０の（Ａ）は、図２０の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図である。実施例６の撮像装置あるいは撮像素子アレイにあっては、撮像素子ユニット１４０を構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層１４８が形成されている。即ち、撮像素子４１、撮像素子４２、撮像素子４３、撮像素子４４は、素子間遮光層１４８によって、相互に区画されており、素子間遮光層１４８に切れ目は無い。尚、図２０の（Ｂ）あるいは後述する図２３の（Ｂ）において、撮像素子の境界を実線で示し、ユニット間遮光層１４６、及び、素子間遮光層１４８に斜線を付した。素子間遮光層１４８の幅は、具体的には、実施例３と同様とした。実施例６においても、実施例４と同様に、入射角θの値が負である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は高く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は低い。これとは逆に、入射角θの値が正である場合、第２撮像素子４２及び第４撮像素子４４の感度は低く、第１撮像素子４１及び第３撮像素子４３の感度は高い。
【００７７】
以上の点を除き、実施例６の撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造は、実施例４において説明した撮像装置あるいは撮像素子アレイの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。実施例６にあっても、撮像装置が大型化することがないし、第１マイクロレンズの非常に高精度の位置合わせも要求されず、また、大幅な画像解像度の低下といった問題も生じない。更には、撮像素子アレイの製造プロセス工程の増加を招くことがなく、特殊な製造プロセスも不要である。
【実施例７】
【００７８】
実施例７は、実施例４〜実施例６の変形である。実施例４〜実施例６においては、撮像素子ユニット１４０を、第１撮像素子４１、第２撮像素子４２、第３撮像素子４３、第４撮像素子４４Ｂの４つの撮像素子から構成した。即ち、各撮像素子４１，４２，４３，４４を単色の光（具体的には、緑色の光）を受光する撮像素子とした。一方、実施例７においては、撮像素子ユニット２４０を、第１撮像素子４１Ｒ、第２撮像素子４２Ｇ、第３撮像素子４３Ｇ、第４撮像素子４４Ｂの４つの撮像素子から構成する。
【００７９】
実施例４の撮像装置及び撮像素子アレイの変形の模式的な一部断面図を図２１の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図２１の（Ｂ）に示す。また、実施例５の撮像装置及び撮像素子アレイの変形の模式的な一部断面図を図２２の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図２２の（Ｂ）に示す。更には、実施例６の撮像装置及び撮像素子アレイの変形の模式的な一部断面図を図２３の（Ａ）に示し、撮像素子とマイクロレンズの配置状態を模式的に図２３の（Ｂ）に示す。尚、図２１の（Ａ）、図２２の（Ａ）、図２３の（Ａ）は、図２１の（Ｂ）、図２２の（Ｂ）、図２３の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な一部断面図である。
【００８０】
第１撮像素子４１Ｒの構成、構造は、実施例１において説明した第２撮像素子ユニット５０を構成する赤色撮像素子５１Ｒと同じであるし、第２撮像素子４２Ｇ及び第３撮像素子４３Ｇの構成、構造は、実施例１において説明した第２撮像素子ユニット５０を構成する緑色撮像素子５１Ｇと同じであるし、第４撮像素子４４Ｂの構成、構造は、実施例１において説明した第２撮像素子ユニット５０を構成する青色撮像素子５１Ｂと同じである。具体的には、撮像素子ユニット２４０を構成する撮像素子４１Ｒ，４２Ｇ，４３Ｇ，４４Ｂは、光電変換素子６１、並びに、その上に、第１層間絶縁層６２、カラーフィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂ、第２層間絶縁層６４、及び、マイクロレンズ１４５が積層されて成る。但し、実施例１の撮像素子５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂと異なり、１つのマイクロレンズ１４５が、４つの撮像素子４１Ｒ，４２Ｇ，４３Ｇ，４４Ｂを覆っている。そして、実施例４〜実施例６と同様に、第１撮像素子４１Ｒ及び第２撮像素子４２Ｇは第１の方向（Ｘ方向）に沿って配置され、第３撮像素子４３Ｇは第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）に沿って第１撮像素子４１Ｒと隣接し、第４撮像素子４４Ｂは第２の方向に沿って第２撮像素子４２Ｇと隣接している。
【００８１】
実施例７の撮像装置１０は、
（Ａ）撮像レンズ２０、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニット２４０が配列されて成る撮像素子アレイ２３０、
を備えており、
１つの撮像素子ユニット２４０は、１つのマイクロレンズ１４５、及び、複数の撮像素子から成る。そして、
撮像レンズ２０を通過し、各撮像素子ユニット２４０に到達した光は、マイクロレンズ１４５を通過して、撮像素子ユニット２４０を構成する複数の撮像素子に結像する。
【００８２】
また、実施例７の撮像素子アレイは、複数の撮像素子ユニット２４０が配列されて成る撮像素子アレイ２３０であって、１つの撮像素子ユニット２４０は、１つのマイクロレンズ１４５、及び、複数の撮像素子４１Ｒ，４２Ｇ，４３Ｇ，４４Ｂから成る。
【００８３】
そして、実施例７の撮像装置１０あるいは撮像素子アレイ２３０においては、第１の方向及び第２の方向に、撮像素子ユニット２４０が配されている。
【００８４】
撮像素子ユニット２４０と撮像素子ユニット２４０との間には、実施例４と同様に、ユニット間遮光層１４６が形成されている（図２１の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。あるいは又、実施例５と同様に、撮像素子ユニット２４０を構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層１４７が形成されている（図２２の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。あるいは又、実施例６と同様に、撮像素子ユニット２４０を構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層１４８が形成されている（図２３の（Ａ）及び（Ｂ）参照）。
【００８５】
実施例７においても、実施例１において説明したと同様に、入射角が正である光線群によって、即ち、第１撮像素子４１Ｒ及び第３撮像素子４３Ｇによって第１画像データが生成され、入射角が負である光線群によって、即ち、第２撮像素子４２Ｇ及び第４撮像素子４４Ｂによって第２画像データが生成される。具体的には、第１撮像素子４１Ｒによって赤色に関する第１画像データが得られ、第３撮像素子４３Ｇによって緑色に関する第１画像データが得られ、第２撮像素子４２Ｇによって緑色に関する第２画像データが得られ、第４撮像素子４４Ｂによって青色に関する第２画像データが得られる。更には、第３撮像素子４３Ｇ、第２撮像素子４２Ｇ及び第４撮像素子４４Ｂによって得られた画像データから、青色に関する第１画像データが得られる。また、第３撮像素子４３Ｇ、第２撮像素子４２Ｇ及び第１撮像素子４１Ｒによって得られた画像データから、赤色に関する第２画像データが得られる。
【００８６】
このように、実施例７にあっても、撮像素子ユニット２４０に４つの撮像素子４１Ｒ，４２Ｇ，４３Ｇ，４４Ｂを配置することで、撮像素子ユニット２４０の全体で第１画像データ及び第２画像データに基づき立体画像用データを作成することができる。そして、これらの撮像素子４１Ｒ，４２Ｇ，４３Ｇ，４４Ｂからの電気信号を、同時に、又は、時系列に交互に、出力し、出力された電気信号（撮像素子アレイ２３０の撮像素子ユニット２４０から出力された電気信号）に対して、画像処理手段１２によって画像処理が施され、右眼用画像データ及び左眼用画像データとして画像記憶部１３に記録される。即ち、撮像素子ユニット２４０全体における、第１撮像素子４１Ｒ、第３撮像素子４３Ｇから得られる赤色及び緑色に関する第１画像データ、及び、第４撮像素子４４Ｂから得られる画像データに対して画像処理を行うことで得られる青色に関する第１画像データ、並びに、第２撮像素子４２Ｇ、第４撮像素子４４Ｂから得られる緑色及び青色に関する第２画像データ、及び、第１撮像素子４１Ｒから得られる画像データに対して画像処理を行うことで得られる赤色に関する第２画像データとに基づいて、立体画像のデータ（右眼用画像データ及び左眼用画像データ）を得ることができる。係る方法それ自体は周知の方法とすることができる。尚、実施例７にあっては、第３撮像素子４３Ｇから得られる画像と、第２撮像素子４２Ｇから得られる画像とに基づき、両眼視差の基線長さを得ることができる。
【００８７】
以上のとおり、実施例７の撮像装置あるいは撮像素子アレイにおいても、１つの撮像素子ユニットは１つのマイクロレンズ及び複数の撮像素子から成り、係る撮像素子ユニット全体から立体画像のための画像データを得ることができるので、撮像装置が大型化することがないし、マイクロレンズの非常に高精度の位置合わせも要求されず、大幅な画像解像度の低下といった問題も生じない。また、撮像素子アレイの製造プロセス工程の増加を招くことがなく、特殊な製造プロセスも不要である。しかも、単眼で、簡素な構成、構造を有する、小型の撮像装置を提供することができる。更には、レンズ及び偏光フィルタの組合せを２組、必要としないので、ズーム、絞り部、フォーカス、輻輳角等にズレや差異が生じることもない。また、両眼視差の基線長さが比較的短いので、自然な立体感を得ることができるし、画像データの処理によって、容易に、２次元画像及び３次元画像を得ることができる。
【００８８】
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した撮像装置、撮像素子、撮像素子アレイ、撮像素子ユニットの構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。撮像素子を、図示したような裏面照射型としてもよいし、図示しないが、表面照射型としてもよい。
【００８９】
右眼用画像データ及び左眼用画像データに基づき立体画像を表示するが、係る表示方式として、例えば、２台のプロジェクタに円偏光又は直線偏光フィルタを取り付けて左右眼用の画像をそれぞれ表示し、表示に対応した円偏光又は直線偏光眼鏡で画像を観察する方式、レンチキュラーレンズ方式、パララックスバリア方式を挙げることができる。尚、円偏光又は直線偏光眼鏡を使用することなく画像を観察すると、通常の２次元（平面）画像を観察することができる。また、以上に説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラムあるいはプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。
【００９０】
また、第１撮像素子及び第３撮像素子から出力された電気信号に基づく画像データと、第２撮像素子及び第４撮像素子から出力された電気信号に基づく画像データとに基づき、撮像レンズのピント合わせを制御する合焦方法に、本開示の第１の態様〜第６の態様に係る撮像装置を適用することもできる。即ち、第１撮像素子ユニットからの第１画像データ及び第２画像データに基づき、合焦判定を行うこともできる。具体的には、焦点（ピント）を合わせるべき被写体を撮像装置の使用者が周知の方法に基づき選択したとき、係る被写体の像が、ピントが合っていない状態で撮像素子アレイ３０，１３０上に結像したとする。この場合、被写体は、図４にて説明したと同様に、撮像素子アレイ３０，１３０上における距離（２・ΔＸ）が、被写体のピントに関する情報、即ち、合焦点位置からのズレ方向を含むズレ量となる。従って、距離（２・ΔＸ）が「０」となるように、撮像レンズのピント合わせを制御すれば、即ち、撮像レンズのフォーカス機能を作動させれば、被写体にピントを合わせることができる。尚、撮像装置を横位置に配するか、縦位置に配するかに依存して、第１撮像素子と第３撮像素子（あるいは第１撮像素子と第２撮像素子）とに基づき第１画像データを生成し、第２撮像素子と第４撮像素子（あるいは第３撮像素子と第４撮像素子）とに基づき第２画像データを生成すればよい。但し、これに限定するものではなく、例えば、第１撮像素子と第３撮像素子とに基づき第１画像データを生成し、第２撮像素子と第４撮像素子とに基づき第２画像データを生成するだけでなく、第１撮像素子と第２撮像素子とに基づき第３画像データ（第１画像データと同様の画像データ）を生成し、第３撮像素子と第４撮像素子とに基づき第４画像データ（第２画像データと同様の画像データ）を生成して、２次元的に合焦判定を行うこともできる。尚、第１画像データ及び第２画像データ（更には、第３画像データ及び第４画像データ）は、第１撮像素子ユニット全体から得られる画像データであってもよいし、焦点（ピント）を合わせるべき被写体の近傍に位置する第１撮像素子ユニットから得られる画像データであってもよい。
【００９１】
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［１］《撮像装置：第１の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像装置。
［２］《撮像装置：第２の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
［３］《撮像装置：第３の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
［４］第１撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接している［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［５］第１撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接しており、
素子間遮光層は、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子及び第４撮像素子の４つの撮像素子の境界領域に位置しており、素子間遮光層の平面形状は正方形である［２］に記載の撮像装置。
［６］第１マイクロレンズの中心を通過する第１マイクロレンズの法線を含む第１の方向に延びる平面を第１仮想平面としたとき、第１撮像素子ユニット全体において、第１撮像素子及び第３撮像素子の上方の空間領域から第１仮想平面に平行な平行光が第１マイクロレンズを通過して第２撮像素子及び第４撮像素子に到達することで得られる入射角重心θ0（度）の値は、
０（度）≦θ0≦１５（度）
を満足する［４］又は［５］に記載の撮像装置。
［７］第１撮像素子ユニット全体において、第１撮像素子及び第３撮像素子から得られる画像と、第２撮像素子及び第４撮像素子から得られる画像とにおける両眼視差の基線長さは、撮像レンズの焦点距離を「ｆ」、Ｆ値を「Ｆ」としたとき、［４ｆ／（３πＦ）］（ｍｍ）で求められる［４］又は［５］に記載の撮像装置。
［８］複数の第２撮像素子ユニットから１画素ユニットが構成され、
１つの第１撮像素子ユニットが占める面積は、１画素ユニットの占める面積と等しい［１］乃至［７］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［９］第１撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅は、第２撮像素子ユニットにおけるユニット間遮光層の幅よりも広い［８］に記載の撮像装置。
［１０］第１撮像素子ユニットは４個の撮像素子から構成されており、
１画素ユニットを構成する複数の第２撮像素子ユニットの数は４である［１］乃至［９］のいずれか１項に記載の撮像装置。
［１１］《撮像素子アレイ：第１の態様》
複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像素子アレイ。
［１２］《撮像素子アレイ：第２の態様》
複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
［１３］《撮像素子アレイ：第３の態様》
複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
［１４］《撮像装置：第４の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像装置。
［１５］《撮像装置：第５の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
［１６］《撮像装置：第６の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像装置。
［１７］《撮像素子アレイ：第４の態様》
複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されていない撮像素子アレイ。
［１８］《撮像素子アレイ：第５の態様》
複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
［１９］《撮像素子アレイ：第６の態様》
複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイであって、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されている撮像素子アレイ。
［２０］《撮像方法：第１の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されておらず、あるいは又、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されており、あるいは又、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接している撮像装置を用いた撮像方法であって、
第１撮像素子及び第３撮像素子によって、右眼用画像あるいは左眼用画像のいずれか一方の画像を得るための電気信号を生成し、
第２撮像素子及び第４撮像素子によって、右眼用画像あるいは左眼用画像のいずれか他方の画像を得るための電気信号を生成し、
これらの電気信号を出力する撮像方法。
［２１］《撮像方法：第２の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されておらず、あるいは又、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されており、あるいは又、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接している撮像装置を用いた撮像方法であって、
第１撮像素子及び第３撮像素子によって、右眼用画像あるいは左眼用画像のいずれか一方の画像を得るための電気信号を生成し、
第２撮像素子及び第４撮像素子によって、右眼用画像あるいは左眼用画像のいずれか他方の画像を得るための電気信号を生成し、
これらの電気信号を出力する撮像方法。
［２２］第１撮像素子及び第３撮像素子からの電気信号、並びに、第２撮像素子及び第４撮像素子からの電気信号に基づき作成されたデプスマップと、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子から出力された電気信号とに基づき、右眼用画像を得るための画像データ、及び、左眼用画像を得るための画像データを得る［２０］又は［２１］に記載の撮像方法。
［２３］《合焦方法：第１の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の第１撮像素子ユニット、及び、複数の第２撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの第１撮像素子ユニットは、１つの第１マイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
１つの第２撮像素子ユニットは、１つの第２マイクロレンズ、及び、１つの撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各第１撮像素子ユニットに到達した光は、第１マイクロレンズを通過して、第１撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像レンズを通過し、各第２撮像素子ユニットに到達した光は、第２マイクロレンズを通過して、第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されておらず、あるいは又、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されており、あるいは又、
第１撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されており、
第１撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接している撮像装置を用いた撮像方法であって、
第１撮像素子及び第３撮像素子から出力された電気信号に基づく画像データと、第２撮像素子及び第４撮像素子から出力された電気信号に基づく画像データとに基づき、撮像レンズのピント合わせを制御する合焦方法。
［２４］《合焦方法：第２の態様》
（Ａ）撮像レンズ、並びに、
（Ｂ）複数の撮像素子ユニットが配列されて成る撮像素子アレイ、
を備えており、
１つの撮像素子ユニットは、１つのマイクロレンズ、及び、複数の撮像素子から成り、
撮像レンズを通過し、各撮像素子ユニットに到達した光は、マイクロレンズを通過して、撮像素子ユニットを構成する複数の撮像素子に結像し、
撮像素子ユニットと撮像素子ユニットとの間には、ユニット間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、遮光層が形成されておらず、あるいは又、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間の一部分にのみ、素子間遮光層が形成されており、あるいは又、
撮像素子ユニットを構成する撮像素子と撮像素子との間には、素子間遮光層が形成されており、
撮像素子ユニットは、第１撮像素子、第２撮像素子、第３撮像素子、第４撮像素子の４つの撮像素子から構成されており、
第１撮像素子及び第２撮像素子は第１の方向に沿って配置され、第３撮像素子は第１の方向と直交する第２の方向に沿って第１撮像素子と隣接し、第４撮像素子は第２の方向に沿って第２撮像素子と隣接している撮像装置を用いた撮像方法であって、
第１撮像素子及び第３撮像素子から出力された電気信号に基づく画像データと、第２撮像素子及び第４撮像素子から出力された電気信号に基づく画像データとに基づき、撮像レンズのピント合わせを制御する合焦方法。
【符号の説明】
【００９２】
１０・・・撮像装置、１１・・・カメラ本体部、１２・・・画像処理手段、１３・・・画像記憶部、２０・・・撮像レンズ、３０・・・撮像素子アレイ、４０・・・第１撮像素子ユニット、４１，４１Ｒ・・・第１撮像素子ユニットを構成する第１撮像素子、４２，４２Ｇ・・・第１撮像素子ユニットを構成する第２撮像素子、４３，４３Ｇ・・・第１撮像素子ユニットを構成する第３撮像素子、４４，４４Ｂ・・・第１撮像素子ユニットを構成する第４撮像素子、４５・・・第１マイクロレンズ、５０・・・第２撮像素子ユニット、５１，５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ・・・第２撮像素子ユニットを構成する撮像素子、５５・・・第２マイクロレンズ（オンチップレンズ）、４６，５６・・・ユニット間遮光層、４７，４８・・・素子間遮光層、６０・・・シリコン半導体基板、６１・・・光電変換素子、６２，６４・・・層間絶縁層、６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂ，６３Ｇ’・・・カラーフィルタ、１３０，２３０・・・撮像素子アレイ、１４０，２４０・・・撮像素子ユニット、１４５・・・マイクロレンズ、１４５・・・ユニット間遮光層、１４６・・・ユニット間遮光層、１４７・・・素子間遮光層、１４８・・・素子間遮光層
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２】
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