영상 획득 장치 및 방법이 개시된다. 개시된 영상 획득 장치는 광을 센싱하는 복수의 광감지셀을 포함하는 센서 기판, 센서 기판 전단에 배치되는 것으로, 복수의 광감지셀과 각각 마주하는 복수의 영역에 서로 인접하는 광감지셀에 서로 다른 파장의 광을 집광시키는 위상 분포를 형성하는 미소 구조를 구비하여 입사광을 칼라에 따라 분리하는 색분리 렌즈 어레이를 포함하는 이미지 센서와, 신호 처리부를 포함한다. 신호 처리부는 복수의 광감지셀의 센싱 신호에 대해 서브-이미지 도메인에서 블러 현상을 극복하도록 디컨벌루션을 수행하고, 서브-샘플링된 영상을 전체 해상도를 갖는 영상으로 복원하는 디모자이킹을 수행하며, 색분리 렌즈 어레이의 PSF를 이용하여 컬러를 보정하여 컬러 영상을 형성하도록 이미지 센서에서 획득된 칼라별 영상 신호를 처리한다.