(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子を有する撮像装置であって、
前記撮像素子は、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、
前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、
前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、
前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されており、
前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する制御部を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第一のマイクロレンズの前記第一の画素セルにおける位置は、当該第一の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、
前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、
前記撮像素子の中心部から略同一距離にある前記第一のマイクロレンズ及び前記第二のマイクロレンズの各々の前記中心部に対する位置ずれの量が互いに異なる撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第一のマイクロレンズは、全ての前記第一の画素セルにおいて同じ位置に配置されており、
前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれている撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記第一の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第一の画素セル及び当該第一の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第一の画素セルのペアを二次元状に配置したものであり、
前記第二の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第二の画素セル及び当該第二の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第二の画素セルのペアを二次元状に配置したものである撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載の撮像装置であって、
前記画素セルは、異なる色の光を検出する複数種類の画素セルを有し、
全ての前記画素セルのペアは、同一種類の画素セルにより構成され、
前記第一の画素セルのペアには、当該ペアと同じ色の光を検出する前記第二の画素セルのペアが近接して配置される撮像装置。
【請求項６】
撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子を有する撮像装置であって、
前記撮像素子は、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、
前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、
前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、
前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されており、
前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する制御部を備える撮像装置。
【請求項７】
請求項６記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号と前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号とを用いて撮像画像データを生成し記録する第三の制御を、前記入射角に応じて選択して実行する撮像装置。
【請求項８】
撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子であって、
前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、
前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、
前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、
前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、
前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されている撮像素子。
【請求項９】
請求項８記載の撮像素子であって、
前記第一のマイクロレンズの前記第一の画素セルにおける位置は、当該第一の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、
前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、
前記撮像素子の中心部から略同一距離にある前記第一のマイクロレンズ及び前記第二のマイクロレンズの各々の前記中心部に対する位置ずれの量が互いに異なる撮像素子。
【請求項１０】
請求項８記載の撮像素子であって、
前記第一のマイクロレンズは、全ての前記第一の画素セルにおいて同じ位置に配置されており、
前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれている撮像素子。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項記載の撮像素子であって、
前記第一の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第一の画素セル及び当該第一の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第一の画素セルのペアを二次元状に配置したものであり、
前記第二の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第二の画素セル及び当該第二の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第二の画素セルのペアを二次元状に配置したものである撮像素子。
【請求項１２】
請求項１１記載の撮像素子であって、
前記画素セルは、異なる色の光を検出する複数種類の画素セルを有し、
全ての前記画素セルのペアは、同一種類の画素セルにより構成され、
前記第一の画素セルのペアには、当該ペアと同じ色の光を検出する前記第二の画素セルのペアが近接して配置される撮像素子。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項記載の撮像素子を用いた撮像方法であって、
前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する撮像方法。
【請求項１４】
請求項８〜１２のいずれか１項記載の撮像素子を用いた撮像方法であって、
前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子及びこれを用いた撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，携帯情報端末）等の撮影機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。【０００３】
ところで、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法には、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式がある。位相差ＡＦ方式は、コントラストＡＦ方式に比べて合焦位置の検出を高速，高精度に行うことができるため、様々な撮像装置で多く採用されている（例えば特許文献１参照）。【０００４】
特許文献１には、固体撮像素子の周辺に向かうほど、位相差検出用の画素セルに搭載するマイクロレンズの位置を固体撮像素子の中心側にずらす、所謂マイクロレンズスケーリングを実施することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２０１０−１６９７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の撮像装置は、高倍率のズーム機能を搭載するものが増えてきている。そのため、固体撮像素子に入射する光の角度（入射角）が、急峻な角度から緩やかな角度まで幅広くなる傾向にある。【０００７】
特許文献１に記載された撮像素子は、周辺部にある位相差検出用の画素セルのマイクロレンズが中心部側にずれている。このため、例えばズーム倍率が低いときには、スケーリングの効果により、撮像素子の中心部と周辺部とで位相差検出用の画素セルに感度ムラは生じ難くなる。しかし、ズーム倍率が高いときには、周辺部の画素セルにおいて光を十分に受光できなくなり、感度ムラが生じる。【０００８】
このように、マイクロレンズを単純にスケーリングしただけでは、撮影条件の変化によって感度ムラが発生し、良好な撮像品質を維持することができない。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光の入射角に関わらず良好な撮像品質を実現することのできる撮像素子及びこれを用いた撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像装置は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子を有する撮像装置であって、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されており、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する制御部を備えるものである。【００１１】
本発明の撮像装置は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子を有する撮像装置であって、前記撮像素子は、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されており、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する制御部を備えるものである。【００１２】
本発明の撮像素子は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子を有する撮像装置であって、前記撮像素子は、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されているものである。【００１３】
本発明の前記撮像素子を用いた撮像方法は、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行するものである。【００１４】
本発明の前記撮像素子を用いた撮像方法は、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光の入射角に関わらず良好な撮像品質を実現することのできる撮像素子及びこれを用いた撮像装置及び撮像方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図
【図２】図１に示す固体撮像素子１００の概略構成を示す平面模式図
【図３】図２に示す固体撮像素子５の中心部における範囲３０の拡大図
【図４】図２に示す固体撮像素子５の周辺部における範囲３１の拡大図
【図５】図２に示した固体撮像素子５の周辺部における画素セル５０ａ，５０ｂの感度特性及び画素セル５０ｃ，５０ｄの感度特性を示す図
【図６】図１に示すデジタルカメラの３Ｄ撮影モード時の動作を説明するためのフローチャート
【図７】図２に示す固体撮像素子５の変形例を示す図であり、図４に対応する図
【図８】図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａの周辺部における構成を示す平面図
【図９】図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｂの構成を示す平面図
【図１０】図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｃの構成を示す平面図
【図１１】図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｄの構成を示す平面図
【図１２】撮像装置としてスマートフォンを説明する図
【図１３】図１２のスマートフォンの内部ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【００１９】
図示するデジタルカメラの撮像系は、フォーカスレンズ、ズームレンズ等を含む単一の撮影光学系１と、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２と、赤外線カットフィルタ３と、光学ローパスフィルタ４とを備える。
【００２０】
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、フラッシュ発光部１２を制御する。また、システム制御部１１は、レンズ駆動部８を制御して、撮影光学系１に含まれるフォーカスレンズの位置を調整したり、撮影光学系に含まれるズームレンズの位置を調整したりする。また、システム制御部１１は、絞り駆動部９を介し絞り２の開口量を制御して露光量調整を行う。
【００２１】
また、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影光学系１を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。
【００２２】
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、このアナログ信号処理部６から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６とＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。
【００２３】
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、デジタル信号処理部１７と、圧縮伸張処理部１８と、３Ｄ画像生成部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部２３が接続される表示制御部２２とを備える。
【００２４】
デジタル信号処理部１７は、Ａ／Ｄ変換回路７から出力された撮像画像信号に対し、補間演算やガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮影画像データを生成する。
【００２５】
圧縮伸張処理部１８は、デジタル信号処理部１７で生成された撮影画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする。
【００２６】
３Ｄ画像生成部１９は、固体撮像素子５によって撮影して得られる視点の異なる複数の撮影画像データ（視差のある複数の撮影画像データ）を用いて立体画像データを生成する。
【００２７】
液晶表示部２３は、視点の異なる２つの撮影画像データを立体視可能に表示することができるものである。
【００２８】
メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、圧縮伸張処理部１８、３Ｄ画像生成部１９、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。
【００２９】
図２は、図１に示す固体撮像素子５の概略構成を示す平面模式図である。
【００３０】
固体撮像素子５は、撮影光学系１の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号のうちの一方を得るための画素セル５０ａ及び画素セル５０ｃと、一対の像信号のうちの他方を得るための画素セル５０ｂ及び画素セル５０ｄとを備える。以下では、画素セル５０ａ〜５０ｄをそれぞれ区別せずに画素セル５０ということもある。
【００３１】
画素セル５０は、行方向Ｘとこれに直交する列方向Ｙに二次元状（図２の例では正方格子状）に配列されている。各画素セル５０は、フォトダイオード等の光電変換部を含む。
【００３２】
画素セル５０の配置は、行方向Ｘに一定ピッチで並ぶ複数の画素セル５０からなる画素セル行を、列方向Ｙに一定ピッチで複数個並べたものとなっている。
【００３３】
この配置において、奇数行にある画素セル行は、画素セル５０ａ及び画素セル５０ｂにより構成され、偶数行にある画素セル行は、画素セル５０ｃ及び画素セル５０ｄにより構成されている。
【００３４】
奇数行にある画素セル行は、画素セル５０ａと画素セル５０ｂを行方向Ｘに交互に配列したものとなっている。
【００３５】
偶数行にある画素セル行は、画素セル５０ｃと画素セル５０ｄを行方向Ｘに交互に配列したものとなっている。
【００３６】
画素セル５０ａと画素セル５０ｂは、それぞれ、撮影光学系１の瞳領域の異なる部分を通過する光束を受光するものである。つまり、奇数行にある画素セル５０ａ，５０ｂは瞳分割されており、これらによって、上記一対の像信号を取得することができる。
【００３７】
画素セル５０ｃと画素セル５０ｄは、それぞれ、撮影光学系１の瞳領域の異なる部分を通過する光束を受光するものである。つまり、偶数行にある画素セル５０ｃ，５０ｄは瞳分割されており、これらによっても、上記一対の像信号を取得することができる。
【００３８】
画素セル５０ａ〜５０ｄは、それぞれ、赤色光を検出する画素セルと、緑色光を検出する画素セルと、青色光を検出する画素セルの３種類の画素セルを含む。
【００３９】
図２では、赤色光を検出する画素セルにはブロック内に“Ｒ”の文字を付している。また、緑色光を検出する画素セルには、ブロック内に“Ｇ”の文字を付している。また、青色光を検出する画素セルには、ブロック内に“Ｂ”の文字を付している。
【００４０】
図２に示すように、奇数行にある画素セル５０ａの検出色の並びはベイヤ状となっている。
【００４１】
各画素セル５０ａに対して同一方向（行方向Ｘにおいて右方向）の隣には、当該各画素セル５０ａと同じ種類（同じ色の光を検出するもの）の画素セル５０ｂが配置されている。つまり、画素セル５０ｂの検出色の並びも全体としてベイヤ状となっている。
【００４２】
各画素セル５０ａに対して同一方向（列方向Ｙにおいて下方向）の隣には、当該各画素セル５０ａと同じ種類の画素セル５０ｃが配置されている。つまり、画素セル５０ｃの検出色の並びも全体としてベイヤ状となっている。
【００４３】
各画素セル５０ｂに対して同一方向（列方向Ｙにおいて下方向）の隣には、当該各画素セル５０ｂと同じ種類の画素セル５０ｄが配置されている。つまり、画素セル５０ｄの検出色の並びも全体としてベイヤ状となっている。
【００４４】
画素セル５０ａと、これに対して行方向Ｘの右隣にある同種類の画素セル５０ｂにより第一の画素セルペアが構成される。また、画素セル５０ｃと、これに対して行方向Ｘの右隣にある同種類の画素セル５０ｄにより第二の画素セルペアが構成される。固体撮像素子５は、第一の画素セルペアに対し、当該第一の画素セルペアによって検出される色と同じ色の光を検出する第二の画素セルペアが隣接して配置されたものとなっている。
【００４５】
なお、図２では、第一の画素セルペアに対し、当該第一の画素セルペアによって検出される色と同じ色の光を検出する第二の画素セルペアが間に他の画素セルを挟まずに隣接するものとしたが、これら２つの画素セルペアが他の画素セルをはさんで隣接する構成でもよい。つまり、第一の画素セルペアに対し、当該第一の画素セルペアによって検出される色と同じ色の光を検出する第二の画素セルペアが近接して配置されていればよい。
【００４６】
また、各画素セルペアについても、２つの画素セルが近接して配置されていればよい。
【００４７】
図３は、図２に示す固体撮像素子５の中心部における範囲３０の拡大図である。
【００４８】
各画素セル５０は、フォトダイオード等の光電変換部ＰＤと、光電変換部ＰＤに光を集光するマイクロレンズ５３と、これらの間に設けられるカラーフィルタ（図示せず）とを含む。
【００４９】
各画素セル５０は遮光膜Ｗによって遮光され、遮光膜Ｗには、光電変換部ＰＤの上方に開口Ｋが形成されている。この開口Ｋを介して、光電変換部ＰＤに光が入射する。図３では、画素セル５０が検出する光の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を、開口Ｋ内に記入してある。
【００５０】
行方向Ｘにおける、画素セル５０ａ，５０ｃの開口Ｋの中心位置は、画素セル５０ａ，５０ｃのマイクロレンズ５３の中心位置よりも右側に偏心している。
【００５１】
行方向Ｘにおける、画素セル５０ｂ，５０ｄの開口Ｋの中心位置は、画素セル５０ｂ，５０ｄのマイクロレンズ５３の中心位置よりも左側に偏心している。
【００５２】
このように、画素セル５０ａ，５０ｃと画素セル５０ｂ，５０ｄとでは、開口Ｋの位置が互いに逆方向に偏心している。したがって、画素セル５０ａ，５０ｃによれば、撮影光学系１の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の一方に対応する像信号を得ることができ、画素セル５０ｂ，５０ｄによれば、当該一対の光束の他方に対応する像信号を得ることができる。
【００５３】
図４は、図２に示す固体撮像素子５の周辺部における範囲３１の拡大図である。
【００５４】
固体撮像素子５の周辺部において、画素セル５０ａ及び画素セル５０ｂは、固体撮像素子５の中心部と同じ構成である。
【００５５】
これに対し、画素セル５０ｃ及び画素セル５０ｄは、マイクロレンズ５３の位置が中心部とは異なっている。つまり、行方向Ｘにおけるマイクロレンズ５３の中心位置が、中心部にある画素セル５０ｃ及び画素セル５０ｄと比較すると、固体撮像素子５の中心部側にずれている。画素セル５０ｃ及び画素セル５０ｄにおけるマイクロレンズ５３のずらし量は、固体撮像素子５の中心部から周辺部に向かうにしたがって大きくなっている。
【００５６】
画素セル５０ｃ及び画素セル５０ｄにおけるマイクロレンズ５３のずらし量は例えば以下のように決めることができる。
【００５７】
固体撮像素子５の中心から対角端までの距離をＸｏ、任意の位置にある画素セル５０ｃ（５０ｄ）の固体撮像素子５中心からの距離Ｘ、画素セル５０ｃ（５０ｄ）に含まれる光電変換部表面からマイクロレンズ５３の底面までの距離Ｌ、固体撮像素子５の対角端における撮影光学系１の主光線の固体撮像素子５表面の垂線方向からの傾きθ、とすると、任意の位置にある画素セル５０ｃ（５０ｄ）におけるマイクロレンズ５３のずらし量は、一般的には以下の式（１）により求まる。ただし、この式に限定されるものではない。
【００５８】
ずらし量＝（Ｘ／Ｘｏ）＊Ｌ＊ｔａｎθ  ・・（１）
【００５９】
このように、固体撮像素子５では、画素セル５０ｃ及び画素セル５０ｄについてのみ、マイクロレンズのスケーリングが行われている。
【００６０】
図５は、図２に示した固体撮像素子５の周辺部における画素セル５０ａ，５０ｂの感度特性及び画素セル５０ｃ，５０ｄの感度特性を示す図である。図５において符号５０ａ，５０ｂで示す特性は画素セル５０ａ，５０ｂの特性を示し、符号５０ｃ，５０ｄで示す特性は画素セル５０ｂ，５０ｄの特性を示す。
【００６１】
図５に示すように、画素セル５０ａ，５０ｂは、入射光の角度が０°のときに信号出力が最大となり、入射光の角度が増加するにしたがって信号出力が減少する。また、画素セル５０ｃ，５０ｄは、入射光の角度がマイクロレンズ５３のずらし量に応じた一定の値のときに信号出力が最大となり、それよりも入射光の角度が増加又は減少するにしたがって信号出力が減少する。
【００６２】
この信号出力の減少分は、図１に示すデジタルカメラのデジタル信号処理部１７によって行われるシェーディング補正によって補正することができる。しかし、信号出力が非常に小さいと、シェーディング補正後の撮像画像信号のＳ／Ｎが低下するため、画質を損なう。そのため、固体撮像素子５の各画素セル５０からの信号出力はある一定値以上（許容出力という）が必要であり、この一定値を図５では一点鎖線で示している。
【００６３】
開口Ｋの中心位置とマイクロレンズ５３の中心位置とが一致する通常の画素セル（つまり、瞳分割されていない画素セル）のみを有する固体撮像素子であれば、中心部とマイクロレンズスケーリングを行っている周辺部とで、許容出力が得られる入射光角度の幅（入射光角度許容幅）の重複範囲を大きくできる。このため、広角撮影時と望遠撮影時のいずれにおいても、周辺部にある画素セルからは許容出力を得ることが可能である。
【００６４】
しかし、画素セル５０は、通常の画素セルと比べると、入射光の傾きに対する信号出力の減少量が大きいため、入射光角度許容幅は通常の画素セルよりも小さい。
【００６５】
したがって、固体撮像素子５において、全ての画素セル５０で一律にスケーリングを行ったのでは、中心部にある画素セル５０の入射光角度許容幅と、固体撮像素子５の周辺部にある画素セル５０の入射光角度許容幅とを大きく重複させることが難しい。
【００６６】
そこで、固体撮像素子５では、周辺部において、画素セル５０ａ，５０ｂと画素セル５０ｃ，５０ｄとで、入射角感度特性を変えることで、許容出力が得られる入射光の角度範囲を広げることを可能にしている。この結果、撮影光学系１に高倍率のズームレンズを採用することが可能になる。
【００６７】
以下、図１に示すデジタルカメラの動作について説明する。このデジタルカメラでは、異なる視点から撮影して得られる２つの撮像画像データを関連付けた立体画像データを記録できる３Ｄ撮影モードと、１つの視点から撮影して得られる撮像画像データを記録できる２Ｄ撮影モードとが設定可能である。
【００６８】
図６は、図１に示すデジタルカメラの３Ｄ撮影モード時の動作を説明するためのフローチャートである。
【００６９】
３Ｄ撮影モードに設定されると、システム制御部１１は、撮影光学系１に含まれるズームレンズの位置を検出し、その位置から現時点でのズーム倍率を判定する（ステップＳ１）。
【００７０】
そして、ズーム倍率が閾値以下であった場合（ステップＳ１：ＮＯ）、システム制御部１１は、固体撮像素子５から信号を読み出す対象とする画素セルを画素セル５０ｃ，５０ｄに設定する（ステップＳ２）。一方、ズーム倍率が閾値を超えていた場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、固体撮像素子５から信号を読み出す対象とする画素セルを画素セル５０ａ，５０ｂに設定する（ステップＳ３）。
【００７１】
ステップＳ２，Ｓ３の後、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を制御し、固体撮像素子５によるライブビュー画像生成のための動画撮影を開始させ、ライブビュー画像を表示部２３に表示させる（ステップＳ４）。
【００７２】
具体的には、撮像素子駆動部１０は、動画の１フレームの露光が終了すると、ステップＳ２，Ｓ３で設定された画素セルのみから信号を読み出す駆動を行う。この駆動により、固体撮像素子５からは奇数行又は偶数行の画素セルに対応する撮像画像信号が出力される。
【００７３】
デジタル信号処理部１７は、出力された撮像画像信号のうち、画素セル５０ａ（５０ｃ）から得られた撮像信号からなる第一の撮像画像信号を処理して第一の撮像画像データを生成する。また、デジタル信号処理部１７は、この撮像画像信号のうち、画素セル５０ｂ（５０ｄ）から得られた撮像信号からなる第二の撮像画像信号を処理して第二の撮像画像データを生成する。
【００７４】
第一の撮像画像データ及び第二の撮像画像データが生成されると、表示制御部２２が、第一の撮像画像データに基づく画像と、第二の撮像画像データに基づく画像とを、表示部２３に立体視可能に表示させる。これにより、立体ライブビュー画像を表示部２３にて確認できるようになる。
【００７５】
システム制御部１１は、ライブビュー画像表示後、ズーム倍率の変更があった場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）はステップＳ１に処理を戻し、ズーム倍率に変更がない場合（ステップＳ５：ＮＯ）は、ＡＥ（自動露出）・ＡＦ（自動焦点調節）の指示があったときに（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７の処理を行う。
【００７６】
ステップＳ７において、システム制御部１１は、固体撮像素子５から出力されてくる撮像画像信号を用いてＡＥ・ＡＦを行う。システム制御部１１は、撮像画像信号に含まれる第一の撮像画像信号と第二の撮像画像信号の位相差に基づいてＡＦ制御を行う。
【００７７】
ステップＳ７の後、撮影指示があると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を制御して固体撮像素子５による本撮像用の露光を行わせる。撮像素子駆動部１０は、この露光の終了後、ステップＳ２又はステップＳ３で設定された画素セルから信号を読み出す。
【００７８】
デジタル信号処理部１７は、固体撮像素子５から出力された撮像画像信号から第一の撮像画像データと第二の撮像画像データを生成し、これらを関連付けたものを立体画像データとして生成する。そして、この立体画像データは、外部メモリ制御部２０によって記録媒体２１に記録される（ステップＳ９）。ステップＳ９の後は、ステップＳ１に処理が戻る。
【００７９】
なお、２Ｄ撮影モードの動作は、ステップＳ４とステップＳ９において生成される撮像画像データが異なる以外は図６に示すものと同じである。
【００８０】
２Ｄ撮影モードのときは、ステップＳ２又はステップＳ３の後に固体撮像素子５から撮像画像信号が出力されると、デジタル信号処理部１７が、撮像画像信号のうち、画素セルペア（行方向Ｘにおいて隣接する同一種類の画素セル５０ａ（５０ｃ）及び画素セル５０ｂ（５０ｄ）のペア）から得られた信号を加算する。
【００８１】
この加算処理により、被写体を１つの視点から撮影して得たものに相当する撮像画像信号を得ることができる。デジタル信号処理部１７は、加算後の撮像画像信号を処理して撮像画像データを生成する。表示制御部２２は、この撮像画像データに基づく画像（非立体の２Ｄ画像）を表示部２３にライブビュー画像として表示させる。
【００８２】
同様に、２Ｄ撮影モードにおけるステップＳ９では、固体撮像素子５から撮像画像信号が出力されると、デジタル信号処理部１７が、撮像画像信号のうち、画素セルペアから得られた信号を加算する。そして、加算後の撮像画像信号を処理して得られる撮像画像データを記録媒体２１に記録させる。
【００８３】
なお、図６のステップＳ１の判定で用いる閾値は、画素セル５０ｃ，５０ｄのスケーリング量に応じて、最適な画質が得られる値に設定すればよい。
【００８４】
以上のように、図１に示すデジタルカメラによれば、中心部から周辺部に向かってマイクロレンズ５３のスケーリングを行っていない画素群（画素セル５０ａ，５０ｂ）と、中心部から周辺部に向かってマイクロレンズ５３のスケーリングを行っている画素群（画素セル５０ｃ，５０ｄ）とを含む固体撮像素子５を搭載しているため、画質低下をさせずに済む固体撮像素子５への入射光角度の範囲を広くすることができる。この結果、撮影光学系１に高倍率ズームレンズを採用することができ、コンパクトでありながら光学ズーム倍率の高いデジタルカメラを提供することができる。
【００８５】
なお、以上の説明では、ズーム倍率に応じて第一の画素群と第二の画素群のどちらを用いてＡＦを行ったり、画像を生成したりするかを切り替えているが、例えば絞りのＦ値等によっても、固体撮像素子５への光の入射角は変わる。このため、上記ズーム倍率の変わりにＦ値を切り替えの判定に用いても良い。つまり、固体撮像素子５への光の入射角に応じて、どちらの画素群を用いてＡＦ制御や画像生成を行うかを決めればよい。
【００８６】
以上の説明では、画素セル５０ａ，５０ｂからなる第一の画素セル群によってライブビュー画像や記録用画像を生成するか、画素セル５０ｃ，５０ｄからなる第二の画素セル群によってライブビュー画像や記録用画像を生成するかを、ズーム倍率によって選択するものとした。
【００８７】
しかし、第一の画素セル群と第二の画素セル群の両方を用いて、ライブビュー画像や記録用画像を生成することも可能である。
【００８８】
例えば、デジタルカメラは、ズーム倍率が第一の閾値までは、第二の画素セル群によってライブビュー画像や記録用画像を生成する。また、ズーム倍率が第一の閾値を超えて第二の閾値までは、第一の画素セル群と第二の画素セル群の両方を用いて、ライブビュー画像や記録用画像を生成する。また、ズーム倍率が第二の閾値を超えるときは第一の画素セル群によってライブビュー画像や記録用画像を生成する。
【００８９】
第一の画素セル群と第二の画素セル群の両方を用いて、ライブビュー画像や記録用画像を生成する例について説明する。
【００９０】
３Ｄ撮影モードであれば、第一の画素セル群から得られる撮像画像信号から生成される２つの撮像画像データと、第二の画素セル群から得られる撮像画像信号から生成される２つの撮像画像データとをズーム倍率に応じた割合で加算し、加算後の２つの撮像画像データから立体画像データを生成すればよい。上記割合は、ズーム倍率が大きいほど第一の画素セル群から得られる撮像画像データの割合を大きくすればよい。
【００９１】
また、２Ｄ撮影モードであれば、第一の画素セル群から得られる撮像画像信号から生成される１つの撮像画像データと、第二の画素セル群から得られる撮像画像信号から生成される１つの撮像画像データとを、ズーム倍率に応じた割合で加算して１つの撮像画像データを生成すればよい。
【００９２】
このようにすることで、ズーム倍率によって撮像画像の品質が急激に変化することがなくなり、違和感のない撮影操作が可能になる。
【００９３】
なお、以上の説明では、画素セル５０ａ，５０ｂについては、マイクロレンズ５３のスケーリングを行わないものとした。しかし、画素セル５０ａ，５０ｂについて、マイクロレンズ５３のスケーリングを行ってもよい。
【００９４】
図７は、図２に示す固体撮像素子５の変形例を示す図であり、図４に対応する図である。
【００９５】
図４との違いは、画素セル５０ａ，５０ｂにおいても、マイクロレンズ５３の位置が、固体撮像素子５の中心部にある画素セル５０ａ，５０ｂにおけるマイクロレンズ５３の位置に対して、固体撮像素子５の中心部側にずれている点である。
【００９６】
ただし、行方向Ｘにおいて同一位置にある画素セル５０ａ（５０ｂ）と画素セル５０ｃ（５０ｄ）におけるマイクロレンズ５３のずれ量は異なっている。
【００９７】
ズーム倍率が高い場合は、固体撮像素子５に入射する光の角度範囲は狭くなるが、それでも、固体撮像素子５の周辺部にある画素セルにおいては、光が斜めに入射する。そのため、画素セル５０ａ，５０ｂからなる第一の画素セル群と、画素セル５０ｃ，５０ｄからなる第二の画素セル群とのそれぞれにおいてマイクロレンズ５３を異なるスケーリング量でずらすことで、より高画質の撮影が可能になる。
【００９８】
以下、固体撮像素子５のその他の変形例について説明する。
【００９９】
図８は、図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａの周辺部における構成を示す平面図である。
【０１００】
固体撮像素子５ａでは、各画素セル５０に対して１つのマイクロレンズを設けるのではなく、画素セルペアを構成する２つの画素セル５０に対応して１つのマイクロレンズ５３ａを設けている点が、固体撮像素子５とは異なる。
【０１０１】
図８に示すように、マイクロレンズ５３ａは楕円形状であり、画素セルペアを構成する２つの画素セル５０に跨って配置されている。マイクロレンズ５３ａのスケーリングについてはマイクロレンズ５３と同様である。即ち、画素セル５０ａ、５０ｂに対応するマイクロレンズ５３ａと、画素セル５０ｃ、５０ｄに対応するマイクロレンズ５３ａとは、異なる規則性をもって配置されている。
【０１０２】
この構成によれば、マイクロレンズ５３ａだけでも、その下方にある２つの画素セル５０の各々に入射させる光を分離することができる。つまり、画素セル５０における開口Ｋを行方向Ｘに拡大して大きくしても、瞳分割性能を維持することができるため、感度を向上させることができる。
【０１０３】
図９は、図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｂの構成を示す平面図である。
【０１０４】
固体撮像素子５ｂは、固体撮像素子５において、奇数行にある画素セル行を、画素セル５０の行方向Ｘにおける配列ピッチ分、行方向Ｘにずらしたものとなっている。
【０１０５】
この構成によれば、第一の画素セル群と第二の画素セル群の両方を用いて、ライブビュー画像や記録用画像を生成する場合における画質を向上させることができる。
【０１０６】
また、この構成によれば、画素セルペアに対して１つのマイクロレンズを設ける構成を採用する場合に、マイクロレンズを略円形にすることが可能になる。このため、従来からある製造方法を流用することができ、図８の構成と比較して製造コストの削減が可能になる。
【０１０７】
図１０は、図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｃの構成を示す平面図である。
【０１０８】
固体撮像素子５ｃは、列方向Ｙにおいて隣接する画素セル５０ａ及び画素セル５０ｂの第一のペアが行方向Ｘに並べられた第一のペアラインと、列方向Ｙにおいて隣接する画素セル５０ｃ及び画素セル５０ｄの第二のペアが行方向Ｘに並べられた第二のペアラインとが、列方向Ｙに交互に並べられた構成である。
【０１０９】
この固体撮像素子５ｃにおいても、第一のペアラインと第二のペアラインとで、マイクロレンズのスケーリング量を変える（マイクロレンズを異なる規則性をもって配置する）ことで、固体撮像素子５と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
図１１は、図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｄの構成を示す平面図である。
【０１１１】
固体撮像素子５、５ａ，５ｂ，５ｃは、撮影光学系１の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の両方を受光する画素セル（瞳分割されていない画素セル）を持たないものであった。これに対し、固体撮像素子５ｄは、瞳分割されていない画素セル５０ｅと、これまで説明してきた瞳分割された画素セル５０ａ〜５０ｄとを備えている。
【０１１２】
固体撮像素子５ｄでは、二次元状（図１１の例では正方格子状）に配列された画素セル５０ｅのうちの一部を、画素セル５０ａ〜５０ｄとしている。
【０１１３】
そして、固体撮像素子５ｄの中心部にある画素セル５０ａ〜５０ｄでは、マイクロレンズのスケーリングは行われておらず、周辺部にある画素セル５０ａ〜５０ｄでは、画素セル５０ｃ，５０ｄだけマイクロレンズのスケーリングが行われている。つまり、画素セル５０ａ，５０ｂと画素セル５０ｃ，５０ｄとは、マイクロレンズが異なる規則性をもって配置されたものとなっている。
【０１１４】
この固体撮像素子５ｄを搭載するデジタルカメラでは、画素セル５０ａ〜５０ｄから取得した信号を用いて、システム制御部１１が位相差ＡＦを行う。システム制御部１１は、ズーム倍率に応じて、位相差ＡＦに使用する画素セルを設定する。例えば、ズーム倍率が閾値を超えていれば画素セル５０ａ，５０ｂからの信号を用いて位相差ＡＦを行い、ズーム倍率が閾値以下であれば画素セル５０ｃ，５０ｄからの信号を用いて位相差ＡＦを行う。
【０１１５】
このように、固体撮像素子５ｄを用いた場合には、ズーム倍率によって位相差ＡＦ精度を最適化することができる。
【０１１６】
なお、固体撮像素子５ｄにおいて、画素セル５０ａ〜５０ｄを全体に満遍なく配置しておくことで、３Ｄ撮影と２Ｄ撮影の両方に対応することが可能になる。
【０１１７】
例えば、３Ｄ撮影時には、画素セル５０ａ〜５０ｄから取得した撮像画像信号を用いて立体画像データを生成し、２Ｄ撮影時には、画素セル５０ｅから取得した撮像画像信号を用いて撮像画像データを生成するといった使い方が可能である。なお、２Ｄ撮影時には、画素セル５０ａ〜５０ｄに対応する信号については、画素セル５０ｅから得た信号を用いて補間生成すればよい。
【０１１８】
ここまでは、画素セル５０がカラーフィルタを搭載しているものとしたが、カラーフィルタは省略してもよい。この場合は、モノクロの撮像画像データを得ることができる。
【０１１９】
次に、撮像装置としてスマートフォンの構成について説明する。
【０１２０】
図１２は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。図１２に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。
【０１２１】
図１３は、図１２に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。
【０１２２】
無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。
【０１２３】
表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像及び動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。
【０１２４】
表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。
【０１２５】
操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。
【０１２６】
図１２に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。
【０１２７】
係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。
【０１２８】
なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
【０１２９】
通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。また、図１２に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。
【０１３０】
操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１２に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
【０１３１】
記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ  ｍｅｍｏｒｙ  ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｃａｒｄ  ｍｉｃｒｏ  ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。
【０１３２】
外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。
【０１３３】
スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。
【０１３４】
ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、当該スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
【０１３５】
モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。
【０１３６】
電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。
【０１３７】
主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。
【０１３８】
アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。
【０１３９】
また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。
【０１４０】
更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
【０１４１】
また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
【０１４２】
更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
【０１４３】
また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。
【０１４４】
カメラ部２０８は、図１に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記録媒体２１、表示制御部２２、表示部２３、及び操作部１４以外の構成を含む。カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。図１２に示すにスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。
【０１４５】
また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
【０１４６】
その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記録部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。
【０１４７】
以上のような構成のスマートフォン２００において、主制御部２２０が、図１に示したデジタルカメラ１のシステム制御部１１と同じ処理を行うことで、望遠側から広角側まで画質低下の少ない撮影が可能になる。
【０１４８】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【０１４９】
開示された撮像装置は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子を有する撮像装置であって、前記撮像素子は、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されており、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する制御部を備えるものである。
【０１５０】
開示された撮像装置は、前記第一のマイクロレンズの前記第一の画素セルにおける位置は、当該第一の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、前記撮像素子の中心部から略同一距離にある前記第一のマイクロレンズ及び前記第二のマイクロレンズの各々の前記中心部に対する位置ずれの量が互いに異なるものである。
【０１５１】
開示された撮像装置は、前記第一のマイクロレンズは、全ての前記第一の画素セルにおいて同じ位置に配置されており、前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれているものである。
【０１５２】
開示された撮像装置は、前記第一の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第一の画素セル及び当該第一の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第一の画素セルのペアを二次元状に配置したものであり、前記第二の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第二の画素セル及び当該第二の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第二の画素セルのペアを二次元状に配置したものを含む。
【０１５３】
開示された撮像装置は、前記画素セルは、異なる色の光を検出する複数種類の画素セルを有し、全ての前記画素セルのペアは、同一種類の画素セルにより構成され、前記第一の画素セルのペアには、当該ペアと同じ色の光を検出する前記第二の画素セルのペアが近接して配置されるものである。
【０１５４】
開示された撮像装置は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子を有する撮像装置であって、前記撮像素子は、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されており、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行する制御部を備えるものである。
【０１５５】
開示された撮像装置の前記制御部は、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号と前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号とを用いて撮像画像データを生成し記録する第三の制御を、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行するものである。
【０１５６】
開示された撮像素子は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過する一対の光束の各々に対応する一対の像信号を出力可能な撮像素子であって、前記一対の像信号取得用の複数の第一の画素セルを含む第一の画素セル群と、前記一対の像信号取得用の複数の第二の画素セルを含む第二の画素セル群とを備え、前記第一の画素セルは、第一の光電変換部及び前記第一の光電変換部上方に設けられる第一のマイクロレンズを含み、前記第二の画素セルは、第二の光電変換部及び前記第二の光電変換部上方に設けられる第二のマイクロレンズを含み、前記第一のマイクロレンズと前記第二のマイクロレンズは、異なる規則性をもって配置されているものである。
【０１５７】
開示された撮像素子は、前記第一のマイクロレンズの前記第一の画素セルにおける位置は、当該第一の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれており、前記撮像素子の中心部から略同一距離にある前記第一のマイクロレンズ及び前記第二のマイクロレンズの各々の前記中心部に対する位置ずれの量が互いに異なるものである。
【０１５８】
開示された撮像素子は、前記第一のマイクロレンズは、全ての前記第一の画素セルにおいて同じ位置に配置されており、前記第二のマイクロレンズの前記第二の画素セルにおける位置は、当該第二の画素セルの位置が前記撮像素子の中心部から周辺部に向うほど、前記中心部側にずれているものである。
【０１５９】
開示された撮像素子は、前記第一の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第一の画素セル及び当該第一の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第一の画素セルのペアを二次元状に配置したものであり、前記第二の画素セル群は、前記一対の光束の一方を受光する第二の画素セル及び当該第二の画素セルに近接し前記一対の光束の他方を受光する第二の画素セルのペアを二次元状に配置したものを含む。
【０１６０】
開示された撮像素子は、前記画素セル、異なる色の光を検出する複数種類の画素セルを有し、全ての前記画素セルのペアは、同一種類の画素セルにより構成され、前記第一の画素セルのペアには、当該ペアと同じ色の光を検出する前記第二の画素セルのペアが近接して配置されるものである。
【０１６１】
開示された撮像方法は、前記撮像素子を用いた撮像方法であって、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行するものである。
【０１６２】
開示された撮像方法は、前記撮像素子を用いた撮像方法であって、前記第一の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第一の制御と、前記第二の画素セル群から読み出した前記一対の像信号に基づいて撮像画像データを生成し記録する第二の制御とを、前記撮像素子への光の入射角に応じて選択して実行するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明によれば、光の入射角に関わらず良好な撮像品質を実現することのできる撮像素子及びこれを用いた撮像装置及び撮像方法を提供することができる。【０１６４】
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１２年３月２８日出願の日本特許出願（特願２０１２−０７４３０７）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
【符号の説明】
【０１６５】
５  固体撮像素子
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ  画素セル
５３  マイクロレンズ
ＰＤ  光電変換部
【図１】
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【図２】
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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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