(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換する有機層を有する複数の画素が、２次元状に配列されて構成されたイメージセンサであって、
前記イメージセンサの１つの画素は、複数の領域に分割され、かつ撮影光学系の瞳像を前記複数の領域に結像させるオンチップマイクロレンズと、前記分割された領域ごとに光電変換された信号をそれぞれ読み出す読出部と、を有するイメージセンサと、
電子的に絞り値を制御する電子絞り部であって、絞り値に基づいて前記読出部により読み出す分割領域を選択し、又は前記読出部により読み出した複数の分割領域の信号から絞り値に基づいて信号を選択する電子絞り部と、
を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記電子絞り部で選択された分割領域から前記読出部により読み出された前記信号、又は前記電子絞り部が選択した前記信号に基づいて画像を生成する画像生成部を有し、
前記電子絞り部は、複数の絞り値に応じた前記複数の分割領域から前記信号を読み出し、又は複数の絞り値に応じた前記複数の分割領域の前記信号を選択し、
前記画像生成部は、前記複数の絞り値の絞り値ごとの画像を生成する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記イメージセンサが有する前記画素は、前記画素の中央部では前記画素の周辺部よりも分割幅が小さい前記分割領域を有する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記イメージセンサが有する前記画素は、分割幅が等しい前記分割領域を有する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記イメージセンサは、複数の単色のカラーフィルタから構成されるフィルタを有し、
前記単色のカラーフィルタは、前記画素に応じて配置され、
前記画素は、前記単色のカラーフィルタの色に応じて、分割幅が異なる前記分割領域を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記イメージセンサが有する前記画素は、前記イメージセンサの中央部に配置される場合には、前記画素の中心に対して対称に分割され、前記イメージセンサの周辺部に配置される場合には、前記画素の中心に対して非対称に分割される請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記読出部は、前記電子絞り部により複数の絞り値に応じた前記複数の分割領域から前記信号を読み出す場合に、前記複数の絞り値に基づいて前記信号の露光時間を変えて非破壊読み出しを行い、前記電子絞り部が小絞り側の絞り値に基づいて分割領域を選択する場合には、前記電子絞り部が開放側の絞り値に基づいて分割領域を選択する場合よりも長く露光させる請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記読出部により読み出された信号を増幅する増幅部を有し、
前記増幅部は、前記画素の中央部の分割領域から読み出された信号に対する増幅度よりも前記画素の周辺部の分割領域から読み出された信号の増幅度を弱める請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記読出部は、前記複数の分割領域から前記信号を読み出す場合に、前記画素の中央部の分割領域から前記信号の露光時間を、前記画素の周辺部の分割領域からの露光時間よりも長くする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
光電変換する有機層を有する複数の画素が、２次元状に配列されて構成されたイメージセンサを使用し、前記イメージセンサの１つの画素は、複数の領域に分割され、かつ撮影光学系の瞳像を前記複数の領域に結像させるオンチップマイクロレンズと、前記分割された領域ごとに光電変換された信号をそれぞれ読み出す読出ステップと、
電子的に絞り値を制御する電子絞りステップであって、絞り値に基づいて前記読出ステップにより読み出す分割領域を選択し、又は前記読出ステップにより読み出した複数の分割領域の信号から絞り値に基づいて信号を選択する電子絞りステップと、
を含む撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に係り、特に有機層を光電変換部とするイメージセンサを有する撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の機械的な絞りを有するカメラは、撮像素子が露光される際の絞り値（Ｆ値）が１つに固定されてしまい、その絞り値に応じた画像しか得ることができなかった。そのため、従来のカメラは、１度の露光で複数の絞り値に対応する画像を取得することは困難であった。【０００３】
特許文献１には、撮像素子の複数の画素に対して一つのマイクロレンズを有し、複数の画素から得た画素データに対して重み付けを行い画像を再構築する撮像装置が提案されている。これにより、撮影後に画像の被写界深度を調節したり特徴的なボケを表現したりする。【０００４】
特許文献２には、撮影レンズの二つの異なった瞳領域を通った光束から得られる画像を独立して取り込む撮像装置が提案されている。これにより、１回の取り込みで立体画像を得ることができる。【０００５】
特許文献３には、非破壊読出し可能であり、複数の画素データを同一若しくは異なる露光時間で読み出す固体撮像装置が提案されている。これにより、異なる露光時間で読出された画素のデータを取得することができる。【０００６】
ところで、一般にイメージセンサは、光電変換層としてシリコン基板内に形成されたシリコン結晶構造からなるフォトダイオードが使用されているが、近年、特許文献４に示されるような、有機層を光電変換部とするイメージセンサが提案されている。【０００７】
また、特許文献４で提案されるイメージセンサの有機層からなる光電変換部は、フォトダイオードに比べて吸収係数が大きいため薄膜化することができ、その結果、隣接画素への電荷拡散が少なく、受光面への光線の入射角が大きくても光学的な混色と電気的な混色（クロストーク）が発生しにくく、また、画素サイズの微細化に適するという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１５９３５７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５７７１号公報
【特許文献３】特開平５−１３０５１３号公報
【特許文献４】特開２０１１−０７１４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１から４で提案される撮像装置では、機械的な絞りを使用せずに絞り値を制御する技術は開示されておらず、また、一度の撮影で複数の絞り値に対応する画像を取得するための技術は開示されていない。【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、機械的な絞りを使用せずに絞り値を制御することができ、また、一度の撮影により絞り値が異なる複数の画像を取得することができ、混色が抑制された良質な画像を取得することができる撮像装置及び撮像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一の態様である撮像装置は、光電変換する有機層を有する複数の画素が、２次元状に配列されて構成されたイメージセンサであって、上記複数の画素の各々は、複数の領域に分割され、かつ撮影光学系の瞳像を複数の領域に結像させるオンチップマイクロレンズと、分割された領域ごとに光電変換された信号をそれぞれ読み出す読出部と、を有するイメージセンサと、電子的に絞り値を制御する電子絞り部であって、絞り値に基づいて読出部により読み出す分割領域を選択し、又は読出部により読み出した複数の分割領域の信号から絞り値に基づいて信号を選択する電子絞り部と、を備える。
【００１２】
本態様によれば、電子絞り部は、絞り値に応じて、分割された画素の領域又は信号を選択する。これにより、本態様は、機械的な絞りを有さなくても、所望の絞り値に応じた画像を取得することができる。【００１３】
また、本態様によれば、有機層を有するイメージセンサを使用しているため、光電変換部を薄膜化することができる。これにより、本態様は、オンチップマイクロレンズを使用して複数の領域に分割された画素においても、混色の発生が抑制された画像を取得することができる。【００１４】
ここで、絞り値は、機械的な絞りを有する撮像装置において使用されている絞り度合いを表す値のことである。例えば、絞り値としてはＦ値を採用することができる。【００１５】
望ましくは、電子絞り部で選択された分割領域から読出部により読み出された信号、又は電子絞り部が選択した信号に基づいて画像を生成する画像生成部を有し、電子絞り部は、複数の絞り値に応じた複数の分割領域から信号を読み出し、又は複数の絞り値に応じた複数の分割領域の信号を選択し、画像生成部は、複数の絞り値の絞り値ごとの画像を生成する。【００１６】
本態様によれば、画像生成部が電子絞り部で選択された分割領域から読出部により読み出された信号、又は電子絞り部が選択した信号に基づいて画像を生成する。これにより、本態様は、１回の撮影で複数の絞り値の絞り値ごとの画像を取得することができる。
【００１７】
望ましくは、イメージセンサが有する画素は、画素の中央部では画素の周辺部よりも分割幅が小さい分割領域を有する。【００１８】
本態様によれば、画素の中央部では画素の周辺部よりも分割幅が小さい分割領域を有する。これにより、本態様は、光線角度と絞り値との対応関係に沿った形で画素を分割することができ、より適切な絞り値に応じた画像を取得することができる。【００１９】
望ましくは、イメージセンサが有する画素は、分割幅が等しい分割領域を有する。【００２０】
本態様によれば、画素は分割幅が等しい分割領域を有する。これにより、本態様は、イメージセンサの製造を効率的に行うことができる。【００２１】
望ましくは、イメージセンサは、複数の単色のカラーフィルタから構成されるフィルタを有し、単色のカラーフィルタは、画素に応じて配置され、画素は、単色のカラーフィルタの色に応じて、分割幅が異なる分割領域を有する。【００２２】
本態様によれば、画素はカラーフィルタの色に応じて分割幅が異なる分割領域を有する。これにより、本態様は、光の波長に対応して分割幅を変えることができ、的確な分割領域により光を受けることができる。【００２３】
望ましくは、イメージセンサが有する画素は、イメージセンサの中央部に配置される場合には、画素の中心に対して対称に分割され、イメージセンサの周辺部に配置される場合には、画素の中心に対して非対称に分割される。【００２４】
本態様によれば、イメージセンサ内での画素の配列位置に応じて、画素の分割のされ方が変わる。これにより、本態様は、より的確に画素が光を取り込むことができる。これは、いわゆるスケーリングである。【００２５】
望ましくは、読出部は、電子絞り部により複数の絞り値に応じた複数の分割領域から信号を読み出す場合に、複数の絞り値に基づいて信号の露光時間を変えて非破壊読み出しを行い、電子絞り部が小絞り側の絞り値に基づいて分割領域を選択する場合には、電子絞り部が開放側の絞り値に基づいて分割領域を選択する場合よりも長く露光させる。【００２６】
本態様によれば、小絞り側の絞り値に基づいて分割領域を選択する場合には、長く露光させる。これにより、本態様は、小絞り側の絞り値に応じて電子絞り部が選択した少ない分割領域だけで画像を作成する場合であっても十分な光量を確保することができる。【００２７】
望ましくは、読出部により読み出された信号を増幅する増幅部を有し、増幅部は、画素の中央部の分割領域から読み出された信号に対する増幅度よりも画素の周辺部の分割領域から読み出された信号の増幅度を弱める。【００２８】
本態様によれば、画素の周辺部の分割領域から読み出された信号に対する増幅度は、画素の中央部の分割領域から読み出された信号に対する増幅度よりも弱められている。これにより、本態様によれば、所望のボケを実現した画像を得ることができる。【００２９】
望ましくは、読出部は、複数の分割領域から信号を読み出す場合に、画素の中央部の分割領域からの信号の露光時間を、画素の周辺部の分割領域からの信号の露光時間よりも長くする。
【００３０】
本態様によれば、画素の中央部の分割領域への露光時間は、画素の周辺部の分割領域への露光時間よりも長い。すなわち、画素中央部の分割領域は画素周辺部の分割領域よりも長く露光される。これにより、本態様によれば、所望のボケを実現した画像を得ることができる。【００３１】
本発明の他の態様である撮像方法は、光電変換する有機層を有する複数の画素が、２次元状に配列されて構成されたイメージセンサであって、上記複数の画素の各々は、複数の領域に分割され、かつ撮影光学系の瞳像を複数の領域に結像させるオンチップマイクロレンズを有するイメージセンサを使用し、分割された領域ごとに光電変換された信号をそれぞれ読み出す読出ステップと、電子的に絞り値を制御する電子絞りステップであって、絞り値に基づいて読出ステップにより読み出す分割領域を選択し、又は読出ステップにより読み出した複数の分割領域の信号から絞り値に基づいて信号を選択する電子絞りステップと、を含む。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、電子絞り部によって分割された画素の領域を選択し、又は分割された画素の領域から読み出された信号を選択して、その信号に基づいて画像を生成するため、機械的な絞りを有さなくても、所望の絞り値に応じた画像を取得することができる。さらに、本発明によれば、光電変換部を薄膜化することが可能なイメージセンサを使用しているため、混色の発生が抑制された画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】撮像装置の斜視図である。
【図２】撮像装置の背面図である。
【図３】撮像装置のブロック図である。
【図４】画素の構成を示す断面模式図である。
【図５】読出部の回路図である。
【図６】図４に示したイメージセンサの周辺回路を含む全体構成例を示す図である。
【図７】分割電極と絞り値との関係を説明する図である。
【図８】露光時間と分割電極から読み出される信号の関係を示した図である。
【図９】増幅度と分割領域の関係を説明する図である。
【図１０】変形例１における画素の分割を示す模式図である。
【図１１】変形例２における画素の分割を示す模式図である。
【図１２】変形例３を説明する模式図である。
【図１３】本発明に係る撮影装置の一実施形態を示す図である。
【図１４】図１３に示す撮影装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置及び撮像方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００３５】
＜撮像装置の外観＞
図１は本発明に係る撮像装置を斜め前方から見た斜視図であり、図２は撮像装置の背面図である。
【００３６】
図１に示すように撮像装置１は、カメラ本体１０と、カメラ本体１０に交換可能に装着される交換レンズ（撮影光学系）１２と、から構成される。
【００３７】
カメラ本体１０の前面には、交換レンズ（撮影光学系）１２が装着されるマウント１０−１と、光学ファインダのファインダ窓１０−２等が設けられ、カメラ本体１０の上面には、主としてシャッタレリーズボタン１０−３、シャッタスピードダイヤル１０−４、露出補正ダイヤル１０−５が設けられている。
【００３８】
また、図２に示すようにカメラ本体１０の背面には、主として液晶モニタ３０、光学ファインダの接眼部１０−６、ＭＥＮＵ／ＯＫキー１０−７、十字キー１０−８、再生ボタン１０−９等が設けられている。
【００３９】
液晶モニタ３０は、撮影モード時にライブビュー画像を表示したり、再生モード時に撮影した画像を再生表示する他、各種のメニュー画面を表示する表示部として機能する。ＭＥＮＵ／ＯＫキー１０−７は、液晶モニタ３０の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。十字キー１０−８は、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタンとして機能する。また、十字キー１０−８の上／下キーは撮影時のズームスイッチあるいは再生モード時の再生ズームスイッチとして機能し、左／右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。再生ボタン１０−９は、撮影記録した静止画又は動画を液晶モニタ３０に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。
【００４０】
＜撮像装置の構成＞
図３は撮像装置１の構成の実施形態を示すブロック図である。
【００４１】
この撮像装置１は、撮影光学系（交換レンズ）１２及びイメージセンサ１４を介して撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、主としてイメージセンサ１４に特徴がある。
【００４２】
［イメージセンサ］
図４はイメージセンサ１４の１画素の構成を示す断面模式図である。
【００４３】
同図に示すイメージセンサ１４は、光電変換部として有機層１４−４を有し、１つのマイクロレンズ（オンチップマイクロレンズ）１５に対応する１つの画素が複数の領域（本例では６×６の格子状に分割された３６の領域）に分割されており、分割された領域（分割領域）ごとに蓄積された信号電荷に対応する信号は、イメージセンサ１４内に形成された読出部１６により個別に読み出すことができるようになっている。
【００４４】
即ち、イメージセンサ１４は、基板１４−１と、絶縁層１４−２と、下部電極（分割電極）１４−３と、有機層１４−４と、共通の上部電極１４−５と、緩衝層１４−６と、封止層１４−７と、カラーフィルタ１４−８と、マイクロレンズ１５と、読出部１６とを備えている。尚、各分割電極１４−３がそれぞれ分割領域に対応しており、有機層１４−４内には分割領域を分離する分離領域は存在しない。
【００４５】
基板１４−１は、ガラス基板又はＳｉ（シリコン）等の半導体基板であり、キャパシタを含む読出部１６が、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)回路として形成されている。
【００４６】
基板１４−１上には絶縁層１４−２が形成されている。絶縁層１４−２の表面には、複数の分割電極１４−３が形成されている。
【００４７】
有機層１４−４は、薄膜のパンクロ（panchromatic）感光性有機光電変換膜からなり、その有機光電変換膜は構造フリーの連続膜で、読出部１６（ＣＭＯＳ回路）を有する基板１４−１上に敷設できるために、シリコンテクノロジーで要求される高価な微細加工プロセスを必要とせず、画素微細化に適している。
【００４８】
上部電極１４−５は、分割電極１４−３と対向する電極であり、有機層１４−４上に形成されている。上部電極１４−５は、有機層１４−４に光を入射させるため、入射光に対して透明な導電性材料で構成されている。
【００４９】
イメージセンサ１４は、分割電極１４−３と上部電極１４−５との間に電圧を印加する電圧供給部（図示せず）を備えている。分割電極１４−３と上部電極１４−５との間に電圧が印加されている状態で、光が有機層１４−４に入射すると、有機層１４−４により光量に応じた電荷が発生するが、分割電極１４−３は、有機層１４−４で発生した電荷を捕集するための電荷捕集用の電極として機能する。
【００５０】
緩衝層１４−６は、上部電極１４−５上に形成され、封止層１４−７は、緩衝層１４−６上に形成される。また、カラーフィルタ１４−８は、封止層１４−７上に設けられている。
【００５１】
カラーフィルタ１４−８は、１つのマイクロレンズ１５（１画素）ごとに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）又は青（Ｂ）のカラーフィルタ１４−８のうちのいずれか１色のカラーフィルタ１４−８が割り当てられ、これにより所定のパターン配列（ベイヤー配列、ＧストライプＲ／Ｇ完全市松、Ｘ−Ｔｒａｎｓ（登録商標）配列、ハニカム配列等）になっている。
【００５２】
マイクロレンズ１５は、カラーフィルタ１４−８上に配設されている。尚、マイクロレンズ１５は、カラーフィルタ１４−８上に直接配設される場合に限らず、透明な保護層を介して配設するようにしてもよい。
【００５３】
前述したようにマイクロレンズ１５は、３６の分割領域からなる１画素当たり、１つのマイクロレンズ１５が割り当てられている。
【００５４】
このマイクロレンズ１５は、撮影光学系１２に対応する瞳像を、有機層１４−４に結像させるもので、撮影光学系１２を介して入射されてくる光束を、入射方向毎に集光して有機層１４−４に結像させる。マイクロレンズ１５に焦点が合っている場合、マイクロレンズ１５の下方の有機層１４−４での光の結像（瞳像）は、撮影光学系１２の絞り値（Ｆ値）に応じた分布になる。従って、１画素を構成する複数の分割領域のうち、絞り値に応じた所望の分割領域の信号を選択して１つの画素信号を生成することにより、電子的に絞り値を制御することができる。尚、電子的に絞り値を制御する電子絞り部の詳細については後述する。
【００５５】
従来の例えば裏面照射型のＳｉのＣＭＯＳセンサでは、光照射面の反対側に読出部（キャパシタを含む）１６が作られているが、斜めに入斜した光はＳｉの吸収係数が低いため隣接画素に入り込んでしまう。また、照射面で発生した電荷が反対側の読出部１６に到達する間に横方向に移動して隣接する画素の読出部１６から読み出されてしまう。
【００５６】
しかし、上記構成のイメージセンサ１４は、有機層１４−４での光吸収係数が高いため、光電変換部を薄くすることができ、そのため通常のＣＭＯＳセンサでは起こる隣接する画素への電荷の混合が起こりにくい。
【００５７】
図５は、読出部１６の構成を示す回路図であり、１つの分割領域に対応する読出部１６に関して示している。
【００５８】
読出部１６としては、蓄積された電荷に対応する信号を非破壊で繰り返し読出可能なＣＭＯＳ回路を採用している。また、ノイズ及び高速性の観点からは、ＣＭＯＳ回路を採用することが好ましい。
【００５９】
図５に示すように読出部１６は、キャパシタＳＣ、トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３等から構成されている。
【００６０】
分割電極（下部電極）１４−３と上部電極１４−５との間には、電圧Ｖｔｏｐが印加されており、有機層１４−４に光が入射すると、有機層１４−４により入射光量に応じた電荷が発生する。有機層１４−４で発生した電荷は、分割電極１４−３により捕集され、キャパシタＳＣに蓄積される。
【００６１】
リセット線は、トランジスタＴＲ１をＯＮ／ＯＦＦするためのもので、リセット線の信号によりトランジスタＴＲ１のゲートをＯＮにさせると、キャパシタＳＣに蓄積された電荷は、トランジスタＴＲ１を介してリセット・ドレイン線に排出され、ゼロにリセットされる。
【００６２】
行選択線には、後述する垂直ドライバ１８−１から行選択信号が加えられるようになっており、行選択信号が加えられた行選択線に対応する１行分の読出部１６から、それぞれキャパシタＳＣに蓄積された電荷に対応する信号が信号線に出力される。即ち、キャパシタＳＣに蓄積された電荷に対応する電圧が、トランジスタＴＲ２とＴＲ３からなるソースフォロアアンプを介して、信号線に分割領域の信号として出力される。
【００６３】
次に、イメージセンサ１４の周辺回路の構成例について説明する。
【００６４】
図６は、図４に示したイメージセンサ１４の周辺回路を含む全体構成例を示す図である。
【００６５】
図６に示すようにイメージセンサ１４は、図４に示した構成の他に、垂直ドライバ１８−１と、タイミングジェネレータ１８−２と、信号処理部（回路）１８−３と、水平ドライバ１８−４と、ＬＶＤＳ（low voltage differential signaling）１８−５と、シリアル変換部１８−６とを有している。
【００６６】
画素領域（イメージセンサ）１８には、複数の画素が２次元状に配列されている。点線で示した領域は、１画素を構成する複数の分割領域を示す。
【００６７】
タイミングジェネレータ１８−２は、イメージセンサ１４を駆動するためのタイミングを供給し、間引き読み出しや部分読み出し等の読み出し制御も行う。信号処理部１８−３は、読出部１６の各列に対応して設けられている。垂直ドライバ１８−１は、１行分の読出部１６を選択し、選択した読出部１６からの信号の読み出しを行う。信号処理部１８−３は、垂直ドライバ１８−１により読み出された各列から出力された１行分の信号に対し、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理を行い、処理後の信号をデジタル信号に変換する。信号処理部１８−３で処理後の信号は、列毎に設けられたメモリ４８に記憶される。水平ドライバ１８−４は、信号処理部１８−３のメモリ４８に記憶された１行分の信号を順次読出してＬＶＤＳ１８−５に出力する制御を行う。ＬＶＤＳ１８−５に従ってデジタル信号を伝送する。シリアル変換部１８−６は、入力されるパラレルのデジタル信号をシリアルに変換して出力する。
【００６８】
尚、シリアル変換部１８−６は省略しても良い。また、信号処理部１８−３では相関二重サンプリング処理のみを実施するものとし、ＬＶＤＳ１８−５の代わりにＡＤ変換部を設ける構成としてもよい。また、信号処理部１８−３では相関二重サンプリング処理のみを実施するものとし、ＬＶＤＳ１８−５及びシリアル変換部１８−６を省略した構成としてもよい。
【００６９】
図３に戻って、撮像装置１は、図４から図６で説明したイメージセンサ１４を備えている。装置全体の動作は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）５６に格納されたカメラ制御プログラムに基づいて、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。尚、ＥＥＰＲＯＭ５６には、カメラ制御プログラムの他に、イメージセンサ１４の画素の欠陥情報、画像処理等に使用する各種のパラメータやテーブル等が記憶されている。
【００７０】
撮像装置１には、図１及び図２に示したシャッタレリーズボタン１０−３、シャッタスピードダイヤル１０−４、露出補正ダイヤル１０−５、ＭＥＮＵ／ＯＫキー１０−７、十字キー１０−８、再生ボタン１０−９等を含む操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号はＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０は入力信号に基づいて撮像装置１の各回路を制御し、例えば、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、液晶モニタ（ＬＣＤ）３０の表示制御などを行う。
【００７１】
シャッタレリーズボタン１０−３（図１）は、撮影開始の指示を入力する操作ボタンであり、半押し時にＯＮするＳ１スイッチと、全押し時にＯＮするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。
【００７２】
撮影モード時において、被写体光は、撮影光学系１２を介してイメージセンサ１４の受光面に結像される。
【００７３】
ＣＰＵ４０は、センサ制御部３２を介してイメージセンサ１４の各読出部１６のキャパシタＳＣに蓄積された電荷の排出、又はキャパシタＳＣに蓄積された電荷に対応する信号の読み出し等を指令する。イメージセンサ１４は、センサ制御部３２から信号読出し指令が加えられると、全ての画素の分割領域別の信号（デジタル信号）を順次、画像入力コントローラ２２に出力する。尚、イメージセンサ１４は、ＣＰＵ４０からの指令により各画素の複数の分割領域のうちの所望の分割領域を選択し、選択した分割領域の信号のみを選択的に読み出すこともできる。すなわち、センサ制御部３２は電子絞り部（図示せず）を有し、電子絞り部は、絞り値に基づいて読出部１６により読み出す分割領域を選択し、イメージセンサ１４は選択された分割領域からのみ信号を読み出してもよい。
【００７４】
イメージセンサ１４は、センサ制御部３２から信号読出し指令が加えられると、全て又は選択された画素の分割領域別の信号（デジタル信号）を順次、画像入力コントローラ２２に出力する。
【００７５】
イメージセンサ１４から読み出された全ての画素の分割領域別のデジタル信号は、画像入力コントローラ２２を介してメモリ(SDRAM：Synchronous Dynamic Random Access Memory)４８に一時的に記憶される。
【００７６】
デジタル信号処理部（画素信号生成部、電子絞り部）２４は、メモリ４８に記憶されたデジタル信号のうち、各画素の複数の分割領域に対応するデジタル信号を加算し、画素毎の画素信号を生成する。本例では、１画素が３６の分割領域を有するため、最大で３６の分割領域別のデジタル信号を加算して１画素の画素信号を生成する。また、３６の分割領域別のデジタル信号のうち、絞り値に応じた分割領域の信号を選択して加算することにより電子的に絞り値を制御することができる。尚、この詳細については後述する。
【００７７】
また、デジタル信号処理部（画像生成部）２４は、生成した画素信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正及び感度補正を含むゲイン・コントロール処理、デモザイク処理、ガンマ補正処理、輝度データＹ及び色差データＣｒ，Ｃｂの生成処理（ＹＣ処理）等の所定の信号処理を行う。ここで、デモザイク処理とは、単板式のイメージセンサ１４のカラーフィルタ配列に対応したＲＧＢのモザイク画像から画素毎に全ての色情報を算出する処理であり、同時化処理ともいう。例えば、ＲＧＢ３色のカラーフィルタ１４−８からなるイメージセンサ１４の場合、ＲＧＢからなるモザイク画像から画素毎にＲＧＢ全ての色情報を算出する処理である。
【００７８】
デジタル信号処理部２４で処理され画像データは、ＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)５０に入力される。ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データはビデオ・エンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ本体１０の背面に設けられている液晶モニタ３０に出力され、これにより被写体像が液晶モニタ３０の表示画面上に表示される。
【００７９】
操作部３８のシャッタレリーズボタン１０−３の第１段階の押下（半押し）があると、ＣＰＵ４０は、自動露出（ＡＥ）動作を開始させ、イメージセンサ１４及び画像入力コントローラ２２を介して入力するデジタル信号は、ＡＥ検出部４４に取り込まれる。
【００８０】
ＡＥ検出部４４では、画面全体に対応するデジタル信号を積算し、又は画面中央部と周辺部とで異なる重みづけをしたデジタル信号を積算し、その積算値をＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、ＡＥ検出部４４から入力する積算値より被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、この撮影Ｅｖ値に基づいて絞り（図示せず）の絞り値及びイメージセンサ１４の電子シャッタ（シャッタスピード）を所定のプログラム線図に従って決定し、その決定した絞り値に基づいて絞りを制御すると共に、決定したシャッタスピードに基づいてセンサ制御部３２を介してイメージセンサ１４での電荷蓄積時間を制御する。
【００８１】
ＡＦ（オートフォーカス）検出部４６は、シャッタレリーズボタン１０−３の半押し時に取り込まれるＡＦエリアに対応するデジタル信号の高周波成分の絶対値を積算し、この積算した値（ＡＦ評価値）をＣＰＵ４０に出力する。ＣＰＵ４０は、レンズ制御部３４を介して撮影光学系１２のフォーカスレンズ（図示せず）を至近から無限遠側に移動させ、ＡＦ検出部４６により検出されるＡＦ評価値が最大となる合焦位置をサーチし、その合焦位置にフォーカスレンズを移動させることにより、被写体（主要被写体）への焦点調節を行う。
【００８２】
ＡＥ動作及びＡＦ動作が終了し、シャッタレリーズボタン１０−３の第２段階の押下（全押し）があると、その押下に応答してイメージセンサ１４からデジタル信号が出力され、画像入力コントローラ２２を介してメモリ４８に一時記憶される。メモリ４８に一時的に記憶されたデジタル信号は、デジタル信号処理部２４により適宜読み出され、ここで前述した所定の信号処理が行われ、処理後の輝度データＹ及び色差データＣｒ，Ｃｂが再びメモリ４８に記憶される。
【００８３】
メモリ４８に記憶された輝度データＹ及び色差データＣｒ，Ｃｂは、圧縮伸張処理部２６に出力され、JPEG(Joint Photographic Experts Group)などの所定の圧縮処理が行われる。圧縮された画像データは、撮影日時や撮影条件等の所要の付属情報が付加された画像ファイルとされた後、メディア・コントローラ５２を介してメモリカード５４に記録される。
【００８４】
また、操作部３８の再生ボタン１０−９が操作され、撮影モードから再生モードに切り替えられると、メディア・コントローラ５２を介してメモリカード５４に記録された画像ファイルの読み出しが可能となる。メモリカード５４から読み出された画像ファイル内の圧縮された画像データは、圧縮伸張処理部２６により伸張処理されたのち、ＶＲＡＭ５０に格納される。そして、ＶＲＡＭ５０に格納された画像データはビデオ・エンコーダ２８においてエンコーディングされ、液晶モニタ３０に出力され、これにより液晶モニタ３０の表示画面上に再生画像として表示される。
【００８５】
＜電子絞り＞
本発明の撮像装置１は、絞り開口を制御する機械的な絞りは設けられておらず、電子絞り部を有し、電子的に絞り値を制御する。電子絞り部は、上述したようにセンサ制御部３２内に設置されてもよいし、デジタル信号処理部２４内に設置されてもよい。電子絞り部がセンサ制御部３２内に設置されている場合には、電子絞り部は、絞り値に基づいて読出部１６により読み出す分割領域を選択する。一方、電子絞り部がデジタル信号処理部２４内に設置されている場合には、電子絞り部は、読出部１６により読み出した複数の分割領域の信号から絞り値に基づいて信号を選択する。
【００８６】
図７は下部電極（分割電極）１４−３と絞り値との関係を説明する図である。
【００８７】
図７の（Ａ）は上述したイメージセンサ１４の１画素の構成を示す断面模式図である。また、図７の（Ｂ）は分割電極１４−３を真上から見た模式図である。図７に示す例では、分割電極１４−３は等しい分割幅により分割されている。これにより、分割電極１４−３を効率的に製造することができる。なお、図７の（Ａ）に示す画素は図４で説明した画素と同様であるが、説明の都合上、マイクロレンズ１５、分割電極１４−３のみを示し、その他は省略する。
【００８８】
図７の（Ａ）に示すように、断面図でみると分割電極１４−３は６つに分割されている。また、図７の（Ｂ）に示すように、真上から分割電極１４−３を見ると、分割電極１４−３は６×６の３６の分割領域から構成されている。
【００８９】
図４及び図７の（Ｂ）に示すように、本例では撮影光学系１２が単焦点レンズの場合（ズームレンズの場合にはワイド端の場合）に、６×６の３６個の分割領域１０５に光が入射する。また、このときの絞り値は、Ｆ２．５とする。
【００９０】
ここで、仮に機械的な絞りを制御しＦ８に絞った場合には、イメージセンサ１４は、画素の中央に位置する２×２の４個の分割領域１０１付近にのみ光が入射される。したがって、４個の分割領域１０１が有する信号のみで１画素の信号（画素信号）を構成することで、機械的な絞りにより絞り値Ｆ８に絞った画像と同様の画像を取得することができる。よって、図７の（Ｂ）に示す画素の中央に位置する２×２の４個の分割領域１０１が有する信号を選択することは、絞り値Ｆ８により画像を撮影したことに対応する。
【００９１】
同様に、図７の（Ｂ）に示すように画素の中央に位置する４×４の１６個の分割領域１０３が有する信号は絞り値Ｆ４に対応し、画素の中央に位置する６×６の３６個の分割領域１０５が有する信号は絞り値Ｆ２．５に対応する。
【００９２】
本発明の撮像装置１では、絞り値に応じて電子絞り部により選択された信号に基づいて画素信号生成部により画素信号が生成され、その画素信号を基に画像生成部により画像が生成される。これにより、撮像装置１は、電子絞り部に所望の絞り値を設定することにより、機械的な絞りを保持しなくても、その絞り値に応じた画像を取得することができる。
【００９３】
次に、複数の絞り値の絞り値ごとの画像を１回の撮影で取得することについて説明する。
【００９４】
撮像装置１では、電子絞り部は、複数の絞り値が設定されることにより、複数の絞り値に対応する信号を選択する。また、予め絞り値が設定されない場合には、センサ制御部３２は画素の全分割領域を一旦読み出すように読出部１６を制御する。その後、電子絞り部はユーザの所望の絞り値に応じて絞り値に対応する分割領域の信号を選択する。この際に、複数の絞り値が設定されている場合、絞り値ごとに対応する分割領域の信号を選択する。そして、画素信号生成部は選択された分割領域の信号を基に画素信号を生成する。その後、画像生成部は、複数の絞り値が設定されている場合には、その絞り値ごとに画像を生成する。
【００９５】
具体的には、電子絞り部は図７の（Ｂ）に示す１画素すべての信号（６×６の３６個の分割領域の信号）を読出部１６により読み出すように制御し、その後、画素信号生成部はそれぞれの絞り値に応じた分割領域から取得した信号により画素信号を作成し、画像生成部はそれぞれの絞り値に応じた画像を生成する。これにより、１回の撮影で複数の絞り値の絞り値ごとの画像を取得することができる。
【００９６】
次に、電子絞り部が選択する分割領域に応じて、露光時間を変えることに関して説明をする。
【００９７】
図８は、露光時間と分割電極１４−３から読み出される信号の出力を示した図である。図８では、横軸は露光時間であり、縦軸は画素信号の出力であり、Ｆ２．５の画素信号の出力値１１０とＦ８の画素信号の出力値１１２が示されている。
【００９８】
Ｆ２．５のような開放側の絞り値に対応する画素信号は、多くの分割領域（図７の場合は３６個）から信号を得るので露光時間がＴ１でもＳ２という信号の出力値を得ることができる。ここで、Ｓ２は画像を生成するのに十分な信号の出力値を示す。一方、Ｆ８のような小絞り側の絞り値に対応する画素信号は、少ない分割領域（図７の場合は４個）から信号を得るので露光時間がＴ１ではＳ１という信号の出力値になる。ここで、Ｓ１は画像生成することはできるが、少し暗い画像になってしまう出力値を示す。しかし、Ｆ８の画素信号の出力値１１２は、露光時間がＴ２までになると画素信号値がＳ２となる。
【００９９】
したがって、読出部１６が小絞り側の絞り値に対応する分割領域から信号を読み出す場合に、読出部１６は、複数の絞り値に基づいて信号の露光時間を変えて非破壊読み出しを行うことが好ましい。露光時間を変える一例としては、信号の読み出しタイミングを変えることがあげられる。具体的には、開放側の絞り値に応じて画素信号を生成する場合には、読出部１６は、露光時間Ｔ１において信号を読み出し、その後、キャパシタＳＣの電荷は排出せずにそのまま電荷蓄積を継続して露光時間Ｔ２において再度信号を読み出す。これにより、小絞り側の絞り値に応じた分割領域だけで画像を作成する場合であっても十分な光量を確保することができる。なお、小絞り側の絞り値は、例えば、Ｆ８以上の絞り値を意味し、開放側の絞り値とはＦ２以下の絞り値を意味する。
【０１００】
また、別の方法として、露光時間Ｔ１で電荷蓄積を停止させ、小絞り側の絞り値に応じた分割領域が選択される場合には、読出部１６はその分割領域の信号を繰り返し読み出し、加算してもよい。この方法によっても、小絞り側の絞り値に応じて電子絞り部が分割領域を選択する場合であっても、得られる画像は、十分な光量を有するものとなる。
【０１０１】
本発明の撮像装置１は、複数の分割領域から構成される画素を有し分割領域ごとに信号を読み出すことができるので、所望のボカシを表現（ボカシコントロール）することができる。
【０１０２】
図９は、図７で示した画素において、増幅度と分割領域の関係を示した図である。図９の（Ｂ）に示すように、画素の中央部に位置する分割領域１０７は増幅度が強められ、画素の周辺部に位置する分割領域１０９は増幅度が弱められることにより、きれいなボケを実現することができる。すなわち、本発明の撮像装置１は増幅部（図示せず）を有し、その増幅部は、画素の中央部の分割領域から読み出された信号に対する増幅度よりも画素の周辺部の分割領域から読み出された信号の増幅度を弱め、これにより、ボカシコントロールを実現する。なお、増幅部は、例えば、信号処理部１８−３に設置され、増幅度とはゲインの度合いを示す。
【０１０３】
また、増幅度は、画素の中央部から周辺部に向けて徐々に弱められてもよい。具体的には、図９に示す中央部に位置する分割領域１０７の増幅度が最も強く、周辺部に位置する分割領域１０９の増幅度が最も弱くなるように調整してもよい。なお、周辺部に位置する分割領域１０９とは画素周辺に配置された分割領域２０個を意味する。
【０１０４】
さらに、撮像装置１は、前記複数の分割領域から前記信号を読み出す場合に、前記画素の中央部の分割領域１０７からの前記信号の露光時間を、前記画素の周辺部の分割領域１０９からの信号の露光時間よりも長くすることにより、ボカシコントロールを実現することもできる。
【０１０５】
すなわち、電子絞り部は、画素の中央部の分割領域１０７から信号を読み出す場合には、より長い時間露光させた後に信号を読み出すように制御する。一方、電子絞り部は、画素の周辺部に位置する分割領域１０９から信号を読み出す場合には、より短い時間露光させて信号を読み出すように制御する。このように、読み出しタイミングを変えることによって露光時間の長さを変えることができる。
【０１０６】
上述したように、撮像装置１は、画素の周辺部において、ゲインを落としたり、露光時間を短くしたりすることにより、レンズ周辺部での光量を落としたことと同様の効果を得ることができる。これにより、特殊なレンズを使用することなく、ボカシコントロールを行うことができる。
【０１０７】
［変形例１］
本例の画素は、画素の中央部では画素の周辺部よりも分割幅が小さい分割領域を有する。これにより、本例は、光線角度の絞り値の依存性に則した分割領域を設置することができる。
【０１０８】
図１０は、図７で示した画素において、変形例１における画素の分割を示す模式図である。図１０の（Ａ）に示すように、分割電極１４−３は中央部では幅が狭く分割され、周辺部にいくにしたがって幅が広く分割される。また、図１０の（Ｂ）に示すように画素を真上からみると、分割電極１４−３は半径の異なる複数の同心円が重なるように分割される。
【０１０９】
図１０の（Ｂ）に示すように、絞り値Ｆ８に対応する分割領域１１１は半径が最も小さい円であり、絞り値Ｆ４に対応する分割領域１１３は半径が絞り値Ｆ８の場合よりも大きい円であり、絞り値Ｆ２に対応する分割領域１１５は半径が絞り値Ｆ４の場合よりも大きい円であり、絞り値Ｆ１．４に対応する分割領域１１７は画素全域である。なお、ここで画素の中央部とは小絞り側の絞り値（絞り値Ｆ８）に対応する分割領域のことをいい、画素の周辺部とは分割領域１１７から分割領域１１５を除いた分割領域のことをいう。
【０１１０】
変形例１のように分割電極１４−３が分割されることにより、分割領域は光線角度の絞り値（Ｆ値）依存性に沿ったものとなる。すなわち、光線角度は、絞り値Ｆ２の場合は２０°、Ｆ２．８の場合は１４°、Ｆ４の場合は１０°であり、これらの光線角度を考慮して、分割領域の分割幅が決定されることが好ましい。
【０１１１】
［変形例２］
本例は、カラーフィルタ１４−８の色に応じて分割幅がことなる分割領域を有する。これにより、波長の長い光であっても正確に適切な分割領域により受光することができる。
【０１１２】
図１１は、カラーフィルタ１４−８の色に応じて小絞り側の絞り値に対応する分割領域の分割幅が変更されることを示す模式図である。
【０１１３】
図１１の（Ａ）に示すように、赤色のカラーフィルタ１２０を有する画素では、小絞り側の絞り値に対応する分割領域１２６は半径Ｒ（Ｒ）の円となる。また図１１の（Ｂ）に示すように、緑色のカラーフィルタ１２２を有する画素では、小絞り側の絞り値に対応する分割領域１２８は半径Ｒ（Ｇ）の円となる。また図１１の（Ｃ）に示すように、青色のカラーフィルタ１２４を有する画素では、小絞り側の絞り値に対応する分割領域１３０は半径Ｒ（Ｂ）の円となる。また、半径Ｒ（Ｒ）と、半径Ｒ（Ｇ）と、半径Ｒ（Ｂ）の関係は、半径Ｒ（Ｒ）＞半径Ｒ（Ｇ）＞半径Ｒ（Ｂ）である。なおイメージセンサ１４は、複数の単色のカラーフィルタ１４−８から構成されるフィルタを有し、またその単色のカラーフィルタ１４−８は、各画素に対応するように設置されている。
【０１１４】
図１１の（Ａ）に示すように、赤色のカラーフィルタ１２０を有する画素の場合、絞り値Ｆ８に対応する分割領域について、緑色のカラーフィルタ１２２及び青色のカラーフィルタ１２４を有する画素の絞り値Ｆ８に対応する分割領域よりも分割幅が広くなっている。これにより、赤色のカラーフィルタ１２０を通過した波長の長い光であっても、小絞り側の絞り値に対応する分割領域１２６は、光を受けることができる。
【０１１５】
このように、光の波長によって、小絞り側の絞り値の分割領域の分割幅を変えることによって、波長が異なる光であっても的確な分割領域で光を受けることができる。
【０１１６】
［変形例３］
本例は、イメージセンサ１４における画素の位置に応じて、分割電極１４−３の分割の仕方を変更する。いわゆる、本例は、イメージセンサ１４におけるスケーリングを行う。これにより、イメージセンサ１４の中央部及び周辺部においても正確に光を分割領域において受光することができる。
【０１１７】
図１２は、撮影光学系１２に設置されたメインレンズ１４０とイメージセンサ１４の模式図である。
【０１１８】
図１２に示すように、イメージセンサ１４は、複数の画素により構成されている。なおイメージセンサ１４の画素は、説明に必要な部分のみ記載し、それ以外は省略されている。
【０１１９】
イメージセンサ１４の中央部に配置されている画素は、画素の中心に対して対称に分割されている。すなわち、分割電極１４−３を断面図で見た場合（図４、図７の（Ａ）、図９の（Ａ）、図１０の（Ａ）を参照）に、分割電極１４−３は左右対称に分割されている。イメージセンサ１４の中央部では、光は光軸に沿って入射されるので、中央部に配置される画素は画素の中心に対称に分割される。
【０１２０】
一方、イメージセンサ１４の周辺部に配置されている画素は、画素の中心に対して非対称に分割される。すなわち、イメージセンサ１４の周辺部に配置されている画素は分割の中心が周辺側に寄っている。例えば、図１０に示すような画素の分割が行われる場合に、イメージセンサ１４の中心部では同心円の中心は画素の中心と一致し、イメージセンサ１４の周辺部では同心円の中心は画素の中心とは一致せず、イメージセンサ周辺（縁）に寄る。これにより、イメージセンサ１４の周辺部において斜めに入ってくる光を的確に分割領域で受光することができる。なお、イメージセンサの周辺部とはイメージセンサの縁から１０画素、好ましくは５画素分の部分をいい、イメージセンサの中央部とはイメージセンサの周辺部以外の部分のことをいう。
【０１２１】
このように、イメージセンサ１４における画素の位置に応じて、分割電極１４−３の分割の中心を変えることにより、スケーリングを行うことができ、イメージセンサ１４の全面で適切に光を受光することができる。
【０１２２】
＜他の実施態様＞
以上の説明では主に、撮像装置１に関して説明を行ってきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明を実現する撮像方法の実施態様も採用することができる。
【０１２３】
撮像装置１の他の実施形態としては、例えば、カメラ機能を有する携帯電話機やスマートフォン、PDA(Personal Digital Assistants)、携帯型ゲーム機が挙げられる。以下、スマートフォンを例に挙げ、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【０１２４】
＜スマートフォンの構成＞
図１３は、撮像装置１の他の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１３に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０２を有し、筐体２０２の一方の面に表示部としての表示パネル２２１と、入力部としての操作パネル２２２とが一体となった表示入力部２２０を備えている。また、筐体２０２は、スピーカ２３１と、マイクロホン２３２、操作部２４０と、カメラ部２４１とを備えている。尚、筐体２０２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することや、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用することもできる。
【０１２５】
図１４は、図１３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１４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２２０と、通話部２３０と、操作部２４０と、カメラ部２４１と、記憶部２５０と、外部入出力部２６０と、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信部２７０と、モーションセンサ部２８０と、電源部２９０と、主制御部２０１とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、基地局装置ＢＳと移動通信網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。
【０１２６】
無線通信部２１０は、主制御部２０１の指示に従って、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。
【０１２７】
表示入力部２２０は、主制御部２０１の制御により、画像（静止画及び動画）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共に、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２２１と、操作パネル２２２とを備える。生成された３Ｄ画像を鑑賞する場合には、表示パネル２２１は、３Ｄ表示パネルであることが好ましい。
【０１２８】
表示パネル２２１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。
【０１２９】
操作パネル２２２は、表示パネル２２１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２０１に出力する。次いで、主制御部２０１は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２２１上の操作位置（座標）を検出する。
【０１３０】
図１３に示すように、スマートフォン２００の表示パネル２２１と操作パネル２２２とは一体となって表示入力部２２０を構成しているが、操作パネル２２２が表示パネル２２１を完全に覆うような配置となっている。この配置を採用した場合、操作パネル２２２は、表示パネル２２１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２２２は、表示パネル２２１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２２１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。
【０１３１】
尚、表示領域の大きさと表示パネル２２１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ない。また、操作パネル２２２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２０２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２２２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。
【０１３２】
通話部２３０は、スピーカ２３１やマイクロホン２３２を備え、マイクロホン２３２を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２０１にて処理可能な音声データに変換して主制御部２０１に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２６０により受信された音声データを復号してスピーカ２３１から出力するものである。また、図１３に示すように、例えば、スピーカ２３１を表示入力部２２０が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２３２を筐体２０２の側面に搭載することができる。
【０１３３】
操作部２４０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、操作部２４０は、スマートフォン２００の筐体２０２の表示部の下部、下側面に搭載され、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。
【０１３４】
記憶部２５０は、主制御部２０１の制御プログラムや制御データ、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２５０は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２５１と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２５２により構成される。尚、記憶部２５０を構成するそれぞれの内部記憶部２５１と外部記憶部２５２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、Micro SD（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。
【０１３５】
外部入出力部２６０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。
【０１３６】
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、イヤホンなどがある。外部入出力部は、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。
【０１３７】
ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部２７０は、主制御部２０１の指示に従って、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２７０は、無線通信部２１０や外部入出力部２６０（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できるときには、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
【０１３８】
モーションセンサ部２８０は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２０１の指示に従って、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。この検出結果は、主制御部２０１に出力されるものである。
【０１３９】
電源部２９０は、主制御部２０１の指示に従って、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。
【０１４０】
主制御部２０１は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２５０が記憶する制御プログラムや制御データに従って動作し、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２０１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。
【０１４１】
アプリケーション処理機能は、記憶部２５０が記憶するアプリケーションソフトウェアに従って主制御部２０１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２６０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。
【０１４２】
また、主制御部２０１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２２０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２０１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２２０に表示する機能のことをいう。
【０１４３】
更に、主制御部２０１は、表示パネル２２１に対する表示制御と、操作部２４０、操作パネル２２２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。
【０１４４】
表示制御の実行により、主制御部２０１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、あるいは電子メールを作成するためのウィンドウを表示する。尚、スクロールバーとは、表示パネル２２１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。
【０１４５】
また、操作検出制御の実行により、主制御部２０１は、操作部２４０を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２２２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。
【０１４６】
更に、操作検出制御の実行により主制御部２０１は、操作パネル２２２に対する操作位置が、表示パネル２２１に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２２１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２２２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。
【０１４７】
また、主制御部２０１は、操作パネル２２２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。
【０１４８】
カメラ部２４１は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge-Coupled Device)などの撮像素子を用いて電子撮影するデジタルカメラである。このカメラ部２４１に前述した撮像装置１を適用することができる。メカ的な切り替え機構等を必要とせずに、広角画像と望遠画像とを撮影することができ、スマートフォン２００のように薄型の携帯端末に組み込むカメラ部として好適である。
【０１４９】
また、カメラ部２４１は、主制御部２０１の制御により、撮影によって得た画像データを、例えばJPEG(Joint Photographic coding Experts Group)などの圧縮した画像データに変換し、記憶部２５０に記録したり、外部入出力部２６０や無線通信部２１０を通じて出力することができる。図１３に示すにスマートフォン２００において、カメラ部２４１は表示入力部２２０と同じ面に搭載されているが、カメラ部２４１の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２２０の背面に搭載されてもよいし、あるいは、複数のカメラ部２４１が搭載されてもよい。尚、複数のカメラ部２４１が搭載されている場合には、撮影に供するカメラ部２４１を切り替えて単独にて撮影したり、あるいは、複数のカメラ部２４１を同時に使用して撮影することもできる。
【０１５０】
また、カメラ部２４１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２２１にカメラ部２４１で取得した画像を表示することや、操作パネル２２２の操作入力のひとつとして、カメラ部２４１の画像を利用することができる。また、ＧＰＳ受信部２７０が位置を検出する際に、カメラ部２４１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２４１からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、あるいは、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２４１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２４１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。
【符号の説明】
【０１５１】
１…撮像装置、１０…カメラ本体、１０−１…マウント、１０−２…ファインダ窓、１０−３…シャッタレリーズボタン、１０−４…シャッタスピードダイヤル、１０−５…露出補正ダイヤル、１０−６…接眼部、１０−７…ＯＫキー、１０−８…十字キー、１０−９…再生ボタン、１２…撮影光学系、１４…イメージセンサ、１４−１…基板、１４−２…絶縁層、１４−３…分割電極、１４−４…有機層、１４−５…上部電極、１４−６…緩衝層、１４−７…封止層、１４−８…カラーフィルタ、１５…マイクロレンズ、１６…読出部、１８−１…垂直ドライバ、１８−２…タイミングジェネレータ、１８−３…信号処理部、１８−４…水平ドライバ、１８−６…シリアル変換部、２２…画像入力コントローラ、２４…デジタル信号処理部、２６…圧縮伸張処理部、２８…エンコーダ、３０…液晶モニタ、３２…センサ制御部、３４…レンズ制御部、３８…操作部、４０…ＣＰＵ、４４…ＡＥ検出部、４６…ＡＦ検出部、４８…メモリ、５０…ＶＲＡＭ、５２…コントローラ、５４…メモリカード、２００…スマートフォン、２０１…主制御部、２０２…筐体、２１０…無線通信部、２２０…表示入力部、２２１…表示パネル、２２２…操作パネル、２３０…通話部、２３１…スピーカ、２３２…マイクロホン、２４０…操作部、２４１…カメラ部、２５０…記憶部、２５１…内部記憶部、２５２…外部記憶部、２６０…外部入出力部、２７０…ＧＰＳ受信部、２８０…モーションセンサ部、２９０…電源部
【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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【図１４】
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