(57)【要約】各撮像素子が結像面(35)において対応する拡大率(25)を有する被写体の画像を形成するように構成された複数の撮像素子を備えたカラー画像センサ。前記複数の撮像素子(101)のうち、同じ拡大率で互いに異なる色の光によって画像を形成するものは、画像の拡大率を特徴とする組(110)を構成する。撮像素子の組(110)は互いに異なる拡大率を有する。カラー画像センサ(10)は、結像面(35)に配置された光センサ(120)を更に備え、撮像素子(101)のそれぞれに対向して配置されたセンサ素子の領域(121)を有する。撮像素子の各組(110)に対向して配置されたセンサ素子の領域(121)は、その領域に入射した光(30)に応答して、対応する拡大率を有する画像を表わす対応するカラー画像信号を生成する。【選択図】図１
2008511252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各撮像素子が結像面(35)において対応する拡大率を有する被写体の画像を形成するように構成された複数の撮像素子であって、前記撮像素子(101)のうち、同じ拡大率で互いに異なる色の光によって前記画像を形成するものが、画像の拡大率を特徴とする組(110)を構成し、該撮像素子の組(110)が互いに異なる拡大率を有するように構成された複数の撮像素子(101)と、
前記結像面(35)に配置され、前記撮像素子(101)のそれぞれに対向して配置されたセンサ素子の領域(121)を有する光センサ(120)であって、前記撮像素子の各組(110)に対向して配置されたセンサ素子の領域(121)が、該領域に入射した光(30)に応答して、対応する拡大率を有する被写体の画像を表わす対応するカラー画像信号を生成するように構成された光センサ(120)と
を含むカラー画像センサ(10)。
【請求項２】
前記カラー画像信号のうちの１つの選択を制御するユーザ入力１６１に応答して動作するユーザ入力モジュール１６０を更に含む、請求項１に記載のカラー画像センサ(16)。
【請求項３】
前記ユーザ入力１６１に応答して選択されたカラー画像信号を受信するように接続され、前記選択されたカラー画像信号に応答して画像を表示する表示モジュール(180)を更に含む、請求項２に記載のカラー画像センサ(16)。
【請求項４】
前記カラー画像信号のうちの２以上の選択を制御するユーザ入力(161)に応答して動作するユーザ入力モジュール(160)と、
前記ユーザ入力に応答して選択されたカラー画像信号を受信するように接続され、前記選択されたカラー画像信号に応答して画像を同時に表示する表示モジュール(180)と
を更に含む、請求項１に記載のカラー画像センサ(16)。
【請求項５】
選択されたカラー画像信号を記憶するためのメモリ(170)を更に含む、請求項４に記載のカラー画像センサ(16)。
【請求項６】
前記カラー画像信号に変更を加えるための処理モジュール(165)を更に含む、請求項５に記載のカラー画像センサ(16)。
【請求項７】
前記処理モジュール(165)は、前記選択されたカラー画像信号に変更を加えるためのユーザ入力(161)に応答して選択的に動作する、請求項６に記載のカラー画像センサ(16)。
【請求項８】
前記カラー画像センサから前記カラー画像信号のうちの少なくとも１つを受信し、受信したカラー画像信号を出力するように接続された出力ポート(175)を更に含む、請求項７に記載のカラー画像センサ(16)。
【請求項９】
前記撮像素子(101)と前記光センサ(120)との間に配置されたカラーフィルタ(141)であって、前記撮像素子(110)のそれぞれに隣接して配置され、互いに異なる色の光を通過させるカラーフィルタ(141)を更に含む、請求項１に記載のカラー画像センサ。
【請求項１０】
カラー画像形成方法であって、
被写体(25)の画像を形成するステップであって、組を成す複数の画像を形成することを含み、前記組のそれぞれにおける画像が、互いに異なる色の光によって形成され、同じ拡大率を有し、前記組によって画像の拡大率が異なる、被写体の画像を形成するステップと、
前記画像の各組に応答して、対応する拡大率で被写体を表わすカラー画像信号を生成するステップと
を含むカラー画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[発明の背景]
種々の焦点距離を有する交換式レンズを当初採用したカメラは、選択された拡大率を有する被写体の画像を形成する機能を備えている。交換式レンズは多くの点で不便である。例えば、レンズ自体ががさばり、不要なレンズをどこかに収容する必要があり、また、レンズを交換する手順に手間を要し、時間を要するといった点である。
【０００２】
最近では、多素子ズームレンズを使用することにより、選択された拡大率を有する被写体の画像を形成する機能を得ている。多素子ズームレンズは、拡大率を変更するためにズームレンズの焦点距離を変更する際に、比較的複雑な機構を使用して、レンズ素子のうちの２以上を結像面に対して非直線的に動かすことにより、画像を焦点の合った状態に維持している。この仕組みは、小型カメラのレンズで利用可能な機構に比べてより多くの空間を占める。
【０００３】
電子画像センサを備えた小型カメラは、デジタルカメラに組み込まれるだけでなく、最近では、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）のような家庭用電子製品にも組み込まれている。こうした製品は、市場の圧力を受けてかつてないほど小型化され、より多くの機能を所与のサイズの製品の中に詰め込むようになってきている。「Color Image Sensor with Imaging Elements on Respective Regions of Sensor Elements」と題するＳｃｈｒｏｅｄｅｒ他による米国特許出願第１０／７４１，７７４号、及び「Color Image Sensor having Imaging Element Array Forming Images on Respective Regions of Sensor Elements」と題するＧｒｕｈｌｋｅ他による米国特許出願第１０／７４０，９３５号は、単一拡大率（倍率）のデジタルカメラで使用するのに適した小型カラー画像センサを記載している。これらの出願は、本願と同じ譲受人に譲渡されたもので、参照により本明細書に援用される。これらの出願は、センサとレンズの複数の組み合わせを備え、各組み合わせにおいて、被写体の画像を狭帯域幅の光によって形成するように構成された、単一拡大率のカラー画像センサを開示している。したがって、レンズを物理的に小型化することができ、従来の多素子多色レンズに比べてレンズを結像面に近づけて配置することができ、また、従来のモザイクカラーフィルタや、それに付随する問題を無くすことができる。
【０００４】
市場は、選択された拡大率を有する被写体の画像を形成する機能を備え、且つ、レンズを交換したり、レンズ素子を互いに移動させたりする必要がない、単純で小型なカラー画像センサシステムを必要としている。また、市場は、デジタルカメラや携帯電話のような家庭用電子製品において被写体の画像を２つ以上の拡大率で表示する機能を必要としている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［発明の概要］
本発明は、第１の態様として、各撮像素子が結像面において対応する拡大率を有する被写体の画像を形成するように構成された複数の撮像素子を備えたカラー画像センサを提供する。前記複数の撮像素子のうち、同じ拡大率で互いに異なる色の光によって画像を形成するものは、画像の拡大率を特徴とする組を構成する。カラー画像センサは、結像面に配置された光センサを更に有する。光センサは、撮像素子のそれぞれに対向して配置されたセンサ素子の領域を有する。撮像素子の各組に対向するセンサ素子の領域は、その領域に入射する光に応答して、対応する拡大率を有する被写体の画像を表わすカラー画像信号をそれぞれ生成する。
【０００６】
本発明は、第２の態様として、組を成す画像を形成することを含む、被写体の複数の画像を形成するステップを含むカラー撮像方法を提供する。各組を成す画像は、互いに異なる色の光によって形成され、同じ拡大率を有する。画像の拡大率は組によって異なる。この方法は、画像の各組に応答して、対応する拡大率で被写体を表わすカラー画像信号を生成ステップを更に含む。
【０００７】
本発明は、第３の態様として、組を成す被写体の画像を形成する手段を備えた、カラー画像を生成するシステムを提供する。各組を成す画像は、互いに異なる色の光によって形成され、同じ拡大率を有する。画像の拡大率は組によって異なる。このシステムは、画像の各組に応答して、対応する拡大率で被写体を表わすカラー画像信号を生成する手段を更に備える。
【０００８】
本発明の上記の特徴、及び他の特徴は、添付の図面と併せて、現時点での好ましい実施形態に関する下記の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。詳細な説明、及び図面は、単に発明の例示を目的としたものであり、添付の特許請求の範囲、及びその均等によって規定される本発明の範囲を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［詳細な説明］
図１Ａは、本発明によるマルチ拡大率カラー画像センサ１０の一実施形態を示す概略図である。カラー画像センサ１０は、撮像素子１０１〜１０９と、撮像素子１０１〜１０９の共通結像面３５に配置された光センサ１２０とを含む。撮像素子１０１〜１０９はそれぞれ、被写体１５からの光２０を光３０として光センサ１２０上に結像する。撮像素子１０１〜１０９はそれぞれ、被写体１５に対応する画像を結像面３５に形成するように構成される。図中、画像は、参照符号２５で示されている。この画像は拡大率を有する。同じ拡大率で互いに異なる色の光によって画像を形成する撮像素子は、拡大率を特徴とする撮像素子の組を構成する。撮像素子の組は、互いに異なる拡大率を有する。
【００１０】
光センサ１２０は、結像面３５に配置され、撮像素子１０１〜１０９のそれぞれに対向して配置された光センサ素子の領域を有する。光センサ素子の各領域は、被写体の画像を一色で、且つ単一倍率で表わす画像信号成分を生成する。撮像素子の各組に対向する光センサ素子の領域は全体として、対応する拡大率で被写体の画像を表わすカラー画像信号を生成する。
【００１１】
図１Ａに示す例において、同じ拡大率を有する画像を赤色、緑色、及び青色の光によってそれぞれ形成する広角撮像素子１０１、１０２、及び１０３は、撮像素子の組１１０を構成し、同じ拡大率を有する画像を赤色、緑色、及び青色の光によってそれぞれ形成する通常撮像素子１０４、１０５、及び１０６は、撮像素子の組１１１を構成し、同じ拡大率を有する画像を赤色、緑色、及び青色の光によってそれぞれ形成する望遠撮像素子１０７、１０８、及び１０９は、撮像素子の組１１１を構成する。
【００１２】
光センサ１２０において、光センサ素子の領域１２１、１２２、及び１２３は、広角撮像素子１０１、１０２、及び１０３にそれぞれ対向して配置され、領域群１５０を構成する。光センサ素子の領域１２４、１２５、及び１２６は、通常撮像素子１０４、１０５、及び１０６にそれぞれ対向して配置され、領域群１５１を構成する。光センサ素子の領域１２７、１２８、及び１２９は、望遠撮像素子１０７、１０８、及び１０９にそれぞれ対向して配置され、領域群１５２を構成する。広角撮像素子の組１１０に対向して配置された群１５０を成す光センサ素子の領域１２１、１２２、及び１２３は全体として、被写体の広角画像を表わすカラー画像信号を生成する。被写体の広角画像の拡大率は、組１１０を成す撮像素子によって生み出される拡大率である。通常撮像素子の組１１１に対向して領域群１５１を成す光センサ素子の領域１２４、１２５、及び１２６は全体として、被写体の通常画像を表わすカラー画像信号を生成する。被写体の通常画像の拡大率は、組１１１を成す撮像素子によって生み出される拡大率である。望遠撮像素子の組１１２に対向して群１５２を成す光センサ素子の領域１２７、１２８、及び１２９は、被写体の望遠画像を表わすカラー画像信号を生成する。被写体の望遠画像の拡大率は、組１１２を成す撮像素子によって生み出される拡大率である。
【００１３】
本明細書の開示では、被写体の画像の「拡大率（倍率）」とは、結像面３５から標準的視距離（例えば、結像面３５から３００ｍｍ）にある画像を見込む角度と、結像面３５において被写体を見込む角度との比を意味する。図１Ｂは、広角撮像素子の組１１０、通常撮像素子の組１１１、及び望遠撮像素子の組１１２によって結像面３５から標準的視距離ｄにそれぞれ形成された画像２５ｗ、２５ｎ、及び２５ｔをそれぞれ見込む角度φｗ、φｎ、及びφｔを示している。また、図１Ｂは、結像面３５において被写体１５を見込む角度θも示している。広角撮像素子の組１１０、通常撮像素子の組１１１、及び望遠撮像素子の組１１２によって生成される画像の拡大率はそれぞれ、φｗ／θ、φｎ／θ、及びφｔ／θである。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施形態によるマルチ拡大率カラー画像センサ１０の光センサ１２０を示す等角図である。光センサ１２０は、センサ素子の領域１２１〜１２３の群１５０と、センサ素子の領域１２４〜１２６の群１５１と、その主表面１４０上に配置されたセンサ素子の領域１２７〜１２９の群１５２とを有する。光センサ１２０において、センサ素子の領域１２１〜１２９は、矩形アレイ状に構成され、領域１２１〜１２９はそれぞれ、センサ素子の矩形アレイから構成される。破線は、領域１２１における例示的センサ素子１３１、領域１２１にあるセンサ素子１３２、領域１２２にある例示的センサ素子１３２、領域１２３にある例示的センサ素子１３３、領域１２４にある例示的センサ素子１３４、領域１２５にある例示的センサ素子１３５、領域１２６にある例示的センサ素子１３６、領域１２７にある例示的センサ素子１３７、領域１２８にある例示的センサ素子１３８、及び領域１２９にある例示的センサ素子１３９の境界を示している。更に別の破線、例えば破線１５３は、領域１２１〜１２９のそれぞれにおける隣接するセンサ素子間の境界を示している。この実施形態の説明、及び以下に記載する実施形態の説明において、各領域における例示的センサ素子の参照符号は、その領域内の全てのセンサ素子を指して使用される場合がある。各センサ素子は、相補型電界酸化膜半導体（ＣＯＭＳ）センサ素子である。あるいは、各センサ素子は、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ素子や、入射光に応答して電気信号を生成するのに適した他のタイプのセンサ素子であってもよい。
【００１５】
センサ素子の領域１２１〜１２９はそれぞれ、対応するカラーフィルタ１４１〜１４９によって覆われている。光フィルタ１４１、１４４、及び１４７は、第１の色の光を領域１２１、１２４、及び１２７にそれぞれ通過させる。光フィルタ１４２、１４５、及び１４８は、第２の色の光を領域１２２、１２５、及び１２８にそれぞれ通過させる。光フィルタ１４３、１４６、及び１４９は、第３の色の光を領域１２３、１２６、及び１２９にそれぞれ通過させる。したがって、領域群１５０、１５１、及び１５２のそれぞれにおいて、各領域は、他の２つの領域を覆うカラーフィルタによって通過される光の色とは異なる色の光を通過させるカラーフィルタによって覆われている。
【００１６】
図２に示した光センサ１２０の例は、光センサの領域１２１〜１２９がそれぞれ、たった２４個のセンサ素子しか備えていない点で、非常に簡略化されている。光センサ１２０の一般的例は、領域１２１〜１２９のそれぞれにおいて数万から数百万ものセンサ素子１３１〜１３９を有する。
【００１７】
光センサ１２０において、領域１２１〜１２９の長さ（直線寸法）、及び面積は等しい。代替実施形態において、領域１２１、及び１２３は、比較的少数のセンサ素子しか持たず、その長さ、及び面積はセンサ領域１２２よりも小さく、領域１２４、及び１２６の長さ、及び面積は、センサ領域１２５よりも小さく、領域１２７、及び１２９の長さ、及び面積は、センサ領域１２８よりも小さい。このような代替実施形態の場合、領域１２２、１２５、及び１２８は、他の領域に比べて可視スペクトルの中心に近い光を受け取る。更に別の実施形態において、領域１２１、及び１２３は、領域１２２よりも少ない数のセンサ素子しか持たず、領域１３４、及び１３６は、領域１３５よりも少ない数のセンサ素子しか持たず、領域１３７、及び１３９は、領域１３８よりも少ない数のセンサ素子しか持たない。この場合も、領域１２２、１２５、及び１２８は、他の領域に比べて可視スペクトルの中心に近い光を受け取る。更に他の実施形態において、領域１２１〜１２３のスペクトル感度を均一化（等化）するために、領域１２１〜１２３内のセンサ素子は異なる面積を有し、領域１２４〜１２６のスペクトル感度を均一化するために、領域１２４〜１２６内のセンサ素子は異なる面積を有し、領域１２７〜１２９のスペクトル感度を均一化するために、領域１２７〜１２９内のセンサ素子は異なる面積を有する。更に他の実施形態において、領域群１５０、１５１、及び１５２に関連する撮像素子の組の開口数（ｆナンバー）が異なる場合であっても感度を均等化するために、群１５０、１５１、及び１５２を成すセンサ素子は、群によって異なる面積を有する。
【００１８】
光センサ１２０は、シリコン基板１１９を含み、その基板１１９上の領域１２１〜１２９のそれぞれに、従来の半導体プロセスを使用して、センサ素子１３１〜１３９に類似したセンサが形成される。場合によっては、センサ素子の一部は、基板１１９中に配置されることもあるが、以下では説明の都合上、その場合も基板「上」と言う場合がある。一実施形態として、センサ素子１３１〜１３９が配置される領域１２１〜１２９の外側の部分は、露光制御回路や信号処理回路によって占められる場合がある。信号処理回路は、画像信号成分の処理や、画像信号成分から導出されたカラー画像信号の処理を行う。
【００１９】
光センサ１２０の領域１２１〜１２９はそれぞれ、関連する読み出し回路（図示せず）を有する。各読み出し回路は、被写体からの光に応答してセンサ素子１３１〜１３９によって生成された電気的値を受け取り、その電気的値を通常はラスタースキャンの順序でアナログ画像信号成分、又はデジタル画像信号成分に変換する。あるいは、光センサ１２０は、センサ素子１３１〜１３９の領域１２１〜１２９に対して共通の単一の読み出し回路を有する場合がある。この読み出し回路は通常、基板１１９上に形成され、センサ素子の下に配置される場合がある。センサ素子、及び関連読み出し回路を基板１１９上に形成した後、基板１１９の主表面１４０に、異なる色のカラーフィルタ１４１〜１４９を取り付ける。
【００２０】
代替実施形態として、光センサ１２０の領域群１５０、１５１、及び１５２はそれぞれ、個別の基板（図示せず）上に形成してもよい。上記のように、各基板上には、センサ素子に関連する１以上の回路が更に形成される。次に、個々の基板をプリント回路基板のようなボードに取り付けることにより、基板間の位置関係を決定する。
【００２１】
代替実施形態において、領域１２１〜１２９は、センサ素子の領域１２１〜１２９上の撮像素子のそれぞれによって結像される光の他の領域への漏洩を最小限に抑える位置関係で配置される。このような漏洩は、カラー画像センサ１００によって生成されるカラー画像信号に応答して表示される画像に「ゴースト」を形成することがあるため、望ましくない。光の漏洩を最小限に抑える位置関係の一例は、領域１２１〜１２９間の物理的間隔を拡大することである。光の漏洩を最小限に抑える他の位置関係としては、図２に示したように隣接する領域間を側部で隣接させるのではなく、コーナー部分で隣接させるように領域１２１〜１２９を配置することである。このようにすると、領域１２１〜１２９の側部間を概ね、領域１２１〜１２９の幅、又は長さに相当する距離だけ、物理的に隔離することができる。あるいは、上で述べた米国特許出願第１０／７４１，７７４号に記載されているようなバッフルを代わりに、又は追加として使用してもよい。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態によるカラー画像センサ１０の光センサ１２０、及び撮像素子１０１〜１０９を示す等角図である。簡略化のために、光センサ１２０の領域１２１〜１２９におけるセンサ素子１３１〜１３９は、図３には描かれていない。領域１２１〜１２９の境界は、破線で描かれている。図４は、本発明の第１の実施形態によるカラー画像センサ１０の光センサ１２０、及び撮像素子１００を示す側面図である。図４の側面図は、撮像素子１０３、１０６、及び１０９、並びにそれらに対応する光センサ１２０のセンサ素子の領域１２３、１２６、及び１２９を示している。被写体（図示せず）からの光２０は、撮像素子１０３、１０６、及び１０９によって領域１２３、１２６、及び１２９上に光３０として結像される。領域１２３、１２６、及び１２９は、撮像素子１０３、１０６、及び１０９に対向して配置される。図中、光フィルタ１４３、１４６、及び１４９は、撮像素子１０３、１０６、１０９と領域１２３、１２６、１２９のそれぞれとの間において、領域１２３、１２６、及び１２９の表面に配置されている。
【００２３】
撮像素子１０１〜１０９はそれぞれ、屈折性表面、及び回折性表面を有する。例えば、撮像素子１０３は、球面状の屈折性表側表面１５４と、回折性裏側表面１５５とを有する。レンズの表側表面は、光２０が入射する表面である。回折性表面は、屈折性表側表面によって発生する球面状収差のような光学的収差を補正する。撮像素子１０１、１０２、及び１０４〜１０８は、同様の構造であるから、個別に説明はしない。代替実施形態として、撮像素子１０１〜１０９はそれぞれ、球面状の回折性表側表面と、非球面状の屈折性裏側表面とを有する。撮像素子１０１〜１０９の他の構成も可能である。
【００２４】
カラーフィルタ１４１〜１４９は、撮像素子１０１〜１０９と、センサ素子の領域１２１〜１２９のそれぞれとの間において、光センサ１２０の主表面１４０上に配置される。代替構成として、カラーフィルタ１４１〜１４９は、撮像素子１０１〜１０９と、対応するセンサ素子の領域１２１〜１２９との間に個別に支持される場合がある。更に他の構成として、カラーフィルタ１４１〜１４９は、撮像素子１０１〜１０９のそれぞれによって支持される場合がある。更に他の構成として、カラーフィルタ１４１〜１４９は、被写体と撮像素子１０１〜１０９との間にそれぞれ配置される場合がある。他の構成も可能である。撮像素子、領域、及びカラーフィルタの実際の構成とは関係なく、例えば、撮像素子１０３を通過し、光センサ１２０の領域１２３に入射する光は、更にカラーフィルタ１４３も通過する。そして、他の撮像素子についても同様で、領域に入射する光は、カラーフィルタを通過する。
【００２５】
撮像素子１０１〜１０９は、光センサ１２０の領域１２１〜１２９に対して一対一の関係を有する。撮像素子１０１〜１０９は、対応する画像を共通の結像面３５（図１Ａ）に形成するように構成され、光センサ１２０は、その共通の結像面に配置される。この構成の場合、３つの撮像素子の組１０１〜１０３、１０４〜１０６、及び１０７〜１０９は、センサ素子の３つの領域からなる対応する群１２１〜１２３、１２４〜１２６、及び１２７〜１２９に対向して配置される。
【００２６】
図１Ａ、及び図２を再度参照すると、撮像素子の組１１０を構成する撮像素子１０１〜１０３は、被写体の画像を結像面に第１の拡大率で互いに異なる色の光によって生成する。撮像素子の組１１０を構成する撮像素子１０１〜１０３はそれぞれ、第１の焦点距離を有し、第１の領域群１５０を構成する光センサ１２０の領域１２１〜１２３にそれぞれ対向して配置される。撮像素子１０１〜１０３は、第１の焦点距離にぼほ等しい距離だけ光センサ１２０から離れている。第１の拡大率は第１の焦点距離によって決まる。
【００２７】
撮像素子１０１は、被写体からの第１の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第１の拡大率で第１の色の光によって形成する。カラーフィルタ１４１を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２１にあるセンサ素子１３１に光を与える。領域１２１は、その領域に入射した第１の色の光に応答して、第１の拡大率で被写体の画像を表わす第１のカラー画像信号成分を生成する。
【００２８】
撮像素子１０２は、被写体からの第２の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第１の拡大率で、第２の色の光によって形成する。カラーフィルタ１４２を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２２にあるセンサ素子１３２に光を与える。領域１２２は、その領域に入射した第２の色の光に応答して、第１の拡大率で被写体の画像を表わす第２のカラー画像信号成分を生成する。
【００２９】
撮像素子１０３は、被写体からの第３の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第１の拡大率で、第３の色の光によって形成する。カラーフィルタ１４３を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２３にあるセンサ素子１３３に光を与える。領域１２３は、その領域に入射した第３の色の光に応答して、第１の拡大率で被写体の画像を表わす第３のカラー画像信号成分を生成する。
【００３０】
第１の色、第２の色、及び第３の色は互いに異なる。領域１２１〜１２３の組によって生成された第１、第２、及び第３のカラー画像信号成分は電気的に結合され、第１の拡大率で被写体の画像を表わすカラー画像信号を形成する。白も色とみなされる。
【００３１】
撮像素子の組１１１を構成する撮像素子１０４〜１０６はそれぞれ、対応する画像を当該結像面に第２の拡大率で互いに異なる色の光によって形成する。第２の拡大率は第１の拡大率とは異なる。撮像素子の組１１１を構成する撮像素子１０４〜１０６はそれぞれ、第２の焦点距離を有し、第２の領域群１５１を構成する光センサ１２０の領域１２４〜１２６のそれぞれに対向して配置される。第２の焦点距離は第１の焦点距離とは異なる。撮像素子１０４〜１０６は、第２の焦点距離にほぼ等しい距離だけ、光センサ１２０から離れている。第２の拡大率は第２の焦点距離によって決まる。
【００３２】
撮像素子１０４は、被写体からの第１の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第２の拡大率で第１の色の光によって形成するように構成される。カラーフィルタ１４４を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２４にある光センサのセンサ素子１３４に光を与える。領域１２４は、その領域に入射した第１の色の光に応答して、第２の拡大率で被写体の画像を表わす第１のカラー画像信号成分を生成する。
【００３３】
撮像素子１０５は、被写体からの第２の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第２の拡大率で第２の色の光によって形成するように構成される。カラーフィルタ１４５を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２５にあるセンサ素子１３５に光を与える。領域１２５は、その領域に入射した第２の色の光に応答して、第２の拡大率で被写体の画像を表わす第２のカラー画像信号を生成する。
【００３４】
撮像素子１０６は、被写体からの第３の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第２の拡大率で第３の色の光によって形成するように構成される。カラーフィルタ１４６を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２６にあるセンサ素子１３６に光を与える。領域１２６は、その領域に入射した第３の色の光に応答して、第２の拡大率で被写体の画像を表わす第３のカラー画像信号を生成する。
【００３５】
領域１２４〜１２６の組によって生成される第１、第２、及び第３のカラー画像信号成分は電気的に結合され、第２の拡大率で被写体の画像を表わすカラー画像信号を形成する。
【００３６】
撮像素子の組１１２を構成する撮像素子１０７〜１０９は、対応する被写体の画像を結像面に第３の拡大率で互いに異なる色の光によって形成する。撮像素子の組１１２を構成する撮像素子１０７〜１０９はそれぞれ、第３の焦点距離を有し、第３の領域群１５３を構成する光センサ１２０の領域１２７〜１２９にそれぞれ対向して配置される。第３の焦点距離は、第１の焦点距離とも、第２の焦点距離とも異なる。撮像素子１０７〜１０９は、第３の焦点距離にほぼ等しい距離だけ、光センサ１２０から離れている。第３の拡大率は第３の焦点距離によって決まる。
【００３７】
撮像素子１０７は、被写体からの第１の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第３の拡大率で第１の色の光によって形成するように構成される。カラーフィルタ１４７を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２７にあるセンサ素子１３７に光を与える。領域１２７は、その領域に入射した第１の色の光に応答して、第３の拡大率で被写体の画像を表わす第１のカラー画像信号成分を生成する。
【００３８】
撮像素子１０８は、被写体からの第２の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第３の拡大率で第２の色の光によって形成するように構成される。カラーフィルタ１４８を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２８にあるセンサ素子１３８に光を与える。領域１２８は、その領域に入射した第２の色の光に応答して、第３の拡大率で被写体の画像を表わす第２のカラー画像信号成分を生成する。
【００３９】
撮像素子１０９は、被写体からの第３の色の光を焦点調節し、被写体の画像を第３の拡大率で第３の色の光によって形成するように構成される。カラーフィルタ１４９を通過した光３０は、光センサ１２０の領域１２９にあるセンサ素子１３９に光を与える。領域１２９は、その領域に入射した第３の色の光に応答して、第３の拡大率で被写体の画像を表わす第３のカラー画像信号成分を生成する。
【００４０】
領域１２７〜１２９の組によって生成された第１、第２、及び第３のカラー画像信号成分は電気的に結合され、第３の拡大率で被写体の画像を表わすカラー画像信号を形成する。
【００４１】
したがって、カラー画像センサ１０は、被写体の複数の画像を形成する機能を有する。これらの画像は、組を成すように形成される。各組における画像は、互いに異なる色の光によって形成され、同じ拡大率を有する。画像の拡大率は、組によって異なる。また、カラー画像センサ１０は、画像の各組に応答して、対応するカラー画像信号を生成する機能を更に有する。カラー画像信号はそれぞれ、対応する拡大率で被写体を表わす。
【００４２】
光センサ１２０から最も遠い位置にある撮像素子の組１１２は、最も高い拡大率を有する。例示したカラー画像センサにおいて、広角撮像素子１０１〜１０３の組１１０は、第１の拡大率を有する。通常撮像素子１０４〜１０６の組１１１は、第１の拡大率の約１．７倍の第２の拡大率を有する。望遠撮像素子１０７〜１０９の組１１２は、第１の拡大率の約３．６倍の第３の拡大率を有する。
【００４３】
記載する実施形態では、撮像素子の組はそれぞれ、一列に配置された３つの撮像素子から構成されているが、撮像素子の数や位置関係は別のものであってもよい。代替実施形態として、撮像素子の各組は、同じ焦点距離を有する４以上のレンズ素子から構成される。光センサ１２０は、撮像素子の各組について、センサ素子の領域を４つ以上有し、各領域が対応するカラーフィルタを有する。代替実施形態として、撮像素子の各組は、対応する画像を４以上の互いに異なる色の光によって形成し、光センサは、対応する拡大率で被写体の画像を表わすカラー画像信号を生成する。他の実施形態は、別の撮像素子の組を更に有する場合がある。この別の撮像素子の組は、対応する被写体の画像を結像面に更に別の拡大率で互いに異なる色の光で形成する。
【００４４】
図５は、本発明の第２の実施形態によるマルチ拡大率カラー画像センサ１６を示すブロック図である。図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３、及び図４を参照して上で説明したカラー画像センサ１０に対応するカラー画像センサ１６の要素には、同じ参照符号を付し、ここで同じ説明はしない。カラー画像センサ１６は、撮像素子の組１１０、１１１、及び１１２、並びに光センサ１２０、ユーザ入力モジュール１６０、処理モジュール１６５、メモリ１７０、出力ポート１７５、表示モジュール１８０、及びバス１８５を有する。バス８１５は、光センサ１２０、ユーザ入力モジュール１６０、処理モジュール１６５、メモリ１７０、出力ポート１７５、及び表示モジュール１８０を相互接続する。バス１８５は、電気配線であってもよいし、光配線であってもよい。
【００４５】
図１Ａ、図２、図３、及び図４を参照して上で説明したように、光センサ１２０は、被写体の画像を異なる拡大率で表わすカラー画像信号を生成する。下記の例において、光センサ１２０は、カラー画像信号を出力する。他の例として、光センサ１２０は、複数の画像信号成分を出力する場合がある。その後、それらの画像信号成分は処理モジュール１６５、又は外部プロセッサ（図示せず）によって電気的に結合され、各カラー画像信号が、被写体の画像を異なる拡大率で表わす複数のカラー画像信号を形成する。
【００４６】
ユーザ入力モジュール１６０は、カラー画像センサ１６のユーザ（図示せず）からユーザ入力１６１を受け取り、ユーザ入力１６１に応答して複数のカラー画像信号のうちの少なくとも１つを選択するように構成される。ユーザ入力モジュール１６０は、１以上のプロセッサ、及び／又は１以上のスイッチを含む。
【００４７】
ユーザが、１以上のキーストロークをキーパッドに入力したり、ユーザが、選択肢を指し示すようにノブ（つまみ）を回転させた場合、ユーザ入力１６１が、ユーザ入力モジュール１６０に入力される場合がある。一実施形態において、ユーザは、表示モジュール１８０上にメニューを表示させるためのボタンを押し下げることにより、ユーザ入力１６１を入力モジュール１６０に提供する。後者の実施形態の場合、ユーザは、メニュー上の項目のうちの幾つかを選択することにより、どの画像を表示、記憶、処理、及び／又は出力すべきかを指示する。
【００４８】
一実施形態において、ユーザ入力モジュール１６０は、ユーザ入力１６１に応答して１以上のコマンド信号を生成するように構成される。コマンド信号は、バス１９５を介して、バス１８５に接続された光センサ１２０、処理モジュール１６５、メモリ１７０、出力ポート１７５、及び表示モジュール１８０のような装置のうちの種々のものに伝送される。
【００４９】
ユーザは、撮像素子の組１１０、１１１、及び１１２によって形成された画像のうちの幾つかを選択し、表示モジュール１８０によって表示させるためのいユーザ入力１６１を提供する。また、ユーザは、撮像素子の組１１０、１１１、及び１１２によって形成された画像のうちの幾つかを選択し、メモリ１７０に記憶するためのユーザ入力１６１を提供する場合がある。さらに、ユーザは、撮像素子の組１１０、１１１、及び１１２によって形成された画像のうちの幾つかを選択し、出力ポート１７５から外部装置（図示せず）へと出力するためのユーザ入力１６１を提供する場合がある。さらにユーザは、撮像素子の組１１０、１１１、及び１１２によって形成された画像のうちの幾つかを選択し、処理モジュール１６５によって処理するためのユーザ入力１６１を提供する場合がある。
【００５０】
光センサ１２０によって出力された選択されたカラー画像信号は、バス１８５を介して伝送される。処理モジュール１６５は、光センサ１２０によって出力され、伝送されたカラー画像信号を受信し、受信したカラー画像信号に変更を加えるように構成される。処理モジュール１６５は、それらのカラー画像信号のうちの少なくとも１つに色補正を適用するように構成される。処理モジュール１６５は１以上のプロセッサを含む。処理モジュール１６５は、複数の処理を実施する機能を有する。それらの処理としては、画像信号成分、及び／又はカラー画像信号を圧縮する処理、カラー画像信号をＪＰＥＧ形式、又はＭＰＥＧ形式のカラー画像信号等に変換する処理、加算処理、色補正処理などが挙げられる。
【００５１】
一実施形態において、処理モジュール１６５は、ユーザ入力モジュール１６０によって出力され、伝送されたコマンド信号を受信するように構成される。一実施形態において、処理モジュール１６５は、ユーザ入力モジュール１６０からの信号に応答して、１以上のコマンド信号を生成するように構成される。これらのコマンド信号は、バス１８５に接続された光センサ１２０、メモリ１７０、出力ポート１７５、及び表示モジュール１８０のような種々の装置に伝送される。
【００５２】
メモリ１７０は、カラー画像信号のうちの少なくとも１つを記憶するように構成される。メモリ１７０は、ユーザ選択によってカラー画像信号を記憶するオプションが選択されたことを示すユーザ入力１６１に応答して、バス１８５を介して伝送されたカラー画像信号の全て、又は、そのうちの選択されたものを受信するように構成される。メモリ１７０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）やリードオンリメモリ（ＲＯＭ）のような１以上の記憶装置を含む。一実施形態として、メモリ１７０は、ユーザ入力モジュール１６０、及び／又は処理モジュール１６５によって出力され、伝送されたコマンド信号を受信するように構成される。一実施形態において、選択され、記憶されたカラー画像信号は、ユーザ選択により、選択されたカラー画像信号を読み出し、及び／又は消去するためのオプションが選択されたことを示すユーザ入力１６１によって生成されたコマンド信号に応答して、メモリ１７０から読み出され、及び／又は消去される。
【００５３】
表示モジュール１８０は、ユーザ入力モジュール１６０における選択に応答して、バス１８５を介して伝送された選択されたカラー画像信号を受信するように構成される。表示モジュール１８０は、選択された少なくとも１つのカラー画像信号のそれぞれに応答して、画像を表示するように構成される。あるいは、ユーザが、２以上のカラー画像信号を表示すべきことを選択した場合、表示モジュール１８０は、２以上のカラー画像信号の選択に応答して、２以上の画像を同時に表示するように構成される。一実施形態として、表示モジュール１８０は、ユーザ入力モジュール１６０、及び／又は処理モジュール１６５によって出力され、伝送されたコマンド信号を受信し、１以上のカラー画像信号、及び受信したコマンド信号に応答して、表示モジュール１８０に画像を表示するように構成される。
【００５４】
出力ポート１７５は、ユーザ選択により、選択されたカラー画像信号を外部装置（図示せず）に出力するためのオプションが選択されたことを示すユーザ入力１６１に応答して、バス８１５を介して伝送された選択されたカラー画像信号を受信するように構成される。あるいは、選択は外部装置上で行ってもよい。出力ポート１７５は、受信したカラー画像信号を１以上の外部装置に出力するように構成される。一実施形態として、出力ポート１７５は、光センサ１２０、及び／又はメモリ１７０から画像信号成分を受信し、受信した画像信号成分を１以上の外部装置へと出力するように構成される。その後、外部装置内の外部プロセッサ（図示せず）は、出力画像成分を電気的に結合し、１以上のカラー画像信号を形成する。
【００５５】
外部装置は、パーソナルコンピュータであっても、ＰＤＡであっても、携帯電話であってもよいし、表示機能を備えた他の電子機器であってもよい。出力ポート１７５からの伝送は、携帯電話技術におけるＷｉＦｉや無線通信システムのような無線接続によって行ってもよい。出力ポート１７５からの伝送は、コンピュータへのケーブル接続、外部記憶装置へのケーブル接続、又はワイドエリアネットワークやローカルエリアネットワークのような電気通信システムへの接続のようなハードワイヤ接続であってもよい。電気通信システムへの接続には、地上通信線接続、及び／又は無線接続がある。
【００５６】
一実施形態において、バス１８５は、選択されたカラー画像信号を処理モジュール１６５、表示モジュール１８０、メモリ１７０、出力ポート１７５、又はそれらの任意の組み合わせへと同時に伝送する。他の実施形態において、バス１８５は、選択された画像成分を処理モジュール１６５、表示モジュール１８０、メモリ１７０、出力ポート１７５、又はそれらの任意の組み合わせへと同時に伝送する。選択されたカラー画像信号は電気的に結合され、１つのカラー画像信号として形成される場合もある。
【００５７】
図６〜図８は、ユーザ入力モジュール１６０において受信したユーザ入力１６１に応答して、表示モジュール１８０上に表示される画像の構成の例を示している。図６〜図８は、ユーザ表示選択の例を示すことを目的としたものであって、本発明を制限するためのものではない。
【００５８】
図６は、被写体の画像を３つの異なる拡大率で表示する動作中の表示モジュール１８０を示す概略図である。被写体の画像を広角表示、通常表示、及び望遠表示で同時に表示するために、表示モジュール１８０は、例えば、３つの部分領域１８２、１８３、及び１８４に分割される。表示モジュール１８０は、第１、第２、及び第３の拡大率の被写体のカラー画像信号と共に、３つの異なる画像を部分表示領域１８２、１８３、及び１８４に表示するように表示領域１８１を設定するためのコマンド信号を受信する。３つの画像を部分表示領域１８２〜１８４に表示するように表示領域１８１を設定するためのコマンド信号は、ユーザ入力モジュール１６０に与えられたユーザ入力１６１によって生成される。
【００５９】
部分表示領域１８２、１８３、及び１８４は、表示領域１８１において互いに重ならない位置に配置され、この例では、同じサイズ、又はほぼ同じサイズを有する。被写体の広角画像は、部分表示領域１８２に表示される。被写体の通常表示は、部分表示領域１８３に表示される。被写体の望遠表示は、部分表示領域１８４に表示される。部分表示領域１８２、及び１８４は、実施可能な部分表示領域の代表例であって、本発明を制限するためのものではない。
【００６０】
図７は、被写体の望遠表示の画像を部分表示領域１８４に表示する動作中の表示モジュール１８０を示す概略図である。表示モジュール１８０は、第３の拡大率で被写体を表わすカラー画像信号、及び単一の画像だけを部分表示領域１８４に表示するように表示領域１８１を設定するためのコマンド信号を受信する。単一の画像だけを部分表示領域１８４に表示するように表示領域１８１を設定するためのコマンド信号は、ユーザ入力モジュール１６０に与えられたユーザ入力１６１によって生成される。
【００６１】
図８は、被写体の望遠表示の画像を表示するための代替方法を示す動作注の表示モジュール１８０を示す概略図である。この例では、画像が、表示領域１８１全体を占めている。表示モジュール１８０は、被写体を第３の拡大率で表わすカラー画像信号と共に、表示領域１８１全体に画像を表示するように表示領域１８１を設定するためのコマンド信号を受信する。表示領域全体に画像を表示するように表示領域１８１を設定するためのコマンド信号は、ユーザ入力モジュール１６０に与えられたユーザ入力１６１によって生成される。
【００６２】
一実施形態として、ユーザは、消去コマンド信号を選択することができる。消去コマンド信号は、表示領域１８１や、部分表示領域１８２、１８３、及び１８４のうちの幾つかを消去するコマンドである。例えばユーザは、全消去ボタンを押し、表示領域１８１内の全ての画像を消去する場合がある。図示の例では、ユーザが所定時間内に消去ボタンを１回押すと、部分表示領域１８４の画像が消去され、ユーザが所定時間内に消去ボタンを２回押すと、部分表示領域１８３、及び１８４の画像が消去される。
【００６３】
図９は、カラー画像形成のための本発明による方法を示すフロー図９００を示している。
【００６４】
ブロック９０２において、被写体の画像が形成される。これらの画像は、異なる拡大率を有する複数の組を成すように形成される。各組を成す画像は、互いに異なる色の光によって形成され、同じ拡大率を有する。画像の拡大率は組によって異なる。
【００６５】
ブロック９０４において、対応する拡大率で被写体を表わす画像の各組に応答して、対応するカラー画像信号が生成される。
【００６６】
ブロック９０６では、任意選択で、１以上のカラー画像信号が選択される。ブロック９０８では、任意選択で、選択されたカラー画像信号のそれぞれに応答して、２以上の画像が表示される。
【００６７】
本明細書の開示は、幾つかの例示的実施形態を利用して本発明を詳しく説明している。ただし、添付の特許請求の範囲によって規定される発明が、記載した実施形態に制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】本発明によるマルチ拡大率カラー画像センサの概略図である。
【図１Ｂ】本発明によるマルチ拡大率カラー画像センサによって形成された画像を見込む角度を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるマルチ拡大率カラー画像センサの等角図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるカラー画像センサの光センサ、及び撮像素子を示す等角図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるカラー画像センサの光センサ、及び撮像素子を示す側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるマルチ拡大率カラー画像センサのブロック図である。
【図６】３つの異なる拡大率を有する画像を表示する動作中の表示装置を示す概略図である。
【図１Ａ】
2008511252.tif 000003
【図１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
2008511252.tif 000013
2008511252.tif 000014