JP5542250B2 - 固体撮像素子、撮像装置、及び固体撮像素子の駆動方法 - Google Patents

固体撮像素子、撮像装置、及び固体撮像素子の駆動方法 Download PDF

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Description

本発明は、固体撮像素子、撮像装置、及び固体撮像素子の駆動方法に関する。
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、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。
このような撮像装置において、高画質の静止画撮影を実現するには、画素セルの数を増やす必要がある。一方で、高画質の動画撮影を実現するには、撮像素子からの信号の読み出しを高速化する必要がある。
しかし、画素セルの数を増やすと、信号の読み出し数が増えるため、読み出し速度を向上させることが難しくなる。つまり、高画質の静止画撮影と動画撮影を両立させるには、画素セルの数を増やしながら、信号の読み出し速度を高速化するという、相反する課題を解決する必要がある。
信号の読み出し速度を高速化するための撮像素子の駆動方法としては、撮像素子内で複数の画素セルの出力信号を加算して出力させる所謂画素加算読み出しや、信号を読み出す画素セルを間引く間引き読み出し等が知られている。
例えば、特許文献１及び特許文献２は、２×２の４画素セルのブロックが同色で、このブロックを単位とした場合の配列がベイヤ配列である撮像素子を用い、各ブロックの画素セルの信号を加算して読み出しを行う撮像装置を開示している。
日本国特開２００２−１０２７６号公報 日本国特開２００９−１７１５２号公報
特許文献１，２に記載の固体撮像素子の各ブロックにおいて、上下２つの画素セルの出力信号を加算したり、左右２つの画素セルの出力信号を加算したりすることも考えられるが、いずれの加算方法でも、固体撮像素子から出力される撮像信号の配列は正方格子配列となるため、解像度を上げることができない。
また、各ブロックにおいて、斜め２つの画素セルの出力信号を加算することも考えられるが、この加算方法では、各ブロックにおいて加算後の信号が空間上で同位置に配置されることになり、同じく解像度を上げることができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高画質の動画撮影と静止画撮影を両立させることのできる撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の固体撮像素子は、緑色光を検出する光電変換部を含むＧ画素セル、赤色光を検出する光電変換部を含むＲ画素セル、及び青色光を検出する光電変換部を含むＢ画素セルの３種類の画素セルを含む複数の画素セルが二次元状に配置された固体撮像素子であって、前記複数の画素セルの配置は、行方向に一定ピッチで配列された複数の画素セルからなる画素セル行が前記行方向に直交する列方向に並べられた配置であり、奇数行の前記画素セル行と偶数行の前記画素セル行は、前記行方向における前記画素セルの配列ピッチ分、前記行方向にずれており、奇数行にある第一画素セル群と偶数行にある第二画素セル群は、それぞれ、Ｇ画素セルとＲ画素セルが２つずつ交互に前記行方向に並べられた第一画素セル行と、Ｂ画素セルとＧ画素セルが２つずつ交互に前記行方向に並べられた第二画素セル行とが、前記列方向に交互に並べられた構成であり、前記第一画素セル群と前記第二画素セル群の各々において、前記第二画素セル行に含まれる画素セルのうち、前記第一画素セル行における前記Ｒ画素セルの位置と対応する位置にある画素セルは前記Ｇ画素セルであり、前記第一画素セル行における前記Ｇ画素セルの位置と対応する位置にある画素セルは前記Ｂ画素セルであり、前記列方向で隣り合う２つの前記第一画素セル行、及び、前記列方向で隣り合う２つの前記第二画素セル行の各々において、各画素セルの位置から、前記行方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記行方向にずれ、更に前記列方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記列方向にずれた位置には、当該各画素セルと同一種類の画素セルが配置されており、当該各画素セルと、当該各画素セルと同一種類の画素セルとにより画素セルのペアが構成され、前記画素セルに対応して設けられ、前記画素セル内の前記光電変換部で発生した電荷が蓄積される電荷蓄積部及び当該電荷蓄積部に蓄積される電荷に応じた信号を出力する信号出力回路を備え、前記第一画素セル群の各画素セルに対応する前記電荷蓄積部及び前記信号出力回路と、当該各画素セルとペアを構成する画素セルに対応する前記電荷蓄積部及び前記信号出力回路とは共通化されているものである。
この構成によれば、第一画素セル群の各画素セルの信号と、当該各画素セルの位置から行方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記行方向にずれ、更に前記列方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記列方向にずれた位置にある画素セルの信号とを加算しても、各加算後の信号の空間位置は重複しないため、高解像度の撮像画像データを生成することが可能になる。
また、第一画素セル群の各画素セルの信号と、当該各画素セルの位置から、行方向に１画素セルピッチずれた位置にある画素セルの信号とを加算した場合は、ハニカム配列の撮像画像信号を得ることが可能になる。この結果、高解像度の撮像画像データを生成することが可能になる。
また、上記加算を固体撮像素子内で行うことで撮像画像信号の読み出しの高速化も図ることが可能になる。
また、第一画素セル群の各画素セルと、当該各画素セルとペアを構成する画素セルの信号同士を電荷の状態で加算することができ、高感度低ノイズの撮像画像データを生成することが可能になる。また、撮像画像信号の読み出しの高速化も図ることができる。
本発明によれば、高画質の動画撮影と静止画撮影を両立させることのできる撮像装置を提供することができる。
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１に示す固体撮像素子５の概略構成を示す平面模式図 図２に示す固体撮像素子５の画素セル領域５０における破線で示した部分の拡大図 全画素読み出し駆動のタイミングチャートを示す図 ２フィールド読み出し駆動のタイミングチャートを示す図 斜め２画素加算読み出し駆動のタイミングチャートを示す図 斜め２画素加算読み出し駆動時を説明するための図 水平２画素加算平均読み出し駆動のタイミングチャートを示す図 水平２画素加算平均読み出し駆動を説明するための図 ４画素加算平均読み出し駆動のタイミングチャートを示す図 ４画素加算平均読み出し駆動を説明するための図 図１に示すデジタルカメラの静止画撮影時の動作を説明するためのフローチャート 図１に示すデジタルカメラの静止画撮影時の動作の変形例を説明するためのフローチャート 図１に示すデジタルカメラにおける固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａの平面図 図１４に示す固体撮像素子５ａの変形例である固体撮像素子５ｂの平面図 図１に示す固体撮像素子５として固体撮像素子５ａや固体撮像素子５ｂを搭載するデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャート 図１６に示すフローチャートのステップＳ３７の変形例を示す図 図１６に示すフローチャートのステップＳ４６の変形例を示す図 撮像装置としてスマートフォンを説明する図 図１９のスマートフォンの内部ブロック図
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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、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。
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。
固体撮像素子５は、フォトダイオード等の光電変換部を含む複数の画素セル５３（１）〜５３（４）が行方向Ｘとこれに直交する列方向Ｙに二次元状に配置された画素セル領域５０と、垂直走査回路５１と、水平走査回路５２とを備える。以下では、画素セル５３（１）〜５３（４）をそれぞれ区別しないで画素セル５３ということもある。
画素セル領域５０には、行方向Ｘに一定のピッチで並ぶ画素セル５３からなる画素セル行が列方向Ｙに一定のピッチで４個以上並べられている。
この４個以上の画素セル行のうち、奇数行と偶数行は、各画素セル行における画素セル５３の配列ピッチ分、行方向Ｘに互いにずれている。
画素セル領域５０に配置される多数の画素セル５３は、赤色の波長域の光を検出する光電変換部を含む画素セル５３（以下、Ｒ画素セル５３という）と、緑色の波長域の光を検出する光電変換部を含む画素セル５３（以下、Ｇ画素セル５３という）と、青色の波長域の光を検出する光電変換部を含む画素セル５３（以下、Ｂ画素セル５３という）との３種類を含む。
光電変換部の検出波長域は、例えば光電変換部上方に設けられたカラーフィルタによって制御される。
図２では、Ｒ画素セル５３を示すブロックについてはブロック中に“Ｒ”の文字を記し、Ｇ画素セル５３を示すブロックについてはブロック中に“Ｇ”の文字を記し、Ｂ画素セル５３を示すブロックについてはブロック中に“Ｂ”の文字を記している。
画素セル領域５０にある画素セルのうち、奇数行かつ奇数列にある画素セル５３を画素セル５３（１）としている。画素セル５３（１）は全体としてベイヤ状に配置されている。
各画素セル５３（１）の行方向Ｘの隣（右隣）には、当該各画素セル５３（１）と同一種類の画素セル５３（２）が配置されている。つまり、画素セル５３（２）も全体としてベイヤ状に配置されている。
各画素セル５３（２）の列方向Ｙの隣（下隣）には、当該各画素セル５３（２）と同一種類の画素セル５３（３）が配置されている。つまり、画素セル５３（３）も全体としてベイヤ状に配置されている。
各画素セル５３（３）の行方向Ｘの隣（右隣）には、当該各画素セル５３（３）と同一種類の画素セル５３（４）が配置されている。つまり、画素セル５３（４）も全体としてベイヤ状に配置されている。
このように、固体撮像素子５の画素セル領域５０には、中心同士を結ぶ４角形が平行四辺形となる同一種類の４つの画素セル５３のユニットが、行方向Ｘと列方向Ｙに二次元状に配置されたものとなっている。
このような配置により、奇数行又は偶数行にある第一画素セル群は、Ｇ画素セル５３とＲ画素セル５３が２つずつ交互に行方向Ｘに並べられた第一画素セル行と、Ｇ画素セル５３とＢ画素セル５３が２つずつ交互に行方向Ｘに並べられた第二画素セル行とが、列方向Ｙに交互に並べられた構成となる。
そして、第二画素セル行に含まれる画素セルのうち、第一画素セル行におけるＲ画素セル５３の位置と対応する位置（行方向Ｘにおいて同一位置）にある画素セルはＧ画素セル５３であり、第一画素セル行におけるＧ画素セル５３の位置と対応する位置にある画素セルはＢ画素セル５３となる。
また、列方向Ｙにおいて隣り合う２つの第一画素セル行、及び、列方向Ｙにおいて隣り合う２つの第二画素セル行の各々をみたとき、第一画素セル群の各画素セル５３の位置から、行方向Ｘに１画素セルピッチずれ更に列方向Ｙに１画素セル行ピッチずれた位置には、当該各画素セル５３と同一種類の画素セル５３が配置される。第一画素セル群の各画素セル５３と、この右斜め下にある第二画素セル群の画素セル５３とにより画素セルのペアが構成される。
垂直走査回路５１は、画素セル領域５０にある全画素セル行を独立して制御する。
水平走査回路５２は、画素セル領域５０にある各画素セル列から出力される撮像信号の固体撮像素子５外部への出力を制御する。
図３は、図２に示す固体撮像素子５の画素セル領域５０における破線で示した部分の拡大図である。
各画素セル５３は、半導体基板内に設けられた光電変換部を含む。
図３では、赤色光を検出する画素セル５３（１）〜（４）に含まれる光電変換部を、それぞれ符号Ｒ（１）〜Ｒ（４）で示している。また、青色光を検出する画素セル５３（１）〜（４）に含まれる光電変換部を、それぞれ符号Ｂ（１）〜Ｂ（４）で示している。また、緑色光を検出する画素セル５３（１）〜（４）に含まれる光電変換部を、それぞれ符号Ｇ（１）〜Ｇ（４）で示している。
以下では、光電変換部Ｒ（１）〜Ｒ（４）をそれぞれ含む画素セルを画素セル５３Ｒ（１）〜５３Ｒ（４）という。また、光電変換部Ｇ（１）〜Ｇ（４）をそれぞれ含む画素セルを画素セル５３Ｇ（１）〜５３Ｇ（４）という。光電変換部Ｂ（１）〜Ｂ（４）をそれぞれ含む画素セルを画素セル５３Ｂ（１）〜５３Ｂ（４）という。
斜め方向に隣接する同一種類の２つの画素セル５３には、半導体基板内に設けられたフローティングディフュージョン５５と、フローティングディフュージョン５５に接続される信号出力回路５８とが対応して設けられる。
フローティングディフュージョン５５は、対応する画素セル５３の光電変換部で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積部である。
各画素セル５３における光電変換部と、当該画素セル５３に対応するフローティングディフュージョン５５との間の半導体基板上方には転送電極５４が設けられる。
転送電極５４は、画素セル５３における光電変換部で発生した電荷を当該画素セル５３に対応するフローティングディフュージョン５５に転送するためのものである。
列方向Ｙに並ぶ画素セル５３からなる各画素セル列には信号線Ｈが対応して設けられる。
画素セル５３Ｒ（１）と画素セル５３Ｇ（１）を含む画素セル列に対応する信号線Ｈには、画素セル５３Ｒ（１）と画素セル５３Ｇ（１）の各々に対応する信号出力回路５８が接続される。
画素セル５３Ｒ（２）と画素セル５３Ｇ（２）を含む画素セル列に対応する信号線Ｈには、画素セル５３Ｒ（２）と画素セル５３Ｇ（２）の各々に対応する信号出力回路５８が接続される。
画素セル５３Ｇ（１）と画素セル５３Ｂ（１）を含む画素セル列に対応する信号線Ｈには、画素セル５３Ｇ（１）と画素セル５３Ｂ（１）の各々に対応する信号出力回路５８が接続される。
画素セル５３Ｇ（２）と画素セル５３Ｂ（２）を含む画素セル列に対応する信号線Ｈには、画素セル５３Ｇ（２）と画素セル５３Ｂ（２）の各々に対応する信号出力回路５８が接続される。
各信号線Ｈは水平走査回路５２に接続される。
水平走査回路５２は、各信号線Ｈに接続される信号処理回路５９と、一端が信号処理回路５９に接続され、他端が出力信号線ＯＬに接続されるスイッチ５７と、加算平均スイッチ５６とを備える。
信号処理回路５９は、信号線Ｈに出力された撮像信号に対し、相関二重サンプリング処理、ＡＤ変換処理等を行う。
水平走査回路５２は、スイッチ５７をオフからオンにすることで、当該スイッチ５７に接続される信号処理回路５９で処理された撮像信号を、出力信号線ＯＬから固体撮像素子５外部へと出力させる。
加算平均スイッチ５６は、各ユニットに対応する２つの信号出力回路５８がそれぞれ接続される２本の信号線Ｈの間に接続されている。
水平走査回路５２は、加算平均スイッチ５６のオンオフを制御する。加算平均スイッチ５６がオンされると、２本の信号線Ｈの電位が加算平均される。この状態で、当該２本の信号線Ｈのいずれかに接続されるスイッチ５７をオンすると、加算平均後の撮像信号が当該いずれかのスイッチ５７を介して信号出力線ＯＬに出力される。
このように、加算平均スイッチ５６は、各ユニットに対応する２つの信号出力回路５８がそれぞれ接続される２本の信号線Ｈに出力された撮像信号の加算平均を得るためのものである。
奇数行の画素セル行には、行方向Ｘに伸びる制御信号線ＶＬが対応して設けられる。また、偶数行の画素セル行には、行方向Ｘに伸びる制御信号線ＶＵが対応して設けられる。
制御信号線ＶＬと制御信号線ＶＵは、それぞれ、対応する画素セル行の各画素セル５３に含まれる転送電極５４に接続される。
制御信号線ＶＬと制御信号線ＶＵは、垂直走査回路５１に接続される。垂直走査回路５１は、接続される各制御信号線に独立に制御信号を供給する。
この制御信号は、転送電極５４によって光電変換部からフローティングディフュージョン５５に電荷を転送させるためのハイレベル信号と、転送電極５４によって光電変換部とフローティングディフュージョン５５の間に障壁を形成するためのローレベル信号とがある。
垂直走査回路５１及び水平走査回路５２は、図１に示した撮像素子駆動部１０の指示にしたがって動作する。
撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５に対して様々な駆動を行う。以下、固体撮像素子５の駆動方法について個別に説明する。
［全画素読み出し駆動］
全画素読み出し駆動は、固体撮像素子５に含まれる全ての画素セル５３によって検出された信号を固体撮像素子５外部に個別に読み出す駆動である。
図４は、全画素読み出し駆動のタイミングチャートを示す図である。
垂直走査回路５１は、画素セル行を１行目から順次選択していき、選択した画素セル行に対応する制御信号線にハイレベル信号を供給する。
これにより、選択されている画素セル行の各画素セル５３の光電変換部に蓄積された電荷に応じた撮像信号が、当該各画素セル５３に対応する信号出力回路５８から信号線Ｈに出力される。
垂直走査回路５１により選択された画素セル行の各画素セル５３からの撮像信号が信号線Ｈに出力されると、この撮像信号が信号処理回路５９によって処理されて保持される。そして、水平走査回路５２は、スイッチ５７を左から順次オンにしていく（水平走査を行う）。
これにより、オンされたスイッチ５７を介して、信号処理回路５９に保持された撮像信号が信号出力線ＯＬから外部に順次出力され、１画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力される。
１画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、垂直走査回路５１は、選択した画素セル行に対応するフローティングディフュージョン５５をリセットした後、次の画素セル行の選択に移る。
撮像素子駆動部１０は、このような駆動を垂直走査回路５１及び水平走査回路５２に行わせて、固体撮像素子５に含まれる全ての画素セル５３によって検出された撮像信号を固体撮像素子５外部に個別に読み出す。
全画素読み出し駆動によれば、固体撮像素子５に含まれる画素セル５３の総数と同じ数の撮像信号を取得することができるため、高解像度の撮像画像データを生成することができる。
［２フィールド読み出し駆動］
２フィールド読み出し駆動は、固体撮像素子５に含まれる全ての画素セル５３のうち、奇数行にある画素セル５３と、偶数行にある画素セル５３とでフィールドを別にして、固体撮像素子５外部に撮像信号を読み出す駆動である。
図５は、２フィールド読み出し駆動のタイミングチャートを示す図である。
第１フィールドにおいて、垂直走査回路５１は、奇数行にある画素セル行を上にあるものから順次選択していき、選択した画素セル行に対応する制御信号線ＶＬにハイレベル信号を供給する。
これにより、選択されている画素セル行の各画素セル５３の光電変換部に蓄積された電荷に応じた撮像信号が、当該各画素セル５３に対応する信号出力回路５８から信号線Ｈに出力される。各信号線Ｈに出力された撮像信号は、水平走査によって、順次信号出力線ＯＬから外部に出力される。
１画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、垂直走査回路５１は、選択した画素セル行に対応するフローティングディフュージョン５５をリセットした後、奇数行にある画素セル行の次の画素セル行の選択に移る。
垂直走査回路５１により、奇数行にある画素セル行の１番下にあるものが選択され、その画素セル行からの撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、第１フィールドが終了する。
続く第２フィールドにおいて、垂直走査回路５１は、偶数行にある画素セル行を上にあるものから順次選択していき、選択した画素セル行に対応する制御信号線ＶＵにハイレベル信号を供給する。
これにより、選択されている画素セル行の各画素セル５３の光電変換部に蓄積された電荷に応じた撮像信号が、当該各画素セル５３に対応する信号出力回路５８から信号線Ｈに出力される。各信号線Ｈに出力された撮像信号は、水平走査によって、順次信号出力線ＯＬから外部に出力される。
１画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、垂直走査回路５１は、選択した画素セル行に対応するフローティングディフュージョン５５をリセットした後、次の画素セル行の選択に移る。
垂直走査回路５１により、偶数行にある画素セル行の１番下にあるものが選択され、その画素セル行からの撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、第２フィールドが終了する。
撮像素子駆動部１０は、このような駆動を垂直走査回路５１及び水平走査回路５２に行わせて、固体撮像素子５の奇数行にある画素セル５３と偶数行にある画素セル５３とから別々に撮像画像信号を読み出す。
２フィールド読み出し駆動は、第２フィールドにおいて、偶数行にある画素セル５３から撮像信号を読み出すため、第１フィールドの間、偶数行にある画素セル５３は露光を継続させることができる。つまり、奇数行と偶数行とで露光時間を変える駆動を撮像素子駆動部１０が行うことができる。
この結果、奇数行にある画素セル５３から取得した撮像画像信号と、偶数行にある画素セル５３から取得した撮像画像信号とを合成することで、ダイナミックレンジを拡大した撮像画像信号を得ることができる。したがって、明暗差の大きい被写体であっても、その明暗差を忠実に再現した撮像画像データを生成することが可能になる。
［斜め２画素加算読み出し駆動］
斜め２画素加算読み出し駆動は、フローティングディフュージョン５５を共用している２つの画素セル５３の各々に含まれる光電変換部で発生した電荷を、当該フローティングディフュージョン５５で加算し、加算後の電荷に応じた撮像信号を固体撮像素子５外部に出力させる駆動である。
図６は、斜め２画素加算読み出し駆動のタイミングチャートを示す図である。
垂直走査回路５１は、画素セル行を上から順に２つずつ選択していく。そして、選択した２つの画素セル行に対応する制御信号線ＶＬ，ＶＵにそれぞれハイレベル信号を供給する。
これにより、選択されている２つの画素セル行の各画素セル５３の光電変換部に蓄積された電荷がフローティングディフュージョン５５に同時に転送され、ここで加算され、加算後の電荷に応じた撮像信号が信号出力回路５８から信号線Ｈに出力される。
各信号線Ｈに出力された撮像信号は、水平走査によって、順次信号出力線ＯＬから外部に出力される。
２画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、垂直走査回路５１は、選択した画素セル行に対応するフローティングディフュージョン５５をリセットした後、次の２つの画素セル行の選択に移る。
斜め２画素加算読み出し駆動によれば、図７に示した矢印で結ばれる画素セル５３同士の電荷を加算し、加算後の電荷に応じた撮像信号を出力することができる。この駆動では、フローティングディフュージョン５５において電荷の加算が行われるため、高感度かつ高Ｓ／Ｎの撮像画像信号を得ることができる。
また、この駆動では、斜め方向に隣接する同一種類の画素セル５３の電荷同士を加算するため、縦方向に隣接する同一種類の画素セルの電荷同士を加算する場合や、横方向に隣接する同一種類の画素セルの電荷同士を加算する場合と比較して、解像力を高めることができる。
［水平２画素加算平均読み出し駆動］
水平２画素加算平均読み出し駆動は、行方向Ｘにおいて隣接する同一種類の２つの画素セル５３から読み出した撮像信号を固体撮像素子５内で加算平均し、加算平均後の撮像信号を固体撮像素子５外部に出力させる駆動である。
図８は、水平２画素加算平均読み出し駆動のタイミングチャートを示す図である。
第１フィールドにおいて、垂直走査回路５１は、奇数行にある画素セル行を上から順次選択していく。そして、選択した画素セル行に対応する制御信号線ＶＬにハイレベル信号を供給して、選択した画素セル行の各画素セル５３の光電変換部からフローティングディフュージョン５５に電荷を転送する。そして、各フローティングディフュージョン５５に転送された電荷に応じた撮像信号が信号出力回路５８から信号線Ｈに出力される。
水平走査回路５２は、各信号線Ｈに撮像信号が出力されると、加算平均スイッチ５６をオンにする。これにより、選択された画素セル行において行方向Ｘに隣接する同一種類の画素セル５３から読み出された撮像信号を加算平均した信号が、加算平均スイッチ５６に接続される２つの信号処理回路５９の各々に入力される。そして、水平走査回路５２は、スイッチ５７を左から１つおきに順次オンにしていく。
これにより、オンされたスイッチ５７を介して、信号処理回路５９に保持された撮像信号（加算平均後のもの）が信号出力線ＯＬから外部に順次出力され、１画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力される。
１画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、垂直走査回路５１は、選択した画素セル行に対応するフローティングディフュージョン５５をリセットした後、次の画素セル行の選択に移る。
垂直走査回路５１により、奇数行にある画素セル行の１番下にあるものが選択され、その画素セル行からの撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、第１フィールドが終了する。
続く第２フィールドでは、垂直走査回路５１は、偶数行にある画素セル行を上から順次選択していき、選択した画素セル行に対応する制御信号線ＶＵにハイレベル信号を供給して、選択した画素セル行の各画素セル５３の光電変換部からフローティングディフュージョン５５に電荷を転送する。そして、各フローティングディフュージョン５５に転送された電荷に応じた撮像信号が信号出力回路５８から信号線Ｈに出力される。
水平走査回路５２は、各信号線Ｈに撮像信号が出力されると、加算平均スイッチ５６をオンにする。これにより、選択された画素セル行において行方向Ｘに隣接する同一種類の画素セル５３から読み出された撮像信号を加算平均した信号が、加算平均スイッチ５６に接続される２つの信号処理回路５９の各々に入力される。そして、水平走査回路５２は、スイッチ５７を左から１つおきに順次オンにしていく。
これにより、オンされたスイッチ５７を介して、信号処理回路５９に保持された撮像信号（加算平均後のもの）が信号出力線ＯＬから外部に順次出力され、１画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力される。
１画素セル行分の信号が固体撮像素子５外部に出力されると、垂直走査回路５１は、選択した画素セル行に対応するフローティングディフュージョン５５をリセットした後、次の画素セル行の選択に移る。
垂直走査回路５１により、偶数行にある画素セル行の１番下にあるものが選択され、その画素セル行からの撮像信号が固体撮像素子５外部に出力されると、第２フィールドが終了する。
なお、ここでは、２フィールドに分けて奇数行と偶数行から個別に撮像画像信号を読み出すものとしたが、１フィールドで全ての画素セル５３から撮像画像信号を読み出してもよい。
つまり、垂直走査回路５１は、全画素セル行を上から順次選択していく。そして、選択した画素セル行に対応する制御信号線ＶＬにハイレベル信号を供給して、信号線Ｈに撮像信号を出力させた後、加算平均スイッチ５６により加算平均を行わせて、各画素セル行から、その画素セル行に含まれる半分の画素セルに対応する撮像信号を得る。
水平２画素加算平均読み出し駆動によれば、図９に示した矢印で結ばれる画素セル５３から得られる撮像信号同士を加算平均し、加算平均後の撮像信号を出力することができる。この駆動では、撮像信号の加算平均が行われるため、高Ｓ／Ｎの撮像画像信号を得ることができる。
また、この駆動では、加算平均後の撮像信号が、空間上で図９の○印で示した位置に配置されることになり、撮像信号の配列が所謂ハニカム配列となる。したがって、高解像度の撮像画像データを生成することが可能となる。
［４画素加算平均読み出し駆動］
４画素加算平均読み出し駆動は、各ユニットを構成する４つの画素セル５３のうち、斜めに隣接する画素セル同士の電荷を加算し、その加算後の電荷に応じた撮像信号を、更に加算平均し、加算平均後の撮像信号を固体撮像素子５外部に出力させるものである。
図１０は、４画素加算平均読み出し駆動のタイミングチャートを示す図である。
垂直走査回路５１は、画素セル行を上から順に２つずつ選択していく。そして、選択した２つの画素セル行に対応する制御信号線ＶＬ，ＶＵにそれぞれハイレベル信号を供給する。
これにより、選択されている２つの画素セル行の各画素セル５３の光電変換部に蓄積された電荷がフローティングディフュージョン５５に同時に転送され、ここで加算される。そして、加算後の電荷に応じた撮像信号が信号出力回路５８から信号線Ｈに出力される。
水平走査回路５２は、各信号線Ｈに撮像信号が出力されると、加算平均スイッチ５６をオンにする。これにより、加算平均スイッチ５６に接続された２つの信号線Ｈに出力された撮像信号（斜め２画素加算して得られたもの）の加算平均信号が、加算平均スイッチ５６に接続される２つの信号処理回路５９の各々に入力される。
そして、水平走査回路５２は、スイッチ５７を左から１つおきに順次オンにしていく。これにより、オンされたスイッチ５７を介して、信号処理回路５９に保持された撮像信号（加算平均後のもの）が信号出力線ＯＬから外部に順次出力され、２画素セル行分の撮像信号が固体撮像素子５外部に出力される。
２画素セル行分の信号が固体撮像素子５外部に出力されると、垂直走査回路５１は、選択した２つの画素セル行に対応するフローティングディフュージョン５５をリセットした後、次の２つの画素セル行の選択に移る。以上の動作が繰り返される。
４画素加算平均読み出し駆動によれば、固体撮像素子５から出力される撮像画像信号が、アスペクト比の伸張及び圧縮のないベイヤ配置のものとなり、しかも、加算画素セル同士の間に他色を検出する画素セルが含まれないため、ジャギー、偽色の極めて少ない画像を得ることができる。
また、４画素加算平均読み出し駆動によれば、図１１に示した太実線で結ばれる４つの画素セル５３から得られる撮像信号同士を加算して２で割った撮像信号を出力することができる。この駆動では、電荷の加算と、撮像信号の加算平均とが行われるため、高Ｓ／Ｎの撮像画像信号を得ることができる。
また、４画素加算平均読み出し駆動によれば、画素セル行を２つずつ選択することと、加算平均スイッチ５６をオンにすること
とを組み合わせることで４つの画素セル５３に対応する撮像信号を得ることができるため、解像度の低い撮像画像信号を高速に読み出すことが可能になる。
次に、図１に示すデジタルカメラの動作について説明する。
図１２は、図１に示すデジタルカメラの静止画撮影時の動作を説明するためのフローチャートである。
操作部１４が操作されて静止画撮影モードが設定されると、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５によるライブビュー画像表示のための動画撮影を開始させる。ライブビュー画像とは、固体撮像素子５によって撮影している被写体像を、表示部２３においてリアルタイムに確認するための画像である。
撮像素子駆動部１０は、ライブビュー画像取得のための動画撮影時には、フレーム毎に４画素加算平均読み出し駆動を行って、固体撮像素子５から撮像画像信号を順次出力させる（ステップＳ１）。
固体撮像素子５から出力された撮像画像信号はデジタル信号処理部１７によって処理され、処理後の撮像画像データに基づくライブビュー画像が表示部２３に表示される。
ライブビュー画像のための動画撮影を開始した後、操作部１４に含まれるシャッタボタンが例えば半押しされてＡＥ（自動露出）・ＡＦ（自動焦点調節）の指示がなされると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、当該指示がなされた時点で固体撮像素子５から出力された撮像画像信号を用いて、ＡＥ制御及びＡＦ制御を行う（ステップＳ３）。例えば、ＡＦ制御は、コントラストＡＦにより行う。
ステップＳ３の後、シャッタボタンが全押しされて撮影指示があると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、デジタルカメラに設定されている撮影ＩＳＯ感度を判定する。
撮影ＩＳＯ感度がＩＳＯ４００以下であった場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、静止画撮影のための露光開始と全画素読み出し駆動を撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は固体撮像素子５の露光を開始し（ステップＳ６）、露光終了後、全画素読み出し駆動を行う（ステップＳ７）。この駆動により、固体撮像素子５からは、全画素セル５３に対応する撮像信号からなる撮像画像信号が出力される。
撮像画像信号が出力されると、デジタル信号処理部１７がこれを処理して撮像画像データを生成する。生成された撮像画像データは、圧縮された後、記録媒体２１に記録される（ステップＳ８）。これにより、ステップＳ４で行われた撮影指示に応じた静止画撮影が終了する。
デジタル信号処理部１７が行う処理には、撮像画像信号を構成する各撮像信号を撮影ＩＳＯ感度に応じたゲインで増幅する増幅処理も含まれる。撮影ＩＳＯ感度がＩＳＯ４００以下のときには、増幅処理におけるゲインは小さいため、撮像信号に含まれるノイズが増幅されたとしてもその影響は小さい。
撮影ＩＳＯ感度がＩＳＯ４００より大きくＩＳＯ１６００以下であった場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、静止画撮影のための露光開始と水平２画素加算平均読み出し駆動を撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の露光を開始し（ステップＳ１０）、露光終了後、水平２画素加算平均読み出し駆動を行う（ステップＳ１１）。
この駆動により、固体撮像素子５からは、全画素セル５３の半分に対応する撮像信号からなる撮像画像信号が出力される。この撮像画像信号は、各撮像信号が２つの画素セル５３で検出される撮像信号を加算平均したものになるため、ノイズが低減されている。
ステップＳ１１の駆動によって撮像画像信号が出力されると、デジタル信号処理部１７がこれを処理して撮像画像データを生成する。
前述したように、ステップＳ１１の駆動によって得られる撮像画像信号の各撮像信号のノイズは低減されているため、デジタル信号処理部１７での増幅処理によるノイズの増加は抑制される。この結果、高感度かつ低ノイズの撮像画像データがデジタル信号処理部１７によって生成される。生成された撮像画像データは、圧縮された後、記録媒体２１に記録される（ステップＳ８）。
撮影ＩＳＯ感度がＩＳＯ１６００より大きい場合（ステップＳ９：ＮＯ）、システム制御部１１は、静止画撮影のための露光開始と４画素加算平均読み出し駆動を撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の露光を開始し（ステップＳ１２）、露光終了後、４画素加算平均読み出し駆動を行う（ステップＳ１３）。
この駆動により、固体撮像素子５からは、全画素セル５３の各ユニットに対応する撮像信号からなる撮像画像信号が出力される。この撮像画像信号は、各撮像信号が４つの画素セル５３で検出される撮像信号を加算平均したものに相当するため、ノイズが低減されている。
ステップＳ１３の駆動によって撮像画像信号が出力されると、デジタル信号処理部１７がこれを処理して撮像画像データを生成する。
前述したように、ステップＳ１２の駆動によって得られる撮像画像信号の各撮像信号のノイズは低減されているため、デジタル信号処理部１７での増幅処理によるノイズの増加は抑制される。この結果、高感度かつ低ノイズの撮像画像データがデジタル信号処理部１７によって生成される。生成された撮像画像データは、圧縮された後、記録媒体２１に記録される（ステップＳ８）。
以上のように、撮像素子駆動部１０が、撮影ＩＳＯ感度の大きさが小さい順に、全画素読み出し駆動、水平２画素加算平均読み出し駆動、４画素加算平均読み出し駆動を選択して行うことで、どの撮影ＩＳＯ感度であっても、ノイズを抑えた高画質の静止画像データを得ることができる。
なお、上記説明では撮影ＩＳＯ感度に応じて駆動方法を変更するものとしたが、被写体の明るさに応じて駆動方法を変更してもよい。
例えば、被写体の明るさが第一の閾値未満であれば全画素読み出し駆動、第一の閾値以上第二の閾値未満であれば水平２画素加算平均読み出し駆動、第二の閾値以上であれば４画素加算平均読み出し駆動といった具合に、駆動方法を変更すればよい。
また、図１２のステップＳ１１では、水平２画素加算平均読み出し駆動の代わりに、斜め２画素加算読み出し駆動を行ってもよい。
この場合、固体撮像素子５から出力される撮像信号は、２つの画素セル５３の撮像信号を加算したものに相当するため、水平２画素加算平均読み出し駆動を行ったときよりも感度が２倍になる。したがって、デジタル信号処理部１７で行う増幅処理では、水平２画素加算平均読み出し駆動を行ったときに対してゲインを半分にした増幅処理を行えばよい。
このように、水平２画素加算平均読み出し駆動の代わりに、斜め２画素加算読み出し駆動を行った場合には、増幅処理におけるゲインを減らすことができるため、より低ノイズの静止画像データを生成することができる。
ここまでは静止画撮影時の動作を説明したが、動画撮影時には、システム制御部１１が撮像素子駆動部１０に対して４画素加算平均読み出し駆動又は水平２画素加算平均駆動を行わせることで、高フレームレートかつ高Ｓ／Ｎの動画を得ることができる。
図１３は、図１に示すデジタルカメラの静止画撮影時の動作の変形例を説明するためのフローチャートである。図１３において図１２と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。
ステップＳ４：ＹＥＳのとき、システム制御部１１は、撮影指示があった時点で固体撮像素子５から取得した撮像画像信号を用いて、撮影中の被写体を分析する。
分析の結果、被写体において明暗差が所定値よりも大きい領域があった場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、画素セル５３の奇数行と偶数行とで露光時間を変える駆動と、２フィールド読み出し駆動とを撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の奇数行の画素セル５３と偶数行の画素セル５３とで露光時間を変えて固体撮像素子５を露光する（ステップＳ２１）。
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、図８に示したように、水平２画素加算平均読み出し駆動を２フィールドに分けて行う（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２の駆動により、固体撮像素子５からは、奇数行の画素セル５３の半数に対応する撮像信号からなる第一の撮像画像信号と、偶数行の画素セル５３の半数に対応する撮像信号からなる第二の撮像画像信号とが出力される。
デジタル信号処理部１７は、第一の撮像画像信号と第二の撮像画像信号における隣接する同色の撮像信号同士を加算してダイナミックレンジを拡大した撮像画像信号を生成する。そして、デジタル信号処理部１７は、生成した撮像画像信号を処理して広ダイナミックレンジの撮像画像データを生成し、これを圧縮して記録媒体２１に記録する（ステップＳ２３）。
ステップＳ２０における分析の結果、被写体において明暗差が所定値よりも大きい領域がなかった場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、システム制御部１１は、画素セル５３の露光開始と全画素読み出し駆動とを撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の露光を開始する（ステップＳ２４）。ここでは、全画素セル５３において露光時間が同一となるように露光を行う。
露光終了後、撮像素子駆動部１０は、全画素読み出し駆動を行う（ステップＳ２５）。この駆動により、固体撮像素子５からは、全画素セル５３に対応する撮像信号からなる撮像画像信号が出力される。この撮像画像信号がデジタル信号処理部１７により処理された撮像画像データが記録媒体２１に記録される（ステップＳ２３）。
以上のように、被写体の明暗差に応じて、水平２画素加算平均読み出し駆動と全画素読み出し駆動を切り替えることで、被写体に応じた最適な画質の撮像画像データを得ることができる。
なお、図１３においてステップＳ２０：ＮＯのときは、システム制御部１１が、撮影ＩＳＯ感度や被写体の明るさに応じて、全画素読み出し駆動、水平２画素加算平均読み出し駆動又は斜め２画素加算読み出し駆動、４画素加算平均読み出し駆動のいずれかの実行を撮像素子駆動部１０に指示するようにしてもよい。これにより、ノイズを抑えた撮像画像データを得ることができる。
図１４は、図１に示すデジタルカメラにおける固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａの平面図を示し、図３に対応する図である。図１４では、画素セル５３とその内部にある光電変換部以外の構成は省略している。
固体撮像素子５ａは、行方向Ｘにおいて隣接する２つの同一種類の画素セル５３において、光電変換部上方に設けるマイクロレンズを共通化したことを特徴としている。
図１４に示すように、行方向Ｘにおいて隣接する２つの同一種類の画素セル５３に対応して１つのマイクロレンズ６０が設けられている。
マイクロレンズ６０は、対応する２つの光電変換部の上方に、この２つの光電変換部に跨って設けられている。
図１４においてマイクロレンズ６０以外の領域は図示しない遮光膜によって遮光される。また、マイクロレンズ６０は、これに対応しない光電変換部と一部重なっているが、この重なっている部分についても遮光膜によって遮光される。
マイクロレンズ６０の下方にある２つの光電変換部は、それぞれ、撮影レンズ１の異なる瞳領域を通過した光束を受光するものとなる。このため、各マイクロレンズ６０下方の２つの光電変換部の一方によって撮像される第一の光学像と、当該２つの光電変換部の他方によって撮像される第二の光学像とにはズレ（位相差）が生じる。
したがって、第一の光学像と第二の光学像のズレ量から撮影レンズ１の合焦状態を検出することができる。また、第一の光学像と第二の光学像は、同一被写体を異なる視点で見たときの像に相当するため、この２つの光学像によって立体視可能な立体画像を撮像することも可能になる。
図１５は、図１４に示す固体撮像素子５ａの変形例である固体撮像素子５ｂの平面図である。
固体撮像素子５ｂは、各画素セル５３の光電変換部上方には１つのマイクロレンズが設けられているが、行方向Ｘにおいて隣接する２つの同一種類の画素セル５３のうち、左側の画素セル５３における光学開口６１を、当該左側の画素セル５３のマイクロレンズ中心に対して右側に偏心させている。例えば、光電変換部上方に設けられる遮光膜の開口領域をマイクロレンズの中心から右側にのみ設けている。
また、右側の画素セル５３における光学開口６１を、当該右側の画素セル５３のマイクロレンズ中心に対して左側に偏心させている。光学開口６１は、画素セル５３に含まれる光電変換部において光が当たる領域のことを示す。例えば、光電変換部上方に設けられる遮光膜の開口領域をマイクロレンズの中心から左側にのみ設けている。
この構成により、行方向Ｘにおいて隣接する２つの同一種類の画素セル５３に含まれる２つの光電変換部は、それぞれ、撮影レンズ１の異なる瞳領域を通過した光束を受光するものとなる。
このため、光学開口６１が右側に偏心した画素セル５３によって撮像される光学像と、光学開口６１が左側に偏心した画素セル５３によって撮像される光学像とにはズレ（位相差）が生じる。
したがって、固体撮像素子５ｂも、固体撮像素子５ａと同様に、撮影レンズ１の合焦状態を検出や、立体画像の撮像が可能になる。
次に、固体撮像素子５の代わりに、固体撮像素子５ａや固体撮像素子５ｂを搭載するデジタルカメラの動作について説明する。
図１６は、図１に示す固体撮像素子５として固体撮像素子５ａや固体撮像素子５ｂを搭載するデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。
このデジタルカメラでは、同一被写体に対して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立体画像データとして記録媒体２１に記録できる３Ｄ撮影モードと、同一被写体に対して１つの視点から撮影して得られる１つの撮像画像データを記録媒体２１に記録できる２Ｄ撮影モードとを設定できる。また、各撮影モードにおいて、動画撮影と静止画撮影を行うことができる。
また、このデジタルカメラに搭載される液晶表示部２３は、視差のある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となっている。
３Ｄモードが設定されると（ステップＳ３０：３Ｄ）、システム制御部１１は、固体撮像素子５ａ（５ｂ）によるライブビュー画像表示のための動画撮影を開始させる。
撮像素子駆動部１０は、ライブビュー画像取得のための３Ｄ動画撮影時には、フレーム毎に斜め２画素加算読み出し駆動を行って、固体撮像素子５ａ（５ｂ）から撮像画像信号を順次出力させる。
この駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号は、画素セル５３（１），５３（３）に対応する撮像信号からなる右眼用撮像画像信号と、画素セル５３（２），５３（４）に対応する撮像信号からなる左眼用撮像画像信号とを含む。右眼用撮像画像信号と左眼用撮像画像信号は、同一被写体を異なる視点から撮影して得たものに相当する。
デジタル信号処理部１７は、この右眼用撮像画像信号を処理して右眼用撮像画像データを生成し、この左眼用撮像画像信号を処理して左眼用撮像画像データを生成する。生成された２つの撮像画像データは、表示制御部２２の制御によって、立体視可能に表示部２３に表示される（ステップＳ３１）。このような処理によって、表示部２３には、立体視可能なライブビュー画像が表示される。
ライブビュー画像撮影中にＡＥ・ＡＦの指示がなされると（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、その指示がなされた時点で取得した右眼用画像データ及び左眼用画像データを用いてＡＥ制御及びＡＦ制御を行う（ステップＳ３３）。ＡＦ制御を行うための合焦状態の検出は、右眼用画像データ及び左眼用画像データの位相差を検出することで行う。
システム制御部１１がＡＥ制御及びＡＦ制御を行った後、撮影指示がなされると（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、その指示が静止画撮影指示であった場合（ステップＳ３５：静止画）は、システム制御部１１が、固体撮像素子５ａ（５ｂ）の露光開始と全画素読み出し駆動とを、撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の露光を開始し、露光終了後、全画素読み出し駆動を行う（ステップＳ３６）。
ステップＳ３６の駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号は、画素セル５３（１），５３（３）に対応する右眼用撮像画像信号と、画素セル５３（２），５３（４）に対応する左眼用撮像画像信号とを含む。これらの右眼用撮像画像信号及び左眼用撮像画像信号は、それぞれ、画素セル５３の総数の半分の数の撮像信号から構成される。
デジタル信号処理部１７は、この右眼用撮像画像信号を処理して右眼用撮像画像データを生成し、この左眼用撮像画像信号を処理して左眼用撮像画像データを生成する。
デジタル信号処理部１７は、生成した右眼用撮像画像データ及び左眼用撮像画像データを互いに関連付けて立体画像データとして生成し、これを記録媒体２１に記録する（ステップＳ３７）。
この立体画像データは、例えば、カメラ映像機器工業会（ＣＩＰＡ）の規格であるＭＰＯ形式のデータである。ステップＳ３７の後、システム制御部１１は処理をステップＳ３１に戻す。
ステップＳ３４で行われた撮影指示が動画記録の指示であった場合（ステップＳ３５：動画）は、システム制御部１１が、固体撮像素子５ａ（５ｂ）の露光開始と、斜め２画素加算読み出し駆動とを、撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の露光を開始し、露光終了後、斜め２画素加算読み出し駆動を行う（ステップＳ３８）。撮像素子駆動部１０は、動画の各フレームにおいてこのような駆動を行う。
ステップＳ３８の駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号は、画素セル５３（１），５３（３）に対応する右眼用撮像画像信号と、画素セル５３（２），５３（４）に対応する左眼用撮像画像信号とを含む。これらの右眼用撮像画像信号及び左眼用撮像画像信号は、それぞれ、全画素セル５３の半分の数の撮像信号から構成される。
デジタル信号処理部１７は、この右眼用撮像画像信号を処理して右眼用撮像画像データを生成し、この左眼用撮像画像信号を処理して左眼用撮像画像データを生成する。デジタル信号処理部１７は、生成した右眼用撮像画像データ及び左眼用撮像画像データを互いに関連付けて立体画像データとして生成し、これを記録媒体２１に記録する（ステップＳ３９）。
システム制御部１１は、動画の記録を終了する指示がなされるまでステップＳ３８，３９の処理を繰り返し行い、動画の記録を終了する指示がなされると（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３１に戻す。
ステップＳ３０において２Ｄモードが設定されていた場合（ステップＳ３０：２Ｄ）、システム制御部１１は、固体撮像素子５ａ（５ｂ）によるライブビュー画像表示のための動画撮影を開始させる。
撮像素子駆動部１０は、ライブビュー画像取得のための２Ｄ動画撮影時には、フレーム毎に４画素加算平均読み出し駆動を行って、固体撮像素子５ａ（５ｂ）から撮像画像信号を順次出力させる。
この駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号は、同一被写体を１つの視点から撮影して得られるものに相当する。
デジタル信号処理部１７は、この撮像画像信号を処理して撮像画像データを生成する。生成された撮像画像データは、表示制御部２２の制御によって、表示部２３に表示される（ステップＳ４１）。このような処理によって、表示部２３には、非立体のライブビュー画像が表示される。
ライブビュー画像撮影中にＡＥ・ＡＦの指示がなされると（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、システム制御部１１は、その指示がなされた時点で取得した撮像画像信号を用いてＡＥ制御及びＡＦ制御を行う（ステップＳ４３）。このＡＦ制御はコントラストＡＦにより行う。
システム制御部１１がＡＥ制御及びＡＦ制御を行った後、撮影指示がなされると（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、その指示が静止画撮影指示であった場合（ステップＳ４５：静止画）は、システム制御部１１が、固体撮像素子５ａ（５ｂ）の露光開始と水平２画素加算平均読み出し駆動とを、撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の露光を開始し、露光終了後、水平２画素加算平均読み出し駆動を行う（ステップＳ４６）。
ステップＳ４６の駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号は、同一被写体を１つの視点から撮影して得られるものに相当する。
デジタル信号処理部１７は、この撮像画像信号を処理して撮像画像データを生成し、これを記録媒体２１に記録する（ステップＳ４７）。ステップＳ４７の後、システム制御部１１は処理をステップＳ４１に戻す。
ステップＳ４４で行われた撮影指示が動画記録の指示であった場合（ステップＳ４５：動画）は、システム制御部１１が、固体撮像素子５ａ（５ｂ）の露光開始と、４画素加算平均読み出し駆動とを、撮像素子駆動部１０に指示する。
この指示に応じて、撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５の露光を開始し、露光終了後、４画素加算平均読み出し駆動を行う（ステップＳ４８）。撮像素子駆動部１０は、動画の各フレームにおいてこのような駆動を行う。
ステップＳ４８の駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号は、同一被写体を１つの視点から撮影して得られるものに相当する。
デジタル信号処理部１７は、この撮像画像信号を処理して撮像画像データを生成し、生成した撮像画像データを動画の１フレームとして記録媒体２１に記録する（ステップＳ４９）。
システム制御部１１は、動画の記録を終了する指示がなされるまでステップＳ４８，４９の処理を繰り返し行い、動画の記録を終了する指示がなされると（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ４１に戻す。
図１６に示したステップＳ３６の処理の代わりに、図１７に示した処理を行ってもよい。
つまり、システム制御部１１は、撮影指示がなされた時点で取得した撮像画像データを分析し、明暗差が所定値よりも大きい領域があった場合には（ステップＳ３６０：ＹＥＳ）、画素セル５３の奇数行と偶数行とで露光時間を変える駆動を撮像素子駆動部１０に行わせる（ステップＳ３６１）。
そして、露光終了後は、撮像素子駆動部１０が２フィールド読み出し駆動を行わせて、奇数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号と、偶数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号とを独立に出力させる（ステップＳ３６２）。
ステップＳ３６２の後は、デジタル信号処理部１７が、奇数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号と、偶数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号とについて、フローティングディフュージョン５５を共有している２つの画素セル５３から得られた撮像信号同士を加算する処理を行う。
これにより、ダイナミックレンジの拡大された撮像画像信号が得られる。デジタル信号処理部１７は、この撮像画像信号を処理して右眼用画像データと左眼用画像データを生成し、これらを関連付けた立体画像データを生成する。そして、ステップＳ３７において、立体画像データを記録媒体２１に記録する。
ステップＳ３６０での分析の結果、明暗差が所定値よりも大きい領域がない場合（ステップＳ３６０：ＮＯ）は、システム制御部１１は、全画素セル５３を同一の露光時間で露光させ（ステップＳ３６３）、露光終了後、斜め２画素加算読み出し駆動を行わせる。
この駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号から立体画像データが生成され、この立体画像データがステップＳ３７において記録媒体２１に記録される。
なお、図１７のステップＳ３６４では、全画素読み出し駆動を行わせるようにしてもよい。
同様に、図１６に示したステップＳ４６の処理の代わりに、図１８に示した処理を行ってもよい。
つまり、システム制御部１１は、撮影指示がなされた時点で取得した撮像画像データを分析し、明暗差が所定値よりも大きい領域があった場合には（ステップＳ４６０：ＹＥＳ）、画素セル５３の奇数行と偶数行とで露光時間を変える駆動を撮像素子駆動部１０に行わせる（ステップＳ４６１）。
そして、露光終了後は、撮像素子駆動部１０が水平２画素加算平均読み出し駆動を２フィールドに分けて行わせて、奇数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号と、偶数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号とを独立に出力させる（ステップＳ４６２）。
ステップＳ４６２の後は、デジタル信号処理部１７が、奇数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号と、偶数行の画素セル５３に対応する撮像画像信号とについて、同じユニットから得られた撮像信号同士を加算する処理を行う。
これにより、ダイナミックレンジの拡大された撮像画像信号が得られる。デジタル信号処理部１７は、この撮像画像信号を処理して撮像画像データを生成し、ステップＳ３７において、この撮像画像データを記録媒体２１に記録する。
ステップＳ４６０での分析の結果、明暗差が所定値よりも大きい領域がない場合（ステップＳ４６０：ＮＯ）は、システム制御部１１は、全画素セル５３を同一の露光時間で露光させ（ステップＳ４６３）、露光終了後、４画素加算平均読み出し駆動を行わせる。この駆動によって固体撮像素子５ａ（５ｂ）から出力される撮像画像信号から撮像画像データが生成され、この撮像画像データがステップＳ３７において記録媒体２１に記録される。
なお、図１８のステップＳ４６４では、水平２画素加算平均読み出し駆動を行うようにしてもよい。
以上のように、固体撮像素子５ａ（５ｂ）を搭載するデジタルカメラによれば、３Ｄ動画撮影、３Ｄ静止画撮影、２Ｄ動画撮影、２Ｄ静止画撮影を駆動方法の変更のみで簡単に切り替えることが可能になる。
また、固体撮像素子５ａによれば、画素セル５３（１）及び画素セル５３（２）に対し、画素セル５３（３）及び画素セル５３（４）が斜め方向にずれた位置に配置されているため、図１４に示すように、マイクロレンズ６０を略円形にして敷き詰めることができる。
固体撮像素子５ａにおいて、偶数行の画素セル行を左側に１画素セル分ずらした構成にすると、マイクロレンズ６０は、行方向Ｘに細長い形状にする必要があるため、汎用の製造方法を採用することができなくなり、製造コストが増大する。
固体撮像素子５ａによれば汎用の製造方法をそのまま採用することができるため、製造コストを削減することができる。また、マイクロレンズ６０が略円状にできることで、光学特性も安定し、撮像画像の品質向上を図ることができる。
固体撮像素子５，５ａ，５ｂでは、画素セル５３（１）及び画素セル５３（２）に対し、画素セル５３（３）及び画素セル５３（４）が斜め方向にずれた位置に配置されているため、図８に示した水平２画素加算平均駆動を行った場合に得られる撮像画像信号の各撮像信号の空間配列が、図９の○印に示したようにハニカム配列となる。この結果、画素セルの信号加算を行う場合でも、高解像度の撮像画像データを得ることができる。
以上の説明では、固体撮像素子に含まれる全ての画素セル５３を信号読み出しの対象としたが、信号読み出しの対象となる画素セルは、撮像画像データに必要な画素数や動画のフレームレート等に応じて決めることができる。例えば、ＨＤ動画等を撮影する場合には、固体撮像素子の中央にある一部の画素セルのみを信号読み出し対象とすればよい。
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。
図１９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１９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。
図２０は、図１９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２０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。
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。
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。
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。
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。
図１９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。
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。
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。
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１９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。
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１９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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１９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。
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。
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。
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、立体画像を拡大する際の観察者への負担を軽減することができる。
以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。
開示された固体撮像素子は、緑色光を検出する光電変換部を含むＧ画素セル、赤色光を検出する光電変換部を含むＲ画素セル、及び青色光を検出する光電変換部を含むＢ画素セルの３種類の画素セルを含む複数の画素セルが二次元状に配置された固体撮像素子であって、前記複数の画素セルの配置は、行方向に一定ピッチで配列された複数の画素セルからなる画素セル行が前記行方向に直交する列方向に並べられた配置であり、奇数行の前記画素セル行と偶数行の前記画素セル行は、前記行方向における前記画素セルの配列ピッチ分、前記行方向にずれており、奇数行にある第一画素セル群と偶数行にある第二画素セル群は、それぞれ、Ｇ画素セルとＲ画素セルが２つずつ交互に前記行方向に並べられた第一画素セル行と、Ｂ画素セルとＧ画素セルが２つずつ交互に前記行方向に並べられた第二画素セル行とが、前記列方向に交互に並べられた構成であり、前記第一画素セル群と前記第二画素セル群の各々において、前記第二画素セル行に含まれる画素セルのうち、前記第一画素セル行における前記Ｒ画素セルの位置と対応する位置にある画素セルは前記Ｇ画素セルであり、前記第一画素セル行における前記Ｇ画素セルの位置と対応する位置にある画素セルは前記Ｂ画素セルであり、前記列方向で隣り合う２つの前記第一画素セル行、及び、前記列方向で隣り合う２つの前記第二画素セル行の各々において、各画素セルの位置から、前記行方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記行方向にずれ、更に前記列方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記列方向にずれた位置には、当該各画素セルと同一種類の画素セルが配置されており、当該各画素セルと、当該各画素セルと同一種類の画素セルとにより画素セルのペアが構成され、前記画素セルに対応して設けられ、前記画素セル内の前記光電変換部で発生した電荷が蓄積される電荷蓄積部及び当該電荷蓄積部に蓄積される電荷に応じた信号を出力する信号出力回路を備え、前記第一画素セル群の各画素セルに対応する前記電荷蓄積部及び前記信号出力回路と、当該各画素セルとペアを構成する画素セルに対応する前記電荷蓄積部及び前記信号出力回路とは共通化されているものである。
この構成によれば、第一画素セル群の各画素セルの信号と、当該各画素セルの位置から行方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記行方向にずれ、更に前記列方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記列方向にずれた位置にある画素セルの信号とを加算しても、各加算後の信号の空間位置は重複しないため、高解像度の撮像画像データを生成することが可能になる。
また、第一画素セル群の各画素セルの信号と、当該各画素セルの位置から、行方向に１画素セルピッチずれた位置にある画素セルの信号とを加算した場合は、ハニカム配列の撮像画像信号を得ることが可能になる。この結果、高解像度の撮像画像データを生成することが可能になる。
また、上記加算を固体撮像素子内で行うことで撮像画像信号の読み出しの高速化も図ることが可能になる。
また、第一画素セル群の各画素セルと、当該各画素セルとペアを構成する画素セルの信号同士を電荷の状態で加算することができ、高感度低ノイズの撮像画像データを生成することが可能になる。また、撮像画像信号の読み出しの高速化も図ることができる。
開示された固体撮像素子は、前記行方向に隣接する同一種類の画素セルに対応する前記信号出力回路から出力される信号を加算平均する加算平均部を備えるものである。
この構成により、第一画素セル群において行方向に隣接する同一種類の画素セルの信号同士の加算平均を得ることができ、低ノイズの撮像画像データの生成が可能になる。また、第一画素セル群において行方向に隣接する同一種類の画素セルと、この２つの画素セルの各々に対し行方向に１画素セルピッチずれ更に列方向に１画素セル行ピッチずれた位置にある画素セルとの４つの画素セルの信号を固体撮像素子内で加算することもでき、高速読み出しが可能になる。
開示された固体撮像素子は、同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルは、それぞれ、前記固体撮像素子の前方に配置される撮影光学系の異なる瞳領域を通過する光を検出するものを含む
開示された固体撮像素子は、前記２つの同一種類の画素セルの各々における前記光電変換部上方には、当該２つの光電変換部に跨って略円状のマイクロレンズが設けられるものである。
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動部とを備え、前記駆動部は、同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルの各々の前記光電変換部で発生した電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算平均読み出し駆動と、前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる４画素加算平均読み出し駆動と、前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる斜め２画素加算読み出し駆動と、各画素セルの前記光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を個別に出力させる全画素読み出し駆動と、の少なくとも１つを行うものである。
開示された撮像装置は、前記駆動部が、動画撮影時には前記４画素加算平均読み出し駆動又は前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行い、静止画撮影時には少なくとも前記全画素読み出し駆動を行うものである。
開示された撮像装置は、前記駆動部が、静止画撮影時には、撮影ＩＳＯ感度又は被写体明るさに応じて、前記全画素読み出し駆動、及び、前記水平２画素加算平均読み出し駆動又は前記斜め２画素加算読み出し駆動と前記４画素加算平均読み出し駆動との少なくとも一方、のいずれかを行うものである。
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子の同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルは、それぞれ、前記固体撮像素子の前方に配置される撮影光学系の異なる瞳領域を通過する光を検出するものであり、前記駆動部は、立体画像撮影時には、前記全画素読み出し駆動又は前記斜め２画素加算読み出し駆動を行い、非立体画像撮影時には、前記水平２画素加算平均読み出し駆動又は前記４画素加算平均読み出し駆動を行うものである。
開示された撮像装置は、前記駆動部が、立体動画像撮影時には前記斜め２画素加算駆動を行い、立体静止画撮影時には前記全画素読み出し駆動又は前記斜め２画素加算読み出し駆動を行い、非立体動画像撮影時には前記４画素加算平均読み出し駆動を行い、非立体静止画像撮影時には前記水平２画素加算平均読み出し駆動又は前記４画素加算平均読み出し駆動を行うものである。
開示された撮像装置は、前記駆動部が、更に、前記第一画素セル群の各画素セルと、前記第二画素セル群の各画素セルとで露光時間を変える露光時間差駆動と、前記第一画素セル群又は前記第二画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させた後、前記第二画素セル群又は前記第一画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算２フィールド読み出し駆動と、を行うものである。
開示された撮像装置は、前記駆動部が、更に、前記第一画素セル群の各画素セルと、前記第二画素セル群の各画素セルとで露光時間を変える露光時間差駆動と、前記第一画素セル群又は前記第二画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させた後、前記第二画素セル群又は前記第一画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算２フィールド読み出し駆動と、前記第一画素セル群又は前記第二画素セル群からの撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させた後、前記第二画素セル群又は前記第一画素セル群からの撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させる全画素２フィールド読み出し駆動と、を行うものであり、
前記駆動部は、立体静止画像撮影時において被写体の明暗差が所定値よりも大きいときに前記露光時間差駆動及び前記全画素２フィールド読み出し駆動を行い、非立体静止画像撮影時において被写体の明暗差が前記所定値よりも大きいときに前記露光時間差駆動及び前記水平２画素加算２フィールド読み出し駆動を行うものである。
開示された固体撮像素子の駆動方法は、前記固体撮像素子を駆動する駆動方法であって、同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルの各々の前記光電変換部で発生した電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算平均読み出し駆動と、前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる４画素加算平均読み出し駆動と、前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる斜め２画素加算読み出し駆動と、各画素セルの前記光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を個別に出力させる全画素読み出し駆動と、の少なくとも１つを行うものである。
本発明によれば、高画質の動画撮影と静止画撮影を両立させることのできる撮像装置を提供することができる。
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２０１２−０７４３１０）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
５ 固体撮像素子
５０ 画素セル領域
５１ 垂直走査回路
５２ 水平走査回路
５３ 画素セル

Claims (12)

  1. 緑色光を検出する光電変換部を含むＧ画素セル、赤色光を検出する光電変換部を含むＲ画素セル、及び青色光を検出する光電変換部を含むＢ画素セルの３種類の画素セルを含む複数の画素セルが二次元状に配置された固体撮像素子であって、
    前記複数の画素セルの配置は、行方向に一定ピッチで配列された複数の画素セルからなる画素セル行が前記行方向に直交する列方向に並べられた配置であり、
    奇数行の前記画素セル行と偶数行の前記画素セル行は、前記行方向における前記画素セルの配列ピッチ分、前記行方向にずれており、
    奇数行にある第一画素セル群と偶数行にある第二画素セル群は、それぞれ、Ｇ画素セルとＲ画素セルが２つずつ交互に前記行方向に並べられた第一画素セル行と、Ｂ画素セルとＧ画素セルが２つずつ交互に前記行方向に並べられた第二画素セル行とが、前記列方向に交互に並べられた構成であり、
    前記第一画素セル群と前記第二画素セル群の各々において、前記第二画素セル行に含まれる画素セルのうち、前記第一画素セル行における前記Ｒ画素セルの位置と対応する位置にある画素セルは前記Ｇ画素セルであり、前記第一画素セル行における前記Ｇ画素セルの位置と対応する位置にある画素セルは前記Ｂ画素セルであり、
    前記列方向で隣り合う２つの前記第一画素セル行、及び、前記列方向で隣り合う２つの前記第二画素セル行の各々において、各画素セルの位置から、前記行方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記行方向にずれ、更に前記列方向における前記画素セルの配列ピッチ分前記列方向にずれた位置には、当該各画素セルと同一種類の画素セルが配置されており、
    当該各画素セルと、当該各画素セルと同一種類の画素セルとにより画素セルのペアが構成され、
    前記画素セルに対応して設けられ、前記画素セル内の前記光電変換部で発生した電荷が蓄積される電荷蓄積部及び当該電荷蓄積部に蓄積される電荷に応じた信号を出力する信号出力回路を備え、前記第一画素セル群の各画素セルに対応する前記電荷蓄積部及び前記信号出力回路と、当該各画素セルとペアを構成する画素セルに対応する前記電荷蓄積部及び前記信号出力回路とは共通化されている固体撮像素子。
  2. 請求項１記載の固体撮像素子であって、
    前記行方向に隣接する同一種類の画素セルに対応する前記信号出力回路から出力される信号を加算平均する加算平均部を備える固体撮像素子。
  3. 請求項１又は２記載の固体撮像素子であって、
    同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルは、それぞれ、前記固体撮像素子の前方に配置される撮影光学系の異なる瞳領域を通過する光を検出するものである固体撮像素子。
  4. 請求項３記載の固体撮像素子であって、
    前記２つの同一種類の画素セルの各々における前記光電変換部上方には、当該２つの光電変換部に跨って略円状のマイクロレンズが設けられる固体撮像素子。
  5. 請求項２記載の固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子を駆動する駆動部とを備え、
    前記駆動部は、
    同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルの各々の前記光電変換部で発生した電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算平均読み出し駆動と、
    前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる４画素加算平均読み出し駆動と、
    前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる斜め２画素加算読み出し駆動と、
    各画素セルの前記光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を個別に出力させる全画素読み出し駆動と、の少なくとも１つを行う撮像装置。
  6. 請求項５記載の撮像装置であって、
    前記駆動部は、動画撮影時には前記４画素加算平均読み出し駆動又は前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行い、静止画撮影時には少なくとも前記全画素読み出し駆動を行う撮像装置。
  7. 請求項５記載の撮像装置であって、
    前記駆動部は、静止画撮影時には、撮影ＩＳＯ感度又は被写体明るさに応じて、前記全画素読み出し駆動、及び、前記水平２画素加算平均読み出し駆動又は前記斜め２画素加算読み出し駆動と前記４画素加算平均読み出し駆動との少なくとも一方、のいずれかを行う撮像装置。
  8. 請求項５記載の撮像装置であって、
    前記固体撮像素子の同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルは、それぞれ、前記固体撮像素子の前方に配置される撮影光学系の異なる瞳領域を通過する光を検出するものであり、
    前記駆動部は、立体画像撮影時には、前記全画素読み出し駆動又は前記斜め２画素加算読み出し駆動を行い、非立体画像撮影時には、前記水平２画素加算平均読み出し駆動又は前記４画素加算平均読み出し駆動を行う撮像装置。
  9. 請求項８記載の撮像装置であって、
    前記駆動部は、立体動画像撮影時には前記斜め２画素加算駆動を行い、立体静止画撮影時には前記全画素読み出し駆動又は前記斜め２画素加算読み出し駆動を行い、非立体動画像撮影時には前記４画素加算平均読み出し駆動を行い、非立体静止画像撮影時には前記水平２画素加算平均読み出し駆動又は前記４画素加算平均読み出し駆動を行う撮像装置。
  10. 請求項５〜７のいずれか１項記載の撮像装置であって、
    前記駆動部は、更に、前記第一画素セル群の各画素セルと、前記第二画素セル群の各画素セルとで露光時間を変える露光時間差駆動と、前記第一画素セル群又は前記第二画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させた後、前記第二画素セル群又は前記第一画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算２フィールド読み出し駆動と、を行う撮像装置。
  11. 請求項８又は９記載の撮像装置であって、
    前記駆動部は、更に、前記第一画素セル群の各画素セルと、前記第二画素セル群の各画素セルとで露光時間を変える露光時間差駆動と、前記第一画素セル群又は前記第二画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させた後、前記第二画素セル群又は前記第一画素セル群に対して前記水平２画素加算平均読み出し駆動を行って撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算２フィールド読み出し駆動と、前記第一画素セル群又は前記第二画素セル群からの撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させた後、前記第二画素セル群又は前記第一画素セル群からの撮像画像信号を前記固体撮像素子から出力させる全画素２フィールド読み出し駆動と、を行うものであり、
    前記駆動部は、立体静止画像撮影時において被写体の明暗差が所定値よりも大きいときに前記露光時間差駆動及び前記全画素２フィールド読み出し駆動を行い、非立体静止画像撮影時において被写体の明暗差が前記所定値よりも大きいときに前記露光時間差駆動及び前記水平２画素加算２フィールド読み出し駆動を行う撮像装置。
  12. 請求項２記載の固体撮像素子を駆動する駆動方法であって、
    同一画素セル行において隣接する２つの同一種類の画素セルの各々の前記光電変換部で発生した電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる水平２画素加算平均読み出し駆動と、
    前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記加算平均部において加算平均し、当該加算平均後の撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる４画素加算平均読み出し駆動と、
    前記電荷蓄積部が共通化されている２つの画素セルの前記光電変換部から当該光電変換部に対応する前記電荷蓄積部に電荷を同時に転送させて当該電荷を加算させ、当該加算後の電荷に応じた撮像信号を前記固体撮像素子から出力させる斜め２画素加算読み出し駆動と、
    各画素セルの前記光電変換部に蓄積された電荷に応じた信号を個別に出力させる全画素読み出し駆動と、の少なくとも１つを行う駆動方法。
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