彩色攝像元件的制作方法
【專利摘要】在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置由2×3像素的子排列(P1-1、P1-2、P1-3、P1-4)構(gòu)成的4×6像素的基本排列圖案(P1)。子排列(P1-1、P1-2、P1-3、P1-4)中，G濾光片配置于兩條對(duì)角線上。其結(jié)果是，G濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、垂直及傾斜方向上的各行內(nèi)，R濾光片、B濾光片配置于彩色濾光片排列的水平及垂直方向上的各行內(nèi)。并且，基本排列圖案(P1)的有利于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率高的G像素的像素?cái)?shù)的比率大于其他顏色的R像素、B像素的像素?cái)?shù)的比率，因此對(duì)去馬賽克處理較有效。
【專利說(shuō)明】彩色攝像元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彩色攝像元件，尤其涉及一種可抑制彩色莫爾條紋的發(fā)生及可實(shí)現(xiàn)高分辨率化的彩色攝像元件。
【背景技術(shù)】
[0002]單板彩色攝像元件的輸出圖像是RAW圖像(馬賽克圖像)，因此通過(guò)對(duì)丟失的顏色的像素從周圍像素進(jìn)行插值的處理(去馬賽克處理)，來(lái)獲得多通道圖像。此時(shí)成問(wèn)題的是高頻的圖像信號(hào)的重現(xiàn)特性，彩色攝像元件和黑白攝像元件相比，在所拍攝到的圖像中易發(fā)生混淆，所以在降低彩色莫爾條紋(偽色)產(chǎn)生的同時(shí)擴(kuò)大重現(xiàn)帶域并實(shí)現(xiàn)高分辨率化，是重要的課題。
[0003]去馬賽克處理是指，根據(jù)單板式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列所對(duì)應(yīng)的馬賽克圖像而按照各像素計(jì)算出所有的顏色信息的處理，也稱為同時(shí)化處理。例如，在由RGB三中顏色的彩色濾光片構(gòu)成的攝像元件的情況下，是根據(jù)由RGB構(gòu)成的馬賽克圖像而按照各像素計(jì)算出RGB所有的顏色信息的處理。
[0004]作為在單板相機(jī)攝像元件中最廣泛使用的顏色排列的原色系拜耳排列中，將綠(G)像素配置成顏色相間方格狀、將紅(R)、藍(lán)(B)按線序配置，因此生成G信號(hào)在傾斜方向、R、B信號(hào)在水平、垂直方向上的高頻信號(hào)時(shí)，重現(xiàn)精度產(chǎn)生問(wèn)題。
[0005]在圖20的㈧部分所示的黑白的豎條花紋(高頻圖像)入射到圖20的⑶部分所示的拜耳排列的攝像元件上的情況下，將其分配到拜耳顏色排列并按照各顏色進(jìn)行比較時(shí)，如圖20的(C)部分至(E)部分所示，成為R淺平、B深平、G深淡的馬賽克狀的彩色圖像，本來(lái)是黑白圖像，RGB之間不產(chǎn)生濃度差(電平差)，但因顏色排列和輸入頻率而變?yōu)閹в蓄伾臓顟B(tài)。
[0006]同樣，在圖21的㈧部分所示的傾斜的黑白的高頻圖像入射到圖21的⑶部分所示的拜耳排列的攝像元件上的情況下，將其分配到拜耳顏色排列并按照各顏色進(jìn)行比較時(shí)，如圖21的(C)部分至(E)部分所示，成為R和B淺平、G深平的彩色圖像，假設(shè)黑色的值為O、白色的值為255，則傾斜的黑白高頻圖像中，僅G變?yōu)?55，所以變成綠色。這樣一來(lái)，在拜耳排列中，無(wú)法正確地重現(xiàn)傾斜的高頻圖像。
[0007]一般情況下，在使用單板式的彩色攝像元件的攝像裝置中，將水晶等由多折射物質(zhì)構(gòu)成的光學(xué)低通濾波器配置于彩色攝像元件的前面，通過(guò)光學(xué)性去除來(lái)避免高頻。但在該方法中，高頻信號(hào)的折返造成的帶色可以減輕，但因其不利影響而存在分辨率下降的問(wèn)題。
[0008]為解決這一問(wèn)題，提出了下述彩色攝像元件的方案(專利文獻(xiàn)I):使彩色攝像元件的彩色濾光片排列設(shè)為三色隨機(jī)排列，該三色隨機(jī)排列滿足任意關(guān)注像素與包括該關(guān)注像素的顏色在內(nèi)的三種顏色在該關(guān)注像素的四邊的任一邊上相鄰的排列限制條件。
[0009]并且，提出了下述彩色濾光片排列的圖像傳感器(專利文獻(xiàn)2):具有分光靈敏度不同的多個(gè)濾光片，其中，第I濾光片和第2濾光片在圖像傳感器的像素格子的一個(gè)對(duì)角方向上以第I規(guī)定周期交替配置，并且在另一個(gè)對(duì)角方向上以第2規(guī)定周期交替配置。
[0010]進(jìn)一步，在RGB三原色的彩色固體攝像元件中，提出了下述顏色排列(專利文獻(xiàn)3):將水平配置了 R、G、B的三個(gè)像素的組合，在垂直方向上呈Z字形錯(cuò)開(kāi)的同時(shí)進(jìn)行配置，從而使RGB各自的出現(xiàn)概率均等，且使攝像面上的任意直線(水平、垂直、傾斜的直線)通過(guò)所有顏色。
[0011]進(jìn)一步，還提出了下述彩色攝像元件(專利文獻(xiàn)4):將RGB三原色中的R、B在水平方向及垂直方向上分別隔三個(gè)像素而配置，在這些R、B像素之間配置G。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-308080號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2005-136766號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平11-285012號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平8-23543號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0019]專利文獻(xiàn)I所述的彩色攝像元件存在以下問(wèn)題:濾光片排列是隨機(jī)的，因此在進(jìn)行后段的去馬賽克處理時(shí)，需要按照各隨機(jī)圖案進(jìn)行最優(yōu)化，去馬賽克處理變得復(fù)雜。并且，在隨機(jī)排列中，對(duì)低頻的彩色莫爾條紋有效，但對(duì)高頻部的偽色并非有效。
[0020]并且，專利文獻(xiàn)2所述的圖像傳感器存在以下問(wèn)題:G像素(亮度像素)被配置成顏色相間方格狀，因此邊界分辨率區(qū)域(尤其是傾斜方向)的像素重現(xiàn)精度不佳。
[0021]專利文獻(xiàn)3所述的彩色固體攝像元件中，在任意直線上存在所有顏色的濾光片，因此具有可抑制偽色發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)，但因RGB的像素?cái)?shù)的比率相等，因此存在高頻重現(xiàn)性和拜耳排列相比降低的問(wèn)題。此外，在拜耳排列的情況下，最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素?cái)?shù)的比率分別是R、B的像素?cái)?shù)的2倍。
[0022]另一方面，專利文獻(xiàn)4所述的彩色攝像元件中，與拜耳排列相比，G像素?cái)?shù)分別相對(duì)R、B像素?cái)?shù)的比率高，但在水平或垂直方向上存在只有G像素的行，因此在水平或垂直方向上對(duì)高頻部的偽色并非有效。
[0023]本發(fā)明鑒于以上情況而提出，其目的在于提供一種可抑制偽色發(fā)生及可實(shí)現(xiàn)高分辨率化并且與現(xiàn)有的隨機(jī)排列相比可簡(jiǎn)化后段的處理的彩色攝像元件。
[0024]用于解決問(wèn)題的方法
[0025]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方式涉及的彩色攝像元件是在由排列于水平方向及垂直方向的光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的多個(gè)像素上配置彩色濾光片而成的單板式彩色攝像元件，彩色濾光片的排列包括排列有第I濾光片和第2濾光片的MXN(M、N:4以上的整數(shù)、且至少I(mǎi)個(gè)是奇數(shù)，M古N)的基本排列圖案，該第I濾光片與一種顏色以上的第I顏色對(duì)應(yīng)，該第2濾光片與用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率低于第I顏色的兩種顏色以上的第2顏色對(duì)應(yīng)，該基本排列圖案在水平方向及垂直方向上重復(fù)地配置，第I濾光片在基本排列圖案內(nèi)被配置成顏色相間方格狀，與第2顏色的各顏色對(duì)應(yīng)的第2濾光片在基本排列圖案內(nèi)在彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上，與第I濾光片對(duì)應(yīng)的第I顏色的像素?cái)?shù)的比率大于與第2濾光片對(duì)應(yīng)的第2顏色的各顏色的像素?cái)?shù)的比率。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式涉及的彩色攝像元件，排列有第I濾光片和第2濾光片的MXN(M、N:4以上的整數(shù)、且至少一個(gè)是奇數(shù)，M古N)的基本排列圖案在水平方向及垂直方向上重復(fù)地配置，第I濾光片與用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率高的第I顏色對(duì)應(yīng)，第2濾光片與除第I顏色以外的兩種顏色以上的第2顏色對(duì)應(yīng)。由此，在進(jìn)行后段的去馬賽克處理時(shí)，可按照重復(fù)圖案進(jìn)行處理，與現(xiàn)有的隨機(jī)排列相比，可簡(jiǎn)化后段的處理。
[0027]并且，第I濾光片在基本排列圖案內(nèi)被配置成顏色相間方格狀。由此，第I濾光片配置在彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向上的各行內(nèi)，可提高高頻區(qū)域中的去馬賽克處理的重現(xiàn)精度。進(jìn)一步，各顏色的第2濾光片在基本排列圖案內(nèi)在彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上。這樣一來(lái)，可抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)高分辨率化。
[0028]并且，第I濾光片及第2濾光片配置為，與第I濾光片對(duì)應(yīng)的第I顏色的像素?cái)?shù)的比率大于與第2濾光片對(duì)應(yīng)的第2顏色的各顏色的像素?cái)?shù)的比率。由此，可抑制混淆，高頻重現(xiàn)性也良好。
[0029]本發(fā)明的一個(gè)方式涉及的彩色攝像元件，是在由排列于水平方向及垂直方向的光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的多個(gè)像素上配置彩色濾光片而成的單板式彩色攝像元件，彩色濾光片的排列包括排列有第I濾光片和第2濾光片的MXN(M、N:整數(shù)，至少I(mǎi)個(gè)是奇數(shù)，M古N)的子排列、及排列k(k:2以上的整數(shù))個(gè)子排列而得到的基本排列圖案，該第I濾光片與一種顏色以上的第I顏色對(duì)應(yīng)，該第2濾光片與用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率低于第I顏色的兩種顏色以上的第2顏色對(duì)應(yīng)，該基本排列圖案在水平方向及垂直方向上重復(fù)地配置，第I濾光片在上述子排列內(nèi)被配置成顏色相間方格狀，與第2顏色的各顏色對(duì)應(yīng)的第2濾光片在基本排列圖案內(nèi)在彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上，與第I濾光片對(duì)應(yīng)的第I顏色的像素?cái)?shù)的比率大于與第2濾光片對(duì)應(yīng)的第2顏色的各顏色的像素?cái)?shù)的比率。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式涉及的彩色攝像元件，在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置排列k(k:2以上的整數(shù))個(gè)MXN(M、N:整數(shù)，至少I(mǎi)個(gè)是奇數(shù)，M古N)的子排列而得到的基本排列圖案，該MXN的子排列中排列有用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率高的第I顏色對(duì)應(yīng)的第I濾光片、及與除第I顏色以外的兩種顏色以上的第2顏色對(duì)應(yīng)的第2濾光片。由此，在進(jìn)行后段的去馬賽克處理時(shí)，可按照重復(fù)圖案進(jìn)行處理，與現(xiàn)有的隨機(jī)排列相比，可簡(jiǎn)化后段的處理。
[0031]并且，第I濾光片在子排列內(nèi)被配置成顏色相間方格狀。由此，第I濾光片配置在彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向上的各行內(nèi)，可提高高頻區(qū)域中的去馬賽克處理的重現(xiàn)精度。進(jìn)一步，各顏色的第2濾光片在基本排列圖案內(nèi)在彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上。由此，可抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)聞分辨率化。
[0032]并且，第I濾光片及第2濾光片配置成，與第I濾光片對(duì)應(yīng)的第I顏色的像素?cái)?shù)的比率大于與第2濾光片對(duì)應(yīng)的第2顏色的各顏色的像素?cái)?shù)的比率。由此，可抑制混淆，高頻重現(xiàn)性也良好。
[0033]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，M是3，N大于M，k是2，以像素?cái)?shù)為2MXN的方式排列兩個(gè)子排列而形成基本排列圖案。
[0034]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，N是3，M小于N，k是4，以像素?cái)?shù)為2MX2N的方式排列四個(gè)子排列而形成基本排列圖案。
[0035]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，第I濾光片配置在彩色濾光片的排列的水平、垂直、斜右下及斜右上方向上的各行內(nèi)。由此，可提高高頻區(qū)域內(nèi)的去馬賽克處理的重現(xiàn)精度。
[0036]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，與第2顏色的各顏色對(duì)應(yīng)的第2濾光片配置在彩色濾光片的排列的水平、垂直、斜右下及斜右上方向上的各行內(nèi)。由此，可抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)高分辨率化。
[0037]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，第I顏色是綠(G)色，第2顏色是紅(R)色及藍(lán)⑶色。
[0038]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片，在基本排列圖案內(nèi)，R濾光片、G濾光片及B濾光片以在彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上同色的彩色濾光片不相鄰的方式配置。由此，可容易地作成R濾光片、G濾光片及B濾光片配置于水平、垂直、斜右下及斜右上方向上的各行內(nèi)的配置。
[0039]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片，在基本排列圖案內(nèi)，R濾光片、G濾光片及B濾光片沿著彩色濾光片的排列的傾斜(NE或NW)方向配置。由此，可使配置具有周期性，減小配置于后段的處理電路的電路規(guī)模。
[0040]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片，在基本排列圖案內(nèi)，R濾光片及B濾光片以R濾光片和B濾光片為相同數(shù)量或者R濾光片與B濾光片之差為I的方式且不規(guī)則地配置。由此，可抑制彩色莫爾條紋(偽色)的產(chǎn)生。
[0041]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片，在子排列內(nèi)，R濾光片、G濾光片及B濾光片以在彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上不相鄰的方式配置。
[0042]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片，在子排列內(nèi)，R濾光片、G濾光片及B濾光片沿著彩色濾光片的排列的斜右上或斜右下方向配置。
[0043]在本發(fā)明的其他方式涉及的彩色攝像元件中，優(yōu)選為，彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片，在子排列內(nèi)，R濾光片及B濾光片以R濾光片和B濾光片為相同數(shù)量或者R濾光片與B濾光片之差為I的方式且不規(guī)則地配置。此外，具備上述彩色攝像元件的攝像裝置也包括在本發(fā)明中。
[0044]發(fā)明效果
[0045]根據(jù)本發(fā)明，可抑制偽色發(fā)生及可實(shí)現(xiàn)高分辨率化并且與現(xiàn)有的隨機(jī)排列相比可簡(jiǎn)化后段的處理。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0046]圖1是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第I實(shí)施方式的圖。
[0047]圖2是表示在第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右下方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0048]圖3是表示在第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右上方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0049]圖4是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第2實(shí)施方式的圖。
[0050]圖5是表示在第2實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右下方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0051]圖6是表示在第2實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右上方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0052]圖7是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第3實(shí)施方式的圖。
[0053]圖8是表示在第3實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右下方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0054]圖9是表示在第3實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右上方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0055]圖10是用于說(shuō)明根據(jù)第3實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列中所包含的2X2像素的G像素的像素值來(lái)判斷相關(guān)方向的方法的圖。
[0056]圖11是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第4實(shí)施方式的圖。
[0057]圖12是表示在第4實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右下方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0058]圖13是表示在第4實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右下方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0059]圖14是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第5實(shí)施方式的圖。
[0060]圖15是表示在第5實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右下方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0061]圖16是表示在第5實(shí)施方式的彩色攝像元件的斜右下方向上存在R、G、B各色濾光片的情況的圖。
[0062]圖17是表示配置了 R濾光片(紅濾光片)、Gl濾光片(第I綠濾光片)、G2濾光片(第2綠濾光片)及B濾光片(藍(lán)濾光片)的受光元件的分光靈敏度特性的曲線圖。
[0063]圖18是表示配置了 R濾光片、G濾光片、B濾光片及W濾光片(透明濾光片)的受光元件的分光靈敏度特性的曲線圖。
[0064]圖19是表示配置了 R濾光片、G濾光片、B濾光片及翠綠濾光片(E濾光片)的受光元件的分光靈敏度特性的曲線圖。
[0065]圖20是用于說(shuō)明具有現(xiàn)有的拜耳排列的彩色濾光片的彩色攝像元件的問(wèn)題的圖。
[0066]圖21是用于說(shuō)明具有現(xiàn)有的拜耳排列的彩色濾光片的彩色攝像元件的問(wèn)題的圖。
【具體實(shí)施方式】[0067]以下根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及的彩色攝像元件的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0068](第I實(shí)施方式)
[0069]圖1是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第I實(shí)施方式的圖，尤其表示設(shè)于彩色攝像元件上的彩色濾光片的彩色濾光片排列。
[0070]該彩色攝像元件，多個(gè)像素(未圖示)和配置于各像素的受光面上的圖1所示的彩色濾光片排列的彩色濾光片構(gòu)成，上述多個(gè)像素由在水平方向及垂直方向上排列(二維排列)的光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成，在各像素上配置紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三原色彩色濾光片中的任一種。
[0071]此外,彩色攝像元件不限于CCD(Charge Coupled Device/電荷稱合器件)彩色攝像兀件，也可是CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor/互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)攝像元件等其他種類的攝像元件。
[0072](彩色濾光片排列的特征)
[0073]第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列具有下述特征(I)、(2)、(3)、(4)及(5)。
[0074](特征(I))
[0075]圖1所示的彩色濾光片排列包括由2X3像素的子排列P1-1、P1-2、P1-3、P1_4構(gòu)成的4X6像素的基本排列圖案Pl (粗框所示的圖案)，在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置該基本排列圖案Pl。
[0076]子排列Pl-1、Pl-2、Pl-3、Pl_4在垂直方向是3像素，在水平方向是2像素，基本排列圖案Pl在垂直方向是6像素，在水平方向是4像素。即，子排列是MXN像素(M、N是整數(shù)，M古N)，以像素?cái)?shù)為2MX2N的方式排列四個(gè)子排列而形成基本排列圖案Pl。
[0077]子排列P1-1、P1-2、P1-3、P1_4中，作為亮度系像素的G濾光片配置成顏色相間方格狀。此外，顏色相間方格也可稱為棋盤(pán)狀圖案。此外，在子排列Pl-l、Pl_2、Pl-3、Pl-4中，在左側(cè)的列上配置兩個(gè)G濾光片，在右側(cè)的列上配置一個(gè)G濾光片，但也可相反。
[0078]并且，在子排列Pl-1、P1-3中，R濾光片或B濾光片沿著斜右下方向配置。此外，不限于沿著傾斜方向配置R濾光片或B濾光片的方法，也可沿著斜右上方向配置。
[0079]并且，在子排列P1-2中，左側(cè)配置B濾光片，右側(cè)配置R濾光片，在子排列P1-4中，左側(cè)配置R濾光片，右側(cè)配置B濾光片。
[0080]基本排列圖案Pl中，在左上配置子排列P1-1，在子排列Pl-1下方配置子排列P1-2，在子排列Pl-1的右側(cè)配置子排列P1-3，在子排列P1-3下方配置子排列Pl_4。此外，基本排列圖案Pl內(nèi)的子排列的配置不限于此。只要基本排列圖案Pl是4X6像素，就可任意配置子排列。
[0081 ] 即，該彩色濾光片排列中，R、G、B各色濾光片(R濾光片、G濾光片、B濾光片)以規(guī)定的周期性排列。
[0082]這樣一來(lái)，因R濾光片、G濾光片、B濾光片以規(guī)定的周期性排列，所以在進(jìn)行從彩色攝像元件讀出的R、G、B信號(hào)的去馬賽克處理(同時(shí)化處理)等時(shí)，可按照重復(fù)圖案進(jìn)行處理。
[0083]并且，以基本排列圖案Pl的單位進(jìn)行間拔處理而縮小圖像時(shí)，被間拔處理的縮小圖像的彩色濾光片排列可以與間拔處理前的彩色濾光片排列相同，可使用通用的處理電路。此外，斜右上方向是像素的兩條對(duì)角線中的朝向右上方向的對(duì)角線的方向，斜右下方向是像素的兩條對(duì)角線中朝向右下方向的對(duì)角線的方向。例如，當(dāng)是正方形的像素排列時(shí)，斜右上及斜右下方向是相對(duì)水平方向分別成45度的方向，如果是長(zhǎng)方形的像素排列，則是長(zhǎng)方形的對(duì)角線的方向，能夠根據(jù)長(zhǎng)邊、短邊的長(zhǎng)度來(lái)改變其角度。
[0084](特征⑵)
[0085]圖1所示的彩色濾光片排列中，最有助于獲得亮度信號(hào)的顏色(在本實(shí)施方式中是G色)所對(duì)應(yīng)的G濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右下、及斜右上方向上的各行內(nèi)。
[0086]如圖1所示，基本排列圖案Pl內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有G濾光片。并且，如圖2所示，在通過(guò)基本排列圖案Pl的斜右下方向的所有線I?9上配置有G濾光片，如圖3所示，在通過(guò)基本排列圖案Pl的斜右上方向的所有線I?9上配置有G濾光片。
[0087]這是因?yàn)镚濾光片在NXM(N、M是整數(shù)、且至少一個(gè)是奇數(shù))的子排列中被配置成顏色相間方格狀而產(chǎn)生的效果。
[0088]與亮度系像素對(duì)應(yīng)的G濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向上的各行內(nèi)，因此可不依靠變?yōu)楦哳l的方向地提高高頻區(qū)域中的去馬賽克處理的重現(xiàn)精度。
[0089](特征⑶)
[0090]圖1所示的彩色濾光片排列的子排列Ρ1-1、Ρ1-2中，其子排列內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是2像素、3像素、I像素，而子排列Ρ1-3、Ρ1-4中，其子排列內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是I像素、3像素、2像素。因此，圖1所示的彩色濾光片排列的基本排列圖案Pl中，其基本排列圖案內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是6像素、12像素、6像素。SP，RGB像素的各像素?cái)?shù)的比率是1:2:1，最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)的比率大于其他顏色的R像素、B像素的像素?cái)?shù)各自的比率。
[0091]這樣一來(lái)，在子排列Pl-1、Pl-2、Pl-3、Pl_4中，通過(guò)將G濾光片配置成顏色相間方格狀，可使G濾光片的個(gè)數(shù)是R濾光片及B濾光片的個(gè)數(shù)的大致一倍。
[0092]如上所述，G像素的像素?cái)?shù)和R、B像素的像素?cái)?shù)的比率不同，尤其是使最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)的比率大于R、B像素的像素?cái)?shù)的比率，所以可抑制去馬賽克處理時(shí)的混淆,并且也可使高頻重現(xiàn)性良好。
[0093]并且，R濾光片和B濾光片以如下方式且不規(guī)則地進(jìn)行配置:在基本排列圖案內(nèi)，R濾光片和G濾光片為相同數(shù)量，在子排列內(nèi)，R濾光片和B濾光片的差是I。由此，可抑制彩色莫爾條紋(偽色)的產(chǎn)生。
[0094](特征⑷)
[0095]圖1所示的彩色濾光片排列中，在基本排列圖案Pl內(nèi)，在彩色濾光片排列的水平、及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上的除上述G色以外的兩種顏色以上的其他顏色(在本實(shí)施方式中是R、B的顏色)所對(duì)應(yīng)的R濾光片、B濾光片。
[0096]如圖1所示，在基本排列圖案Pl內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)，配置有R濾光片及B濾光片。并且，如圖2所示，在通過(guò)基本排列圖案Pl的斜右下方向的所有線I?9上配置有R濾光片及B濾光片，如圖3所示，在通過(guò)基本排列圖案Pl的斜右上方向的所有線I?9上配置有R濾光片及B濾光片。
[0097]R濾光片、B濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、及垂直方向上的各行內(nèi)，因此可抑制彩色莫爾條紋(偽色)的產(chǎn)生。由此，可使用于抑制偽色產(chǎn)生的光學(xué)低通濾波器不配置于從光學(xué)系的入射面到攝像面的光路上，或者在適用光學(xué)低通濾波器的情況下，也可適用對(duì)用于防止偽色產(chǎn)生的高頻成分的切斷作用弱的裝置，可避免損壞分辨率。
[0098](特征(5))
[0099]圖1所示的彩色濾光片排列具有對(duì)稱性。S卩，圖1所示的子排列Pl-2、P1-4相對(duì)于通過(guò)該子排列的中心的水平方向的線呈線對(duì)稱。通過(guò)該對(duì)稱性，可減小或簡(jiǎn)化后段的處理電路的電路規(guī)模。
[0100]此外，在本實(shí)施方式中，以在水平方向有4像素、垂直方向有6像素的基本排列圖案為例進(jìn)行了說(shuō)明，該基本排列圖案包括在水平方向有2像素、垂直方向有3像素的2X3的子排列，但子排列也可是在垂直方向有2像素、在水平方向有3像素。這種情況下，基本排列圖案在垂直方向有4像素，在水平方向有6像素。
[0101]此外，在下述其他實(shí)施方式的彩色濾光片排列中，對(duì)于各彩色濾光片排列存在多個(gè)基本排列圖案，但將其代表性的圖案稱為該彩色濾光片排列的基本排列圖案。
[0102](第2實(shí)施方式)
[0103]圖4是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第2實(shí)施方式的圖，尤其表示設(shè)于彩色攝像元件上的彩色濾光片的彩色濾光片排列。
[0104]第2實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列具有與第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列的特征(I)、(2)、(3)及(4)相同的特征。此外，對(duì)于和第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列相同的特征，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0105](特征(I))
[0106]圖4所示的彩色濾光片排列包括由3X4像素的子排列Ρ2-1、Ρ2-2構(gòu)成的6X4像素的基本排列圖案P2(粗框所示的圖案)，在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置該基本排列圖案P2。
[0107]子排列P2-1、P2-2在垂直方向是4像素，在水平方向是3像素，基本排列圖案P2在垂直方向是4像素，在水平方向是6像素。即，子排列是MXN像素(M、N是整數(shù)，M# N)，基本排列圖案P2使像素?cái)?shù)為2MXN地排列兩個(gè)子排列而形成。
[0108]子排列P2-1、P2-2中，作為亮度系像素的G濾光片被配置成顏色相間方格狀。此外，在子排列P2-1、P2-2中，左右端的列中，在最上一行和從下數(shù)第2行上配置G濾光片，中央的列中，在從上數(shù)第2行和最下面的行上配置G濾光片，但也可相反。
[0109]并且，在子排列P2-1中，R濾光片及B濾光片沿著斜右下方向配置，子排列P2-2中，R濾光片及B濾光片沿著斜右上方向配置。
[0110]在子排列P2-1、P2-2中，R濾光片、G濾光片、B濾光片以在上下、左右方向上彼此不相鄰的方式排列。并且，在基本排列圖案P2內(nèi)，R濾光片、G濾光片、B濾光片以在上下、左右方向上彼此不相鄰的方式排列，并且在基本排列圖案P2處于沿著上下左右重復(fù)配置的狀態(tài)下，R濾光片、G濾光片、B濾光片也以在上下、左右方向上彼此不相鄰的方式排列。但該條件不是必須的。
[0111]基本排列圖案P2中，在左側(cè)配置子排列P2-1，在子排列Pl-1的右側(cè)配置子排列P2-2。此外，基本排列圖案P2內(nèi)的子排列的配置不限于此。只要基本排列圖案Pl是6X4像素，就可任意配置子排列。
[0112]g卩，該彩色濾光片排列中，R、G、B各色濾光片(R濾光片、G濾光片、B濾光片)以規(guī)定的周期性排列。
[0113](特征⑵)
[0114]圖4所示的彩色濾光片排列中，最有助于獲得亮度信號(hào)的顏色(在本實(shí)施方式中是G色)所對(duì)應(yīng)的G濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右下、及斜右上方向上的各行內(nèi)。
[0115]如圖4所示，基本排列圖案P2內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有G濾光片。并且，如圖5所示，在通過(guò)基本排列圖案Pl的斜右下方向的所有線I?9上配置有G濾光片，如圖6所示，在通過(guò)基本排列圖案P2的斜右上方向的所有線I?9上配置有G濾光片。
[0116](特征⑶)
[0117]圖4所示的彩色濾光片排列的子排列Ρ2-1、Ρ2-2中，該子排列內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是3像素、6像素、3像素。因此，圖4所示的彩色濾光片排列的基本排列圖案Pl中，該基本排列圖案內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是6像素、12像素、6像素。即,RGB像素的各像素?cái)?shù)的比率是1:2:1，最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)的比率大于其他顏色的R像素、B像素的像素?cái)?shù)各自的比率。
[0118](特征⑷)
[0119]圖4所示的彩色濾光片排列中，在基本排列圖案P2內(nèi)，在彩色濾光片排列的水平、及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上的除上述G色以外的兩種顏色以上的其他顏色(在本實(shí)施方式中是R、B的顏色)所對(duì)應(yīng)的R濾光片、B濾光片。
[0120]如圖4所示，在基本排列圖案P2內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有R濾光片及B濾光片。并且，如圖5所示，在通過(guò)基本排列圖案P2的斜右下方向的所有線I?9上配置有R濾光片及B濾光片，如圖6所示，在通過(guò)基本排列圖案Pl的斜右上方向的所有線I?9上配置有R濾光片及B濾光片。
[0121]此外，在本實(shí)施方式中，以包括R濾光片及B濾光片沿著傾斜右下方向配置的3X4像素的子排列的、6X4像素的基本排列圖案為例進(jìn)行了說(shuō)明，但由滿足特征(I)?(4)的3X4像素的子排列構(gòu)成的6X4像素的基本排列圖案不限于此。
[0122]并且，在本實(shí)施方式中，以在垂直方向有4像素、水平方向有6像素的基本排列圖案為例進(jìn)行了說(shuō)明，該基本排列圖案包括在垂直方向有4像素、水平方向有3像素的3X4的子排列，但子排列也可是在垂直方向有3像素、在水平方向有4像素。這種情況下，基本排列圖案在垂直方向有6像素，在水平方向有4像素。
[0123](第3實(shí)施方式)
[0124]圖7是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第3實(shí)施方式的圖，尤其表示設(shè)于彩色攝像元件上的彩色濾光片的彩色濾光片排列。
[0125]第3實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列具有與第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列的特征(I)、(2)、(3)及(4)及(5)相同的特征、及第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列中不具有的特征(6)。此外，對(duì)與第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列相同的特征，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0126](特征(I))
[0127]圖7所示的彩色濾光片排列包括由3X4像素的子排列Ρ3-1、Ρ3-2構(gòu)成的6X5像素的基本排列圖案P3 (粗框所示的圖案)，在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置該基本排列圖案P2。
[0128]子排列P3-1、P3-2在垂直方向是3像素，在水平方向是5像素，基本排列圖案P3在垂直方向是6像素，在水平方向是5像素。即，子排列是MXN像素(M、N是整數(shù)，M# N)，基本排列圖案P3使像素?cái)?shù)為2MXN地排列兩個(gè)子排列而形成。
[0129]子排列P3-1、P3-2中，作為亮度系像素的G濾光片被配置成顏色相間方格狀。此外，在子排列P3-1、P3-2中，左右端及中央的列中，在最上一行和最下一行上配置G濾光片，在其他列中，在中央一行上配置G濾光片，但也可相反。
[0130]并且，在子排列P3-1中，R濾光片及B濾光片沿著斜右下方向配置，子排列P3-2中，R濾光片及B濾光片沿著斜右上方向配置。
[0131 ] 在子排列P3-1、P3-2中，R濾光片、G濾光片、B濾光片以在上下、左右方向上彼此不相鄰的方式排列。并且，在基本排列圖案P3內(nèi)，R濾光片、G濾光片、B濾光片以在上下、左右方向上彼此不相鄰的方式排列，但該條件不是必須的。
[0132]基本排列圖案P3中，在上側(cè)配置子排列P3-1，在子排列P3-1下方配置子排列P3-2。此外，基本排列圖案P3內(nèi)的子排列的配置不限于此。只要基本排列圖案Pl是6X5像素，就可任意配置子排列。
[0133]即，該彩色濾光片排列中，R、G、B各色濾光片(R濾光片、G濾光片、B濾光片)以規(guī)定的周期性排列。
[0134](特征⑵)
[0135]圖7所示的彩色濾光片排列中，最有助于獲得亮度信號(hào)的顏色(在本實(shí)施方式中是G色)所對(duì)應(yīng)的G濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右下、及斜右上方向上的各行內(nèi)。
[0136]如圖7所示，在基本排列圖案P3內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有G濾光片。并且，如圖8所示，在通過(guò)基本排列圖案P3的斜右下方向的所有線I?9上配置有G濾光片，如圖9所示，在通過(guò)基本排列圖案P3的斜右上方向的所有線I?9上配置有
[0137]G濾光片。
[0138](特征⑶)
[0139]圖7所示的彩色濾光片排列的子排列Ρ3-1、Ρ3-2中，其子排列內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是3像素或4像素、8像素、4像素或3像素。因此，圖7所示的彩色濾光片排列的基本排列圖案P3中，其基本排列圖案內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是7像素、16像素、7像素，最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)的比率大于其他顏色的R像素、B像素的像素?cái)?shù)各自的比率。
[0140]此外，在子排列P3-1中，R濾光片是3像素，B濾光片是4像素，在子排列P3-1中，R濾光片是4像素，B濾光片是3像素，但也可相反。
[0141](特征⑷)
[0142]圖7所示的彩色濾光片排列中，除上述G色以外的兩種顏色以上的其他顏色(在本實(shí)施方式中是R、B的顏色)所對(duì)應(yīng)的R濾光片、B濾光片在基本排列圖案P2內(nèi)在彩色濾光片排列的水平、及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上。
[0143]如圖7所示，在基本排列圖案P3內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)，配置有R濾光片及B濾光片。并且，如圖8所示，在通過(guò)基本排列圖案P3的斜右下方向的所有線I?9上配置有R濾光片及B濾光片，如圖9所示，在通過(guò)基本排列圖案P3的斜右上方向的所有線I?9上配置有R濾光片及B濾光片。
[0144]在基本排列圖案P3中，R濾光片、G濾光片、B濾光片以在上下、左右方向上彼此不相鄰的方式排列，通過(guò)這樣配置各色濾光片，可易于作成滿足特征(4)的基本排列圖案。
[0145](特征(5))
[0146]圖7所示的彩色濾光片排列具有對(duì)稱性。圖7所示的彩色濾光片排列的子排列P3-1、P3-2相對(duì)于該子排列圖案的中心(中心的R濾光片或B濾光片的中心)呈點(diǎn)對(duì)稱。
[0147](特征(6))
[0148]圖7所示的彩色濾光片排列包括與由G濾光片構(gòu)成的2X2像素對(duì)應(yīng)的正方排列。子排列P3-1、P3-2中，在四角配置G濾光片，因此將子排列P3-1、P3-2在水平方向及垂直方向上各兩個(gè)地共排列四個(gè)、或者將基本排列圖案P3在左右方向排列兩個(gè)時(shí)，在其中心部出現(xiàn)與由G濾光片構(gòu)成的2X2像素對(duì)應(yīng)的正方排列。
[0149]如圖10所示，取出由G濾光片構(gòu)成的2X2像素，求出水平方向的G像素的像素值的差分絕對(duì)值、垂直方向的G像素的像素值的差分絕對(duì)值、傾斜方向(斜右上、斜左上)的G像素的像素值的差分絕對(duì)值，從而可判斷為在水平方向、垂直方向及傾斜方向中、差分絕對(duì)值小的方向上存在相關(guān)性。
[0150]S卩，根據(jù)該彩色濾光片排列，可使用最小像素間隔的G像素的信息，來(lái)判斷水平方向、垂直方向及傾斜方向中的相關(guān)性高的方向。該方向判斷結(jié)果可用于從周圍像素進(jìn)行插值的處理(去馬賽克處理)中。
[0151]并且，在本實(shí)施方式中，以在垂直方向有6像素、水平方向有5像素的基本排列圖案為例進(jìn)行了說(shuō)明，該基本排列圖案包括在垂直方向有3像素、水平方向有5像素的3X5的子排列，但子排列也可是在垂直方向有5像素、在水平方向有3像素。這種情況下，基本排列圖案在垂直方向有5像素，在水平方向有3像素。
[0152]此外，第I實(shí)施方式?第3實(shí)施方式是將至少滿足特征⑴?(4)的NXM(M、N:整數(shù)、且至少一個(gè)是奇數(shù)，M古N)的子排列在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置而得到的基本排列圖案的一例，但不限于此。并且，也可是M是水平方向的像素?cái)?shù)、N是垂直方向的像素?cái)?shù)，或N是水平方向的像素?cái)?shù)、M是垂直方向的像素?cái)?shù)。但當(dāng)M為4以上時(shí)，使用子排列的必要性降低，并且基本排列圖案的像素?cái)?shù)變多，所以M優(yōu)選是3以下。
[0153](第4實(shí)施方式)
[0154]圖11是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第4實(shí)施方式的圖，尤其表示設(shè)于彩色攝像元件上的彩色濾光片的彩色濾光片排列。
[0155]第4實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列具有與第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列的特征(I)、(2)、(3)及(4)相同的特征。此外，對(duì)與和第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列相同的特征，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0156](特征(I))[0157]圖11所示的彩色濾光片排列包括由與4X5像素對(duì)應(yīng)的正方排列圖案構(gòu)成的基本排列圖案P4 (粗框所示的圖案)，在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置該基本排列圖案P4?；九帕袌D案P4在垂直方向是4像素、水平方向是5像素，但也可相反。
[0158]基本排列圖案P4中，作為亮度系像素的G濾光片被配置成顏色相間方格狀。此夕卜，顏色相間方格也可稱為棋盤(pán)狀圖案。在基本排列圖案P4中，兩端和中央的列中，在最上行和從下數(shù)第2行上配置G濾光片，其他2列中，在從上數(shù)第2行和最下行配置一個(gè)G濾光片，但也可相反。
[0159]即，該彩色濾光片排列中，R、G、B各色濾光片(R濾光片、G濾光片、B濾光片)以規(guī)定的周期性排列。
[0160](特征⑵)
[0161]圖11所示的彩色濾光片排列中，最有助于獲得亮度信號(hào)的顏色(在本實(shí)施方式中是G色)所對(duì)應(yīng)的G濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右下、及斜右上方向上的各行內(nèi)。
[0162]如圖11所示，基本排列圖案P4內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有G濾光片。并且，如圖12所示，在通過(guò)基本排列圖案P4的斜右下方向的所有線I?8上配置有G濾光片，如圖13所示，在通過(guò)基本排列圖案P4的斜右上方向的所有線I?8上配置有G濾光片。
[0163]這是在NXM(M、N是整數(shù)，M古N)的基本排列圖案中G濾光片被配置成顏色相間方格狀而產(chǎn)生的效果。
[0164](特征⑶)
[0165]圖11所示的彩色濾光片排列的基本排列圖案P4中，其基本排列圖案內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是5像素、10像素、5像素。S卩，RGB像素的各像素?cái)?shù)的比率是1:2:1，最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)的比率大于其他顏色的R像素、B像素的像素?cái)?shù)各自的比率。
[0166]這樣一來(lái),通過(guò)在基本排列圖案P4中將G濾光片配置成相間方格狀,可使G濾光片的個(gè)數(shù)是R濾光片及B濾光片的大致一倍。
[0167]并且，R濾光片及B濾光片在基本排列圖案內(nèi)以R濾光片和B濾光片為相同數(shù)量的方式且不規(guī)則地配置。由此，可抑制彩色莫爾條紋(偽色)的產(chǎn)生。
[0168](特征⑷)
[0169]圖11所示的彩色濾光片排列中，除上述G色以外的兩種顏色以上的其他顏色(在本實(shí)施方式中是R、B的顏色)所對(duì)應(yīng)的R濾光片、B濾光片在基本排列圖案P4內(nèi)在彩色濾光片排列的水平、及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上。
[0170]如圖11所示，在基本排列圖案P4內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有R濾光片及B濾光片。并且，如圖12所示，在通過(guò)基本排列圖案P4的斜右下方向的所有線I?8上配置有R濾光片及B濾光片，如圖13所示，在通過(guò)基本排列圖案P4的斜右上方向的所有線I?8上配置有R濾光片及B濾光片。
[0171]在基本排列圖案P4中，R濾光片、G濾光片、B濾光片以在上下、左右方向彼此不相鄰的方式排列，通過(guò)這樣配置各色濾光片，可易于作成滿足特征(4)的基本排列圖案。
[0172](第5實(shí)施方式)
[0173]圖14是表示本發(fā)明涉及的單板式彩色攝像元件的第5實(shí)施方式的圖，尤其表示設(shè)于彩色攝像元件上的彩色濾光片的彩色濾光片排列。
[0174]第4實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列具有與第I實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列的特征(I)、(2)、(3)及(4)相同的特征。此外，對(duì)于和第I實(shí)施方式及第4實(shí)施方式的彩色攝像元件的彩色濾光片排列相同的特征，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
[0175](特征(I))
[0176]圖14所示的彩色濾光片排列包括由與4X5像素對(duì)應(yīng)的正方排列圖案構(gòu)成的基本排列圖案P5(粗框所示的圖案)，在水平方向及垂直方向上重復(fù)配置該基本排列圖案P5?；九帕袌D案P5在垂直方向是4像素、水平方向是5像素，但也可相反。
[0177]基本排列圖案P5中，作為亮度系像素的G濾光片被配置成顏色相間方格狀。此夕卜，顏色相間方格也可稱為棋盤(pán)狀圖案。在基本排列圖案P5中，兩端和中央的列中，在最上行和從下數(shù)第2行上配置G濾光片，其他2列中，在從上數(shù)第2行和最下行配置一個(gè)G濾光片，但也可相反。
[0178]并且，在基本排列圖案P5中，R濾光片及B濾光片沿著斜右下方向配置。此外，將R濾光片及B濾光片沿著傾斜方向配置的方法不限于此，也可使R濾光片和B濾光片相反配置，或者將R濾光片及B濾光片沿著斜右上方向配置。
[0179]即，該彩色濾光片排列中，R、G、B各色濾光片(R濾光片、G濾光片、B濾光片)以規(guī)定的周期性排列。
[0180](特征⑵)
[0181]圖14所示的彩色濾光片排列中，最有助于獲得亮度信號(hào)的顏色(在本實(shí)施方式中是G色)所對(duì)應(yīng)的G濾光片配置于彩色濾光片排列的水平、垂直、斜右下、及斜右上方向上的各行內(nèi)。
[0182]如圖14所示，基本排列圖案P5內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有G濾光片。并且，如圖15所示，在通過(guò)基本排列圖案P5的斜右下方向的所有線I?8上配置有G濾光片，如圖16所示，在通過(guò)基本排列圖案P5的斜右上方向的所有線I?8上配置有G濾光片。
[0183](特征⑶)
[0184]圖14所示的彩色濾光片排列的基本排列圖案P5中，其基本排列圖案內(nèi)的R、G、B濾光片所對(duì)應(yīng)的R像素、G像素、B像素的像素?cái)?shù)分別是5像素、10像素、5像素。S卩，RGB像素的各像素?cái)?shù)的比率是1:2:1，最有助于獲得亮度信號(hào)的G像素的像素?cái)?shù)的比率大于其他顏色的R像素、B像素的像素?cái)?shù)各自的比率。
[0185](特征⑷)
[0186]圖14所示的彩色濾光片排列中，除上述G色以外的兩種顏色以上的其他顏色(在本實(shí)施方式中是R、B的顏色)所對(duì)應(yīng)的R濾光片、B濾光片在基本排列圖案P5內(nèi)在彩色濾光片排列的水平、及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上。
[0187]如圖14所示，在基本排列圖案P5內(nèi)的水平、垂直方向的所有行內(nèi)配置有R濾光片及B濾光片。并且，如圖15所示，在通過(guò)基本排列圖案P5的斜右下方向的所有線I?8上配置有R濾光片及B濾光片，如圖16所示，在通過(guò)基本排列圖案P5的斜右上方向的所有線I?8上配置有R濾光片及B濾光片。
[0188]在基本排列圖案P5中，R濾光片、G濾光片、B濾光片以在上下、左右方向彼此不相鄰的方式排列，通過(guò)這樣配置各色濾光片，可易于作成滿足特征(4)的基本排列圖案。[0189]此外，第4實(shí)施方式及第5實(shí)施方式是滿足特征(I)?(4)的NXM(M、N是整數(shù)、且至少一個(gè)是奇數(shù)，M古N)的基本排列圖案的一例，但不限于此。其中，當(dāng)M為3以下時(shí)，不再滿足特征(4)，因此優(yōu)選M是4以上。
[0190]并且，至少滿足特征(I)?⑷的NXM(M、N是整數(shù)、且至少一個(gè)是奇數(shù)，M古N)的基本排列圖案不限于4X5像素。G濾光片只要配置成顏色相間方格狀，則也可考慮5X6像素、5X8像素、7X6像素、7X8像素等各種像素?cái)?shù)的基本排列圖案。但考慮到去馬賽克處理、動(dòng)畫(huà)攝影時(shí)的間拔處理等圖像處理處理的容易度，N優(yōu)選10以下。
[0191](變形例)
[0192]并且，在上述各實(shí)施方式中，說(shuō)明了作為第I顏色采用綠(G)、作為第2顏色采用紅(R)及藍(lán)⑶的例子，但彩色濾光片中可使用的顏色不限于這些顏色，也可使用與滿足以下條件的顏色對(duì)應(yīng)的彩色濾光片。
[0193](第I濾光片(第I顏色)的條件)
[0194]在上述各實(shí)施方式中，作為具有本發(fā)明的第I顏色的第I濾光片，以G色的G濾光片為例進(jìn)行了說(shuō)明，但也可替代G濾光片，或者替代G濾光片的一部分，而使用滿足以下條件(I)至條件(4)的任一濾光片。
[0195](條件(I))
[0196]條件(I)是:用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率為50%以上。該貢獻(xiàn)率50%是為了區(qū)別本發(fā)明的第I顏色(G色等)和第2顏色(R、B色等)而確定的值，是為了使和R色、B色等相比用于獲得亮度數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)率相對(duì)較高的顏色包含在“第I顏色”中而確定的值。
[0197]此外，貢獻(xiàn)率小于50%的顏色成為本發(fā)明的第2顏色(R色、B色等)，具有該顏色的濾光片成為本發(fā)明的第2濾光片。
[0198](條件⑵)
[0199]條件(2)是:濾光片的透過(guò)率的峰值處于波長(zhǎng)為480nm以上570nm以下的范圍內(nèi)。濾光片的透過(guò)率例如使用由分光光度計(jì)測(cè)定的值。該波長(zhǎng)范圍是為了區(qū)別本發(fā)明的第I顏色(G色等)和第2顏色(R、B色等)而確定的范圍，是為了不包含上述貢獻(xiàn)率相對(duì)低的R色、B色等的峰值、且包含貢獻(xiàn)率相對(duì)高的G色等的峰值而確定的范圍。因此，可將透過(guò)率的峰值處于波長(zhǎng)為480nm以上570nm以下的范圍內(nèi)的濾光片用作第I濾光片。此外，透過(guò)率的峰值處于波長(zhǎng)為480nm以上570nm以下的范圍之外的濾光片成為本發(fā)明的第2濾光片(R濾光片、B濾光片)。
[0200](條件(3))
[0201]條件(3)是:波長(zhǎng)為500nm以上560nm以下的范圍內(nèi)的透過(guò)率高于第2濾光片(R濾光片、B濾光片)的透過(guò)率。在該條件(3)中，濾光片的透過(guò)率例如也可使用由分光光度計(jì)所測(cè)定的值。該條件(3)的波長(zhǎng)范圍是為了區(qū)別本發(fā)明的第I顏色(G色等)和第2顏色(R、B色等)而確定的范圍，是具有和R色、B色等相比上述貢獻(xiàn)率相對(duì)高的顏色的濾光片的透過(guò)率高于RB濾光片等的透過(guò)率的范圍。因此，可將透過(guò)率處于波長(zhǎng)為500nm以上560nm以下的范圍內(nèi)相對(duì)高的濾光片用作第I濾光片，將透過(guò)率相對(duì)低的濾光片用作第2濾光片。
[0202](條件⑷)
[0203]條件(4)是:將包括三原色中最有助于亮度信號(hào)的顏色(例如RGB中的G色)、及與該三原色不同的顏色的兩種顏色以上的濾光片用作第I濾光片。此時(shí)，第I濾光片的各色以外的顏色所對(duì)應(yīng)的濾光片成為第2濾光片。
[0204](多種第I濾光片(G濾光片))
[0205]因此，作為第I濾光片的G色的G濾光片不限于一種，例如可將多種G濾光片(Gl濾光片、G2濾光片)用作第I濾光片。即，上述各實(shí)施方式涉及的彩色濾光片(基本排列圖案)的G濾光片也可適當(dāng)置換為Gl濾光片或G2濾光片。Gl濾光片透過(guò)第I波長(zhǎng)帶域的G光，G2濾光片透過(guò)與Gl濾光片相關(guān)性高的第2波長(zhǎng)帶域的G光(參照?qǐng)D17)。
[0206]作為Gl濾光片，可使用現(xiàn)存的G濾光片(例如第I實(shí)施方式的G濾光片)。并且，作為G2濾光片，可使用與G濾光片相關(guān)性高的濾光片。此時(shí)，配置了 G2濾光片的受光元件的分光靈敏度曲線的峰值優(yōu)選在例如波長(zhǎng)為500nm到535nm范圍(配置現(xiàn)存的G濾光片的受光元件的分光靈敏度曲線的峰值附近)內(nèi)。此外，對(duì)于決定四色(R、G1、G2、B)的彩色濾光片的方法，例如可使用日本特開(kāi)2003-284084號(hào)所述的方法。
[0207]這樣一來(lái)，使通過(guò)彩色攝像元件取得的圖像的顏色為四種、并增加所取得的顏色信息，從而與僅取得三種顏色(RGB)時(shí)相比，可更加正確地顯現(xiàn)顏色。即，可使眼睛看到的不同的顏色重現(xiàn)為不同的顏色、使所看到的相同的顏色重現(xiàn)為相同的顏色(提高“顏色判斷性”)。
[0208]此外，G1、G2濾光片的透過(guò)率與第I實(shí)施方式的G濾光片的透過(guò)率基本相同，因此用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率高于50%。因此，G1、G2濾光片滿足上述條件(I)。
[0209]并且，在表示彩色濾光片排列(受光元件)的分光靈敏度特性的圖17中，各G1、G2濾光片的透過(guò)率的峰值(各G像素的靈敏度的峰值)處于波長(zhǎng)為480nm以上、570nm以下的范圍內(nèi)。各Gl、G2濾光片的透過(guò)率在處于波長(zhǎng)為500nm以上、560nm以下范圍內(nèi)時(shí)高于RB濾光片的透過(guò)率。因此，各G1、G2濾光片也滿足上述條件(2)、(3)。
[0210]此外，各Gl、G2濾光片的配置、個(gè)數(shù)也可適當(dāng)變更。并且，G濾光片的種類也可增加為二種以上。
[0211](透明濾光片(W濾光片))
[0212]在上述實(shí)施方式中，主要表示了由與RGB色對(duì)應(yīng)的顏色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片，但這些彩色濾光片的一部分也可以是透明濾光片w(白色像素)。尤其優(yōu)選替代第I濾光片(G濾光片)的一部分而配置透明濾光片W。這樣一來(lái)，通過(guò)將G像素的一部分置換為白色像素，即使像素尺寸細(xì)微化，也可抑制顏色重現(xiàn)性的退化。
[0213]透明濾光片W是透明色(第I顏色)的濾光片。透明濾光片W可透過(guò)與可視光的波長(zhǎng)區(qū)域?qū)?yīng)的光，例如是RGB各色光的透過(guò)率為50%以上的濾光片。透明濾光片W的透過(guò)率高于G濾光片，因此用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率也高于G色(60% )，滿足上述條件⑴。
[0214]在表示彩色濾光片排列(受光元件)的分光靈敏度特性的圖18中，透明濾光片W的透過(guò)率的峰值(白色像素的靈敏度的峰值)處于波長(zhǎng)為480nm以上、570nm以下的范圍內(nèi)。并且，透明濾光片W的透過(guò)率在處于波長(zhǎng)為500nm以上、560nm以下的范圍內(nèi)時(shí)高于RB濾光片的透過(guò)率。因此，透過(guò)濾光片也滿足上述條件(2)、(3)。此外，對(duì)于G濾光片，也與透明濾光片W同樣地，滿足上述條件⑴?(3)。
[0215]因此，透明濾光片W滿足上述條件(I)?(3)，因此可作為本發(fā)明的第I濾光片使用。此外，在彩色濾光片排列中，將RGB三原色中最有助于亮度信號(hào)的G色所對(duì)應(yīng)的G濾光片的一部分置換為透明濾光片W，因此也滿足上述條件(4)。
[0216](翠綠濾光片(E濾光片))
[0217]在上述實(shí)施方式中，主要表示了由與RGB色對(duì)應(yīng)的彩色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片，但這些彩色濾光片的一部分也可以是其他彩色濾光片，例如可以是與翠綠(E)色對(duì)應(yīng)的濾光片E (翠綠像素)。尤其優(yōu)選替代第I濾光片(G濾光片)的一部分而配置翠綠濾光片(E濾光片)。這樣一來(lái)，使用將G像素的一部分置換為E濾光片而得到的四色彩色濾光片排列，可提高亮度的高的區(qū)域成分的重現(xiàn)性，降低鋸齒狀(^ W彳、7 )，并且可提高分辨率。
[0218]在表示彩色濾光片排列(受光元件)的分光靈敏度特性的圖19中，翠綠濾光片E的透過(guò)率的峰值(E像素的靈敏度的峰值)處于波長(zhǎng)為480nm以上、570nm以下的范圍內(nèi)。并且，翠綠濾光片E的透過(guò)率在處于波長(zhǎng)為500nm以上、560nm以下的范圍內(nèi)時(shí)高于RB濾光片的透過(guò)率。因此，翠綠濾光片E滿足上述條件(2)、(3)。并且，在彩色濾光片排列中，將RGB三原色中最有助于亮度信號(hào)的G色所對(duì)應(yīng)的G濾光片的一部分置換為翠綠濾光片E，因此也滿足上述條件(4)。
[0219]此外，在圖19所示的分光特性中，翠綠濾光片E與G濾光片相比而在短波長(zhǎng)一側(cè)具有峰值，但也存在與G濾光片相比而在長(zhǎng)波長(zhǎng)一側(cè)具有峰值的情況(看上去略接近黃色)。這樣一來(lái)，作為翠綠濾光片E，可選擇滿足本發(fā)明的各條件的結(jié)構(gòu)，例如也可選擇滿足條件(I)的翠綠濾光片E。
[0220](其他顏色的種類)
[0221]在上述各實(shí) 施方式中，說(shuō)明了由原色RGB的彩色濾光片構(gòu)成的彩色濾光片排列，例如在對(duì)作為原色RGB的輔助色的C (藍(lán)綠)、M (洋紅)、Y (黃)中添加了 G的四色輔助色系的彩色濾光片的彩色濾光片排列中，也可適用本發(fā)明。這種情況下，將滿足上述條件(I)~
(4)中的任一條件的彩色濾光片作為本發(fā)明的第I濾光片，將其他彩色濾光片作為第2濾光片。
[0222](蜂巢配置)
[0223]上述各實(shí)施方式的各彩色濾光片排列包括各色彩色濾光片在水平方向(H)及垂直方向(V)上二維排列而成的基本排列圖案，且由該基本排列圖案在水平方向(H)及垂直方向(V)上重復(fù)配置而形成，但本發(fā)明不限于此。
[0224]例如，也可使用將上述各實(shí)施方式的基本排列圖案繞光軸旋轉(zhuǎn)45度而得到的所謂蜂巢排列狀的基本排列圖案，將基本排列圖案重復(fù)配置于傾斜方向(NE、NW)而形成的排列圖案來(lái)構(gòu)成彩色濾光片。
[0225]以上使用實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于上述實(shí)施方式所述范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)上述實(shí)施方式實(shí)施多種變更或改良。進(jìn)一步，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)當(dāng)然可進(jìn)行各種變形。
【權(quán)利要求】
1.一種彩色攝像元件，是在由排列于水平方向及垂直方向的光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的多個(gè)像素上配置彩色濾光片而成的單板式彩色攝像元件， 上述彩色濾光片的排列包括排列有第I濾光片和第2濾光片的MXN的基本排列圖案，M、N是4以上的整數(shù)、且至少一個(gè)是奇數(shù)，并且M古N，該第I濾光片與一種顏色以上的第I顏色對(duì)應(yīng)，該第2濾光片與用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率低于上述第I顏色的兩種顏色以上的第2顏色對(duì)應(yīng)，該基本排列圖案在水平方向及垂直方向上重復(fù)地配置， 上述第I濾光片在上述基本排列圖案內(nèi)被配置成顏色相間方格狀， 與上述第2顏色的各顏色對(duì)應(yīng)的上述第2濾光片在上述基本排列圖案內(nèi)在上述彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上， 與上述第I濾光片對(duì)應(yīng)的第I顏色的像素?cái)?shù)的比率大于與上述第2濾光片對(duì)應(yīng)的第2顏色的各顏色的像素?cái)?shù)的比率。
2.一種彩色攝像元件，是在由排列于水平方向及垂直方向的光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的多個(gè)像素上配置彩色濾光片而成的單板式彩色攝像元件， 上述彩色濾光片的排列包括排列有第I濾光片和第2濾光片的MXN的子排列和排列k個(gè)上述子排列而得到的基本排列圖案，M、N是整數(shù)、且至少一個(gè)是奇數(shù)，并且M古N，k是2以上的整數(shù)，該第I濾光片與一種顏色以上的第I顏色對(duì)應(yīng)，該第2濾光片與用于獲得亮度信號(hào)的貢獻(xiàn)率低于上述第I顏色的兩種顏色以上的第2顏色對(duì)應(yīng)，該基本排列圖案在水平方向及垂直方向上重復(fù)地配置， 上述第I濾光片在上述子排列內(nèi)被配置成顏色相間方格狀， 與上述第2顏色的各顏色對(duì)應(yīng)的上述第2濾光片在上述基本排列圖案內(nèi)在上述彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上， 與上述第I濾光片對(duì)應(yīng)的第I顏色的像素?cái)?shù)的比率大于與上述第2濾光片對(duì)應(yīng)的第2顏色的各顏色的像素?cái)?shù)的比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彩色攝像元件，其中， 上述M是3，上述N大于上述M， 上述k是2, 以像素?cái)?shù)為2MXN的方式排列兩個(gè)上述子排列而形成上述基本排列圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彩色攝像元件，其中， 上述N是3，上述M小于上述N， 上述k是4, 以像素?cái)?shù)為2MX2N的方式排列四個(gè)上述子排列而形成上述基本排列圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的彩色攝像元件，其中， 上述第I濾光片在上述彩色濾光片的排列的水平、垂直、斜右下及斜右上方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的彩色攝像元件，其中， 與上述第2顏色的各顏色對(duì)應(yīng)的上述第2濾光片在上述彩色濾光片的排列的水平、垂直、斜右下及斜右上方向上的各行內(nèi)配置一個(gè)以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色攝像元件，其中， 上述第I顏色是綠(G)色，上述第2顏色是紅(R)色及藍(lán)(B)色。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色攝像元件，其中， 上述彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片， 在上述基本排列圖案內(nèi)，上述R濾光片、上述G濾光片及上述B濾光片以在上述彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上同色的彩色濾光片不相鄰的方式配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色攝像元件，其中， 上述彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片， 在上述基本排列圖案內(nèi)，上述R濾光片、上述G濾光片及上述B濾光片沿著上述彩色濾光片的排列的斜右上或斜右下方向配置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彩色攝像元件，其中， 上述彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片， 在上述基本排列圖案內(nèi)，上述R濾光片及上述B濾光片以上述R濾光片和上述B濾光片為相同數(shù)量或者上述R濾光片與上述B濾光片之差為I的方式且不規(guī)則地配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求2~4中任一項(xiàng)所述的彩色攝像元件，其中， 上述第I顏色是綠(G)色，上述第2顏色是紅(R)色及藍(lán)(B)色。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的彩色攝像元件，其中， 上述彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片， 在上述子排列內(nèi)，上述R濾光片、上述G濾光片及上述B濾光片以在上述彩色濾光片的排列的水平及垂直方向上不相鄰的方式配置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的彩色攝像元件，其中， 上述彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片， 在上述子排列內(nèi)，上述R濾光片、上述G濾光片及上述B濾光片沿著上述彩色濾光片的排列的斜右上或斜右下方向配置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的彩色攝像元件，其中， 上述彩色濾光片具有與紅(R)色、綠(G)色、藍(lán)(B)色對(duì)應(yīng)的R濾光片、G濾光片及B濾光片， 在上述子排列內(nèi)，上述R濾光片及上述B濾光片以上述R濾光片和上述B濾光片為相同數(shù)量或者上述R濾光片與上述B濾光片之差為I的方式且不規(guī)則地配置。
15.一種攝像裝置，具備權(quán)利要求1~14中任一項(xiàng)所述的彩色攝像元件。
【文檔編號(hào)】H04N9/07GK104012084SQ201280064973
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月27日
【發(fā)明者】河合智行, 林健吉, 田中誠(chéng)二 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社