CN104012085B - 彩色摄像元件 - Google Patents

彩色摄像元件 Download PDF

Info

Publication number
CN104012085B
CN104012085B CN201280064976.4A CN201280064976A CN104012085B CN 104012085 B CN104012085 B CN 104012085B CN 201280064976 A CN201280064976 A CN 201280064976A CN 104012085 B CN104012085 B CN 104012085B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical filter
filter
color
mentioned
arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201280064976.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104012085A (zh
Inventor
林健吉
田中诚二
河合智行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of CN104012085A publication Critical patent/CN104012085A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104012085B publication Critical patent/CN104012085B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
    • H04N23/843—Demosaicing, e.g. interpolating colour pixel values
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

一种在由排列成倾斜格子状的光电转换元件构成的多个像素上配置规定的滤色器排列的滤色器而成的单板式彩色摄像元件。该彩色摄像元件的滤色器排列包括倾斜格子状的6×6像素的规定的基本排列图案(P)，该基本排列图案(P)中，对获得亮度信号的贡献率较高的绿(G)所对应的G滤光片排列得分别多于G以外的对获得亮度信号的贡献率较低的红(R)、蓝(B)所对应的R、B滤光片，该基本排列图案(P)以倾斜格子状重复配置。G滤光片在滤色器排列的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向的各行内配置一个以上，R、B滤光片在基本排列图案(P)内的斜右上方向及斜右下方向的各行内配置一个以上。

Description

彩色摄像元件
技术领域
本发明涉及一种彩色摄像元件，尤其涉及一种可降低彩色莫尔条纹产生及实现高分辨率的彩色摄像元件。
背景技术
单板彩色摄像元件的输出图像是RAW图像(马赛克图像)，因此通过对丢失的颜色的像素从周围像素进行插值的处理(去马赛克处理)，来获得多通道图像。此时成问题的是高频的图像信号的再现特性，彩色摄像元件和黑白摄像元件相比，在所拍摄到的图像中易发生混淆，所以在降低彩色莫尔条纹(伪色)产生的同时扩大再现频带并实现高分辨率化，是重要的课题。
去马赛克处理是指，根据单板式的彩色摄像元件的滤色器排列所对应的马赛克图像而按照各像素计算出所有的颜色信息的处理，也称为同时化处理。例如，在由RGB三种颜色的滤色器构成的摄像元件的情况下，是根据由RGB构成的马赛克图像而按照各像素计算出RGB所有的颜色信息的处理。
作为在单板相机摄像元件中最广泛使用的颜色排列的原色系拜耳排列中，将绿(G)像素配置成颜色相间方格状、将红(R)、蓝(B)按线序配置，因此生成G信号在倾斜方向、R、B信号在水平、垂直方向上的高频信号时，再现精度产生问题。
在图19的(A)部分所示的黑白的竖条花纹(高频图像)入射到图19的(B)部分所示的拜耳排列的摄像元件上的情况下，将其分配到拜耳颜色排列并按照各颜色进行比较时，如图19的(C)部分至(E)部分所示，成为R浅平、B深平、G深淡的马赛克状的彩色图像，本来是黑白图像，RGB之间不产生浓度差(电平差)，但因颜色排列和输入频率而变为带有颜色的状态。
同样，在图20的(A)部分所示的倾斜的黑白的高频图像入射到图20的(B)部分所示的拜耳排列的摄像元件上的情况下，将其分配到拜耳颜色排列并按照各颜色进行比较时，如图20的(C)部分至(E)部分所示，成为R和B浅平、G深平的彩色图像，假设黑色的值为0、白色的值为255，则倾斜的黑白高频图像中，仅G变为255，所以变成绿色。这样一来，在拜耳排列中，无法正确地再现倾斜的高频图像。
一般情况下，在使用单板式的彩色摄像元件的摄像装置中，将水晶等由多折射物质构成的光学低通滤波器配置于彩色摄像元件的前面，通过光学性去除来避免高频。但在该方法中，高频信号的折返造成的带色可以减轻，但因其不利影响而存在分辨率下降的问题。
为解决这一问题，提出了下述彩色摄像元件(专利文献1)：使彩色摄像元件的滤色器排列设为三色随机排列，该三色随机排列满足任意关注像素与包括该关注像素的颜色在内的三种颜色、及在该关注像素的四边的任一边上相邻的排列限制条件。
并且，提出了下述滤色器排列的图像传感器(专利文献2)：具有分光灵敏度不同的多个滤光片，其中，第1滤光片和第2滤光片在图像传感器的像素格子的一个对角方向上以第1规定周期交替配置，并且在另一个对角方向上以第2规定周期交替配置。
进一步，在RGB三原色的彩色固体摄像元件中，提出了下述颜色排列(专利文献3)：将水平配置了R、G、B的三个像素的组合，在垂直方向上呈Z字形错开的同时进行配置，从而使RGB各自的出现概率均等，且使摄像面上的任意直线(水平、垂直、倾斜的直线)通过所有颜色。
进一步，还提出了下述彩色摄像元件(专利文献4)：将RGB三原色中的R、B在水平方向及垂直方向上分别隔三个像素而配置，在这些R、B像素之间配置G。
并且，提出了下述彩色摄像元件(专利文献5)：各像素被配置成倾斜格子状(彼此相邻的水平方向的行上的像素各错开1/2像素间距地配置)，并且，只有G像素的行和与重复R、B像素或B、R像素的行交替地排列。
进一步，提出了下述彩色摄像元件(专利文献6)：是包括由配置成正方格子状的光电转换元件构成的多个像素的彩色摄像元件，具有分别配置成颜色相间方格状的第1像素组和第2像素组，对于上述第1像素组及第2像素组，分别配置和上述专利文献5相同的滤色器排列的滤色器。根据该摄像元件，能够改变曝光条件地同时取得与第1像素组对应的图像和与第2像素组对应的图像，通过合成这些图像，可生成较大动态范围的图像。
专利文献1：日本特开2000-308080号公报
专利文献2：日本特开2005-136766号公报
专利文献3：日本特开平11-285012号公报
专利文献4：日本特开平8-23543号公报
专利文献5：日本特开平10-136391号公报
专利文献6：日本特开2009-60342号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1所述的彩色摄像元件存在以下问题：滤光片排列是随机的，因此在进行后段的去马赛克处理时，需要按照各随机图案进行最优化，去马赛克处理变得复杂。并且，在随机排列中，对低频的彩色莫尔条纹有效，但对高频部的伪色并非有效。
并且，专利文献2所述的图像传感器存在以下问题：G像素(亮度像素)被配置成颜色相间方格状，因此边界分辨率区域(尤其是倾斜方向)的像素再现精度不佳。
专利文献3所述的彩色固体摄像元件中，在任意的直线上存在所有颜色的滤光片，因此具有可抑制伪色发生的优点，但因RGB的像素数的比率相等，因此存在高频再现性和拜耳排列相比降低的问题。此外，在拜耳排列的情况下，最有助于获得亮度信号的G像素数的比率分别是R、B的像素数的2倍。
另一方面，专利文献4所述的彩色摄像元件中，与拜耳排列相比，G像素数分别相对R、B像素数的比率高，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对高频部的伪色并非有效。
并且，专利文献5、6所述的彩色摄像元件的滤色器排列与将普通的拜耳排列旋转45度而得到的排列相对应。因此，原样保留了在图19及图20中说明的拜耳排列所引起的问题。
本发明鉴于以上情况而提出，其目的在于提供一种可实现伪色发生的降低及高分辨率化并且与现有的随机排列相比可简化后段的处理的彩色摄像元件。
用于解决问题的方法
为实现上述目的，本发明的一个方式涉及的发明是在由排列成倾斜格子状的光电转换元件构成的多个像素上配置特定的滤色器排列的滤色器而成的单板式彩色摄像元件，上述滤色器排列包括排列有第1滤光片和第2滤光片的基本排列图案，该第1滤光片与一种颜色以上的第1色对应，该第2滤光片与用于获得亮度信号的贡献率低于上述第1色的两种颜色以上的第2色对应，该基本排列图案以倾斜格子状重复地配置，上述第1滤光片在上述滤色器排列的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向上的各行内配置一个以上，与上述第2色的各颜色对应的上述第2滤光片在上述基本排列图案内在上述滤色器排列的斜右上方向及斜右下方向上的各行内配置一个以上，与上述第1滤光片对应的第1色的像素数的比率大于与上述第2滤光片对应的第2色的各颜色的像素数的比率。
根据本发明的一个方式涉及的彩色摄像元件，将与用于获得亮度信号的贡献率高的第1色对应的第1滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向上的各行内，因此可提高高频区域中的去马赛克处理的再现精度，并且对于与上述第1色以外的两种颜色以上的第2色对应的第2滤光片，也在滤色器排列的斜右上方向及斜右下方向上的各行内配置一个以上，因此可降低彩色莫尔条纹(伪色)的发生，实现高分辨率化。
并且，上述滤色器排列中，基本排列图案以倾斜格子状重复地配置，因此在进行后段的去马赛克处理时，可按照重复图案进行处理，与现有的随机排列相比，可简化后段的处理。
进一步，使与上述第1滤光片对应的第1色的像素数和与上述第2滤光片对应的第2色的各色像素数的比率不同，尤其使对获得亮度信号的贡献率高的第1色的像素数的比率大于与上述第2滤光片对应的第2色的各色像素数的比率，因此可抑制混淆，高频再现性也较好。
本发明的其他方式涉及的发明是如下配置而成的单板式的彩色摄像元件：将由配置成正方格子状的光电转换元件构成的多个像素划分为分别排列成颜色相间方格状的第1像素组和第2像素组，对上述第1像素组及第2像素组分别配置相同的特定的滤色器排列的滤色器，上述滤色器排列包括排列有第1滤光片和第2滤光片的基本排列图案，该第1滤光片与一种颜色以上的第1色对应，该第2滤光片与用于获得亮度信号的贡献率低于上述第1色的两种颜色以上的第2色对应，该基本排列图案以倾斜格子状重复地配置，上述第1滤光片在上述滤色器排列的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向上的各行内配置一个以上，与上述第2色的各颜色对应的上述第2滤光片在上述基本排列图案内在上述滤色器排列的斜右上方向及斜右下方向上的各行内配置一个以上，与上述第1滤光片对应的第1色的像素数的比率大于与上述第2滤光片对应的第2色的各颜色的像素数的比率。
配置了上述第1像素组和第2像素组的彩色摄像元件的像素组被配置成正方格子状，但上述第1像素组和第2像素组分别被配置成颜色相间方格状(倾斜格子状)。
上述第1像素组上的滤色器和第2像素组上的滤色器以在水平方向或垂直方向上错开一个像素间距的关系进行配置，但分别配置相同的滤色器排列的滤色器。并且，各滤色器排列和本发明的一个方式具有相同的排列，因此可提高高频区域中的去马赛克处理的再现精度，并且可降低彩色莫尔条纹(伪色)的发生而实现高分辨率化。此外，能够改变曝光条件地同时取得由第1像素组构成的图像(第1图像)和由第2像素组构成的图像(第2图像)，通过合成这些第1、第2图像，可生成较大动态范围的图像。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，优选为，上述滤色器排列包括以下部分：上述第1滤光片在水平、垂直、斜右上及斜右下方向上的各行内连续两个像素以上。
由此，可通过最小像素间隔来进行水平、垂直、斜右上及斜右下方向上的亮度变化小的方向(相关度大的方向)的判断。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，优选为，上述滤色器排列包括：由上述第1滤光片构成的四个像素上下左右相邻的十字状的排列。使用上述十字状排列的四个像素的像素值，可判断水平、垂直、斜右上及斜右下方向中的相关度大的方向。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，优选为，上述基本排列图案内的滤色器排列相对于该基本排列图案的中心呈点对称。这样一来，可减小后段的处理电路的电路规模。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，优选为，上述基本排列图案是与N×N(N：4以上8以下的整数)像素对应的倾斜格子排列图案。
此处，与N×N像素对应的倾斜格子排列图案是倾斜方向上的像素分别为N像素的菱形形状的排列图案。这是因为，当该倾斜格子排列图案的倾斜方向上的像素数N小于4时，不满足本发明涉及的滤色器排列的条件，当N超过8时，去马赛克处理等信号处理复杂化，无法获得增大基本排列图案的尺寸所起到的特别效果。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，优选为，上述基本排列图案是与6×6像素对应的倾斜格子排列图案。
如上所述，基本排列图案是N×N像素对应的倾斜格子排列图案，N优选4以上8以下的整数，但与N为奇数相比，N为偶数的情况下，在去马赛克处理时有利，并且当N为4时，由于在上述基本排列图案内不包括上述第1滤光片在水平、垂直、斜右上及斜右下方向上的各行内连续两个像素以上的部分，因此不利于亮度变化小的方向的判断，当N是8时，与N为6时相比信号处理变得复杂。因此，作为上述基本排列图案，优选N为6，即，优选与6×6像素对应的倾斜格子排列图案。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，优选为，上述滤色器排列中，上述第1滤光片在3×3像素的倾斜格子排列中配置于中心和四角，该3×3像素的倾斜格子排列以倾斜格子状重复地配置。在上述3×3像素组的四角配置有上述第1滤光片，因此当该3×3像素组以倾斜格子状重复配置时，上述滤色器排列将包含与由上述第1滤光片构成的2×2像素对应的倾斜格子排列，使用该2×2像素的像素值，可判断水平、垂直、斜右上及斜右下方向中的相关性大的方向。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，上述第2滤光片可以配置于上述滤色器的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向上的各行内。这样一来，可提高水平、垂直方向上的颜色再现性。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，上述第1色是绿(G)色，上述第2色是红(R)色及蓝(B)色。
在本发明进一步的其他方式涉及的彩色摄像元件中，优选为，上述基本排列图案是与6×6像素对应的倾斜格子排列图案，上述倾斜格子排列图案由第1倾斜格子排列和第2倾斜格子排列彼此交错地排列而构成，上述第1倾斜格子排列是与3×3像素对应的第1倾斜格子排列，G滤光片配置于中心和四角，B滤光片隔着中心的G滤光片配置于斜右上方向，R滤光片隔着中心的G滤光片排列于斜右下方向，上述第2倾斜格子排列是与3×3像素对应的第2倾斜格子排列，G滤光片配置于中心和四角，R滤光片隔着中心的G滤光片配置于斜右上方向，B滤光片隔着中心的G滤光片排列于斜右下方向。
该基本排列图案包括与2×2像素对应的倾斜格子排列的G滤光片，并且，是相对于基本排列图案的中心呈点对称的最小尺寸的基本排列图案。进一步，根据上述构成的滤色器排列，以上述第1倾斜格子排列或第2倾斜格子排列为中心提取了倾斜格子状的5×5像素(马赛克图像的局部区域)时，在上述5×5像素的四角存在倾斜格子状的2×2像素的G像素。这些2×2像素的G像素的像素值可用于四个方向的相关方向的判断。此外，具备上述彩色摄像元件的摄像装置也包括在本发明中。
发明效果
根据本发明，将与对获得亮度信号的贡献率高的第1色对应的第1滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直、斜右上、及斜右下方向上的各行内，并且使与上述第1滤光片对应的第1色的像素数的比率大于与上述第1色以外的两种颜色以上的第2滤光片对应的第2色的各色像素数的比率，因此可提高高频区域中的去马赛克处理的再现精度，且能够抑制混淆。
并且，与上述第1色以外的两种颜色以上的第2色对应的第2滤光片在上述基本排列图案内在滤色器排列的斜右上及斜右下方向上的各行内配置一个以上，因此可降低彩色莫尔条纹(伪色)的发生，实现高分辨率化。
进一步，本发明涉及的滤色器排列中，基本排列图案以倾斜格子状重复，因此在进行后段的去马赛克处理时，可根据重复图案进行处理，与现有的随机排列相比，可简化后段的处理。
附图说明
图1是表示彩色摄像元件的第1实施方式的图。
图2是表示第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中所包含的基本排列图案的图。
图3是表示将第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中所包含的6×6像素的基本排列图案分割为3×3像素的A排列和B排列并对它们进行了配置的情况的图。
图4是用于说明根据第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中所包含的2×2像素的G像素的像素值，判断相关方向的图。
图5是用于说明彩色摄像元件的滤色器排列中所包含的基本排列图案的概念的图。
图6是表示彩色摄像元件的第2实施方式的图。
图7是表示彩色摄像元件的第3实施方式的图。
图8是表示彩色摄像元件的第4实施方式的图。
图9是表示彩色摄像元件的第5实施方式的图。
图10是表示彩色摄像元件的第6实施方式的图。
图11是表示彩色摄像元件的第7实施方式的图。
图12是表示彩色摄像元件的第8实施方式的图。
图13是表示彩色摄像元件的第9实施方式的图。
图14是表示第9实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中所包含的基本排列图案的图。
图15是表示彩色摄像元件的第10实施方式的图。
图16是表示配置了R滤光片(红色滤光片)、G1滤光片(第1绿色滤光片)、G2滤光片(第2绿色滤光片)及B滤光片(蓝色滤光片)的受光元件的分光灵敏度特性的曲线图。
图17是表示配置了R滤光片、G滤光片、B滤光片及W滤光片(透明滤光片)的受光元件的分光灵敏度特性的曲线图。
图18是表示配置了R滤光片、G滤光片、B滤光片及翠绿色滤光片E(E滤光片)的受光元件的分光灵敏度特性的曲线图。
图19是用于说明具有现有的拜耳排列的滤色器的彩色摄像元件的问题的图。
图20是用于说明具有现有的拜耳排列的滤色器的彩色摄像元件的问题的图。
具体实施方式
以下根据附图详细说明本发明的优选实施方式。
(彩色摄像元件的第1实施方式)
图1是表示彩色摄像元件的第1实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
该彩色摄像元件由多个像素(未图示)和配置在各像素的受光面上的图1所示的滤色器排列的滤色器构成，上述多个像素由在水平方向及垂直方向上排列(二维正方格子状排列)的光电转换元件构成，在各像素上配置红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色滤色器中的任一种。
此外，彩色摄像元件不限于CCD(ChargeCoupledDevice/电荷耦合器件)彩色摄像元件，也可是CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor/互补金属氧化物半导体)摄像元件等其他种类的摄像元件。
(滤色器排列的特征)
第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有下述特征(1)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)。
(特征(1))
图1所示的滤色器排列包括由与6×6像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案P(粗框所示的图案)，该基本排列图案P在水平方向及垂直方向上重复配置。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以特定的周期性排列。
这样一来，由于R滤光片、G滤光片、B滤光片以特定的周期性排列，所以进行从彩色摄像元件读出的R、G、B信号的去马赛克处理等时，可按照重复图案进行处理。
并且，以基本排列图案P的单位进行间拔处理以缩小图像时，被间拔处理的缩小图像的滤色器排列可与间拔处理前的滤色器排列相同，可使用通用的处理电路。
(特征(2))
图1所示的滤色器排列中，最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)所对应的G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直、斜右上(NE)及斜右下(NW)方向上的各行内。
NE是指斜右上方向，NW是指斜右下方向。例如，当是正方形的像素排列时，斜右上及斜右下方向是相对水平方向分别成45度的方向，如果是长方形的像素排列，则是长方形的对角线的方向，该角度可能根据长边/短边的长度而发生变化。
与亮度系像素对应的G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直、及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，因此可不依靠变为高频的方向而提高高频区域中的去马赛克处理的再现精度。
(特征(3))
图1所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是8像素、20像素、8像素。即，RGB像素的各像素数的比率是2：5：2，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素的像素数的各自的比率。
如上所述，G像素的像素数和R、B像素的像素数的比率不同，尤其是使最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于R、B像素的像素数的比率，所以可抑制去马赛克处理时的混淆，并且可使高频再现性良好。
(特征(4))
图1所示的滤色器排列中，在基本排列图案P内，在滤色器排列的水平、及垂直方向上的各行内配置一个以上的除上述G色以外的两种颜色以上的其他颜色(在本实施方式中是R、B的颜色)所对应的R滤光片、B滤光片。
R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的水平、及垂直方向上的各行内，因此可抑制彩色莫尔条纹(伪色)的产生。由此，可省略用于抑制伪色产生的光学低通滤波器，或者在适用光学低通滤波器的情况下，也可适用对用于防止伪色产生的高频成分的切断作用弱的装置，可避免损坏分辨率。
图2表示将图1所示的基本排列图案P四分为3×3像素的状态。
如图2所示，基本排列图案P中，实线框包围的3×3像素的A排列(正方排列)和虚线框包围的3×3像素的B排列(正方排列)在水平、垂直方向上交替排列。
A排列及B排列中，分别作为亮度系像素的G滤光片配置于四角和中央，并配置于两条对角线上。并且，A排列中，R滤光片隔着中央的G滤光片排列于水平方向，B滤光片隔着中央的G滤光片排列于垂直方向，另一方面，B排列中，B滤光片隔着中央的G滤光片排列于水平方向，R滤光片隔着中央的G滤光片排列于垂直方向。即，A排列和B排列中，R滤光片和B滤光片的位置关系相反，其他配置相同。
并且，如图13所示，A排列和B排列在水平、垂直方向上交替配置，由此，A排列和B排列的四角的G滤光片成为与2×2像素对应的正方排列的G滤光片。
这是因为，作为亮度系像素的G滤光片在A排列或B排列中的3×3像素上配置于四角和中央，通过在水平方向、垂直方向上交替配置该3×3像素而形成与2×2像素对应的正方排列的G滤光片。此外，通过这样的排列，满足上述特征(1)、(2)、(3)、及下述特征(5)。
(特征(5))
图1所示的滤色器排列包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列。
如图4所示，取出由G滤光片构成的2×2像素，求出水平方向上的G像素的像素值的差分绝对值、垂直方向上的G像素的像素值的差分绝对值、倾斜(NE、NW)方向上的G像素的像素值的差分绝对值，由此可判断为水平、垂直、及倾斜(NE、NW)方向中、与差分绝对值小的方向存在相关性。
即，根据该滤色器排列，可使用最小像素间隔的G像素的信息来判断水平、垂直、及倾斜(NE、NW)方向中的相关性大的方向。该方向判断结果可用于从周围像素进行插值的处理(去马赛克处理)。
并且，如图3所示，将3×3像素的A排列或B排列的像素作为去马赛克处理的对象像素，以A排列或B排列为中心而提取出5×5像素(马赛克图像的局部区域)时，在上述5×5像素的四角，存在2×2像素的G像素。通过使用这些2×2像素的G像素的像素值，可使用最小像素间隔的G像素的信息而对四个方向的相关方向的判断高精度地进行。
(特征(6))
图1所示的滤色器排列的基本排列图案相对于该基本排列图案的中心(四个G滤光片的中心)呈点对称。并且，如图2所示，基本排列图案内的A排列及B排列也分别相对于中心的G滤光片呈点对称。
通过这样的对称性，可减小或简化后段的处理电路的电路规模。
如图5所示，在粗框所示的基本排列图案P中，水平方向的第1至第6行中的第1及第3行的滤色器排列是GBGGRG，第2行的滤色器排列是RGRBGB，第4及第6行的滤色器排列是GRGGBG，第5行的滤色器排列是BGBRGR。
现在，在图5中，假设将基本排列图案P在水平方向及垂直方向上分别移位1像素而得到的基本排列图案是P’，分别移位2像素而得到的基本排列图案是P”，则在水平方向及垂直方向上重复配置这些基本排列图案P’、P”时，也变为相同的滤色器排列。
即，在水平方向及垂直方向上重复配置基本排列图案，从而存在多个可构成图5所示的滤色器排列的基本排列图案。在第1实施方式中，为便于说明，将基本排列图案呈点对称的基本排列图案P称为基本排列图案。
此外，在下述其他实施方式的滤色器排列中，对于各滤色器排列存在多个基本排列图案，但将其代表性的图案称为该滤色器排列的基本排列图案。
(彩色摄像元件的第2实施方式)
图6是表示彩色摄像元件的第2实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
第2实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列包括由与4×4像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案(粗框所示的图案)，在水平方向及垂直方向上重复配置该基本排列图案。
该滤色器排列中，与第1实施方式同样地，G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，且R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
并且，基本排列图案相对于该基本排列图案的中心呈点对称。
另一方面，该滤色器排列不包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列，但具有水平方向上相邻的G滤光片，并且，具有倾斜方向(NE、NW)方向上相邻的G滤光片。
在垂直方向上，存在隔着R滤光片或B滤光片的G滤光片，因此可在判断垂直方向的相关性时使用与这些G滤光片对应的G像素的像素值。
并且，图6所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是4像素、8像素、4像素。即，RGB像素的各像素数的比率是1：2：1，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素各自的像素数的比率。
如上所述，第2实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)、(4)及(6)相同的特征。
(彩色摄像元件的第3实施方式)
图7是表示彩色摄像元件的第3实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
第3实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列包括由5×5像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案(粗框所示的图案)，在水平方向及垂直方向上重复配置该基本排列图案。
该滤色器排列中，与第1实施方式同样地，G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，且R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
并且，图7所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是7像素、11像素、7像素。即，RGB像素的各像素数的比率是7：11：7，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素各自的像素数的比率。
此外，基本排列图案并非点对称，并且不包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列。
该第3实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)、(4)相同的特征。
(彩色摄像元件的第4实施方式)
图8是表示彩色摄像元件的第4实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
第4实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中，与第3实施方式同样地，包括由与5×5像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案(粗框所示的图案)，在水平方向及垂直方向上重复配置该基本排列图案。
该滤色器排列中，与第1实施方式同样地，G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，且R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
并且，图8所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是6像素、13像素、6像素。即，RGB像素的各像素数的比率是6：13：6，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素各自的像素数的比率。
并且，该滤色器排列不包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列，但存在G滤光片彼此相邻的四个像素的块，根据这四个像素的像素值，可以最小像素间隔来判断水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的相关性。此外，基本排列图案并非点对称。
该第4实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)、(4)及(5)相同的特征。
(彩色摄像元件的第5实施方式)
图9是表示彩色摄像元件的第5实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
第5实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中，与第3实施方式同样地，包括由与5×5像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案(粗框所示的图案)，在水平方向及垂直方向上重复配置该基本排列图案。
该滤色器排列中，G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，同样地R滤光片、B滤光片也配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内。
即，该滤色器排列中，R、G、B滤光片全部配置于滤色器排列的水平、垂直、及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，由此，在能提高倾斜方向的颜色再现性这一点上，具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列所不具备的特征。
并且，图9所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是8像素、9像素、8像素。即，RGB像素的各像素数的比率是8：9：8，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素各自的像素数的比率。
另一方面，该滤色器排列不包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列，并且，基本排列图案并非点对称。
该第5实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)及(4)相同的特征。
(彩色摄像元件的第6实施方式)
图10是表示彩色摄像元件的第6实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
第6实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列包括由与7×7像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案(粗框所示的图案)，在水平方向及垂直方向上重复配置该基本排列图案。
该滤色器排列中，与第1实施方式同样地，G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，且R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
并且，图10所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是12像素、25像素、12像素。即，RGB像素的各像素数的比率是12：25：12，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素各自的像素数的比率。
并且，该滤色器排列包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列，进一步，基本排列图案相对于该基本排列图案的中心呈点对称。
该第6实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)相同的特征。
(彩色摄像元件的第7实施方式)
图11是表示彩色摄像元件的第7实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
第7实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列包括由与8×8像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案(粗框所示的图案)，在水平方向及垂直方向上重复配置该基本排列图案。
该滤色器排列中，与第1实施方式同样地，G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，且R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
并且，图11所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是16像素、32像素、16像素。即，RGB像素的各像素数的比率是1：2：1，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素各自的像素数的比率。
并且，该滤色器排列包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列，进一步，基本排列图案相对于该基本排列图案的中心呈点对称。
将该基本排列图案四分为4×4像素时，对角的4×4像素的排列变得相同，在水平方向或垂直方向上相邻的4×4像素的排列与R滤光片和B滤光片的位置关系相反，但其他配置相同。
该第7实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)相同的特征。
(彩色摄像元件的第8实施方式)
图12是表示彩色摄像元件的第8实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
上述第1至第7实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列均是RGB三原色的滤色器的滤色器排列，但第8实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列是除了RGB滤光片之外还追加了翠绿(E)的E滤光片的四色滤色器的滤色器排列，在这点上不相同。
第8实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中，与第7实施方式同样地，包括由与8×8像素对应的正方排列图案构成的基本排列图案(粗框所示的图案)，在水平方向及垂直方向上重复配置该基本排列图案。
该滤色器排列中，G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，另一方面，R滤光片、B滤光片、E滤光片配置于滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内。
并且，图12所示的滤色器排列的基本排列图案中，该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数分别是16像素、24像素、16像素、8像素。即，RGB像素的各像素数的比率是2：3：2：1，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素、E像素各自的像素数的比率。
并且，该滤色器排列包括与由G滤光片构成的2×2像素对应的正方排列，进一步，基本排列图案相对于该基本排列图案的中心呈点对称。
该第8实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)相同的特征。
(彩色摄像元件的第9实施方式)
图13是表示彩色摄像元件的第9实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
上述第1至第8实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列均适用于多个像素排列成正方格子状的摄像元件，但第9实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列适用于多个像素排列成倾斜格子状的摄像元件，在这点上不相同。
即，图13所示的彩色摄像元件的二维排列的多个像素排列成倾斜格子状。由此，彼此相邻的水平方向的行上的像素按照各行分别错开1/2像素间距地配置。
并且，图13所示的彩色摄像元件的滤色器排列包括由与6×6像素对应的倾斜格子排列图案构成的基本排列图案P(粗框所示的图案)，该基本排列图案P被配置成倾斜格子状。即，该滤色器排列中，R、G、B各色滤光片(R滤光片、G滤光片、B滤光片)以特定的周期性排列。
图14是表示图9所示的滤色器排列中所包含的基本排列图案的图。
图14所示的第9实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列与将图2所示的第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列旋转45度而得到的排列对应。
因此，第9实施方式的滤色器排列与第1实施方式的滤色器排列的相同点是，最有助于获得亮度信号的颜色(在本实施方式中是G色)所对应的G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直、倾斜(NE、NW)方向上的各行内。
与亮度系像素对应的G滤光片配置于滤色器排列的水平、垂直及倾斜(NE、NW)方向上的各行内，因此可不依靠变为高频的方向地提高高频区域中的去马赛克处理的再现精度。
并且，如图14所示，第9实施方式的滤色器排列与将图2所示的第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列旋转45度而得到的排列对应，因此该基本排列图案内的R、G、B滤光片所对应的R像素、G像素、B像素的像素数与第1实施方式的基本排列图案同样地，分别是8像素、20像素、8像素。即，RGB像素的各像素数的比率是2：5：2，最有助于获得亮度信号的G像素的像素数的比率大于其他颜色的R像素、B像素各自的像素数的比率。
另一方面，图1所示的第1实施方式的滤色器排列中，在基本排列图案P内，在滤色器排列的水平及垂直方向上的各行内配置一个以上的R滤光片、B滤光片，但如图14所示，第9实施方式的滤色器排列与将第1实施方式的滤色器排列旋转45度而得到的排列对应，因此，在基本排列图案内，在滤色器排列的排列倾斜(NE、NW)方向上的各行内配置一个以上的R滤光片、B滤光片。
这样一来，R滤光片、B滤光片配置于滤色器排列的倾斜(NE、NW)方向上的各行内，因此可抑制彩色莫尔条纹(伪色)的产生。由此，可省略用于抑制伪色产生的光学低通滤波器，或者在适用光学低通滤波器的情况下，也可适用对用于防止伪色产生的高频成分的切断作用弱的装置，可避免损坏分辨率。
并且，如图14所示，可知基本排列图案P中，3×3像素的A排列(倾斜格子排列)和3×3像素的B排列(倾斜格子排列)彼此交错地排列而构成。
A排列及B排列中，分别作为亮度系像素的G滤光片配置于四角和中央，并配置于3×3像素的两条对角线上。并且，A排列中，R滤光片隔着中央的G滤光片排列于斜右下方向上，B滤光片隔着中央的G滤光片排列于斜右上方向上，另一方面，B排列中，B滤光片隔着中央的G滤光片排列于斜右下方向上，R滤光片隔着中央的G滤光片排列于斜右上方向上。即，A排列和B排列中，R滤光片和B滤光片的位置关系相反，其他配置相同。
A排列和B排列以倾斜格子状彼此交错地配置，从而A排列和B排列的四角的G滤光片成为与2×2像素对应的倾斜格子排列(四个像素在上下左右相邻的十字状排列)的G滤光片。
这是因为，作为亮度系像素的G滤光片在A排列或B排列中的3×3像素中配置于四角和中央，通过将该3×3像素配置成倾斜格子状而形成与2×2像素对应的倾斜格子排列的G滤光片。
进一步，图14所示的滤色器排列的基本排列图案，相对于该基本排列图案的中心(四个G滤光片的中心)呈点对称。并且，基本排列图案内的A排列及B排列也分别相对于中心的G滤光片呈点对称。
通过这种对称性，可减小或简化后段的处理电路的规模。
因此，第9实施方式的滤色器排列与将设于第1实施方式的彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列旋转45度而得到的排列对应，因此与第1实施方式相比，在R滤光片、B滤光片配置于基本滤色器排列的倾斜(NE、NW)方向上的各行内这点上不相同，但具有与第1实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列的特征(1)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)相同的特征。
并且，多个像素排列成倾斜格子状的摄像元件与排列成正方格子状的摄像元件相比，水平及垂直方向上的可再现频带变为倍，人的视觉频率特性符合水平及垂直方向上高于倾斜方向上的特性，因此可以说是有利于视觉的构造。
(第9实施方式的变形例)
不限于第9实施方式的彩色摄像元件，也可是下述构成的彩色摄像元件：将多个像素配置成倾斜格子状，并且将图6至图12所示的第2实施方式至第8实施方式的滤色器排列旋转45度而得到的排列配置于上述配置成倾斜格子状的像素上。
这种情况下的各彩色摄像元件分别具有与第2实施方式至第8实施方式的彩色摄像元件相同的特征。
(彩色摄像元件的第10实施方式)
图15的(A)部分是表示彩色摄像元件的第10实施方式的图，尤其表示设于彩色摄像元件上的滤色器的滤色器排列。
第10实施方式的彩色摄像元件中，多个像素排列成正方格子状、并且如图15的(B)部分及(C)部分所示地划分为分别排列成颜色相间方格状的第1像素组和第2像素组时，对第1像素组及第2像素组分别配置相同的滤色器排列的滤色器。
即，排列成正方格子状的多个像素与棋盘格标志的白或黑的位置的像素对应时，图15的(B)部分及(C)部分所示的第1像素组及第2像素组分别是与棋盘格标志的白或黑的位置对应的像素组，是配置成倾斜格子状的像素组。
并且，配置于图15的(B)部分及(C)部分所示的第1像素组及第2像素组上的滤色器排列分别是与图13所示的第9实施方式的滤色器排列相同的排列，包括由与6×6像素对应的倾斜格子排列图案构成的基本排列图案P(粗框所示的图案)，以倾斜格子状重复配置该基本排列图案P。
进一步，图15的(B)部分所示的滤色器排列和图15的(C)部分所示的滤色器排列，以图15的(A)部分所示的排列成正方格子状的各像素的1像素间距的距离在垂直方向上错开的关系配置。
根据该第10实施方式的彩色摄像元件，可同时取得图15的(B)部分所示的第1像素组(以下称为“A面”)所对应的图像和图15的(C)部分所示的第2像素组(以下称为“B面”)所对应的图像。
此时，A面的马赛克图像及B面的马赛克图像分别是与从第9实施方式的彩色摄像元件取得的马赛克图像相同的构成，因此第10实施方式的彩色摄像元件具有与第9实施方式的彩色摄像元件同样的特征。
并且，第10实施方式的彩色摄像元件通过独立控制A面、B面的曝光(电荷积蓄时间)，可获得在A面和B面上灵敏度不同的图像，通过合成这些图像，可生成较大动态范围的图像。并且，通过使A面、B面的电荷积蓄时间(快门速度)相同并对A面、B面进行加法运算的图像，可取得低噪点的图像，进一步，不进行像素加法运算也能够取得高分辨率的图像。
此外，图15所示的第10实施方式的彩色摄像元件中，A面的滤色器排列和B面的滤色器排列在垂直方向上错开一个像素间距，但不限于此，也可以构成为，在水平方向上错开一个像素间距。此时的滤色器排列与将图15的(A)部分所示的滤色器旋转90度而得到的排列对应。
(第10实施方式的变形例)
不限于第10实施方式的彩色摄像元件，也可是如下彩色摄像元件：将多个像素排列成正方格子状，并且将图6至图12所示的第2实施方式至第8实施方式的滤色器排列旋转了45度而得到的排列在水平或垂直方向上错开地排列、且与第10实施方式同样地在A面、B面的像素上配置而成。
此时的各彩色摄像元件分别具有与第2实施方式至第8实施方式的彩色摄像元件相同的特征，且可同时取得A面、B面两张图像。
(其他)
在上述实施方式中，说明了RGB三原色的滤色器的滤色器排列、及RGB三原色+其他颜色(例如翠绿(E))的四色滤色器的滤色器排列，但滤色器的种类不限于上述实施方式。
(变形例)
并且，在上述各实施方式中，说明了采用绿(G)作为第1色、采用红(R)及蓝(B)作为第2色的例子，但滤色器中可使用的颜色不限于这些颜色，也可使用与满足以下条件的颜色对应的滤色器。
(第1滤光片(第1色)的条件)
在上述各实施方式中，作为具有本发明的第1色的第1滤光片，以G色的G滤光片为例进行了说明，但也可替代G滤光片，或者替代G滤光片的一部分，而使用满足以下条件(1)至条件(4)中的任一条件的滤光片。
(条件(1))
条件(1)是：用于获得亮度信号的贡献率为50％以上。该贡献率50％是为了区别本发明的第1色(G色等)和第2色(R、B色等)而确定的值，是为了使和R色、B色等相比用于获得亮度数据的贡献率相对较高的颜色包含在“第1色”中而确定的值。
此外，贡献率小于50％的颜色成为本发明的第2色(R色、B色等)，具有该颜色的滤光片成为本发明的第2滤光片。
(条件(2))
条件(2)是：滤光片的透过率的峰值处于波长为480nm以上570nm以下的范围内。滤光片的透过率例如使用由分光光度计测定的值。该波长范围是为了区别本发明的第1色(G色等)和第2色(R、B色等)而确定的范围，是为了不包含上述贡献率相对低的R色、B色等的峰值、且包含贡献率相对高的G色等的峰值而确定的范围。因此，可将透过率的峰值处于波长为480nm以上570nm以下的范围内的滤光片用作第1滤光片。此外，透过率的峰值处于波长480nm以上570nm以下的范围外的滤光片成为本发明的第2滤光片(R滤光片、B滤光片)。
(条件(3))
条件(3)是，波长为500nm以上560nm以下的范围内的透过率高于第2滤光片(R滤光片、B滤光片)的透过率。在该条件(3)中，滤光片的透过率例如也可使用由分光光度计所测定的值。该条件(3)的波长范围是为了区别本发明的第1色(G色等)和第2色(R、B色等)而确定的范围，是具有与R色、B色等相比上述贡献率相对高的颜色的滤光片的透过率高于RB滤光片等的透过率的范围。因此，可将透过率处于波长为500nm以上560nm以下的范围内相对高的滤光片用作第1滤光片，将透过率相对低的滤光片用作第2滤光片。
(条件(4))
条件(4)是：将包括三原色中最有助于亮度信号的颜色(例如RGB中的G色)、及与该三原色不同的颜色的两种颜色以上的滤光片用作第1滤光片。此时，第1滤光片的各色以外的颜色所对应的滤光片成为第2滤光片。
(多种第1滤光片(G滤光片))
因此，作为第1滤光片的G色的G滤光片不限于一种，例如可将多种G滤光片(G1滤光片、G2滤光片)用作第1滤光片。即，上述各实施方式涉及的滤色器(基本排列图案)的G滤光片也可适当置换为G1滤光片或G2滤光片。G1滤光片透过第1波长频带的G光，G2滤光片透过与G1滤光片相关性高的第2波长频带的G光(参照图16)。
作为G1滤光片，可使用现存的G滤光片(例如第1实施方式的G滤光片)。并且，作为G2滤光片，可使用与G滤光片相关性高的滤光片。此时，配置了G2滤光片的受光元件的分光灵敏度曲线的峰值优选在例如波长为500nm到535nm范围(配置现存的G滤光片的受光元件的分光灵敏度曲线的峰值附近)内。此外，对于决定四色(R、G1、G2、B)的滤色器的方法，例如可使用日本特开2003-284084号所述的方法。
这样一来，使通过彩色摄像元件取得的图像的颜色为四种、并增加所取得的颜色信息，从而与仅取得三种颜色(RGB)时相比，可更加正确地显现颜色。即，可将眼睛看得出不同的再现为不同的颜色、将眼睛看得出相同的再现为相同的颜色(提高“颜色的判别性”)。
此外，G1、G2滤光片的透过率与第1实施方式的G滤光片的透过率基本相同，因此用于获得亮度信号的贡献率高于50％。因此，G1、G2滤光片满足上述条件(1)。
并且，在表示滤色器排列(受光元件)的分光灵敏度特性的图16中，各G1、G2滤光片的透过率的峰值(各G像素的灵敏度的峰值)处于波长为480nm以上、570nm以下的范围内。各G1、G2滤光片的透过率在处于波长为500nm以上、560nm以下范围内时高于RB滤光片的透过率。因此，各G1、G2滤光片也满足上述条件(2)、(3)。
此外，各G1、G2滤光片的配置、个数也可适当变更。并且，G滤光片的种类也可增加为三种以上。
(透明滤光片(W滤光片))
在上述实施方式中，主要表示了由与RGB色对应的彩色滤光片构成的滤色器，但这些彩色滤光片的一部分也可以是透明滤光片W(白色像素)。尤其优选替代第1滤光片(G滤光片)的一部分而配置透明滤光片W。这样一来，通过将G像素的一部分置换为白色像素，即使像素尺寸细微化，也可抑制颜色再现性的退化。
透明滤光片W是透明色(第1色)的滤光片。透明滤光片W可透过与可视光的波长区域对应的光，例如是RGB各色光的透过率为50％以上的滤光片。透明滤光片W的透过率高于G滤光片，因此用于获得亮度信号的贡献率也高于G色(60％)，满足上述条件(1)。
在表示滤色器排列(受光元件)的分光灵敏度特性的图17中，透明滤光片W的透过率的峰值(白色像素的灵敏度的峰值)处于波长为480nm以上、570nm以下的范围内。并且，透明滤光片W的透过率在处于波长为500nm以上、560nm以下的范围内时高于RB滤光片的透过率。因此，透过滤光片也满足上述条件(2)、(3)。此外，对于G滤光片，也与透明滤光片W同样地，满足上述条件(1)～(3)。
因此，透明滤光片W满足上述条件(1)～(3)，因此可作为本发明的第1滤光片使用。此外，在滤色器排列中，将RGB三原色中最有助于亮度信号的G色所对应的G滤光片的一部分置换为透明滤光片W，因此也满足上述条件(4)。
(翠绿滤光片(E滤光片))
在上述实施方式中，主要表示了由与RGB色对应的彩色滤光片构成的滤色器，但这些颜色滤光片的一部分也可以是其他颜色滤光片，例如可以是与翠绿(E)色对应的滤光片E(翠绿像素)。尤其优选替代第1滤光片(G滤光片)的一部分而配置翠绿滤光片(E滤光片)。这样一来，使用将G像素的一部分置换为E滤光片而得到的四色滤色器排列，可提高亮度的高的区域成分的再现性，降低锯齿状(ジャギネス)，并且可提高分辨率。
在表示滤色器排列(受光元件)的分光灵敏度特性的图18中，翠绿滤光片E的透过率的峰值(E像素的灵敏度的峰值)处于波长为480nm以上、570nm以下的范围内。并且，翠绿滤光片E的透过率在处于波长为500nm以上、560nm以下的范围内时高于RB滤光片的透过率。因此，翠绿滤光片E满足上述条件(2)、(3)。并且，在滤色器排列中，将RGB三原色中最有助于亮度信号的G色所对应的G滤光片的一部分置换为翠绿滤光片E，因此也满足上述条件(4)。
此外，在图18所示的分光特性中，翠绿滤光片E与G滤光片相比而在短波长一侧具有峰值，但也存在与G滤光片相比而在长波长一侧具有峰值的情况(看上去略接近黄色的颜色)。这样一来，作为翠绿滤光片E，可选择满足本发明的各条件的结构，例如也可选择满足条件(1)的翠绿滤光片E。
(其他颜色的种类)
在上述各实施方式中，说明了由原色RGB的滤色器构成的滤色器排列，例如在对作为原色RGB的补色的C(青色)、M(洋红)、Y(黄)中添加了G的四色补色系的滤色器的滤色器排列中，也可适用本发明。这种情况下，将满足上述条件(1)～(4)中的任一条件的滤色器作为本发明的第1滤光片，将其他滤色器作为第2滤光片。
进一步，本实施方式的彩色摄像元件的滤色器排列中，与N×N(N：4以上的整数)像素对应的正方格子或倾斜格子基本排列图案重复配置于水平垂直方向或重复配置成倾斜格子状，但其构成也可是，与N×M(N、M：4以上的整数，N≠M)像素对应的基本排列图案重复配置于水平垂直方向或重复配置成倾斜格子状。
进一步，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，当然可进行各种变形。

Claims (21)

1.一种彩色摄像元件，是在由排列成倾斜格子状的光电转换元件构成的多个像素上配置特定的滤色器排列的滤色器而成的单板式彩色摄像元件，
上述滤色器排列包括排列有第1滤光片和第2滤光片的基本排列图案，该第1滤光片与一种颜色以上的第1色对应，该第2滤光片与用于获得亮度信号的贡献率低于上述第1色的两种颜色以上的第2色对应，该基本排列图案以倾斜格子状重复地配置，
上述第1滤光片在上述滤色器排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各行内配置一个以上，
与上述第2色的各颜色对应的上述第2滤光片在上述基本排列图案内在上述滤色器排列的斜右上方向及斜右下方向的各行内配置一个以上，
与上述第1滤光片对应的第1色的像素数的比率大于与上述第2滤光片对应的第2色的各颜色的像素数的比率。
2.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中，
上述滤色器排列包括以下部分：上述第1滤光片在水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各行内连续两个像素以上。
3.根据权利要求1所述的彩色摄像元件，其中，
上述滤色器排列包括：由上述第1滤光片构成的四个像素上下左右相邻的十字状的排列。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案内的滤色器排列相对于该基本排列图案的中心而点对称。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案是与N×N像素对应的倾斜格子排列图案，N为4以上8以下的整数。
6.根据权利要求5所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案是与6×6像素对应的倾斜格子排列图案。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述滤色器排列中，上述第1滤光片在3×3像素的倾斜格子排列中配置于中心和四角，该3×3像素的倾斜格子排列以倾斜格子状重复地配置。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述第2滤光片配置于上述滤色器排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各行内。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述第1色是绿(G)色，上述第2色是红(R)色及蓝(B)色。
10.根据权利要求9所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案是与6×6像素对应的倾斜格子排列图案，
上述倾斜格子排列图案由第1倾斜格子排列和第2倾斜格子排列彼此交错地排列而构成，上述第1倾斜格子排列与3×3像素对应，G滤光片配置于中心和四角，B滤光片隔着中心的G滤光片配置于斜右上方向，R滤光片隔着中心的G滤光片排列于斜右下方向，上述第2倾斜格子排列与3×3像素对应，G滤光片配置于中心和四角，R滤光片隔着中心的G滤光片配置于斜右上方向，B滤光片隔着中心的G滤光片排列于斜右下方向。
11.一种彩色摄像元件，是如下配置而成的单板式的彩色摄像元件：将由配置成正方格子状的光电转换元件构成的多个像素划分为分别排列成颜色相间方格状的第1像素组和第2像素组，对上述第1像素组及第2像素组分别配置相同的特定的滤色器排列的滤色器，
上述滤色器排列包括排列有第1滤光片和第2滤光片的基本排列图案，该第1滤光片与一种颜色以上的第1色对应，该第2滤光片与用于获得亮度信号的贡献率低于上述第1色的两种颜色以上的第2色对应，该基本排列图案以倾斜格子状重复地配置，
上述第1滤光片在上述滤色器排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各行内配置一个以上，
与上述第2色的各颜色对应的上述第2滤光片在上述基本排列图案内在上述滤色器排列的斜右上方向及斜右下方向的各行内配置一个以上，
与上述第1滤光片对应的第1色的像素数的比率大于与上述第2滤光片对应的第2色的各颜色的像素数的比率。
12.根据权利要求11所述的彩色摄像元件，其中，
上述滤色器排列包括以下部分：上述第1滤光片在水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各行内连续两个像素以上。
13.根据权利要求11所述的彩色摄像元件，其中，
上述滤色器排列包括：由上述第1滤光片构成的四个像素上下左右相邻的十字状的排列。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案内的滤色器排列相对于该基本排列图案的中心而点对称。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案是与N×N像素对应的倾斜格子排列图案，N为4以上8以下的整数。
16.根据权利要求15所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案是与6×6像素对应的倾斜格子排列图案。
17.根据权利要求11至13中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述滤色器排列中，上述第1滤光片在3×3像素的倾斜格子排列中配置于中心和四角，该3×3像素的倾斜格子排列以倾斜格子状重复地配置。
18.根据权利要求11至13中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述第2滤光片配置于上述滤色器排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各行内。
19.根据权利要求11至13中任一项所述的彩色摄像元件，其中，
上述第1色是绿(G)色，上述第2色是红(R)色及蓝(B)色。
20.根据权利要求19所述的彩色摄像元件，其中，
上述基本排列图案是与6×6像素对应的倾斜格子排列图案，
上述倾斜格子排列图案由第1倾斜格子排列和第2倾斜格子排列彼此交错地排列而构成，上述第1倾斜格子排列与3×3像素对应，G滤光片配置于中心和四角，B滤光片隔着中心的G滤光片配置于斜右上方向，R滤光片隔着中心的G滤光片排列于斜右下方向，上述第2倾斜格子排列与3×3像素对应，G滤光片配置于中心和四角，R滤光片隔着中心的G滤光片配置于斜右上方向，B滤光片隔着中心的G滤光片排列于斜右下方向。
21.一种摄像装置，具备权利要求1～20中任一项所述的彩色摄像元件。
CN201280064976.4A 2011-12-27 2012-12-27 彩色摄像元件 Expired - Fee Related CN104012085B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-286007 2011-12-27
JP2011286007 2011-12-27
PCT/JP2012/083839 WO2013100034A1 (ja) 2011-12-27 2012-12-27 カラー撮像素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104012085A CN104012085A (zh) 2014-08-27
CN104012085B true CN104012085B (zh) 2016-06-29

Family

ID=48697513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280064976.4A Expired - Fee Related CN104012085B (zh) 2011-12-27 2012-12-27 彩色摄像元件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9036061B2 (zh)
EP (1) EP2800384A4 (zh)
JP (1) JP5621054B2 (zh)
CN (1) CN104012085B (zh)
WO (1) WO2013100034A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014007279A1 (ja) * 2012-07-06 2014-01-09 富士フイルム株式会社 カラー撮像素子および撮像装置
JP2015115345A (ja) * 2013-12-09 2015-06-22 株式会社東芝 固体撮像装置
US9743015B2 (en) * 2015-05-22 2017-08-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Image capturing apparatus and method of controlling the same
JP2017099616A (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 ソニー株式会社 手術用制御装置、手術用制御方法、およびプログラム、並びに手術システム
US9716868B1 (en) * 2016-03-03 2017-07-25 Omnivision Technologies, Inc. Color filter including diamond-shaped pixels
CN107068729B (zh) * 2017-05-09 2020-06-02 京东方科技集团股份有限公司 像素结构及其制作方法、显示基板和显示装置
US10440294B1 (en) * 2018-09-05 2019-10-08 Google Llc Compact color and depth imaging system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1774935A (zh) * 2003-02-21 2006-05-17 索尼株式会社 固态图像拾取设备及其驱动方法
CN101233762A (zh) * 2005-07-28 2008-07-30 伊斯曼柯达公司 具有改善的光敏感度的图像传感器
CN101854488A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 索尼公司 固体摄像装置、固体摄像装置的信号处理方法以及摄像装置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58219889A (ja) * 1982-06-14 1983-12-21 Shoichi Tanaka 固体撮像装置
JPH0823543A (ja) 1994-07-07 1996-01-23 Canon Inc 撮像装置
JPH0823542A (ja) 1994-07-11 1996-01-23 Canon Inc 撮像装置
JP3724882B2 (ja) * 1996-08-14 2005-12-07 シャープ株式会社 カラー固体撮像装置
JP3830590B2 (ja) 1996-10-30 2006-10-04 株式会社東芝 固体撮像装置
EP0930789B1 (en) 1998-01-20 2005-03-23 Hewlett-Packard Company, A Delaware Corporation Colour image pickup device
US6657755B1 (en) * 1999-02-19 2003-12-02 Micron Technology, Inc. Diagonalized image sensor pixels
JP4098438B2 (ja) 1999-04-15 2008-06-11 オリンパス株式会社 カラー撮像素子及びカラー撮像装置
EP2381688B1 (en) 2001-01-09 2014-06-25 Sony Corporation Image pick up device
US7202900B2 (en) * 2001-08-22 2007-04-10 Florida Atlantic University Method of producing frame pair signals from an image sensor and method for displaying same
JP4307780B2 (ja) * 2002-03-07 2009-08-05 富士フイルム株式会社 固体撮像装置およびその信号読出し方法
JP2003284084A (ja) 2002-03-20 2003-10-03 Sony Corp 画像処理装置および方法、並びに画像処理装置の製造方法
JP4019417B2 (ja) 2003-01-14 2007-12-12 ソニー株式会社 画像処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム
SE525665C2 (sv) * 2003-05-08 2005-03-29 Forskarpatent I Syd Ab Matris av pixlar samt elektronisk bildanordning innefattande nämnda matris av pixlar
JP4385282B2 (ja) 2003-10-31 2009-12-16 ソニー株式会社 画像処理装置および画像処理方法
JP4183635B2 (ja) * 2004-02-16 2008-11-19 富士フイルム株式会社 固体撮像装置
KR100494098B1 (ko) * 2004-06-28 2005-06-10 엠텍비젼 주식회사 Cmos 이미지 센서
JP4587450B2 (ja) * 2004-07-29 2010-11-24 富士フイルム株式会社 固体撮像装置
US7570290B2 (en) * 2004-12-27 2009-08-04 Sony Corporation Drive method for solid-state imaging device, solid-state imaging device, and imaging apparatus
US7821553B2 (en) 2005-12-30 2010-10-26 International Business Machines Corporation Pixel array, imaging sensor including the pixel array and digital camera including the imaging sensor
JP4662883B2 (ja) 2006-05-15 2011-03-30 富士フイルム株式会社 二次元カラー固体撮像素子
KR100818724B1 (ko) * 2006-07-19 2008-04-01 삼성전자주식회사 Ｃｍｏｓ 이미지 센서와 이를 이용한 이미지 센싱 방법
US7944482B2 (en) * 2006-07-28 2011-05-17 Sanyo Electric Co., Ltd. Pixel information readout method and image pickup apparatus
US7769230B2 (en) 2006-11-30 2010-08-03 Eastman Kodak Company Producing low resolution images
US7701496B2 (en) * 2006-12-22 2010-04-20 Xerox Corporation Color filter pattern for color filter arrays including a demosaicking algorithm
JP5082528B2 (ja) 2007-03-23 2012-11-28 ソニー株式会社 固体撮像装置及び撮像装置
JP4905279B2 (ja) * 2007-07-20 2012-03-28 ソニー株式会社 撮像回路および撮像装置
JP2009060342A (ja) 2007-08-31 2009-03-19 Fujifilm Corp 撮像装置及びｃｃｄ型固体撮像素子の駆動方法
JP2009065478A (ja) * 2007-09-06 2009-03-26 Fujifilm Corp 固体撮像素子の駆動方法及び撮像装置
WO2009151903A2 (en) 2008-05-20 2009-12-17 Pelican Imaging Corporation Capturing and processing of images using monolithic camera array with hetergeneous imagers
JP5149143B2 (ja) 2008-12-24 2013-02-20 シャープ株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器
US8350940B2 (en) * 2009-06-08 2013-01-08 Aptina Imaging Corporation Image sensors and color filter arrays for charge summing and interlaced readout modes
US8723994B2 (en) * 2010-04-06 2014-05-13 Omnivision Technologies, Inc. Imager with variable area color filter array and pixel elements

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1774935A (zh) * 2003-02-21 2006-05-17 索尼株式会社 固态图像拾取设备及其驱动方法
CN101233762A (zh) * 2005-07-28 2008-07-30 伊斯曼柯达公司 具有改善的光敏感度的图像传感器
CN101854488A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 索尼公司 固体摄像装置、固体摄像装置的信号处理方法以及摄像装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013100034A1 (ja) 2013-07-04
US20140307140A1 (en) 2014-10-16
JPWO2013100034A1 (ja) 2015-05-11
CN104012085A (zh) 2014-08-27
US9036061B2 (en) 2015-05-19
EP2800384A1 (en) 2014-11-05
WO2013100034A9 (ja) 2014-07-24
JP5621054B2 (ja) 2014-11-05
EP2800384A4 (en) 2015-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104012085B (zh) 彩色摄像元件
CN102884796B (zh) 彩色成像元件
RU2551649C2 (ru) Устройство формирования цветного изображения
KR100982685B1 (ko) 고성능 컬러 필터 모자이크 어레이를 위한 시스템 및 방법
CN102959958B (zh) 彩色成像设备
CN104412581B (zh) 彩色摄像元件及摄像装置
US9313466B2 (en) Color imaging element
US9159758B2 (en) Color imaging element and imaging device
WO2014006931A1 (ja) カラー撮像素子および撮像装置
CN104012084B (zh) 彩色摄像元件
US9324749B2 (en) Color imaging element and imaging device
CN104025578B (zh) 彩色摄像元件
CN104429061B (zh) 彩色摄像元件和摄像装置
CN104025582B (zh) 彩色摄像元件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160629

Termination date: 20191227