CN102884796B - 彩色成像元件 - Google Patents

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Abstract

通过将具有预定的彩色滤色器阵列的彩色滤色器定位在多个像素上来获得单板式彩色成像元件，其中多个像素包含排列在水平和竖直方向上的光电转换器。彩色成像元件中的彩色滤色器阵列包含预定的基础阵列图案（P），该基础阵列图案（P）包括与最有助于获得亮度信号的绿色（G）对应的G滤色器，与非绿色的红色（R）和蓝色（B）对应的R滤色器和B滤色器。基础阵列图案（P）在水平和竖直方向上重复排列。G滤色器定位在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上，R滤色器和B滤色器定位在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上。对应于G滤色器的G像素个数比率大于对应于R滤色器和B滤色器的R像素和B像素各自的个数比率。

Description

彩色成像元件
技术领域
本发明涉及一种彩色成像元件，特别是能够抑制彩色波纹的产生并提高分辨率的彩色成像元件。
背景技术
单板式彩色成像元件的输出图像是RAW图像（镶嵌图像）。因而，通过根据周围像素对缺失颜色的像素进行插值的处理（同步处理）来获得多通道的图像。此时，在高频图像信号的再现特性上会存在问题。与黑白成像元件相比，彩色成像元件拍摄的图像中容易发生混叠，于是扩大再现频带来提高分辨率同时抑制彩色波纹（失真颜色）就显得很重要。
原色Bayer阵列是广泛应用于单板式彩色成像元件的彩色阵列，其包括按方格图案排列的绿色（G）像素以及相继排列成直线型的红色（R）和蓝色（B）像素。因而，G信号在斜向方向的高频信号的产生中存在再现准确性问题，R和B信号在水平和竖直方向的高频信号的产生中存在再现准确性问题。
如图13的(A)所示的黑白竖直条纹图案（高频图像）进入如图13的(B)所示的Bayer阵列的成像元件，其图案被分为Bayer彩色阵列来对照颜色。如图13的(C)到图13的(E)所示，R形成浅的单调彩色图像，B形成深的单调彩色图像，而G形成深浅交错彩色图像。尽管RGB图像与原始的黑白图像相比不存在密度差别（电平差），但图像的着色取决于彩色阵列及输入频率。
类似地，如图14的(A)所示的黑白斜条纹高频图像进入如图14的(B)所示的Bayer阵列的成像元件，其图案被分为Bayer彩色阵列来对照颜色。如图14的(C)到图14的(E)所示，R和B分别形成浅的单调彩色图像，而G形成深的单调彩色图像。假设黑色值为0，白色值为255，黑白斜条纹高频图像变为绿色，因为只有G值为255。此时，斜向高频图像不能在Bayer阵列中被准确地再现。
在使用单板式彩色成像元件的成像设备中，由晶体等各向异性物质组成光学低通滤波器，其通常布置在彩色成像元件的前侧以阻止光学地减少高频波。然而，虽然在此方法中由交叠高频信号产生的着色会减少，但相应地存在分辨率降低的问题。
为了解决上述问题，提出了一种彩色成像元件，其中彩色成像元件的彩色滤色器阵列是三色随机阵列，其满足任意目标像素在其四面均与包括该目标像素颜色在内的三种颜色相邻的阵列约束条件（PTL1）。
还提出了一种彩色滤色器阵列的图像传感器，其中图像传感器包括具有不同光谱灵敏度的多个滤色器，所述多个滤色器中的第一和第二滤色器以第一预定周期交替地布置在图像传感器像素网格中的一个对角线方向上，并且以第二预定周期交替布置在另一个对角线方向上（PTL2）。
另外提出了一种彩色阵列，其中在RGB三原色的彩色固态成像元件中以Z字形在竖直方向上布置包括水平布置的R、G和B的三个像素的组，使得RGB的出现频率相等并且使得成像平面上的任意直线（水平、竖直和斜线）通过所有颜色（PTL3）。
此外，还提出了一种彩色成像元件，其中RGB三原色中的R和B在水平和竖直方向上每隔三个像素进行布置，并且G被排列在R和B之间（PTL4）。
引用列表
专利文件
PTL1：日本专利申请公开No.2000-308080；
PTL2：日本专利申请公开No.2005-136766；
PTL3：日本专利申请公开No.11-285012；
PTL4：日本专利申请公开No.8-23543。
发明内容
{技术问题}
在PTL1中描述的彩色成像元件中，滤色器阵列是随机的，且每个随机图案需要在后续阶段进行同步（插值）处理以优化。问题在于同步处理是复杂的。虽然随机阵列对于低频波颜色波纹是有效的，但随机阵列对于高频段的失真颜色并不有效。
在PTL2中描述的图像传感器中，G像素（亮度像素）按方格图案布置。因此，存在在受限的分辨率区域（尤其是斜向）中像素再现准确性不高的问题。
在PTL3中描述的彩色固态成像元件在任意直线上包括所有颜色的彩色滤色器，其具有抑制失真颜色产生的优点。然而，RGB的像素个数比率是相等的，且存在其高频再现性比Bayer阵列的高频再现性低的问题。在Bayer阵列中，最有助于获得亮度信号的G像素个数比率是R像素个数比率和B像素个数比率的两倍。
同时在PTL4中描述的彩色成像元件中G像素个数比率相对于R像素个数比率和B像素个数比率远大于其在Bayer阵列中的个数比率，且在水平或竖直方向上只有G像素线。因此，彩色成像元件在水平或竖直方向上对于高频段的失真颜色并不有效。
本发明鉴于上述情况而产生，本发明的目的是提出一种彩色成像元件，其可以抑制失真颜色的产生并且提高分辨率，从而与传统随机阵列相比能够简化后续阶段的处理。
{解决问题的技术手段}
为达到目的，根据本发明一个方面的发明提供了单板式彩色成像元件，其包含以预定的彩色滤色器阵列排列在多个像素上的多个彩色滤色器，所述多个像素由在水平和竖直方向上排列的光电转换元件组成，其中彩色滤色器阵列包含预定的基础阵列图案，该基础阵列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的多个第一滤色器以及与第一颜色之外的两个或更多个第二颜色对应的第二滤色器，基础阵列图案重复排列在水平和竖直方向上，一个或多个第一滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向上的每条线上，一个或多个第二滤色器按基础阵列图案排列在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上，与第一滤色器对应的第一颜色的像素个数比率大于与第二滤色器对应的第二颜色的每个颜色的像素个数比率。
根据本发明一个方面的彩色成像元件，与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。因此，在高频区域的同步处理的再现准确性可以得到提高。与第一颜色之外的两个或更多个第二颜色对应的一个或多个第二滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上。因此，彩色波纹（失真颜色）的产生会得到抑制，且分辨率也会得到提高。
在彩色滤色器阵列中，预定的基础阵列图案重复排列在水平和竖直方向上。因此，后续阶段的同步（插值）处理过程可以按照重复模式执行，而且相比于传统随机阵列可以简化后续阶段的处理过程。
与第一滤色器对应的第一颜色的像素个数比率不同于与第二滤色器对应的第二颜色的每个颜色的像素个数比率。特别地，最有助于获得亮度信号的第一颜色的像素个数比率大于与第二滤色器对应的第二颜色的每个颜色的像素个数比率。因此，混叠可以得到抑制，而且高频再现性极好。
在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，彩色滤色器阵列包含第一滤色器在水平、竖直和斜向（NE，NW）方向的每条线上延续两个或更多像素的部分。
因此，可以以最小的像素间隔确定水平、竖直和斜向（NE，NW）方向中亮度稍微变化的方向（高相关性方向）。
在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，彩色滤色器阵列包含由第一滤色器组成的对应于2×2像素的方阵列。2×2像素的像素值可以用来确定水平、竖直和斜向（NE，NW）方向中具有高相关性的方向。
优选地，在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，所述按照预定基础阵列图案的彩色滤色器阵列关于基础阵列图案的中心形成点对称。因此，后续级处理电路的电路尺寸可以得到减小。
优选地，在根据本发明中另一方面的彩色成像元件中，预定的基础阵列图案是对应于N×N像素（N：大于等于4小于等于8的整数）的一个方阵列。当N小于4时，根据本发明的彩色滤色器的条件得不到满足。当N大于8时，同步处理等信号处理过程变得复杂，而增大基础阵列图案的面积并不能得到特别有利的效应。
优选地，在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，预定的基础阵列图案是对应于6×6像素的方阵列图案。
如上文所述，优选的是预定基础阵列图案是对应于N×N像素的方阵列图案，并且N是大于等于4小于等于8的整数。对于N，偶数比奇数在同步处理中具有更好的优点。当N等于4时，基础阵列图案并不包含第一滤色器在水平、竖直、斜向（NE，NW）方向的每条线上延续两个或更多像素的部分，这在确定亮度稍微变化的方向时是不利的。当N等于8时，相比于N等于6，信号处理更为复杂。因此，基础阵列图案中最优选的是N等于6，即对应于6×6像素的方阵列图案。
优选地，在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，彩色滤色器阵列包含处于3×3像素组中心及四个角位置的第一滤色器，且该3×3像素组在水平和竖直方向上重复排列。第一滤色器布置在3×3像素组的四个角。因此，如果3×3像素组在水平和竖直方向上重复排列，则彩色滤色器阵列则包含与第一滤色器的2×2像素对应于的方阵列。2×2像素的像素值可以被用来确定水平、竖直、斜向（NE，NW）方向中具有高相关性的方向，并且第一滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜向（NE，NW）方向的每条线上。
在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，第二滤色器可以布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜向（NE，NW）方向的每条线上。因此，斜向方向的颜色再现性可以得到提高。
在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，第一颜色是绿色（G），第二颜色是红色（R）和蓝色（B）。
优选地，在根据本发明另一方面的彩色成像元件中，预定的基础阵列图案是对应于6×6像素的方阵列图案，并且彩色滤色器阵列包括：对应于3×3像素的第一阵列，该第一阵列包含布置在中心及四个角的G滤色器，穿过中心处的G滤色器竖直布置的B滤色器，和穿过中心处的G滤色器水平布置的R滤色器；对应于3×3像素的第二阵列，该第二阵列包含布置在中心及四个角的G滤色器，穿过中心处的G滤色器竖直布置的R滤色器，和穿过中心处的G滤色器水平布置的B滤色器，第一和第二阵列在水平和竖直方向上交替排列。
基础阵列图案包含对应于2×2像素的方阵列的G滤色器，且基础阵列图案在关于基础阵列图案中心形成点对称时面积最小。根据具有上述构造的彩色滤色器阵列，当从第一或第二阵列中提取5×5像素（镶嵌图像的局部区域）时，2×2像素的G像素处在5×5像素的四个角上。2×2像素的G像素的像素值可以被用来确定四个方向上的相关性方向。
发明的有益效果
根据本发明，对应于最有助于获得亮度信号的第一颜色的第一滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上，与第一滤色器对应的第一颜色的像素个数比率大于与第一颜色之外的两个或多个颜色的第二滤色器对应的第二颜色的每个颜色的像素个数比率。因此，高频区域同步处理的再现准确性可以得到提高，且混淆可以得到抑制。
对应于第一颜色之外的两个或多个第二颜色的一个或多个第二滤色器按基础阵列图案布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上。因此，彩色波纹（失真颜色）的产生会得到抑制从而提高分辨率。
在根据本发明的彩色滤色器阵列中，预定的基础阵列图案重复排列在水平和竖直方向上。因此，后续阶段中同步（插值）处理可以按照重复模式执行，且后续阶段处理相比于传统随机阵列可以得到简化。
附图说明
图1是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第一实施例的示意图。
图2是示出了包含在根据第一实施例的彩色成像元件的彩色滤色器阵列中的基础阵列图案的示意图。
图3是示出了第一实施例的彩色成像元件的彩色滤色器阵列中包括的6×6像素的基础阵列图案被分成3×3像素的A阵列和B阵列并且对A阵列和B阵列进行排列的状态的示图。
图4是用于说明通过第一实施例的彩色成像元件的彩色滤色器阵列中包含的2×2像素的G像素的像素值来确定相关性方向的方法的示意图。
图5是用于说明彩色成像元件的彩色滤色器阵列中包含的基本阵列图案的概念的示意图。
图6是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第二实施例的示意图。
图7是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第三实施例的示意图。
图8是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第四实施例的示意图。
图9是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第五实施例的示意图。
图10是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第六实施例的示意图。
图11是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第七实施例的示意图。
图12是示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第八实施例的示意图。
图13是用于说明彩色滤色器按Bayer阵列排列的传统彩色成像元件的问题的示意图。
图14是用于说明彩色滤色器按Bayer阵列排列的传统彩色成像元件的问题的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的优选实施例详细地进行说明。
{彩色成像元件的第一实施例}
图1所示为根据本发明的单板式彩色成像元件的第一实施例示意图。图1详细地展示了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
彩色成像元件包括：由排列在水平和竖直方向（二维阵列）上的光电转换元件组成的多个像素（未示出）；布置在像素的光接收表面上的图1所示彩色滤色器阵列中的彩色滤色器。在每个像素上布置红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）的三原色彩色滤色器之一。
彩色成像元件不局限于CCD（电荷耦合器件）彩色成像元件，可以是其它类型的成像元件，如CMOS（互补金属氧化物半导体）成像元件。
<彩色滤色器阵列的特征>
第一实施例的彩色成像元件中的彩色滤色器阵列具有如下特征（1）、（2）、（3）、（4）和（5）。
{特征（1）}
图1所示的彩色滤色器阵列包括由对应于6×6像素的方阵列图案组成的基础阵列图案P（粗边框所表示的图案），基础阵列图案P重复排列在水平和竖直方向上。因此，彩色滤色器阵列包含按预定周期进行布置的R、G和B各颜色的滤色器（R滤色器、G滤色器和B滤色器）。
这样，R滤色器、G滤色器和B滤色器按预定周期进行布置。因此，可根据重复模式对从彩色成像元件中读出的R、G和B信号进行同步（插值）处理等。
当基于基础阵列图案P执行缩小处理以缩小图像时，经缩小处理后的缩小图像的彩色滤色器阵列与经缩小处理前的彩色滤色器阵列是相同的。因此，可以使用通用的处理电路。
{特征（2）}
图1所示的彩色滤色器阵列中，对应于最有助于获得亮度信号的颜色（本实施例中的G颜色）的G滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。
对应于亮度像素的G滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。因此可以不考虑高频波的方向而改善高频区域内的同步处理的再现准确度。
{特征（3）}
在图1所示的彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G和B滤色器的R像素、G像素和B像素的像素个数分别为8像素、20像素和8像素。因此，RGB像素的像素个数比为2:5:2，且最有助于获得亮度信号的G像素个数比率大于其他颜色的R和B像素每一个的个数比率。
G像素个数比率与R像素和B像素每一个的个数比率是不同的，特别地，最有助于获得亮度信号的G像素个数比率大于R像素和B像素每一个的个数比率。因此，同步处理过程中的混叠可以得到抑制，高频重现性也可以得到提高。
{特征（4）}
图1所示的彩色滤色器阵列中，对应于除G颜色之外的两个或多个颜色（本实施例中的R和B颜色）的一个或多个R和B滤色器以基础阵列图案P布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上。
R和B滤色器布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上。因而，彩色波纹（失真颜色）的产生可以得到抑制。因此，可以不通过在光学系统中的从入射平面到成像平面的光学通路上布置光学低通滤波器的方法来抑制失真颜色的产生。即使运用了光学低通滤波器，也可以运用抑制失真颜色产生的阻断高频部分效应较小的滤波器，因而可以防止分辨率损耗。
图2示出了图1所示的基础阵列图案P被分成4个3×3像素组的状态。
如图2所示，基础阵列图案P可理解为是这样一种图形，其包含在水平和竖直方向上交替排列的被围绕在一个实线边框内的3×3像素A阵列和被围绕在一个虚线边框内的3×3像素B阵列。
每个A和B阵列包含布置在四个角和中心作为亮度像素的G滤色器，且G滤色器布置在两个对角线上。在A阵列中，R滤色器布置在水平方向上，B滤色器布置在竖直方向上，穿过中心的G滤色器。同时，在B阵列中，B滤色器布置在水平方向上，R滤色器布置在竖直方向上，穿过中心的G滤色器。因而，虽然R和B滤色器在A和B阵列中的位置关系是相反的，但其余排列是相同的。
如图3所示，A和B阵列在水平和竖直方向上交替排列，且A和B阵列四个角上的G滤色器组成了对应于2×2像素的方阵列G滤色器。
作为亮度像素的G滤色器在A和B阵列3×3像素中布置在四个角及中心，且3×3像素在水平和竖直方向上交替排列从而形成了对应于2×2像素的方阵列G滤色器。这些阵列满足特征（1）、（2）和（3），且满足如下描述的特征（5）。
{特征（5）}
如图1所示的彩色滤色器阵列包含对应于G滤色器的2×2像素的方阵列。
如图4所示，G滤色器的2×2像素被提取出来以计算水平方向上G像素的像素值的绝对差值、竖直方向上G像素的像素值的绝对差值、斜线方向（右上斜线和左上斜线方向）上G像素的像素值的绝对差值。这样，可以确定与水平、竖直和斜线方向中的具有小绝对值差的方向有相关性。
因此，根据彩色滤色器阵列，最小像素间隔上的G像素信息可以用来确定水平、竖直和斜线方向中的高相关性方向。方向确定结果可以运用在基于周围像素的插值处理（同步处理）中。
如图3所示，当3×3像素的A或B阵列的像素是同步处理的目标像素，并且从A或B阵列周围提取了5×5像素（镶嵌图像的部分区域）时，2×2像素的G像素处在5×5像素的四个角上。利用最小像素间隔的G像素信息，2×2像素的G像素的像素值可以用来确定四个方向中的相关性方向。
{特征（6）}
图1所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案关于基础阵列图案的中心（四个G像素的中心）呈点对称。如图2所示，基础阵列图案中A和B阵列也关于中心处的G滤色器呈点对称。
对称性可以减少和简化后续阶段处理电路的电路面积。
在如图5粗边框中所示的基础阵列图案P中，第一到第六水平方向线中第一和第三线上的彩色滤色器阵列包含GBGGRG，第二线上的彩色滤色器阵列包含RGRBGB，第四和第六线上的彩色滤色器阵列包含GRGGBG，第五线上的彩色滤色器阵列包含BGBRGR。
图5中，假设通过在水平和竖直方向上将基础阵列图案P移位一个像素得到的基础阵列图案为P'，通过在水平和竖直方向上将基础阵列图案P移位两个像素得到的基础阵列图案为P''，则即使在水平和竖直方向上重复排列基础阵列图案P'和P''，彩色滤色器阵列也是相同的。
因而，存在多种基础阵列图案，通过在水平和竖直方向上重复排列该些基础阵列图案可以形成如图5所示的彩色滤色器阵列。在第一实施例中，为方便起见，将作为点对称的基础阵列图案的基础阵列图案P叫做基础阵列图案。
虽然对于下面描述的其他实施例中的每个彩色滤色器阵列存在多种基础阵列图案，但将其代表叫做彩色滤色器的基础阵列图案。
{彩色成像元件的第二实施例}
图6为示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第二实施例的示意图。图6特别地示出了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
第二实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列包含由对应于4×4像素的方阵列图案组成的基础阵列图案（粗边框所示的图案）。该基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列。
如第一实施例中一样，彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的G滤色器和布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上的R和B滤色器。
基础阵列图案关于基础阵列图案的中心点对阵。
同时，彩色滤色器阵列不包含对应于G滤色器的2×2像素的方阵列。然而，彩色滤色器阵列包含在水平方向上彼此相邻的G滤色器和在斜线方向（右上斜线和右下斜线方向）上彼此相邻的G滤色器。
在竖直方向上，G滤色器穿过R或B滤色器。因而，对应于G滤色器的G像素的像素值可以用来确定竖直方向上的相关性。
在图6所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G和B滤色器的R像素、G像素和B像素的像素个数分别为4像素、8像素和4像素。因而，RGB像素个数比例为1:2:1，且最有助于获得亮度信号的G像素的个数比率大于其他颜色R像素和B像素每一个的个数比率。
如上所述，第二实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列具有与第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器的特征（1）、（2）、（3）、（4）和（6）相同的特征。
{彩色成像元件的第三实施例}
图7为示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第三实施例的示意图。图7详细地说明了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
第三实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列包含由对应于5×5像素的方阵列图案组成的基础阵列图案（粗边框所示的图案），且该基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列。
如第一实施例中一样，彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的G滤色器和布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上的R和B滤色器。
在图7所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G和B滤色器的R像素、G像素和B像素的像素个数分别为7像素、11像素和7像素。因而，RGB像素个数比例为7:11:7，且最有助于获得亮度信号的G像素的个数比率大于其他颜色R像素和B像素每一个的个数比率。
基础阵列图案并非点对称，且基础阵列图案不包括一个对应于由G滤色器组成的2×2像素的方阵列。
第三实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列具有与第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器的特征（1）、（2）、（3）和（4）相同的特征。
{彩色成像元件的第四实施例}
图8为示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第四实施例的示意图。图8详细地说明了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
如第三实施例中所示，第四实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列包含由对应于5×5像素的方阵列图案组成的基础阵列图案（粗边框所示的图案），且该基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列。
如第一实施例中一样，第四实施例的彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的G滤色器和布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上的R和B滤色器。
在图8所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G和B滤色器的R像素、G像素和B像素的像素个数分别为6像素、13像素和6像素。因而，RGB像素个数比例为6:13:6，且最有助于获得亮度信号的G像素的个数比率大于其他颜色R像素和B像素每一个的个数比率。
虽然彩色滤色器阵列不包括对应于2×2像素G滤色器的方阵列，但该彩色滤色器阵列包括一组彼此相邻的4像素G滤色器。在水平、竖直和斜线方向上的相关性可以基于4像素的像素值以最小像素间隔确定。基础阵列图案并非点对称。
第四实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列具有与第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的特征（1）、（2）、（3）、（4）和（5）相同的特征。
{彩色成像元件的第五实施例}
图9为示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第五实施例的示意图。图9详细地说明了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
如第三实施例中一样，第五实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列包含由对应于5×5像素的方阵列图案组成的基础阵列图案（粗边框所示的图案），且该基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列。
彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的G滤色器和布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的R和B滤色器。
因而，彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的所有R、G和B滤色器。因此，斜线方向上的颜色再现性可以进一步提高，且这是不包含在第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的特征。
在图9所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G和B滤色器的R像素、G像素和B像素的像素个数分别为8像素、9像素和8像素。因而，RGB像素的个数比例为8:9:8，且最有助于获得亮度信号的G像素的个数比率大于其他颜色R像素和B像素每一个的个数比率。
同时，彩色滤色器阵列不包括对应于2×2像素G滤色器的方阵列，且基础阵列图案并非点对称。
第五实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列具有与第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的特征（1）、（2）、（3）和（4）相同的特征。
{彩色成像元件的第六实施例}
图10为示出了根据本发明的单板式彩色成像元件的第六实施例的示意图。图10详细地说明了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
第六实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列包含由对应于7×7像素的方阵列图案组成的基础阵列图案（粗边框所示的图案），且该基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列。
如第一实施例中一样，彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的G滤色器和布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上的R和B滤色器。
在图10所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G和B滤色器的R像素、G像素和B像素的像素个数分别为12像素、25像素和12像素。因而，RGB像素个数比例为12:25:12，且最有助于获得亮度信号的G像素的个数比率大于其他颜色R像素和B像素每一个的个数比率。
基础阵列图案包括对应于2×2像素G滤色器的方阵列，且基础阵列图案关于基础阵列图案的中心点对阵。
第六实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列具有与第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的特征（1）、（2）、（3）、（4）、（5）和（6）相同的特征。
{彩色成像元件的第七实施例}
图11为示出了根据本发明的单板彩色成像元件的第七实施例的示意图。图11详细地说明了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
第七实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列包含由对应于8×8像素的方阵列图案组成的基础阵列图案（粗边框所示的图案），且基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列。
如第一实施例中一样，彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的G滤色器和布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上的R和B滤色器。
在图11所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G和B滤色器的R像素、G像素和B像素的像素个数分别为16像素、32像素和16像素。因而，RGB像素个数比例为1:2:1，且最有助于获得亮度信号的G像素的个数比率大于其他颜色R像素和B像素每一个的个数比率。
基础阵列图案包括一个对应于2×2像素G滤色器的方阵列，且基础阵列图案关于基础阵列图案的中心点对阵。
当基础阵列图案被分为4组4×4像素时，4×4像素的对角线阵列相同，且在水平和竖直方向上彼此相邻的4×4像素阵列中R和B滤色器的位置关系相反。其余排列则相同。
第七实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列具有与第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的特征（1）、（2）、（3）、（4）、（5）和（6）相同的特征。
{彩色成像元件的第八实施例}
图12为示出了根据本发明的单板彩色成像元件的第八实施例的示意图。图12特别地示出了布置在彩色成像元件上的彩色滤色器的彩色滤色器阵列。
第一到第七实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列是RGB三原色彩色滤色器的彩色滤色器阵列。第八实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的不同点在于，其阵列是除RGB滤色器之外还包含翠绿色（E）的E滤色器的四种颜色滤色器的彩色滤色器阵列。
第八实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列包含由对应于8×8像素的方阵列图案组成的基础阵列图案（粗边框所示的图案），且基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列。
彩色滤色器阵列包含布置在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上的G滤色器和布置在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上的R、B和E滤色器。
图12所示彩色滤色器阵列的基础阵列图案中，对应于基础阵列图案中R、G、B和E滤色器的R像素、G像素、B像素和E像素的像素个数分别为16像素、24像素、16像素和8像素。因而，RGBE像素个数比例为2:3:2:1，且最有助于获得亮度信号的G像素个数比率大于其他颜色R像素、B像素和E像素每一个的个数比率。
基础阵列图案包括一个对应于2×2像素G滤色器的方阵列，且基础阵列图案关于基础阵列图案的中心点对阵。
第八实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列具有与第一实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的特征（1）、（2）、（3）、（4）、（5）和（6）相同的特征。
{其他}
在实施例中描述了RGB三原色彩色滤色器的彩色滤色器阵列以及包含RGB三原色之外的另一个颜色（如，翠绿色（E））的四种颜色彩色滤色器的彩色滤色器阵列，但是彩色滤色器的类型并不局限于实施例。
本发明也可以应用于包含与RGB原色互补的C（青色）、M（紫红色）和Y（黄色）以及G的四种互补颜色彩色滤色器的彩色滤色器阵列中。
虽然在实施例中彩色成像元件的彩色滤色器阵列的水平和竖直方向上重复排列对应于N×N（N：大于等于4的整数）的基础阵列图案方阵列，但也可以在水平和竖直方向上重复排列对应于N×M（N，M：大于等于4的整数，且N≠M）像素的矩形基础阵列图案。
本发明并不局限于实施例，且很显然在不超出本发明范围的情况下可以有很多改变。

Claims (14)

1.单板式的彩色成像元件，包含以预定的彩色滤色器阵列排列在多个像素上的多个彩色滤色器，所述多个像素由排列在水平和竖直方向上的光电转换元件组成，其中
彩色滤色器阵列包含预定的基础阵列图案，该基础阵列图案包括与最有助于获得亮度信号的第一颜色对应的第一滤色器和与除第一颜色之外的两个或更多第二颜色对应的第二滤色器，基础阵列图案在水平和竖直方向上重复排列，
一个或多个第一滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上，
在基础阵列图案内，两个或更多第二颜色中的每一个颜色的一个或多个第二滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平和竖直方向的每条线上，
与第一滤色器对应的第一颜色的像素个数比率大于与第二滤色器对应的第二颜色的每个颜色的像素个数比率，且
彩色滤色器阵列包含其中第一滤色器在水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上在基础阵列图案内延续两个或更多像素的部分。
2.根据权利要求1的彩色成像元件，其中
彩色滤色器阵列包含对应于由第一滤色器组成的2×2像素的方阵列。
3.根据权利要求1的彩色成像元件，其中
所述预定的基础阵列图案的彩色滤色器阵列关于基础阵列图案的中心呈点对称。
4.根据权利要求1的彩色成像元件，其中
预定的基础阵列图案是对应于N×N像素的方阵列图案，其中N为大于等于4小于等于8的整数。
5.根据权利要求4的彩色成像元件，其中
预定的基础阵列图案是对应于6×6像素的方阵列图案。
6.根据权利要求1的彩色成像元件，其中
彩色滤色器阵列包含处于3×3像素组的中心及四个角的第一滤色器，并且所述3×3像素组在水平和竖直方向上重复排列。
7.根据权利要求1的彩色成像元件，其中
第二滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。
8.根据权利要求2的彩色成像元件，其中
第二滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。
9.根据权利要求3的彩色成像元件，其中
第二滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。
10.根据权利要求4的彩色成像元件，其中
第二滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。
11.根据权利要求5的彩色成像元件，其中
第二滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。
12.根据权利要求6的彩色成像元件，其中
第二滤色器排列在彩色滤色器阵列的水平、竖直和斜线（NE，NW）方向的每条线上。
13.根据权利要求1至12中任一个的彩色成像元件，其中
第一颜色为绿色（G），第二颜色为红色（R）和蓝色（B）。
14.根据权利要求13的彩色成像元件，其中
预定的基础阵列图案是一个对应于6×6像素的方阵列图案，并且
所述彩色滤色器阵列包括：对应于3×3像素的第一阵列，所述第一阵列包含布置在中心及四个角的G滤色器、穿过中心处的G滤色器而竖直排列的B滤色器、和穿过中心处的G滤色器而水平排列的R滤色器；对应于3×3像素的第二阵列，所述第二阵列包含布置在中心及四个角的G滤色器、穿过中心处的G滤色器而竖直排列的R滤色器、和穿过中心处的G滤色器而水平排列的B滤色器，所述第一阵列和第二阵列在水平和竖直方向上交替排列。
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