CN201414202Y - 一种单片ccd彩色图像的生成器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种使彩色CCD还原色彩更真实,同时不增加其生产成本的单片CCD彩色图像的生成器件。本实用新型包括微透镜阵列和感光层,其特征是,所述微透镜阵列与感光层之间设置四基色滤色片,所述四基色滤色片上奇数排按照红色透光格、青色透光格依次排列,偶数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,或者奇数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,偶数排按照红色透光格、青色透光格依次排列的方式。本实用新型与传统Bayer滤色片相比,由于引入了第四种颜色作为分离色彩的基础色,因而具有色域更广,色彩更细腻的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种使单片CCD实现彩色图像生成功能的四基色分色滤色片器件。
背景技术
CCD(Charge Couple Device,电荷耦合器件)是目前主要的数码相机成像器件。
一般来说,彩色CCD的结构为三层,第一层是微透镜阵列,第二层是分色滤色片,第三层是感光层。其中,微透镜阵列可以使更多的光线到达感光层,由此提高CCD的感光效率。感光层则主要是负责将接收到的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片,将影像还原。单色CCD也具有上述结构。
由于CCD本身只能接收光强,不能接收光的颜色信息。因此CCD需要借助其他结构或器件才能实现彩色图像的获取,这些器件中,使用最广泛的是分色滤色片。
常见的CCD分色滤色片是RGB原色分色滤色片(Bayer滤色片),使用红绿蓝(Red,Green,Blue)三原色作为分色标准。其结构如附图1所示,滤色片上奇数排按照红色透光格(R)、绿色透光格依次排列(Gr),偶数排按照绿色透光格(Gb)、蓝色透光格依次排列(B),也有采用奇数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,偶数排按照红色透光格、绿色透光格依次排列的。Bayer滤光片的优势在于画质锐利,但缺点是色彩锐利有余细腻不足。此外Bayer滤色片的噪声比较严重。
另一种CMYK印刷四基色分色滤色片,使用青、品红、黄、黑(Cyan,Magenta,Yellow,blacK)四种印刷用染料四基色作为分色标准。由于引入了黄色,使得图像的颜色更细腻,但由于可以重现的色域有限,加上分辨率太低等问题,现在已经基本停止使用了。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是,克服现有技术中存在的不足,提供一种使彩色CCD还原色彩更真实,同时不增加其生产成本的单片CCD彩色图像的生成器件。
本实用新型单片CCD彩色图像的生成器件,通过下述技术方案予以实现,包括微透镜阵列和感光层,其特征是,所述微透镜阵列与感光层之间设置四基色滤色片,所述四基色滤色片上奇数排按照红色透光格、青色透光格依次排列,偶数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,或者奇数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,偶数排按照红色透光格、青色透光格依次排列的方式。
本实用新型与传统Bayer滤色片相比,由于引入了第四种颜色作为分离色彩的基础色,因而具有色域更广,色彩更细腻的优点。本实用新型与Bayer滤色片的表现色域对比图如附图5所示。RGB三点围成的区域是Bayer滤色片在CIE-RGB色彩空间中的表现色域,RGBC四点围成的区域是本实用新型在同一色彩空间中的表现色域。同时,由于本实用新型可以采用与Bayer滤色片一致的生产工艺进行生产,因此并没有额外增加生产成本。
附图说明
图1是Bayer分色滤色片结构图;
图2是RGBC四色分色滤色片结构图;
图3是CCD结构功能框图;
图4是色彩还原方法示意图;
图5是RGBC滤色片与Bayer滤色片表现色域对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
本实用新型四基色滤色片如图2所示,四基色滤色片上奇数排按照红色透光格(R)、青色透光格(C)依次排列,偶数排按照绿色透光格(G)、蓝色透光格(B)依次排列(或者奇数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,偶数排按照红色透光格、青色透光格依次排列的方式)。
彩色CCD结构功能框图如附图3所示,被摄物体1所反射或透射的光线通过CCD的微透镜阵列2后到达RGBC四基色滤色片3,在此处混合色光被分解成红绿蓝青四种“单色光”,上述“单色光”通过感光层4转变成相应的电信号,通过相关电路和芯片5进行图像还原处理。
依照CIE-RGB标准,各种颜色的光都可以由波长为700nm(红色)、546.1nm(绿色)和435.8nm(蓝色)的三种单色原色混合获得。以可以混合成一单位标准白光W时所需的红色光为一单位红色,所需的蓝色光为一单位蓝色,所需的绿色光为一单位绿色。即1W=1R+1G+1B。考虑到生产工艺的原因,实际使用的RGB三原色的光波长可能与CIE-RGB标准有出入,其色彩表现也因此略有不同。
本实用新型中所用青色(Cyan),是三原色中绿色(Green)和蓝色(Blue)依照1∶1比例混合所得的颜色。即1C=1G+1B。其具体表现,因不同厂商采用的RGB三原色的不同而不同。
各种颜色的光都可以由红绿蓝三原色组合而成,而本实用新型所使用的青色则是绿色和蓝色按比例相加得到的。因此理论上RGBC滤色片与Bayer滤色片所采用的色彩还原方法在原理上基本一致。由于分色滤色片在每个像素上只能透过一种颜色,为了同时获得另外两种原色的亮度值就必须采用插值计算的方法。一般采用相邻线性平均插值方法。
如附图4所示,CCD中心部位的各像素点插值方法如下:
位置f处的红色像素点,其对应的蓝色、绿色强度由abcegijk八个像素点提供。其算法为:
Rf=Rf;
Gf={[(Cg+Ce)/2-(Ba+Bc+Bi+Bk)/4]+(Gb+Gj)/2}/2;
Bf={[(Cg+Ce)/2-(Gb+Gj)/2]+(Ba+Bc+Bi+Bk)/4}/2;
位置g处的青色像素点,其对应的红绿蓝三色强度由bcdfhikl八个像素点提供。其算法为:
Rg=(Rf+Rh)/2;
Gg={[Cg-(Bc+Bk)/2]+(Gb+Gd+Gj+G1)/4}/2;
Bg={[Cg-(Gb+Gd+Gj+G1)/4]+(Bc+Bk)/2}/2;
位置j处的绿色像素点,其对应的红色、蓝色强度由efgikmno八个像素点提供。其算法为:
Rj=(Rf+Rn)/2;
Gj=Gj;
Bj={[(Ce+Cg+Cm+Co)/4-Gj]+(Bi+Bk)/2}/2;
位置k处的蓝色像素点,其对应的红色、绿色强度则由fghjlnop八个像素点提供。其算法为:
Rk=(Rf+Rh+Rn+Rp)/4;
Gk={[(Cg+Co)/2-Bk]+(Gj+G1)/2}/2;
Bk=Bk;
边缘处的像素点的插值方法依据中心位置的算法予以简化,不存在的像素点以0表示,分母也减掉相应的像素个数。
例如位置u处的绿色像素点,其对应的红色、蓝色强度由周围的stvwx五个像素点提供。其算法为:
Ru=(Rs+Rw)/2;
Gu=Gu;
Bu=[(Ct+Cx)/2-Gu+Bv]/2。
Claims (1)
1.一种单片CCD彩色图像的生成器件,包括微透镜阵列和感光层,其特征是,所述微透镜阵列与感光层之间设置四基色滤色片,所述四基色滤色片上奇数排按照红色透光格、青色透光格依次排列,偶数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,或者奇数排按照绿色透光格、蓝色透光格依次排列,偶数排按照红色透光格、青色透光格依次排列。
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