CN201414202Y - 一种单片ccd彩色图像的生成器件 - Google Patents

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

一种单片CCD彩色图像的生成器件

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。

Images