JP2002135792A - 固体撮像素子 - Google Patents
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- JP2002135792A JP2002135792A JP2000318081A JP2000318081A JP2002135792A JP 2002135792 A JP2002135792 A JP 2002135792A JP 2000318081 A JP2000318081 A JP 2000318081A JP 2000318081 A JP2000318081 A JP 2000318081A JP 2002135792 A JP2002135792 A JP 2002135792A
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- 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
- H04N25/133—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing panchromatic light, e.g. filters passing white light
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- 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
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- 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
- H04N25/135—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements
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- Multimedia (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Image Input (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 色による解像感の偏りの発生をなくし、輪郭
強調をつけて良好な画像が得られる固体撮像素子を提供
する。 【解決手段】 原色系のカラーフィルタ１を具備して成
る単板式の固体撮像素子のカラーフィルタ１において、
３原色のフィルタＲ，Ｇ，Ｂの配列の特定の画素にグレ
イフィルタＧｒａｙを配置形成する。
強調をつけて良好な画像が得られる固体撮像素子を提供
する。 【解決手段】 原色系のカラーフィルタ１を具備して成
る単板式の固体撮像素子のカラーフィルタ１において、
３原色のフィルタＲ，Ｇ，Ｂの配列の特定の画素にグレ
イフィルタＧｒａｙを配置形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原色系のカラーフ
ィルタを備えて成る単板式の固体撮像素子に係わる。
ィルタを備えて成る単板式の固体撮像素子に係わる。
【０００２】
【従来の技術】単板式のカラー用固体撮像素子において
は、センサ部上にオンチップカラーフィルタを形成し、
このオンチップカラーフィルタを複数色のカラーフィル
タが所定の配列で繰り返し配置された構成とすることに
より、所望の色の信号が出力されるようにしている。
は、センサ部上にオンチップカラーフィルタを形成し、
このオンチップカラーフィルタを複数色のカラーフィル
タが所定の配列で繰り返し配置された構成とすることに
より、所望の色の信号が出力されるようにしている。
【０００３】このカラーフィルタのカラーコーディング
（色配列）には多数の種類がある。そのうち、原色系
（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色）の色配列で、いわゆるベイ
ヤー配列がとられている。
（色配列）には多数の種類がある。そのうち、原色系
（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色）の色配列で、いわゆるベイ
ヤー配列がとられている。
【０００４】このベイヤー配列を図１１に示す。縦２画
素×横２画素の４画素で見ると、グリーン（緑）Ｇが対
角線状に斜めに２カ所に配置され、残りの２カ所の一方
にレッド（赤）Ｒが、他方にブルー（青）Ｂが配置され
ている。全体的にはグリーンＧが斜め方向に並ぶ形にな
っている。
素×横２画素の４画素で見ると、グリーン（緑）Ｇが対
角線状に斜めに２カ所に配置され、残りの２カ所の一方
にレッド（赤）Ｒが、他方にブルー（青）Ｂが配置され
ている。全体的にはグリーンＧが斜め方向に並ぶ形にな
っている。
【０００５】このベイヤー配列の特徴は、解像度に寄与
するグリーンＧの画素が水平方向のみ、もしくは垂直方
向のみに見ると毎画素存在する。図中Ｐｘは水平方向の
画素ピッチ、Ｐｙは垂直方向の画素ピッチを示す。これ
により以下の特徴を有している。
するグリーンＧの画素が水平方向のみ、もしくは垂直方
向のみに見ると毎画素存在する。図中Ｐｘは水平方向の
画素ピッチ、Ｐｙは垂直方向の画素ピッチを示す。これ
により以下の特徴を有している。
【０００６】（１）水平方向及び垂直方向の空間周波数
特性が等方的である。図１２に図１１のベイヤー配列に
おける３原色の水平方向及び垂直方向の空間周波数特性
を示す。図１２ＡはグリーンＧ、図１２ＢはレッドＲ、
図１２ＣはブルーＢをそれぞれ示す。図１２Ｂ及び図１
２Ｃより、レッドＲとブルーＢは、水平方向で見ても垂
直方向で見ても１画素おきに存在する。これにより、水
平空間周波数（１／Ｐｘ）及び垂直空間周波数（１／Ｐ
ｙ）が１／４となっている。一方、図１２Ａより、グリ
ーンＧは前述のように水平方向で見ても垂直方向で見て
も毎画素存在し、水平空間周波数（１／Ｐｘ）及び垂直
空間周波数（１／Ｐｙ）が１／２とレッドＲやブルーＢ
の２倍となっている。ただし、斜め方向では１画素おき
に存在するのでレッドＲやブルーＢと同じになってい
る。従って、３色とも、水平空間周波数と垂直空間周波
数が等しくなっている。
特性が等方的である。図１２に図１１のベイヤー配列に
おける３原色の水平方向及び垂直方向の空間周波数特性
を示す。図１２ＡはグリーンＧ、図１２ＢはレッドＲ、
図１２ＣはブルーＢをそれぞれ示す。図１２Ｂ及び図１
２Ｃより、レッドＲとブルーＢは、水平方向で見ても垂
直方向で見ても１画素おきに存在する。これにより、水
平空間周波数（１／Ｐｘ）及び垂直空間周波数（１／Ｐ
ｙ）が１／４となっている。一方、図１２Ａより、グリ
ーンＧは前述のように水平方向で見ても垂直方向で見て
も毎画素存在し、水平空間周波数（１／Ｐｘ）及び垂直
空間周波数（１／Ｐｙ）が１／２とレッドＲやブルーＢ
の２倍となっている。ただし、斜め方向では１画素おき
に存在するのでレッドＲやブルーＢと同じになってい
る。従って、３色とも、水平空間周波数と垂直空間周波
数が等しくなっている。
【０００７】（２）比較的解像感の高いアパコン信号
（輪郭補正信号）をグリーンＧの画素のみで作ることが
できる。アパコン信号をグリーンＧの画素のみで作るこ
とにより、３色全ての画素を使用してアパコン信号を作
る方式と比較して、比較的小規模なハードウエアで実現
可能である利点を有している。
（輪郭補正信号）をグリーンＧの画素のみで作ることが
できる。アパコン信号をグリーンＧの画素のみで作るこ
とにより、３色全ての画素を使用してアパコン信号を作
る方式と比較して、比較的小規模なハードウエアで実現
可能である利点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ＲＧＢ（原
色系）ベイヤー配列のカラーフィルタでは、アパコン信
号をグリーンＧの画素からの信号のみで生成するように
構成していることにより、色によって解像感の偏りが発
生することがある。これは、グリーンＧの信号のみでア
パコン信号を生成すると、分光特性上、グリーン成分に
偏ってしまうために、レッドＲ、ブルーＢ等のグリーン
Ｇを含まない原色系の色相の被写体に対してアパコン信
号が生成されにくい。即ち例えば赤いバラ等に対して
は、飽和度の高い被写体であるにもかかわらず、輪郭強
調がつきにくくなる。
色系）ベイヤー配列のカラーフィルタでは、アパコン信
号をグリーンＧの画素からの信号のみで生成するように
構成していることにより、色によって解像感の偏りが発
生することがある。これは、グリーンＧの信号のみでア
パコン信号を生成すると、分光特性上、グリーン成分に
偏ってしまうために、レッドＲ、ブルーＢ等のグリーン
Ｇを含まない原色系の色相の被写体に対してアパコン信
号が生成されにくい。即ち例えば赤いバラ等に対して
は、飽和度の高い被写体であるにもかかわらず、輪郭強
調がつきにくくなる。
【０００９】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、色による解像感の偏りの発生をなくし、輪郭強
調をつけて良好な画像が得られる固体撮像素子を提供す
るものである。
いては、色による解像感の偏りの発生をなくし、輪郭強
調をつけて良好な画像が得られる固体撮像素子を提供す
るものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子
は、原色系のカラーフィルタを具備して成る単板式の固
体撮像素子であって、カラーフィルタにおいて３原色の
フィルタの配列の特定の画素にグレイフィルタが配置形
成されたものである。
は、原色系のカラーフィルタを具備して成る単板式の固
体撮像素子であって、カラーフィルタにおいて３原色の
フィルタの配列の特定の画素にグレイフィルタが配置形
成されたものである。
【００１１】上述の本発明の固体撮像素子の構成によれ
ば、３原色（赤、緑、青）のフィルタの配列の特定の画
素にグレイフィルタを配置したことにより、グレイフィ
ルタが配置された画素において３原色（赤、緑、青）の
各色の信号をそれぞれ検出することができ、グレイフィ
ルタの画素の出力信号を利用して、３原色（赤、緑、
青）の各色の出力信号の処理を行うことができる。
ば、３原色（赤、緑、青）のフィルタの配列の特定の画
素にグレイフィルタを配置したことにより、グレイフィ
ルタが配置された画素において３原色（赤、緑、青）の
各色の信号をそれぞれ検出することができ、グレイフィ
ルタの画素の出力信号を利用して、３原色（赤、緑、
青）の各色の出力信号の処理を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、原色系のカラーフィル
タを具備して成る単板式の固体撮像素子であって、カラ
ーフィルタにおいて３原色のフィルタの配列の特定の画
素にグレイフィルタが配置形成された固体撮像素子であ
る。
タを具備して成る単板式の固体撮像素子であって、カラ
ーフィルタにおいて３原色のフィルタの配列の特定の画
素にグレイフィルタが配置形成された固体撮像素子であ
る。
【００１３】また本発明は、上記固体撮像素子におい
て、カラーフィルタの色配列がベイヤー配列であり、レ
ッドフィルタの水平隣のグリーンフィルタ或いはブルー
フィルタの水平隣のグリーンフィルタがグレイフィルタ
に置き換えられている構成とする。
て、カラーフィルタの色配列がベイヤー配列であり、レ
ッドフィルタの水平隣のグリーンフィルタ或いはブルー
フィルタの水平隣のグリーンフィルタがグレイフィルタ
に置き換えられている構成とする。
【００１４】また本発明は、上記固体撮像素子におい
て、グレイフィルタを、他の３原色のフィルタと同等の
周波数特性となるようにキャリアバランスをとる手段
と、輪郭補正信号を合成する手段とを備えた構成とす
る。
て、グレイフィルタを、他の３原色のフィルタと同等の
周波数特性となるようにキャリアバランスをとる手段
と、輪郭補正信号を合成する手段とを備えた構成とす
る。
【００１５】本発明では、原色系（レッド、グリーン、
ブルー）のカラーフィルタの配列の中で特定の画素のみ
グレイフィルタに置き換えてカラーフィルタを構成する
ものである。
ブルー）のカラーフィルタの配列の中で特定の画素のみ
グレイフィルタに置き換えてカラーフィルタを構成する
ものである。
【００１６】そして、例えば図１１に示した原色系ベイ
ヤー配列のカラーフィルタの場合、レッドＲに水平方向
で隣接するグリーンＧをグレイに置き換えるか、もしく
はブルーＢの水平方向で隣接するグリーンＧをグレイに
置き換える。
ヤー配列のカラーフィルタの場合、レッドＲに水平方向
で隣接するグリーンＧをグレイに置き換えるか、もしく
はブルーＢの水平方向で隣接するグリーンＧをグレイに
置き換える。
【００１７】本発明の一実施の形態として固体撮像素子
のカラーフィルタの色配列を図１に示す。本実施の形態
のカラーフィルタ１は、図１１に示した原色系ベイヤー
配列のカラーフィルタにおいて、レッドフィルタＲに水
平方向で隣接するグリーンフィルタＧをグレイフィルタ
Ｇｒａｙに置き換えた場合である。これにより、レッド
Ｒ、グリーンＧ、ブルーＢ、グレイＧｒａｙの４色のフ
ィルタが、水平方向・垂直方向ともに１画素おきに存在
している。
のカラーフィルタの色配列を図１に示す。本実施の形態
のカラーフィルタ１は、図１１に示した原色系ベイヤー
配列のカラーフィルタにおいて、レッドフィルタＲに水
平方向で隣接するグリーンフィルタＧをグレイフィルタ
Ｇｒａｙに置き換えた場合である。これにより、レッド
Ｒ、グリーンＧ、ブルーＢ、グレイＧｒａｙの４色のフ
ィルタが、水平方向・垂直方向ともに１画素おきに存在
している。
【００１８】グレイフィルタは、他の３原色のフィルタ
と同様にして形成することが可能である。例えばグレイ
の染料（または顔料）を含有したレジスト等により形成
することができる。
と同様にして形成することが可能である。例えばグレイ
の染料（または顔料）を含有したレジスト等により形成
することができる。
【００１９】また、グレイフィルタは、可視光線の分光
領域で比較的波長依存性の少ないフラットな光学特性を
有している。そして、グレイフィルタも他の色のフィル
タと同様に、例えば染料・顔料の含有量を変更すること
により、フィルタの透過率を多くしたり少なくしたりし
て透過特性を変更することが可能である。
領域で比較的波長依存性の少ないフラットな光学特性を
有している。そして、グレイフィルタも他の色のフィル
タと同様に、例えば染料・顔料の含有量を変更すること
により、フィルタの透過率を多くしたり少なくしたりし
て透過特性を変更することが可能である。
【００２０】グレイフィルタの透過特性は、上述のよう
にして変更可能であるが、機能的には次の３種類に大別
される。 （１）透過率１００％に近い理想的なホワイトに近い透
過特性 （２）可視光分光領域における積分値がグリーンフィル
タと同等な透過率を有する透過特性 （３）上記以外の透過率を有する透過特性これらの場合
のグレイフィルタの透過特性を、他の３原色のフィルタ
の透過特性と共に図２に示す。
にして変更可能であるが、機能的には次の３種類に大別
される。 （１）透過率１００％に近い理想的なホワイトに近い透
過特性 （２）可視光分光領域における積分値がグリーンフィル
タと同等な透過率を有する透過特性 （３）上記以外の透過率を有する透過特性これらの場合
のグレイフィルタの透過特性を、他の３原色のフィルタ
の透過特性と共に図２に示す。
【００２１】（１）透過率１００％に近い理想ホワイト
特性（図２のＧｒａｙ（１）の場合） この場合、ＲＧＢ各色の感度と比較して、グレイ画素の
感度は２倍以上と高い。これにより、Ｓ／Ｎ比の改善が
可能となる。また、後述するキャリアバランスをとる
と、グレイＧｒａｙ画素の出力をＲＧＢ各色の感度と同
じようになるようにするので、負の利得をもつことにな
るが、これにより輝度信号や色差信号のＳ／Ｎ比を改善
することができる。
特性（図２のＧｒａｙ（１）の場合） この場合、ＲＧＢ各色の感度と比較して、グレイ画素の
感度は２倍以上と高い。これにより、Ｓ／Ｎ比の改善が
可能となる。また、後述するキャリアバランスをとる
と、グレイＧｒａｙ画素の出力をＲＧＢ各色の感度と同
じようになるようにするので、負の利得をもつことにな
るが、これにより輝度信号や色差信号のＳ／Ｎ比を改善
することができる。
【００２２】（２）可視光分光領域における積分値がグ
リーンフィルタと同等な透過率を有するグレイ分光（図
２のＧｒａｙ（２）の場合） （１）の場合、グレイフィルタが他のＲＧＢフィルタに
比較して感度が高いため、同一光量に対してグレイフィ
ルタが他の色フィルタより早く飽和する。従って、グレ
イフィルタＧｒａｙの可視光分光領域における積分値が
グリーンフィルタＧと同じようになるような透過率にす
ることで、ダイナミックレンジをＲＧＢフィルタと同等
にすることが可能である。
リーンフィルタと同等な透過率を有するグレイ分光（図
２のＧｒａｙ（２）の場合） （１）の場合、グレイフィルタが他のＲＧＢフィルタに
比較して感度が高いため、同一光量に対してグレイフィ
ルタが他の色フィルタより早く飽和する。従って、グレ
イフィルタＧｒａｙの可視光分光領域における積分値が
グリーンフィルタＧと同じようになるような透過率にす
ることで、ダイナミックレンジをＲＧＢフィルタと同等
にすることが可能である。
【００２３】（３）上記以外の透過率を有するグレイ分
光（図２のＧｒａｙ（３）の場合） グレイフィルタＧｒａｙの可視光分光領域における積分
値をグリーンフィルタＧ以下となるような透過率にする
ことで、輝度のダイナミックレンジをＲＧＢフィルタ以
上の特性にすることが可能である。ただし、この場合グ
レイフィルタＧｒａｙの感度はグリーンＧよりも小さい
ので、感度もしくはＳ／Ｎ比の点では（１）（２）の場
合よりも劣る。
光（図２のＧｒａｙ（３）の場合） グレイフィルタＧｒａｙの可視光分光領域における積分
値をグリーンフィルタＧ以下となるような透過率にする
ことで、輝度のダイナミックレンジをＲＧＢフィルタ以
上の特性にすることが可能である。ただし、この場合グ
レイフィルタＧｒａｙの感度はグリーンＧよりも小さい
ので、感度もしくはＳ／Ｎ比の点では（１）（２）の場
合よりも劣る。
【００２４】グレイフィルタＧｒａｙは、上述のように
フラットな透過特性を有するため、可視光領域の全ての
色相の光に対して応答を持つ。従って、ＲＧＢ各画素の
感度値と同等の信号出力となるようにそれぞれ利得を制
御することにより、グレイフィルタＧｒａｙの画素の出
力を信号処理におけるＲＧＢそれぞれのフィルタ出力信
号として代用可能である。
フラットな透過特性を有するため、可視光領域の全ての
色相の光に対して応答を持つ。従って、ＲＧＢ各画素の
感度値と同等の信号出力となるようにそれぞれ利得を制
御することにより、グレイフィルタＧｒａｙの画素の出
力を信号処理におけるＲＧＢそれぞれのフィルタ出力信
号として代用可能である。
【００２５】まず、グリーンＧのフィルタ出力信号につ
いて考える。図３Ａにグリーン成分となるフィルタの配
置を示す。図３Ａにおいて、左下の元々のグリーンフィ
ルタＧｒｅｅｎに加えて、右上のグレイフィルタもグリ
ーン成分Ｇｒｅｅｎを構成する。図３Ａではグレイフィ
ルタは元々のグリーンフィルタと区別するため、斜線を
付加して示している。この場合、グリーン成分Ｇｒｅｅ
ｎとなる画素の配置は図１１のベイヤー配列のグリーン
Ｇと同じであるので、グリーン成分Ｇｒｅｅｎの空間周
波数特性は、図３Ｂに示すように、先に示した図１２Ａ
の場合と等しくなる。
いて考える。図３Ａにグリーン成分となるフィルタの配
置を示す。図３Ａにおいて、左下の元々のグリーンフィ
ルタＧｒｅｅｎに加えて、右上のグレイフィルタもグリ
ーン成分Ｇｒｅｅｎを構成する。図３Ａではグレイフィ
ルタは元々のグリーンフィルタと区別するため、斜線を
付加して示している。この場合、グリーン成分Ｇｒｅｅ
ｎとなる画素の配置は図１１のベイヤー配列のグリーン
Ｇと同じであるので、グリーン成分Ｇｒｅｅｎの空間周
波数特性は、図３Ｂに示すように、先に示した図１２Ａ
の場合と等しくなる。
【００２６】次に、レッドＲのフィルタ出力信号につい
て考える。図４Ａにレッド成分となるフィルタの配置を
示す。図４Ａにおいて、左上の元々のレッドフィルタＲ
ｅｄに加えて、右上のグレイフィルタもレッド成分Ｒｅ
ｄを構成する。図４Ａではグレイフィルタは元々のレッ
ドフィルタと区別するため、斜線を付加して示してい
る。この場合、レッド成分Ｒｅｄとなる画素は左上と右
上即ち上半分である。従って、水平方向には毎画素存在
し、垂直方向には１画素おきに存在する。これにより、
レッド成分Ｒｅｄの空間周波数特性は、図４Ｂに示すよ
うに、水平空間周波数は図１２Ｂの場合の２倍の１／２
となり、その一方垂直空間周波数は図１２Ｂの場合と同
じ１／４となる。また、画素の個数は２倍となるので、
図４Ｂの面積が図１２Ｂの面積の２倍となっている。即
ちレッドの情報量が２倍になっている。
て考える。図４Ａにレッド成分となるフィルタの配置を
示す。図４Ａにおいて、左上の元々のレッドフィルタＲ
ｅｄに加えて、右上のグレイフィルタもレッド成分Ｒｅ
ｄを構成する。図４Ａではグレイフィルタは元々のレッ
ドフィルタと区別するため、斜線を付加して示してい
る。この場合、レッド成分Ｒｅｄとなる画素は左上と右
上即ち上半分である。従って、水平方向には毎画素存在
し、垂直方向には１画素おきに存在する。これにより、
レッド成分Ｒｅｄの空間周波数特性は、図４Ｂに示すよ
うに、水平空間周波数は図１２Ｂの場合の２倍の１／２
となり、その一方垂直空間周波数は図１２Ｂの場合と同
じ１／４となる。また、画素の個数は２倍となるので、
図４Ｂの面積が図１２Ｂの面積の２倍となっている。即
ちレッドの情報量が２倍になっている。
【００２７】続いて、ブルーＢのフィルタ出力信号につ
いて考える。図５Ａにブルー成分となるフィルタの配置
を示す。図５Ａにおいて、右下の元々のブルーフィルタ
Ｂｌｕｅに加えて、右上のグレイフィルタもブルー成分
Ｂｌｕｅを構成する。図５Ａではグレイフィルタは元々
のブルーフィルタと区別するため、斜線を付加して示し
ている。この場合、ブルー成分Ｂｌｕｅとなる画素は右
下と右上即ち右半分である。従って、水平方向には１画
素おきに存在し、垂直方向には毎画素存在する。これに
より、ブルー成分Ｂｌｕｅの空間周波数特性は、図５Ｂ
に示すように、水平空間周波数は図１２Ｃの場合と同じ
１／４となり、その一方垂直空間周波数は図１２Ｃの場
合の２倍の１／２となる。また、画素の個数は２倍とな
るので、図５Ｂの面積が図１２Ｃの面積の２倍となって
いる。即ちブルーの情報量が２倍になっている。
いて考える。図５Ａにブルー成分となるフィルタの配置
を示す。図５Ａにおいて、右下の元々のブルーフィルタ
Ｂｌｕｅに加えて、右上のグレイフィルタもブルー成分
Ｂｌｕｅを構成する。図５Ａではグレイフィルタは元々
のブルーフィルタと区別するため、斜線を付加して示し
ている。この場合、ブルー成分Ｂｌｕｅとなる画素は右
下と右上即ち右半分である。従って、水平方向には１画
素おきに存在し、垂直方向には毎画素存在する。これに
より、ブルー成分Ｂｌｕｅの空間周波数特性は、図５Ｂ
に示すように、水平空間周波数は図１２Ｃの場合と同じ
１／４となり、その一方垂直空間周波数は図１２Ｃの場
合の２倍の１／２となる。また、画素の個数は２倍とな
るので、図５Ｂの面積が図１２Ｃの面積の２倍となって
いる。即ちブルーの情報量が２倍になっている。
【００２８】つまり、図１１に示す従来のベイヤー配列
では、レッドＲとブルーＢの画素はグリーンＧの画素に
対して半分の情報量であったのが、本実施の形態ではグ
レイフィルタＧｒａｙを用いることにより従来の２倍の
情報として扱えるため、レッドＲ・グリーンＧ・ブルー
Ｂの各画素の情報量を同等とすることができる。即ち空
間周波数特性として、レッドＲとブルーＢの通過帯域が
従来の２倍になる。
では、レッドＲとブルーＢの画素はグリーンＧの画素に
対して半分の情報量であったのが、本実施の形態ではグ
レイフィルタＧｒａｙを用いることにより従来の２倍の
情報として扱えるため、レッドＲ・グリーンＧ・ブルー
Ｂの各画素の情報量を同等とすることができる。即ち空
間周波数特性として、レッドＲとブルーＢの通過帯域が
従来の２倍になる。
【００２９】次に、レッド、グリーン、ブルー、グレイ
の４色のフィルタからアパコン信号（輪郭補正信号）を
生成する方法について説明する。図７に信号処理のブロ
ック図を示す。この図７に示す信号処理は、４色の画素
の出力信号（例えばＣＣＤ型固体撮像素子の場合はＣＣ
Ｄ出力）から、各種処理を行って、輝度信号Ｙと色差信
号Ｃとを得るものである。
の４色のフィルタからアパコン信号（輪郭補正信号）を
生成する方法について説明する。図７に信号処理のブロ
ック図を示す。この図７に示す信号処理は、４色の画素
の出力信号（例えばＣＣＤ型固体撮像素子の場合はＣＣ
Ｄ出力）から、各種処理を行って、輝度信号Ｙと色差信
号Ｃとを得るものである。
【００３０】（１）まず、グレイフィルタの画素の出力
を、ＲＧＢ各画素の感度値と同等の信号出力となるよう
にそれぞれ利得を制御する必要がある。これをキャリア
バランスと言う。ここで、図６に示すように、全画素を
４色のフィルタを１つずつ含む２×２の４画素ずつの区
画に区切って、この２×２の４画素の各色のフィルタ
を、それぞれＲｅｄｉｊ、Ｇｒｅｅｎｉｊ、Ｂｌｕｅｉ
ｊ、Ｇｒａｙｉｊ（ｉ，ｊは０以上の整数によるアドレ
ス）とする。
を、ＲＧＢ各画素の感度値と同等の信号出力となるよう
にそれぞれ利得を制御する必要がある。これをキャリア
バランスと言う。ここで、図６に示すように、全画素を
４色のフィルタを１つずつ含む２×２の４画素ずつの区
画に区切って、この２×２の４画素の各色のフィルタ
を、それぞれＲｅｄｉｊ、Ｇｒｅｅｎｉｊ、Ｂｌｕｅｉ
ｊ、Ｇｒａｙｉｊ（ｉ，ｊは０以上の整数によるアドレ
ス）とする。
【００３１】そして、この場合、以下の数式により、そ
れぞれグリーン、レッド、ブルーに対してキャリアバラ
ンスがなされる。 （グリーンキャリアバランス） Ｇｒｅｅｎ（ｉ，ｊ）´＝Ｇｒａｙ（ｉ，ｊ）×〔Σ
（グリーン出力値）〕／〔Σ（グレイ出力値）〕 ただし、Σの範囲は対象画素アドレス（ｉ，ｊ）に対し
て±Ｎ画素の領域 （レッドキャリアバランス） Ｒｅｄ（ｉ，ｊ）´＝Ｇｒａｙ（ｉ，ｊ）×〔Σ（レッ
ド出力値）〕／〔Σ（グレイ出力値）〕 ただし、Σの範囲は対象画素アドレス（ｉ，ｊ）に対し
て±Ｎ画素の領域 （ブルーキャリアバランス） Ｂｌｕｅ（ｉ，ｊ）´＝Ｇｒａｙ（ｉ，ｊ）×〔Σ（ブ
ルー出力値）〕／〔Σ （グレイ出力値）〕 ただし、Σの範囲は対象画素アドレス（ｉ，ｊ）に対し
て±Ｎ画素の領域
れぞれグリーン、レッド、ブルーに対してキャリアバラ
ンスがなされる。 （グリーンキャリアバランス） Ｇｒｅｅｎ（ｉ，ｊ）´＝Ｇｒａｙ（ｉ，ｊ）×〔Σ
（グリーン出力値）〕／〔Σ（グレイ出力値）〕 ただし、Σの範囲は対象画素アドレス（ｉ，ｊ）に対し
て±Ｎ画素の領域 （レッドキャリアバランス） Ｒｅｄ（ｉ，ｊ）´＝Ｇｒａｙ（ｉ，ｊ）×〔Σ（レッ
ド出力値）〕／〔Σ（グレイ出力値）〕 ただし、Σの範囲は対象画素アドレス（ｉ，ｊ）に対し
て±Ｎ画素の領域 （ブルーキャリアバランス） Ｂｌｕｅ（ｉ，ｊ）´＝Ｇｒａｙ（ｉ，ｊ）×〔Σ（ブ
ルー出力値）〕／〔Σ （グレイ出力値）〕 ただし、Σの範囲は対象画素アドレス（ｉ，ｊ）に対し
て±Ｎ画素の領域
【００３２】このようにキャリアバランスを行った出力
Ｇｒｅｅｎ（ｉ，ｊ）´，Ｒｅｄ（ｉ，ｊ）´，Ｂｌｕ
ｅ（ｉ，ｊ）´を、各色の出力として後段の回路に出力
する。
Ｇｒｅｅｎ（ｉ，ｊ）´，Ｒｅｄ（ｉ，ｊ）´，Ｂｌｕ
ｅ（ｉ，ｊ）´を、各色の出力として後段の回路に出力
する。
【００３３】実際には、このキャリアバランスの処理
は、図７に示すように通常の信号処理回路でも行われる
ホワイトバランス回路１２の前段の回路１１で行う。
は、図７に示すように通常の信号処理回路でも行われる
ホワイトバランス回路１２の前段の回路１１で行う。
【００３４】（２）次に、キャリアバランスの後のホワ
イトバランス補正処理を行う。例えば白い被写体を撮像
した場合、本来Ｒ，Ｇ，Ｂは同じレベルになるはずだ
が、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタの分光特性の違い（図２
参照）により、必ずしも同一レベルとはならない。この
とき、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれに利得を持たせることによ
り、白を撮像したときにＲ＝Ｇ＝Ｂになるようにする。
これにより、各色毎の感度差を補正して、白い被写体は
白く見えるようにする。これをホワイトバランス補正と
呼び、通常のグレイフィルタのない通常のカラーフィル
タでも行われる処理である。図７のブロック図では、ホ
ワイトバランス回路１２でホワイトバランス補正が行わ
れ、出力ＷＢｏｕｔを得る。
イトバランス補正処理を行う。例えば白い被写体を撮像
した場合、本来Ｒ，Ｇ，Ｂは同じレベルになるはずだ
が、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタの分光特性の違い（図２
参照）により、必ずしも同一レベルとはならない。この
とき、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれに利得を持たせることによ
り、白を撮像したときにＲ＝Ｇ＝Ｂになるようにする。
これにより、各色毎の感度差を補正して、白い被写体は
白く見えるようにする。これをホワイトバランス補正と
呼び、通常のグレイフィルタのない通常のカラーフィル
タでも行われる処理である。図７のブロック図では、ホ
ワイトバランス回路１２でホワイトバランス補正が行わ
れ、出力ＷＢｏｕｔを得る。
【００３５】（３）次に、各色の出力信号から輝度信号
と色差信号とを生成するために、全画素に対して３倍の
ＲＧＢデータを作り出す。これを補間と呼ぶ。即ち４色
の出力信号である、Ｒ，Ｇｒａｙ，Ｒ，Ｇｒａｙ，・・
・・，Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｂ・・・・のような点順次のデータ
からＲ，Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒ，・・・・，Ｇ，Ｇ，Ｇ，
Ｇ，Ｇ，Ｇ，・・・・，Ｂ，Ｂ，Ｂ，Ｂ，Ｂ，・・・・
のような毎画素ＲＧＢが存在する３種類のＲＧＢデータ
に変換する。これにより、例えば１００画素からはＲ，
Ｇ，Ｂを１００ずつ含む３００のデータを得る。図７の
ブロック図では、ホワイトバランス回路１２の出力ＷＢ
ｏｕｔから、Ｒｅｄ補間回路１３Ｒ、Ｇｒｅｅｎ補間回
路１３Ｇ、Ｂｌｕｅ補間回路１３Ｂで、各色の補間が行
われる。
と色差信号とを生成するために、全画素に対して３倍の
ＲＧＢデータを作り出す。これを補間と呼ぶ。即ち４色
の出力信号である、Ｒ，Ｇｒａｙ，Ｒ，Ｇｒａｙ，・・
・・，Ｇ，Ｂ，Ｇ，Ｂ・・・・のような点順次のデータ
からＲ，Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒ，Ｒ，・・・・，Ｇ，Ｇ，Ｇ，
Ｇ，Ｇ，Ｇ，・・・・，Ｂ，Ｂ，Ｂ，Ｂ，Ｂ，・・・・
のような毎画素ＲＧＢが存在する３種類のＲＧＢデータ
に変換する。これにより、例えば１００画素からはＲ，
Ｇ，Ｂを１００ずつ含む３００のデータを得る。図７の
ブロック図では、ホワイトバランス回路１２の出力ＷＢ
ｏｕｔから、Ｒｅｄ補間回路１３Ｒ、Ｇｒｅｅｎ補間回
路１３Ｇ、Ｂｌｕｅ補間回路１３Ｂで、各色の補間が行
われる。
【００３６】（４）また、補間の処理と並行してアパコ
ン信号（輪郭補正信号）を生成する。このアパコン信号
の生成は、ホワイトバランス補正の後、図７のアパコン
合成回路１４において行われる。図８に図７のアパコン
合成回路１４の構成を示す。図８に示すように、アパコ
ン合成回路１４では、まずホワイトバランス出力の信号
ＷＢｏｕｔをＲｅｄ／Ｇｒａｙ、Ｇｒｅｅｎ／Ｇｒａ
ｙ、及びＢｌｕｅ／Ｇｒａｙの３種類の信号系に分離す
る。これを色分離という。
ン信号（輪郭補正信号）を生成する。このアパコン信号
の生成は、ホワイトバランス補正の後、図７のアパコン
合成回路１４において行われる。図８に図７のアパコン
合成回路１４の構成を示す。図８に示すように、アパコ
ン合成回路１４では、まずホワイトバランス出力の信号
ＷＢｏｕｔをＲｅｄ／Ｇｒａｙ、Ｇｒｅｅｎ／Ｇｒａ
ｙ、及びＢｌｕｅ／Ｇｒａｙの３種類の信号系に分離す
る。これを色分離という。
【００３７】色分離を行った後、３種類の信号系それぞ
れでアパコン回路２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを通す。続い
て、それぞれのアパコン回路２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの
出力信号に対して、増幅器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂによ
ってそれぞれレッド系がゲインα、グリーン系がゲイン
β、ブルー系がゲインγの利得制御を行う。通常はα＝
β＝γ＝１である。最後に３系統の信号を混合し、アパ
コン信号出力ＡＰｏｕｔとして出力する。
れでアパコン回路２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを通す。続い
て、それぞれのアパコン回路２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂの
出力信号に対して、増幅器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂによ
ってそれぞれレッド系がゲインα、グリーン系がゲイン
β、ブルー系がゲインγの利得制御を行う。通常はα＝
β＝γ＝１である。最後に３系統の信号を混合し、アパ
コン信号出力ＡＰｏｕｔとして出力する。
【００３８】さらに、各色のアパコン回路２１Ｒ，２１
Ｇ，２１Ｂの詳細な構成を図９に示す。上述の色分離が
なされた後の信号を、図９の上下２系統で使用する。上
側は垂直アパコン信号ａｐ＿ｖを生成する系統ｖであ
り、下側は水平アパコン信号ａｐ＿ｈを生成する系統ｈ
である。垂直アパコン信号ａｐ＿ｖは、最初に水平方向
のローパスフィルタ３１をかけて、水平方向の演算ａｐ
＿ｖ（ｕ）を行って高域信号をカットする。その後、垂
直方向のバンドパスフィルタ３２により、垂直方向の演
算ａｐ＿ｖ（ｖ）を行って垂直高域信号を生成する。水
平アパコン信号ａｐ＿ｈは、最初に垂直方向のローパス
フィルタ３４をかけて、垂直方向の演算ａｐ＿ｈ（ｖ）
を行って垂直の高域信号をカットする。その後、水平方
向のバンドパスフィルタ３５により、水平方向の演算ａ
ｐ＿ｈ（ｕ）を行って水平高域信号を生成する。尚、各
方向の演算においては、ある特定画素の周囲の画素（前
後或いは左右の数画素）の画素を使用して演算を行えば
よい。これにより、例えばローパスフィルタ３１，３３
ではその特定画素の信号をぼかして、バンドパスフィル
タ３２，３４ではその特定画素の信号を強調して、アパ
コン信号（輪郭補正信号）の元とすることができる。そ
して、垂直アパコン信号ａｐ＿ｖには増幅器３３でゲイ
ンｋ、水平アパコン信号ａｐ＿ｈには増幅器３６でゲイ
ンｌをかけて、その後２系統の信号を混合し、各ＲＧＢ
アパコン信号として出力する。この出力に図８の増幅器
２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂにおいて利得制御を行って３色
のアパコン信号を合成することにより、アパコン信号出
力ＡＰｏｕｔが得られる。
Ｇ，２１Ｂの詳細な構成を図９に示す。上述の色分離が
なされた後の信号を、図９の上下２系統で使用する。上
側は垂直アパコン信号ａｐ＿ｖを生成する系統ｖであ
り、下側は水平アパコン信号ａｐ＿ｈを生成する系統ｈ
である。垂直アパコン信号ａｐ＿ｖは、最初に水平方向
のローパスフィルタ３１をかけて、水平方向の演算ａｐ
＿ｖ（ｕ）を行って高域信号をカットする。その後、垂
直方向のバンドパスフィルタ３２により、垂直方向の演
算ａｐ＿ｖ（ｖ）を行って垂直高域信号を生成する。水
平アパコン信号ａｐ＿ｈは、最初に垂直方向のローパス
フィルタ３４をかけて、垂直方向の演算ａｐ＿ｈ（ｖ）
を行って垂直の高域信号をカットする。その後、水平方
向のバンドパスフィルタ３５により、水平方向の演算ａ
ｐ＿ｈ（ｕ）を行って水平高域信号を生成する。尚、各
方向の演算においては、ある特定画素の周囲の画素（前
後或いは左右の数画素）の画素を使用して演算を行えば
よい。これにより、例えばローパスフィルタ３１，３３
ではその特定画素の信号をぼかして、バンドパスフィル
タ３２，３４ではその特定画素の信号を強調して、アパ
コン信号（輪郭補正信号）の元とすることができる。そ
して、垂直アパコン信号ａｐ＿ｖには増幅器３３でゲイ
ンｋ、水平アパコン信号ａｐ＿ｈには増幅器３６でゲイ
ンｌをかけて、その後２系統の信号を混合し、各ＲＧＢ
アパコン信号として出力する。この出力に図８の増幅器
２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂにおいて利得制御を行って３色
のアパコン信号を合成することにより、アパコン信号出
力ＡＰｏｕｔが得られる。
【００３９】（５）次に、補間処理した信号とアパコン
信号を合成し、ガンマ補正を行う。ここで、モニタ、デ
ィスプレイに用いられるＣＲＴ（陰極線管）は、非線形
な入出力特性を持っており、低輝度側の発光が入力に比
例せず、小さく出る傾向がある。従って、ＲＧＢ信号を
直接ディスプレイに表示した場合、低輝度側がつぶれた
ような、言い換えると暗く見える。これをＣＲＴのガン
マ特性と呼ぶ。このとき、入力するＲＧＢ信号にガンマ
特性と逆の特性を有する非線形処理をすることで、モニ
タ、ディスプレイで見たとき、自然なコントラストにな
る。これをガンマ補正と呼ぶ。
信号を合成し、ガンマ補正を行う。ここで、モニタ、デ
ィスプレイに用いられるＣＲＴ（陰極線管）は、非線形
な入出力特性を持っており、低輝度側の発光が入力に比
例せず、小さく出る傾向がある。従って、ＲＧＢ信号を
直接ディスプレイに表示した場合、低輝度側がつぶれた
ような、言い換えると暗く見える。これをＣＲＴのガン
マ特性と呼ぶ。このとき、入力するＲＧＢ信号にガンマ
特性と逆の特性を有する非線形処理をすることで、モニ
タ、ディスプレイで見たとき、自然なコントラストにな
る。これをガンマ補正と呼ぶ。
【００４０】ガンマ補正は、各補間回路１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂにより補間された信号とアパコン合成回路１
４の出力ＡＰｏｕｔとを合成した後、ガンマ補正回路１
５により行われる。
Ｇ，１３Ｂにより補間された信号とアパコン合成回路１
４の出力ＡＰｏｕｔとを合成した後、ガンマ補正回路１
５により行われる。
【００４１】（６）ガンマ補正を行ったＲ，Ｇ，Ｂ各色
の信号を、それぞれ輝度信号合成回路１６及び色差信号
合成回路１７に送り、輝度信号合成回路１６で輝度信号
Ｙを生成し、色差信号合成回路１７で色差信号Ｃを生成
する。このようにして、輪郭補正処理がなされている輝
度信号Ｙ及び色差信号Ｃを得ることができる。
の信号を、それぞれ輝度信号合成回路１６及び色差信号
合成回路１７に送り、輝度信号合成回路１６で輝度信号
Ｙを生成し、色差信号合成回路１７で色差信号Ｃを生成
する。このようにして、輪郭補正処理がなされている輝
度信号Ｙ及び色差信号Ｃを得ることができる。
【００４２】上述の本実施の形態によれば、原色系ベイ
ヤー配列のカラーフィルタにおいて、グリーンフィルタ
Ｇｒｅｅｎの特定の画素をグレイフィルタＧｒａｙに置
き換えたことにより、グレイフィルタＧｒａｙの画素で
は、全ての色相の光に対して透過する特性を有するの
で、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の信号を得ることができる。これに
より、グリーン成分が非常に少ない被写体、例えば赤や
青の原色系の被写体に対しても輪郭強調を行うことがで
きる。従って、有彩色における解像度を改善することが
可能となり、良好な画像を得ることができる。
ヤー配列のカラーフィルタにおいて、グリーンフィルタ
Ｇｒｅｅｎの特定の画素をグレイフィルタＧｒａｙに置
き換えたことにより、グレイフィルタＧｒａｙの画素で
は、全ての色相の光に対して透過する特性を有するの
で、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の信号を得ることができる。これに
より、グリーン成分が非常に少ない被写体、例えば赤や
青の原色系の被写体に対しても輪郭強調を行うことがで
きる。従って、有彩色における解像度を改善することが
可能となり、良好な画像を得ることができる。
【００４３】そして、比較的可視光分光領域でフラット
な透過特性を持つグレイフィルタに置き換えたことによ
り、図２に示したＧｒａｙ（１），Ｇｒａｙ（２），Ｇ
ｒａｙ（３）の３種類の透過率を選択することにより、
感度の改善もしくは、ダイナミックレンジの改善効果を
得ることができる。
な透過特性を持つグレイフィルタに置き換えたことによ
り、図２に示したＧｒａｙ（１），Ｇｒａｙ（２），Ｇ
ｒａｙ（３）の３種類の透過率を選択することにより、
感度の改善もしくは、ダイナミックレンジの改善効果を
得ることができる。
【００４４】上述の実施の形態では、ベイヤー配列のカ
ラーフィルタを具備した固体撮像素子に本発明を適用し
たが、本発明においてカラーフィルタの色配列はベイヤ
ー配列には限定されず、その他の原色系（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
の色配列にも適用することができる。
ラーフィルタを具備した固体撮像素子に本発明を適用し
たが、本発明においてカラーフィルタの色配列はベイヤ
ー配列には限定されず、その他の原色系（Ｒ，Ｇ，Ｂ）
の色配列にも適用することができる。
【００４５】本発明を適用する他の色配列の例を図１０
Ａ及び図１０Ｂに示す。図１０Ａは、いわゆるＧストラ
イプと呼ばれる色配列である。グリーンフィルタＧを１
列おきに縦一列に配置し、グリーンフィルタＧの各列の
間の列にレッドフィルタＲ及びブルーフィルタＢを配置
している。レッドフィルタＲ及びブルーフィルタＢは市
松配置となっている。この色配列に本発明を適用する場
合には、例えば図中＊印を付したグリーンフィルタＧ、
即ちレッドフィルタＲの左隣のグリーンフィルタＧをグ
レイフィルタに置き換えればよい。（或いは＊印を付し
ていないグリーンフィルタＧ、即ちレッドフィルタＲの
右隣のグリーンフィルタＧをグレイフィルタに置き換え
てもよい。） これにより、前述のベイヤー配列に適用した実施の形態
と同様に、グレイフィルタの画素においてＲ，Ｇ，Ｂ３
色の信号の出力を得ることができ、色による解像感の偏
りをなくす効果が得られる。尚、Ｇストライプの色配列
としては、レッドフィルタＲ及びブルーフィルタＢの他
の配置も考えられる。
Ａ及び図１０Ｂに示す。図１０Ａは、いわゆるＧストラ
イプと呼ばれる色配列である。グリーンフィルタＧを１
列おきに縦一列に配置し、グリーンフィルタＧの各列の
間の列にレッドフィルタＲ及びブルーフィルタＢを配置
している。レッドフィルタＲ及びブルーフィルタＢは市
松配置となっている。この色配列に本発明を適用する場
合には、例えば図中＊印を付したグリーンフィルタＧ、
即ちレッドフィルタＲの左隣のグリーンフィルタＧをグ
レイフィルタに置き換えればよい。（或いは＊印を付し
ていないグリーンフィルタＧ、即ちレッドフィルタＲの
右隣のグリーンフィルタＧをグレイフィルタに置き換え
てもよい。） これにより、前述のベイヤー配列に適用した実施の形態
と同様に、グレイフィルタの画素においてＲ，Ｇ，Ｂ３
色の信号の出力を得ることができ、色による解像感の偏
りをなくす効果が得られる。尚、Ｇストライプの色配列
としては、レッドフィルタＲ及びブルーフィルタＢの他
の配置も考えられる。
【００４６】図１０Ｂは、特にＣＣＤ固体撮像素子で垂
直方向２画素を加算して出力する場合の色配列である。
図１１に示したベイヤー配列の各色Ｒ，Ｇ，Ｂの画素を
垂直方向２画素に分割した形になっている。この色配列
に本発明を適用する場合には、例えば図中＊印を付した
グリーンフィルタＧ、即ちレッドフィルタＲの水平隣の
グリーンフィルタＧをグレイフィルタに置き換えればよ
い。これにより、図１の実施の形態と同様に、グレイフ
ィルタの画素においてＲ，Ｇ，Ｂ３色の信号の出力を得
ることができ、垂直２画素を加算して出力した信号を処
理することにより、色による解像感の偏りをなくす効果
が得られる。
直方向２画素を加算して出力する場合の色配列である。
図１１に示したベイヤー配列の各色Ｒ，Ｇ，Ｂの画素を
垂直方向２画素に分割した形になっている。この色配列
に本発明を適用する場合には、例えば図中＊印を付した
グリーンフィルタＧ、即ちレッドフィルタＲの水平隣の
グリーンフィルタＧをグレイフィルタに置き換えればよ
い。これにより、図１の実施の形態と同様に、グレイフ
ィルタの画素においてＲ，Ｇ，Ｂ３色の信号の出力を得
ることができ、垂直２画素を加算して出力した信号を処
理することにより、色による解像感の偏りをなくす効果
が得られる。
【００４７】本発明は、ＣＣＤ固体撮像素子にもＭＯＳ
型の固体撮像素子にも適用することができ、いずれの固
体撮像素子においても、同様に本発明を適用してグレイ
フィルタを有するオンチップカラーフィルタを形成する
ことにより、色による解像感の偏りをなくして、良好な
画像を得ることが可能である。
型の固体撮像素子にも適用することができ、いずれの固
体撮像素子においても、同様に本発明を適用してグレイ
フィルタを有するオンチップカラーフィルタを形成する
ことにより、色による解像感の偏りをなくして、良好な
画像を得ることが可能である。
【００４８】尚、本発明におけるグレイフィルタを備え
たカラーフィルタは、各種画像表示装置（ディスプレ
イ）にも使用可能であるが、特に固体撮像素子に使用し
た場合に、上述の色による解像感の偏りをなくして、良
好な画像を得る効果を有するものである。
たカラーフィルタは、各種画像表示装置（ディスプレ
イ）にも使用可能であるが、特に固体撮像素子に使用し
た場合に、上述の色による解像感の偏りをなくして、良
好な画像を得る効果を有するものである。
【００４９】本発明は、上述の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他
様々な構成が取り得る。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他
様々な構成が取り得る。
【００５０】
【発明の効果】上述の本発明によれば、原色系色配列の
カラーフィルタにおいて、特定の画素をグレイフィルタ
に置き換えたことにより、グレイフィルタの画素では、
原色の各色の信号を得ることができる。これにより、色
による解像感の偏りの発生をなくし、原色系の被写体で
も輪郭強調をつけることができる。従って、有彩色にお
ける解像度を改善することが可能となり、良好な画像を
得ることができる。
カラーフィルタにおいて、特定の画素をグレイフィルタ
に置き換えたことにより、グレイフィルタの画素では、
原色の各色の信号を得ることができる。これにより、色
による解像感の偏りの発生をなくし、原色系の被写体で
も輪郭強調をつけることができる。従って、有彩色にお
ける解像度を改善することが可能となり、良好な画像を
得ることができる。
【００５１】また本発明によれば、比較的可視光分光領
域でフラットな透過特性を持つグレイフィルタを備えた
ことにより、グレイフィルタの透過率を選定することに
よって、感度の改善効果もしくは、ダイナミックレンジ
の改善効果を得ることができる。
域でフラットな透過特性を持つグレイフィルタを備えた
ことにより、グレイフィルタの透過率を選定することに
よって、感度の改善効果もしくは、ダイナミックレンジ
の改善効果を得ることができる。
【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像素子のカラー
フィルタの色配列を示す図である。
フィルタの色配列を示す図である。
【図２】図１のカラーフィルタにおける各色のフィルタ
の分光特性を示す図である。
の分光特性を示す図である。
【図３】図１のカラーフィルタにおけるグリーン成分を
示す図である。 Ａ グリーン成分の配列を示す図である。 Ｂ グリーン成分の空間周波数特性を示す図である。
示す図である。 Ａ グリーン成分の配列を示す図である。 Ｂ グリーン成分の空間周波数特性を示す図である。
【図４】図１のカラーフィルタにおけるレッド成分を示
す図である。 Ａ レッド成分の配列を示す図である。 Ｂ レッド成分の空間周波数特性を示す図である。
す図である。 Ａ レッド成分の配列を示す図である。 Ｂ レッド成分の空間周波数特性を示す図である。
【図５】図１のカラーフィルタにおけるブルー成分を示
す図である。 Ａ ブルー成分の配列を示す図である。 Ｂ ブルー成分の空間周波数特性を示す図である。
す図である。 Ａ ブルー成分の配列を示す図である。 Ｂ ブルー成分の空間周波数特性を示す図である。
【図６】図１のカラーフィルタの各画素にアドレスを付
した図である。
した図である。
【図７】信号処理ブロックを示す図である。
【図８】図７のアパコン合成回路の構成を示す図であ
る。
る。
【図９】図８の各色のアパコン回路の詳細な構成を示す
図である。
図である。
【図１０】Ａ、Ｂ 本発明を適用するカラーフィルタの
色配列の他の例を示す図である。
色配列の他の例を示す図である。
【図１１】ベイヤー配列を示す図である。
【図１２】Ａ〜Ｃ 図１１のベイヤー配列における各色
の空間周波数特性を示す図である。
の空間周波数特性を示す図である。
１ カラーフィルタ、１１ キャリアバランス回路、１
２ ホワイトバランス回路、１４ アパコン合成回路、
１５ ガンマ補正回路、１６ 輝度信号合成回路、１７
色差信号合成回路、２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ アパコ
ン回路、３１ 水平ローパスフィルタ、３２ 垂直バン
ドパスフィルタ、３３ 垂直ローパスフィルタ、３４
水平バンドパスフィルタ
２ ホワイトバランス回路、１４ アパコン合成回路、
１５ ガンマ補正回路、１６ 輝度信号合成回路、１７
色差信号合成回路、２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ アパコ
ン回路、３１ 水平ローパスフィルタ、３２ 垂直バン
ドパスフィルタ、３３ 垂直ローパスフィルタ、３４
水平バンドパスフィルタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ Ｆターム(参考） 2H048 BB02 BB08 BB10 BB47 4M118 AA02 AA10 AB01 BA10 FA06 GC08 GC09 GC14 GC15 5B047 AB04 BB04 BC01 DA01 DC11 5C065 BB10 CC01 DD02 EE03 EE06 EE10 GG06 GG07 GG13 GG21 GG23
Claims (3)
- 【請求項１】 原色系のカラーフィルタを具備して成る
単板式の固体撮像素子であって、 上記カラーフィルタにおいて、３原色のフィルタの配列
の特定の画素にグレイフィルタが配置形成されたことを
特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 上記カラーフィルタの色配列がベイヤー
配列であり、レッドフィルタの水平隣のグリーンフィル
タ或いはブルーフィルタの水平隣のグリーンフィルタが
上記グレイフィルタに置き換えられていることを特徴と
する請求項１に記載の固体撮像素子。 - 【請求項３】 上記グレイフィルタを、他の３原色のフ
ィルタと同等の周波数特性となるようにキャリアバラン
スをとる手段と、輪郭補正信号を合成する手段とを備え
たことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318081A JP4517493B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 固体撮像素子及びその信号処理方法 |
| US09/982,304 US7126633B2 (en) | 2000-10-18 | 2001-10-17 | Solid-state image-pickup device having primary color and gray color filters and processing means thereof |
| US11/582,224 US7852389B2 (en) | 2000-10-18 | 2006-10-16 | Solid-state image pick-up device having primary color and gray color filters and processing means therefor |
| US12/966,655 US8848074B2 (en) | 2000-10-18 | 2010-12-13 | Solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
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