JP2009524282A - 撮像装置のためのベイヤパターンの色モザイク補間を生成する方法および装置 - Google Patents

撮像装置のためのベイヤパターンの色モザイク補間を生成する方法および装置 Download PDF

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Abstract

色パターンでの色平面補間のための方法とシステムであって、色平面補間を実行するために画素画像内の色補間点を選択する。いったん色補間点が選択されると、それぞれの色補間点において、色パターンにあるそれぞれの色に対する値が補間される。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体画像センサに使用する色フィルタに係る。
撮像装置（ｉｍａｇｅｒ）としても知られる、画像センサは、１９６０年代後半から１９７０年代前半に、主にテレビの画像取得、送信、および表示のために開発された。撮像装置は、特定の波長（例えば、可視光（光フォトン）、Ｘ線など）の入射放射線を吸収し、吸収した放射線に応じた電気信号を生成する。異なる種類のいくつかの半導体ベースの撮像装置が存在し、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオードアレイ、電荷注入装置（ＣＩＤ）、ハイブリッド焦点面アレイ、およびＣＭＯＳ撮像装置が含まれる。
これらの撮像装置は典型的に、フォトセンサを含む画素セルのアレイから成り、それぞれの画素は、画像がアレイに結像したときに、その素子（フォトセンサ）に作用する光の強さに応じた信号を生成する。その後、これらの信号は蓄積され、例えば、対応する像をモニタに表示したり、あるいは別の方法で、光学像についての情報を供給するのに使用されたりする。フォトセンサは典型的にフォトトランジスタ、フォトコンダクタ、もしくはフォトダイオードである。各画素によって生成される信号の大きさは、それゆえ、フォトセンサに当たった光の量に比例する。
フォトセンサに色付の画像を取得させるためには、例えば、ベイヤパターンを用いた場合、フォトセンサは、赤色（Ｒ）フォトン、緑色（Ｇ）フォトン、青色（Ｂ）フォトンを個別に検出できなければならない。従って、それぞれの画素は１つの色、もしくは１つのスペクトル帯のみを検知しなければならない。このため、色フィルタアレイ（ＣＦＡ）は典型的に画素の前面に、それぞれの画素が関連付けられたフィルタの色の光を測定できるように配置される。それゆえ、色画像センサのそれぞれの画素は、特定のパターンに従って、赤色、緑色、青色のいずれかのフィルタで覆われる。
最も費用のかからないＣＭＯＳ画像センサ、もしくはＣＣＤ画像センサにおいては、色フィルタはセンサセルと一体化される。色フィルタパターンの一般的な例は、米国特許第３，９７１，０６５号（この特許の開示は参照により本明細書に組み込まれる）で説明されるタイル状の色フィルタアレイであり、一般に「ベイヤパターン」色フィルタと呼ばれている。
図１に示すように、ベイヤパターン１００は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）フィルタの繰り返しのアレイである。ベイヤパターン１００において、赤色、緑色、および青色の画素は、アレイの第１の行１０５に赤色と緑色の画素が交互になるように配置され、隣の行１１０に青色と緑色の画素が交互になるように配置される。これら交互に配置された行が、アレイ全域に繰り返される。それゆえ、各ライン毎に、画像センサが読み出しされたとき、第１のラインの画素シーケンス（ｐｉｘｅｌ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）がＧＲＧＲＧＲ…を読み出し、その次に、交互に並ぶラインの画素シーケンスがＢＧＢＧＢＧ…を読み出す。この出力は、シーケンシャル（順次：ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ） ＲＧＢもしくはｓＲＧＢと呼ばれる。
ベイヤパターン１００において、３原色の全てのサンプリング間隔は、人間の視覚系の鋭敏さに応じて調節される。すなわち、人の目が最も感知し応答する緑色は、より多い数のセンサで検知され、一方、人間の視覚がより低い分解能しか有しない青色と赤色は、よ
り少ない数のセンサで検知される。これが、なぜベイヤパターンにおいて緑色を検知する素子がアレイの２つに１つの場所にあり、一方、赤色を検知する素子と青色を検知する素子がアレイの４つに１つの場所にあるのかの理由である。
図２の固体画像センサに示すように、ベイヤパターンのフィルタは、画素センサセル２０５のアレイ２００一面に形成されうる。具体的に言うと、画素センサセル２０５のアレイ２００は、半導体基板２１０の上に形成される。それぞれの画素センサセル２０５は、受光素子２１５を有し、受光（又は、感光）素子２１５は、フォトゲート、フォトコンダクタ、もしくはフォトダイオードなどの任意の光る−電化変換装置でありうる。色フィルタアレイ２２０は、典型的にアレイ２００内の金属層２２５の上に形成され、且つ、絶縁体メタライゼーションパターンを含む層間誘電体層（ＩＬＤ）と保護層２３０などのさまざまなメタライゼーション層と絶縁層によって、フォトセンサ２１５から分離される。金属層２２５は、不透明であってもよく、光を検知しない画素の領域を保護するのに使用されうる。凸レンズ２４０は色フィルタ２２０の上に形成される。動作において、入射光はフィルタ２２０を通り、レンズ２４０によって受光素子２１５に結像される。
ベイヤパターンフィルタにおいて、赤色、緑色、および青色の値はそれぞれの画素で必要である。それぞれの画素センサセルは１つの色のみを検知するため、残りの２色の値は、足りない色を検知する近傍の画素セルから補間（または内挿補間：interpolation）によって計算される。この色平面補間は、デモザイク処理として知られている。例えば、図１を参照して、画素センサセル１１５は、画素センサセル１１５に緑色の光を検知させ、緑色の光のみを表す信号を生成させる、緑色フィルタと関連する。画素センサセル１１５の赤色および青色の光の量の近似値を得るために、近傍の赤色画素センサセル１２０と１２５、および、近傍の青色画素センサセル１３０と１３５から、値をそれぞれ補間してもよい。デモザイク処理が正しく実行されなかった場合、結果として生じる画像は、非常に目立つ色アーチファクトを含むことに悩まされうる。
Ｂａｈａｄｉｒ Ｋ． Ｇｕｎｔｕｒｋ、Ｙｕｃｅｌ ＡｌｔｕｎｂａｓａｋおよびＲｕｓｓｅｌｌ Ｍ． Ｍｅｒｓｅｒｅａｕによって書かれ、２００２年９月のＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， Ｖｏｌ． ＩＩ， Ｎｏ．９に発表された、「Ｃｏｌｏｒ Ｐｌａｎｅ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ
Ｕｓｉｎｇ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ」と題する論文（この開示は、参照によって本明細書に組み込まれる）は、いくつかのデモザイク処理技術を比較している。説明されているように、これらの各デモザイク処理技術は、それぞれ有利な点と不利な点を有する。
説明されているように、それぞれの画素センサセルにおいて、第１の色に使用される値は検知された色に基づいており、残りの２色の値は対応する近傍の画素の検知値から補間された値に基づいている。それぞれの検知値は、画素の中心での色の値を表す。それぞれの補間された色の値もまた、画素の中心での値を表す。補間された信号は、オリジナルに検知された信号よりも、本質的に質が落ちる。例えば、画素の中心での補間された赤色の値は、同じ画素の中心での検知された赤色の値と異なる。これらの信号の質の差異は、デジタルカメラシステムもしくは他の画像取得後補正プログラムに通常組み込まれる鮮鋭化工程により、増幅されうる。それゆえ、検知された色の値と補間された色の値を混ぜ合わせると、画像全体にわたって不均一な画質になる。これらのアーチファクトのいくつかの具体的な例を以下の項で説明する。
足りない色成分のみを再構成するデモザイク処理法は、ジッパー効果（ｚｉｐｐｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）およびランダムカラードット（ｒａｎｄｏｍ ｃｏｌｏｒ ｄｏｔ）と呼ばれるアーチファクトを生じる可能性がある。ジッパー効果は、補間のバラツキによって
引き起こされる可能性があり、例えば、２つの画素ごとに１ドットというような規則的な間隔で、横ライン、もしくは縦ラインに沿ったドットの線を生じうる。これは、赤色の値および青色の値の個々の補間のバラツキに起因する可能性があり、最終的な画像にジッパー効果を引き起こす。ランダムカラードットは、より明るい領域が明るいドットを取得し、より暗い領域が暗いドットを取得したときに、たいていは像のエッジに沿って、ならびにラインの終点に現れる。この効果は、おそらく、補間の際に鮮明なエッジを作ろうと試みることよって、および、色の値の決定において近傍の他の画素を使用することによって、引き起こされる。ジッパー効果とランダムカラードットに加えて、特定のベイヤモザイク（基本となる４セル区画）における２つの緑色サンプルが、異なる画素処理チャネルによってデジタル化される際に、さらなるバランスが悪くなるという問題が生じる。
従って、既知のデモザイク処理技術の不利な点を軽減する色平面補間法が望まれ、必要とされている。
色パターンに含まれるそれぞれの色の表面色平面補間のために、画素画像中の色補間点を選択する色平面補間の方法と装置が提供される。いったん色補間点が選択されると、色パターンにあるそれぞれの色の値が、それぞれの色補間点について補間される。色補間点と色パターンに含まれるそれぞれの色の補間の利用は、既知のデモザイク処理技術の不利な点のいくつかを軽減、もしくは除去するのに役立つ。
以下の詳細な説明において、添付の図面が参照され、それら図面は本明細書の一部を形成し、その中で、本発明が実施されうる具体的な実施形態を例示目的で示す。これらの実施形態は当業者が本発明を実施できるよう十分詳細に記述されており、また、他の実施形態が利用可能であり、さらに構造的な変更、論理的な変更、および電気的な変更が本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく成されうることを理解されたい。
「基板」という用語は、半導体ベースの材料として理解され、シリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、もしくはシリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）技術、ドープ半導体もしくは非ドープ半導体、ベースとなる半導体の基盤（ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）に支持されたシリコンのエピタキシャル層、および、他の半導体構造を含む。さらに、以下の説明で「基板」について述べられた場合、ベースとなる半導体の構造もしくは基盤の、内部もしくは上部に、領域もしくは接合点を形成するために前処理工程が利用されている可能性がある。さらに、半導体はシリコンベースである必要はなく、シリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、もしくはヒ化ガリウムをベースにすることも可能である。
「画素」という用語は、画像素子ユニットセルのことを指し、フォトセンサ、および光放射を電気信号に変換するためのトランジスタを含む。説明のために、代表的な画素が図および本明細書の記述で説明され、また、典型的には、撮像装置の全ての画素の製造（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）は同じ方法で同時に開始される。以下の詳細な説明は、それゆえ、制限的な意味でとられるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求項によって規定される。
本発明によるＣＭＯＳ撮像装置の参照は、本発明のほんの１つの例を説明することのみを目的として成されると理解されたい。本発明はＣＭＯＳ撮像装置に限定されず、ＣＣＤおよび画素を覆う色フィルタを利用する他の撮像装置にも適用されることが容易に理解されよう。さらに、本発明は、標準的な３色のベイヤパターンを用いて説明される。本発明は、標準的な３色のベイヤパターンに限定されず、異なる色を使用する色空間、または３色よりも多い色、もしくは３色よりも少ない色を使用する色空間に適用されても良いこと
を理解されたい。
図３は、本発明の第１の実施形態による３色補間点の上面図である。３色補間点は、図３で（複数の）ｘによって識別される。代表の「ｘ」を３００とする。それぞれの画素センサセルは、対応するそれぞれのフィルタされた色の検知値を供給する。それぞれの緑色（Ｇ）画素センサセルは、緑色の検知値を供給する。同様に、それぞれの青色（Ｂ）画素センサセルは青色の検知値を供給し、それぞれの赤色（Ｒ）画素センサセルは赤色の検知値を供給する。各３色補間点ｘにおいて、多数の検知された画素の信号値が、その点の値を補間するために使用される。いったんこれらの補間値が計算されると、補間値は色画像を再構成するのに使用される。それぞれの３色補間点ｘにおいて緑色、赤色、および青色の値を計算すると、それぞれの画素センサセルの中心からの値を、本実施形態においては、画素センサセルの角へと位相（ｐｈａｓｅ）シフトする結果となる。赤色、緑色、および青色のそれぞれの値の補間は、従来技術のシステムで広く利用される、１つの色の検知値と残りの２つの色の補間値とを利用することに起因するバランスの悪さを取り除く。３色補間点は、画素の角に配置される必要は無く、代わりに異なる点に配置されてもよいことが、当業者には理解されるであろう。例えば、補間に含まれる予定の画素を適切に選び、且つ、係数を適切に選択することによって、３色補間点が２つの画素の境界に沿って、画素の上縁と下縁の中間に、３０５で示されるように配置されてもよく、もしくは画素の中心とは一致しないその他の位置に配置されてもよい。
図４は、本発明の一実施形態による３色補間点「ａ」「ｂ」「ｃ」および「ｄ」点の上面図である。図４において、それぞれの画素センサセルは、それぞれの色（Ｇ、ＲもしくはＢ）と、表記ｘｙで示され、ここで、ｘは、アレイ内の画素センサセルがある場所の行を表し、ｙは列を表す。例えば、画素センサセル４０５はＧ１１で示される。ここで、Ｇ１１は、緑色のフィルタに関連付けられ、ならびに、行の１且つ列の１に配置される画素センサセル４０５を特定する。同様に、画素センサセル４１０はＢ４５で示され、青色のフィルタに関連付けられ、ならびに、行の４且つ列の５に配置される画素センサセルを指す。
３色補間点ａ、ｂ、ｃ、およびｄのそれぞれにおける緑色値、赤色値、および青色値は以下のように補間することができる。
『３色補間点「ａ」の補間値』
例示的な実施形態において、図４の点「ａ」における緑色値の補間は、画素センサセルＧ２４、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ４２、Ｇ４４、およびＧ５３の緑色の検知値を使用して計算される。３色補間点「ａ」での緑色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｇ３３＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ５３＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ２＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ２４＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ３＝Ｇ３３＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ３５＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ４＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ４２＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｇａ＝（Ｔｅｍｐ１＋Ｔｅｍｐ２＋Ｔｅｍｐ３＋Ｔｅｍｐ４）／４
ここで、係数「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」は、１／４画素位相シフト（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ）フィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」の合計は１である。例示的な実施形態においては、ｃｏｅｆ＿ｇ１＝９２８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｇ３＝１−（９２８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｇ３＝９６／１０２４である。その他のフィルタ係数は本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ４は点「ａ」での緑色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｇａの数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に
置き換えることにより消去できる。
例示的な実施形態において、図４の点「ａ」における赤色値の補間は、画素センサセルＲ３２、Ｒ３４、Ｒ５２、Ｒ５４の赤色の検知値と、画素センサセルＧ２２、Ｇ２４、Ｇ３１、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ５１、Ｇ５３、Ｇ５５、Ｇ６２、およびＧ６４の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ａ」での赤色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｒ３４−（Ｇ３３＋Ｇ３５＋Ｇ２４＋Ｇ４４）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｒ５４−（Ｇ５３＋Ｇ５５＋Ｇ４４＋Ｇ６４）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｒ３２−（Ｇ３１＋Ｇ３３＋Ｇ２２＋Ｇ４２）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｒ５２−（Ｇ５１＋Ｇ５３＋Ｇ４２＋Ｇ６２）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｒａ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇａ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」の合計は１である。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｒ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｒ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｒ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ａ」での赤色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｒａ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
例示的な実施形態において、図４の点「ａ」における青色値の補間は、画素センサセルＢ２３、Ｂ２５、Ｂ４３、Ｂ４５の青色の検知値と、画素センサセルＧ１３、Ｇ１５、Ｇ２２、Ｇ２４、Ｇ２６、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ４６、Ｇ５３、およびＧ５５の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ａ」での青色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｂ４３−（Ｇ４２＋Ｇ４４＋Ｇ３３＋Ｇ５３）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｂ２３−（Ｇ２２＋Ｇ２４＋Ｇ１３＋Ｇ３３）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｂ４５−（Ｇ４４＋Ｇ４６＋Ｇ３５＋Ｇ５５）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｂ２５−（Ｇ２４＋Ｇ２６＋Ｇ１５＋Ｇ３５）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｂａ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇａ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」の合計は１である。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｂ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｂ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｂ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ａ」での青色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｂａ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
『３色補間点「ｂ」の補間値』
例示的な実施形態において、図４の点「ｂ」における緑色値の補間は、画素センサセル
Ｇ２４、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ４４、Ｇ４６、およびＧ５５の緑色の検知値を使用して計算される。３色補間点「ｂ」での緑色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ２４＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ２＝Ｇ３５＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ５５＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ３＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ４６＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ４＝Ｇ３５＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ３３＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｇｂ＝（Ｔｅｍｐ１＋Ｔｅｍｐ２＋Ｔｅｍｐ３＋Ｔｅｍｐ４）／４
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」は、１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」の合計は１である。例示的な実施形態においては、ｃｏｅｆ＿ｇ１＝９２８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｇ３＝１−（９２８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｇ３＝９６／１０２４である。その他のフィルタ係数は本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ４は、点「ｂ」での緑色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｇｂ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去ができる。
例示的な実施形態において、図４の点「ｂ」における赤色値の補間は、画素センサセルＲ３４、Ｒ３６、Ｒ５４、Ｒ５６の赤色の検知値と、画素センサセルＧ２４、Ｇ２６、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ３７、Ｇ４４、Ｇ４６、Ｇ５３、Ｇ５５、Ｇ５７、Ｇ６４、およびＧ６６の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ｂ」での赤色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｒ３４−（Ｇ３３＋Ｇ３５＋Ｇ２４＋Ｇ４４）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｒ５４−（Ｇ５３＋Ｇ５５＋Ｇ４４＋Ｇ６４）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｒ３６−（Ｇ３５＋Ｇ３７＋Ｇ２６＋Ｇ４６）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｒ５６−（Ｇ５５＋Ｇ５７＋Ｇ４６＋Ｇ６６）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｅｏｅｆ＿ｒ１
Ｒｂ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇｂ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」の合計は１である。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｒ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｒ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｒ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ｂ」での赤色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｒｂ数式内において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
例示的な実施形態において、図４の点「ｂ」における青色値の補間は、画素センサセルＢ２３、Ｂ２５、Ｂ４３、Ｂ４５の青色の検知値と、画素センサセルＧ１３、Ｇ１５、Ｇ２２、Ｇ２４、Ｇ２６、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ４６、Ｇ５３、およびＧ５５の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ｂ」での青色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｂ４５−（Ｇ４４＋Ｇ４６＋Ｇ３５＋Ｇ５５）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｂ２５−（Ｇ２４＋Ｇ２６＋Ｇ１５＋Ｇ３５）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｂ４３−（Ｇ４２＋Ｇ４４＋Ｇ３３＋Ｇ５３）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｂ２３−（Ｇ２２＋Ｇ２４＋Ｇ１３＋Ｇ３３）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｂｂ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇｂ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」の合計は１である。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｂ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｂ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｂ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ｂ」での青色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｂｂ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
『３色補間点「ｃ」の補間値』
例示的な実施形態において、図４の点「ｃ」における緑色値の補間は、画素センサセルＧ３３、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ５３、Ｇ５５、およびＧ６４の緑色の検知値を使用して計算される。３色補間点「ｃ」での緑色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｇ５３＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ３３＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ２＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ６４＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ３＝Ｇ５３＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ５５＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ４＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ４２＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｇｃ＝（Ｔｅｍｐ１＋Ｔｅｍｐ２＋Ｔｅｍｐ３＋Ｔｅｍｐ４）／４
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」の合計は１である。例示的な実施形態において、ｃｏｅｆ＿ｇ１＝９２８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｇ３＝１−（９２８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｇ３＝９６／１０２４である。その他のフィルタ係数は本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ４は、点「ｃ」での緑色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｇｃ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
例示的な実施形態において、図４の点「ｃ」における赤色値の補間は、画素センサセルＲ３２、Ｒ３４、Ｒ５２、Ｒ５４の赤色の検知値と、画素センサセルＧ２２、Ｇ２４、Ｇ３１、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ５１、Ｇ５３、Ｇ５５、Ｇ６２、およびＧ６４の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ｃ」での赤色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｒ５４−（Ｇ５３＋Ｇ５５＋Ｇ４４＋Ｇ６４）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｒ３４−（Ｇ３３＋Ｇ３５＋Ｇ２４＋Ｇ４４）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｒ５２−（Ｇ５１＋Ｇ５３＋Ｇ４２＋Ｇ６２）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｒ３２−（Ｇ３１＋Ｇ３３＋Ｇ２２＋Ｇ４２）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｒｃ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇｃ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」の合計は１である
。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｒ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｒ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｒ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ｃ」での赤色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｒｃ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
例示的な実施形態において、図４の点「ｃ」における青色値の補間は、画素センサセルＢ４３、Ｂ４５、Ｂ６３、Ｂ６５の青色の検知値と、画素センサセルＧ３３、Ｇ３５、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ４６、Ｇ５３、Ｇ５５、Ｇ６２、Ｇ６４、Ｇ６６、Ｇ７３、およびＧ７５の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ｃ」での青色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｂ４３−（Ｇ４２＋Ｇ４４＋Ｇ３３＋Ｇ５３）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｂ６３−（Ｇ６２＋Ｇ６４＋Ｇ５３＋Ｇ７３）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｂ４５−（Ｇ４４＋Ｇ４６＋Ｇ３５＋Ｇ５５）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｂ６５−（Ｇ６４＋Ｇ６６＋Ｇ５５＋Ｇ７５）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｂｃ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇｃ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」の合計は１である。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｂ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｂ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｂ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ｃ」での青色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｂｃ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
『３色補間点「ｄ」の補間値』
例示的な実施形態において、図４の点「ｄ」における緑色の値の補間は、画素センサセルＧ３５、Ｇ４４、Ｇ４６、Ｇ５３、Ｇ５５、およびＧ６４の緑色の検知値を使用して計算される。３色補間点「ｄ」での緑色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ６４＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ２＝Ｇ５５＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ５３＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ３＝Ｇ４４＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ４６＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｔｅｍｐ４＝Ｇ５５＊ｃｏｅｆ＿ｇ３＋Ｇ３５＊ｃｏｅｆ＿ｇ１
Ｇｄ＝（Ｔｅｍｐ１＋Ｔｅｍｐ２＋Ｔｅｍｐ３＋Ｔｅｍｐ４）／４
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、「ｃｏｅｆ＿ｇ３」と「ｃｏｅｆ＿ｇ１」の合計は１である。例示的な実施形態において、ｃｏｅｆ＿ｇ１＝９２８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｇ３＝１−（９２８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｇ３＝９６／１０２４である。その他のフィルタ係数は本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ４は点「ｄ」での緑色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｇｄ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
例示的な実施形態において、図４の点「ｄ」における赤色値の補間は、画素センサセルＲ３４、Ｒ３６、Ｒ５４、Ｒ５６の赤色の検知値と、画素センサセルＧ２４、Ｇ２６、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ３７、Ｇ４４、Ｇ４６、Ｇ５３、Ｇ５５、Ｇ５７、Ｇ６４、およびＧ６６の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ｄ」での赤色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｒ５４−（Ｇ５３＋Ｇ５５＋Ｇ４４＋Ｇ６４）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｒ３４−（Ｇ３３＋Ｇ３５＋Ｇ２４＋Ｇ４４）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｒ５６−（Ｇ５５＋Ｇ５７＋Ｇ４６＋Ｇ６６）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｒ３６−（Ｇ３５＋Ｇ３７＋Ｇ２６＋Ｇ４６）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｒ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｃｏｅｆ＿ｒ１
Ｒｄ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇｄ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｒ３」と「ｃｏｅｆ＿ｒ１」の合計は１である。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｒ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｒ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｒ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ｄ」での赤色値の計算に使用される一時的な値であって、点Ｒｄ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
例示的な実施形態において、図４の点「ｄ」における青色値の補間は、画素センサセルＢ４３、Ｂ４５、Ｂ６３、Ｂ６５の青色の検知値と、画素センサセルＧ３３、Ｇ３５、Ｇ４２、Ｇ４４、Ｇ４６、Ｇ５３、Ｇ５５、Ｇ６２、Ｇ６４、Ｇ６６、Ｇ７３、およびＧ７５の緑色の検知値と、を使用して計算される。３色補間点「ｄ」での青色の補間値は、以下の数式を使用して計算することができる。
Ｔｅｍｐ１＝Ｂ４５−（Ｇ４４＋Ｇ４６＋Ｇ３５＋Ｇ５５）／４
Ｔｅｍｐ２＝Ｂ６５−（Ｇ６４＋Ｇ６６＋Ｇ５５＋Ｇ７５）／４
Ｔｅｍｐ３＝Ｂ４３−（Ｇ４２＋Ｇ４４＋Ｇ３３＋Ｇ５３）／４
Ｔｅｍｐ４＝Ｂ６３−（Ｇ６２＋Ｇ６４＋Ｇ５３＋Ｇ７３）／４
Ｔｅｍｐ５＝Ｔｅｍｐ１＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ２＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ６＝Ｔｅｍｐ３＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ４＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｔｅｍｐ７＝Ｔｅｍｐ５＊ｃｏｅｆ＿ｂ３＋Ｔｅｍｐ６＊ｃｏｅｆ＿ｂ１
Ｂｄ＝Ｔｅｍｐ７＋Ｇｄ
ここで、フィルタ係数「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」は１／４画素位相シフトフィルタを構成し、また、「ｃｏｅｆ＿ｂ３」と「ｃｏｅｆ＿ｂ１」の合計は１である。例示的な実施形態では、ｃｏｅｆ＿ｂ１＝７６８／１０２４で、ならびに、ｃｏｅｆ＿ｂ３＝１−（７６８／１０２４）、もしくはｃｏｅｆ＿ｂ３＝２５６／１０２４である。その他のフィルタ係数は、本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ７は、点「ｄ」での青色値の計算に使用される一時的な値であって、Ｂｄ数式において、Ｔｅｍｐ値を対応するそれぞれの数式に置き換えることにより消去できる。
上記の点ａ、点ｂ、点ｃ、および点ｄに与えられた数式によって例証されるように、本実施形態において、緑色の補間値は、緑色をサンプリングし（例えば、点ａのＧ３３、Ｇ４４）、且つ、３色補間点の形成の一端を担う、２つの画素セルの検知値と、緑色をサンプリングし（例えば、点ａのＧ５３、Ｇ２４、Ｇ３５、およびＧ４２）、且つ、３色補間
点から１画素離れている、４つの追加の画素セルの検知値と、を使用する。補間される緑色値を決定するのに使用される６つの画素は、対応画素セルもしくは近傍画素セルと呼ばれる。さらに、緑色の補間の数式に示されるように、例示的な実施形態において、補間に使用される追加の４つの画素セル（例えば、点ａのＧ５３、Ｇ２４、Ｇ３５、および、Ｇ４２）と比較して、３色補間点の形成の一端を担う２つの画素セル（例えば、点ａのＧ３３、Ｇ４４）の検知した緑色値に、より大きい重み付けがされる。数式に示されるように、Ｇ３４とＧ４４のそれぞれの緑色値は対応する数式内で２度現れ、且つ、フィルタ係数もまた検知された緑色値が正しく重み付けされることを確実にするために使用される。例えば、点ａの緑色値の補間において、画素セルＧ３３とＧ４４での検知値は、ｃｏｅｆ＿ｇ３を使用することで、フィルタ係数ｃｏｅｆ＿ｇ１を使用する画素セルＧ５３、Ｇ２４、Ｇ３５、およびＧ４２での検知値よりも重く、重み付けされる。
また、上記の点ａ、点ｂ、点ｃ、および点ｄに与えられた数式によって例証されるように、例示的な実施形態において、赤色の補間値は、赤色をサンプリングする最も近くにある４つの画素セル（例えば、点ａのＲ３４、Ｒ５４、Ｒ３２、およびＲ５２）の検知値を使用する。これら赤色が検知される画素のそれぞれは、１画素幅の所にあるか、もしくは３色補間点のより近くにある。さらに、赤色が検知される画素それぞれにおいて、赤色をサンプリングする画素（点ａの補間における画素Ｒ３４）を取り囲む４つの緑色が検知される画素（例えば、Ｇ３３、Ｇ３５、Ｇ２４、およびＧ４４）が、補間される赤色値を補間するのに使用される。例えば、点ａにおける赤色値の補間において、Ｒ３４、Ｒ５４、Ｒ３２、およびＲ５２で検知された赤色値が使用される。さらに、Ｒ３４の場合は、Ｒ３４近傍の４つの緑色画素セルＧ３３、Ｇ３５、Ｇ２４、およびＧ４４の検知された緑色値が、補間に使用される。同様に、Ｒ５４の検知された赤色値に加えて、Ｒ５４近傍の４つの緑色画素セルＧ５３、Ｇ５５、Ｇ４４、およびＧ６４の検知された緑色値が、点ａでの赤色値の補間に使用される。３色補間点の青色の補間値は、青色値をサンプリングする最も近くにある４つの画素が使用されること、および、これらの画素それぞれの近傍にある４つの緑色画素セルの検知された緑色値が使用されることと、を除いて赤色値と同様に計算される。
記載されるように、本発明は、色平面補間の斬新で新奇なシステムおよび方法を提供し、ここで、緑色、赤色、および青色の補間値は、取得された検知値を基に計算される。本発明において、検知値と補間値との間のバランスの悪さは、３色補間点におけるそれぞれの色の値を補間することによって、取り除かれる。本発明では、２つの緑色画素、１つの青色画素、および１つの赤色画素の角にある３色補間点の位置が説明されるが、その他の３色補間点が可能であり、これも本発明の範囲内である事が、当業者には理解されるであろう。
図５は、行と列に配置された複数の画素を含む画素アレイ５０５を備えるＣＭＯＳ撮像装置集積回路（ＩＣ）５００のブロック図を説明し、画素アレイ５０５は、例えば、ベイヤパターンで配置された、２つの緑色画素（Ｇ）、１つの青色画素（Ｂ）、および１つの赤色画素（Ｒ）を有する範囲５１０を含む。アレイ５０５にあるそれぞれの行の複数の画素は、行選択線５１５によって全て同時に有効（ｔｕｒｎ ｏｎ）にされ、それぞれの列の複数の画素は、それぞれの列選択線５２０によって選択的に出力される。
行線５１５は、行アドレスデコーダ５３０に応じた行ドライバ５２５により選択的に活性化（ａｃｔｉｖａｔｅ）される。列選択線５２０は、列アドレスデコーダ５４０に応じた列セレクタ５３５により選択的に活性化される。画素アレイ５０５は、タイミング及び制御回路５４５によって操作され、タイミング及び制御回路５４５は、アドレスデコーダ５３０、５４０を制御し、画素信号読み出しのための適切な行線および列線を選択する。
画素列信号は、典型的には画素リセット信号（Ｖｒｓｔ）と画素画像信号（Ｖｓｉｇ）を含み、列セレクタ５３５と接続されたサンプルホールド回路５５０によって読み出しされる。差分信号（Ｖｒｓｔ−Ｖｓｉｇ）は、増幅されたそれぞれの画素の差動増幅器５５５によって生成され、アナログ−デジタル変換器５７０（ＡＤＣ）によってデジタル化される。アナログ−デジタル変換器５７０は、本発明の方法が行われる画像プロセッサ５７５にデジタル化された画素信号を供給する。
本発明により画素信号が補間される画素アレイを有する撮像装置６０５を含む典型的なプロセッサシステムが、図６の６００で大まかに説明される。撮像装置６０５は、画素アレイから供給された信号に基づいた出力画像を生成する。プロセッサベースのシステムは、ＣＭＯＳ撮像装置の出力を受け取るシステムの例である。制限されることなしに、そのようなシステムには、コンピュータシステム、カメラシステム、スキャナ、マシンビジョンシステム、医療用センサシステム（例えば、医療用錠剤センサ：ｍｅｄｉｃａｌ ｐｉｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）、および自動診断装置システムが含まれてよく、これらのシステムならびにその他の画像システムの全てにおいて本発明を利用することができる。
コンピュータシステムなどのプロセッサベースのシステム６００は、例えば一般的には、中央処理装置（ＣＰＵ）６１０（例えば、マイクロプロセッサなど）を含み、バス６２０を介して入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置６１５と通信する。撮像装置６０５は、また、バス６２０もしくは他の通信回線を介してシステムと通信する。コンピュータシステム６００はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６２５も含み、また、コンピュータシステムの場合は、取り外し可能メモリ６３０を含むフロッピーディスクドライブ、および、もしくは、取り外し可能メモリ６３０を有するコンパクトディスク（ＣＤ）ＲＯＭ装置などの周辺機器含んでもよく、それらもまた、バス６２０を介してＣＰＵ６１０と通信する。また、プロセッサ６１０、撮像装置６０５、およびメモリ６２５が１つのＩＣチップ上に統合されることが望ましいこともある。
図７は、本発明の一実施形態の処理７００を説明するためのフロー図を示す。ステップ７０５において、補間点が選択される。本発明の例示的な実施形態において、補間点は４つの画素セルの交点に配置される。ステップ７１０において、それぞれの画素センサセルに対する検知値が得られる。ステップ７１５、７２０、および７２５において、第一の色、第２の色、および第３の色の補間値は、先に詳細に説明された数式によってそれぞれ決定される。具体的に言うと、緑色値を補間するための数式がステップ７１５で適用され、赤色値を補間するための数式がステップ７２０で適用され、ならびに、青色値を補間するための数式がステップ７２５で適用される。ステップ７３０において、ステップ７１５、７２０、および７２５で決定された補間値を用いて、色画像が再構成される。
１つ、もしくは複数の３色補間点で緑色、赤色、および青色の値を補間する他の方法は本発明の範囲内であり、また、本発明は先に説明した数式もしくは係数の利用に制限されないことを理解されたい。そのようなものとして、上記の説明と図は、本発明の特徴と効果を実現する例示的な実施形態を例証するものとしてのみ考えられるべきである。付随の請求項の趣旨と範囲内にある本発明の任意の変形例は、本発明の一部と考えられるべきである。従って、本発明は、前述の説明と図によって制限されるものとして考えられるべきではなく、付随の請求項の範囲によってのみ制限される。
先に述べた、および、その他の本発明の効果と特徴は、以下の付随する図面の参照と、先に提供された例示的な実施形態の詳細な説明から、より良く理解されるだろう。
従来の色フィルタアレイの上面図である。 色フィルタアレイを有する画素アレイの一部の横断面図である。 本発明の第１の実施形態による３色補間点の上面図である。 本発明による、点ａ、ｂ、ｃ、およびｄの３色補間点の上面図である。 本発明の例示的な実施形態によって構成された画素アレイを有するＣＭＯＳ撮像装置集積回路（ＩＣ）のブロック図である。 本発明によるＣＭＯＳ撮像装置を有するプロセッサシステムの説明である。 本発明の一実施形態の処理を説明するフロー図である。

Claims (22)

  1. 画像の色平面補間方法であって、
    色平面補間のために複数の色補間点を選択するステップであり、
    ここで、それぞれの前記色補間点が、画像上の位置に相当し、且つ、それぞれの前記色補間点が、画像画素の中心点からずれているステップと、
    前記画像の画素値を使用して、それぞれの補間点で、色パターンの複数の色の内のそれぞれの色に対する値を補間するステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記色補間点が、前記画素画像内の３色補間点である請求項１の方法。
  3. それぞれの色に対する値を補間する前記ステップが、
    前記色補間点で、第１の色に対する値を補間するステップと、
    前記色補間点で、第２の色に対する値を補間するステップと、
    前記色補間点で、第３の色に対する値を補間するステップと、
    を含む、請求項１の方法。
  4. それぞれの色に対する値を補間する前記ステップが、
    前記３色補間点で、第１の色に対する値を補間するステップと、
    前記３色補間点で、第２の色に対する値を補間するステップと、
    前記３色補間点で、第３の色に対する値を補間するステップと、
    を含む、請求項２の方法。
  5. 前記３色補間点が、前記画像内の４つの画素の間の共通な角に配置される請求項４の方法。
  6. 前記第１の色の値に対する前記補間が、前記３色補間点と隣接する２つの画素からの前記第１の色の検知値と、前記３色補間点から１画素幅の所にある４つの追加の画素からの前記第１の色の検知値と、を使用する請求項４の方法。
  7. 前記第２の色の値に対する前記補間が、前記３色補間点から１画素幅の所にある画素からの前記第２の色の４つの検知値と、前記第２の色の画素のそれぞれに隣接する４つの第１の色の画素それぞれの検知値と、を使用する請求項６の方法。
  8. 前記第３の色の値に対する前記補間が、前記３色補間点から１画素幅の所にある画素からの前記第３の色の４つの検知値と、前記第３の色の画素のそれぞれに隣接する４つの第１の色の画素それぞれの検知値と、を使用する請求項７の方法。
  9. 画像画素センサの検知アレイを含む色画像装置であって、
    第１の色の検知値を生成するために使用される第１の複数の画像画素センサと、
    第２の色の検知値を生成するために使用される第２の複数の画像画素センサと、
    補間手段であって、前記第１の色の前記検知値と、前記第２の色の前記検知値とを、色補間点の前記第１の色の補間値、および前記第２の色の補間値を決定するために使用し、ここで、前記色補間点が画像画素の中心からずれている補間手段と、
    前記第１の色と前記第２の色の補間値を使用して表示画像を作成する手段と、
    を含む、色画像装置。
  10. 前記色補間点が３色補間点である、請求項９の色画像装置であって、前記色画像装置が、
    第３の色の検知値を生成するために使用される第３の複数の画像画素センサと、
    補間手段であって、前記第一の色の前記検知値、前記第２の色の前記検知値、および前記第３の色の前記検知値を、色補間点の前記第１の色の補間値、前記第２の色の補間値、および第３の色の補間値を決定するために使用する補間手段と、をさらに含み、ここで、前記表示画像が、前記第１の色、前記第２の色、および前記第３の色の前記補間値を使用して作成される、請求項９の色画像装置。
  11. 前記３色補間点が、前記検知アレイ内の４つの画素の間の共通な角に配置される請求項１０の色画像装置。
  12. 画像画素センサのアレイを備える画像装置を含むプロセッシングシステムであって、
    前記画像装置が、
    第１の色の検知値を生成するために使用される第１の複数の画像画素センサと、
    第２の色の検知値を生成するために使用される第２の複数の画像画素センサと、
    第３の色の検知値を生成するために使用される第３の複数の画像画素センサと、
    前記第１の色の前記検知値、前記第２の色の前記検知値、および前記第３の色の前記検知値を、３色補間点の前記第１の色の補間値、前記第２の色の補間値、および前記第３の色の補間値を決定するために使用して、補間を行うプロセッサとを含み、ここで、前記補間が、任意の画素センサの中心からずれた位置について行われることを特徴とする、プロセッシングシステム。
  13. 前記プロセッサが、前記補間を３色補間点で実行し、ここで、前記３色補間点が、前記アレイ内の４つの画素センサセルの間の共通な角に配置される、請求項１２のプロセッシングシステム。
  14. 前記プロセッサが、前記補間を３色補間点で実行し、ここで、前記３色補間点が、前記アレイ内の２つの画素センサセルの間の交差辺に配置される、請求項１２のプロセッシングシステム。
  15. 前記第１の色の値の前記補間が、前記３色補間点に隣接する２つの画素からの前記第１の色の検知値と、前記３色補間点から１画素幅の所にある４つの追加の画素からの前記第１の色の検知値と、を使用する、請求項１３のプロセッシングシステム。
  16. 前記第２の色の値の前記補間が、前記３色補間点から１画素幅の所の画素からの前記第２の色の４つの検知値と、それぞれの前記第２の色の画素に隣接する４つの第１の色の画素それぞれの検知値と、を使用する請求項１５のプロセッシングシステム。
  17. 前記第３の色の値の前記補間が、前記３色補間点から１画素幅の所の画素からの前記第３の色の４つの検知値と、それぞれの前記第３の色の画素に隣接する４つの第１の色画素のそれぞれの検知値と、を使用する請求項１６のプロセッシングシステム。
  18. 赤色、青色、および緑色スペクトルの内の１つの波長を持つ適用された光に対応する、それぞれの複数の画素センサからの検知値を取得するステップと、
    ３色補間点に対する赤色値、青色値、および緑色値を、赤色、青色、および緑色のスペクトルの波長を持つ適用された光に対応する前記複数の画素センサからの検知値を使用して補間するステップと、を含む、
    デジタル色信号を処理する方法。
  19. 前記３色補間点が画像画素の中心からずれている、請求項１８のデジタル色信号を処理する方法。
  20. コンピュータが色パターンの色平面補間を実行することを可能にするコンピュータ命令を記憶するための、コンピュータで読取可能な媒体であって、
    前記色平面補間が、
    画素画像内の色補間点を、前記色補間点で前記色平面補間を実行するために選択するステップと、
    それぞれの色補間点で、前記色パターンのそれぞれの色の値を補間するステップと、を含む、コンピュータで読取可能な媒体。
  21. 前記色補間点が、前記画素画像内の３色補間点であり、それぞれの色の値を補間する前記ステップが、
    前記３色補間点で、第１の色に対する値を補間するステップと、
    前記３色補間点で、第２の色に対する値を補間するステップと、
    前記３色補間点で、第３の色に対する値を補間するステップと、
    を含む、請求項２０のコンピュータで読取可能な媒体。
  22. デジタル色信号を処理する方法であって、
    受信された信号から、複数の画素センサセルそれぞれの３色補間点に対する補間された緑色値、補間された赤色値、補間された青色値を生成するために、補間を行うステップを含み、ここで、前記受信された信号が、青色光の範囲、赤色光の範囲、および緑色光の範囲の内の１つの範囲内の波長を有する適用された光の量と対応することを特徴とする、方法。
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