JP5345258B2 - カラー撮像素子 - Google Patents

Description

本発明はカラー撮像素子に係り、特に色モワレの発生の抑圧及び高解像度化が可能なカラー撮像素子に関する。

単板カラー撮像素子の出力画像は、ＲＡＷ画像（モザイク画像）であるため、欠落している色の画素を、周囲の画素から補間する処理（同時化処理、デモザイク処理）により多チャネル画像を得ている。この場合に問題となるのが、高周波の画像信号の再現特性であり、カラー撮像素子は白黒の撮像素子と比較して、撮像した画像にエリアシングが発生し易いため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧しつつ再現帯域を広げて高解像化するということが重要な課題である。

単板カラー撮像素子で最も広く用いられている色配列である原色系ベイヤー配列は、緑（Ｇ）画素を市松状に、赤（Ｒ）、青（Ｂ）を線順次に配置しているため、Ｇ信号は斜め方向で、Ｒ、Ｂ信号は水平、垂直方向の高周波信号を生成する際の再現精度が問題である。

図１９の（Ａ）部分に示すような白黒の縦縞模様（高周波画像）が、図１９の（Ｂ）部分に示すベイヤー配列の撮像素子に入射した場合、これをベイヤーの色配列に振り分けて色毎に比較すると、図１９の（Ｃ）部分から（Ｅ）部分に示すようにＲは薄い平坦、Ｂは濃い平坦、Ｇは濃淡のモザイク状の色画像となり、本来、白黒画像であるのに対し、ＲＧＢ間に濃度差（レベル差）は起きないものが、色配列と入力周波数によっては色が付いた状態となってしまう。

同様に、図２０の（Ａ）部分に示すような斜めの白黒の高周波画像が、図２０の（Ｂ）部分に示すベイヤー配列の撮像素子に入射した場合、これをベイヤーの色配列に振り分けて色毎に比較すると、図２０の（Ｃ）部分から（Ｅ）部分に示すようにＲとＢは薄い平坦、Ｇは濃い平坦の色画像となり、仮に黒の値を０、白の値を２５５とすると、斜めの白黒の高周波画像は、Ｇのみ２５５となるため、緑色になってしまう。このようにベイヤー配列では、斜めの高周波画像を正しく再現することができない。

一般に単板式のカラー撮像素子を使用する撮像装置では、水晶などの複屈折物質からなる光学ローパスフィルタをカラー撮像素子の前面に配置し、高周波を光学的に落とすことで回避していた。しかし、この方法では、高周波信号の折り返りによる色付は軽減できるが、その弊害で解像度が落ちてしまうという問題がある。

このような問題を解決するために、カラー撮像素子のカラーフィルタ配列を、任意の着目画素が該着目画素の色を含む３色と該着目画素の４辺のいずれかにおいて隣接する配列制限条件を満たす３色ランダム配列としたカラー撮像素子が提案されている（特許文献１）。

また、分光感度が異なる複数のフィルタを有し、そのうち第１のフィルタと第２のフィルタが、画像センサの画素格子の一方の対角方向に第１の所定の周期で交互に配置されていると共に、他方の対角方向に第２の所定の周期で交互に配置されているカラーフィルタ配列の画像センサが提案されている（特許文献２）。

更に、ＲＧＢの３原色のカラー固体撮像素子において、Ｒ、Ｇ、Ｂを水平に配置した３画素のセットを垂直方向にジグザグにずらしながら配置することによって、ＲＧＢそれぞれの出現確率を均等にし、かつ撮像面上の任意の直線（水平、垂直、斜めの直線）が全ての色を通過するようした色配列が提案されている（特許文献３）。

更にまた、ＲＧＢの３原色のうちのＲ，Ｂを水平方向及び垂直方向にそれぞれ３画素置きに配置し、これらのＲ，Ｂの間にＧを配置したカラー撮像素子が提案されている（特許文献４）。

特開２０００−３０８０８０号公報 特開２００５−１３６７６６号公報 特開平１１−２８５０１２号公報 特開平８−２３５４３号公報

特許文献１に記載のカラー撮像素子は、フィルタ配列がランダムとなるため後段での同時化（補間）処理を行う際に、ランダムパターン毎に最適化する必要があり、同時化処理が煩雑になるという問題がある。また、ランダム配列では、低周波の色モアレには有効であるが、高周波部の偽色に対しては有効でない。

また、特許文献２に記載の画像センサは、Ｇ画素（輝度画素）が市松状に配置されているため、限界解像度領域(特に斜め方向)での画素再現精度が良くないという問題がある。

特許文献３に記載のカラー固体撮像素子は、任意の直線上に全ての色のフィルタが存在するため、偽色の発生を抑えることができる利点があるが、ＲＧＢの画素数の比率が等しいため、高周波再現性がベイヤー配列に比べて低下するという問題がある。なお、ベイヤー配列の場合、輝度信号を得るために最も寄与するＧの画素数の比率が、Ｒ、Ｂそれぞれの画素数の２倍になっている。

一方、特許文献４に記載のカラー撮像素子は、Ｒ、Ｂそれぞれの画素数に対するＧの画素数の比率がベイヤー配列よりも高く、水平又は垂直方向にＧ画素のみのラインが存在するため、水平又は垂直方向に高周波部の偽色に対しては有効でない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、偽色の発生の抑圧及び高解像度化を図ることができると共に、従来のランダム配列に比べて後段の処理を簡略化することができるカラー撮像素子を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一の態様に係るカラー撮像素子は、水平方向及び垂直方向に配列された光電変換素子からなる複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、前記カラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタと前記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとが配列されたＮ×Ｎ（Ｎ：５以上の奇数）の基本配列パターンを含み、該基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返して配置され、前記第１のフィルタは、少なくとも前記基本配列パターン内の２つの対角線上に配置され、前記第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内に前記カラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

本発明の一の態様に係るカラー撮像素子によれば、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタと第１の色以外の２色以上の第２の色の各色に対応する第２のフィルタとが配列されたＮ×Ｎ（Ｎ：５以上の奇数）の基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返して配置される。これにより、後段での同時化（補間）処理を行う際に、繰り返しパターンに従って処理を行うことができ、従来のランダム配列に比べて後段の処理を簡略化することができる。

また、少なくとも第１のフィルタは、基本配列パターン内の２つの対角線上に配置される。これにより、第１のフィルタがカラーフィルタ配列の水平、垂直、斜め右上、及び斜め右下方向の各ライン内に配置され、高周波領域での同時化処理の再現精度を向上させることができる。更に、第２のフィルタの各色のフィルタは、基本配列パターン内にカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置される。これにより、色モワレ（偽色）の発生を抑圧して高解像度化を図ることができる。

また、第１のフィルタ及び第２のフィルタは、第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率が、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きくなるように、配置される。これにより、エリアシングを抑制することができ高周波再現性もよい。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記第１のフィルタは、前記基本配列パターン内に市松模様状に配置されることが好ましい。これにより、第１のフィルタをカラーフィルタ配列の水平、垂直、斜め右上、及び斜め右下方向の各ライン内に配置させつつ、Ｇ画素の比率を他の色の画素数の合計と略同じ程度まで高くすることができる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列における前記第１のフィルタの配列と、前記カラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いたときのカラーフィルタ配列における前記第１のフィルタの配列とが略同じとなるように配置されることが好ましい。これにより、動画撮影時に間引き読み出しした画像において、画像処理の中心となる前記第１のフィルタの配列が略同じとなることで、画像処理の負荷を減らすことができる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、前記カラーフィルタ配列と、前記カラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いたときのカラーフィルタ配列とが略同じとなるように配置されることが好ましい。これにより、静止画撮影時の画像処理と動画撮影時の画像処理とを共通の処理とすることができる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向の各ライン内に１つ以上配置されることが好ましい。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含むことが好ましい。２×２画素の画素値を使用して、水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向のうちの相関の高い方向を判別することができる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心に対して点対称であることが好ましい。これにより、後段に処理回路の回路規模を小さくすることが可能になる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心を通る水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向の線のうちの少なくとも１つに対して線対称であることが好ましい。これにより、後段に処理回路の回路規模を小さくすることが可能になる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記第１の色は、緑（Ｇ）色であり、前記第２の色は、赤（Ｒ）色及び青（Ｂ）色であることが好ましい。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記カラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色に対応するＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタを有し、前記基本配列パターン内において、前記Ｒフィルタ、前記Ｇフィルタ及び前記Ｂフィルタは、前記カラーフィルタ配列の水平及び垂直方向に異なる色のフィルタが隣接するように配置されることが好ましい。これにより、Ｒフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されるという条件を満たす配列を作りやすくなる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記カラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色に対応するＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタを有し、前記基本配列パターン内において、前記Ｒフィルタ、前記Ｇフィルタ及び前記Ｂフィルタは、前記カラーフィルタ配列の斜め右上又は斜め右下方向に沿って配置されることが好ましい。これにより、Ｒフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されるという条件を満たす配列を作りやすくなる。

本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、前記カラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色に対応するＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタを有し、前記基本配列パターン内において、前記Ｒフィルタ及び前記Ｂフィルタは、同じ数となるように、かつ不規則に配置されることが好ましい。これにより、偽色を低減させることができる。

本発明によれば、偽色の発生の抑圧及び高解像度化を図ることができると共に、従来のランダム配列に比べて後段の処理を簡略化することができる。

本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第１の実施形態を示す図 第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に含まれる６×６画素の基本配列パターンを３×３画素のＡ配列とＢ配列に分割し、これらを配置した様子を示す図 第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に含まれる２×２画素のＧ画素の画素値から相関方向を判別する方法を説明するために使用した図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第２の実施形態を示す図 第２の実施形態のカラー撮像素子を水平方向に１／（Ｎ−１）で間引いたカラーフィルタ配列を示す図 第２の実施形態のカラー撮像素子を垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いたカラーフィルタ配列を示す図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第３の実施形態を示す図 第３の実施形態のカラー撮像素子を水平方向に１／（Ｎ−１）で間引いたカラーフィルタ配列を示す図 第３の実施形態のカラー撮像素子を垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いたカラーフィルタ配列を示す図 第３の実施形態のカラー撮像素子１／（Ｎ−１）で間引いたカラーフィルタ配列のＧ画素のみを表した図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第４の実施形態を示す図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第５の実施形態を示す図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第６の実施形態を示す図 第６の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列における基本配列パターンのＧ画素のみを表示した図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第７の実施形態を示す図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第８の実施形態を示す図 第８の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列における基本配列パターンのＧ画素のみを表示した図 本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第９の実施形態を示す図 従来のベイヤー配列のカラーフィルタを有するカラー撮像素子の課題を説明するために使用した図 従来のベイヤー配列のカラーフィルタを有するカラー撮像素子の課題を説明するために使用した他の図

以下、添付図面に従って本発明に係るカラー撮像素子の好ましい実施の形態について詳説する。

＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第１の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

このカラー撮像素子は、水平方向及び垂直方向に配列（二次元配列）された光電変換素子からなる複数の画素（図示せず）と、各画素の受光面上に配置された、図１に示すカラーフィルタ配列のカラーフィルタとから構成されており、各画素上には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィルタのうちのいずれかが配置される。

なお、カラー撮像素子は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)カラー撮像素子に限らず、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子などの他の種類の撮像素子であってもよい。

＜カラーフィルタ配列の特徴＞
第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、下記の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）を有している。

〔特徴（１）〕
図１に示すカラーフィルタ配列は、６×６画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

このようにＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが所定の周期性をもって配列されているため、カラー撮像素子から読み出されるＲ、Ｇ、Ｂ信号の同時化（補間）処理（デモザイク処理）等を行う際に、繰り返しパターンに従って処理を行うことができる。

また、基本配列パターンＰの単位で間引き処理して画像を縮小する場合、間引き処理された縮小画像のカラーフィルタ配列は、間引き処理前のカラーフィルタ配列と同じにすることができ、共通の処理回路を使用することができる。

〔特徴（２）〕
図１に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。なお、ＮＥは斜め右上方向を意味し、ＮＷは斜め右下方向を意味する。例えば、正方形の画素の配列の場合は、斜め右上及び斜め右下方向とは水平方向に対しそれぞれ４５°の方向となるが、長方形の画素の配列であれば、長方形の対角線の方向であり長辺、短辺の長さに応じてその角度は変わりうる。すなわち、斜め右上方向は、画素の２つの対角線のうちの右上がり方向の対角線の方向であり、斜め右下方向は、画素の２つの対角線のうちの右下がり方向の対角線の方向である。

輝度系画素に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されるため、高周波となる方向によらず高周波領域での同時化処理の再現精度を向上させることができる。

〔特徴（３）〕
図１に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ８画素、２０画素、８画素になっている。即ち、ＲＧＢ画素の各画素数の比率は、２：５：２になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。

上記のようにＧ画素の画素数とＲ，Ｂ画素の画素数との比率が異なり、特に輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率を、Ｒ，Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくするようにしたため、同時化処理時におけるエリアシングを抑制することができると共に、高周波再現性もよくすることができる。

〔特徴（４）〕
図１に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

Ｒフィルタ、Ｂフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に配置されるため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧することができる。これにより、偽色の発生を抑制するための光学ローパスフィルタを光学系の入射面から撮像面までの光路に配置しないようにでき、又は光学ローパスフィルタを適用する場合でも偽色の発生を防止するための高周波数成分をカットする働きの弱いものを適用することができ、解像度を損なわないようにすることができる。

図２に示すように基本配列パターンＰは、実線の枠で囲んだ３×３画素のＡ配列と、破線の枠で囲んだ３×３画素のＢ配列とが、水平、垂直方向に交互に並べられた配列となっていると捉えることもできる。

Ａ配列及びＢ配列は、それぞれ輝度系画素であるＧフィルタが４隅と中央に配置され、両対角線上に配置されている。また、Ａ配列は、中央のＧフィルタを挟んでＲフィルタが水平方向に配列され、Ｂフィルタが垂直方向に配列され、一方、Ｂ配列は、中央のＧフィルタを挟んでＢフィルタが水平方向に配列され、Ｒフィルタが垂直方向に配列されている。即ち、Ａ配列とＢ配列とは、ＲフィルタとＢフィルタとの位置関係が逆転しているが、その他の配置は同様になっている。

また、Ａ配列とＢ配列の４隅のＧフィルタは、図３に示すようにＡ配列とＢ配列とが水平、垂直方向に交互に配置されることにより、２×２画素に対応する正方配列のＧフィルタとなる。

これは、輝度系画素であるＧフィルタが、Ａ配列又はＢ配列における３×３画素において４隅と中央に配置され、この３×３画素が水平方向、垂直方向に交互に配置されることで２×２画素に対応する正方配列のＧフィルタが形成されるためである。なお、このような配列とすることで、前述の特徴（１）,（２）,（３）,後述の特徴（５）が満たされる。

〔特徴（５）〕
図１に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。

図３に示すように、Ｇフィルタからなる２×２画素を取り出し、水平方向のＧ画素の画素値の差分絶対値、垂直方向のＧ画素の画素値の差分絶対値、斜め方向（右上斜め、左上斜め）のＧ画素の画素値の差分絶対値を求めることにより、水平方向、垂直方向、及び斜め方向のうち、差分絶対値の小さい方向に相関があると判断することができる。

即ち、このカラーフィルタ配列によれば、最小画素間隔のＧ画素の情報を使用して、水平方向、垂直方向、及び斜め方向のうちの相関の高い方向判別ができる。この方向判別結果は、周囲の画素から補間する処理（同時化処理）に使用することができる。

また、図２に示すように３×３画素のＡ配列又はＢ配列の画素を同時化処理の対象画素とし、Ａ配列又はＢ配列を中心に５×５画素（モザイク画像の局所領域）を抽出した場合、前記５×５画素の４隅に２×２画素のＧ画素が存在することになる。これらの２×２画素のＧ画素の画素値を使用することにより、４方向の相関方向の判別を最小画素間隔のＧ画素の情報を使用して精度よく行うことができる。

〔特徴（６）〕
図１に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターンの中心（４つのＧフィルタの中心）に対して点対称になっている。また、基本配列パターン内のＡ配列及びＢ配列も、それぞれ中心のＧフィルタに対して点対称になっている。更に、基本配列パターン内のＡ配列及びＢ配列は、Ａ配列及びＢ配列の中心（中心のＧフィルタの中心）を通る線に対して線対称となっている。

このような対称性により、後段の処理回路の回路規模を小さくしたり、簡略化することが可能になる。

図１に示すように太枠で示した基本配列パターンＰにおいて、水平方向の第１から第６のラインのうちの第１及び第３のラインのカラーフィルタ配列は、ＧＢＧＧＲＧであり、第２のラインのカラーフィルタ配列は、ＲＧＲＢＧＢであり、第４及び第６のラインのカラーフィルタ配列は、ＧＲＧＧＢＧであり、第５のラインのカラーフィルタ配列は、ＢＧＢＲＧＲとなっている。

いま、図１において、基本配列パターンＰを水平方向、及び垂直方向にそれぞれ１画素ずつシフトした基本配列パターンをＰ’、それぞれ２画素ずつシフトした基本配列パターンをＰ”とすると、これらの基本配列パターンＰ’、Ｐ”を水平方向及び垂直方向に繰り返し配置しても、同じカラーフィルタ配列になる。

即ち、基本配列パターンを水平方向及び垂直方向に繰り返し配置することで、図１に示すカラーフィルタ配列を構成することができる基本配列パターンは複数存在する。第１の実施形態では、基本配列パターンが点対称になっている基本配列パターンＰを、便宜上、基本配列パターンという。

なお、後述する他の実施形態のカラーフィルタ配列においても、各カラーフィルタ配列に対して複数の基本配列パターンが存在するが、その代表的なものをそのカラーフィルタ配列の基本配列パターンという。

＜第２の実施の形態＞
図４は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第２の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第２の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（７）を有している。なお、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図４に示すカラーフィルタ配列は、５×５画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ１（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰ１が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

基本配列パターンＰ１は、輝度系画素であるＧフィルタが両対角線上に配置されている。また、基本配列パターンＰ１は、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが上下、左右方向に互いに隣接しないように配列される。なお、図４に示す基本配列パターンＰ１は、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが上下、左右方向に互いに隣接しないように配列された一例であり、これに限定されるものではない。

〔特徴（２）〕
図４に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。これは、奇数×奇数の基本配列パターンにおいてＧフィルタが両対角線上に配置されたことによる効果である。

〔特徴（３）〕
図４に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ８画素、９画素、８画素になっている。即ち、ＲＧＢ画素の各画素数の比率は、８：９：８になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。

〔特徴（４）〕
図４に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。これは、基本配列パターンにおいてＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが上下、左右方向に互いに隣接しないように配列されたことによる効果である。

〔特徴（５）〕
図４に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ１は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ１を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、その中心部にＧフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列が出現する。また、基本配列パターンＰ１を中心に７×７画素（モザイク画像の局所領域）を抽出した場合、前記７×７画素の４隅に２×２画素のＧ画素が存在する。

〔特徴（６）〕
図４に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ１は、基本配列パターンＰ１の中心（４つのＧフィルタの中心）に対して点対称になっている。

また、図４にカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ１は、基本配列パターンＰ１の中心（４つのＧフィルタの中心）を通る水平方向又は垂直方向の線に対して線対称となっている。

〔特徴（７）〕
図４に示すカラーフィルタ配列は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いたカラーフィルタ配列が、元のカラーフィルタ配列と略同じとなる。すなわち、水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）ラインおきに読み出した場合のカラーフィルタ配列が、元のカラーフィルタ配列と略同じとなる。

図５は、図４に示すカラーフィルタ配列を１／４（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝５）で水平方向に間引き読み出ししたときのカラーフィルタ配列を示す。図６は、図４に示すカラーフィルタ配列を１／４（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝５）で垂直方向に間引き読み出ししたときのカラーフィルタ配列を示す。図５に付されている数字は、図４に示すカラーフィルタ配列の左上から水平方向に１、２、３・・・列目と番号を振ったときのどの列が抽出されたかを示すものであり、図６に付されている数字は、図４に示すカラーフィルタ配列の左上から垂直方向に１、２、３・・・行目と番号を振ったときのどの行が抽出されたかを示すものである。なお、図５においては、説明のため図４に示すカラーフィルタ配列の１〜５行目のみが表示されており、図６においては、説明のため図４に示すカラーフィルタ配列の１〜５列目のみが表示されている。

図５に示す１／４間引きのカラーフィルタ配列は、５、９、１３、１７、２１列目と１〜５行目が基本配列パターンＰ１となっており、水平、垂直方向に基本配列パターンＰ１が繰り返し出現する。すなわち、図５に示す１／４間引きのカラーフィルタ配列は、１列目を除き、元のカラーフィルタ配列と同一である。これは、基本配列パターンＰ１が、基本配列パターンＰ１の中心（４つのＧフィルタの中心）を通る垂直方向の線に対して線対称となっていることによる特徴である。

図６に示す１／４間引きのカラーフィルタ配列は、５、９、１３、１７、２１行目と１〜５列目が基本配列パターンＰ１となっており、水平、垂直方向に基本配列パターンＰ１が繰り返し出現する。すなわち、図６に示す１／４間引きのカラーフィルタ配列は、１列目を除き、元のカラーフィルタ配列と同一である。これは、基本配列パターンＰ１が、基本配列パターンＰ１の中心（４つのＧフィルタの中心）を通る水平方向の線に対して線対称となっていることによる特徴である。

静止画撮影においては、全ての画素を用いて画像を取得するが、動画撮影においては、高速処理が必要となるためカラーフィルタ配列を間引いて画像を取得する。動画撮影時に１／（Ｎ−１）で間引き読み出しすることで、元のカラーフィルタ配列と、このカラーフィルタ配列を間引いた後のカラーフィルタ配列とが略同じとなる。これにより、静止画撮影時の画像処理と動画撮影時の画像処理とを共通の処理とすることができる。

なお、本実施の形態では、Ｇフィルタが対角線上に配置され、Ｒフィルタ及びＢフィルタが水平、垂直方向に互いに隣接しないように配列された基本配列パターンＰ１を用いたが、これは一例であり、特徴（１）〜（６）を満たす５×５画素の基本配列パターンはこれに限定されるものではない。

＜第３の実施の形態＞
図７は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第３の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第３の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（８）を有している。なお、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図７に示すカラーフィルタ配列は、７×７画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ２が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。この基本配列パターンは、輝度系画素であるＧフィルタが少なくとも両対角線上に配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

〔特徴（２）〕
図７に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。

〔特徴（３）〕
図７に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ２は、その基本配列パターンＰ２内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ１２画素、２５画素、１２画素になっている。即ち、ＲＧＢ画素の各画素数の比率は、１２：２５：１２になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。

〔特徴（４）〕
図７に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ２内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。基本配列パターンＰ２においては、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが上下、左右方向に互いに隣接しないように配列されているが、このように各色フィルタを配置することで特徴（４）を満足させる基本配列パターンを作りやすくすることができる。

〔特徴（５）〕
図７に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ２は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ２を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、少なくともその中心部にＧフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列が出現する。

〔特徴（６）〕
図７に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ２は、基本配列パターンＰ２の中心（４つのＧフィルタの中心）に対して点対称になっている。

〔特徴（８）〕
図７に示すカラーフィルタ配列は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いたカラーフィルタ配列のうちのＧフィルタの配列が、元のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列と略同じとなる。すなわち、水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）ラインおきに読み出した場合のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列が、元のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列と略同じとなる。

図８は、図４に示すカラーフィルタ配列を１／６（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝７）で水平方向に間引き読み出ししたときのカラーフィルタ配列を示す。また、図９は、図４に示すカラーフィルタ配列を１／６（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝５）で垂直方向に間引き読み出ししたときのカラーフィルタ配列を示す。図８に付されている数字は、図７に示すカラーフィルタ配列の左上から水平方向に１、２、３・・・列目と番号を振ったときのどの列が抽出されたかを示すものであり、図９に付されている数字は、図７に示すカラーフィルタ配列の左上から垂直方向に１、２、３・・・行目と番号を振ったときのどの行が抽出されたかを示すものである。なお、図８においては、説明のため図７に示すカラーフィルタ配列の１〜７行目のみが表示されており、図９においては、説明のため図７に示すカラーフィルタ配列の１〜７列目のみが表示されている。なお、図１０は、図８、９に示す配列パターンＰ２’のＧフィルタのみを表した図である。

図８に示す１／６間引きのカラーフィルタ配列において、７、１３、１９、２５、３１、３７、４３列目と１〜５行目で構成される配列パターンＰ２’のＧフィルタの配列（図１０参照）が、基本配列パターンＰ２のＧフィルタの配列と同じである。配列パターンＰ２’は、水平、垂直方向に繰り返し出現する。すなわち、図８に示す１／６間引きのカラーフィルタ配列は、１列目を除き、元のカラーフィルタ配列と同一である。

図９に示す１／６間引きのカラーフィルタ配列において、７、１３、１９、２５、３１、３７、４３行目と１〜５列目で構成される配列パターンＰ２’のＧフィルタの配列（図１０参照）が、基本配列パターンＰ２のＧフィルタの配列と同じである。配列パターンＰ２’は、水平、垂直方向に繰り返し出現する。すなわち、図９に示す１／６間引きのカラーフィルタ配列は、１列目を除き、元のカラーフィルタ配列と同一である。

このように、Ｇフィルタは、元のカラーフィルタ配列におけるＧフィルタの配列と、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いたときのカラーフィルタ配列におけるＧフィルタの配列とが略同じとなるように配置されている。すなわち、１／（Ｎ−１）間引き読み出しの前後で、輝度系画素であるＧフィルタと、その他の色のフィルタ（Ｒフィルタ及びＢフィルタ）との位置関係が同じである。このように、画像処理の中心となるＧ画素の配置を略同じとすることで、画像処理の負荷を減らすことができる。また、画質の向上も容易となる。

＜第４の実施の形態＞
図１１は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第４の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第４の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（７）を有している。なお、第１の実施形態及び第２の実施の形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図１１に示すカラーフィルタ配列は、７×７画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ３（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰ３が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。この基本配列パターンＰ３は、輝度系画素であるＧフィルタが少なくとも両対角線上に配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

〔特徴（２）〕
図１１に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。

〔特徴（３）〕
図１１に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ３は、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ１６画素、１７画素、１６画素になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。

〔特徴（４）〕
図１１に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

基本配列パターンＰ３においては、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが上下、左右方向に互いに隣接しないように配列されているが、このように各色フィルタを配置することで特徴（４）を満足させる基本配列パターンを作りやすくすることができる。

〔特徴（５）〕
図１１に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ３は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ１は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ１を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、その中心部にＧフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列が出現する。

〔特徴（６）〕
図１１に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ３は、基本配列パターンＰ３の中心（４つのＧフィルタの中心）に対して点対称になっている。また、基本配列パターンＰ３は、基本配列パターンＰ３の中心（中心のＧフィルタの中心）を通る水平及び垂直方向の線に対して線対称となっている。

〔特徴（７）〕
図１１に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ３は、基本配列パターンＰ３の中心（中心のＧフィルタの中心）を通る水平及び垂直方向の線に対して線対称となっている。したがって、図１１に示すカラーフィルタ配列は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／６（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝７）で間引き読み出ししたカラーフィルタ配列が、元のカラーフィルタ配列と略同じとなる。

なお、基本配列パターンＰ３は、Ｇフィルタが対角線上に配置され、かつＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが上下方向に隣接しないように配置され、特徴（１）〜（６）を満足するような基本配列パターンの一例であり、これに限定されない。

＜第５の実施の形態＞
図１２は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第５の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第５の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）及び（５）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（８）を有している。なお、第１の実施形態及び第３の実施の形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図１２に示すカラーフィルタ配列は、７×７画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ４（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰ４が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。基本配列パターンＰ４は、輝度系画素であるＧフィルタが少なくとも両対角線上に配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

ただし、基本配列パターンＰ４内では、Ｒ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｂフィルタ）は不規則に配置されている。これにより、偽色を低減させることができる。

〔特徴（２）〕
図１２に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。

〔特徴（３）〕
図１２に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ４は、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ１４画素、２１画素、１４画素になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。

〔特徴（４）〕
図１２に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ２内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

〔特徴（５）〕
図１２に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ４は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ１を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、その中心部にＧフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列が出現する。

〔特徴（８）〕
図１２に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ４は、基本配列パターンＰ４の中心のＧフィルタを通る水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向の線のいずれに対しても線対称ではない。したがって、図１２に示すカラーフィルタ配列は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／６（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝７）で間引き読み出ししたカラーフィルタ配列のうちのＧフィルタの配列が、元のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列と略同じとなる。

＜第６の実施の形態＞
図１３は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第６の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第６の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（８）を有している。なお、第１の実施形態及び第３の実施の形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図１３に示すカラーフィルタ配列は、５×５画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ５が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。この基本配列パターンＰ５は、輝度系画素であるＧフィルタが市松模様状に配置されている。なお、市松模様は、チェッカーパターンともいうことができる。

図１４は、基本配列パターンＰ５のＧフィルタのみを表示した図である。図１４に示すように、基本配列パターンＰ５では、Ｇフィルタは、基本配列パターンＰ２と同様に２つの対角線上に配置され、それに加えて各辺の中央４箇所にも配置されている。

また、図１３に示すように、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタは、斜め右下がり方向に沿って配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

〔特徴（２）〕
図１３に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。なお、ＮＥは斜め右上方向を意味し、ＮＷは斜め右下方向を意味する。これは、奇数×奇数画素の基本配列パターンにおいてＧフィルタが少なくとも２つの対角線上に配置されたことによる効果である。

〔特徴（３）〕
図１３に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ５は、その基本配列パターンＰ５内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ６画素、１３画素、６画素になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。市松模様状にＧフィルタを配置することで、Ｇ画素の比率を他の色の画素数の合計と略同じ程度まで高くすることができる。

〔特徴（４）〕
図１３に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ５内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

〔特徴（５）〕
図１３に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ５は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ５を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、その中心部にＧフィルタからなる。

〔特徴（６）〕
図１３に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ５は、基本配列パターンＰ５の中心（中心のＧフィルタの中心）を通る斜め右上がりの対角線に対して線対称となっている。

〔特徴（８）〕
図１３に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ５は、基本配列パターンＰ５の中心のＧフィルタの中心を通る水平方向又は垂直方向の線に対して線対称ではない。したがって、図１３に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ５は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／４（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝５）で間引き読み出ししたカラーフィルタ配列のうちのＧフィルタの配列が、元のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列と略同じとなる。

なお、本実施の形態では、Ｇフィルタを市松模様状に配置すると共に、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタは、斜め右下がり方向に沿って並べて配置したが、これは一例であり、Ｇフィルタを市松模様状に配置すると共に、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタを斜め方向に沿って配置する方法は多数存在し、全て同様の特徴が得られる。

＜第７の実施の形態＞
図１５は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第７の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第７の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）及び（５）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（８）を有している。なお、第１の実施形態及び第３の実施の形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図１５に示すカラーフィルタ配列は、５×５画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ６（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰ６が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。

基本配列パターンＰ６は、基本配列パターンＰ５と同様に、輝度系画素であるＧフィルタが市松模様状、すなわち両対角線上及び各辺中央４箇所に配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

ただし、基本配列パターンＰ６内においては、Ｒ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｂフィルタ）が不規則に配置されている。これにより、偽色を低減させることができる。

〔特徴（２）〕
図１５に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。

〔特徴（３）〕
図１５に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ６は、基本配列パターンＰ５と同様に、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ６画素、１３画素、６画素になっている。即ち、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。

〔特徴（４）〕
図１５に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ６内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

〔特徴（５）〕
図１５に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ４は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ４を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、その中心部にＧフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列が出現する。

〔特徴（８）〕
図１５に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ６は、基本配列パターンＰ６の中心のＧフィルタの中心を通る水平方向又は垂直方向の線に対して線対称ではない。したがって、図１５に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ６は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／４（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝５）で間引き読み出ししたカラーフィルタ配列のうちのＧフィルタの配列が、元のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列と略同じとなる。

＜第８の実施の形態＞
図１６は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第８の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第８の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（８）を有している。なお、第１の実施形態及び第３の実施の形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図１６に示すカラーフィルタ配列は、７×７画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ７が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。この基本配列パターンＰ７は、輝度系画素であるＧフィルタが市松模様状に配置されている。

図１７は、基本配列パターンＰ７のＧフィルタのみを表示した図である。図１７に示すように、基本配列パターンＰ７では、Ｇフィルタは、基本配列パターンＰ２と同様に２つの対角線上に配置され、それに加えて各辺の中央４箇所に各３個配置されている。

また、図１６に示すように、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタは、斜め右下がり方向に沿って配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

〔特徴（２）〕
図１６に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。これは、奇数×奇数画素の基本配列パターンにおいてＧフィルタが少なくとも２つの対角線上に配置されたことによる効果である。

〔特徴（３）〕
図１６に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ７は、その基本配列パターンＰ７内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ１２画素、２５画素、１２画素になっており、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。市松模様状にＧフィルタを配置することで、Ｇ画素の比率を他の色の画素数の合計と略同じ程度まで高くすることができる。

〔特徴（４）〕
図１６に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ７内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

〔特徴（５）〕
図１６に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ７は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ５を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、その中心部にＧフィルタからなる。

〔特徴（６）〕
図１６に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ７は、基本配列パターンＰ７の中心（中心のＧフィルタの中心）を通る斜め右上がりの対角線に対して線対称となっている。

〔特徴（８）〕
図１６に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ７は、基本配列パターンＰ７の中心のＧフィルタの中心を通る水平方向又は垂直方向の線に対して線対称ではない。したがって、図１６に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ７は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／６（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝７）で間引き読み出ししたカラーフィルタ配列のうちのＧフィルタの配列が、元のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列と略同じとなる。

なお、本実施の形態では、Ｇフィルタを市松模様状に配置すると共に、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタは、斜め右下がり方向に沿って配置したが、これは一例であり、Ｇフィルタを市松模様状に配置すると共に、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタを斜め方向に沿って配置する方法は多数存在し、全て同様の特徴が得られる。

＜第９の実施の形態＞
図１８は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第９の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子に設けられているカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。

第９の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴（１）、（２）、（３）、（４）及び（５）と同じ特徴、及び第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列にはない特徴（８）を有している。なお、第１の実施形態及び第３の実施の形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列と同様の特徴については、詳細な説明を省略する。

〔特徴（１）〕
図１８に示すカラーフィルタ配列は、７×７画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ８（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰ８が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。

基本配列パターンＰ８は、基本配列パターンＰ７と同様に、輝度系画素であるＧフィルタが市松模様状、すなわち両対角線上に加えて各辺中央４箇所に３個ずつに配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

ただし、基本配列パターンＰ８内においては、Ｒ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｂフィルタ）が不規則に配置されている。これにより、偽色を低減させることができる。

〔特徴（２）〕
図１８に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。

〔特徴（３）〕
図１８に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ８は、基本配列パターンＰ７と同様に、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ１２画素、２５画素、１２画素になっている。即ち、輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくなっている。

〔特徴（４）〕
図１８に示すカラーフィルタ配列は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ８内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。

〔特徴（５）〕
図１８に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。すなわち、基本配列パターンＰ８は４隅にＧ画素が配置されているので、基本配列パターンＰ４を水平方向及び垂直方向に２つずつ合計４個並べると、その中心部にＧフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列が出現する。

〔特徴（８）〕
図１８に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ８は、基本配列パターンＰ８の中心のＧフィルタの中心を通る水平方向又は垂直方向の線に対して線対称ではない。したがって、図１８に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰ８は、このカラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／６（＝１／（Ｎ−１）、Ｎ＝７）で間引き読み出ししたカラーフィルタ配列のうちのＧフィルタの配列が、元のカラーフィルタ配列のＧフィルタの配列と略同じとなる。

なお、上記実施の形態では、Ｎ×Ｎの基本配列パターンとして、主として５×５画素、７×７画素の基本配列パターンを例に説明したが、本発明の技術的範囲に含まれる基本配列パターンはこれに限定されるものではない。特徴（１）〜（５）又は（１）〜（６）及び特徴（７）又は（８）を満たすのであれば、基本配列パターンはＮが５以上の奇数、例えばは９×９画素や１１×１１画素であればよい。ただし、同時化処理、動画撮影時の間引き処理等の画像処理の容易さを考えると、Ｎは１０以下であることが望ましい。また、特徴（１）〜（５）又は（１）〜（６）を満たすＮ×Ｎ基本配列パターンは、Ｎが５以上の奇数に限定されるものでもない。例えば、第１の実施の形態のように、３×３画素の基本配列パターンが上下左右に２つずつ配列された６×６画素の基本配列パターンも特徴（１）〜（６）を満足する。また、第２の実施の形態や第６の実施の形態のような５×５画素の基本配列パターンを上下左右に２つずつ配列して構成した１０×１０画素の基本配列パターンも特徴（１）〜（６）を満足する。すなわち、奇数×奇数に分解可能な偶数×偶数の基本配列パターンも本発明の技術的範囲に含まれる。また、特徴（７）を満足する実施形態においては、特徴（８）についても満足する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。更にまた、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施形態では、ＲＧＢの３原色のカラーフィルタのカラーフィルタ配列について説明したが、カラーフィルタの種類は、上述の実施形態に限定されず、ＲＧＢの３原色＋他の色（例えばエメラルド（Ｅ））の４色のカラーフィルタのカラーフィルタ配列でもよい。また、本発明は、原色ＲＧＢの補色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）に、Ｇを加えた４色の補色系のカラーフィルタのカラーフィルタ配列にも適用できる。

Claims (12)

1. 水平方向及び垂直方向に配列された光電変換素子からなる複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタと前記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとが配列されたＮ×Ｎ（Ｎ：５以上の奇数）の基本配列パターンを含み、該基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返して配置され、
   前記第１のフィルタは、少なくとも前記基本配列パターン内の２つの対角線上に配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内に前記カラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されているカラー撮像素子。
2. 前記第１のフィルタは、前記基本配列パターン内に市松模様状に配置された請求項１に記載のカラー撮像素子。
3. 前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列における前記第１のフィルタの配列と、前記カラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いた時のカラーフィルタ配列における前記第１のフィルタの配列とが略同じとなるように配置される請求項１又は２に記載のカラー撮像素子。
4. 前記第１のフィルタ及び前記第２のフィルタは、前記カラーフィルタ配列と、前記カラーフィルタ配列を水平方向又は垂直方向に１／（Ｎ−１）で間引いた時のカラーフィルタ配列とが略同じとなるように配置される請求項３に記載のカラー撮像素子。
5. 前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向の各ライン内に１つ以上配置された請求項１から４のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
6. 前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含む請求項１から５のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
7. 前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心に対して点対称である請求項１から６のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
8. 前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心を通る水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向の線のうちの少なくとも１つに対して線対称である請求項１から７のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
9. 前記第１の色は、緑（Ｇ）色であり、前記第２の色は、赤（Ｒ）色及び青（Ｂ）色である請求項１から８のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
10. 前記カラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色に対応するＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタを有し、
    前記基本配列パターン内において、前記Ｒフィルタ、前記Ｇフィルタ及び前記Ｂフィルタは、前記カラーフィルタ配列の水平及び垂直方向に異なる色のフィルタが隣接するように配置される請求項９に記載のカラー撮像素子。
11. 前記カラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色に対応するＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタを有し、
    前記基本配列パターン内において、前記Ｒフィルタ、前記Ｇフィルタ及び前記Ｂフィルタは、前記カラーフィルタ配列の斜め右上又は斜め右下方向に沿って配置される請求項９に記載のカラー撮像素子。
12. 前記カラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色に対応するＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタを有し、
    前記基本配列パターン内において、前記Ｒフィルタ及び前記Ｂフィルタは、同じ数となるように、かつ不規則に配置される請求項９に記載のカラー撮像素子。

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