JPH1066094A - カラーフィルターアレイパターン - Google Patents
カラーフィルターアレイパターンInfo
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- JPH1066094A JPH1066094A JP13567097A JP13567097A JPH1066094A JP H1066094 A JPH1066094 A JP H1066094A JP 13567097 A JP13567097 A JP 13567097A JP 13567097 A JP13567097 A JP 13567097A JP H1066094 A JPH1066094 A JP H1066094A
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- AXDJCCTWPBKUKL-UHFFFAOYSA-N 4-[(4-aminophenyl)-(4-imino-3-methylcyclohexa-2,5-dien-1-ylidene)methyl]aniline;hydron;chloride Chemical compound Cl.C1=CC(=N)C(C)=CC1=C(C=1C=CC(N)=CC=1)C1=CC=C(N)C=C1 AXDJCCTWPBKUKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
- G06T3/4015—Image demosaicing, e.g. colour filter arrays [CFA] or Bayer patterns
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- 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
- H04N25/135—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
- H04N25/136—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 using complementary colours
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- H04N2209/04—Picture signal generators
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率的処理が可能な信号を供給するカラーフ
ィルターアレイパターン、さらには、水平方向および垂
直方向に補間を行えるばかりでなく対角線方向にも補間
を行うことができるカラーフィルターアレイパターンを
提供する。 【解決手段】 複数のピクセル14を有する映像センサ
ー10用のカラーフィルターアレイ。上記カラーフィル
ターアレイは、それぞれが下記のパターンに配列された
複数のピクセルを有する、複数のカラーピクセル核を含
む。 M G C Y G M Y C Y C G M C Y M G 配列中、Mはマジェンタ、Gは緑、Cはシアン、Yは黄
色である。
ィルターアレイパターン、さらには、水平方向および垂
直方向に補間を行えるばかりでなく対角線方向にも補間
を行うことができるカラーフィルターアレイパターンを
提供する。 【解決手段】 複数のピクセル14を有する映像センサ
ー10用のカラーフィルターアレイ。上記カラーフィル
ターアレイは、それぞれが下記のパターンに配列された
複数のピクセルを有する、複数のカラーピクセル核を含
む。 M G C Y G M Y C Y C G M C Y M G 配列中、Mはマジェンタ、Gは緑、Cはシアン、Yは黄
色である。
Description
【0001】
【関連出願】本発明は、1995年3月17日付けの本
発明の譲受人に譲渡されたハミルトン他の「単一センサ
ーカラー電子カメラの適応カラープラン補間」という名
称の共通に譲渡されている米国特許出願第08/40
7,423号に関するものである。上記関連出願の開示
は参照によって本明細書に組み込まれる。
発明の譲受人に譲渡されたハミルトン他の「単一センサ
ーカラー電子カメラの適応カラープラン補間」という名
称の共通に譲渡されている米国特許出願第08/40
7,423号に関するものである。上記関連出願の開示
は参照によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサー
用のカラーフィルターアレイに関するものである。
用のカラーフィルターアレイに関するものである。
【0003】
【従来の技術】電子カラー映像化の場合には、通常赤、
緑および青である三色のカラー平面の映像データを同時
に捕捉することが望ましい。上記三色の平面を組み合わ
せることによって、高品質のカラー映像を作ることがで
きる。このような三組の映像データは、いろいろな方法
で捕捉することができる。電子写真の場合、ある場合に
は、上記のデータは、赤、緑および青のフィルターのパ
ターンで覆われているセンサーの単一の二次元アレイに
よって捕捉される。このタイプのセンサーは、カラーフ
ィルターアレイ、すなわち、CFAと一般に呼ばれてい
る。以下にCFAセンサー上に共通に配置されている赤
(R)、緑(G)および青(B)ピクセルを示す。
緑および青である三色のカラー平面の映像データを同時
に捕捉することが望ましい。上記三色の平面を組み合わ
せることによって、高品質のカラー映像を作ることがで
きる。このような三組の映像データは、いろいろな方法
で捕捉することができる。電子写真の場合、ある場合に
は、上記のデータは、赤、緑および青のフィルターのパ
ターンで覆われているセンサーの単一の二次元アレイに
よって捕捉される。このタイプのセンサーは、カラーフ
ィルターアレイ、すなわち、CFAと一般に呼ばれてい
る。以下にCFAセンサー上に共通に配置されている赤
(R)、緑(G)および青(B)ピクセルを示す。
【0004】CFAを使用してカラー映像を捕捉した場
合、各センサー位置の三色すべての数値の推定値を知る
ためには、赤、緑および青の数値を補間する必要があ
る。上記補間を行った場合、各画素、すなわち、各ピク
セルは、三色の数値を持ち、システムのニーズによって
異なる種々の周知の映像処理技術によって処理すること
ができる。映像を鮮明にすることや、カラー修正、すな
わち、ハーフトーン化などが処理を行う理由である。
合、各センサー位置の三色すべての数値の推定値を知る
ためには、赤、緑および青の数値を補間する必要があ
る。上記補間を行った場合、各画素、すなわち、各ピク
セルは、三色の数値を持ち、システムのニーズによって
異なる種々の周知の映像処理技術によって処理すること
ができる。映像を鮮明にすることや、カラー修正、すな
わち、ハーフトーン化などが処理を行う理由である。
【0005】下記の図は、以後バイエルカラーフィルタ
ーアレイと呼ぶ特殊なカラーフィルターアレイの赤、緑
および青のピクセルの配置を示す。これに関するより詳
細な説明については、1976年7月20日付けのバイ
エルの米国特許第3,971,065号を参照された
い。 G R G R B G B G G R G R B G B G
ーアレイと呼ぶ特殊なカラーフィルターアレイの赤、緑
および青のピクセルの配置を示す。これに関するより詳
細な説明については、1976年7月20日付けのバイ
エルの米国特許第3,971,065号を参照された
い。 G R G R B G B G G R G R B G B G
【0006】アダム他の「単一センサーカラー電子カメ
ラの適応カラー平面補間」という名称の1996年2月
23日付けの共通に譲渡されている米国特許出願第08
/606,112号、およびハミルトン他の「電子カメ
ラの緑色ホトレジストの緑色値の平均化」という名称の
1996年2月23日付けの共通に譲渡されている米国
特許出願第08/606,178号には、グリーンを直
接測定できない場合の、ピクセルの緑のピクセル値の適
応計算方法が記載されている。この開示内容は、参照に
よって本明細書に組み込まれるものとする。これらの方
法を使用した場合、映像の対角線方向の画像と比較する
と、水平および垂直方向の画像のほうが鮮明に映像化さ
れる。何故なら、CFAの横列のすべておよび縦列のす
べてが緑のピクセルを含んでいるからである。しかし、
CFAの一本置きの対角線は、緑のピクセルを含んでい
ない。ピクセルがこのように配置されている場合、対角
線上の周波数レスポンスは、水平方向の横列および垂直
方向の縦列上の周波数レスポンスより低い。その結果、
対角線の縁部の鮮明度は、水平線および垂直線の鮮明度
より低くなる。さらに、対角線方向にグリーン値を補間
することができない。水平方向および垂直方向の補間の
他に、対角線方向に補間 (interpolation)を行うことが
できるCFAパターンを開発することが望ましい。
ラの適応カラー平面補間」という名称の1996年2月
23日付けの共通に譲渡されている米国特許出願第08
/606,112号、およびハミルトン他の「電子カメ
ラの緑色ホトレジストの緑色値の平均化」という名称の
1996年2月23日付けの共通に譲渡されている米国
特許出願第08/606,178号には、グリーンを直
接測定できない場合の、ピクセルの緑のピクセル値の適
応計算方法が記載されている。この開示内容は、参照に
よって本明細書に組み込まれるものとする。これらの方
法を使用した場合、映像の対角線方向の画像と比較する
と、水平および垂直方向の画像のほうが鮮明に映像化さ
れる。何故なら、CFAの横列のすべておよび縦列のす
べてが緑のピクセルを含んでいるからである。しかし、
CFAの一本置きの対角線は、緑のピクセルを含んでい
ない。ピクセルがこのように配置されている場合、対角
線上の周波数レスポンスは、水平方向の横列および垂直
方向の縦列上の周波数レスポンスより低い。その結果、
対角線の縁部の鮮明度は、水平線および垂直線の鮮明度
より低くなる。さらに、対角線方向にグリーン値を補間
することができない。水平方向および垂直方向の補間の
他に、対角線方向に補間 (interpolation)を行うことが
できるCFAパターンを開発することが望ましい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、効率的に処理することができる信号を供給するカラ
ーフィルターアレイパターンを提供することである。
は、効率的に処理することができる信号を供給するカラ
ーフィルターアレイパターンを提供することである。
【0008】本発明の他の目的は、水平方向および垂直
方向に補間を行えるばかりでなく、対角線方向に補間を
行うことができるCFAパターンを提供することであ
る。
方向に補間を行えるばかりでなく、対角線方向に補間を
行うことができるCFAパターンを提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のピク
セルを含む映像センサー用のカラーフィルターアレイに
より達成することができ、このカラーフィルターアレイ
は、 (a)それぞれが下記のパターンのように配置された複
数のピクセルを有する複数のカラーピクセル核からな
り、 X1 Y1 Y2 X2 (i)この場合、X1およびX2はそれぞれ、個々の色
の合計が輝度であり、個々の色の差がクロミナンスであ
る場合の輝度値を表し、(ii)Y1およびY2はそれ
ぞれ、個々の色の合計が輝度であり、個々の色の差がク
ロミナンスである場合の輝度値を表す。
セルを含む映像センサー用のカラーフィルターアレイに
より達成することができ、このカラーフィルターアレイ
は、 (a)それぞれが下記のパターンのように配置された複
数のピクセルを有する複数のカラーピクセル核からな
り、 X1 Y1 Y2 X2 (i)この場合、X1およびX2はそれぞれ、個々の色
の合計が輝度であり、個々の色の差がクロミナンスであ
る場合の輝度値を表し、(ii)Y1およびY2はそれ
ぞれ、個々の色の合計が輝度であり、個々の色の差がク
ロミナンスである場合の輝度値を表す。
【0010】
【発明の効果】本発明を使用すれば、CFAパターン内
の位置が何処であろうと、水平方向および垂直方向ばか
りでなく、対角線方向へも輝度値を非直線的に補間する
ことができる。
の位置が何処であろうと、水平方向および垂直方向ばか
りでなく、対角線方向へも輝度値を非直線的に補間する
ことができる。
【0011】本発明の他の利点は、CFAのピクセルの
位置が何処であろうと、同じ処理を使用することができ
ることである。
位置が何処であろうと、同じ処理を使用することができ
ることである。
【0012】本発明の他の利点は、CFAピクセルの最
小の核を使用して、高品質の推定輝度を容易に得ること
ができることである。
小の核を使用して、高品質の推定輝度を容易に得ること
ができることである。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のカラーフィルタ
ーアレイの一般化した核の平面図;図2は、本発明のカ
ラーフィルターアレイの核の特定の実施形態の平面図;
図3は、図2の領域映像センサーの3−3線に沿って切
断した断面図であり、ダイレシーバ層の配置を含む略
図;図4は、図2の実施形態の平面図であり、横列と縦
列にサブスクリプト番号を表示;図5は、本発明のカラ
ーフィルターアレイの核の他の実施形態の平面図であ
る。
ーアレイの一般化した核の平面図;図2は、本発明のカ
ラーフィルターアレイの核の特定の実施形態の平面図;
図3は、図2の領域映像センサーの3−3線に沿って切
断した断面図であり、ダイレシーバ層の配置を含む略
図;図4は、図2の実施形態の平面図であり、横列と縦
列にサブスクリプト番号を表示;図5は、本発明のカラ
ーフィルターアレイの核の他の実施形態の平面図であ
る。
【0014】図1は、新しい四色CFA核の平面図であ
る。各色は、V=(A+B)/2=(C+D)/2(但
し、Vは輝度)になるように選択される。「核」という
用語は、カラーフィルターアレイの全範囲上で二次元的
にコピーされるCFAフィルターのカラーピクセルの最
少反復パターンである。好適な実施形態の場合には、カ
ラーの組み合わせは、A=マジェンタ(M)、B=緑
(G)、C=シアン(C)およびD=黄色(Y)であ
る。このカラーの組み合わせを赤(R)、緑(G)およ
び青(B)で表すと、 M=(R+B)/2 G=G C=(G+B)/2 Y=(R+G)/2 となる。
る。各色は、V=(A+B)/2=(C+D)/2(但
し、Vは輝度)になるように選択される。「核」という
用語は、カラーフィルターアレイの全範囲上で二次元的
にコピーされるCFAフィルターのカラーピクセルの最
少反復パターンである。好適な実施形態の場合には、カ
ラーの組み合わせは、A=マジェンタ(M)、B=緑
(G)、C=シアン(C)およびD=黄色(Y)であ
る。このカラーの組み合わせを赤(R)、緑(G)およ
び青(B)で表すと、 M=(R+B)/2 G=G C=(G+B)/2 Y=(R+G)/2 となる。
【0015】この定義により、V=(R+2G+B)/
4となる。図2にこの好適な実施形態を示す。この図の
中で、パターンは緑、マジェンタ、および黄色のピクセ
ルを有する。
4となる。図2にこの好適な実施形態を示す。この図の
中で、パターンは緑、マジェンタ、および黄色のピクセ
ルを有する。
【0016】図3は、図2の3−3線に沿って切断した
領域映像センサー10の断面図である。この図に示すよ
うに、映像センサー10は、ピクセル領域14がドーピ
ングされているシリコン基板12を含む。この特定の実
施形態の場合には、シリコン基板12上にそれぞれ形成
された二つのダイレシーバ層16および18が存在す
る。この配置の場合、図2のダイパターンは例示として
のものである。黄色の部分が、シアンダイ部分の上に直
接配置されていることに留意されたい。これらの部分
は、特定の映像センサーピクセルと整合している。黄色
の部分とシアンの部分の組み合わせが、図2に示す緑の
ピクセルを形成している。重畳しているシアン色の部分
と黄色の部分は、好適にはダイレシーバ層16に示すシ
アン色のダイと黄色のダイと同じものであることが好ま
しいが、当業者であれば緑色のピクセルを形成するの
に、異なるシアン色および黄色のダイを使用することが
できることを理解できるだろう。異なる色のダイを使用
するカラーフィルターアレイの例については、ウェーク
他の「最適なダイ密度を持つカラーフィルターアレイ」
という名称の1995年5月30日付けの共通に譲渡さ
れている米国特許第5,419,990号を参照された
い。その開示は本明細書に組み込まれる。
領域映像センサー10の断面図である。この図に示すよ
うに、映像センサー10は、ピクセル領域14がドーピ
ングされているシリコン基板12を含む。この特定の実
施形態の場合には、シリコン基板12上にそれぞれ形成
された二つのダイレシーバ層16および18が存在す
る。この配置の場合、図2のダイパターンは例示として
のものである。黄色の部分が、シアンダイ部分の上に直
接配置されていることに留意されたい。これらの部分
は、特定の映像センサーピクセルと整合している。黄色
の部分とシアンの部分の組み合わせが、図2に示す緑の
ピクセルを形成している。重畳しているシアン色の部分
と黄色の部分は、好適にはダイレシーバ層16に示すシ
アン色のダイと黄色のダイと同じものであることが好ま
しいが、当業者であれば緑色のピクセルを形成するの
に、異なるシアン色および黄色のダイを使用することが
できることを理解できるだろう。異なる色のダイを使用
するカラーフィルターアレイの例については、ウェーク
他の「最適なダイ密度を持つカラーフィルターアレイ」
という名称の1995年5月30日付けの共通に譲渡さ
れている米国特許第5,419,990号を参照された
い。その開示は本明細書に組み込まれる。
【0017】カラーフィルターアレイが、図2に示すよ
うな配置になっているので、VをCFAの各位置の四つ
の異なる方向に補間することができる。そうすることに
より、適応CFA補間ルーチンが使用することができる
予測値の多数の組を得ることができる。図4において
は、図2に示したのと同じピクセル核が使用されている
が、この図の場合には、各ピクセルはサブスクリプトの
数字を持っている。上記サブスクリプトの第一の数字は
横列に対応し、第二のサブスクリプトは、縦列に対応す
る。図面を見やすくするために、図4の場合には5×5
になっているが、もちろん、核の数は4×4である。最
も注目すべき点は、パターンの各位置において、Vは水
平方向、垂直方向、正の勾配の対角線方向および負の勾
配の対角線方向で推定することができるということであ
る。数値V33は下記のように計算することができる。 V33=(Y31+2C32+2G33+2M34+Y35)/8 V33=(C13+2Y23+2G33+2M43+C53)/8 (式1) V33=(M15+2C24+2G33+2Y42+M51)/8 V33=(M11+2M22+2G33+2G44+M55)/8
うな配置になっているので、VをCFAの各位置の四つ
の異なる方向に補間することができる。そうすることに
より、適応CFA補間ルーチンが使用することができる
予測値の多数の組を得ることができる。図4において
は、図2に示したのと同じピクセル核が使用されている
が、この図の場合には、各ピクセルはサブスクリプトの
数字を持っている。上記サブスクリプトの第一の数字は
横列に対応し、第二のサブスクリプトは、縦列に対応す
る。図面を見やすくするために、図4の場合には5×5
になっているが、もちろん、核の数は4×4である。最
も注目すべき点は、パターンの各位置において、Vは水
平方向、垂直方向、正の勾配の対角線方向および負の勾
配の対角線方向で推定することができるということであ
る。数値V33は下記のように計算することができる。 V33=(Y31+2C32+2G33+2M34+Y35)/8 V33=(C13+2Y23+2G33+2M43+C53)/8 (式1) V33=(M15+2C24+2G33+2Y42+M51)/8 V33=(M11+2M22+2G33+2G44+M55)/8
【0018】このパターン:C1=K1(D−C)および
C2=K2(A−B)に対して、二つのクロミナンスチャ
ネルも同様に形成される。数値K1およびK2は、スケー
リング定数である。図2の好適な実施形態の場合には、
K1=1、K2=1/2であり、前と同じように、A=
M、B=G、C=CおよびD=Yである。その結果、各
ピクセル位置に対する輝度値が計算されると、C1また
はC2を直接計算することができる。当業者なら、例え
ば、二つの隣接するピクセルの平均値を使用して、C1
およびC2の失われた数値を標準的な方法で補間するこ
とができることを容易に理解できるだろう。
C2=K2(A−B)に対して、二つのクロミナンスチャ
ネルも同様に形成される。数値K1およびK2は、スケー
リング定数である。図2の好適な実施形態の場合には、
K1=1、K2=1/2であり、前と同じように、A=
M、B=G、C=CおよびD=Yである。その結果、各
ピクセル位置に対する輝度値が計算されると、C1また
はC2を直接計算することができる。当業者なら、例え
ば、二つの隣接するピクセルの平均値を使用して、C1
およびC2の失われた数値を標準的な方法で補間するこ
とができることを容易に理解できるだろう。
【0019】Vの数値が分かれば、R、GおよびBの数
値に対応する各ピクセル位置のC1およびC2を、簡単な
一次変換により知ることができる。
値に対応する各ピクセル位置のC1およびC2を、簡単な
一次変換により知ることができる。
【0020】すでに説明したように、AおよびBは、カ
ラーの合計が輝度に比例し、カラーの差がクロミナンス
に比例する類似の色と定義することができる。同様に、
CおよびDも類似の色である。
ラーの合計が輝度に比例し、カラーの差がクロミナンス
に比例する類似の色と定義することができる。同様に、
CおよびDも類似の色である。
【0021】図5は、本発明の他の実施形態である。図
の核パターンが、シアン色のピクセルが黄色のピクセル
によって置き換えられ、黄色のピクセルがシアン色のピ
クセルで置き換えられている点を除けば、図2のものと
同じであることに留意されたい。これらの色を式1を使
用して、同じように処理できることは明らかである。
の核パターンが、シアン色のピクセルが黄色のピクセル
によって置き換えられ、黄色のピクセルがシアン色のピ
クセルで置き換えられている点を除けば、図2のものと
同じであることに留意されたい。これらの色を式1を使
用して、同じように処理できることは明らかである。
【0022】本発明をある好適な実施形態を特に参照し
ながら説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸
脱しないで、種々の変更および修正を行うことができる
ことを理解されたい。
ながら説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸
脱しないで、種々の変更および修正を行うことができる
ことを理解されたい。
【図1】 本発明のカラーフィルターアレイの一般化し
た核の平面図である。
た核の平面図である。
【図2】 本発明のカラーフィルターアレイの核の特定
の実施形態の平面図である。
の実施形態の平面図である。
【図3】 図2の領域映像センサーの3−3線に沿って
切断した断面図であり、ダイレシーバ層の配置を含む略
図である。
切断した断面図であり、ダイレシーバ層の配置を含む略
図である。
【図4】 図2の実施形態の平面図であり、横列と縦列
にサブスクリプト番号が表示されている。
にサブスクリプト番号が表示されている。
【図5】 本発明のカラーフィルターアレイの核の他の
実施形態の平面図である。
実施形態の平面図である。
10 映像センサー 12 シリコン基板 14 ピクセル領域 16 ダイレシーバ層 18 ダイレシーバ層
Claims (3)
- 【請求項1】 複数のピクセルを有する映像センサー用
カラーフィルターアレイであって、 AおよびBが類似の色であり、CおよびDが類似の色で
ある場合に、 (a)それぞれが下記のパターン A B C D B A D C D C B A C D A B に配列された複数のピクセルを有する、複数のカラーピ
クセル核を含む、カラーフィルターアレイ。 - 【請求項2】 複数のピクセルを有する映像センサー用
カラーフィルターアレイであって、 M:マジェンタ G:緑 C:シアン Y:黄色 である場合に、 (a)それぞれが下記のパターン M G C Y G M Y C Y C G M C Y M G に配列された複数のピクセルを有する複数のカラーピク
セル核を含む、カラーフィルターアレイ。 - 【請求項3】 複数のピクセルを有する映像センサー用
カラーフィルターアレイであって、 M:マジェンタ G:緑 C:シアン Y:黄色 である場合に、 (a)それぞれが下記のパターン M G Y C G M C Y C Y G M Y C M G に配列された複数のピクセルを有する複数のカラーピク
セル核を含む、カラーフィルターアレイ。
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