JPH11355791A - 二次元カラー撮像素子 - Google Patents

二次元カラー撮像素子

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JPH11355791A
JPH11355791A JP10176738A JP17673898A JPH11355791A JP H11355791 A JPH11355791 A JP H11355791A JP 10176738 A JP10176738 A JP 10176738A JP 17673898 A JP17673898 A JP 17673898A JP H11355791 A JPH11355791 A JP H11355791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photosensitive elements
dimensional color
imaging device
photosensitive
resolution
Prior art date
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Pending
Application number
JP10176738A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Wada
和田  哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fujifilm Microdevices Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujifilm Microdevices Co Ltd
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Publication of JPH11355791A publication Critical patent/JPH11355791A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】二次元カラー撮像素子の輝度成分の解像度を高
める。 【解決手段】主として輝度成分を得るための第1の感光
素子Yと、主として色相成分を得るための第2,第3の
感光素子C1,C2とが、水平方向と垂直方向にマトリ
クス状に配列され、且つ第1の感光素子Yは升目状に配
列され、第2,第3の感光素子C1,C2は、これら第
1の感光素子Yの升目状配列の間に配置されている。輝
度成分の水平解像度と垂直解像度が、全ての感光素子
Y,C1,C2の最小画素ピッチに相当するため、輝度
成分の水平解像度と垂直解像度が高くなる。更に、斜め
方向の配列内に第1の感光素子Yが存在するため、斜め
方向における輝度成分の解像度も高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高解像度の輝度成
分が得られる二次元カラー撮像素子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の二次元カラー撮像素子では、感光
素子のアレイ配列をモザイク状配列にしたものが知られ
ており、図4に示すベイヤ(Bayer)配列や図5に示す
インタライン配列が用いられている。これらベイヤ配列
やインタライン配列では、緑色(G)の感光素子が、水
平方向及び垂直方向とも1画素ごとに交互に配列され、
緑色(G)の感光素子の間に赤(R)及び青(B)の感
光素子が均等に配置される。
【0003】このような緑色(G)の感光素子の配列は
市松配列と呼ばれており、人間の目に最も感度の高い輝
度成分を得るための緑色(G)の感光素子の数を、赤
(R)及び青(B)の感光素子の数より多くすることが
できると共に、輝度成分の水平解像度と垂直解像度が緑
色(G)の感光素子の画素ピッチに対応しているため、
輝度成分の水平解像度と垂直解像度を高くすることがで
きるという利点を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のベイヤ
配列やインタライン配列にあっては、斜め方向における
輝度成分の解像度が低くなるという問題がある。すなわ
ち、図4及び図5に示すように、斜め方向においては、
緑色(G)の感光素子の間に赤(R)及び青(B)の感
光素子が介在するため、1画素おきにしか輝度成分が得
られないこととなり、斜め方向における輝度成分の解像
度が低くなる。
【0005】本発明は、このような従来技術の課題を克
服するためになされたものであり、輝度成分の限界水平
解像度及び限界垂直解像度を損ねることなく、斜め方向
における解像度を高めた二次元カラー撮像素子を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため本発明は、主として輝度成分を得るための第1の
感光素子と、主として色相成分を得るための第2,第3
の感光素子とが、水平方向と垂直方向にマトリクス状に
配列された受光領域を有する二次元カラー撮像素子にお
いて、前記第1の感光素子を升目状に配列し、前記第
2,第3の感光素子を前記第1の感光素子の升目状配列
の間に配列する構成とした。
【0007】かかる構成によれば、第1,第2,第3の
感光素子の配列を水平方向と垂直方向から見ると、各配
列内には第1の感光素子が存在するため、輝度成分の水
平解像度と垂直解像度が高くなる。更に、斜め方向にお
ける輝度成分の解像度については、斜め方向のそれぞれ
の配列内に第1の感光素子が存在するため、斜め方向の
解像度も高くなる。
【0008】また、前記第1の感光素子の升目状配列の
間に配列される前記第2,第3の感光素子を前記受光領
域内において均等に配列した。かかる構成によれば、第
1,第2,第3の感光素子による3つの色ベクトルが均
等に得られるため、優れたサンプリング特性が達成され
る。
【0009】また、前記第2,第3の感光素子を水平方
向と垂直方向において交互に配列した。かかる構成によ
ると、水平走査読出しにより第1,第2,第3の感光素
子の画素信号が得られ、これらの画素信号に基づいてカ
ラー画像を生成することができる。このため、遅延同期
化装置が不要となる。
【0010】また、前記第1の感光素子を緑色(G)に
対して分光感度を有する感光素子、前記第2の感光素子
を青色(B)に対して分光感度を有する感光素子、前記
第3の感光素子を赤色(R)に対して分光感度を有する
感光素子でそれぞれ構成した。
【0011】かかる構成によれば、水平解像度と垂直解
像度及び斜め方向の解像度の高い輝度成分が得られるの
に加えて、三原色の二次元カラー撮像素子を実現するこ
とができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る二次元カラー
撮像素子の一実施の形態を図面を参照して説明する。
尚、本実施の形態の二次元カラー撮像素子は、MOS型
固体撮像素子や電荷結合型固体撮像素子(CCD)を含
めた各種の撮像素子に適用されるものである。
【0013】図1において、本実施の形態の二次元カラ
ー撮像素子は、水平方向と垂直方向にマトリック配列さ
れた多数の感光素子Y,C1,C2を備えた受光領域1
を有している。感光素子Yは、主として輝度成分を取り
出すための感光特性を有し、感光素子C1,C2は、主
として色相成分を取り出すための感光特性を有してい
る。
【0014】また、感光素子Y,C1,C2は、それら
自体が各分光感度特性を有する感光素子で形成された
り、同一の感光特性を有するフォトダイオード等の受光
エレメント上に、各分光感度特性を有する色フィルタを
積層することによって形成されている。
【0015】上記受光領域1の垂直方向と水平方向にお
けるそれぞれの奇数行と奇数列には、全て感光素子Yが
配列され、偶数行と偶数列には、感光素子Yと他の感光
素子C1,C2が交互に配列され、更に感光素子C1,
C2についても交互に配列されている。
【0016】尚、図1では説明の便宜上、上記の奇数行
と奇数列に感光素子Yを全て配列し、偶数行と偶数列
に、感光素子Yと他の感光素子C1,C2を交互に配列
するとしているが、これとは逆に、奇数行と奇数列に、
感光素子Yと他の感光素子C1,C2を交互に配列し、
偶数行と偶数列に、感光素子Yを全て配列してもよい。
【0017】いずれにしても、また他の配列が併存した
としても、受光領域1は、升目状に配列された8個の感
光素子Yの中央に感光素子C1またはC2が配置されて
成る組合せが、水平方向及び垂直方向に交互に繰り返し
て配列された構成を備える点に特徴を有している。
【0018】かかる構成の受光領域1を備えた二次元カ
ラー撮像素子によると、図1に示すように、感光素子
Y,C1,C2の配列を水平方向と垂直方向から見る
と、画素ピッチδx,δyの間隔を置いて位置するそれぞ
れの配列内に、感光素子Yが存在するため、従来の市松
配列と同等に高い解像度が得られる
【0019】更に、斜め方向(対角線方向)における輝
度成分の解像度については、その対角線方向のそれぞれ
の配列内に感光素子Yが存在することにより、輝度成分
の限界水平解像度及び限界垂直解像度を損ねることな
く、従来の市松配列を用いたモザイク状配列よりも斜め
方向の解像度が高くなる。
【0020】すなわち、図1において、本実施の形態の
二次元カラー撮像素子における水平方向と垂直方向の各
画素ピッチをδx,δy、斜め方向から見たときの、感光
素子Yが存在している各配列の相互間隔をδxyとする
と、次式(1)で示されるようになる。 δxy=0.5×(δx2+δy2-0.5 …(1)
【0021】これに対し、図4と図5に示したベイヤ配
列とインタライン配列における水平方向と垂直方向の各
画素ピッチをδx,δy、斜め方向から見たときの、感光
素子Gが存在している各配列の相互間隔をδxy’とする
と、次式(2)で示されるようになる。 δxy’=(δx2+δy2-0.5 …(2)
【0022】そして、輝度成分を抽出するための感光素
子が存在している各配列の相互間隔が、δxy<δxy’の
関係になることから、本実施の形態の二次元カラー撮像
素子は、従来の市松配列よりも、輝度成分の斜め方向の
解像度が高くなる。
【0023】また、本実施の形態の優位性は、図3に示
す実験結果によっても確認された。同図は、2種類のジ
ーメンススターチャート(160×160pix/1cycl
e)を実際の二次元撮像素子で撮像して得られた輝度成
分の画像を示している。すなわち、パターンの荒いジー
メンススターチャートを撮像して得られた輝度画像が左
欄に、パターンの細かなジーメンススターチャートを撮
像して得られた輝度画像が右欄に示されている。
【0024】そして、同図(a)は、輝度成分のみを撮
像するモノクロ撮像素子で得られた2値の輝度画像、同
図(b)は、本実施の形態の二次元カラー撮像素子で得
られた2値の輝度画像、同図(c)は、ベイヤ配列を適
用した二次元カラー撮像素子で得られた2値の輝度画像
を示しており、いずれの二次元撮像素子も画素ピッチを
等しくしている。
【0025】同図(b)から明らかなように、本実施の
形態の二次元カラー撮像素子によると、同図(a)と同
様の高解像度の輝度画像が得られ、斜め方向についても
高解像度の輝度成分が得られることが確認された。一
方、同図(c)のベイヤ配列の二次元カラー撮像素子で
は、輝度成分の斜め方向のパターンの隙間が、水平及び
垂直方向のそれに比べて広くなることから、斜め方向の
解像度が低いことがわかる。
【0026】このように、本実施の形態によれば、輝度
成分を得るための感光素子Yを升目状に配列したこと
で、水平、垂直及び斜め方向について限界解像度に相当
する高解像度の輝度成分が得られ、鮮明な画像を提供す
ることができる。
【0027】また、図2に示すように、感光素子Y,C
1,C2を、それぞれ緑色(G),赤色(R),青色
(B)の波長帯域に対して分光感度を有する感光素子に
することで、三原色の二次元カラー撮像素子を実現する
ことができ、緑(G)の感光素子から輝度成分を取るこ
とによって、水平、垂直及び斜め方向の全てについて高
解像度の輝度成分が得られる。また、感光素子Y,C
1,C2に対して補色の関係にある感光素子や、原色と
補色の感光素子が混在する場合にも同様の効果が得られ
る。
【0028】更に、カラー撮像カメラ等において、各感
光素子に生じる画素信号を水平走査タイミングに同期し
て読出すと、図4に示したベイヤ配列の二次元カラー撮
像素子では、奇数行からは赤(R)と緑(G)のみの画
素信号が順次に読み出され、次に偶数行からは青(B)
と緑(G)のみの画素信号が順次に読み出されることか
ら、カラー画像を生成するのに必ず2行(水平ライン)
分の画素信号が必要である。このため、一方の行の画素
信号を読み出している間、他方の行の画素信号を一時的
に格納するための記憶素子や遅延線等から成る1H遅延
回路を備えた遅延同期化装置が必要となる。
【0029】これに対し、本実施の形態の二次元カラー
撮像素子では、色相成分を得るための感光素子C1,C
2が水平方向に交互に配列されているため、遅延同期化
装置を備えなくともカラー画像を生成することができ、
カラー撮像カメラ等の構成を簡素化することができると
いう効果も得られる。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
主として輝度成分を得るための第1の感光素子を升目状
に配列し、主として色相成分を得るための第2,第3の
感光素子を第1の感光素子の升目状配列の間に配置した
ので、輝度成分の限界水平解像度及び限界垂直解像度を
損ねることなく、斜め方向における輝度成分の解像度を
高めることができる。
【0031】また、第1の感光素子の升目状配列の間に
配列される第2,第3の感光素子を受光領域内に均等に
配列したので、第1,第2,第3の感光素子による3つ
の色ベクトルが均等に得られ、優れたサンプリング特性
が達成される。
【0032】また、第2,第3の感光素子を水平方向と
垂直方向において交互に配列したので、水平走査読出し
により第1,第2,第3の感光素子の画素信号が得ら
れ、これらの画素信号に基づいてカラー画像を生成する
ことができる。このため、遅延同期化装置が不要とな
り、カラー撮像カメラ等の構成を簡素化することができ
る。
【0033】また、第1の感光素子を緑色(G)に対し
て分光感度を有する感光素子、第2の感光素子を青色
(B)に対して分光感度を有する感光素子、第3の感光
素子を赤色(R)に対して分光感度を有する感光素子で
それぞれ構成することで、水平解像度と垂直解像度及び
斜め方向の解像度の高い輝度成分が得られるのに加え
て、三原色の二次元カラー撮像素子を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る二次元カラー撮像素子の受
光領域の構成を示す説明図である。
【図2】本実施の形態に係る二次元カラー撮像素子の変
形例の構成を示す説明図である。
【図3】本実施の形態の二次元カラー撮像素子によりジ
ーメンススターチャートを撮像して得られた中間調画像
を示す図である。
【図4】従来のベイヤ配列を適用した二次元カラー撮像
素子の受光領域の構成を示す説明図である。
【図5】従来のインタライン配列を適用した二次元カラ
ー撮像素子の受光領域の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1…受光領域 Y…第1の感光素子 C1…第2の感光素子 C2…第3の感光素子 G…緑色の感光素子 B…青色の感光素子 R…赤色の感光素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主として輝度成分を得るための第1の感
    光素子と、主として色相成分を得るための第2,第3の
    感光素子とが、水平方向と垂直方向にマトリクス状に配
    列された受光領域を有する二次元カラー撮像素子におい
    て、 前記第1の感光素子が升目状に配列され、前記第2,第
    3の感光素子が前記第1の感光素子の升目状配列の間に
    配列されることを特徴とする二次元カラー撮像素子。
  2. 【請求項2】 前記第1の感光素子の升目状配列の間に
    配列される前記第2,第3の感光素子が前記受光領域内
    において均等に配列されることを特徴とする請求項1に
    記載の二次元カラー撮像素子。
  3. 【請求項3】 前記第2,第3の感光素子が水平方向と
    垂直方向において交互に配列されることを特徴とする請
    求項1又は請求項2に記載の二次元カラー撮像素子。
  4. 【請求項4】 前記第1の感光素子は緑色(G)に対し
    て分光感度を有し、前記第2の感光素子は青色(B)に
    対して分光感度を有し、前記第3の感光素子は赤色
    (R)に対して分光感度を有することを特徴とする請求
    項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の二次元カラ
    ー撮像素子。
  5. 【請求項5】 前記二次元カラー撮像素子は、MOS型
    固体撮像素子であることを特徴とする請求項1ないし請
    求項4のいずれか1項に記載の二次元カラー撮像素子。
  6. 【請求項6】 前記二次元カラー撮像素子は、電荷結合
    型固体撮像素子であることを特徴とする請求項1ないし
    請求項4のいずれか1項に記載の二次元カラー撮像素
    子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7570290B2 (en) 2004-12-27 2009-08-04 Sony Corporation Drive method for solid-state imaging device, solid-state imaging device, and imaging apparatus

Cited By (2)

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US7570290B2 (en) 2004-12-27 2009-08-04 Sony Corporation Drive method for solid-state imaging device, solid-state imaging device, and imaging apparatus
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