彩色攝像元件的制作方法
【專利摘要】彩色攝像元件(26)的濾色器排列通過將RGB濾光片(23R、23G、23B)以對應于6×6像素的排列圖案排列而成的基本排列圖案(P1)沿水平方向及垂直方向重復配置而構成。基本排列圖案(P1)由具有與3×3像素對應的排列圖案的第一A排列(27a)、第二A排列(27b)、第一B排列(28a)、第二B排列(28b)構成。將G濾光片(23G)配置于第一及第二A排列(27a、27b)的外周部，并配置于第一及第二B排列(28a、28b)的中央部。使RB濾光片(23R、23B)以在基本排列圖案(P1)內在濾色器排列的水平、垂直方向的各行內分別設置1個以上的方式配置于各排列(27a、27b、28a、28b)。
【專利說明】彩色攝像元件
【技術領域】
[0001]本發明涉及彩色攝像元件，尤其是涉及能夠降低彩色莫爾條紋的發生及實現高分辨率化的彩色攝像元件。
【背景技術】
[0002]在單板式的彩色攝像元件中，由于在各像素上分別設有單色的濾色器，因此各像素僅具有單色的顏色信息。因此，單板彩色攝像元件的輸出圖像成為RAW圖像(馬賽克圖像)，因此通過從周圍的像素對缺失的顏色的像素進行插值的處理(去馬賽克算法處理)而得到多通道圖像。在這種情況下成為問題的是高頻的圖像信號的再現特性，彩色攝像元件與黑白的攝像元件相比，拍攝到的圖像容易產生混淆現象，因此抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發生并且擴寬再現帶域而實現高分辨率化這樣的情況是重要的課題。
[0003]去馬賽克算法處理是根據單板式的彩色攝像元件的濾色器排列所對應的馬賽克圖像而對應各像素來算出全部的顏色信息的處理，也稱為去馬賽克算法處理。例如，在由RGB三色的濾色器構成的攝像元件的情況下，是根據由RGB構成的馬賽克圖像而對應各像素來算出RGB全部的顏色信息的處理。
[0004]在單板彩色攝 像元件中應用最廣泛的濾色器的顏色排列即原色系拜耳排列中，將綠(G)像素配置成棋盤式格紋狀，并將紅(R)、藍(B)配置成線型順序，因此生成G信號為傾斜方向且R、B信號為水平、垂直方向的高頻信號時的再現精度成為問題。
[0005]在圖25的A部分所示的黑白的縱條紋花樣(高頻圖像)入射到圖25的B部分所示的具有拜耳排列的濾色器的彩色攝像元件的情況下，當將其向拜耳的顏色排列分配而對應各顏色進行比較時，如圖25的C部分至E部分所示，R成為淺且平坦的馬賽克狀的顏色圖像，B成為深且平坦的馬賽克狀的顏色圖像，G成為深淺的馬賽克狀的顏色圖像。本來為黑白圖像，相對于此，在RGB間未產生深度差(等級差)，但是通過顏色排列和輸入頻率而成為著色的狀態。
[0006]同樣地，在圖26的A部分所示的傾斜的黑白的高頻圖像入射到圖26的B部分所示的具有拜耳排列的濾色器的攝像元件的情況下，當將其向拜耳的顏色排列分配而對應各顏色進行比較時，如圖26的C部分至E部分所示，R和B成為淺且平坦的顏色圖像，G成為深且平坦的顏色圖像。假設黑色的值為O且白色的值為255時，傾斜的黑白的高頻圖像中，僅G為255，因此成為綠色。這樣一來，在拜耳排列中，無法使傾斜的高頻圖像準確地再現。
[0007]通常在使用單板式的彩色攝像元件的攝像裝置中，將由水晶等雙折射物質構成的光學低通濾波器配置于彩色攝像元件的前表面，通過光學性地使高頻減低而回避。然而，在該方法中，雖然由高頻信號的折返引起的著色能夠減輕，但是其弊端中存在分辨率下降這樣的問題。
[0008]為了解決這樣的問題，提出了將彩色攝像元件的濾色器排列形成為三種顏色隨機排列的彩色攝像元件，該三種顏色隨機排列滿足以下的排列限制條件:任意的關注像素與包含關注像素的顏色在內的三種顏色在關注像素的四邊中的任一邊相鄰(專利文獻I)。[0009]另外，提出了一種濾色器排列的圖像傳感器，具有分光靈敏度不同的多個濾光片，其中的第一濾光片和第二濾光片沿著圖像傳感器的像素格子的一對角方向以第一預定的周期交替配置，并且沿著另一對角方向以第二預定的周期交替配置(專利文獻2)。
[0010]而且，在RGB三原色的彩色固體攝像元件中，提出了如下的顏色排列:將R、G、B水平配置的三個像素沿著垂直方向呈鋸齒狀地錯開配置，由此使RGB各自的出現概率均等，且攝像面上的任意的直線(水平、垂直、傾斜的直線)通過全部的顏色(專利文獻3)。
[0011]此外，提出了將RGB三原色中的R、B沿著水平方向及垂直方向分別隔開三個像素配置且在上述的R、B之間配置有G的彩色攝像元件(專利文獻4)。
[0012]專利文獻1:日本特開2000-308080號公報
[0013]專利文獻2:日本特開2005-136766號公報
[0014]專利文獻3:日本特開平11-285012號公報
[0015]專利文獻4:日本特開平8-23543號公報
【發明內容】
[0016]發明要解決的課題
[0017]專利文獻I記載的彩色攝像元件由于濾光片排列隨機，因此在進行后段的去馬賽克算法處理時，需要對應各隨機圖案進行最優化，存在去馬賽克算法處理變得煩雜這樣的問題。而且，在隨機排列 中，對于低頻的彩色莫爾條紋有效，但是對于高頻部的偽色無效。
[0018]另外，專利文獻2記載的圖像傳感器將G像素(亮度像素)配置成棋盤式格紋狀，因此存在極限分辨率區域(尤其是傾斜方向)中的像素再現精度不良這樣的問題。
[0019]專利文獻3記載的彩色固體攝像元件由于在任意的直線上存在全部顏色的濾光片，因此存在能夠抑制偽色的發生的優點，但是RGB的像素數的比率相等，因此存在高頻再現性比拜耳排列低這樣的問題。另外，在拜耳排列的情況下，最有助于獲得亮度信號的G的像素數的比率成為R、B各自的像素數的2倍。
[0020]另一方面，專利文獻4記載的彩色攝像元件的G的像素數相對于R、B各自的像素數的比率高于拜耳排列，但是水平或垂直方向上僅存在G像素的行，因此在水平或垂直方向上對于高頻部的偽色無效。
[0021]本發明鑒于這樣的情況而作出，目的在于提供一種能夠抑制偽色的發生及實現高分辨率化并且與以往的隨機排列相比能夠簡化后段的處理的彩色攝像元件。
[0022]用于解決課題的方案
[0023]為了實現上述目的，本發明的一方案的發明涉及一種彩色攝像元件，是在由排列于水平方向及垂直方向的光電轉換元件構成的多個像素上配置濾色器而成的單板式的彩色攝像元件，上述濾色器的排列包含上述濾色器在水平方向及垂直方向上以與MXN像素對應的排列圖案排列而成的基本排列圖案，且該基本排列圖案在水平方向及垂直方向上重復配置，其中M、N為6以上的偶數，上述基本排列圖案中上述濾色器以與(M/2) X (N/2)像素對應的排列圖案排列而成的兩個種類的第一子排列和第二子排列分別各包含兩個，上述第一及子排列第二子排列在上述水平方向及垂直方向上相互相鄰地配置，上述濾色器包括與一種顏色以上的第一色對應的第一濾光片和與用于獲得亮度信號的貢獻率比上述第一色低的兩種顏色以上的第二色對應的第二濾光片，而且，上述第一濾光片所對應的第一色的像素數的比率大于上述第二濾光片所對應的第二色的各色的像素數的比率，上述第一濾光片呈矩形狀地配置于上述第一子排列的外周部，并且配置于上述第二子排列的中央部，與上述第二色的各色對應的上述第二濾光片在上述基本排列圖案內在上述濾色器排列的水平、垂直方向的各濾光片行各濾光片行內配置I個以上。
[0024]根據本發明的一方案的發明，基本排列圖案由水平方向及垂直方向上相互相鄰地配置而成的兩個種類的第一子排列及第二子排列構成，將第一濾光片呈矩形狀地配置于第一子排列的外周部，并配置于第二子排列的中央部，由此第一濾光片在濾色器排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各濾光片行內配置I個以上，因此能夠提高高頻區域中的去馬賽克算法處理的再現精度。
[0025]另外，濾色器的排列中，由于基本排列圖案沿水平方向及垂直方向重復配置，因此在進行后段的去馬賽克算法處理時，能夠按照重復圖案進行處理，與以往的隨機排列相比能夠簡化后段的處理。
[0026]另外，關于與第一色以外的兩種顏色以上的第二色的各色對應的第二濾光片，也在基本排列圖案內在濾色器的排列的水平及垂直方向的各濾光片行內配置I個以上，因此能夠抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發生而實現高分辨率化。
[0027]另外，使第一濾光片所對應的第一色的像素數與第二濾光片所對應的兩種顏色以上的第二色的各色的像素數的比率不同，尤其是用于獲得亮度信號的貢獻率高的第一色的像素數的比率大于第二濾光片所對應的第二色的各色的像素數的比率，因此能夠抑制混淆且使高頻再現性良好。
[0028]此外，基本排列圖案由與M(偶數)XN(偶數)像素對應的排列圖案構成，因此在例如彩色攝像元件為CM OS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)攝像元件的情況下，也能夠使偶數個(例如4個)像素共有I個放大電路。
[0029]在本發明的另一方案的彩色攝像元件中，優選的是，第二濾光片在濾色器的排列的斜右上及斜右下方向的行內配置I個以上。由此，能夠抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發生而實現高分辨率化。
[0030]在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，在基本排列圖案內的兩個第一子排列的中央部分別配置有不同的第二色的第二濾光片。由此，在基本排列圖案內在兩個第一子排列的通過中央部的濾色器的排列的斜右上及斜右下方向的行內配置各色的第二濾光片。[0031 ] 在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，基本排列圖案內的兩個第二子排列中與第二色的各色對應的第二濾光片的配置互不相同。由此，能夠將各色的第二濾光片在基本排列圖案內，在濾色器的排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各濾光片行內配置I個以上。
[0032]在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，第二子排列內的與第二色的各色對應的第二濾光片分別相對于第二子排列的中心配置成點對稱。由此，能夠將各色的第二濾光片在基本排列圖案內，在濾色器的排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各濾光片行內配置。
[0033]在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，第一色為綠色(G)，第二色為紅色(R)及藍色(B)，以濾色器排列的包含任意的濾色器的水平行及垂直行為基準，濾色器的排列的水平方向上以(M/2)行間隔配置的垂直行與垂直方向上以(N/2)行間隔配置的水平行交叉的位置所配置的第一濾光片及第二濾光片成為拜耳排列。由此，在對彩色攝像元件進行間拔讀出并驅動時，能夠進行周知的拜耳排列所對應的去馬賽克算法處理等，因此能防止去馬賽克算法處理等復雜化。
[0034]在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，在M和N分別為8以上的情況下，在第二子排列的中央部包含由第一濾光片構成的與2X2像素對應的正方排列。由此，能夠使用2X2像素的像素值，判別水平、垂直、斜右上及斜右下方向中的相關性高的方向。
[0035]在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，M和N分別優選為10以下。這是因為，在M和N超過10時(Μ、N>10)，去馬賽克算法處理等信號處理變得復雜化，相對于此，無法得到增大基本排列圖案的大小所產生的額外的效果。
[0036]在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，M和N優選滿足M = N。而且，在本發明的又一方案的彩色攝像元件中，M和N優選滿足M古N。另外，具備上述的彩色攝像元件的攝像裝置也包含于本發明。
[0037]發明效果
[0038]根據本發明，將用于獲得亮度信號的貢獻率高的第一色所對應的第一濾光片在濾色器的排列的水平、垂直、斜右上及斜右下方向的各濾光片行內配置I個以上，并且第一濾光片所對應的第一色的像素數的比率大于第一色以外的兩種顏色以上的第二濾光片所對應的第二色的各色的像素數的比率，因此能夠提高高頻區域的去馬賽克算法處理的再現精度，且能夠抑制混淆。
[0039]另外，將第一色以外的兩種顏色以上的第二色的各色所對應的第二濾光片在基本排列圖案內，在濾色器的 排列的水平及垂直方向的各濾光片行內配置I個以上，因此能夠抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發生而實現高分辨率化。
[0040]此外，本發明的濾色器的排列使基本排列圖案沿水平方向及垂直方向重復，因此在進行后段的去馬賽克算法處理時，能夠按照重復圖案進行處理，與以往的隨機排列相比，能夠簡化后段的處理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1是表示具備本發明的單板式的彩色攝像元件的數碼相機的圖。
[0042]圖2是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的像素的圖。
[0043]圖3是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第一實施方式的圖。
[0044]圖4是表示第一實施方式的彩色攝像元件的濾色器排列中包含的基本排列圖案的圖。
[0045]圖5是表示將第一實施方式的彩色攝像元件的濾色器排列中包含的6X6像素的基本排列圖案分割成3X3像素的A排列和B排列并對它們進行配置的情況的圖。
[0046]圖6是為了說明根據第一實施方式的彩色攝像元件的濾色器排列中包含的2X2像素的G像素的像素值來判別相關方向的方法而使用的圖。
[0047]圖7是為了說明彩色攝像元件的濾色器排列中含有的基本排列圖案的概念而使用的圖。
[0048]圖8是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第二實施方式的圖。
[0049]圖9是表示第二實施方式的彩色攝像元件的濾色器排列中包含的基本排列圖案的圖。
[0050]圖10是將圖9中的第一 A排列及第二 A排列放大的圖。
[0051]圖11是將圖9中的第一 B排列及第二 B排列放大的圖。
[0052]圖12是僅顯示濾色器排列的G濾光片的圖。
[0053]圖13是僅顯示濾色器排列的R、B濾光片的圖。
[0054]圖14是用于說明對第二實施方式的彩色攝像元件進行間拔讀出并驅動時的濾色器排列的圖。
[0055]圖15是用于說明對第二實施方式的彩色攝像元件進行與圖14所示的例子不同的間拔讀出并驅動時的濾色器排列的圖。
[0056]圖16是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第三實施方式的圖。
[0057]圖17是表示第三實施方式的彩色攝像元件的濾色器排列中包含的基本排列圖案的圖。 [0058]圖18是用于說明對第三實施方式的彩色攝像元件進行間拔讀出并驅動時的濾色器排列的圖。
[0059]圖19是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第四實施方式的圖。
[0060]圖20是表示第四實施方式的彩色攝像元件的濾色器排列中包含的基本排列圖案的圖。
[0061]圖21是用于說明對第四實施方式的彩色攝像元件進行間拔讀出并驅動時的濾色器排列的圖。
[0062]圖22是表示配置有R濾光片(紅色濾光片)、Gl濾光片(第一綠色濾光片)、G2濾光片(第二綠色濾光片)及B濾光片(藍色濾光片)的受光元件的分光靈敏度特性的坐標圖。
[0063]圖23是表不配置有R濾光片、G濾光片、B濾光片及W濾光片(透明濾光片)的受光元件的分光靈敏度特性的坐標圖。
[0064]圖24是表示配置有R濾光片、G濾光片、B濾光片及翠綠色濾光片E (E濾光片)的受光元件的分光靈敏度特性的坐標圖。
[0065]圖25是為了說明以往的具有拜耳排列的濾色器的彩色攝像元件的課題而使用的圖。
[0066]圖26是為了說明以往的具有拜耳排列的濾色器的彩色攝像元件的課題而使用的
另一圖。
【具體實施方式】
[0067]以下，根據附圖，詳細說明本發明的優選的實施方式。
[0068][彩色攝像裝置的整體結構]
[0069]圖1是具備本發明的彩色攝像元件的數碼相機9的框圖。數碼相機9大體具備攝影光學系統10、彩色攝像元件12、攝影處理部14、圖像處理部16、驅動部18、控制部20等。
[0070]通過攝影光學系統10來拍攝被攝體，并將表示被攝體像的光像成像于彩色攝像元件12 (第一實施方式的彩色攝像元件)的受光面上。
[0071]彩色攝像元件12是具備由在其攝像面上排列(二維排列)于圖2中水平方向及垂直方向的光電轉換元件構成的多個像素和在各像素的受光面的上方配置的特定的濾色器排列的濾色器的、所謂單板式的彩色攝像元件。在此，“上方”是指被攝體光相對于彩色攝像元件12的攝像面入射的一側的方向。
[0072]成像于彩色攝像元件12的被攝體像由各像素的光電轉換元件轉換成與入射光量對應的信號電荷。蓄積于各光電轉換元件的信號電荷按照控制部20的指令，基于從驅動部18施加的驅動脈沖而作為與信號電荷對應的電壓信號(圖像信號)從彩色攝像元件12依次讀出。從彩色攝像元件12讀出的圖像信號是表示與彩色攝像元件12的濾色器排列對應的紅(R)、綠(G)、藍⑶的馬賽克圖像的R、G、B信號。另外，彩色攝像元件12并不局限于(XD (Charge Coupled Device)彩色攝像元件,也可以是CMOS攝像元件等其他種類的攝像元件。
[0073]從彩色攝像元件12讀出的圖像信號向攝影處理部14輸入。攝影處理部14具有用于將圖像信號中含有的復位噪聲除去的相關雙重采樣電路(CDS)、用于將圖像信號放大且控制成一定電平的大小的AGC電路及A/D轉換器。該攝影處理部14在對輸入的圖像信號進行相關雙重采樣處理并放大之后，將轉換成數字的圖像信號而成的RAW數據向圖像處理部16輸出。
[0074]圖像處理部16具有白平衡校正電路、伽瑪校正電路、去馬賽克算法處理電路(根據與單板式的彩色攝像元件12的濾色器排列相伴的RGB的馬賽克圖像，對應各像素算出(以去馬賽克算法的方式轉換)RGB的全部顏色信息的處理電路)、亮度/色差信號生成電路、輪廓校正電路、顏色校正電路等。圖像處理部16按照來自控制部20的指令，對從攝影處理部14輸入的馬賽克圖像的RAW數據施加所需的信號處理，生成由亮度數據(Y數據)和色差數據(Cr、Cb數據)構 成的圖像數據(YUV數據)。
[0075]由圖像處理部16生成的圖像數據通過壓縮/擴展處理電路而對靜止圖像實施遵照JPEG規格的壓縮處理并對動畫實施遵照MPEG2規格的壓縮處理之后，記錄于未圖示的記錄媒介(例如存儲卡)中，而且，向液晶監視器等顯示單元(未圖示)輸出而顯示。
[0076][彩色攝像元件的第一實施方式]
[0077]圖2及圖3是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第一實施方式的圖，圖2示出了設于彩色攝像元件12的像素的像素排列，圖3示出了濾色器的濾色器排列。
[0078]如圖2所示，彩色攝像元件12包括:由排列(二維排列)于水平方向及垂直方向的光電轉換元件22構成的多個像素；及配置于各像素的受光面上的圖3所示的濾色器排列的濾色器。在各像素上配置RGB三原色的濾色器(以下，稱為R濾光片、G濾光片、B濾光片)23R、23G、23B中的任一個。以下，將配置有R濾光片23R的像素稱為“R像素”、將配置有G濾光片23G的像素稱為“G像素”,將配置有B濾光片23B的像素稱為“B像素”。
[0079]〈濾色器排列的特征〉
[0080]第一實施方式的彩色攝像元件12的濾色器排列具有下述的特征(I)、(2)、(3)、(4)、(5)及(6)。
[0081]〔特征(I)〕
[0082]圖3所示的濾色器排列包含由對應于6X6像素的正方排列圖案構成的基本排列圖案P(圖中的由粗框表示的圖案)，該基本排列圖案P沿水平方向及垂直方向重復配置。SP，該濾色器排列中，R、G、B各色的R濾光片23R、G濾光片23G、B濾光片23B具有周期性而排列。
[0083]這樣一來，R濾光片23R、G濾光片23G、B濾光片23B具有周期性而排列，因此在進行從彩色攝像元件12讀出的R、G、B信號的去馬賽克算法處理等時，能夠按照重復圖案進行處理。
[0084]另外，在以基本排列圖案P為單位進行間拔處理而縮小圖像時，間拔處理后的濾色器排列能夠與間拔處理前的濾色器排列相同，能夠使用通用的處理電路。
[0085]〔特征⑵〕
[0086]圖3所示的濾色器排列中，最有助于獲得亮度信號的顏色(在本實施方式中為G色)所對應的G濾光片23G配置于濾色器排列的水平、垂直及傾斜(NE、NW)方向的各濾光片行內。在此，NE表示斜右上方向，NW表示斜右下方向。例如，在正方形的像素的排列的情況下，斜右上及斜右下方向成為相對于水平方向分別呈45°的方向，但若是長方形的像素的排列，則是長方形的對 角線的方向，其角度根據長邊/短邊的長度而改變。
[0087]與亮度系像素對應的G濾光片23G在濾色器排列的水平、垂直及傾斜(NE、NW)方向的各濾光片行內配置一個以上，因此無論成為高頻的方向如何，都能夠提高高頻區域的去馬賽克算法處理的再現精度。
[0088]〔特征⑶〕
[0089]圖3所示的濾色器排列的基本排列圖案P中，該基本排列圖案P內的與RGB濾光片23R、23G、23B對應的R像素、G像素、B像素的像素數分別為8像素、20像素、8像素。SP，RGB像素的各像素數的比率為2:5:2，最有助于獲得亮度信號的G像素的像素數的比率大于其他顏色的R像素、B像素各自的像素數的比率。
[0090]如上述那樣，G像素的像素數與R、B像素的像素數的比率不同，尤其是最有助于獲得亮度信號的G像素的像素數的比率大于R、B像素的像素數的比率，因此能夠抑制去馬賽克算法處理時的混淆現象,并且也能夠使高頻再現性良好。
[0091]〔特征⑷〕
[0092]圖3所示的濾色器排列中，上述G色以外的兩種顏色以上的其他顏色(在本實施方式中，為R、B色)所對應的R濾光片23R、B濾光片23B分別在基本排列圖案P內，在濾色器排列的水平及垂直方向的各濾光片行內配置一個以上。
[0093]R濾光片23R及B濾光片23B分別配置于濾色器排列的水平及垂直方向的各濾光片行內，因此能夠抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發生。由此，能夠不將用于抑制偽色的發生的光學低通濾波器配置于從光學系統的入射面到攝像面的光路上，或者即使在應用光學低通濾波器的情況下，也能夠應用用于防止偽色的發生的、切斷高頻成分的作用較弱的光學低通濾波器，從而能夠不損害分辨率。
[0094]圖4示出了將圖3所示的基本排列圖案P分割成四個3X3像素的狀態。
[0095]如圖4所示，基本排列圖案P也可以被當作由圖中的實線框圍成的3X3像素的A排列24a和圖中的虛線框圍成的3X3像素的B排列24b在水平、垂直方向上交替排列而成的排列。
[0096]A排列24a及B排列24b中，作為亮度系像素的G濾光片23G分別配置于四角和中央，配置于兩對角線上。而且，A排列24a中，隔著中央的G濾光片23G在水平方向上排列有R濾光片23R，垂直方向上排列有B濾光片23B。另一方面，B排列24b中，隔著中央的G濾光片23G在水平方向上排列有B濾光片23B,垂直方向上排列有R濾光片23R。即，A排列24a和B排列24b中，R濾光片23R和B濾光片23B的位置關系顛倒，但是其他配置相同。
[0097]另外，A排列24a和B排列24b的四角的G濾光片23G如圖5所示，A排列和B排列在水平、垂直方向上交替配置，由此成為與2X2像素對應的正方排列的G濾光片23G。
[0098]這是因為，作為亮度系像素的G濾光片23G在A排列24a或B排列24b的3X3像素中配置于四角和中央，該3X3像素在水平方向、垂直方向上交替配置，由此形成與2X2像素對應的正方排列的G濾光片23G。另外，通過形成為這樣的排列，滿足前述的特征(I)、
(2)、(3)及后述的特征(5)。
[0099]〔特征(5)〕
[0100]圖3所示的濾色器排列包含設有G濾光片23G的對應于2X2像素的正方排列25 (以下,簡稱為G正方排列25,參照圖6)。
[0101]如圖6所示，將設有G濾光片23G的2X 2像素取出，求出水平方向的G像素的像素值的差的絕對值、垂直方向的G像素的像素值的差的絕對值、傾斜方向(右上斜、左上斜)的G像素的像素值的差的絕對值，由此能夠判斷為在水平方向、垂直方向及傾斜方向中的、差的絕對值小的方向上存在相關性。
[0102]即，根據該濾色器排列，使用最小像素間隔的G像素的信息，能夠進行水平方向、垂直方向及傾斜方向中的相關性高的方向判別。該方向判別結果能夠使用于從周圍的像素進行插值的處理(去馬賽克算法處理)。由此，能夠執行基于圖像處理部16的去馬賽克算法處理。
[0103]另外，如圖5所示，將3X3像素的A排列24a或B排列24b的像素作為去馬賽克算法處理的對象像素，在以A排列24a或B排列24b為中心而提取5X 5像素(馬賽克圖像的局部區域)時，在5X5像素的四角存在2X2像素的G像素。通過使用上述的2X2像素的G像素的像素值，能夠使用最小像素間隔的G像素的信息來高精度地進行四個方向的相關方向的判別。
[0104]〔特征(6)〕
[0105]圖3所示的濾色器排列的基本排列圖案P相對于其中心(四個G濾光片23G的中心)形成點對稱。而且，如圖4所示，基本排列圖案P內的A排列24a及B排列24b也分別相對于中心的G濾光片23G形成點對稱。
[0106]通過這樣的對稱性，能夠減小或簡化后段的處理電路的電路規模。
[0107]如圖7所示，在由粗框表示的基本排列圖案P中，水平方向的第一至第六行中的第一及第三行的濾色器排列是GBGGRG，第二行的濾色器排列是RGRBGB，第四及第六行的濾色器排列是GRGGBG，第五行的濾色器排列為BGBRGR。
[0108]目前，在圖7中，當將基本排列圖案P沿水平方向及垂直方向分別各移動一個像素而得到的基本排列圖案設為Pa且將分別各移動兩個像素而得到的基本排列圖案設為Pb時，即使將這些基本排列圖案Pa、Pb沿水平方向及垂直方向重復配置，也成為相同的濾色器排列。
[0109]即，通過將基本排列圖案沿水平方向及垂直方向重復配置，能夠構成圖7所示的濾色器排列的基本排列圖案存在多個。在第一實施方式中，為了簡便起見，將基本排列圖案形成點對稱的基本排列圖案P稱為基本排列圖案。[0110]另外，在后述的其他實施方式的濾色器排列中，也相對于各濾色器排列而存在多個基本排列圖案，但是將其代表性的基本排列圖案稱為該濾色器排列的基本排列圖案。
[0111][彩色攝像元件的第二實施方式]
[0112]圖8是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第二實施方式的圖，尤其示出了彩色攝像元件的濾色器排列。另外，第二實施方式的彩色攝像元件除了濾色器排列不同這一點之外，與上述第一實施方式基本上為相同結構。因此，關于與上述第一實施方式在功能/結構上相同的部件，標注同一附圖標記而省略其說明。而且，在以下的說明中，將濾色器排列的水平、垂直及傾斜(NE、NW)方向的各濾光片行分別簡稱為“水平行”、“垂直行”、“傾斜(NE、NW)行”。
[0113]彩色攝像元件26的濾色器排列(以下，簡稱為濾色器排列)包含將RGB濾光片23R、23G、23B以對應于6X6像素的排列圖案排列而成的基本排列圖案Pl，該基本排列圖案Pl沿水平方向及垂直方向重復配置。因此，濾色器排列具有前述的特征(I)。
[0114]如圖9所示，基本排列圖案Pl由具有與3X3像素對應的排列圖案的四個種類的子排列構成。這四個種類的子排列是相當于本發明的第一子排列的兩個種類的第一A排列27a及第二 A排列27b、相當于本發明的第二子排列的兩個種類的第一 B排列28a及第二 B排列28b ο
[0115]第一及第二 A排列27a、27b與第一及第二 B排列28a、28b在濾色器排列的水平方向及垂直方向上相互相鄰而配置成正方行列狀。具體而言，第一 A排列27a與第一 B排列28a、第二 A排列27b與第二 B排列28b分別在水平方向上相鄰。而且，第一 A排列27a與第二 B排列28b、第二 A排列27b與第一 B排列28a分別在垂直方向上相鄰。此外，第一 A排列27a與第二 A排列27 b、第一 B排列28a與第二 B排列28b沿傾斜方向相鄰。
[0116]如圖10所示，G濾光片23G呈矩形狀地配置于第一 A排列27a的外周部。而且，在由第一 A排列27a的G濾光片23G包圍的中央部配置有R濾光片23R。另一方面,第二 A排列27b是將第一 A排列27a的R濾光片23R置換成B濾光片23B所得到的排列。
[0117]如圖11所示，在第一 B排列28a的中央部配置有G濾光片23G。而且，在第一 B排列28a的外周部以包圍G濾光片23G的方式配置有R濾光片23R及B濾光片23B。具體而言，從第一 B排列28a的圖中左上角沿著圖中逆時針方向將B濾光片23B和R濾光片23R分別每隔兩個像素地交替配置(BBRRBBRR)。
[0118]通過這樣的排列，在第一 B排列28a中，B濾光片23B的配置與R濾光片23R的配置相對于第一 B排列28a的中心形成點對稱。而且，在第一 B排列28a中，在第一 A排列27a的通過R濾光片23R的水平行上配置B濾光片23B，在第二 A排列27b的通過B濾光片23B的垂直行上配置R濾光片23R(參照圖8)。而且，在第一 B排列28a的通過四角部(R濾光片23R或B濾光片23B)的水平、垂直行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。
[0119]另一方面，第二 B排列28b具有使第一 B排列28a的B濾光片23B與R濾光片23R的位置關系顛倒而得到的排列。因此，在第二 B排列28b中，B濾光片23B的配置與R濾光片23R的配置相對于第二 B排列28b的中心形成點對稱。而且，在第二 B排列28b中，在第一 A排列27a的通過R濾光片23R的垂直行上配置B濾光片23B，在第二 A排列27b的通過B濾光片23B的水平行上配置R濾光片23R。而且，在第二 B排列28b的通過四角部的水平、垂直行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。[0120]如圖12所示，在將上述結構的基本排列圖案Pl沿濾色器排列的水平方向及垂直方向排列配置時，第一及第二 B排列28a、28b內的G濾光片23G位于第一及第二 B排列28a、28b的沿著對角線的傾斜(NE、NW)行上。而且，第一及第二 A排列27a、27b內的任一個G濾光片23G位于其他水平、垂直及傾斜(NE、NW)行上。因此，G濾光片23G配置于水平、垂直及傾斜(NE、NW)行內。由此，濾色器排列具有前述的特征(2)。
[0121]如圖13所示，在各基本排列圖案Pl內的各排列27a、27b、28a、28b的通過中央部及四角部的水平、垂直行上、即基本排列圖案Pl內的水平、垂直行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。由此，濾色器排列具有前述的特征(4)。
[0122]〔特征(7)〕
[0123]另外，在將上述結構的基本排列圖案Pl沿著濾色器排列的水平方向及垂直方向排列配置時，第一 A排列27a與第二 A排列27b、第一 B排列28a與第二 B排列28b各自的RB濾光片23R、23B的位置關系顛倒，因此在濾色器排列的傾斜(NE、NW)行上也分別配置有I個以上的RB濾光片23R、23B (特征(7))。
[0124]RB濾光片23R、23B也分別配置于傾斜(NE、NW)行內，因此相對于僅滿足前述的特征(4)的情況，能夠抑制由于沿傾斜方向(NE、NW)具有高頻成分的輸入圖像而產生的彩色莫爾條紋(偽色)。由此，即使不將具有傾斜(NE、NW)方向的各向異性的光學低通濾波器配置于從光學系統的入射面到攝像面的光路上，也能夠抑制由于沿傾斜方向具有高頻成分的輸入圖像而產生的彩色莫爾條紋(偽色)，或者即使在應用光學低通濾波器的情況下，也能夠以用于防止偽色的發生的、切斷高頻成分的作用較弱的裝置來抑制特定的彩色莫爾條紋(偽色)。其結果是，能夠避免損害傾斜方向的分辨率。 [0125]〔特征⑶〕
[0126]如圖14的A部分所示，例如將圖中左上角的第一 B排列28a的通過G濾光片23G的水平行、垂直行分別稱為“水平行LFs”、“垂直行LVs”。而且，以水平行LFs為基準而將濾色器排列的垂直方向上以3行間隔配置的水平行設為“水平行LF”。而且，以垂直行LVs為基準而將濾色器排列的水平方向上以3行間隔配置的垂直行設為“垂直行LV”。
[0127]如圖14的B部分、C部分所示，各水平行LFs、LF與各垂直行LVs、LV交叉的位置所配置的RGB濾光片23R、23G、23B成為拜耳排列。因此，在動畫攝影時等對彩色攝像元件26的各水平、垂直行LFs、LF、LVs、LV所對應的行進行間拔讀出并驅動(1/3間拔驅動)時，能夠進行與周知的拜耳排列對應的去馬賽克算法處理等。其結果是，即使在進行彩色攝像元件26的間拔讀出并驅動的情況下，去馬賽克算法處理等也不會復雜化。
[0128]另外，如圖15的A部分~C部分所示，將圖中左上角的第一 B排列28a的通過B濾光片23B的水平行、垂直行分別設為水平行LFsa、垂直行LVsa。即使在這種情況下，以水平行LFsa為基準在濾色器排列的垂直方向上以3行間隔配置的水平行LF與以垂直行LVsa為基準在濾色器排列的水平方向上以3行間隔配置的垂直行LV交叉的位置所配置的RGB濾光片23R、23G、23B也成為拜耳排列。
[0129]這樣一來，上述結構的濾色器排列中，將通過任意的濾色器的水平行、垂直行分別作為基準，濾色器排列的垂直、水平方向上分別以3行間隔配置的水平行LF與垂直行LV交叉的位置所配置的RGB濾光片23R、23G、23B成為拜耳排列(特征(8))。因此，在對彩色攝像元件26進行1/3間拔并驅動的情況下，能夠進行與周知的拜耳排列對應的去馬賽克算法處理等。
[0130]返回到圖8，基本排列圖案Pl內的與RGB濾光片23R、23B、23R對應的R像素、G像素、B像素的像素數(以下,適當簡稱為RGB像素的各像素數)為9像素、18像素、9像素。因此，RGB像素的各像素數的比率為1:2:1，因此濾色器排列具有前述的特征(3)。
[0131]另外，在第二實施方式中，基本排列圖案Pl相對于其中心未形成點對稱，而且，在濾色器排列中未包含G正方排列25。
[0132]如上述那樣，第二實施方式的濾色器排列除了具有與第一實施方式的濾色器排列的特征(I)、(2)、(3)、(4)相同的特征之外，還具有前述的特征(7)及(8)。
[0133]另外，基本排列圖案Pl由與“偶數X偶數”像素對應的排列圖案構成，因此在彩色攝像元件26為CMOS攝像元件的情況下，例如在呈正方行列狀配置的4個像素中也可以共有I個放大電路(其他實施方式也同樣)。
[0134][彩色攝像元件的第三實施方式]
[0135]圖16是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第三實施方式的圖，尤其是示出了彩色攝像元件的濾色器排列。在上述第二實施方式中，基本排列圖案Pl是與6X6像素對應的正方排列圖案，各A、B排列27a、27b、28a、28b成為與3X3像素對應的正方排列。相對于此，在第三實施方式的彩色攝像元件30中，基本排列圖案及各A、B排列的大小比第二實施方式大。 [0136]另外，第三實施方式除了基本排列圖案及各A、B排列的大小不同這一點之外，與上述第二實施方式基本上為相同結構，因此對于與第二實施方式在功能/結構上相同的部件，標注同一附圖標記而省略其說明(關于第四實施方式也同樣)。
[0137]彩色攝像元件30的濾色器排列(以下，簡稱為濾色器排列)包含RGB濾光片23R、23G、23B以與8X8像素對應的排列圖案排列而成的基本排列圖案P2，該基本排列圖案P2沿水平方向及垂直方向重復配置。因此，濾色器排列具有前述的特征(I)。
[0138]如圖17所示，基本排列圖案P2由第一 A排列31a及第二 A排列31b、第一 B排列32a及第二 B排列32b構成。各排列31a、31b、32a、32b是將第二實施方式的各A、B排列27a、27b、28a、28b擴大至對應于4X4像素的排列圖案的排列。另外，基本排列圖案P2內的各A、B排列31a、31b、32a、32b的配置與圖9所示的第二實施方式的各A、B排列27a、27b、28a、28b 相同。
[0139]G濾光片23G呈矩形狀地配置于第一 A排列31a的外周部。而且，在第一 A排列31a的由G濾光片23G包圍的中央部以對應于2 X 2像素的正方排列圖案配置有R濾光片23R。另一方面，第二 A排列31b是將第一 A排列31a的R濾光片23R置換成B濾光片23B而得到的排列。
[0140]在第一 B排列32a的中央部設有將G濾光片23G以對應于2 X 2像素的正方排列圖案配置而成的G正方排列25。由此，濾色器排列具有前述的特征(5)。
[0141]另外，在第一 B排列32a的外周部以包圍G濾光片23G的方式配置有RB濾光片23R、23B。具體而言，從第一 B排列32a的圖中左上角沿圖中逆時針方向將B濾光片23B和R濾光片23R分別每隔3個像素地交替配置(BBBRRRBBBRRR)。另一方面，第二 B排列32b具有使第一 B排列32a的B濾光片23B與R濾光片23R的位置關系顛倒而得到的排列。
[0142]關于這樣的第一及第二 B排列32a、32b，也與第二實施方式同樣地，相對于各自的中心將B濾光片23B和R濾光片23R配置成點對稱。而且,在第一 A排列31a的通過R濾光片23R的水平、垂直行上配置B濾光片23B，在第二 A排列31b的通過B濾光片23B的水平、垂直行上配置R濾光片23R。此外，在各B排列32a、32b的通過四角部的水平、垂直行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。由此，在基本排列圖案P2內的水平、垂直行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。其結果是，濾色器排列具有前述的特征(4)。
[0143]返回到圖16，即使在將上述結構的基本排列圖案P2沿濾色器排列的水平方向及垂直方向排列配置的情況下，也與第二實施方式同樣地，G濾光片23G配置于濾色器排列的水平、垂直及傾斜(NE、NW)行內。而且，在濾色器排列的傾斜(NE、NW)行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。由此，濾色器排列具有前述的特征(2)、(7)。
[0144]另外，基本排列圖案P2內的與RGB濾光片23R、23B、23R對應的RGB像素的各像素數為16像素、32像素、16像素。因此，RGB像素的各像素數的比率為1:2:1,因此濾色器排列具有前述的特征(3)。
[0145]此外，如圖18的A部分所示，將濾色器排列的通過任意的濾色器的水平行LFs、垂直行LVs分別作為基準，將濾色器排列的垂直、水平方向上分別以4行間隔配置的水平行、垂直行設為“水平行LF”、“垂直行LV”。如圖18的B部分、C部分所示，水平行LF與垂直行LV交叉的位置所配置的RGB濾光片23R、23G、23B成為拜耳排列。由此，濾色器排列具有前述的特征⑶。
[0146]另外，基本排列圖案P2相對于其中心未形成點對稱。
[0147]如上述那樣，第三實施方式的濾色器排列除了具有第一實施方式的濾色器排列的特征(I)、(2)、(3)、(4)、(5)之外，還具有與第二實施方式的濾色器排列的特征(7)、(8)相同的特征。
[0148][彩色攝像元件的第四實施方式]
[0149]圖19是表示本發明的單板式的彩色攝像元件的第四實施方式的圖，尤其是示出了彩色攝像元件的濾色器排列。在上述第二及第三實施方式中，基本排列圖案具有正方排列圖案，但是在第四實施方式的彩色攝像元件35中，基本排列圖案具有對應于M X N (在第四實施方式中，M#N，且均為6以上的偶數)像素的排列圖案。
[0150]彩色攝像元件35的濾色器排列(以下，簡稱為濾色器排列)包含將RGB濾光片23R、23G、23B以與8 X 6像素對應的排列圖案排列而成的基本排列圖案P3，該基本排列圖案P3沿水平方向及垂直方向重復配置。因此，濾色器排列具有前述的特征(I)。
[0151]如圖20所示，基本排列圖案P3由第一 A排列36a及第二 A排列36b、第一 B排列37a及第二 B排列37b構成。上述各A、B排列36a、36b、37a、37b是將第二及第三實施方式的各A、B排列變更為對應于3X4像素的排列圖案的排列。
[0152]G濾光片23G呈矩形狀地配置于第一 A排列36a的外周部。而且，在第一 A排列36a的中央部兩個R濾光片23R并列地配置于水平方向。另一方面，第二 A排列36b與第二及第三實施方式同樣地是將第一 A排列36a的R濾光片23R置換成B濾光片23B而得到的排列。
[0153]在第一 B排列37a的中央部G濾光片23G并列地配置于水平方向。而且，在第一 B排列37a的外周部以包圍G濾光片23G的方式配置有RB濾光片23R、23B。具體而言，從第一 B排列37a的圖中左上角沿著圖中逆時針方向將兩個B濾光片23B與3個R濾光片23R交替配置(BBRRRBBRRR)。另一方面，第二 B排列37b具有使第一 B排列37a的B濾光片23B與R濾光片23R的位置關系顛倒而得到的排列。
[0154]這樣一來，各A、B排列36a、36b、37a、37b除了大小不同這一點之外，具有與第二及第三實施方式的各A、B排列基本上相同的排列圖案。因此，與第二及第三實施方式同樣地，在基本排列圖案P3內的水平、垂直行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。由此，濾色器排列具有前述的特征(4)。
[0155]返回到圖19，即使在將上述結構的基本排列圖案P3沿濾色器排列的水平方向及垂直方向排列配置的情況下，也與第二及第三實施方式同樣地，將G濾光片23G配置于濾色器排列的水平、垂直及傾斜(NE、NW)行內。而且，在濾色器排列的傾斜(NE、NW)行上分別配置I個以上的RB濾光片23R、23B。由此，濾色器排列具有前述的特征(2)、(7)。
[0156]另外，基本排列圖案P3內的與RGB濾光片23R、23B、23R對應的RGB像素的各像素數為12像素、24像素、12 像素。因此，RGB像素的各像素數的比率為1:2:1,因此濾色器排列具有前述的特征(3)。
[0157]此外，如圖21A部分、B部分、C部分所示，關于第四實施方式的濾色器排列，各水平行LF與各垂直行LV交叉的位置所配置的RGB濾光片23R、23G、23B也成為拜耳排列。各水平行LF以通過任意的濾色器的水平行LFs為基準而在濾色器排列的垂直方向上以3行間隔配置。而且，各垂直行LV以通過該濾色器的垂直行LVs為基準而在濾色器排列的水平方向上以4行間隔配置。由此，濾色器排列具有前述的特征(8)。
[0158]另外,基本排列圖案P3相對于其中心未形成點對稱,而且,在濾色器排列中未包含G正方排列25。
[0159]如上述那樣，第四實施方式的濾色器排列除了具有第一實施方式的濾色器排列的特征(I)、(2)、(3)、(4)之外，還具有與第二實施方式的濾色器排列的特征(7)、(8)相同的特征。
[0160][其他]
[0161 ] 在上述第二實施方式至第四實施方式中，基本排列圖案Pl~P3具有分別與6 X 6像素、8X8像素、6X8像素對應的排列圖案，但是基本排列圖案也可以具有與上述以外的MXN像素(M、N為6以上的偶數，且M = N或M關N均可，而且在M關N時，哪一方大均可)對應的排列圖案。在這種情況下，第一及第二 A排列、第一及第二 B排列分別具有對應于(M/2) X (N/2)像素的排列圖案。而且，各排列內的RGB濾光片23R、23G、23B的配置與上述各實施方式基本上相同。
[0162]此外，將通過任意的濾色器的水平行LFs、垂直行LVs分別作為基準，濾色器排列的垂直方向上以(M/2)行間隔配置的水平行LF與水平方向上以(N/2)行間隔配置的垂直行LV交叉的位置所配置的RGB濾光片23R、23G、23B成為拜耳排列。
[0163]另外，M和N優選為10以下。這是因為，在M和N超過10時(M、N>10)，去馬賽克算法處理等信號處理變得復雜化，相對于此，無法得到增大基本排列圖案的大小所產生的額外的效果。
[0164]上述各實施方式的R濾光片23R及B濾光片23B的配置并未限定為圖3~圖21所示的配置，在至少滿足前述的特征(4)的范圍內可以適當變更。而且，可以更換第一 A排列與第二 A排列、第一 B排列與第二 B排列各自的配置，而且，也可以更換第一及第二 A排列與第一及第二 B排列的配置。
[0165][變形例]
[0166]另外，在上述的各實施方式中，說明了采用綠(G)作為第一色并采用紅(R)及藍(B)作為第二色的例子，但是在濾色器中可使用的顏色并未限定為這些顏色，也可以使用與滿足以下條件的顏色對應的濾色器。
[0167]〈第一濾光片(第一色)的條件〉
[0168]在上述各實施方式中，作為本發明的具有第一色的第一濾光片，列舉G色的G濾光片為例進行了說明，但是也可以取代G濾光片，或者取代G濾光片的一部分，使用滿足下述條件(I)至條件(4)中的任一個的濾光片。
[0169]〔條件(I)〕
[0170]條件(I)是用于獲得亮度信號的貢獻率為50%以上。該貢獻率50%是為了對本發明的第一色(G色等)與第二色(R、B色等)進行區別而確定出的值，是以用于獲得亮度數據的貢獻率相對地比R色、B色等高的顏色包含于“第一色”的方式確定出的值。
[0171]另外，貢獻率小于50%的顏色成為本發明的第二色(R色、B色等)，具有該顏色的濾光片成為本發明的第二濾光片。 [0172]〔條件⑵〕
[0173]條件(2)是濾光片的透過率的峰值處于波長480nm以上且570nm以下的范圍內。濾光片的透過率使用例如由分光光度計測定出的值。該波長范圍是為了將本發明的第一色(G色等)與第二色(R、B色等)進行區別而確定出的范圍，是以不包含前述的貢獻率相對降低的R色、B色等的峰值且包含貢獻率相對升高的G色等的峰值的方式確定出的范圍。因此，可以使用透過率的峰值處于波長480nm以上且570nm以下的范圍內的濾光片作為第一濾光片。另外，透過率的峰值為波長480nm以上且570nm以下的范圍外的濾光片成為本發明的第二濾光片(R濾光片、B濾光片)。
[0174]〔條件⑶〕
[0175]條件(3)是波長500nm以上且560nm以下的范圍內的透過率比第二濾光片(R濾光片或B濾光片)的透過率高。在該條件(3)下，濾光片的透過率也使用例如由分光光度計測定出的值。該條件(3)的波長范圍也是為了對本發明的第一色(G色等)與第二色(R、B色等)進行區別而確定出的范圍，是具有前述的貢獻率相對地比R色或B色等高的顏色的濾光片的透過率高于RB濾光片等的透過率的范圍。因此，可以使用在透過率為波長500nm以上且560nm以下的范圍內相對高的濾光片作為第一濾光片，并使用透過率相對低的濾光片作為第二濾光片。
[0176]〔條件⑷〕
[0177]條件(4)是使用包含三原色中的最有助于亮度信號的顏色(例如RGB中的G色)和與這三原色不同的顏色的兩種顏色以上的濾光片作為第一濾光片。在這種情況下，第一濾光片的各色以外的顏色所對應的濾光片成為第二濾光片。
[0178]<多個種類的第一濾光片(G濾光片)>
[0179]因此，作為第一濾光片的G色的G濾光片并未限定為一個種類，也可以使用例如多個種類的G濾光片(Gl濾光片、G2濾光片)作為第一濾光片。即上述的各實施方式的濾色器(基本排列圖案)的G濾光片可以適當置換成Gl濾光片或G2濾光片。Gl濾光片使第一波長帶域的G光透過，G2濾光片使與Gl濾光片相關性高的第二波長帶域的G光透過(參照圖22)。
[0180]作為Gl濾光片,可以使用現存的G濾光片(例如第一實施方式的G濾光片)。而且，作為G2濾光片，可以使用與Gl濾光片相關性高的濾光片。在這種情況下，配置G2濾光片的受光元件的分光靈敏度曲線的峰值優選處于例如波長500nm至535nm的范圍(配置現存的G濾光片的受光元件的分光靈敏度曲線的峰值的附近)。另外，決定四種顏色(R、G1、G2、B)的濾色器的方法使用例如日本特開2003-284084號記載的方法。
[0181]將如此通過彩色攝像元件而取得的圖像的顏色分為四個種類，并使取得的顏色信息增加，由此與僅取得三個種類的顏色(RGB)的情況相比，能夠更準確地表現出顏色。即，能夠將眼睛看起來不同的顏色再現為不同的顏色，并將眼睛看起來相同的顏色再現為相同的顏色(提高“顏色的判別性”)。
[0182]另外，G1、G2濾光片的透過率與第一實施方式的G濾光片的透過率基本相同，因此用于獲得亮度信號的貢獻率高于50%。因此，G1、G2濾光片滿足前述的條件(I)。
[0183]另外，在表示濾色器排列(受光元件)的分光靈敏度特性的圖22中，各Gl、G2濾光片的透過率的峰值(各G像素的靈敏度的峰值)處于波長480nm以上且570nm以下的范圍內。各G1、G2濾光片的透過率在波長500nm以上且560nm以下的范圍內，高于RB濾光片的透過率。因此，各Gl、G2濾光片也滿足前述的條件(2)、(3)。
[0184]另外，各G1、G2濾光片的配置、個數可以適當變更。而且，也可以將G濾光片的種類增加為三個種類以上。
[0185]<透明濾光片(W 濾光片)>
[0186]在上述的實施方式中，主要示出了由與RGB色對應的彩色濾光片構成的濾色器，但是也可以將這些彩色濾光片的一部分設為透明濾光片W(白色像素)。尤其是優選取代第一濾光片(G濾光片)的一部分而配置透明濾光片W。通過如此將G像素的一部分置換成白色像素，即使像素大小微小化也能抑制顏色再現性的劣化。
[0187]透明濾光片W是透明色(第一色)的濾光片。透明濾光片W能夠使與可見光的波長域對應的光透過，例如是RGB的各色的光的透過率為50%以上的濾光片。透明濾光片W的透過率比G濾光片高，因此用于獲得亮度信號的貢獻率也比G色(60% )高，滿足前述的條件⑴。
[0188]在表示濾色器排列(受光元件)的分光靈敏度特性的圖23中，透明濾光片W的透過率的峰值(白色像素的靈敏度的峰值)處于波長480nm以上且570nm以下的范圍內。而且，透明濾光片W的透過率處于波長500nm以上且560nm以下的范圍內，比RB濾光片的透過率高。因此，透明濾光片W也滿足前述的條件(2)、(3)。另外，關于G濾光片也與透明濾光片W同樣地滿足前述的條件(I)~(3)。
[0189]這樣一來，透明濾光片W滿足前述的條件⑴~(3)，因此可以作為本發明的第一濾光片使用。另外，在濾色器排列中，將RGB三原色中的最有助于亮度信號的G色所對應的G濾光片的一部分置換成透明濾光片W，因此也滿足前述的條件(4)。
[0190]<翠綠色濾光片(E濾光片)>
[0191]在上述的實施方式中，主要示出了由與RGB色對應的彩色濾光片構成的濾色器，但也可以將這些彩色濾光片的一部分設為其他彩色濾光片，例如與翠綠(E)色對應的濾光片E (翠綠色像素)。尤其是可以取代第一濾光片(G濾光片)的一部分而配置翠綠色濾光片(E濾光片)。通過如此使用將G濾光片的一部分由E濾光片置換后的四種顏色的濾色器排列，能夠提聞売度聞的區域成分的再現，減少銀齒，并提聞分辨率感。
[0192]在表示濾色器排列(受光元件)的分光靈敏度特性的圖24中，翠綠色濾光片E的透過率的峰值(E像素的靈敏度的峰值)處于波長480nm以上且570nm以下的范圍內。而且，翠綠色濾光片E的透過率在波長500nm以上且560nm以下的范圍內，高于RB濾光片的透過率。因此，翠綠色濾光片E滿足前述的條件(2)、(3)。而且，在濾色器排列中，將RGB三原色中的最有助于亮度信號的G色所對應的G濾光片的一部分置換成翠綠色濾光片E，因此也滿足前述的條件(4)。
[0193]另外，在圖26所示的分光特性中，翠綠色濾光片E在比G濾光片靠短波長的一側具有峰值，但有時也在比G濾光片靠長波長的一側具有峰值(看起來稍接近黃色的顏色)。這樣一來，作為翠綠色濾光片E，能夠選擇滿足本發明的各條件的翠綠色濾光片，例如，也可以選擇滿足條件(I)那樣的翠綠色濾光片E。
[0194]<其他顏色的種類>
[0195]在上述的各實施方式中，說明了由原色RGB的濾色器構成的濾色器排列，但是本發明也可以應用于例如向原色RGB的互補色即C(青色)、M(品紅色)、Y(黃色)添加了 G的四種顏色的互補色系的濾色器的濾色器排列。在這種情況下，也將滿足上述條件(I)~
(4)中的任一個的濾色器作為本發明的第一濾光片，并將其他濾色器作為第二濾光片。
[0196]〈蜂窩配置〉 [0197]上述各實施方式的各濾色器排列包含各色的濾色器沿水平方向(H)及垂直方向(V) 二維排列而成的基本排列圖案，且該基本排列圖案沿水平方向(H)及垂直方向(V)重復配置，但是本發明沒有限定于此。
[0198]例如，也可以使用將上述的各實施方式的基本排列圖案繞光軸旋轉了 45°而得到的所謂蜂窩排列狀的基本排列圖案，并由將基本排列圖案沿傾斜方向(NE、NW)重復配置而成的排列圖案構成濾色器。
[0199]此外，本發明沒有限定為上述的實施方式，在不脫離本發明的宗旨的范圍內能夠進行各種變形，這是不言而喻的。
[0200]附圖標記說明
[0201]9…數碼相機，12、26、30、35…彩色攝像元件，23R…R濾光片，23G…G濾光片，23B…B 濾光片，27a、3la、36a…第一 A 排列，27b、3lb、36b…第二 A 排列，28a、32a、37a…第一 B排列，28b、32b、37b…第二 B排列，P、P1、P2、P3…基本排列圖案。
【權利要求】
1.一種彩色攝像元件，是在由排列于水平方向及垂直方向的光電轉換元件構成的多個像素上配置濾色器而成的單板式的彩色攝像元件， 上述濾色器的排列包含上述濾色器在水平方向及垂直方向上以與MXN像素對應的排列圖案排列而成的基本排列圖案，且該基本排列圖案在水平方向及垂直方向上重復配置，其中M、N為6以上的偶數， 上述基本排列圖案中，上述濾色器以與(M/2)X(N/2)像素對應的排列圖案排列而成的兩個種類的第一子排列和第二子排列分別各包含兩個，上述第一子排列及第二子排列在上述水平方向及垂直方向上相互相鄰地配置， 上述濾色器包括與一種顏色以上的第一色對應的第一濾光片和與用于獲得亮度信號的貢獻率比上述第一色低的兩種顏色以上的第二色對應的第二濾光片，而且，上述第一濾光片所對應的第一色的像素數的比率大于上述第二濾光片所對應的第二色的各色的像素數的比率， 上述第一濾光片呈矩形狀地配置于上述第一子排列的外周部，并且配置于上述第二子排列的中央部， 與上述第二色的各色對應的上述第二濾光片在上述基本排列圖案內在上述濾色器排列的水平、垂直方向的各濾光片行各濾光片行內配置I個以上。
2.根據權利要求1所述的彩色攝像元件，其中， 上述第二濾光片在上述濾色器的排列的斜右上及斜右下方向的行內配置I個以上。
3.根據權利要求2所述的彩色攝像元件，其中， 在上述基本排列圖案內的兩個上述第一子排列的中央部分別配置有不同的上述第二色的上述第二濾光片。
4.根據權利要求2或3所述的彩色攝像元件，其中， 上述基本排列圖案內的兩個上述第二子排列中與上述第二色的各色對應的上述第二濾光片的配置互不相同。
5.根據權利要求2~4中任一項所述的彩色攝像元件，其中， 上述第二子排列內的與上述第二色的各色對應的上述第二濾光片分別相對于上述第二子排列的中心配置成點對稱。
6.根據權利要求4或5所述的彩色攝像元件，其中， 上述第一色為綠色(G)，上述第二色為紅色(R)及藍色(B)， 以上述濾色器排列的包含任意的濾色器的水平行及垂直行為基準，上述濾色器的排列的上述水平方向上以(M/2)行間隔配置的垂直行與上述垂直方向上以(N/2)行間隔配置的水平行交叉的位置所配置的上述第一濾光片及第二濾光片成為拜耳排列。
7.根據權利要求1~6中任一項所述的彩色攝像元件，其中， 在上述M和N分別為8以上的情況下，在上述第二子排列的中央部包含由上述第一濾光片構成的與2X2像素對應的正方排列。
8.根據權利要求1~7中任一項所述的彩色攝像元件，其中， 上述M和N分別為10以下。
9.根據權利要求1~8中 任一項所述的彩色攝像元件，其中， 上述M和N滿足M = N。
10.根據權利要求1~8中任一項所述的彩色攝像元件，其中，上述M和N滿足M關N。
11.一種攝像裝置 ，具備權利要求1~10中任一項所述的彩色攝像元件。
【文檔編號】H04N9/07GK104025582SQ201280065335
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月27日 優先權日:2011年12月27日
【發明者】田中誠二, 河合智行, 林健吉 申請人:富士膠片株式會社