[发明专利]彩色成像元件

说明书

技术领域

本发明涉及彩色成像元件，具体地，涉及能够抑制颜色波纹产生的彩色成像元件。

背景技术

在包括单板彩色成像元件的彩色成像设备中，来自彩色成像元件的输出图像是RAW图像（镶嵌图像，mosaic image）。因此，通过根据周围像素对丢失颜色的像素进行内插处理（去马赛克处理）来获得多通道图像。该情况下，在高频图像信号的再现特性中存在问题。

作为在单板彩色成像元件中最为广泛使用的颜色阵列的原色Bayer阵列包括以方格图案排列的绿色（G）像素以及线性排列的红色（R）和蓝色（B）像素。因此，存在这样的问题，即，由于超出颜色再现带的高频信号的交叠以及由于色相（phase of color）的偏离而产生了低频着色（颜色波纹）。

如图14（A）所示的黑白竖条纹图案（高频图像）进入图14（B）所示的Bayer阵列成像元件，该图案被分类成Bayer颜色阵列，以比较这些颜色。如图14（C）至14（E）所示，R形成浅的单色图像（flatcolorimage），B形成深的单色图像，以及G形成明暗镶嵌彩色图像。尽管RGB之间相对于原始黑白图像不存在密度差异（水平差异），但是图像根据颜色阵列和输入频率来着色。

类似地，图15（A）所示的黑白斜高频图像进入图15（B）所示的Bayer阵列成像元件，该图像被分类成Bayer颜色阵列，以比较这些颜色。如图15（C）至15（E）所示，R和B形成浅的单色图像，而G形成深的单色图像。假设黑色的值为0，而白色的值为255，则由于仅G为255，因此黑白斜高频图像变绿。这样，不能在Bayer阵列中正确地再现斜高频图像。

在使用单板彩色成像元件的彩色成像设备中，通常在彩色成像元件的前面布置由诸如晶体之类的各向异性物质形成的光学低通滤色器，从而防止光学减少高频波。但是，尽管该方法能够减少由于对高频信号的交叠所产生的着色，但是仍然存在分辨率相应减小的问题。

为了解决该问题，提出了一种彩色成像元件，其中该彩色成像元件的滤色器阵列是满足如下阵列约束的三色随机阵列，在该阵列约束中，任意目标像素与该目标像素四面的包括目标像素颜色在内的三种颜色相邻（PTL1）。

还提出了一种滤色器阵列的图像传感器，其中该图像传感器包括具有不同光谱敏感度的多个滤色器，该多个滤色器中的第一和第二滤色器在图像传感器的像素栅格的一个对角线方向上以第一预定周期交替排列，并且在另一对角线方向上以第二预定周期交替排列（PTL2）。

同时，PTL3描述了一种技术，其使用Bayer阵列镶嵌图像的目标像素的周围像素来计算水平、垂直、和倾斜（NE、NW）方向（四个方向）上的相关性，并且根据所计算出的相关性的比值来施加权重，从而对像素进行内插。

还提出了一种彩色成像元件，其中在水平和垂直方向上的每三个像素中布置RGB的三原色中的R和B，并且在R和B之间布置G（PTL4）。

彩色成像元件的滤色器阵列包括对应于4×4像素的基本阵列图案，并且在水平和垂直方向上重复布置该基本阵列图案。基本阵列图案中RGB像素的数量分别为两个像素、十二个像素、和两个像素。因此，RGB像素数量之比为1:6:1，并且所布置的G像素明显多于R和B像素。

{引用列表}

{专利文献}

{PTL1}日本专利申请公开No.2000-308080

{PTL2}日本专利申请公开No.2005-136766

{PTL3}日本专利申请公开No.2010-104019

{PTL4}日本专利申请公开No.8-23543

发明内容

{技术问题}

PTL1描述的三色随机阵列对低频颜色波纹是有效的，但是对高频部分的假色（false color）无效。

在PTL2描述的图像传感器的滤色器阵列中，在滤色器阵列的水平和垂直方向上按行周期性地排列R、G和B滤色器。在PTL2描述的发明中的对从包括滤色器阵列的图像传感器输出的镶嵌图像进行去马赛克处理的过程中，在目标像素周围提取预定图像大小的局部区域，计算与该局部区域中目标像素颜色的颜色分布形状以及将要估计的另一颜色的颜色分布形状相关的统计值，并且基于目标像素位置处的颜色强度以及基于颜色分布形状的统计值来对颜色分布形状进行线性回归，从而计算目标像素位置处另一颜色的估计值。在PTL2描述的发明中，与颜色分布形状相关的统计值（协方差值）的计算以及回归计算过程是必须的，因此存在图像处理复杂的问题。