[发明专利]彩色摄像元件及摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及彩色摄像元件以及摄像装置，尤其是涉及能够降低彩色莫尔条纹的产生以及实现高分辨率化的彩色摄像元件以及具有这种彩色摄像元件的摄像装置。

背景技术

在单板式彩色摄像元件中，分别在各像素上设有单色的滤色器，所以各像素只具有单色的颜色信息。因此，单板彩色摄像元件的输出图像是RAW图像(马赛克图像)，所以通过根据周围的像素对缺失颜色的像素进行插值的处理(去马赛克算法处理)而获得多通道图像。在该情况下成为问题的是高频的图像信号的再现特性，彩色摄像元件与黑白用的摄像元件相比，容易在拍摄到的图像中产生混淆，所以抑制彩色莫尔条纹(伪色)的产生并且扩大再现频带而进行高分辨率化是重要的课题。

作为单板式彩色摄像元件中最广泛采用的滤色器的颜色排列的原色系拜耳排列将绿色(G)像素以交错相间的棋盘格纹状配置，并线性地依次配置红色(R)、蓝色(B)，因此，在G信号生成倾斜方向的高频信号时，R、B信号生成水平、垂直方向的高频信号时的再现精度成为问题。

在图12(A)所示的黑白的纵条纹图案(高频图像)入射到具有图12(B)所示的拜耳排列的滤色器的彩色摄像元件的情况下，若将其分成拜耳颜色排列并对每色进行比较，则如图12(C)至(E)所示，成为R为淡且平坦、B为浓且平坦、G为浓淡的马赛克状的彩色图像，与本来为黑白图像相对，尽管是RGB之间没有浓度差(电平差)的图像，但根据颜色排列与输入频率会成为着了色的状态。

同样，在将图13(A)所示的倾斜的黑白高频图像入射到具有图13(B)所示的拜耳排列的滤色器的摄像元件的情况下，若将其分成拜耳颜色排列并对每色进行比较，则如图13(C)至(E)所示，成为R与B为淡且平坦、G为浓且平坦的彩色图像，若将黑色值设为0、将白色值设为255，则由于倾斜的黑白高频图像中仅G为255，因此会变成绿色。如此，在拜耳排列中无法正确地再现倾斜的高频图像。

一般而言，在使用单板式彩色摄像元件的摄像装置中，将由水晶等双折射物质构成的光学低通滤光片配置在彩色摄像元件的前表面上，通过光学性地降低高频而进行回避。但是，在该方法中存在如下问题：虽然能够减轻因高频信号的重叠而产生的着色，但分辨率会因该弊端而下降。

为了解决这种问题，提出有一种将彩色摄像元件的滤色器排列设为三色随机排列的彩色摄像元件，其中上述三色随机排列满足下述排列限制条件：任意关注像素与含有关注像素的颜色的三种颜色在关注像素的四边中的任一边相邻(专利文献1)。

另外，提出有一种滤色器排列的图像传感器(彩色摄像元件)，上述滤色器排列具有分光灵敏度不同的多个滤光片，其中第一滤光片与第二滤光片以第一预定周期交替地配置在图像传感器的像素格子的一对角线方向上，并且以第二预定周期交替地配置在图像传感器的像素格子的另一对角线方向上(专利文献2)。

此外，提出有一种下述颜色排列：在RGB的三原色的彩色固体摄像元件(彩色摄像元件)中，通过将水平地配置有R、G、B的三个像素的组交错地配置在垂直方向上，使RGB各自的出现概率均等，并且使摄影面上的任意直线(水平、垂直、倾斜的直线)通过全部的颜色(专利文献3)。

此外，提出有一种下述彩色摄像元件：RGB的三原色中的R、B分别在水平方向以及垂直方向上隔着三个像素而配置，并在这些R、B之间配置G(专利文献4)。

专利文献1:日本特开2000－308080号公报

专利文献2:日本特开2005－136766号公报

专利文献3:日本特开平11－285012号公报

专利文献4:日本特开平8－23543号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1所记载的彩色摄像元件存在如下问题：由于滤光片排列是随机的，因此在进行后段的去马赛克算法处理时，需要对每个随机图案进行最优化，去马赛克算法处理变得复杂。另外，在随机排列中，对低频的彩色莫尔条纹有效，但对高频部的伪色无效。在此，去马赛克算法处理是指根据与单板式彩色摄像元件的滤色器排列相伴的RGB的马赛克图像对应每个像素算出(以去马赛克算法的方式转换)RGB的全部的颜色信息的处理，也称为去马赛克算法(デモザイキング)处理或者去马赛克算法(同時化)处理(在本说明书中相同)。

另外，专利文献2所记载的彩色摄像元件中，由于G像素(亮度像素)配置成交错相间的棋盘格纹状(棋盘方格状)，因此存在边界分辨率区域(尤其是倾斜方向)的像素再现精度不良的问题。