[發(fā)明專利]彩色攝像元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280065005.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104025578A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田中誠(chéng)二;河合智行;林健吉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 富士膠片株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H04N9/07
• 分類號(hào): H04N9/07;H01L27/14
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 熊傳芳;蘇卉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及彩色攝像元件，尤其是涉及能夠減少彩色莫爾條紋的發(fā)生及實(shí)現(xiàn)高分辨率化的彩色攝像元件。

背景技術(shù)

在單板式的彩色攝像元件中，由于在各像素上分別設(shè)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為RAW圖像(馬賽克圖像)，通過(guò)從周圍的像素對(duì)缺失的顏色的像素進(jìn)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(wèn)題的是高頻的圖像信號(hào)的再現(xiàn)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(chǎn)生混淆現(xiàn)象，因此抑制彩色莫爾條紋(偽色)的發(fā)生并且擴(kuò)寬再現(xiàn)帶域而實(shí)現(xiàn)高分辨率化這樣的情況是重要的課題。

去馬賽克算法處理是根據(jù)單板式的彩色攝像元件的濾色器排列所對(duì)應(yīng)的馬賽克圖像而對(duì)應(yīng)各像素來(lái)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三種顏色的濾色器構(gòu)成的攝像元件的情況下，是根據(jù)由RGB構(gòu)成的馬賽克圖像而對(duì)應(yīng)各像素來(lái)算出RGB全部的顏色信息的處理。

在單板彩色攝像元件中應(yīng)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(pán)式格紋狀，并將紅(R)、藍(lán)(B)配置成線型順序，因此生成G信號(hào)為傾斜方向且R、B信號(hào)為水平、垂直方向的高頻信號(hào)時(shí)的再現(xiàn)精度成為問(wèn)題。

在圖27的A部分所示的黑白的縱條紋花樣(高頻圖像)入射到圖27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(dāng)將其向拜耳的顏色排列分配而對(duì)應(yīng)各顏色進(jìn)行比較時(shí)，如圖27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(lái)為黑白圖像，相對(duì)于此，在RGB間未產(chǎn)生深度差(等級(jí)差)，但是通過(guò)顏色排列和輸入頻率而成為著色的狀態(tài)。

同樣地，在圖28的A部分所示的傾斜的黑白的高頻圖像入射到圖28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(dāng)將其向拜耳的顏色排列分配而對(duì)應(yīng)各顏色進(jìn)行比較時(shí)，如圖28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(shè)黑色的值為0且白色的值為255時(shí)，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(lái)，在拜耳排列中，無(wú)法使傾斜的高頻圖像準(zhǔn)確地再現(xiàn)。

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(zhì)構(gòu)成的光學(xué)低通濾波器配置于彩色攝像元件的前表面，通過(guò)光學(xué)性地使高頻減低而回避。然而，在該方法中，雖然由高頻信號(hào)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(wèn)題。

為了解決這樣的問(wèn)題，提出了將彩色攝像元件的濾色器排列設(shè)為滿足以下排列限制條件的三色隨機(jī)排列的彩色攝像元件的方案：任意的關(guān)注像素在關(guān)注像素的四邊中的任一邊與包含關(guān)注像素的顏色在內(nèi)的三種顏色相鄰的(專利文獻(xiàn)1)。

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(gè)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個(gè)對(duì)角方向以第一預(yù)定的周期交替配置，并且沿著另一個(gè)對(duì)角方向以第二預(yù)定的周期交替配置(專利文獻(xiàn)2)。

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(gè)像素沿著垂直方向呈鋸齒狀地錯(cuò)開(kāi)配置，由此使RGB各自的出現(xiàn)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(guò)全部的顏色(專利文獻(xiàn)3)。

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(kāi)三個(gè)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(xiàn)4)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2000-308080號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2005-136766號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)平11-285012號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)平8-23543號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

專利文獻(xiàn)1記載的彩色攝像元件由于濾光片排列隨機(jī)，因此在進(jìn)行后段的去馬賽克算法處理時(shí)，需要對(duì)應(yīng)各隨機(jī)圖案進(jìn)行最優(yōu)化，存在去馬賽克算法處理變得煩雜這樣的問(wèn)題。而且，在隨機(jī)排列中，對(duì)于低頻的彩色莫爾條紋有效，但是對(duì)于高頻部的偽色無(wú)效。

專利文獻(xiàn)2記載的圖像傳感器將G像素(亮度像素)配置成棋盤(pán)式格紋狀，因此存在極限分辨率區(qū)域(尤其是傾斜方向)中的像素再現(xiàn)精度不良這樣的問(wèn)題。