[發明專利]彩色攝像元件及攝像裝置

無效

• 申請號: 201280065014.0
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN104025580A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 田中誠二;河合智行;林健吉
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: H04N9/07
• 分類號: H04N9/07
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 熊傳芳;蘇卉

技術領域

本發明涉及彩色攝像元件及攝像裝置，尤其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及攝像裝置。

背景技術

具備CCD彩色攝像元件或CMOS彩色攝像元件等彩色攝像元件并取得數字圖像的數碼相機(攝像裝置)正在普及。近年來，數碼相機根據彩色攝像元件的種類而能夠生成各種圖像數據。

例如，在專利文獻1至3記載的數碼相機中，包括：將彩色攝像元件的全部像素以預定圖案排列的第一組RGB像素；及具有與第一組RGB像素相同的排列圖案且以與第一組RGB像素分別相鄰的方式配置的第二組像素。具體而言，第二組RGB像素相對于第一組RGB像素分別沿水平、垂直方向錯開1/2像素間隔地配置。由此，能得到由第一組或第二組中的一方的RGB像素構成的普通攝影圖像、由第一組及第二組雙方的RGB像素構成的高分辨率圖像。而且，通過使第一組及第二組RGB像素的信號電荷蓄積時間(電氣性的曝光時間)不同而能得到靈敏度不同的圖像，因此基于這些靈敏度不同的兩個種類的圖像能得到動態范圍(DR)擴展(擴大)后的寬DR圖像。

另外，在專利文獻4至8記載的數碼相機中，通過使第一組RGB像素與第二組RGB像素的面積不同而能得到靈敏度不同的圖像，因此能得到寬DR圖像。

此外，將第一組像素和第二組像素分別作為對來自不同方向的入射光靈敏度變高的相位差像素，由此能得到由具有視差的兩個視點的視點圖像構成的能夠體視的視差圖像。

在這樣的各種數碼相機中多設有單板式的彩色攝像元件。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。

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三種顏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。

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。

在圖35的A部分所示的黑白的縱條紋花樣(高頻圖像)入射到圖35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35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。

同樣地，在圖36的A部分所示的傾斜的黑白的高頻圖像入射到圖36B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36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0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。

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。

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9)。

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10)。