[发明专利]彩色摄像元件和摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及彩色摄像元件和摄像装置，特别是涉及能够降低彩色莫尔条纹的发生和实现高分辨率化的彩色摄像元件以及使用了那样的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，在各像素上分别设置单色的滤色器，因此各像素仅具有单色的颜色信息。因此，单板彩色摄像元件的输出图像成为RAW图像(马赛克图像)，因此通过根据周围的像素对欠缺的颜色的像素进行插值的处理(去马赛克算法处理)而得到多通道图像。在该情况下成为问题的是高频的图像信号的再现特性，彩色摄像元件与白黑用的摄像元件相比，在所摄像的图像中容易发生混淆，因此降低彩色莫尔条纹(伪色)的发生并扩展再现频带而进行高分辨率化是重要的课题。

在单板式彩色摄像元件中最为广泛使用的滤色器的颜色排列即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27(A)所示的白黑的纵条纹图案(高频图像)入射到图27(B)所示的具有拜耳排列的滤色器的彩色摄像元件的情况下，如果将其分成拜耳颜色排列而对每色进行比较，则如图27(C)至(E)所示，R成为较浅的平坦的彩色图像，B成为较浓的平坦的彩色图像，G成为浓淡的马赛克状的彩色图像，与本来是白黑图像相对，尽管是RGB间未出现浓度差(电平差)的图像，但根据颜色排列和输入频率会成为着了色的状态。

同样，在图28(A)所示的倾斜的白黑的高频图像入射到图28(B)所示的具有拜耳排列的滤色器的摄像元件的情况下，如果将其分成拜耳颜色排列而对每色进行比较，则如图28(C)至(E)所示成为R和B为浅且平坦、G为浓且平坦的彩色图像，假设黑的值为0，白的值为255，则倾斜的白黑的高频图像中，仅G为255，因此会成为绿色。如此，在拜耳排列中，无法准确地对倾斜的高频图像进行再现。

通常，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于彩色摄像元件的前表面，通过对高频光学性地进行降低而回避。可是，在该方法中，存在如下问题：虽然能够降低因高频信号的重叠而引起的着色，但是分辨率会因该弊端而降低。

为了解决这种问题，提出了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，该三色随机排列满足下述排列限制条件：任意的关注像素与包含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，提出了如下的滤色器排列的图像传感器(彩色摄像元件)：具有分光灵敏度不同的多个滤光片，其中第一滤光片和第二滤光片在图像传感器的像素格子的一对角方向上以第一预定的周期交替地配置并且在另一对角方向上以第二预定的周期交替地配置(专利文献2)。

此外，提出了如下的颜色排列：在RGB的三原色的彩色固体摄像元件(彩色摄像元件)中，将水平地配置有R、G、B的三个像素的组在垂直方向上锯齿形地错开而配置，从而使RGB各自的出现频率均等，且使摄像面上的任意的直线(水平、垂直、倾斜的直线)通过全部颜色(专利文献3)。

此外，另外，提出了如下的彩色摄像元件：将RGB的三原色中的R、B在水平方向和垂直方向上分别隔着三个像素而配置，在这些R、B之间配置G(专利文献4)。

专利文献

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记载的彩色摄像元件存在如下问题：由于滤光片排列变得随机，因此在进行后段的去马赛克算法处理时，需要对应每个随机图案成为最佳，去马赛克算法处理变得复杂。另外，在随机排列中，低频的彩色莫尔条纹是有效的，但是针对高频部的伪色并非有效。在此，所谓去马赛克算法处理是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，也称作去马赛克化处理、或去马赛克算法处理(在本说明书内相同)。

另外，专利文献2记载的彩色摄像元件中，将G像素(亮度像素)配置成交错相间的棋盘格纹状，因此存在极限分辨率区域(特别是倾斜方向)中的像素再现精度不良的问题。