CN103283240B

CN103283240B - 彩色成像设备

Info

Publication number: CN103283240B
Application number: CN201280004437.1A
Authority: CN
Inventors: 林健吉; 田中诚二; 河合智行
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-02-17
Also published as: US8743246B2; EP2680591A1; CN103283240A; JPWO2012114992A1; EP2680591A4; US20130286262A1; EP2680591B1; WO2012114992A1; JP5380629B2

Abstract

与普通随机布置相比，可以减少假彩色的发生，实现较高分辨率，以及简化以下处理。颜色滤光器布置包括基本布置模式(P1，由粗边界划界的模式)，其包括与3×3像素相对应的正方形布置模式。该基本布置模式(P1)在水平和垂直方向上重复。在基本布置模式(P1)中，作为基于辉度的像素的G滤光器被定位在四个角落和中心处，或者换句话说，以便形成两条对角线。结果，G滤光器在颜色滤光器布置中被定位在水平、垂直、以及对角线方向上的每条线中，并且颜色滤光器布置包含与2×2像素相对应的正方形布置，包括G滤光器。另外，对获取基本布置模式(P1)的辉度信号贡献最大的G像素的数目的比例大于用于其他颜色(即，R像素和B像素)的像素的数目的相应比例；因此，比例对于同时处理有效。

Description

彩色成像设备

技术领域

本发明涉及彩色成像设备，并且特别地，涉及可以减少彩色云纹的发生和实现高分辨率的彩色成像设备。

背景技术

因为单面板彩色成像设备的输出图像是RAW图像(马赛克图像)，所以通过用于从周围像素(同步处理和去马赛克处理)插入失踪颜色的像素的处理获得多通道图像。在该情况下，存在高频图像信号的再现特征的问题，并且存在重要的是通过扩展再现带同时抑制彩色云纹(假彩色)的出现来实现高分辨率的问题，这是因为在彩色成像设备中，与单色成像设备相比，在所捕捉的图像中容易生成混淆。

在作为在单面板彩色成像设备中广泛使用的彩色阵列的原色系统拜耳(Bayer)阵列中，因为绿色(G)像素被布置为方格模式，并且红色(R)像素和蓝色(B)像素以行依序地被布置，存在当高频信号在用于G信号的对角线方向上被生成时的再现准确度和当高频信号在水平和垂直方向上被生成用于R和B信号时的再现准确度的问题。

在如图22的(A)部分中所示的单色垂直条纹模式(高频图像)进入图22的(B)部分中所示的拜耳阵列的成像设备的情况下，当所进入的模式被分配给拜耳彩色阵列并且与每个颜色相比较时，如图22的(C)至(E)部分中所示，亮平场(flat)中的R的彩色图像、暗平场中的B的彩色图像、以及亮/暗马赛克中的G的彩色图像被生成，并且在R、G和B之间不存在浓度差(水平差)的原始单色图像变为根据彩色阵列和输入频率被上色的状态。

类似地，在如图23的(A)部分中所示的对角线单色高频图像进入图23的(B)部分中所示的拜耳阵列的成像设备的情况下，当进入的模式被分配给拜耳彩色阵列并且被比较用于每种颜色，如图23的(C)至(E)部分中所示，亮平场中的R和B的彩色图像和暗平场中的G的彩色图像被生成，并且当假设黑色值是0并且白色值是255时，对角线单色高频图像变为绿色，这是因为仅G变为255。如上所述，在拜耳阵列中，对角线高频图像不能被适当地再现。

通常，在使用单面板类型彩色成像设备的成像装置中，由诸如水晶的双折射材料构成的光学低通滤光器被布置在彩色成像设备的前面，并且高频被避免，以便在光学上被减小。然而，在该方法中，可以减少通过高频信号的叠合的上色，但是存在由于有害影响导致降低分辨率的问题。

为了解决这样的问题，已经提出一种彩色成像设备，其中，彩色成像设备的颜色滤光器阵列是满足给定对焦像素邻近包括对焦像素的颜色的三种颜色或者对焦像素的四个侧面中的任一个的阵列限制条件的三色随机阵列(PTL1)。

另外，已经提出一种颜色滤光器阵列的图像传感器，该图像传感器包括具有不同光谱灵敏度的多个滤光器，并且其中，滤光器中的第一滤光器和第二滤光器以第一特定循环在图像传感器的像素网格的一个对角线方向上交替地布置，并且以第二特定循环在另一个对角线方向上交替地布置(PTL2)。

另外，已经提出一种彩色阵列，其中，在三原色R、G和B的彩色固态成像设备中，R、G和B的出现几率被均衡，并且成像表面上的给定直线(水平、垂直或对角线直线)通过布置3个像素集合经过所有颜色，其中，R、G和B水平地被布置成使得所述集合垂直地以锯齿形方式移位(PTL3)。

另外，已经提出一种彩色成像设备，其中，三原色R、G和B中的R和B每三个像素布置在水平方向和垂直方向上，并且G布置在R和B之间(PTL4)。

{引用列表}

{专利文献}

{PTL1}日本专利申请特开No.2000-308080

{PTL2}日本专利申请特开No.2005-136766

{PTL3}日本专利申请特开No.11-285012

{PTL4}日本专利申请特开No.8-23543

发明内容

{技术问题}

在PTL1中论述的彩色成像设备具有随机颜色滤光器阵列，并且在彩色成像设备中，当执行后续同步(内插)处理时，必须对于每个随机模式执行优化，使得存在同步处理变得复杂的问题。另外，随机阵列在低频彩色云纹方面有效，并且在高频部分的假彩色方面无效。

另外，在PTL2中论述的图像传感器中，G像素(辉度像素)以方格模式被布置，使得存在极限分辨率区域(特别是在对角线方向上)中的像素再现准确度不太好的问题。

在PTL3中论述的彩色固态成像设备中，存在因为用于所有颜色的颜色滤光器都存在于给定直线上，可以抑制假彩色的出现的优点，然而，与拜耳阵列相比，存在高频再现性被降低的问题，因为R的像素数、G的像素数、以及B的像素数的比率相等。注意，在拜耳阵列的情况下，对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率是R像素的数目和B像素的数目的每个比率的两倍。

另一方面，PTL4中论述的彩色成像设备在水平或垂直方向上的高频部分的假彩色方面不是有效的，这是因为G像素的数目的比率与R像素的数目和B像素的数目的每个比率都高于拜耳阵列的比率，并且仅G像素的一行存在于水平或垂直方向上。

本发明在考虑这些情况下作出，并且本发明的目标在于，与传统随机阵列相比，提供可以减少假彩色的出现，实现高分辨率，以及简化后续处理的彩色成像设备。

问题的解决方案

为了达到该目标，根据本发明的一方面的彩色成像设备是单面板类型彩色成像设备，其中，特定颜色滤光器阵列的颜色滤光器被部署在由布置在水平方向和垂直方向上的光电转换设备构成的多个像素上，并且在彩色成像设备中，颜色滤光器阵列包括N×N(N：3或更大的奇数)的基本阵列模式，其中，布置与对获得辉度信号贡献最大的第一颜色相对应的第一滤光器和与不同于第一颜色的两种或更多颜色相对应的第二滤光器，并且在水平方向和垂直方向上重复地布置基本阵列模式，第一滤光器被布置在基本阵列模式中的两条对角线上，并且与第一滤光器相对应的第一颜色的像素数的比率大于与第二滤光器相对应的第二颜色中的每个的像素数的比率。

在根据本发明的一方面的彩色成像设备中，N×N(N：3或更大的奇数)的基本阵列模式，其中，与对获得辉度信号贡献最大的第一颜色相对应的第一滤光器和与不同于第一颜色的两种或更多第二颜色相对应的第二滤光器在水平方向和垂直方向上重复地被布置。结果，当执行处理时，根据模式可以重复地执行后续同步(内插)处理，使得与传统随机阵列相比，可以简化后续处理。

另外，可以改进高频区域中的同步处理的再现准确度，因为与对获得辉度信号贡献最大的第一颜色相对应的第一滤光器被布置在基本阵列模式中的两个对角线上，即，一个或多个第一滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。另外，可以抑制混淆，并且可以改进高频再现性，因为使得与第一滤光器相对应的第一颜色的像素数的比率不同于分别与第二滤光器相对应的第二颜色中的每个的像素数的比率，并且特别是，使得对获得辉度信号贡献最大的第一颜色的像素数的比率大于分别与第二滤光器相对应的第二颜色中的每种颜色的像素数的比率。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望基本阵列模式包括3×3像素。即，最期望基本阵列模式包括3×3像素。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望第一滤光器和第二滤光器被布置成使得所述颜色滤光器阵列和通过在水平方向或垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ(n：自然数)获得的颜色滤光器阵列基本相同。结果，在捕捉静止图像时的成像处理和在捕捉运动图像时的成像处理可以被设置为公共处理(commonprocessing)。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望第一滤光器和第二滤光器被布置成，使得所述颜色滤光器阵列和通过在水平方向或垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/4ⁿ(n：自然数)获得的颜色滤光器阵列基本相同。结果，在捕捉静止图像时的成像处理和在捕捉运动图像时的成像处理可以被设置为公共处理。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望第一滤光器被布置成使得颜色滤光器阵列中的第一滤光器的阵列和通过在水平方向或垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ(n：自然数)获得的颜色滤光器阵列中的第一滤光器的阵列基本相同。即，作为成像处理的主要部分的第一滤光器的布置基本相同，而不管是否执行下采样/读出处理。结果，可以减少成像处理的负载。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望一个或多个第一滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、右上对角线、以及右下对角线方向的每条线中。当第一滤光器被布置在基本阵列模式中的两条对角线上时，满足上述情况。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望颜色滤光器阵列包括与由第一滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。结果，使用2×2像素的像素值，可以从水平、垂直、右上对角线、以及右下对角线方向确定具有高相关性的方向。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望特定基本阵列模式中的颜色滤光器阵列关于基本阵列模式的中心是点对称的。结果，可以减小在下游中提供的处理电路的电路规模。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望特定基本阵列模式中的颜色滤光器阵列关于经过基本阵列模式的中心的水平、垂直、右上对角线、以及右下对角线方向的所述线中的至少一条线是线对称的。结果，可以减小在下游提供的处理电路的电路规模。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望第一颜色是绿(G)色，以及第二颜色是红(R)色和蓝(B)色。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望颜色滤光器包括分别与红(R)色、绿(G)色、以及蓝(B)色相对应的R滤光器、G滤光器、以及B滤光器，并且基本阵列模式是与3×3像素相对应的正方形阵列模式，并且在基本阵列模式中，G滤光器被布置在中心和四个角落处，B滤光器或R滤光器被布置在垂直方向上，并且未布置在垂直方向上的B滤光器或R滤光器的滤光器被布置在水平方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器。基本阵列模式是3×3像素的基本模式的实例，其中，G滤光器被布置在基本阵列模式中的两条对角线上。

在根据本发明的另一方面的彩色成像设备中，期望颜色滤光器包括分别与红(R)色、绿(G)色、以及蓝(B)色相对应的R滤光器、G滤光器、以及B滤光器，并且基本阵列模式是与3×3像素相对应的正方形阵列模式，并且在基本阵列模式中，G滤光器被布置在中心和四个角落处，B滤光器或R滤光器被布置在中上、以及中左或中右处，并且未布置在中上处的B滤光器或R滤光器的颜色滤光器被布置在其他框中。基本阵列模式是3×3像素的基本模式的实例，其中，G滤光器被布置在基本阵列模式中的两条对角线上。

{本发明的有益效果}

根据本发明，与传统随机阵列相比，可以减少假彩色的出现，可以实现高分辨率，并且可以简化后续处理。

附图说明

{图1}图1是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第一实施例的视图。

{图2}图2是图示包括在第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列中的基本阵列模式的视图。

{图3}图3是图示包括在第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列中的6×6像素的基本阵列模式被划分为3×3像素的A阵列和B阵列，并且布置A阵列和B阵列的状态的视图。

{图4}图4是用于解释从包括在第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列中的2×2像素的G像素的像素值确定相关方向的方法的视图。

{图5}图5是用于解释包括在彩色成像设备的颜色滤光器阵列中的基本阵列模式的概念的视图。

{图6}图6是图示根据本发明的单面板彩色成像设备的第二实施例的视图。

{图7}图7是图示第二实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在水平方向上被下采样至1/2ⁿ，图7的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/2的情况，图7的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/4的情况，以及图7的(C)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/8的情况。

{图8}图8是图示第二实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在垂直方向上被下采样至1/2ⁿ，图8的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/2的情况，图8的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/4的情况，以及图8的(C)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/8的情况。

{图9}图9是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第三实施例的视图。

{图10}图10是图示第三实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在垂直方向上被下采样至1/2ⁿ，图10的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/2的情况，图10的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/4的情况，以及图10的(C)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/8的情况。

{图11}图11是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第四实施例的视图。

{图12}图12是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第五实施例的视图。

{图13}图13是图示第五实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在水平方向上被下采样至1/4ⁿ，图13的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/4的情况，并且图13的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/16的情况。

{图14}图14是图示第五实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在垂直方向上被下采样至1/4ⁿ，图14的(A)部分图示彩色颜色滤光器阵列被下采样至1/4的情况，以及图14的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/16的情况。

{图15}图15是图示第五实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在水平方向上被下采样至1/2ⁿ，图15的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/2的情况，以及图15的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/8的情况。

{图16}图16是图示G滤光器的阵列模式的视图。

{图17}图17是图示第五实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在垂直方向上被下采样至1/2ⁿ，图17的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/2的情况，以及图17的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/8的情况。

{图18}图18是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第六实施例的视图。

{图19}图19是图示第六实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在垂直方向上被下采样至1/4ⁿ，图19的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/4的情况，以及图19的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/16的情况。

{图20}图20是图示第六实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的视图，其在垂直方向上被下采样至1/2ⁿ，图20的(A)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/2的情况，以及图20的(B)部分图示颜色滤光器阵列被下采样至1/8的情况。

{图21}图21是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第七实施例的视图。

{图22}图22是用于解释包括传统拜耳阵列的颜色滤光器的彩色成像设备的问题的视图。

{图23}图23是用于解释传统拜耳阵列的颜色滤光器的彩色成像设备的问题的另一个视图。

具体实施方式

以下参考附图描述根据本发明的彩色成像设备的优选实施例。

{第一实施例}

图1是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第一实施例的视图，并且特别地，图示在彩色成像设备中提供的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

彩色成像设备包括由布置在水平方向和垂直方向(二维阵列)上的光电转换元件构成的多个像素(未示出)、以及图1中所示并且布置在每个像素的光接收表面上的颜色滤光器阵列的颜色滤光器，并且三原色红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)的颜色滤光器中的任何一个布置在每个像素上。

注意，彩色成像设备不限于CCD(电荷耦合器件)彩色成像设备，并且可以是另一种类型的成像设备，诸如CMOS(互补金属氧化物半导体)成像设备。

<颜色滤光器阵列的特征>

第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列包括以下特征(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)。

(特征(1))

图1中所示的颜色滤光器阵列包括由与6×6像素相对应的正方形阵列模式构成的基本阵列模式P(由粗框指示的模式)，并且在颜色滤光器阵列中，在水平方向和垂直方向上重复地布置基本阵列模式P。即，在颜色滤光器阵列中，R、G和B的颜色滤光器(R滤光器、G滤光器、以及B滤光器)被布置有特定循环特性。

可以根据重复模式执行用于从彩色成像设备读出的R、G和B信号的同步(内插)处理等(去马赛克处理)，这是因为R滤光器、G滤光器、以及B滤光器被布置有如上所述的特定循环特性。

另外，当通过以基本阵列模式P为单位执行下采样处理来减小图像时，对其执行下采样处理的减小的图像的颜色滤光器阵列可以与下采样处理之前的颜色滤光器阵列相同，使得可以使用公共处理电路。

(特征(2))

在图1中所示的颜色滤光器阵列中，与对获得辉度信号贡献最大(本实施例中的G的颜色)的颜色相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。这是通过在奇数×偶数的基本阵列模式中的两条对角线上布置G滤光器获得的效果。注意，NE指示右上对角线方向，并且NW指示右下对角线方向。例如，在正方形像素阵列的情况下，右上对角线和右下对角线方向是关于水平方向45°的方向，并且在矩形像素阵列的情况下，右上对角线和右下对角线方向是矩形的对角线的方向，并且角度根据长侧和短侧的长度而改变。即，右上对角线方向是像素的两条对角线中向右上升的对角线的方向，并且右下对角线方向是像素的两条对角线中的向左上升的对角线的方向。

高频区域中的同步处理的再现准确度可以被改进，而不管具有高频的方向如何，这是因为与辉度系统像素相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。

(特征(3))

在图1中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式中，与R滤光器、G滤光器、以及B滤光器相对应的R像素、G像素、以及B像素的像素数分别是8个像素、20个像素、8个像素。即，R像素、G像素、以及B像素的像素数的比例是2:5:2，并且对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于R像素的数目或G像素的数目的每个比率。

如上所述，G像素的数目的比率不同于R像素的数目和B像素的数目的比率中的每个，并且特别是，对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于R像素的数目和B像素的数目的比率中的每个，使得可以抑制在同步处理时的混淆，并且还可以改进高频再现性。

(特征(4))

在图1中所示的颜色滤光器阵列中，与不同于上述G的颜色的其他两种或更多颜色(本实施例中是R和B的颜色)相对应的一个或多个R滤光器和一个或多个B滤光器被布置在基本阵列模式P中的颜色滤光器阵列的水平和垂直方向的每条线中。

R滤光器和B滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平和垂直方向的每条线中，使得可以抑制彩色云纹(假彩色)的出现。结果，抑制假彩色的出现的光学低通滤光器可以不被布置在从光学系统的入射表面延伸到成像表面的光学路径中，并且甚至在采用光学低通滤光器的情况下，也可以采用对削减高频分量以禁止假彩色发生有弱影响的光学低通滤光器，使得可以避免损害分辨率。

图2图示图1中所示的基本阵列模式P被划分为四个3×3像素的状态。

如图2中所示，可以理解，基本阵列模式P包括由实线框包围的3×3像素的A阵列和由虚线框包围的3×3像素的B阵列交替地布置在水平方向和垂直方向上的阵列。

在A阵列和B阵列的每个中，作为辉度系统像素的G滤光器被布置在四个角落和中心处，即，布置在两条对角线上。另外，在A阵列中，R滤光器被布置在水平方向上，并且B滤光器布置在垂直方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器，并且另一方面，在B阵列中，B滤光器被布置在水平方向上，并且R滤光器被布置在垂直方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器。即，在A阵列和B阵列中，R滤光器和B滤光器的位置关系被反转，然而，其他布置相同。

另外，如图3中所示，通过将A阵列和B阵列交替地布置在水平和垂直方向上，布置在A阵列和B阵列的四个角落处的G滤光器对应于2×2像素的正方形阵列的G滤光器。

这是为什么通过将作为辉度系统像素的G滤光器布置在四个角落和中心处(即，布置在两条对角线上)，在A阵列或B阵列的3×3像素中，并且在水平和垂直方向上交替地布置3×3像素，形成与2×2像素相对应的正方形阵列的G滤光器。注意，通过这样的阵列，满足上述特征(1)、(2)和(3)以及以下特征(5)。

(特征(5))

图1中所示的颜色滤光器阵列包括与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。

如图4中所示，可以确定，通过提取由G滤光器构成的2×2像素，并且获得水平方向上的G像素的像素值之间的差绝对值、垂直方向上的G像素的像素值之间的差绝对值，以及对角线方向(右上对角线和左上对角线方向)上的G像素的像素值之间的差绝对值，在水平方向、垂直方向、以及对角线方向中的具有小差绝对值的方向上存在相关性。

即，在该颜色滤光器阵列中，使用具有最小像素距离的G像素的信息，可以从水平方向、垂直方向、以及对角线方向确定具有高相关性的方向。该方向确定结果可以用于执行从周围像素的内插的处理(同步处理)。

另外，如图3中所示，当3×3像素的A阵列或B阵列中的像素被设置为同步处理的目标像素，并且5×5像素(马赛克图像的局部区域)使用A阵列或B阵列的中心像素被提取为中心时，2×2像素的G像素存在于5×5像素的四个角落中的每个处。通过使用2×2像素的G像素的像素值，可以通过使用最小像素距离的G像素的信息来准确地执行四个方向上的相关方向的确定。

(特征(6))

图1中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式是对称的。即，基本阵列模式关于基本阵列模式的中心(四个G滤光器的中心)是点对称的。另外，如图2中所示，基本阵列模式中的A阵列和B阵列也关于中心处的G滤光器是点对称的。另外，基本阵列模式中的A阵列和B阵列关于分别经过A阵列和B阵列的中心(在中心处的G滤光器的中心)的水平方向或垂直方向的线是线对称的。

通过这样的对称，可以减小和简化在下游提供的处理电路的电路尺寸。

如图5中所示，在由粗框指示的基本阵列模式P中，水平方向上的第一至第六行中的第一和第三行的颜色滤光器阵列是GBGGRG，第二行的颜色滤光器阵列是RGRBGB，第四和第六行的颜色滤光器阵列是GRGGBG，以及第五行的颜色滤光器阵列是BGBRGR。

在此，在图5中，在通过在水平方向和垂直方向上将基本阵列模式P移动一个像素获得的基本阵列模式被设置为基本阵列模式P’，并且通过在水平方向和垂直方向上将基本阵列模式P移动两个像素获得的基本阵列模式被设置为基本阵列模式P’’，甚至当在水平方向和垂直方向上重复地布置基本阵列模式P’和P’’时，获得相同颜色滤光器阵列。

即，存在可以通过在水平方向和垂直方向上重复地布置基本阵列模式构成图5中所示的颜色滤光器阵列的多个基本阵列模式。在第一实施例中，为了方便起见，基本阵列模式是点对称的基本阵列模式P被称为基本阵列模式。

注意，在根据以下描述的其他实施例的颜色滤光器阵列中，存在用于每个颜色滤光器阵列的多个基本阵列模式，然而，典型模式被称为颜色滤光器阵列的基本阵列模式。

{第二实施例}

图6是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第二实施例的视图，并且特别是，在彩色成像设备中提供的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

第二实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列具有与第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(1)、(2)、(3)、(5)和(6)相同的特征，并且具有不包括在第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列中的特征(7)。注意，与第一实施例相同的部分的详细说明被省略。

(特征(1))

图6中所示的颜色滤光器阵列包括由与3×3像素相对应的正方形阵列模式(由粗框指示的模式)构成的基本阵列模式P1，并且基本阵列模式P1重复地布置在水平方向和垂直方向上。即，在颜色滤光器阵列中，R、G和B的颜色滤光器(R滤光器、G滤光器、以及B滤光器)被布置有特定循环特性。

在基本阵列模式P1中，作为辉度系统像素的G滤光器被布置在四个角落和中心处，即，布置在两个对角线上。另外，在基本阵列模式P1中，R滤光器被布置在水平方向上，并且B滤光器被布置在垂直方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器。即，基本阵列模式P1具有与第一实施例中的A阵列相同的布置。

(特征(2))

在图6中所示的颜色滤光器阵列中，与对获得辉度信号贡献最大(本实施例中的G的颜色)的颜色相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。

(特征(3))

在图6中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式中，与R滤光器、G滤光器和B滤光器相对应的R像素、G像素和B像素的像素数分别是2个像素、5个像素、以及2个像素。即，R像素的数目、G像素的数目、以及B像素的数目的比例是2:5:2，对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于与不同于G的颜色相对应的R像素的数目和B像素的数目的每个比率。

(特征(5))

图6中所示的颜色滤光器阵列包括与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。即，在基本阵列模式P1中，因为G像素被布置在四个角落处，所以当两个基本阵列模式P1被布置在水平方向和垂直方向上(即，总计四个模式)时，与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列出现在中心处。另外，当使用基本阵列模式P1作为中心提取5×5像素(马赛克图像的局部区域)时，2×2像素的G像素在5×5像素的四个角落中的每个处存在。

(特征(6))

图6中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式P1关于基本阵列模式P1的中心(四个G滤光器的中心)是点对称的。另外，基本阵列模式P1关于通过基本阵列模式P1的中心(布置在中心处的G滤光器的中心)的水平方向或垂直方向的线是线对称的。

(特征(7))

在图6中所示的颜色滤光器阵列中，通过在水平方向或垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ(n是自然数)获得的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器基本相同。即，通过在水平方向或垂直方向上每1/2ⁿ(n是自然数)行读取一行获得的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列基本相同。

图7图示通过在水平方向上下采样和读出图6中所示的颜色滤光器阵列的颜色滤光器阵列，图7的(A)部分图示1/2下采样的结果，图7的(B)部分图示1/4(1/2²)下采样的结果，以及图7的(C)部分图示1/8(1/2³)下采样的结果。在图7中指定的数字分别指示当在水平方向上从图6中所示的颜色滤光器阵列的左上指定诸如第一、第二、第三、...排的数字时提取的排。注意，在图7中，为了解释的目的，仅显示了图6中所示的颜色滤光器阵列的第一至第三行。

在图7的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/2，第三、第五、和第七排以及第一至第三行被包括在基本阵列模式P1中，并且基本阵列模式P1在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一排之外，被下采样至1/2的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图7的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/4，第一、第五、和第九排以及第一至第三行被包括在基本阵列模式P1中，并且基本阵列模式P1在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/4的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图7的(C)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/8，第九、第十七、和第二十五排以及第一至第三行被包括在基本阵列模式P1中，并且基本阵列模式P1在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一排之外，被下采样至1/8的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

图8图示通过在垂直方向上下采样和读出图6中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图8的(A)部分图示1/2下采样的结果，图8的(B)部分图示1/4(1/2²)下采样的结果，以及图8的(C)部分图示1/8(1/2³)下采样的结果。在图8中指定的数字分别指示当在垂直方向上从图6中所示的颜色滤光器阵列的左上指定的诸如第一、第二、第三...行的数字时提取的行。注意，在图8中，为了解释的目的，仅显示了图6中所示的颜色滤光器阵列的第一至第九排。

在图8的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/2，第三、第五、和第七行以及第一至第三排被包括在基本阵列模式P1中，并且基本阵列模式P1在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，被下采样至1/2的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图8的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/4，第一、第五、第九行和第一至第三排被包括在基本阵列模式P1中，并且基本阵列模式P1在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/4的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图8的(C)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/8，第九、第十七、和第二十五行以及第一至第三排被包括在基本阵列模式P1中，并且基本阵列模式P1在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，被下采样至1/8的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在捕捉静止图像时，使用所有像素捕捉图像，但是在捕捉运动图像时，因为期望高速处理，颜色滤光器阵列被下采样并且在垂直方向(或水平方向)上被读取至1/2，以获得图像。当原始颜色滤光器阵列和通过将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ获得的颜色滤光器阵列基本相同时，使得在捕捉静止图像时的成像处理和在捕捉运动图像时的成像处理可以被设置为公共处理。

注意，在本实施例中，使用基本阵列模式P1(第一实施例中的A阵列)，其中，G滤光器被布置在对角线上，以及R滤光器被布置在水平方向上，并且B滤光器被布置在垂直方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器，并且甚至当使用R滤光器和B滤光器之间的位置关系被反转的基本阵列模式(即，与第一实施例的B阵列相同的模式，其中，B滤光器被布置在水平方向上，并且R滤光器被布置在垂直方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器)时，可以获得具有相同特征的颜色滤光器。

{第三实施例}

图9图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第三实施例，特别是，在彩色成像设备中提供的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

第三实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列包括与第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(1)、(2)、(3)、(5)和(6)以及第二实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(7)相同的特征。注意，与第一实施例和第二实施例相同的部分的详细描述被省略。

(特征(1))

在图9中所示的颜色滤光器阵列中，通过与3×6像素相对应的正方形阵列模式构成的基本阵列模式在水平方向和垂直方向上重复地布置。在基本阵列模式中，作为辉度系统像素的G滤光器被布置在四个角落和中心处，即，布置在两条对角线上。

基本阵列模式包括A阵列和B阵列，在A阵列中，R滤光器被布置在水平方向上并且B滤光器被布置在垂直方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器，在B阵列中，B滤光器被布置在水平方向上并且R滤光器被布置在垂直方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器。A阵列和B阵列与第一实施例中的A阵列和B阵列相同。

B阵列被布置在A阵列的右侧上，并且A阵列被布置在B阵列的右侧上。另外，阵列重复地被布置在垂直方向上。即，在颜色滤光器阵列中，R、G和B的颜色滤光器(R滤光器、G滤光器、以及B滤光器)被布置有特定循环特性(3×3的G滤光器和3×6的R滤光器和B滤光器)。

(特征(2))

在图9中所示的颜色滤光器阵列中，与对获得辉度信号贡献最大(本实施例中的G的颜色)的颜色相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。

(特征(3))

在图9中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式(A阵列和B阵列)中，与R滤光器、G滤光器、以及B滤光器相对应的R像素、G像素、以及B像素的像素数分别是2个像素、5个像素、以及2个像素。即，R像素的数目、G像素的数目、以及B像素的数目的比例是2:5:2，并且对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于与不同于G的颜色相对应的R像素的数目和B像素的数目的每个比率。

(特征(5))

图9中所示的颜色滤光器阵列包括与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。即，在基本阵列模式P1中，因为G像素被布置在四个角落处，当A阵列和B阵列在水平方向和垂直方向中的每个上布置两个阵列(即，总计四个阵列)时，与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列出现在中心处。另外，当5×5像素(马赛克图像的局部区域)使用A阵列或B阵列被提取为中心时，2×2像素的G像素存在于5×5像素的四个角落中的每个处。

(特征(6))

图9中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式(A阵列和B阵列)分别关于A阵列和B阵列的中心(四个G滤光器的中心)是点对称的。另外，A阵列和B阵列分别关于经过A阵列和B阵列的中心(布置在中心处的G滤光器的中心)的水平方向或垂直方向的线是线对称的。

(特征(7))

在图9中所示的颜色滤光器阵列中，在垂直方向上被下采样至1/2n的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列基本相同。

图10图示通过在垂直方向上下采样和读出图9中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图10的(A)部分图示1/2下采样的结果，图10的(B)部分图示1/4(1/2²)下采样的结果，以及图10的(C)部分图示1/8(1/2³)下采样的结果。图10中指定的数字分别指示当在垂直方向上从图9中所示的颜色滤光器阵列的左上指定诸如第一、第二、第三...行的数字时提取的行。注意，在图10中，为了解释的目的，仅显示了图9中所示的颜色滤光器阵列的第一至第六排。

在图10的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/2，第三、第五、和第七行以及第一至第三排被包括在A阵列中，并且A阵列在垂直方向上重复地出现。另外，第三、第五、和第七行以及第四至第六排被包括在B阵列中，并且B阵列在垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，被下采样至1/2的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图10的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/4，第一、第五、和第九行以及第一至第三排被包括在A阵列中，并且A阵列在垂直方向上重复地出现。另外，第一、第五、和第九行以及第四至第六排被包括在B阵列中，并且B阵列在垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/4的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图10的(C)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/8，第九、第十七、和第二十五行以及第一至第三排被包括在A阵列中，并且A阵列在垂直方向上重复地出现。另外，第九、第十七、和第二十五行以及第四至第六排被包括在B阵列中，并且B阵列在垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，被下采样至1/8的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

注意，在本实施例中，A阵列和B阵列被布置在水平方向上，并且阵列重复地被布置在垂直方向上，然而，甚至当A阵列和B阵列都被布置在垂直方向上并且阵列在水平方向上重复地布置时，可以获得具有相同特征的颜色滤光器。然而，特征(7)是水平方向和垂直方向被切换的特征，并且在水平方向上被下采样至1/2ⁿ的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列基本相同。

{第四实施例}

图11图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第四实施例，特别是，在彩色成像设备中提供的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

第四实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列包括与第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)相同的特征。注意，与第一实施例相同的部分的详细描述被省略。

(特征(1))

图11中所示的颜色滤光器阵列包括由与6×6像素相对应的正方形阵列模式(由粗框指示的模式)构成的基本阵列模式P2，并且在颜色滤光器阵列中，基本阵列模式P2在水平方向和垂直方向上重复地被布置。即，在颜色滤光器阵列中，R、G和B的颜色滤光器(R滤光器、G滤光器、B滤光器)被布置有特定循环特性。

另外，当基本阵列模式P2被划分为四个3×3像素时，可以理解，基本阵列模式P2包括由实线框包围的3×3像素的C阵列和由虚线框包围的3×3像素的D阵列在水平方向和垂直方向上交替地布置的阵列。

在C阵列和D阵列中的每个中，作为辉度系统像素的G滤光器被布置在四个角落和中心处，即，布置在两条对角线上。另外，在C阵列中，R滤光器被布置在右和下方向上，并且B滤光器被布置在上和左方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器，并且另一方面，在D阵列中，B滤光器被布置在右和下方向上，并且R滤光器被布置在上和左方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器。即，在C阵列和D阵列中，R滤光器和B滤光器之间的位置关系被反转，并且其他布置相同。

(特征(2))

在图11中所示的颜色滤光器阵列中，与对获得辉度信号贡献最大的颜色(本实施例中的G的颜色)相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。

(特征(3))

在图11中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式P2中，与R滤光器、G滤光器、以及B滤光器相对应的R像素、G像素、以及B像素的像素数分别是8个像素、20个像素、以及8个像素。即，R像素的数目、G像素的数目、以及B像素的数目的比例是2:5:2，并且对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于与不同于G的颜色相对应的R像素的数目和B像素的数目的每个比率。

(特征(4))

在图11中所示的颜色滤光器阵列中，与不同于上述G的颜色(本实施例中的R和B颜色)的两个或更多颜色相对应的一个或多个R滤光器和一个或多个B滤光器被布置在基本阵列模式P2中的颜色滤光器阵列的水平和垂直方向的每条线中。

(特征(5))

图11中所示的颜色滤光器阵列包括与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。即，在基本阵列模式P2中，因为G像素被布置在四个角落处，所以当两个基本阵列模式P2被布置在水平方向和垂直方向上(即，总计四个模式)时，与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列出现在中心处。

另外，当5×5像素(马赛克图像的局部区域)使用C阵列或D阵列被提取为中心时，2×2像素的G像素存在于5×5像素的四个角落中的每个处。

(特征(6))

图11中所示的C阵列和D阵列关于经过C阵列和D阵列的中心(布置在中心处的G滤光器的中心)的右下对角线方向(NW)的线是线对称的。

注意，在本实施例中，在C阵列中，B滤光器被布置在中心处布置的G滤光器的上侧和左侧处，并且R滤光器被布置在G滤光器的右侧和下侧处，然而，B滤光器可以被布置在中心处布置的G滤光器的上侧和右侧处，并且R滤光器可以被布置在G滤光器的左侧和下侧处。在该情况下，C阵列关于经过C阵列的中心的右上对角线方向(NE)的线是线对称的。相同布置被应用至D阵列，并且描述被省略。

{第五实施例}

图12是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第五实施例的视图，特别是，在彩色成像设备中提供的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

第五实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列包括与第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(1)、(2)、(3)、(5)和(6)相同的特征以及未包括在第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列中的特征(8)和(9)。注意，与第一实施例和第四实施例相同的部分的详细描述被省略。

(特征(1))

图12中所示的颜色滤光器阵列包括由与3×3像素相对应的正方形阵列模式构成的基本阵列模式P3(由粗框指示的模式)，并且在颜色滤光器阵列中，基本阵列模式P3重复地布置在水平方向和垂直方向上。即，在颜色滤光器阵列中，R、G和B(R滤光器、G滤光器、B滤光器)的颜色滤光器被布置有特定循环特性。

在基本阵列模式P3中，作为辉度系统像素的G滤光器被布置在四个角落和中心处，即，布置在两条对角线上。另外，在基本阵列模式P3中，R滤光器被布置在右和下方向上，并且B滤光器被布置在上和左方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器。即，基本阵列模式P3的布置与第四实施例中的C阵列的布置相同。

(特征(2))

在图12中所示的颜色滤光器阵列中，与对获得辉度信号贡献最大(本实施例中的G的颜色)的颜色相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。

(特征(3))

在图12中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式中，与R滤光器、G滤光器和B滤光器相对应的R像素、G像素和B像素的像素数分别是2个像素、5个像素、以及2个像素。即，R像素的数目、G像素的数目、以及B像素的数目的比例是2:5:2，并且对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于与不同于G的颜色相对应的R像素的数目和B像素的数目的每个比率。

(特征(5))

图12中所示的颜色滤光器阵列包括与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。即，在基本阵列模式P3中，因为G像素被布置在四个角落处，所以当两个基本阵列模式P3被布置在水平方向和垂直方向上(即，总计四个模式)时，与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列出现在中心处。另外，当使用基本阵列模式P3作为中心提取5×5像素(马赛克图像的局部区域)时，2×2像素的G像素在5×5像素的四个角落中的每个处存在。

(特征(6))

图12中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式P3关于经过基本阵列模式P3的中心(布置在中心处的G滤光器的中心)的右上对角线方向(NE)的线是线对称的。

(特征(8))

在图12中所示的颜色滤光器阵列中，通过在水平方向或垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/4ⁿ(n：自然数)获得的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列基本相同。即，通过在水平方向或垂直方向上每1/4ⁿ(n是自然数)行读出一行获得的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列基本相同。

图13图示通过在水平方向上下采样和读出图12中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图13的(A)部分图示1/4下采样的结果，并且图13的(B)部分图示1/16(1/4²)下采样的结果。图13中指定的数字分别指示当在水平方向上从图12中所示的颜色滤光器阵列的左上分配诸如第一、第二、第三...排的数字时提取的排。注意，在图13中，为了解释的目的，仅显示了图12中所示的颜色滤光器阵列的第一至第三行。

在图13的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/4，第十三、第十七、和第二十一排以及第一至第三行被包括在基本阵列模式P3中，并且基本阵列模式P3在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/4的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图13的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列，其被下采样至1/8，第四十九、第六十五、和第八十一排以及第一至第三行被包括在基本阵列模式P3中，基本阵列模式P3在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/16的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

图14图示通过在垂直方向上下采样图12中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图14的(A)部分图示1/4下采样的结果，以及图14的(B)部分图示1/16(1/4²)的结果。在图14中指定的数字分别指示当在垂直方向上从图12中所示的颜色滤光器阵列的左上指定诸如第一、第二、第三、...行的数字时提取的行。注意，在图14中，为了解释的目的，仅显示了图12中所示的颜色滤光器阵列的第一至第三行。

在图14的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/4，第一、第五、和第九行以及第一至第三排被包括在基本阵列模式P3中，并且基本阵列模式P3在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/4的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图14的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/16，第一、第十七、和第三十三行以及第一至第三排被包括在基本阵列模式P3中，基本阵列模式P3在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/16的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

当原始颜色滤光器阵列和通过将颜色滤光器阵列下采样至1/4n获得的颜色滤光器阵列基本相同时，使得在捕捉静止图像时的成像处理和在捕捉运动图像时的成像处理可以被设置为公共处理。

(特征(9))

在图12中所示的颜色滤光器阵列中，通过在水平方向或垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ获得的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列与原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列基本相同。

图15图示通过在水平方向上下采样和读出图12中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图15的(A)部分图示1/2下采样的结果，以及图15的(B)部分图示1/8(1/2³)下采样的结果。图15中指定的数字分别指示在水平方向上从图12中所示的颜色滤光器阵列的左上指定诸如第一、第二、第三...排的数字时提取的排。注意，在图15中，为了解释的目的，仅显示了图12中所示的颜色滤光器阵列的第一至第三行。

在图15的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/2，第三、第五、和第七排以及第一至第三行的G滤光器的阵列被包括在阵列模式P3’中。如图16中所示，阵列模式P3’是仅由G滤光器构成的阵列，并且在阵列模式P3’中，G滤光器被布置在四个角落和中心处，即，布置在两条对角线上。这样的布置与基本阵列模式P3的G滤光器的布置相同。阵列模式P3’在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一排之外，被下采样至1/2的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图15的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/8，第九、第十七、和第二十五排以及第一至第三行的阵列被包括在阵列模式P3’中，并且阵列模式P3’在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一排之外，被下采样至1/8的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列与原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列相同。

图17图示通过在垂直方向上下采样和读出图12中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图17的(A)部分图示1/2下采样的结果，以及图17的(B)部分图示1/8(1/2³)下采样的结果。在图17中指定的数字分别指示当在垂直方向上从图12中所示的颜色滤光器阵列的左上指定诸如第一、第二、第三...排时提取的排。注意，在图17中，为了解释的目的，仅显示了图12中所示的颜色滤光器阵列的第一至第三行。

在图17的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/2，第三、第五、和第七行以及第一至第三排的G滤光器被包括在阵列模式P3’中，并且阵列模式P3’在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，被下采样至1/2的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列与原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列相同。

在图17的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/8，第九、第十七、和第二十五行以及第一至第三排的G滤光器被包括在阵列模式P3’中，并且阵列模式P3’在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，在被下采样至1/8的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列与原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列相同。

如上所述，G滤光器被配置成使得原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列和通过将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ获得的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列基本相同。即，在1/2ⁿ下采样之前和之后，作为辉度系统像素的G滤光器和其他颜色滤光器(R滤光器和B滤光器)的位置关系相同。如上所述，由于G像素的相同布置(其是成像处理的主要对象)，导致可以减少成像处理的负载。

注意，在图15和图17中，仅图示了1/2下采样和1/8(1/2³)下采样，并且如图13和图14中所示，原始颜色滤光器阵列和通过将颜色滤光器阵列下采样至1/4n(1/2²ⁿ)获得的颜色滤光器阵列基本相同，使得原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列和通过将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ获得的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列自然基本相同。

注意，在本实施例中，使用基本阵列模式P3(第四实施例中的C阵列)，其中，G滤光器被布置在对角线上，并且R滤光器被布置在右和下方向，并且B滤光器被布置在上和左方向，同时夹入布置在中心处的G滤光器，然而，甚至当使用与基本阵列模式相同的模式(其中，R滤光器和B滤光器的位置关系被反转，即，使用第四实施例的D阵列，其中，B滤光器布置在右和下方向，并且R滤光器布置在上和左方向，同时插入布置在中心处的G滤光器)时，可以获得具有相同特征的颜色滤光器。

{第六实施例}

图18是图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第六实施例的视图，特别是，在彩色成像设备中提供的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

第六实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列包括与第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(1)、(2)、(3)、(5)和(6)以及第五实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(8)和(9)相同的特征。注意，与第一实施例和第五实施例相同的部分的详细描述被省略。

(特征(1))

在图18中所示的颜色滤光器阵列中，由与3×6像素相对应的正方形阵列模式构成的基本阵列模式在水平方向和垂直方向上重复地布置。在基本阵列模式中，作为辉度系统像素的G滤光器被布置在四个角落和中心处，即，布置在两条对角线上。

基本阵列模式包括C阵列和D阵列，在C阵列中，R滤光器被布置在右和下方向上，并且B滤光器被布置在上和左方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器，在D阵列中，B滤光器被布置在右和下方向，并且R滤光器被布置在上和左方向，同时夹入布置在中心处的G滤光器。C阵列和D阵列是与第四实施例中的C阵列和D阵列相同的阵列。

D阵列被布置在C阵列的右侧上，并且C阵列被布置在D阵列的右侧上。另外，阵列在垂直方向上重复地布置。即，在颜色滤光器阵列中，R、G和B的颜色滤光器(R滤光器、G滤光器、以及B滤光器)被布置有特定循环特性(3×3的G滤光器和3×6的R滤光器和B滤光器)。

(特征(2))

在图18中所示的颜色滤光器阵列中，与对获得辉度信号贡献最大(本实施例中的G的颜色)的颜色相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直和对角线(NE和NW)方向的每条线中。

(特征(3))

在图18中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式(C阵列和D阵列)，与R滤光器、G滤光器、以及B滤光器相对应的R像素、G像素、以及B像素的像素数目分别是4个像素、10个像素、以及4个像素。即，R像素的数目、G像素的数目、以及B像素的数目的比例是2:5:2，对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于与不同于G的颜色相对应的R像素的数目和B像素的数目的每个比率。

(特征(5))

图18中所示的颜色滤光器阵列包括与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。即，在基本阵列模式(C阵列或D阵列)中，因为G像素被布置在四个角落处，所以当两个基本阵列模式(C阵列或D阵列)被布置在水平方向和垂直方向上(即，总计四个模式)时，与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列出现在中心处。另外，当使用C阵列或D阵列作为中心提取5×5像素(马赛克图像的局部区域)时，2×2像素的G像素存在于5×5像素的四个角落中的每个处。

(特征(6))

图18中所示的颜色滤光器阵列的C阵列和D阵列分别关于经过C阵列和D阵列的中心(布置在中心处的G滤光器的中心)的右上对角线方向(NE)的线是线对称的。

(特征(8))

在图18中所示的颜色滤光器阵列中，通过在垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/4ⁿ获得的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列基本相同。

图19图示通过在垂直方向上下采样和读出图18中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图19的(A)部分图示1/4下采样的结果，以及图19的(B)部分图示1/16(1/4²)下采样的结果。在图19中指定的数字分别指示当在垂直方向上从图16中所示的颜色滤光器阵列的左上指定诸如第一、第二、第三、...行的数字时提取的行。注意，在图19中，为了解释的目的，仅显示了图18中所示的颜色滤光器阵列的第一至第六排。

在图19的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/4，第一、第五、和第九行以及第一至第三排被包括在C阵列中，并且C阵列在垂直方向上重复出现。另外，第一、第五、第九行以及第四至第六排被包括在D阵列中，并且D阵列在垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/4的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

在图19的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/6，第一、第十七、第三十三行以及第一至第三排被包括在C阵列中，C阵列在垂直方向上重复地出现。另外，第一、第十七、和第三十三行以及第四至第六排被包括在D阵列中，D阵列在垂直方向上重复地出现。即，被下采样至1/6的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列相同。

(特征(9))

在图18中所示的颜色滤光器阵列中，通过在垂直方向上将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ获得的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列与原始G滤光器的阵列基本相同。

图20图示通过在垂直方向上下采样和读出图18中所示的颜色滤光器阵列获得的颜色滤光器阵列，图20的(A)部分图示1/2下采样的结果，并且图20的(B)部分图示1/8(1/2³)下采样的结果。图20中指定的数字分别指示在垂直方向上从图18中所示的颜色滤光器阵列的左上指定诸如第一、第二、第三...排的数字时提取的排。注意，在图20中，为了解释的目的，仅显示了图18中所示的颜色滤光器阵列的第一至第六行。

在图20的(A)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/2，在第三、第五、和第七行以及第一至第三排的颜色滤光器阵列以及第三、第五、和第七行以及第四至第六排的颜色滤光器阵列之间，R滤光器和B滤光器的阵列不同，并且G滤光器的阵列通常是阵列模式P3’。另外，阵列模式P3’在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，被下采样至1/2的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列与原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列相同。

在图20的(B)部分中所示的颜色滤光器阵列中，其被下采样至1/8，在第九、第十七、和第二十五行和第一至第三排的颜色滤光器阵列以及第九、第十七、和第二十五行以及第四至第六排的颜色滤光器阵列之间，R滤光器和B滤光器的阵列不同，并且G滤光器的阵列通常是阵列模式P3’。另外，阵列模式P3’在水平方向和垂直方向上重复地出现。即，除了第一行之外，被下采样至1/8的颜色滤光器阵列与原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列相同。

注意，仅在图20中图示1/2下采样和1/8(1/2³)下采样，然而，如图19中所示，原始颜色滤光器阵列和通过将颜色滤光器阵列下采样至1/4ⁿ(1/2²ⁿ)获得的颜色滤光器阵列基本相同，并且原始颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列和通过将颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ获得的颜色滤光器阵列中的G滤光器的阵列自然基本相同。

注意，在本实施例中，C阵列和D阵列被布置在水平方向上，并且阵列重复地被布置在垂直方向上，然而，甚至当C阵列和D阵列被布置在垂直方向上时，可以获得具有相同特征的颜色滤光器，并且阵列在水平方向上重复地布置。然而，在特征(8)和(9)中，水平方向和垂直方向被切换。

{第七实施例}

图21图示根据本发明的单面板类型彩色成像设备的第七实施例，特别是，在彩色成像设备中提供的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

第七实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列包括与第一实施例的彩色成像设备的颜色滤光器阵列的特征(1)、(2)、(3)、(5)和(6)相同的特征。注意，与第一实施例相同的部分的详细描述被省略。

(特征(1))

图21中所示的颜色滤光器阵列包括通过与5×5像素相对应的正方形阵列模式构成的基本阵列模式P4(由粗框指示的模式)，并且基本阵列模式P4在水平方向和垂直方向上重复地被布置。即，在颜色滤光器阵列中，R、G和B的颜色滤光器(R滤光器、G滤光器、以及B滤光器)布置有特定循环特性。

在基本阵列模式P4中，作为辉度系统像素的G滤光器被布置在两条对角线上。R滤光器被布置在垂直方向上，并且G滤光器被布置在水平方向上，同时夹入布置在中心处的G滤光器。另外，在基本阵列模式P4中，R滤光器、G滤光器、以及B滤光器被布置成彼此不相邻。即，R滤光器被布置在左端和右端的中心处布置的每个B滤光器的上侧和下侧上，并且B滤光器被布置在上端和下端的中心处布置的每个R滤光器的左侧和右侧上。

(特征(2))

在图21中所示的颜色滤光器阵列中，与对获得辉度信号贡献最大(本实施例中的G的颜色)的颜色相对应的G滤光器被布置在颜色滤光器阵列的水平、垂直、以及对角线(NE和NW)方向的每条线中。

(特征(3))

在图21中所示的颜色滤光器阵列的基本阵列模式中，与R滤光器、G滤光器、以及B滤光器相对应的R像素、G像素和B像素的像素数分别是8个像素、9个像素、以及8个像素。即，对获得辉度信号贡献最大的G像素的数目的比率大于与不同于G的颜色相对应的R像素的数目和B像素的数目的每个比率。

(特征(5))

图21中所示的颜色滤光器阵列包括与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列。即，在基本阵列模式P4中，因为G像素被布置在四个角落处，所以当两个基本阵列模式P4被布置在水平方向和垂直方向上(即，总计四个模式)时，与由G滤光器构成的2×2像素相对应的正方形阵列出现在中心处。

另外，当使用基本阵列模式P4作为中心提取7×7像素(马赛克图像的局部区域)时，2×2像素的G像素存在于7×7像素的四个角落中的每个处。

(特征(6))

图21中所示的基本阵列模式P4关于基本阵列模式P4的中心(布置在中心处的G滤光器的中心)是点对称的。另外，基本阵列模式P4关于经过基本阵列模式P4的中心(布置在中心处的G滤光器的中心)的水平和垂直方向的线是线对称的。

本实施例是包括5×5像素的基本阵列模式的颜色滤光器阵列的实例，并且只要G滤光器被布置在对角线上，5×5像素的基本阵列模式不限于上述情况。例如，基本阵列模式可以被配置成使得基本阵列模式P4的最外围的R滤光器和B滤光器被切换，并且R滤光器、G滤光器、以及B滤光器在垂直和水平方向上彼此不相邻。结果，基本阵列模式可以被配置，其中，除了当使用基本阵列模式P4时满足的特征之外，满足第一实施例的特征(4)。

如上所述，参考实施例描述本发明，并且本发明的技术范围不限于在上述实施例中描述的范围。多种修改或改进可以对上述实施例作出，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。另外，不必说，可以想到，本发明不限于上述实施例，并且多种修改可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下作出。

另外，在上述实施例中，作为N×N的基本阵列模式，主要描述3×3像素、5×5像素、以及6×6像素，然而，包括在本发明的技术范围中的基本阵列模式不限于上述情况。在基本阵列模式中，N可以是奇数3或者更多，例如，可以采用7×7像素和9×9像素。然而，为了容易起见，在诸如捕捉运动图像时的下采样处理的同步处理和成像处理中，期望N是10或更少。

[其他]

在上述实施例中，描述三原色R、G和B的颜色滤光器的颜色滤光器阵列，然而，颜色滤光器的类型不限于上述实施例，并且可以采用另一种颜色(例如，绿宝石(E))被添加至三原色R、G和B的四种颜色的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

另外，本发明可以被应用至G被添加至为原色R、G、以及B的互补色的C(青色)、M(品红色)、以及Y(黄色)的四种颜色的互补色系统的颜色滤光器的颜色滤光器阵列。

Claims

1.一种彩色成像设备，所述彩色成像设备是单面板类型彩色成像设备，所述彩色成像设备包括：

多个像素，所述多个像素由在水平方向和垂直方向上布置的光电转换设备构成；以及

被布置在所述多个像素上的特定颜色滤光器阵列的颜色滤光器，其中：

所述颜色滤光器阵列包括N×N的基本阵列模式，其中N是3或更大的奇数，在所述基本阵列模式中布置有第一滤光器和第二滤光器，所述第一滤光器与对获得辉度信号贡献最大的第一颜色相对应，所述第二滤光器与不同于所述第一颜色的两个或更多第二颜色相对应，并且在所述水平方向和所述垂直方向上重复地布置所述基本阵列模式；

在所述基本阵列模式中，所述第一滤光器布置在两条对角线上；

与所述第一滤光器相对应的所述第一颜色的像素数目的比率大于与所述第二滤光器相对应的所述第二颜色的像素数目的每个比率；

所述基本阵列模式包括3×3像素；以及

所述第一滤光器和所述第二滤光器被布置成使得所述颜色滤光器阵列和通过在所述水平方向或所述垂直方向上将所述颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ而获得的颜色滤光器阵列相同，其中n是自然数。

2.根据权利要求1所述的彩色成像设备，其中

所述一个或多个第一滤光器被布置在所述颜色滤光器阵列的水平、垂直、右上对角线、和右下对角线方向的每条线中。

3.根据权利要求1或2所述的彩色成像设备，其中

所述颜色滤光器阵列包括正方形阵列，所述正方形阵列与由所述第一滤光器构成的2×2像素相对应。

4.根据权利要求1或2所述的彩色成像设备，其中

所述基本阵列模式中的所述颜色滤光器阵列关于所述基本阵列模式的中心是点对称的。

5.根据权利要求1或2所述的彩色成像设备，其中

所述基本阵列模式中的所述颜色滤光器阵列关于通过所述基本阵列模式中心的所述水平、垂直、右上对角线以及右下对角线方向的所述线中的至少一个是线对称的。

6.根据权利要求1或2所述的彩色成像设备，其中

所述第一颜色是绿G颜色，以及所述第二颜色是红R颜色和蓝B颜色。

7.一种彩色成像设备，所述彩色成像设备是单面板类型彩色成像设备，所述彩色成像设备包括：

所述基本阵列模式包括3×3像素；以及

所述第一滤光器和所述第二滤光器被布置成使得所述颜色滤光器阵列和通过在所述水平方向或所述垂直方向上将所述颜色滤光器阵列下采样至1/4ⁿ而获得的颜色滤光器阵列相同，其中n是自然数。

8.根据权利要求7所述的彩色成像设备，其中

所述第一滤光器被布置成使得所述颜色滤光器阵列中的所述第一滤光器的阵列和通过在所述水平方向或所述垂直方向上将所述颜色滤光器阵列下采样至1/2ⁿ而获得的颜色滤光器阵列中的所述第一滤光器的阵列相同，其中n是自然数。

9.根据权利要求7或8所述的彩色成像设备，其中

10.根据权利要求7或8所述的彩色成像设备，其中

11.根据权利要求7或8所述的彩色成像设备，其中

12.根据权利要求7或8所述的彩色成像设备，其中

13.根据权利要求7或8所述的彩色成像设备，其中

14.一种彩色成像设备，所述彩色成像设备是单面板类型彩色成像设备，所述彩色成像设备包括：

所述第一颜色是绿G颜色，以及所述第二颜色是红R颜色和蓝B颜色；

所述颜色滤光器包括分别与红R颜色、绿G颜色、以及蓝B颜色相对应的R滤光器、G滤光器、以及B滤光器；

所述第一滤光器包括所述G滤光器，并且所述第二滤光器包括所述R滤光器和所述B滤光器；以及

所述基本阵列模式是与3×3像素相对应的正方形阵列模式，并且在所述基本阵列模式中，所述G滤光器被布置在中心和四个角落处，并且所述B滤光器或所述R滤光器被布置在所述垂直方向上，并且未布置在所述垂直方向上的所述B滤光器或所述R滤光器中的滤光器被布置在所述水平方向上，同时夹入被布置在所述中心处的所述G滤光器。

15.一种彩色成像设备，所述彩色成像设备是单面板类型彩色成像设备，所述彩色成像设备包括：

所述颜色滤光器包括分别与所述红R颜色、所述绿G颜色、所述蓝B颜色相对应的R滤光器、G滤光器、以及B滤光器；

所述基本阵列模式是与3×3像素相对应的正方形阵列模式，并且在所述基本阵列模式中，所述G滤光器被布置在中心和四个角落处，所述B滤光器或所述R滤光器被布置在中上、中左或中右，并且未布置在所述中上的B滤光器或R滤光器中的滤光器被布置在所述其他框中。