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WO2004056127A1 - カラ−撮像素子、カラ−フィルタアレイ、及びカラ−撮像装置 - Google Patents

カラ−撮像素子、カラ−フィルタアレイ、及びカラ−撮像装置 Download PDF

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Publication number
WO2004056127A1
WO2004056127A1 PCT/JP2003/015859 JP0315859W WO2004056127A1 WO 2004056127 A1 WO2004056127 A1 WO 2004056127A1 JP 0315859 W JP0315859 W JP 0315859W WO 2004056127 A1 WO2004056127 A1 WO 2004056127A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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pixel
color
light
range
output
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/015859
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hideo Hoshuyama
Original Assignee
Nikon Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corporation filed Critical Nikon Corporation
Priority to EP03778803A priority Critical patent/EP1575304B1/en
Priority to AT03778803T priority patent/ATE546016T1/de
Priority to AU2003289025A priority patent/AU2003289025A1/en
Publication of WO2004056127A1 publication Critical patent/WO2004056127A1/ja
Priority to US11/137,322 priority patent/US7633537B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/135—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2209/00—Details of colour television systems
    • H04N2209/04—Picture signal generators
    • H04N2209/041—Picture signal generators using solid-state devices
    • H04N2209/042—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor
    • H04N2209/045—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor using mosaic colour filter

Definitions

  • Color image sensor color filter array
  • the present invention relates to a color image pickup device, a color filter array, and a color image pickup device applied to a color image pickup device such as an electronic camera and a video camera.
  • a color image pickup device such as an electronic camera and a video camera.
  • color imaging devices have been applied to color imaging devices such as electronic cameras and video cameras.
  • the spectral sensitivity characteristics of the imaging optical system from the imaging lens to the color image sensor be close to the spectral sensitivity characteristics of the human eye (or a known color matching function). Have been.
  • the color image sensor has an array of G pixels for detecting green light, B pixels for detecting blue light, and R pixels for detecting red light.
  • G pixels are arranged in a checkered pattern, and B pixels and R pixels are alternately arranged in the gap between the G pixels.
  • one unit (pixel block) is four pixels consisting of two G pixels, one B pixel, and one R pixel.
  • the reason why the number of G pixels is larger than that of R pixels and B pixels is as follows.
  • One of the characteristics of the human eye is that the number of cells that detect green is greater than the number of cells that detect other colors. Therefore, the human eye has a wide range in which the luminance of green light can be detected. Therefore, if a large number of G pixels are provided also in the image sensor, the detection luminance range (so-called dynamic range) can be expanded like the human eye.
  • the color range that can be distinguished by the three types of pixels, R, G, and B pixels is slightly smaller than the color range that can be distinguished by the human eye, and is therefore different for human eyes. That two colors are detected as the same color Oh.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-27184. Color imaging device described).
  • the multi-band type color image sensor described in Patent Document 1 has a Y pixel that detects a color (yellow) between green and red in addition to an R pixel, a G pixel, and a B pixel.
  • the detection color range is expanded.
  • Another object of the present invention is to provide a power filter array capable of suppressing a reduction in a detection luminance range while expanding a detection color range when configuring a single-chip color imaging device.
  • the color image sensor according to the present invention has a first pixel that detects red light and a green pixel that detects green light.
  • the blocks are arranged in an array, and the sensitivity of the fourth pixel to the light is lower than the sensitivity of the second pixel to the green light.
  • the detection color range is expanded. Also, by referring to the output of the fourth pixel in addition to the output of the second pixel, high-level green light can be detected. Therefore, the reduction of the detection luminance range can be suppressed while the detection color range is expanded.
  • the sensitivity of the fourth pixel is suppressed to approximately ⁇ of the sensitivity of the second pixel. In this way, the effect of "expanding the detected color range” and the effect of “suppressing the reduction of the detected luminance range” can be obtained equally.
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the first pixel is in the range of 590 nm to 600 nm
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the second pixel is 520 nm to 5 nm. 70
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the third pixel is 4300 nn! 480 nm
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the fourth pixel is 490 nm! 5530 nm, or 560 nm ⁇ 640 nm.
  • the color filter array of the present invention includes a first filter unit that limits incident visible light to red light, a second filter unit that limits incident visible light to green light, and limits an incident visible light to blue light.
  • a filter block comprising: a third filter unit; and a fourth filter unit that limits incident visible light to light having a wavelength between the green light and the blue light or between the green light and the red light.
  • the filters are arranged in an array, and the light transmittance of the fourth filter unit is suppressed to be lower than the light transmittance of the green light of the second filter unit.
  • the detection color range of the color image sensor is expanded. Further, by referring to the output of the pixel facing the fourth filter unit together with the output of the pixel facing the second filter unit of the color image sensor, high-level green light can be detected. Therefore, the use of this color filter array realizes a color image sensor in which the detection color range is expanded and the detection luminance range is not reduced.
  • the transmittance of the fourth filter unit is suppressed to approximately 1 Z 2 of the transmittance of the second filter unit. In this way, the effect of "expanding the detected color range" and the effect of "suppressing the reduction of the detected luminance range” can be obtained equally.
  • a peak wavelength of a transmission characteristic of the first filter unit in a visible light region is 590 nn!
  • the peak wavelength in the visible light region of the transmission characteristic of the second filter portion is in the range of 520 nm to 570 nm.
  • the peak wavelength of the transmission characteristic in the visible light region is in the range of 430 nm to 480 nm, and the peak wavelength of the transmission characteristic of the fourth filter portion in the visible light region is 490 ⁇ . ⁇ ! Within the range of 5550 nm, or 560 ⁇ ! It is in the range of ⁇ 640 nm.
  • a color imaging device includes: the color imaging device according to the present invention; and a signal processing unit configured to generate a color signal based on each output of the first pixel, the second pixel, and the third pixel.
  • the processing means When the output of the second pixel has not reached the saturation level, the processing means generates the color signal based on the output of the fourth pixel in addition to the outputs. If has reached the saturation level, the color signal is generated based on the output of the fourth pixel instead of based on the output of the second pixel.
  • the effects of the color imaging device of the present invention can be reliably obtained.
  • a color imaging device includes: an imaging element in which pixels that detect visible light are arranged in an array; a color filter array according to the invention that is arranged on an incident side of the imaging device; and a pixel of the imaging element.
  • a signal processing unit that generates a color signal based on each output of the first pixel, the second pixel, and the third pixel facing the first filter unit, the second filter unit, and the third filter unit, respectively.
  • the signal processing means generates the color signal based on the output of the fourth pixel in addition to the outputs when the output of the second pixel does not reach the saturation level. If the output of the pixel has reached the saturation level, the color signal is generated based on the output of the fourth pixel instead of based on the output of the second pixel.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electronic camera according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the color imaging device 11 of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the spectral sensitivity characteristics of the color imaging device 11 of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a color matching function (known).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the procedure of the process performed by the color conversion matrix determination circuit 13.
  • the present embodiment is an embodiment of an electronic camera (corresponding to the color imaging apparatus of the present invention) to which the color image pickup device of the present invention or the color filter array of the present invention is applied.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electronic camera according to the present embodiment.
  • the electronic camera includes, for example, an electronic camera body 1 and a photographing lens 2.
  • the electronic camera body 1 has a color image sensor 11, an A / D converter 12, a white balance processing circuit 14, a pixel capture circuit 15, a color conversion circuit 16, and a color conversion matrix determination circuit 13. (Corresponding to the signal processing means).
  • An image of the subject is formed on the color image sensor 11 by the taking lens 2.
  • the output signal of the color image sensor 11 is input to the A / D converter 12 via an analog gain circuit (not shown) and is converted into a digital signal.
  • the digital signal is subjected to white balance processing in a white balance processing circuit 14, pixel interpolation processing in an interpolation circuit 15, gradation processing in a color conversion circuit 16, and It is stored in the illustrated memory.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the color imaging device 11 of the present embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating each pixel block B and each pixel P of the color image sensor 11, and FIG. 2B is a diagram illustrating a configuration example of the color image sensor 11.
  • the image pickup surface of the color image pickup device 11 has a pixel block B Are arranged in an array. .
  • Each pixel block B has an R pixel (corresponding to the first pixel) Pr that detects red light, a G pixel (corresponding to the second pixel) Pgl that detects green light, and a blue light.
  • B plane element (corresponding to 3rd pixel) P b and G 2 pixel (corresponding to 4th pixel) that detects light of wavelength between green light and blue light P g 2 Are arranged side by side.
  • the sensitivity of the G2 pixel Pg2 to the light is lower than the sensitivity of the G1 pixel Pg1 to the green light.
  • G1 pixel Pg1 and the G2 pixel Pg2 are not adjacent to each other in each pixel block B (that is, the relationship between the upper right and the lower left or the relationship between the upper left and the lower right as shown in the figure). It is desirable that they are arranged at '
  • the output of the G 1 pixel P gl and the output of the G 2 pixel P g 2 are different from the case where the output is processed as the output of a different kind of pixel. This is because it is preferable that the G1 pixel Pg1 and the G2 pixel Pg2 are alternately arranged in a pine pattern on the imaging surface because both are processed as output.
  • such a color imaging device 11a captures a visible light image as an imaging device 11a (hereinafter, referred to as a monochrome imaging device in which the characteristics of each pixel are equal to each other).
  • an imaging device 11a hereinafter, referred to as a monochrome imaging device in which the characteristics of each pixel are equal to each other.
  • a color filter array 11 b is arranged on the incident side of the image sensor 11 a.
  • each filter block has an R filter section for limiting incident visible light to red light, and a G section for limiting incident visible light to green light.
  • R filter section for limiting incident visible light to red light
  • G section for limiting incident visible light to green light.
  • the transmittance of the light of the G2 filter portion is suppressed to be lower than the transmittance of the green light of the G1 filter portion.
  • a pixel facing the R filter portion of the image sensor 11b can be used as an R pixel Pr for detecting red light, and a pixel facing the G1 filter portion.
  • Use pixel as G 1 pixel to detect green light P g 1 The pixel facing the B filter unit can be used as a B pixel P b for detecting blue light, and the pixel facing the G2 filter unit can be used as a wavelength between green light and blue light.
  • G2 pixel Pg2 that detects the light of
  • the G 1 filter unit and the G 2 filter unit have a non-adjacent relationship with each other in each filter block (that is, , Upper right and lower left, or upper left and lower right).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the spectral sensitivity characteristics of the color imaging device 11 of the present embodiment.
  • the curve indicated by the symbol “R” corresponds to the sensitivity characteristic curve of the R pixel Pr
  • the curve indicated by the symbol “G 1” corresponds to the sensitivity characteristic curve of the G 1 pixel Pg1
  • the symbol “B” The curve indicated by “” corresponds to the sensitivity characteristic curve of the B pixel Pb
  • the curve indicated by the symbol “G 2” corresponds to the sensitivity characteristic curve of the G 2 pixel Pg 2.
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the R pixel Pr that detects red light is in the range of 590 nm to 640 nm, and the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the G pixel Pg1 that detects green light is 5 20
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the B pixel Pb that detects blue light is 430 ⁇ ! In the range of ⁇ 480 nm.
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the G2 pixel Pg2 that detects a color between blue light and green light is within a range of 490 nm to 530 nm.
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the R pixel Pr is 600 nm
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the G1 pixel Pg1 is 540 nm
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the B pixel Pb is 460 nm
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the G2 pixel Pg2 is 500 nm.
  • the spectral transmission characteristics of the color filter array 11 b for imparting such spectral sensitivity characteristics to the color imaging device 11 are as follows.
  • the peak wavelength of the transmission characteristic of the R filter section of the color filter array 1 1b is 590 ⁇ !
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the G1 filter section is within the range of 520 nm to 570 nm, and the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the B finoleta section is 430 lin! In the range of ⁇ 480 nm.
  • the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the G2 filter is 490 ⁇ ! ⁇ 5 30 nm In range.
  • the peak wavelength of the transmission characteristic of the R filter is 600 nm
  • the peak wavelength of the transmission characteristic of the G1 filter is 540 nm
  • the peak wavelength of the transmission characteristic of the B filter is 460 nm.
  • the peak wavelength of the transmission characteristic of the G2 filter section is 500 nm.
  • FIG. 4 is a diagram showing a color matching function (known).
  • r is the color matching function r, g, and b of the RGB color system, respectively.
  • the sensitivity characteristics of the R pixel, G 1 pixel, and B pixel of the present embodiment are represented by the color matching function r, the color matching function g, respectively.
  • the color matching function b corresponds to the color matching function b.
  • the color matching function has not only a positive peak but also a negative peak.
  • the sensitivity characteristic of the G2 pixel of the present embodiment has a peak at a position corresponding to the negative peak of the color matching function r.
  • the color range represented by the color matching functions r, g, b ( That is, color detection can be performed in a color range substantially the same as the color range detectable by the human eye).
  • the sensitivity of the G2 pixel is set to be positively lower than the sensitivity of the G1 pixel.
  • the sensitivity of the G 2 pixel is about 1 ⁇ 2 of the sensitivity of the G 1 pixel.
  • the saturation level of the G2 pixel (a value indicating the upper limit of detectable luminance) is higher than the saturation level of the G1 pixel (a value indicating the upper limit of detectable luminance).
  • the pixel interpolation circuit 15 shown in FIG. 1 outputs the output signal R of the R pixel Pr, the output signal Gl of the G1 pixel Pgl, the output signal B of the B pixel Pb, and the output signal of the G2 pixel Pg2.
  • Pixel interpolation is performed based on the signal G 2 (these signals are output signals after AZD conversion and white balance processing), and signals (pixel signals) indicating each color component of light incident on each pixel (R, G 1, G2, B).
  • the G1, G2, and B components of the pixel signal for the R pixel in a pixel block B are the output signals of the G1, G2, and B pixels in the surrounding pixel block, respectively. Is obtained based on
  • the R, G2, and B components of the pixel signal for the G1 pixel in a certain pixel block B are calculated based on the output signals of the R, G2, and B pixels in the surrounding pixel block, respectively. Obtained.
  • the R component, G 1 component, and B component of the pixel signal for the G 2 pixel in a certain pixel block B are respectively added to the output signals of the R pixel, G 1 pixel, and B pixel in the surrounding pixel block. Obtained based on '
  • the R component, G1 component, and G2 component of the pixel signal for the B pixel in a certain pixel block B are the output of the R pixel, G1 pixel, and G2 pixel in the surrounding pixel block, respectively. Obtained based on the signal.
  • the color conversion circuit 16 performs color conversion by multiplying the pixel signal (R, G1, G2, B) by a 3 ⁇ 4 color conversion matrix M as shown in Expression (1). Generate color signals (R, G, B) for display.
  • the color conversion matrix M to be multiplied by the color conversion circuit 16 of the present embodiment is any of the matrix A, the matrix B, and the matrix C.
  • the matrix A, the matrix B, and the matrix C are selectively set by the color conversion matrix determination circuit 13.
  • the color conversion matrix determination circuit 13 refers to the Gl component of the pixel signal (R, Gl, G2, B) for selection and performs selection according to the value of the G1 component.
  • the color conversion matrix determination circuit 13 performs white balance re-processing if necessary as a result of the selection (details will be described later).
  • the matrices A, B, and C are represented by, for example, equations (2), (3), and (4). 0.60 0.66 -1.25 0.31
  • matrix A or matrix B converts each component of the pixel signal (R, G1, G2, B) into a color signal (R, G, B). This is to be reflected.
  • the peaks of the sensitivity characteristics of the G1 pixel and the G2 pixel are close to each other. Therefore, the G1 component and the G2 component accurately represent a subtle color difference.
  • the matrix A or the matrix B accurately reflects the subtle color difference of the pixel signal (R, G1, G2, B) on the color signal (R, G, B). .
  • the sign of the 1-row, 3-column component (the coefficient of G 2) is negative, so the G 2 component of the pixel signal (R, G 1, G 2, B) The larger the is, the smaller the R component of the color signal (R, G, B) is.
  • the color signal (R, G, B) is similar to the color reproduction by the color matching functions r, g, b (see Fig. 3, which has a negative peak between blue and green). Color reproduction is possible.
  • the matrix C considers the G2 component as a signal indicating green instead of the G1 component of the pixel signal (R, G1, G2, B),
  • the R component, G2 component, and B component are reflected in the color signals (R, G, B).
  • the sensitivity characteristic of the G1 pixel and the sensitivity characteristic of the G2 pixel are close to each other, and the saturation level of the G2 pixel is higher than the saturation level of the G1 pixel ( 2 times higher). Therefore, the G2 component accurately represents the luminance of a color adjacent to the color (green) indicated by the G1 component to a higher level than the G1 component.
  • the matrix C is the high level of the pixel signal (R, G1, G2, B). Is accurately reflected on the color signals (R, G, B).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the procedure of the process performed by the color conversion matrix determination circuit 13.
  • the color conversion matrix determination circuit 13 refers to the G1 component of the pixel signal (R, G1, G2, B). '
  • step S11 YES or NO and step S12 YES Chooses matrix A or matrix B that accurately reflects subtle color differences (step S21 or step S22), and when the value of the G1 component exceeds the saturation level (for example, 3500) In (step S11NO and step S12NO), a matrix C that accurately reflects high-level luminance is selected (step S23).
  • step S 11 YES when the G 1 component of the pixel signal (R, G 1, G 2, B) does not exceed the saturation level of the G 1 pixel (step S 11 YES, or step S 11 NO S 1 2 YES) when the detected color range is expanded and the value of the G 1 component of the pixel signal (R, G 1, G 2, B) exceeds the saturation level of the G 1 pixel (step S 1 In 1NO and step S12NO), although the detection color range does not expand, high luminance can be accurately detected. Therefore, even when the detection color range is expanded, the reduction of the detection luminance range is suppressed.
  • comparing matrix B and matrix A shows that the coefficient of the second column (coefficient of G1) and the coefficient of the third column (coefficient of G2) are The absolute value of matrix B is smaller than that of matrix A. (Matrix B has less reflection of G1 component than matrix A, and less reflection of G2 component than matrix A.) )).
  • matrix B is a matrix that performs color conversion between matrix A and matrix C (the reflection amount of the G1 component is 0 and the reflection amount of the G2 component is large).
  • the matrix A is selected (step S21), and the saturation level is higher than the threshold value.
  • the saturation level is higher than the threshold value.
  • Matritas B is selected (Step S 2 2).
  • the white balance reprocessing is performed before the execution of the steps S22 and S23 (step S22). S32, S33).
  • the white balance gain to be multiplied in the white balance reprocessing in step S32 is an optimal value when matrix B is used instead of matrix A, and is used for white balance reprocessing in step S33.
  • the white balance gain to be multiplied is the optimal value when matrix C is used instead of matrix A.
  • the sensitivity of the G 2 pixel is “1/2” of the sensitivity of the G 1 pixel.
  • the “expansion of the detection color range” can be improved.
  • the processing can be made more important than “suppressing the reduction of the detection luminance range”. If it is set slightly smaller than 1/2, the "suppression of the reduction of the detection luminance range” is changed to "detection color range”.
  • the processing can be made more important than the "expansion of”.
  • the relationship between the 02 sensitivity and the 01 sensitivity is preferably set in consideration of the balance between the two.
  • the sensitivity is smaller than that of the G 1 pixel ( If it is set to preferably about 1 Z2), the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the contents of the color conversion matrix are changed to appropriate ones according to the sensitivity characteristics of G2 pixels.
  • color image sensor an example in which a color filter array and a monochromatic image sensor are combined is illustrated as the color image sensor. It is also possible to use a color image sensor which is not provided.
  • the same spectral sensitivity characteristics as those of the image sensor of the above-described embodiment can also be provided by superposing a new color filter array on a conventional color image sensor (such as a Bayer array color image sensor). Can be.
  • mold color imaging element which can suppress reduction of the detection luminance range while expanding a detection color range is implement
  • a color filter array that can suppress the reduction of the detection luminance range while expanding the detection color range is realized.
  • a color imaging apparatus is realized in which the detection color range is expanded and the detection luminance range is suppressed from being reduced.

Landscapes

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Abstract

本発明の目的は、検出色範囲を拡大しつつも検出輝度範囲の縮小化を抑えることが可能な単板式のカラー撮像素子を提供することにある。本発明のカラー撮像素子は、赤色光を検出する第１画素と、緑色光を検出する第２画素と、青色光を検出する第３画素と、前記緑色光と前記青色光との間又は前記緑色光と前記赤色光との間の波長の光を検出する第４画素とからなる画素ブロックをアレイ状に配置している。また、前記第４画素の前記光に対する感度は、前記第２画素の前記緑色光に対する感度よりも低く抑えられている。

Description

+ 明細書
カラー撮像素子、 カラーフィルタアレイ、
及びカラー撮像装置 技術分野
本発明は、 電子カメラ、 ビデオカメラなどのカラー撮像装置に適用されるカラ 一撮像素子、 カラーフィルタアレイ、 及びそのカラー撮像装置に関する。 背景技術
従来、 電子カメラやビデオカメラなどのカラー撮像装置に、 カラー撮像素子が 適用されている。
一般に、 カラー撮像装置においては、 撮影レンズからカラー撮像素子に至る撮 像光学系の分光感度特性をなるベく人間の眼の分光感度特性 （又は公知の等色関 数） に近づけることが望ましいとされている。
カラー撮像素子は、 緑色光を検出する G画素と青色光を検出する B画素と赤色 光を検出する R画素とをアレイ状に配置している。
特に、 べィャ配列は、 G画素を市松状に配置すると共に， その G画素同士の間 隙に、 B画素と R画素とを交互に配置するものある。 つまり、 1単位 （画素プロ ック） は、 2つの G画素、 1つの B画素、 1つの R画素からなる 4つの画素であ る。
因みに、 G画素の数が R画素及び B画素よりも多い理由は、次のとおりである。 人間の眼の特徴の 1つに、 緑色を検知する細胞の数が、 他の色を検知する細胞 の数よりも多いという特徴がある。 よって、 人間の眼は、 緑色光の輝度を検知で きる範囲が広い。 よって、 撮像素子においても G画素を多く設けておけば、 検出 輝度範囲 （所謂、 ダイナミックレンジである。 ) を人間の眼と同様に広げること ができる。
ところで、 R画素， G画素， B画素の 3種類の画素によって峻別することので きる色範囲は、 人間の眼が峻別することのできる色範囲よりも若干狭いので、 人 間の眼にとっては異なる 2つの色が互いに同じ色として検出されてしまうことが あ o。
このため近年になると、 さらに別の種類の画素を追加したマルチバンド型の力 ラー撮像素子が提案された （例えば、 特許文献 1 =特開 2 0 0 2— 2 7 1 8 0 4 号公報に記載されたカラー撮像素子） 。
特許文献 1に記載されたマルチバンド型のカラー撮像素子は、 R画素、 G画素、 B画素の他に、 緑色と赤色との間の色 （黄色） を検出する Y画素を追加すること によって、 検出色範囲を拡大している。
しかしながら、 この従来のマルチバンド型のカラー撮像素子では、 画素プロッ ク内に Y画素を追加するために、 2つあった G画素を 1つに減らさなければなら ない。 したがって、 緑色光の検出輝度範囲が縮小化し、 カラ^"撮像素子の検出輝 度範囲が縮小化される傾向にある。
なお、 カラー撮像素子を多板式にすれば、 G画素を減少させることなく Y画素 の追加が図れるのでこの問題は発生しないが、 光路を分岐すると共に、 各分岐路 のそれぞれに撮像素子を配置する必要があるので、 配置スペースが拡大され、 小 型化が求められている電子カメラやビデオカメラにはあまり適さない。
また、 回動式の切り替えフィルタを適用すれば、 G画素を減少させることなく γ画素の追加が図れるのでこの問題は発生しないが、 多板式にする場合と同様に
' 配置スペースが拡大されるので、 小型化が求められている電子カメラやビデオ力 メラにはあまり適さない。 発明の開示
そこで本発明は、 検出色範囲を拡大しつつも検出辉度範囲の縮小化を抑えるこ とが可能な単板式の力ラ一撮像素子を提供することを目的とする。
また、 本発明は、 単板式のカラー撮像素子を構成するに当たり、 検出色範囲を 拡大しつつも検出輝度範囲の縮小化を抑えることが可能な力ラーフィルタアレイ を提供することを目的とする。
また、 本発明は、 検出色範囲を拡大しつつも検出輝度範囲の縮小化が抑えられ たカラ一撮像装置を提供することを目的とする。
本発明のカラー撮像素子は、 赤色光を検出する第 1画素と、 緑色光を検出する 第 2画素と、 青色光を検出する第 3画素と、 前記緑色光と前記青色光との間又は 前記緑色光と前記赤色光との間の波長の光を検出する第 4画素とからなる画素ブ ロックをアレイ状に配置し、 前記第 4画素の前記光に対する感度は、 前記第 2画 素の前記緑色光に対する感度よりも低く抑えられている。
これら 4種類の画素の組み合わせによれば、 検出色範囲が拡大される。 また、 第 2画素の出力に併せて第 4画素の出力を参照すれば、 高レベルの緑色光を検出 することができる。 よって、 検出色範囲が拡大されつつも検出輝度範囲の縮小化 が抑えられる。
好ましくは、 前記第 4画素の前記感度は、 前記第 2画素の前記感度の略 1 / 2 に抑えられている。 このようにすれば、 「検出色範囲の拡大」 の効果と 「検出輝 度範囲の縮小化を抑えること」 の効果とが同等に得られる。
また、 好ましくは、 前記第 1画素の感度特性のピーク波長は、 5 9 0 n m〜6 4 0 n mの範囲内にあり、 前記第 2画素の感度特性のピーク波長は、 5 2 0 n m 〜5 7 0 の範囲内にあり、 前記第 3画素の感度特性のピーク波長は、 4 3 0 n n！〜 4 8 0 n mの範囲内にあり、 前記第 4画素の感度特性のピーク波長は、 4 9 0 n n！〜 5 3 0 n mの範囲内、 又は 5 6 0 n m〜 6 4 0 n mの範囲内にある。 本発明のカラーフィルタアレイは、 入射する可視光を赤色光に制限する第 1フ ィルタ部と、 入射する可視光を緑色に制限する第 2フィルタ部と、 入射する可視 光を青色光に制限する第 3フィルタ部と、 入射する可視光を前記緑色光と前記青 色光との間又は前記緑色光と前記赤色光との間の波長の光に制限する第 4フィル タ部とからなるフィルタブ口ックをアレイ状に配置し、 前記第 4フィルタ部の前 記光の透過率は、 前記第 2フィルタ部の前記緑色光の透過率よりも低く抑えられ ている。
これら 4種類のフィルタ部が組み合わされたカラーフィルタアレイによれば、 カラー撮像素子の検出色範囲が拡大される。 また、 カラー撮像素子の第 2フィル タ部に対向する画素の出力に併せて第 4フィルタ部に対向する画素の出力を参照 すれば、 高レベルの緑色光を検出することができる。 よって、 このカラーフィル タアレイを用いれば、 検出色範囲が拡大されつつも検出輝度範囲の縮小化が抑え られたカラ一撮像素子が実現する。 好ましくは、 前記第 4フィルタ部の前記透過率は、 前記第 2フィルタ部の前記 透過率の略 1 Z 2に抑えられている。 このようにすれば、 「検出色範囲の拡大」 の効果と 「検出輝度範囲の縮小化を抑えること」 の効果とが同等に得られる。 また、 好ましくは、 前記第 1フィルタ部の透過特性の可視光領域でのピーク波 長は、 5 9 0 n n！〜 6 4 0 n mの範囲内にあり、 前記第 2フィルタ部の透過特性 の可視光領域でのピーク波長は、 5 2 0 n m〜 5 7 0 n mの範囲内にあり、 前記 第 3フィルタ部の透過特性の可視光領域でのピーク波長は、 4 3 0 n m〜4 8 0 n mの範囲内にあり、 前記第 4フィルタ部の透過特性の可視光領域でのピーク波 長は、 4 9 0 η π！〜 5 3 0 n mの範囲内、 又は 5 6 0 η π！〜 6 4 0 n mの範囲内 にある。
本発明のカラー撮像装置は、 本発明のカラー撮像素子と、 前記第 1画素、 前記 第 2画素、 前記第 3画素の各出力に基づいて色信号を生成する信号処理手段とを 備え、 前記信号処理手段は、 前記第 2画素の出力が飽和レベルに達していない場 合には、前記各出力に加えて前記第 4画素の出力に基づいて前記色信号を生成し、 前記第 2画素の出力が飽和レベルに達している場合には、 その第 2画素の出力に 基づく代わりに前記第 4画素の出力に基づいて前記色信号を生成する。
このようなカラー撮像装置によれば、 本発明のカラー撮像素子の効果が確実に 引き出される。
本発明のカラー撮像装置は、 可視光を検出する画素をアレイ状に配置した撮像 素子と、 前記撮像素干の入射側に配置された本発明のカラーフィルタアレイと、 前記撮像素子の前記画素のうち前記第 1フィルタ部、 前記第 2フィルタ部、 前記 第 3フィルタ部にそれぞれ対向する第 1画素、 第 2画素、 第 3画素の各出力に基 づいて色信号を生成する信号処理手段とを備え、 前記信号処理手段は、 前記第 2 画素の出力が飽和レベルに達していない場合には、 前記各出力に加えて前記第 4 画素の出力に基づいて前記色信号を生成し、 前記第 2画素の出力が飽和レベルに 達している場合には、 その第 2画素の出力に基づく代わりに前記第 4画素の出力 に基づいて前記色信号を生成する。
このようなカラー撮像装置によれば、 本発明のカラーフィルタアレイの効果が 確実に引き出される。 図面の簡単な説明
図 1は、 本実施形態の電子カメラの概略構成を示す図である。
図 2は、 本実施形態のカラー撮像素子 1 1を説明する図である。
図 3は、 本実施形態のカラー撮像素子 1 1の分光感度特性を示す図である。 図 4は、 等色関数 （公知） を示す図である。
図 5は、色変換マトリクス決定回路 1 3による処理の手順を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
[実施形態]
本実施形態は、 本発明のカラ一撮像素子又は本発明のカラーブイルタアレイが 適用された電子カメラ （本発明のカラー撮像装置に対応する。 ） の実施形態であ る。
図 1は、 本実施形態の電子カメラの概略構成を示す図である。
電子カメラは、 例えば、 電子カメラ本体 1と撮影レンズ 2とからなる。
電子カメラ本体 1には、 カラー撮像素子 1 1、 A/D変換器 1 2、 ホワイトバ ランス処理回路 1 4、 画素捕間回路 1 5、 色変換回路 1 6、 色変換マトリタス決 定回路 1 3 (信号処理手段に対応する。 ） などが備えられる。
カラー撮像素子 1 1上に、 撮影レンズ 2による被写体の像が形成される。 カラ 一撮像素子 1 1の出力信号は、 不図示のアナログゲイン回路を介して A/D変換 器 1 2に入力され、 ディジタル信号に変換される。 ディジタル信号には、 ホフィ トバランス処理回路 1 4においてホワイ トパランス処理が施され、 補間回路 1 5 において画素補間の処理が施され、 色変換回路 1 6において階調変換処理が施さ れ、 その後、 不図示のメモリに格納される。
図 2は、 本実施形態のカラー撮像素子 1 1を説明する図である。
図 2 ( a ) は、 カラー撮像素子 1 1の各画素プロック B及ぴ各画素 Pを説明す る図、 図 2 ( b ) は、 カラー撮像素子 1 1の構成例を示す図である。
図 2 ( a ) に示すように、 カラー撮像素子 1 1の撮像面には、 画素ブロック B がアレイ状に配置される。 .
各画素プロック Bには、赤色光を検出する R画素（第 1画素に対応。） P rと、 緑色光を検出する G 1画素 （第 2画素に対応。 ） P g lと、 青色光を検出する B 面素 （第 3画素に対応。 ） P bと、 緑色光と青色光との間の波長の光を検出する G 2画素 （第 4画素に対応。 ） P g 2とが田の字状に並べて配置される。
G 2画素 P g 2の前記光に対する感度は、 G 1画素 P g 1の緑色光に対する感 度よりも低く抑えられている。
なお、 G 1画素 P g 1と G 2画素 P g 2とは、 各画素プロック B内で互いに非 隣接関係 （つまり、 図示したように右上と左下との関係、 又は左上と右下との関 係） で配置されることが望ましい。 '
なぜなら、 後述するように、 本実施形態の電子カメラでは、 G 1画素 P g lの 出力と G 2画素 P g 2の出力とは、 異種の画素の出力として処理される場合と、 同種の画素の出力として処理される場合との双方があるので、 G 1画素 P g 1と G 2画素 P g 2とを撮像面上で巿松状かつ交互に配置させることが望ましいから である。
このようなカラー撮像素子 1 1は、 例えば、 図 2 ( b ) に示すように、 可視光 像を撮像する撮像素子 1 1 a (以下、 各画素の特性が互いに等しいモノクロ撮像 素子とする。 ） を用意し、 その撮像素子 1 1 aの入射側に、 カラーフィルタァレ ィ 1 1 bを配置することで構成される。
カラーフィルタアレイ 1 1 bは、フィルタプロックをアレイ状に配置しており、 各フィルタブロックには、 入射する可視光を赤色光に制限する Rフィルタ部と、 入射する可視光を緑色に制限する G 1フィルタ部と、 入射する可視光を青色光に 制限する Bフィルタ部と、 入射する可視光を前記緑色光と前記青色光との間の波 長の光に制限する G 2フィルタ部とが並べて配置される。
このうち、 G 2フィルタ部の前記光の透過率は、 G 1フィルタ部の前記緑色光 の透過率よりも低く抑えられている。
このカラーフィルタアレイ 1 1 bによれば、 撮像素子 1 1 bのうち Rフィルタ 部に対向する画素を、 赤色光を検出する R画素 P rとして使用することができ、 G 1フィルタ部に対向する画素を、 緑色光を検出する G 1画素 P g 1として使用 することができ、 Bフィルタ部に対向する画素を、 青色光を検出する B画素 P b として使用することができ、 G 2フィルタ部に対向する画素を、 緑色光と青色光 との間の波長の光を検出する G 2画素 P g 2として使用することができる。
なお、 G 1画素 P g 1と G 2画素 P g 2とを巿松状に交互に配置するべく、 G 1フィルタ部と G 2フィルタ部とは、 各フィルタブロック内で互いに非隣接関係 (つまり、 右上と左下との関係、 又は左上と右下との関係） で配置されることが 望ましい。
図 3は、 本実施形態のカラー撮像素子 1 1の分光感度特性を示す図である。 図 3中、 符号 「R」 で示す曲線が R画素 P rの感度特性カーブに相当し、 符号 「G 1」 で示す曲線が G 1画素 P g 1の感度特性カーブに相当し、 符号 「B」 で 示す曲線が B画素 P bの感度特性カーブに相当し、 符号 「G 2」 で示す曲線が G 2画素 P g 2の感度特性カーブに相当する。
赤色光を検出する R画素 P rの感度特性のピーク波長は、 5 90 n m〜 640 nmの範囲内にあり、 緑色光を検出する G 1画素 P g 1の感度特性のピーク波長 は、 5 20 nm〜5 70 nmの範囲内にあり、 青色光を検出する B画素 P bの感 度特性のピーク波長は、 430 ηπ！〜 480 nmの範囲内にある。
また、 青色光と緑色光との間の色を検出する G 2画素 P g 2の感度特性のピー ク波長は、 490 nm〜 5 30 nmの範囲内にある。
例えば、 R画素 P rの感度特性のピーク波長は、 600 nmであり、 G 1画素 P g 1の感度特性のピーク波長は、 540 nmであり、 B画素 P bの感度特性の ピーク波長は、 460 nmであり、 G 2画素 P g 2の感度特性のピーク波長は、 500 nmである。
因みに、 カラー撮像素子 1 1に対しこのような分光感度特性を付与するための カラーフィルタアレイ 1 1 bの分光透過特性は、 次のとおりである。
カラーフィルタアレイ 1 1 bの Rフィルタ部の透過特性のピーク波長は、 5 9 0 ηπ！〜 640 nmの範囲内にあり、 G 1フィルタ部の感度特性のピーク波長は、 520 nm〜570 nmの範囲内にあり、 Bフイノレタ部の感度特性のピーク波長 は、 4 30 lin！〜 480 nmの範囲内にある。
また、 G 2フィルタ部の感度特性のピーク波長は、 490 ηπ！〜 5 30 nmの 範囲内にある。
例えば、 Rフィルタ部の透過特性のピーク波長は、 600 nmであり、 G 1フ ィルタ部の透過特性のピーク波長は、 540 nmであり、 Bフィルタ部の透過特 性のピーク波長は、 46 0 nmであり、 G 2フィルタ部の透過特性のピーク波長 は、 500 nmである。
図 4は、 等色関数 （公知） を示す図である。
符号「r」 ， 「g」 ， 「b」 で示すのがそれぞれ、 RGB表色系の等色関数 r， g， bである。
図 3と図 4とを比較すれば明らかなように、 本実施形態の R画素の感度特性、 G 1画素の感度特性、 B画素の感度特性は、 それぞれ等色関数 r、 等色関数 g、 等色関数 bに対応している。
但し、 等色関数では、 正のピークだけでなく、 負のピークも有する。
本実施形態の G 2画素の感度特性は、 その等色関数 rの負のピークに対応する 位置にピークを有している。
よって、 R画素の出力値、 G 1画素の出力値、 B画素の出力値、 及び、 G 2画 素の出力値の反対符号に基づけば、等色関数 r , g, bが表す色範囲（すなわち、 人間の眼の検知可能な色範囲） とほぼ同じ色範囲において、 色検出をすることが できる。
また、 図 3に明らかなように、 G 2画素の感度は、 G 1画素の感度よりも積極 的に低く設定されている。 例えば、 G 2画素の感度は、 G 1画素の感度の 1ノ2 程度であることが好ましい。
このように設定すれば、 G 2画素の飽和レベル （検出可能な輝度の上限を示す 値） は、 G 1画素の飽和レベル （検出可能な輝度の上限を示す値） よりも高くな り、 約 2倍に設定される。
さて、 図 1に示す画素補間回路 1 5は、 R画素 P rの出力信号 R, G 1画素 P g lの出力信号 G l、 B画素 P bの出力信号 B、 G 2画素 P g 2の出力信号 G 2 (なお、 これらは AZD変換、 ホワイトバランス処理後の出力信号である。 ） に 基づいて画素補間を行い、各画素に入射した光の各色成分を示す信号（画素信号） (R, G 1， G 2， B) を生成する。 なお、 或る画素プロック B内の R画素についての画素信号の G 1成分， G 2成 分， B成分は、 それぞれ周囲の画素プロック内の G 1画素， G 2画素， B画素の 各出力信号に基づいて得られる。
同様に、 或る画素ブロック B内の G 1画素についての画素信号の R成分， G2 成分， B成分は、 それぞれ周囲の画素プロック内の R画素， G 2画素， B画素の 各出力信号に基づいて得られる。
同様に、 或る画素ブロック B内の G 2画素についての画素信号の R成分， G 1 成分， B成分は、 それぞれ周囲の画素プロック内の R画素， G 1画素， B画素の 各出力信号に基づいて得られる。 '
同様に、 或る画素ブロック B内の B画素についての画素信号の R成分， G 1成 分， G 2成分は、 それぞれ周囲の画素プロック内の R画素， G 1画素， G 2画素 の各出力信号に基づいて得られる。
次に、 色変換回路 1 6は、 式 （1) のように画素信号 （R， G 1, G 2, B) に対し 3 X 4の色変換マトリクス Mを乗算することで色変換を施し、 表示用の色 信号 （R, G, B) を生成する。
Figure imgf000011_0001
ここで、 本実施形態の色変換回路 1 6が乗算すべき色変換マトリクス Mは、 マ トリタス A, マトリクス B, マトリクス Cの何れかである。 マトリクス A， マト リクス B， マトリクス Cは、 色変換マトリクス決定回路 1 3により選択的に設定 される。
色変換マトリクス決定回路 1 3は、選択に当たり、画素信号（R, G l， G 2, B) の G l成分を参照し、 その G 1成分の値に応じた選択を行う。 また、 色変換 マトリクス決定回路 1 3は、 選択の結果、 必要がある場合には、 ホワイトバラン ス再処理を行う （詳細は後述） 。
マトリクス A, B, Cは、 例えば、 式 （2) (3) (4) で表される。 0.60 0.66 -1.25 0.31
0.23 1.15 -O.S7 0.04 (2)
-0.020.14 -0.65 1.01
0.640.44 -0.63 0.18
BH 0.26 1.00 -0.43 -0.05 (3)
0.000.03 -0.32 ひ 4
0.670 0.23 0.06
ひ 28 O 0.85 -0.14 (4)
0.02 O -0.09 0.88
式 （2) (3) を参照すれば明らかなように、 マトリクス A又はマトリクス B は、 画素信号 （R， G 1 , G 2, B) の各成分を色信号 （R， G, B) に反映さ せるものである。
ここで、 図 3に示したように、 G 1画素の感度特性と G 2画素の感度特性との ピークは近接している。 よって、 G 1成分と G 2成分とは、 微妙な色の相違を正 確に表す。
したがって、 マトリクス A又はマトリクス Bは、 画素信号 （R, G 1 , G 2, B) の微妙な色の相違を、 色信号 （R， G, B) に対し正確に反映するものであ る。 .
なお、 マトリタス A又はマトリクス Bにおいて、 1行 3列成分 (G 2の係数) の符号は、 何れも負となっているので、 画素信号 （R， G 1 , G 2, B) の G 2 成分が大きいほど、 色信号 （R, G, B) の R成分は相対的に小さくなる。 これ により、 色信号 （R， G, B) に対し、 等色関数 r , g, b (図 3参照、 青色と 緑色との間に負のピークを有している。 ） による色再現と似た色再現をさせるこ とが可能となっている。
一方、式（4) を参照すれば明らかなように、 マトリクス Cは、画素信号（R， G 1 , G 2, B) の G 1成分に代えて G 2成分を緑色を示す信号とみなし、 R成 分、 G 2成分、 B成分を色信号 （R， G， B) に反映させるものである。
ここで、 上述したように、 G 1画素の感度特性と G 2画素の感度特性とのピー クは近接しており、 また、 G 2画素の飽和レベルは G 1画素の飽和レベルよりも 高い （2倍高い） 。 よって、 G 2成分は、 G 1成分が示す色 （緑色） の近接色の 輝度を、 G 1成分よりも高いレベルまで正確に表す。
したがって、 マトリクス Cは、 画素信号 （R, G 1 , G 2, B) の高いレベル の辉度を、 色信号 （R, G, B) に対し正確に反映するものである。
図 5は、色変換マトリクス決定回路 1 3による処理の手順を説明する図である。 色変換マトリクス決定回路 1 3は、 画素信号 （R, G 1 , G 2, B) の G 1成 分を参照する。 '
そして、 G 1成分の値が飽和レベル （G 1画素の出力信号の飽和レベルに相当 する値、 例えば、 3 500) を超えていないとき （ステップ S 1 1 YES又は NO かつステップ S 1 2YES) には、 微妙な色の相違を正確に反映させるマトリクス A又はマトリクス Bを選択し （ステップ S 2 1又はステップ S 22) 、 G 1成分 の値が飽和レベル （例えば、 3 500) を超えているとき （ステップ S 1 1NO かつステップ S 1 2 NO) には、高いレベルの輝度を正確に反映するマトリクス C を選択する （ステップ S 23) 。
すなわち、 本実施形態では、 画素信号 （R， G 1 , G 2, B) の G 1成分が G 1画素の飽和レベルを超えていないとき （ステップ S 1 1YES、 又はステップ S 1 1 NO かつステップ S 1 2 YES) には、 検出色範囲が広がり、 画素信号 （R, G 1 , G 2, B) の G 1成分の値が G 1画素の飽和レベルを超えているとき （ス テツプ S 1 1NOかつステップ S 1 2NO)には、検出色範囲は広がらないものの、 高い輝度を正確に検出することができる。 したがって、 検出色範囲が拡大されつ つも検出輝度範囲の縮小化は抑えられる。
なお、 式 (2) (3) に示すように、 マトリクス Bとマトリクス Aとを比較す ると、第二列の係数（G 1の係数）及び第三列の係数（G 2の係数） の絶対値は、 マトリクス Bの方がマトリクス Aよりも全体的に小さい （マトリクス Bは、 マト リクス Aよりも、 G 1成分の反映量が小さく、 また、 G 2成分の負の反映量が小 さい。 ） 。
すなわち、 マ トリクス Bは、 マトリクス Aとマ トリクス C (G 1成分の反映量 が 0であり、 G 2成分の反映量が大きい。 ） の中間の色変換を施すマトリクスで よって、図 5に示したように、 G 1成分の値が飽和レベルよりも小さい閾値（例 えば 3000) よりも低いときには （ステップ S 1 1YES) マトリクス Aが選択 され（ステップ S 2 1) 、 その閾値よりも高く飽和レベルよりも低いときには（ス テツプ S 1 1 NO かつステップ S 1 1 YES) マトリタス Bが選択されることが好 ましい （ステップ S 2 2 ) 。
このように、 マトリクス Cとマトリクス Aだけでなく、 両者の中間のマトリク ス Bを含めた 3種類を使い分ければ、 色変換が G 1成分の相違に応じて急激に変 化することが防止でき、 再現画像上に不自然な表現が現れることが避けられる。 なお、 ホワイ トバランス処理回路 1 4 (図 1参照） が各信号に対し乗算するホ ワイトバランスゲインは、 マトリクス Aを使用する場合の最適値になっていると する。
このとき、 マトリクス Bが使用される場合、 及びマトリクス Cが使用される場 合には、 ステップ S 2 2、 ステップ S 2 3の実行前に、 ホワイトパランス再処理 が施されることが好ましい （ステップ S 3 2、 S 3 3 ) 。
なお、 ステップ S 3 2のホワイトバランス再処理にて乗算すべきホワイ トバラ ンスゲインは、 マトリクス Aに代えてマトリクス Bを使用する場合の最適値であ り、 ステップ S 3 3のホワイ トバランス再処理にて乗算すべきホワイ トバランス ゲインは、 マトリクス Aに代えてマトリクス Cを使用する場合の最適値である。
[その他]
なお、 上記実施形態では、 G 2画素の感度が G 1画素の感度の 「1 / 2」 であ るとしたが、 1 / 2よりも若干大きく設定すれば、 「検出色範囲の拡大」 を 「検 出輝度範囲の縮小化を抑えること」 よりも重視した処理にすることができ、 1 / 2よりも若干小さく設定すれば、 「検出輝度範囲の縮小化を抑えること」 を 「検 出色範囲の拡大」 よりも重視した処理にすることができる。 0 2感度と0 1感度 との関係は、 両者のバランスを考慮して設定されることが好ましい。
また、 上記実施形態では、 G 2画素の検出色を、 青色と緑色との間の色とした 力 緑色と赤色との間の色に変更しても、 その感度を G 1画素よりも小さく （好 ましくは約 1 Z 2に） 設定すれば、 上記実施形態と同様の効果を得ることができ る。 但し、 色変換マトリクスの内容 （行列要素の値） は、 G 2画素の感度特性に 応じて適当なものに変更される。
また、 上記実施形態では、 カラー撮像素子として、 カラーフィルタアレイとモ ノクロ撮像素子とを組み合わせたものを例示したが、 カラーフィルタを使用して いないカラー撮像素子を使用することもできる。また、従来のカラー撮像素子（ベ ィャ配列のカラー撮像素子など） に、 新たなカラーフィルタアレイを重ねること によっても、 上記実施形態の力ラ一撮像素子と同様の分光感度特性を付与するこ とができる。 産業上の利用の可能性
本発明によれば、 検出色範囲を拡大しつつも検出輝度範囲の縮小化を抑えるこ とが可能な単板式のカラー撮像素子が実現する。
また、 本発明によれば、 単板式のカラー撮像素子を構成するに当たり、 検出色 範囲を拡大しつつも検出輝度範囲の縮小化を抑えることが可能なカラーフィルタ アレイが実現する。
また、 本発明によれば、 検出色範囲を拡大しつつも検出輝度範囲の縮小化が抑 えられたカラ一撮像装置が実現する。

Claims

請求の範囲
(1) 赤色光を検出する第 1画素と、
緑色光を検出する第 2画素と、
青色光を検出する第 3画素と、
前記緑色光と前記青色光との間又は前記緑色光と前記赤色光との間の波長の光 を検出する第 4画素と
からなる画素ブロックをアレイ状に配置し、
前記第 4画素の前記光に対する感度は、 前記第 2画素の前記緑色光に対する感 度よりも低く抑えられている
ことを特徴とするカラ一撮像素子。
(2) 請求項 1に記載のカラー撮像素子において、
前記第 4画素の前記感度は、 前記第 2画素の前記感度の略 1 Z 2に抑えられて いる
ことを特徴とするカラー撮像素子。
( 3 ) 請求項 1又は請求項 2に記載のカラー撮像素子において、
前記第 1画素の感度特性のピーク波長は、 5 9ひ nil！〜 64 0 nmの範囲内に あり、
前記第 2画素の感度特性のピーク波長は、 5 2 0 nm~ 5 7 0 nmの範囲内に あり、 ·
前記第 3画素の感度特性のピーク波長は、 4 3 0 ηπ！〜 48 0 nmの範囲内に あり、
前記第 4画素の感度特性のピーク波長は、 4 9 Ο ηπ！〜.5 3 0 nmの範囲内、 又は 5 6 0 ηπ！〜 6 4 0 nmの範囲内にある
ことを特徴とするカラー撮像素子。
(4) 入射する可視光を赤色光に制限する第 1フィルタ部と、
入射する可視光を緑色に制限する第 2フィルタ部と、
入射する可視光を青色光に制限する第 3フィルタ部と、
入射する可視光を前記緑色光と前記青色光との間又は前記緑色光と前記赤色光 との間の波長の光に制限する第 4フィルタ部と
からなるフィルタプロックをアレイ状に配置し、
前記第 4フィルタ部の前記光の透過率は、 前記第 2フイノレタ部の前記緑色光の 透過率よりも低く抑えられている
ことを特徴とするカラーフィルタアレイ。
( 5 ) 請求項 4に記載のカラーフィルタ了レイにおいて、
前記第 4フィルタ部の前記透過率は、 前記第 2フィルタ部の前記透過率の略 1 / 2に抑えられている
ことを特徴とするカラーフィルタアレイ。
( 6 ) 請求項 4又は請求項 5に記載のカラーフィルタアレイにおいて、 前記第 1フィルタ部の透過特性の可視光領域でのピーク波長は、 5 9 0 η π！〜 6 4 0 n mの範囲内にあり、
前記第 2フィルタ部の透過特性の可視光領域でのピーク波長は、 5 2 0 n n！〜 5 7 0 の範囲内にあり、
前記第 3フィルタ部の透過特性の可視光領域でのピーク波長は、 4 3 0 n m〜
4 8 0 n mの範囲內にあり、
前記第 4フィルタ部の透過特性の可視光領域でのピーク波長は、 4 9 0 η π！〜
5 3 0 n mの範囲内、 又は 5 6 0 n m〜6 4 0 n mの範囲内にある
ことを特徴とするカラーフィルタアレイ。
( 7 ) 請求項 1〜請求項 3の何れか一項に記載のカラー撮像素子と、 前記第 1画素、 前記第 2画素、 前記第 3画素の各出力に基づいて色信号を生成 する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、
前記第 2画素の出力が飽和レベルに達していない場合には、 前記各出力に加え て前記第 4画素の出力に基づいて前記色信号を生成し、 前記第 2画素の出力が飽 和レベルに達している場合には、 その第 2画素の出力に基づく代わりに前記第 4 画素の出力に基づいて前記色信号を生成する
ことを特徴とするカラ一撮像装置。
( 8 ) 可視光を検出する画素をァレイ状に配置した撮像素子と、 前記撮像素子の入射側に配置された請求項 4〜請求項 6の何れか一項に記載の カラ一フィルタアレイと、
前記撮像素子の前記画素のうち前記第 1フィルタ部、 前記第 2フィルタ部、 前 記第 3フィルタ部にそれぞれ対向する第 1画素、 第 2画素、 第 3画素の各出力に 基づいて色信号を生成する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段は、
前記第 2画素の出力が飽和レベルに達していない場合には、 前記各出力に加え て前記第 4画素の出力に基づいて前記色信号を生成し、 前記第 2画素の出力が飽 和レベルに達している場合には、 その第 2画素の出力に基づく代わりに前記第 4 画素の出力に基づいて前記色信号を生成する
. ことを特徴とするカラー撮像装置。
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