JPH1066094A - カラーフィルターアレイパターン - Google Patents

カラーフィルターアレイパターン

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JPH1066094A
JPH1066094A JP13567097A JP13567097A JPH1066094A JP H1066094 A JPH1066094 A JP H1066094A JP 13567097 A JP13567097 A JP 13567097A JP 13567097 A JP13567097 A JP 13567097A JP H1066094 A JPH1066094 A JP H1066094A
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JP
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filter array
color filter
color
pixels
colors
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Withdrawn
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JP13567097A
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English (en)
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Jr John F Hamilton
ジョン・エフ・ハミルトン・ジュニア
Jr James E Adams
ジェームズ・イー・アダムズ・ジュニア
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Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
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Publication date
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    • G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/4015—Image demosaicing, e.g. colour filter arrays [CFA] or Bayer patterns
    • 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
    • H04N25/136—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 using complementary colours
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N2209/04—Picture signal generators
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    • H04N2209/045—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor using mosaic colour filter
    • H04N2209/046—Colour interpolation to calculate the missing colour values
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    • H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
    • H04N23/843—Demosaicing, e.g. interpolating colour pixel values

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的処理が可能な信号を供給するカラーフ
ィルターアレイパターン、さらには、水平方向および垂
直方向に補間を行えるばかりでなく対角線方向にも補間
を行うことができるカラーフィルターアレイパターンを
提供する。 【解決手段】 複数のピクセル１４を有する映像センサ
ー１０用のカラーフィルターアレイ。上記カラーフィル
ターアレイは、それぞれが下記のパターンに配列された
複数のピクセルを有する、複数のカラーピクセル核を含
む。 Ｍ Ｇ Ｃ Ｙ Ｇ Ｍ Ｙ Ｃ Ｙ Ｃ Ｇ Ｍ Ｃ Ｙ Ｍ Ｇ 配列中、Ｍはマジェンタ、Ｇは緑、Ｃはシアン、Ｙは黄
色である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】本発明は、１９９５年３月１７日付けの本
発明の譲受人に譲渡されたハミルトン他の「単一センサ
ーカラー電子カメラの適応カラープラン補間」という名
称の共通に譲渡されている米国特許出願第０８／４０
７，４２３号に関するものである。上記関連出願の開示
は参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサー
用のカラーフィルターアレイに関するものである。
【０００３】
【従来の技術】電子カラー映像化の場合には、通常赤、
緑および青である三色のカラー平面の映像データを同時
に捕捉することが望ましい。上記三色の平面を組み合わ
せることによって、高品質のカラー映像を作ることがで
きる。このような三組の映像データは、いろいろな方法
で捕捉することができる。電子写真の場合、ある場合に
は、上記のデータは、赤、緑および青のフィルターのパ
ターンで覆われているセンサーの単一の二次元アレイに
よって捕捉される。このタイプのセンサーは、カラーフ
ィルターアレイ、すなわち、ＣＦＡと一般に呼ばれてい
る。以下にＣＦＡセンサー上に共通に配置されている赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）ピクセルを示す。
【０００４】ＣＦＡを使用してカラー映像を捕捉した場
合、各センサー位置の三色すべての数値の推定値を知る
ためには、赤、緑および青の数値を補間する必要があ
る。上記補間を行った場合、各画素、すなわち、各ピク
セルは、三色の数値を持ち、システムのニーズによって
異なる種々の周知の映像処理技術によって処理すること
ができる。映像を鮮明にすることや、カラー修正、すな
わち、ハーフトーン化などが処理を行う理由である。
【０００５】下記の図は、以後バイエルカラーフィルタ
ーアレイと呼ぶ特殊なカラーフィルターアレイの赤、緑
および青のピクセルの配置を示す。これに関するより詳
細な説明については、１９７６年７月２０日付けのバイ
エルの米国特許第３，９７１，０６５号を参照された
い。 Ｇ Ｒ Ｇ Ｒ Ｂ Ｇ Ｂ Ｇ Ｇ Ｒ Ｇ Ｒ Ｂ Ｇ Ｂ Ｇ
【０００６】アダム他の「単一センサーカラー電子カメ
ラの適応カラー平面補間」という名称の１９９６年２月
２３日付けの共通に譲渡されている米国特許出願第０８
／６０６，１１２号、およびハミルトン他の「電子カメ
ラの緑色ホトレジストの緑色値の平均化」という名称の
１９９６年２月２３日付けの共通に譲渡されている米国
特許出願第０８／６０６，１７８号には、グリーンを直
接測定できない場合の、ピクセルの緑のピクセル値の適
応計算方法が記載されている。この開示内容は、参照に
よって本明細書に組み込まれるものとする。これらの方
法を使用した場合、映像の対角線方向の画像と比較する
と、水平および垂直方向の画像のほうが鮮明に映像化さ
れる。何故なら、ＣＦＡの横列のすべておよび縦列のす
べてが緑のピクセルを含んでいるからである。しかし、
ＣＦＡの一本置きの対角線は、緑のピクセルを含んでい
ない。ピクセルがこのように配置されている場合、対角
線上の周波数レスポンスは、水平方向の横列および垂直
方向の縦列上の周波数レスポンスより低い。その結果、
対角線の縁部の鮮明度は、水平線および垂直線の鮮明度
より低くなる。さらに、対角線方向にグリーン値を補間
することができない。水平方向および垂直方向の補間の
他に、対角線方向に補間 (interpolation)を行うことが
できるＣＦＡパターンを開発することが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、効率的に処理することができる信号を供給するカラ
ーフィルターアレイパターンを提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、水平方向および垂直
方向に補間を行えるばかりでなく、対角線方向に補間を
行うことができるＣＦＡパターンを提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のピク
セルを含む映像センサー用のカラーフィルターアレイに
より達成することができ、このカラーフィルターアレイ
は、 （ａ）それぞれが下記のパターンのように配置された複
数のピクセルを有する複数のカラーピクセル核からな
り、 Ｘ１ Ｙ１ Ｙ２ Ｘ２ （ｉ）この場合、Ｘ１およびＸ２はそれぞれ、個々の色
の合計が輝度であり、個々の色の差がクロミナンスであ
る場合の輝度値を表し、（ｉｉ）Ｙ１およびＹ２はそれ
ぞれ、個々の色の合計が輝度であり、個々の色の差がク
ロミナンスである場合の輝度値を表す。
【００１０】
【発明の効果】本発明を使用すれば、ＣＦＡパターン内
の位置が何処であろうと、水平方向および垂直方向ばか
りでなく、対角線方向へも輝度値を非直線的に補間する
ことができる。
【００１１】本発明の他の利点は、ＣＦＡのピクセルの
位置が何処であろうと、同じ処理を使用することができ
ることである。
【００１２】本発明の他の利点は、ＣＦＡピクセルの最
小の核を使用して、高品質の推定輝度を容易に得ること
ができることである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のカラーフィルタ
ーアレイの一般化した核の平面図；図２は、本発明のカ
ラーフィルターアレイの核の特定の実施形態の平面図；
図３は、図２の領域映像センサーの３−３線に沿って切
断した断面図であり、ダイレシーバ層の配置を含む略
図；図４は、図２の実施形態の平面図であり、横列と縦
列にサブスクリプト番号を表示；図５は、本発明のカラ
ーフィルターアレイの核の他の実施形態の平面図であ
る。
【００１４】図１は、新しい四色ＣＦＡ核の平面図であ
る。各色は、Ｖ＝（Ａ＋Ｂ）／２＝（Ｃ＋Ｄ）／２（但
し、Ｖは輝度）になるように選択される。「核」という
用語は、カラーフィルターアレイの全範囲上で二次元的
にコピーされるＣＦＡフィルターのカラーピクセルの最
少反復パターンである。好適な実施形態の場合には、カ
ラーの組み合わせは、Ａ＝マジェンタ（Ｍ）、Ｂ＝緑
（Ｇ）、Ｃ＝シアン（Ｃ）およびＤ＝黄色（Ｙ）であ
る。このカラーの組み合わせを赤（Ｒ）、緑（Ｇ）およ
び青（Ｂ）で表すと、 Ｍ＝（Ｒ＋Ｂ）／２ Ｇ＝Ｇ Ｃ＝（Ｇ＋Ｂ）／２ Ｙ＝（Ｒ＋Ｇ）／２ となる。
【００１５】この定義により、Ｖ＝（Ｒ＋２Ｇ＋Ｂ）／
４となる。図２にこの好適な実施形態を示す。この図の
中で、パターンは緑、マジェンタ、および黄色のピクセ
ルを有する。
【００１６】図３は、図２の３−３線に沿って切断した
領域映像センサー１０の断面図である。この図に示すよ
うに、映像センサー１０は、ピクセル領域１４がドーピ
ングされているシリコン基板１２を含む。この特定の実
施形態の場合には、シリコン基板１２上にそれぞれ形成
された二つのダイレシーバ層１６および１８が存在す
る。この配置の場合、図２のダイパターンは例示として
のものである。黄色の部分が、シアンダイ部分の上に直
接配置されていることに留意されたい。これらの部分
は、特定の映像センサーピクセルと整合している。黄色
の部分とシアンの部分の組み合わせが、図２に示す緑の
ピクセルを形成している。重畳しているシアン色の部分
と黄色の部分は、好適にはダイレシーバ層１６に示すシ
アン色のダイと黄色のダイと同じものであることが好ま
しいが、当業者であれば緑色のピクセルを形成するの
に、異なるシアン色および黄色のダイを使用することが
できることを理解できるだろう。異なる色のダイを使用
するカラーフィルターアレイの例については、ウェーク
他の「最適なダイ密度を持つカラーフィルターアレイ」
という名称の１９９５年５月３０日付けの共通に譲渡さ
れている米国特許第５，４１９，９９０号を参照された
い。その開示は本明細書に組み込まれる。
【００１７】カラーフィルターアレイが、図２に示すよ
うな配置になっているので、ＶをＣＦＡの各位置の四つ
の異なる方向に補間することができる。そうすることに
より、適応ＣＦＡ補間ルーチンが使用することができる
予測値の多数の組を得ることができる。図４において
は、図２に示したのと同じピクセル核が使用されている
が、この図の場合には、各ピクセルはサブスクリプトの
数字を持っている。上記サブスクリプトの第一の数字は
横列に対応し、第二のサブスクリプトは、縦列に対応す
る。図面を見やすくするために、図４の場合には５×５
になっているが、もちろん、核の数は４×４である。最
も注目すべき点は、パターンの各位置において、Ｖは水
平方向、垂直方向、正の勾配の対角線方向および負の勾
配の対角線方向で推定することができるということであ
る。数値Ｖ33は下記のように計算することができる。 Ｖ33＝（Ｙ31＋２Ｃ32＋２Ｇ33＋２Ｍ34＋Ｙ35）／８ Ｖ33＝（Ｃ13＋２Ｙ23＋２Ｇ33＋２Ｍ43＋Ｃ53）／８ （式１） Ｖ33＝（Ｍ15＋２Ｃ24＋２Ｇ33＋２Ｙ42＋Ｍ51）／８ Ｖ33＝（Ｍ11＋２Ｍ22＋２Ｇ33＋２Ｇ44＋Ｍ55）／８
【００１８】このパターン：Ｃ1＝Ｋ1（Ｄ−Ｃ）および
Ｃ2＝Ｋ2（Ａ−Ｂ）に対して、二つのクロミナンスチャ
ネルも同様に形成される。数値Ｋ1およびＫ2は、スケー
リング定数である。図２の好適な実施形態の場合には、
Ｋ1＝１、Ｋ2＝１／２であり、前と同じように、Ａ＝
Ｍ、Ｂ＝Ｇ、Ｃ＝ＣおよびＤ＝Ｙである。その結果、各
ピクセル位置に対する輝度値が計算されると、Ｃ1また
はＣ2を直接計算することができる。当業者なら、例え
ば、二つの隣接するピクセルの平均値を使用して、Ｃ1
およびＣ2の失われた数値を標準的な方法で補間するこ
とができることを容易に理解できるだろう。
【００１９】Ｖの数値が分かれば、Ｒ、ＧおよびＢの数
値に対応する各ピクセル位置のＣ1およびＣ2を、簡単な
一次変換により知ることができる。
【００２０】すでに説明したように、ＡおよびＢは、カ
ラーの合計が輝度に比例し、カラーの差がクロミナンス
に比例する類似の色と定義することができる。同様に、
ＣおよびＤも類似の色である。
【００２１】図５は、本発明の他の実施形態である。図
の核パターンが、シアン色のピクセルが黄色のピクセル
によって置き換えられ、黄色のピクセルがシアン色のピ
クセルで置き換えられている点を除けば、図２のものと
同じであることに留意されたい。これらの色を式１を使
用して、同じように処理できることは明らかである。
【００２２】本発明をある好適な実施形態を特に参照し
ながら説明してきたが、本発明の精神および範囲から逸
脱しないで、種々の変更および修正を行うことができる
ことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカラーフィルターアレイの一般化し
た核の平面図である。
【図２】 本発明のカラーフィルターアレイの核の特定
の実施形態の平面図である。
【図３】 図２の領域映像センサーの３−３線に沿って
切断した断面図であり、ダイレシーバ層の配置を含む略
図である。
【図４】 図２の実施形態の平面図であり、横列と縦列
にサブスクリプト番号が表示されている。
【図５】 本発明のカラーフィルターアレイの核の他の
実施形態の平面図である。
【符号の説明】
１０ 映像センサー １２ シリコン基板 １４ ピクセル領域 １６ ダイレシーバ層 １８ ダイレシーバ層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のピクセルを有する映像センサー用
    カラーフィルターアレイであって、 ＡおよびＢが類似の色であり、ＣおよびＤが類似の色で
    ある場合に、 （ａ）それぞれが下記のパターン Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｂ Ａ Ｄ Ｃ Ｄ Ｃ Ｂ Ａ Ｃ Ｄ Ａ Ｂ に配列された複数のピクセルを有する、複数のカラーピ
    クセル核を含む、カラーフィルターアレイ。
  2. 【請求項２】 複数のピクセルを有する映像センサー用
    カラーフィルターアレイであって、 Ｍ：マジェンタ Ｇ：緑 Ｃ：シアン Ｙ：黄色 である場合に、 （ａ）それぞれが下記のパターン Ｍ Ｇ Ｃ Ｙ Ｇ Ｍ Ｙ Ｃ Ｙ Ｃ Ｇ Ｍ Ｃ Ｙ Ｍ Ｇ に配列された複数のピクセルを有する複数のカラーピク
    セル核を含む、カラーフィルターアレイ。
  3. 【請求項３】 複数のピクセルを有する映像センサー用
    カラーフィルターアレイであって、 Ｍ：マジェンタ Ｇ：緑 Ｃ：シアン Ｙ：黄色 である場合に、 （ａ）それぞれが下記のパターン Ｍ Ｇ Ｙ Ｃ Ｇ Ｍ Ｃ Ｙ Ｃ Ｙ Ｇ Ｍ Ｙ Ｃ Ｍ Ｇ に配列された複数のピクセルを有する複数のカラーピク
    セル核を含む、カラーフィルターアレイ。
JP13567097A 1996-05-29 1997-04-18 カラーフィルターアレイパターン Withdrawn JPH1066094A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US655,107 1991-02-11
US08/655,107 US5631703A (en) 1996-05-29 1996-05-29 Particular pattern of pixels for a color filter array which is used to derive luminance and chrominance values

Publications (1)

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JPH1066094A true JPH1066094A (ja) 1998-03-06

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