JP5927068B2 - カラー撮像素子 - Google Patents

Description

本発明はカラー撮像素子に係り、特に色モワレの発生の低減及び高解像度化が可能なカラー撮像素子に関する。

単板式のカラー撮像素子では、各画素上にそれぞれ単色のカラーフィルタが設けられるので各画素が単色の色情報しか持たない。このため、単板カラー撮像素子の出力画像はＲＡＷ画像（モザイク画像）となるので、欠落している色の画素を、周囲の画素から補間する処理（同時化処理）により多チャンネル画像を得ている。この場合に問題となるのが、高周波の画像信号の再現特性であり、カラー撮像素子は白黒用の撮像素子と比較して、撮像した画像にエリアシングが発生し易いため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧しつつ再現帯域を広げて高解像化するということが重要な課題である。

単板式のカラー撮像素子で最も広く用いられているカラーフィルタの色配列である原色系ベイヤ配列は、緑（Ｇ）画素を市松状に、赤（Ｒ）、青（Ｂ）を線順次に配置しているため、Ｇ信号は斜め方向で、Ｒ、Ｂ信号は水平、垂直方向の高周波信号を生成する際の再現精度が問題である。

図２３（Ａ）に示すような白黒の縦縞模様（高周波画像）が、図２３（Ｂ）に示すベイヤ配列のカラーフィルタを有するカラー撮像素子に入射した場合、これをベイヤの色配列に振り分けて色毎に比較すると、図２３（Ｃ）から（Ｅ）に示すようにＲは薄い平坦、Ｂは濃い平坦、Ｇは濃淡のモザイク状の色画像となり、本来、白黒画像であるのに対し、ＲＧＢ間に濃度差（レベル差）は起きないものが、色配列と入力周波数によっては色が付いた状態となってしまう。

同様に、図２４（Ａ）に示すような斜めの白黒の高周波画像が、図２４（Ｂ）に示すベイヤ配列のカラーフィルタを有する撮像素子に入射した場合、これをベイヤの色配列に振り分けて色毎に比較すると、図２４（Ｃ）から（Ｅ）に示すようにＲとＢは薄い平坦、Ｇは濃い平坦の色画像となり、仮に黒の値を０、白の値を２５５とすると、斜めの白黒の高周波画像は、Ｇのみ２５５となるため、緑色になってしまう。このようにベイヤ配列では、斜めの高周波画像を正しく再現することができない。

一般に単板式のカラー撮像素子を使用する撮像装置では、水晶などの複屈折物質からなる光学ローパスフィルタをカラー撮像素子の前面に配置し、高周波を光学的に落とすことで回避していた。しかし、この方法では、高周波信号の折り返りによる色付は軽減できるが、その弊害で解像度が落ちてしまうという問題がある。

このような問題を解決するために、カラー撮像素子のカラーフィルタ配列を、任意の着目画素が着目画素の色を含む３色と着目画素の４辺のいずれかにおいて隣接する配列制限条件を満たす３色ランダム配列としたカラー撮像素子が提案されている（特許文献１）。

また、分光感度が異なる複数のフィルタを有し、そのうち第１のフィルタと第２のフィルタが、画像センサの画素格子の一方の対角方向に第１の所定の周期で交互に配置されているとともに、他方の対角方向に第２の所定の周期で交互に配置されているカラーフィルタ配列の画像センサ（カラー撮像素子）が提案されている（特許文献２）。

更に、ＲＧＢの３原色のカラー固体撮像素子（カラー撮像素子）において、Ｒ、Ｇ、Ｂを水平に配置した３画素のセットを垂直方向にジグザグにずらしながら配置することによって、ＲＧＢそれぞれの出現確率を均等にし、かつ撮像面上の任意の直線（水平、垂直、斜めの直線）が全ての色を通過するようにした色配列が提案されている（特許文献３）。

更にまた、ＲＧＢの３原色のうちのＲ、Ｂを水平方向及び垂直方向にそれぞれ３画素置きに配置し、これらのＲ、Ｂの間にＧを配置したカラー撮像素子が提案されている（特許文献４）。

特開２０００−３０８０８０号公報 特開２００５−１３６７６６号公報 特開平１１−２８５０１２号公報 特開平８−２３５４３号公報

特許文献１に記載のカラー撮像素子は、フィルタ配列がランダムとなるため後段での同時化処理（またはデモザイク処理という、以下同じ）を行う際に、ランダムパターン毎に最適化する必要があり、同時化処理が煩雑になるという問題がある。また、ランダム配列では、低周波の色モアレには有効であるが、高周波部の偽色に対しては有効でない。

また、特許文献２に記載のカラー撮像素子は、Ｇ画素（輝度画素）が市松状（チェッカーフラグ状）に配置されているため、限界解像度領域（特に斜め方向）での画素再現精度が良くないという問題がある。

特許文献３に記載のカラー撮像素子は、任意の直線上に全ての色のフィルタが存在するため、偽色の発生を抑えることができる利点があるが、ＲＧＢの画素数の比率が等しいため、高周波再現性がベイヤ配列に比べて低下するという問題がある。尚、ベイヤ配列の場合、輝度信号を得るために最も寄与するＧの画素数の比率が、Ｒ、Ｂのそれぞれの画素数の２倍になっている。

特許文献４に記載のカラー撮像素子は、Ｒ、Ｂそれぞれの画素数に対するＧの画素数の比率がベイヤー配列と比較しても非常に高く、色再現性が低下してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、偽色の発生の抑圧及び高解像度化を図ることができるとともに、従来のランダム配列に比べて後段の処理を簡略化することができるカラー撮像素子を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の一の態様は、第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、輝度信号を得るための寄与率が第１の色よりも低い２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、第１のフィルタと第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、基本配列パターンが第１の方向及び第２の方向に繰り返されて配置され、第１のフィルタは、カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、第２の色の各色に対応する第２のフィルタは、基本配列パターン内の第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きいカラー撮像素子である。

本発明の他の態様は、第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、カラーフィルタ配列は、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、透過率のピークが範囲外にある２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、第１のフィルタと第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、基本配列パターンが第１の方向及び第２の方向に繰り返されて配置され、第１のフィルタは、カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、第２の色の各色に対応する第２のフィルタは、基本配列パターン内の第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きいカラー撮像素子である。

本発明の更に他の態様は、第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で透過率が第１のフィルタよりも低くなる２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、第１のフィルタと第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、基本配列パターンが第１の方向及び第２の方向に繰り返されて配置され、第１のフィルタは、カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、第２の色の各色に対応する第２のフィルタは、基本配列パターン内の第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きいカラー撮像素子である。

本発明の更に他の態様は、第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、カラーフィルタ配列は、３原色のうち最も輝度信号に寄与する色と３原色とは異なる色の第４の色とを含む２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、第１のフィルタと第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、基本配列パターンが第１の方向及び第２の方向に繰り返されて配置され、第１のフィルタは、カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、第２の色の各色に対応する第２のフィルタは、基本配列パターン内の第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きいカラー撮像素子である。

これらの態様によれば、第１のフィルタが、カラーフィルタ配列の第１の方向から第４の方向の各方向の画素ライン内に１画素以上配置されるので、高周波領域での同時化処理の再現精度を向上させることができる。また、第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタについてもカラーフィルタ配列の第１及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置するようにしたため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧して高解像度化を図ることができる。

また、カラーフィルタ配列は、所定の基本配列パターンが第１及び第２の方向に繰り返して配置されているため、後段での同時化処理を行う際に、繰り返しパターンにしたがって処理を行うことができ、従来のランダム配列に比べて後段の処理を簡略化することができる。

更に、第１のフィルタに対応する２色以上の第１の色の画素数と第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数との比率を異ならせ、第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率を、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数のそれぞれの比率よりも大きくしているので、エリアシングを抑制することができ高周波再現性も良い。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、輝度信号を得るための第１の色の寄与率は、５０％以上であり、輝度信号を得るための第２の色の寄与率は、５０％未満である。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、カラーフィルタ配列は、第１のフィルタが第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内で２画素以上連続する部分を含むことが好ましい。これにより、最小画素間隔で、第１から第４の方向における輝度の変化の小さい方向（相関の高い方向）の判別ができる。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、カラーフィルタ配列は、第１の方向及び第２の方向の画素として、第１のフィルタからなる２×２画素を含むことが好ましい。２×２画素の画素値を使用して、第１の方向から第４の方向のうちの相関の高い方向を判別することができる。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、基本配列パターンの中心に対して点対称であることが好ましい。これにより、後段に処理回路の回路規模を小さくすることが可能になる。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、所定の基本配列パターンは、第１の方向及び第２の方向の画素が、Ｎ×Ｎ（Ｎ：４以上８以下の整数）画素に対応する配列パターンであることが好ましい。Ｎが４よりも小さい場合には、本発明に係るカラーフィルタ配列の条件を満足せず、Ｎが８を超える場合には、同時化等の信号処理が複雑化するのに対し、基本配列パターンのサイズを大きくすることによる格別な効果が得られないからである。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、所定の基本配列パターンは、第１の方向及び第２の方向の画素が、６×６画素に対応する配列パターンであることが好ましい。

上記のように所定の基本配列パターンは、Ｎ×Ｎ画素に対応する配列パターンであり、Ｎは４以上８以下の整数が好ましいが、Ｎは偶数の方が奇数よりも同時化処理時に有利であり、また、Ｎが４の場合は、基本配列パターン内に第１のフィルタが第１の方向から第４の方向の各画素ライン内で２画素以上連続する部分を含まないため、輝度の変化の小さい方向の判別に不利であり、Ｎが８の場合には、Ｎが６の場合に比べて信号処理が煩雑になる。したがって、基本配列パターンとしては、Ｎが６、即ち、６×６画素に対応する配列パターンが最も好ましい。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、カラーフィルタ配列は、第１のフィルタが３×３画素群において中心と４隅に配置され、３×３画素群が第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置されることが好ましい。３×３画素群の４隅に第１のフィルタが配置されているため、３×３画素群が第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置されると、カラーフィルタ配列は、第１のフィルタからなる２×２画素に対応する配列を含むようになり、この２×２画素の画素値を使用して、第１の方向から第４の方向のうちの相関の高い方向を判別することができるとともに、第１のフィルタがカラーフィルタ配列の第１の方向から第４の方向の各画素ライン内に配置されるようになる。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、第１の色のうちのいずれか１つの色に対応する第１のフィルタが、３×３画素群の中心に配置され、第１の色のうちの他の色に対応する第１のフィルタが、３×３画素群の４隅に配置されることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、第２のフィルタは、カラーフィルタ配列の第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置されることが好ましい。これにより、斜め方向の色再現性をより向上させることができる。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、第１の色は、第１の緑（Ｇ）、第１のＧとは波長域が異なる第２のＧ、及び白（Ｗ）のうちの２以上の色を含み、第２の色は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の色を含んでいる。

本発明の更に他の態様に係るカラー撮像素子において、所定の基本配列パターンは、第１の方向及び第２の方向の画素が、６×６画素に対応する配列パターンであり、カラーフィルタ配列は、３×３画素に対応する第１の配列であって、中心と４隅に第１のＧ、第２のＧ、又はＷに対応する第１のフィルタが配置され、中心の第１のフィルタを挟んで第１の方向にＢに対応する第２のフィルタが配置され、第２の方向にＲに対応する第２のフィルタが配列された第１の配列と、３×３画素に対応する第２の配列であって、中心と４隅に第１のＧ、第２のＧ、又はＷに対応する第１のフィルタが配置され、中心の第１のフィルタを挟んで第１の方向にＲに対応する第２のフィルタが配置され、第２の方向にＢに対応する第２のフィルタが配列された第２の配列とが、交互に第１の方向及び第２の方向に配列されて構成されることが好ましい。

この基本配列パターンは、２×２画素に対応する配列の第１のフィルタを含み、基本配列パターンの中心に対して点対称となる最小サイズの基本配列パターンである。更に、上記構成のカラーフィルタ配列によれば、第１の配列又は第２の配列を中心に５×５画素（モザイク画像の局所領域）を抽出した場合、５×５画素の４隅に２×２画素の第１の色の画素が存在することになる。これらの２×２画素の第１の色の画素の画素値は、４方向の相関方向の判別に使用することができる。

本発明によれば、第２の色に比べて輝度信号を得るために寄与する２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタを、カラーフィルタ配列の第１の方向から第４の方向の各画素ライン内に配置するとともに、第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率を、第１の色以外の２色以上の第２のフィルタに対応する第２の色の画素数の比率よりも大きくするようにしたため、高周波領域での同時化処理の再現精度を向上させ、かつエリアシングを抑制することができる。

また、第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタを、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置するようにしたため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧して高解像度化を図ることができる。

更に、本発明に係るカラーフィルタ配列は、所定の基本配列パターンが第１の方向及び第２の方向に繰り返されているため、後段での同時化処理を行う際に、繰り返しパターンにしたがって処理を行うことができ、従来のランダム配列に比べて後段の処理を簡略化することができる。

デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 カラー撮像素子の撮像面の正面図である。 第１実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 図３中の基本配列パターンを示す図である。 第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に含まれる２×２画素のＧ画素の画素値から相関方向を判別する方法を説明するために使用した図である。 カラー撮像素子のカラーフィルタ配列に含まれる基本配列パターンの概念を説明するために使用した図である。 第２の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第３の実施形態のカラーフィルタ配列を示すである。 第４の実施形態のカラーフィルタ配列を示すである。 第５の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第６の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第７の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第８の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第９の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第１０の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第１１の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第１２の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 第１３の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。 図１８中の基本配列パターンを示す図である。 Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ及びＷフィルタが配置される各フォトダイオードの分光感度特性を示すグラフである。 Ｒフィルタ、Ｇ１フィルタ、Ｇ２フィルタ及びＢフィルタが配置される各フォトダイオードの分光感度特性を示すグラフである。 Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ及びＥフィルタが配置される各フォトダイオードの分光感度特性を示すグラフである。 従来のベイヤ配列のカラーフィルタを有するカラー撮像素子の課題を説明するために使用した図である。 従来のベイヤ配列のカラーフィルタを有するカラー撮像素子の課題を説明するために使用した他の図である。

［デジタルカメラの全体構成］
図１は本発明に係るカラー撮像素子を備えるデジタルカメラ９のブロック図である。デジタルカメラ９は、大別して、撮影光学系１０、カラー撮像素子１２、撮影処理部１４、画像処理部１６、駆動部１８、及び制御部２０等を備えている。

撮影光学系１０は、被写体像をカラー撮像素子１２の撮像面上に結像する。カラー撮像素子１２は、その撮像面上に２次元配列された光電変換素子で構成される複数の画素と、各画素の受光面の上方に設けられたカラーフィルタとを備えた、いわゆる単板式のカラー撮像素子である。ここで、「〜上」や「上方」とは、カラー撮像素子１２の撮像面に対して被写体光が入射してくる側の方向を指す。

カラー撮像素子１２に結像された被写体像は、各画素の光電変換素子によって入射光量に応じた信号電荷に変換される。各光電変換素子に蓄積された信号電荷は、制御部２０の指令に従って駆動部１８から与えられる読出し指令信号に基づいて信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）としてカラー撮像素子１２から順次読み出される。カラー撮像素子１２から読み出される画像信号は、カラー撮像素子１２のカラーフィルタ配列に対応した色のモザイク画像を示す信号である。尚、カラー撮像素子１２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型撮像素子、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型撮像素子などの他の種類の撮像素子であってもよい。

カラー撮像素子１２から読み出された画像信号は、撮影処理部１４に入力される。撮影処理部１４は、画像信号に含まれるリセットノイズを除去するための相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、画像信号を増幅し、一定レベルの大きさにコントロールするためのＡＧＣ回路、及びＡ／Ｄ変換器を有している。この撮影処理部１４は、入力された画像信号を相関二重サンプリング処理するとともに増幅した後、デジタルの画像信号に変換してなるＲＡＷデータを画像処理部１６に出力する。尚、カラー撮像素子１２がＣＭＯＳ型撮像素子の場合には、カラー撮像素子１２から直接デジタルの画像信号が読み出され、画像処理部１６に出力される。

画像処理部１６は、ホワイトバランス補正回路、ガンマ補正回路、同時化処理回路（単板式のカラー撮像素子１２のカラーフィルタ配列に伴うＲＧＢのモザイク画像から画素毎にＲＧＢの全ての色情報を算出（同時式に変換）する処理回路）、輝度・色差信号生成回路、輪郭補正回路、色補正回路等を有している。画像処理部１６は、制御部２０からの指令に従い、撮影処理部１４から入力したモザイク画像のＲＡＷデータに所要の信号処理を施して、画素毎にＲＧＢ全ての色情報を有するＲＧＢ画素信号を生成し、これに基づいて輝度データ（Ｙデータ）と色差データ（Ｃｒ、Ｃｂデータ）とからなる画像データ（ＹＵＶデータ）を生成する。

画像処理部１６で生成された画像データは、圧縮／伸張処理回路により静止画に対しては、ＪＰＥＧ規格に準拠した圧縮処理が施され、動画に対してはＭＰＥＧ２規格に準拠した圧縮処理が施された後、図示しない記録メディア（例えばメモリカード）に記録され、また、液晶モニタ等の表示手段（図示せず）に出力されて表示される。

［カラー撮像素子］
図２に示すようにカラー撮像素子１２の撮像面には、水平方向及び垂直方向に２次元配列された光電変換素子ＰＤで構成される複数の画素２１が設けられている。ここで、水平方向は本発明の第１の方向及び第２の方向のうちの一方向に相当し、垂直方向は本発明の第１の方向及び第２の方向のうちの他方向に相当する。

図３はカラー撮像素子１２に配設されたカラーフィルタの第１の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

図３に示すようにカラー撮像素子１２の撮像面上には、各画素２１上に配設されたカラーフィルタにより構成されるカラーフィルタ配列２２が設けられる。カラーフィルタ配列２２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィルタ（以下、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタという）２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ、及び白（Ｗ）の透明フィルタ（以下、「Ｗフィルタ」という）２３Ｗにより構成されている。そして、各画素２１上には、ＲＧＢＷフィルタ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ、２３Ｗのいずれかが配置される。以下、Ｒフィルタ２３Ｒが配置された画素を「Ｒ画素」、Ｇフィルタ２３Ｇが配置された画素を「Ｇ画素」、Ｂフィルタ２３Ｂが配置された画素を「Ｂ画素」、Ｗフィルタ２３Ｗが配置される画素を「Ｗ画素」という。

ここで、Ｇ色、白色は本発明の第１の色に相当し、Ｇフィルタ２３Ｇ、Ｗフィルタ２３Ｗは本発明の第１のフィルタに相当する。また、Ｒ色及びＢ色は本発明の第２の色に相当し、ＲＢフィルタ２３Ｒ、２３Ｂは本発明の第２のフィルタに相当する。

［カラーフィルタ配列の第１の実施形態］
図３に示したカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の第１の実施形態は、下記の特徴(1)〜(6)を有している。

〔特徴(1)〕
図３に示すカラーフィルタ配列は、６×６画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＰ（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ、Ｗフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。

このようにＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ、Ｗフィルタが所定の周期性をもって配列されているため、カラー撮像素子から読み出されるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ信号の同時化（補間）処理等を行う際に、繰り返しパターンにしたがって処理を行うことができる。

また、基本配列パターンＰの単位で間引き処理して画像を縮小する場合、間引き処理された縮小画像のカラーフィルタ配列は、間引き処理前のカラーフィルタ配列と同じにすることができ、共通の処理回路を使用することができる。

〔特徴(2)〕
図３に示すカラーフィルタ配列は、第２の色（この実施形態では、Ｒ、Ｂの色)と比較して輝度信号を得るために寄与する第１の色(この実施形態では、Ｇ、Ｗの色)に対応するＧフィルタ及びＷフィルタの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向（ＮＥ）、及び斜め右下方向（ＮＷ）の各画素ライン内に配置されている。ここで、画素ラインとは、水平、垂直、斜め右上、又は斜め左上方向に一列に画素が配列されているラインをいい、以下、単に「ライン」という。

また、斜め右上方向及び斜め左上方向は、水平方向及び垂直方向に対してそれぞれ４５°傾いた方向である。これは、複数の画素及びカラーフィルタが水平方向及び垂直方向に正方格子状に配列されているからである。従って、複数の画素及びカラーフィルタが矩形格子状に配列されている場合には、その矩形格子の対角線の方向が、斜め右上方向及び斜め右下方向に対応する。

なお、ここで斜め右上方向は本発明の第３の方向及び第４の方向のうち一方向に相当し、斜め右下方向は本発明の第３の方向及び第４の方向のうちの他方向に相当する。

輝度系画素に対応するＧフィルタ及びＷフィルタの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に配置されるため、高周波となる方向によらず高周波領域での同時化処理の再現精度を向上させることができる。ここで、同時化処理とは、単板式のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に伴うＲＧＢのモザイク画像から画素毎にＲＧＢの全ての色情報を算出（同時式に変換）する処理であって、デモザイク処理、デモザイキング処理とも言う。

〔特徴(3)〕
図３に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｗ画素の画素数が、それぞれ８画素、１６画素、８画素、４画素になっており、輝度系画素（Ｇ，Ｗ画素）の合計は２０画素である。即ち、Ｒ、Ｇ＋Ｗ、Ｂ画素の各画素数の比率は、２：５：２になっており、輝度信号を得るために寄与する輝度系画素（Ｇ，Ｗ画素）の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の各画素数の比率よりも大きくなっている。

上記のように輝度系画素（Ｇ，Ｗ画素）の画素数とＲ，Ｂ画素の画素数との比率が異なり、特に輝度系画素の画素数の比率を、Ｒ，Ｂ画素の各画素数の比率よりも大きくするようにしたため、同時化処理時におけるエリアシングを抑制することができるとともに、高周波再現性もよくすることができる。

〔特徴(4)〕
図３に示すカラーフィルタ配列は、輝度系画素である第１の色（Ｇ、Ｗの色）以外の２色以上の第２の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターンＰ内においてカラーフィルタ配列の水平方向及び垂直方向の各ライン内にそれぞれ１つ以上配置されている。

Ｒフィルタ、Ｂフィルタが、カラーフィルタ配列の水平方向、及び垂直方向の各ライン内に配置されるため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧することができる。これにより、偽色の発生を抑制するための光学ローパスフィルタを光学系の入射面から撮像面までの光路に配置しないようにでき、又は光学ローパスフィルタを適用する場合でも偽色の発生を防止するための高周波数成分をカットする働きの弱いものを適用することができ、解像度を損なわないようにすることができる。

図４は、図３に示した基本配列パターンＰを、３×３画素に４分割した状態に関して示している。

図４に示すように基本配列パターンＰは、実線の枠で囲んだ３×３画素のＡ配列と、破線の枠で囲んだ３×３画素のＢ配列とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた配列となっていると捉えることもできる。

Ａ配列及びＢ配列は、それぞれ輝度系画素であるＧフィルタが４隅に配設され、他の輝度系画素であるＷフィルタが中央に配置されている。即ち、Ａ配列及びＢ配列は、それぞれ輝度系画素であるＧフィルタ及びＷフィルタが、３×３画素の両対角線上に配置されている。また、Ａ配列は、中央のＷフィルタを挟んでＲフィルタ（Ｒ）が水平方向に配列され、Ｂフィルタが垂直方向に配列され、一方、Ｂ配列は、中央のＷフィルタを挟んでＢフィルタが水平方向に配列され、Ｒフィルタが垂直方向に配列されている。即ち、Ａ配列とＢ配列とは、ＲフィルタとＢフィルタとの位置関係が逆転しているが、その他の配置は同様になっている。

また、Ａ配列とＢ配列の４隅のＧフィルタは、図３に示すようにＡ配列とＢ配列とが水平、垂直方向に交互に配置されることにより、２×２画素に対応する正方配列のＧフィルタとなる。

これは、輝度系画素であるＧフィルタが、Ａ配列又はＢ配列における３×３画素において４隅と中央に配置され、この３×３画素が水平方向、垂直方向に交互に配置されることで２×２画素に対応する正方配列のＧフィルタが形成されるためである。

〔特徴(5)〕
図５に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。

図５に示すように、Ｇフィルタからなる２×２画素を取り出し、水平方向のＧ画素の画素値の差分絶対値、垂直方向のＧ画素の画素値の差分絶対値、斜め方向（斜め右上、斜め左上）のＧ画素の画素値の差分絶対値を求めることにより、水平方向、垂直方向、及び斜め方向のうち、差分絶対値の小さい方向に相関があると判断することができる。

即ち、このカラーフィルタ配列によれば、最小画素間隔で２画素連続するＧ画素の情報を使用して、水平方向、垂直方向、及び斜め方向のうちの相関の高い方向判別ができる。ここで、画素間隔とは、基準画素の中心点から隣接画素の中心点まで画素間隔（ピッチ）をいう。また、斜め方向において隣接する画素の画素間隔は、複数の画素が正方格子状に配列されている場合、水平方向、垂直方向に隣接する画素の画素間隔の√２／２倍になる。

隣接するＧ画素の情報を使用した方向判別結果は、周囲の画素から補間する処理（同時化処理）に使用することができる。なおこの場合、例えば前述の同時化処理回路内に方向判別処理部を設け、方向判別処理部で方向判別を行うようにするとよい。

また、図５に示すように３×３画素のＡ配列又はＢ配列の画素を同時化処理の対象画素とし、Ａ配列又はＢ配列を中心に５×５画素（モザイク画像の局所領域）を抽出した場合、５×５画素の４隅に２×２画素のＧ画素が存在することになる。これらの２×２画素のＧ画素の画素値を使用することにより、４方向の相関方向の判別を最小画素間隔のＧ画素の情報を使用して精度よく行うことができる。

〔特徴(6)〕
図３に示したカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰは、その基本配列パターンの中心（４つのＧフィルタの中心）に対して点対称になっている。また、図４に示したように、基本配列パターン内のＡ配列及びＢ配列も、それぞれ中心のＷフィルタに対して点対称になっている。

このような対称性により、後段の処理回路の回路規模を小さくしたり、簡略化することが可能になる。

尚、図６に示すように太枠で示した基本配列パターンＰを水平方向及び垂直方向にそれぞれ１画素ずつシフトした基本配列パターンをＰ’、それぞれ２画素ずつシフトした基本配列パターンをＰ”とすると、これらの基本配列パターンＰ’、Ｐ”を水平方向及び垂直方向に繰り返し配置しても同じカラーフィルタ配列になる。

即ち、基本配列パターンを水平方向及び垂直方向に繰り返し配置することで、図６に示すカラーフィルタ配列を構成することができる基本配列パターンは複数存在する。第１の実施形態では、基本配列パターンが点対称になっている基本配列パターンＰを、便宜上、基本配列パターンという。

尚、後述する他の実施形態のカラーフィルタ配列においても、各カラーフィルタ配列に対して複数の基本配列パターンが存在するが、その代表的なものをそのカラーフィルタ配列の基本配列パターンという。

［カラーフィルタ配列の第２の実施形態］
図７は第２の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第２の実施形態のカラーフィルタ配列は、図３に示した第１の実施形態のカラーフィルタ配列と比較し、ＧフィルタとＷフィルタとの配置位置が逆になっている点で相違する。

Ｇフィルタ及びＷフィルタは、それぞれ第１の色に対応するフィルタ（輝度系画素に対応するフィルタ）であるため、ＧフィルタとＷフィルタとの配置位置が第１の実施形態と逆になった第２の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラーフィルタ配列と同様の特徴(1)〜(6)を有する。

［カラー撮像素子の第３の実施形態］
図８は第３の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第３の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、図７に示した第２の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例であり、Ａ配列の中心もＷフィルタが配置されている点で、第２の実施形態のカラーフィルタ配列と相違する。

従って、第３の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラーフィルタ配列と同様の特徴(1)〜(6)を有している。

また、第３の実施形態のカラーフィルタ配列は、Ｗフィルタがカラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に輝度系画素に対応するフィルタが配置される点（Ｗフィルタのみで特徴(2)を満たす点）で、第２の実施形態と相違する。

尚、第３の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよい。この場合には、Ｇフィルタのみで特徴(2)を満たすことになる。

［カラー撮像素子の第４の実施形態］
図９は第４の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第４の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、図７に示した第２の実施形態と比較して、Ｗフィルタの一部がＧフィルタに置き換わっており、Ａ配列及びＢ配列における３×３画素の４隅のうちの左上及び右上の位置にＷフィルタが配置され、４隅のうちの左下、右下及び中心の位置にＧフィルタが配置されている。

第４の実施形態のカラーフィルタ配列は、垂直方向に同じ色の輝度系画素が連続して配置されないため、４方向の相関方向の判別を最小画素間隔の輝度系画素の情報を使用して行うことができるという特徴(5)と、基本配列パターンがその中心に対して点対称であるという特徴(6)を有しないが、その他の特徴(1)〜(4)を有している。

尚、第４の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよい。

［カラー撮像素子の第５の実施形態］
図１０は第５の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第５の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、図７に示した第２の実施形態と比較して、Ｗフィルタの一部がＧフィルタに置き換わっており、Ａ配列及びＢ配列における３×３画素の４隅のうちの左上及び左下の位置にＷフィルタが配置され、４隅のうちの右上、右下及び中心の位置にＧフィルタが配置されている。

尚、第５の実施形態のカラーフィルタ配列は、第４の実施形態のカラーフィルタ配列を反時計回り方向に９０度回転させたものに対応する。

上記第５の実施形態のカラーフィルタ配列は、第４の実施形態のカラーフィルタ配列と同様の特徴(1)〜(4)を有する。

尚、第５の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよい。

［カラー撮像素子の第６の実施形態］
図１１は第６の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第６の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、図７に示した第２の実施形態と比較して、Ｗフィルタの一部がＧフィルタに置き換わっており、Ａ配列及びＢ配列における３×３画素の４隅のうちの左上の位置にＷフィルタが配置され、４隅のうちの左下、右上、右下及び中心の位置にＧフィルタが配置されている。

上記第６の実施形態のカラーフィルタ配列は、基本配列パターンがその中心に対して点対称であるという特徴(6)を有しないが、その他の特徴(1)〜(5)を有する。

尚、第６の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよい。

［カラー撮像素子の第７の実施形態］
図１２は第７の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第７の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、図７に示した第２の実施形態と比較して、Ａ配列及びＢ配列内でそれぞれＷフィルタが１つだけ配置されている点で共通するが、Ｂ配列におけるＷフィルタの位置が相違する。

第７の実施形態のカラーフィルタ配列は、Ａ配列における３×３画素の４隅のうちの左上の位置にＷフィルタが配置され、４隅のうちの左下、右上、右下及び中心の位置にＧフィルタが配置され、一方、Ｂ配列における３×３画素の４隅のうちの左下の位置にＷフィルタが配置され、４隅のうちの左上、右上、右下及び中心の位置にＧフィルタが配置されている。

上記第７の実施形態のカラーフィルタ配列は、基本配列パターンがその中心に対して点対称であるという特徴(6)を有しないが、その他の特徴(1)〜(5)を有する。また、第７の実施形態のカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタのみで特徴(2)を満たしている。

尚、第７の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよく、この場合には、Ｗフィルタのみで特徴(2)を満たすことになる。

［カラー撮像素子の第８の実施形態］
図１３は第８の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第８の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、４×４画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターン（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。

このカラーフィルタ配列は、第１の実施形態と同様に、Ｇフィルタ及びＷフィルタのうちの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に配置され、かつＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平方向及び垂直方向の各ライン内にそれぞれ１つずつ配置されている。

また、第８の実施形態のカラーフィルタ配列は、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｗ画素の画素数が、それぞれ４画素ずつ配置されている。即ち、Ｒ、Ｇ＋Ｗ、Ｂ画素の各画素数の比率は、１：２：１になっており、輝度系画素（Ｇ画素、Ｗ画素）の総画素数の比率は、Ｒ画素、Ｂ画素の各画素数の比率よりも大きくなっている。

上記のように第８の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴(1)〜(4)と同じ特徴を有している。

尚、第８の実施形態のカラーフィルタ配列は、ＧフィルタとＷフィルタとの画素数の比率が１：１になっているが、ＧフィルタとＷフィルタとの画素数の比率はこれに限定されない。

［カラー撮像素子の第９の実施形態］
図１４は第９の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第９の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、５×５画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターン（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。

このカラーフィルタ配列は、第１の実施形態と同様に、Ｇフィルタ及びＷフィルタのうちの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向、斜め右下方向の各ライン内に配置され、かつＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平方向及び垂直方向の各ライン内にそれぞれ１以上配置されている。

また、第９の実施形態のカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｗ画素の画素数が、それぞれ６画素、９画素、６画素、４画素になっている。即ち、Ｒ、Ｇ＋Ｗ、Ｂ画素の各画素数の比率は、６：１３：６になっており、輝度系画素（Ｇ画素、Ｗ画素）の総画素数の比率は、Ｒ画素、Ｂ画素の各画素数の比率よりも大きくなっている。

上記のように第９の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラーフィルタ配列の特徴(1)〜(4)と同じ特徴を有している。

また、第９のカラーフィルタ配列は、Ｒフィルタ、Ｂフィルタが、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向、及び斜め右下方向の各ライン内に配置されており、第１の実施形態のカラーフィルタ配列にはない特徴を有している。

［カラー撮像素子の第１０の実施形態］
図１５は第１０の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第１０の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、７×７画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターン（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。

このカラーフィルタ配列は、第１の実施形態と同様に、Ｇフィルタ及びＷフィルタのうちの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に配置され、かつＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平方向及び垂直方向の各ライン内にそれぞれ１以上配置されている。

また、図１５に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素，Ｗ画素の画素数が、それぞれ１２画素、２０画素、１２画素、５画素になっている。即ち、Ｒ、Ｇ＋Ｗ、Ｂ画素の各画素数の比率は、１２：２５：１２になっており、輝度系画素（Ｇ画素、Ｗ画素）の総画素数の比率は、Ｒ画素、Ｂ画素の各画素数の比率よりも大きくなっている。

また、このカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含み、更に基本配列パターンは、その基本配列パターンの中心に対して点対称になっている。

この第１５の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴(1)〜(6)と同じ特徴を有している。

尚、第１０の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよい。

［カラー撮像素子の第１１の実施形態］
図１６は第１１の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

第１１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、８×８画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターン（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。

このカラーフィルタ配列は、第１の実施形態と同様に、Ｇフィルタ及びＷフィルタのうちの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に配置され、かつＲフィルタ、Ｂフィルタが、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平方向及び垂直方向の各ライン内にそれぞれ１以上配置されている。

また、図１６に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素，Ｗ画素の画素数が、それぞれ１６画素、１６画素、１６画素、１６画素になっている。即ち、Ｒ、Ｇ＋Ｗ、Ｂ画素の各画素数の比率は、１：２：１になっており、輝度系画素（Ｇ画素、Ｗ画素）の総画素数の比率は、Ｒ画素、Ｂ画素の各画素数の比率よりも大きくなっている。

また、このカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含み、更に基本配列パターンは、その基本配列パターンの中心に対して点対称になっている。

この第１６の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴(1)〜(6)と同じ特徴を有している。

尚、第１１の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよい。

［カラー撮像素子の第１２の実施形態］
図１７は第１２の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

上記第１から第１１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、いずれもＲＧＢＷのカラーフィルタのカラーフィルタ配列であるが、第１２の実施形態のカラーフィルタ配列は、ＲＧＢＷフィルタの他に、エメラルド（Ｅ）のＥフィルタを加えた５色のカラーフィルタのカラーフィルタ配列である点で相違する。

第１２の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１１の実施形態のカラーフィルタ配列と比較して、Ｗフィルタの一部がＥフィルタに置き換わっている。

このカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタ及びＷフィルタのうちの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に配置され、かつＲフィルタ、Ｂフィルタ、Ｅフィルタが、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の水平方向及び垂直方向の各ライン内にそれぞれ１以上配置されている。

また、第１２の実施形態のカラーフィルタ配列の基本配列パターンは、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗ、Ｅフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素、Ｗ画素、Ｅ画素の画素数が、それぞれ１６画素、１６画素、１６画素、８画素、８画素になっている。即ち、Ｒ、Ｇ＋Ｗ、Ｂ、Ｅ画素の各画素数の比率は、２：３：２：１になっており、輝度系画素（Ｇ画素、Ｗ画素）の総画素数の比率は、Ｒ画素、Ｂ画素、Ｅ画素の各画素数の比率よりも大きくなっている。

また、このカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含み、更に基本配列パターンは、その基本配列パターンの中心に対して点対称になっている。

この第１２の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列の特徴(1)〜(6)と同じ特徴を有している。

尚、第１２の実施形態のカラーフィルタ配列の変形例として、ＧフィルタとＷフィルタの位置を入れ替えたものでもよい。尚、この実施形態では、Ｅフィルタは、輝度系画素（Ｇ画素、Ｗ画素）以外の第２の色に対応するフィルタとしたが、輝度系画素に対応する第１の色のフィルタとしてもよい。

［カラー撮像素子の第１３の実施形態］
図１８は第１３の実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。

上記第１から第１２の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、いずれも複数の画素が正方格子状に配列された撮像素子に適用されるものであるが、第１３の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、複数の画素が斜め格子状に配列されたカラー撮像素子に適用されるものである点で相違する。

即ち、図１８に示すカラー撮像素子の２次元配列された複数の画素は、斜め格子状に配列されている。これにより、互いに隣接する水平方向のライン上の画素は、ライン毎に１／２画素間隔ずつずれて配置される。

そして、図１８に示すカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、６×６画素に対応する斜め格子配列パターンからなる基本配列パターン（太枠で示したパターン）を含み、この基本配列パターンＰが、斜め格子状に繰り返し配置されている。

第１３の実施形態のカラーフィルタ配列は、図３に示した第１の実施形態のカラーフィルタ配列を、４５°回転させたものに対応する。

従って、第１３の実施形態のカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタ及びＷフィルタのうちの少なくとも一方が、カラーフィルタ配列の水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に配置されている点で、第１の実施形態のカラーフィルタ配列と同じである。

また、第１３の実施形態のカラーフィルタ配列は、図３に示した第１の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列を４５°回転させたものに対応するため、その基本配列パターン内におけるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗフィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素，Ｗ画素の画素数は、第１の実施形態の基本配列パターンと同様に、それぞれ８画素、１６画素、８画素、４画素になっている。即ち、Ｒ、Ｇ＋Ｗ、Ｂ画素の各画素数の比率は、２：５：２になっており、輝度系画素（Ｇ，Ｗ画素）の総画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素の各画素数の比率よりも大きくなっている。

一方、第１３の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラーフィルタ配列を４５°回転させたものに対応するため、Ｒフィルタ、Ｂフィルタは、基本配列パターン内においてカラーフィルタ配列の斜め右上方向及び斜め右下方向の各ライン内に１つ以上配置されることになる。

また、図１９に示すように基本配列パターンＰは、３×３画素のＡ配列（斜め格子配列）と、３×３画素のＢ配列（斜め格子配列）とが、互い違いに配列されて構成されていると捉えることができる。

Ａ配列及びＢ配列は、それぞれ輝度系画素であるＧフィルタが４隅に配設され、他の輝度系画素であるＷフィルタが中央に配置されている。即ち、Ａ配列及びＢ配列は、それぞれ輝度系画素であるＧフィルタ及びＷフィルタが、３×３画素の両対角線上に配置されている。また、Ａ配列は、中央のＷフィルタを挟んでＲフィルタ（Ｒ）が水平方向に配列され、Ｂフィルタが垂直方向に配列され、一方、Ｂ配列は、中央のＷフィルタを挟んでＢフィルタが水平方向に配列され、Ｒフィルタが垂直方向に配列されている。即ち、Ａ配列とＢ配列とは、ＲフィルタとＢフィルタとの位置関係が逆転しているが、その他の配置は同様になっている。

Ａ配列とＢ配列の４隅のＧフィルタは、Ａ配列とＢ配列とが斜め格子状に互い違いに配置されることにより、２×２画素に対応する斜め格子配列（４画素が上下左右に隣接した十字状の配列）のＧフィルタとなる。

これは、輝度系画素であるＧフィルタが、Ａ配列またはＢ配列における３×３画素において４隅に配置され、この３×３画素が斜め格子状に配置されることで２×２画素に対応する斜め格子配列のＧフィルタが形成されるためである。

更に、図１９に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰは、その基本配列パターンの中心（４つのＧフィルタの中心）に対して点対称になっている。また、基本配列パターン内のＡ配列及びＢ配列も、それぞれ中心のＷフィルタに対して点対称になっている。

このような対称性により、後段の処理回路の回路規模を小さくしたり、簡略化することが可能になる。

このように第１３の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態のカラーフィルタ配列を４５°回転させたものに対応するため、第１の実施形態のカラーフィルタ配列の特徴(1)〜(6)と同様の特徴を有している。

また、複数の画素が斜め格子状に配列されている撮像素子の場合、正方格子状に配列された撮像素子と比較して水平及び垂直方向の再現可能な帯域が√２倍となり、人間の視覚の周波数特性が、斜め方向に比べて水平及び垂直方向に高いという特性に合致しており、視覚的に有利な構造であるといえる。

尚、第１３の実施形態のように複数の画素が斜め格子状に配列されるカラー撮像素子の場合、斜め右上方向は、本発明の第１の方向及び第２の方向のうちの一方向に相当し、斜め右下向は本発明の第１の方向及び第２の方向のうちの他方向に相当するものとなる。

＜Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ画素の分高感度特性＞
図２０は、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ及びＷフィルタを有する各フォトダイオード（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ画素）の分光感度特性の一例を示すグラフである。

図２０に示すようにＷフィルタを有するＷ画素の分光感度特性は、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の分光感度特性を加算したような分光感度特性であり、その感度の波長域はＲ、Ｇ、Ｂ画素の感度の波長領域を含んでいる。

また、Ｗフィルタの透過率のピーク（Ｗ画素の感度のピーク）は波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にあり、Ｗフィルタの透過率は波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で、ＲＢフィルタの透過率よりも高くなっている。

ところで、Ｇ画素の画像信号は、Ｒ画素及びＢ画素の画像信号よりも輝度信号の生成時の寄与率が高い。具体的に説明すると、上述の画像処理部１６は、画素毎にＲＧＢ全ての色情報を有するＲＧＢ画素信号から、下記の［数１］式に従ってＹ信号を生成する。
［数１］
Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
この［数１］式ではＧ色の寄与率が５９％になるため、Ｇ色は、Ｒ色（寄与率３０％）やＢ色（寄与率１１％）よりも寄与率が高くなる。したがって、Ｇ色が３原色のうち最も輝度信号に寄与する色となる。

また、Ｗ画素の画像信号は、そのまま輝度信号となり得るものであるが、Ｇ画素とＷ画素とが混在している上記実施形態のカラー撮像素子の場合、上記［数１］式により算出される輝度信号と、Ｗ画素の画像信号（輝度信号）とを一定の割合で混合することにより輝度信号を生成する。Ｗ画素の画像信号は、Ｇ画素の画像信号よりも輝度信号に近く、当然Ｒ画素及びＢ画素の画像信号よりも輝度信号に近いものであり、例えば次式のように算出される。

［数２］
Ｙ=０．５Ｗ＋０．５（０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ）
即ち、本発明の第１の色に対応する輝度系画素（Ｇ画素、Ｗ画素）は、少なくとも輝度信号を得るための寄与率が５０％以上であり、第１の色以外の第２の色に対応する各画素（Ｒ画素、Ｂ画素）は、輝度信号を得るための寄与率が５０％未満である。ここで、５０％は、第１の色と第２の色とを輝度信号を得るための寄与率により区別するために定めた値であって、輝度信号を得るための寄与率がＲ色、Ｂ色などよりも相対的に高くなる色が「第１の色」に含まれるように定めた値である。

上記各実施形態では、本発明の第１の色を有する第１のフィルタとしてＧ色のＧフィルタと透明のＷフィルタを例に挙げて説明を行ったが、Ｇフィルタの代わりに、あるいはＧフィルタの一部に代えて、下記条件（１）から条件（４）のいずれかを満たす２以上のフィルタを用いてもよい。

＜第１のフィルタ（第１の色）の条件＞
〔条件（１）〕
条件（１）は、前述したように輝度信号を得るための寄与率が５０％以上であることである。

Ｇ色以外の色の寄与率についても実験やシミュレーションにより取得可能である。従って、Ｇ色以外で寄与率が５０％以上となる色を有するフィルタについても、本発明の第１のフィルタとして用いることができる。尚、寄与率が５０％未満となる色は本発明の第２色（Ｒ色、Ｂ色など）となり、この色を有するフィルタが本発明の第２のフィルタとなる。

〔条件（２）〕
条件（２）は、フィルタの透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にあることである。フィルタの透過率は、例えば分光光度計で測定された値が用いられる。この波長範囲は、本発明の第１の色（Ｇ色など）と、第２の色（Ｒ、Ｂ色など）とを区別するために定められた範囲であって、前述の寄与率が相対的に低くなるＲ色、Ｂ色などのピークが含まれず、かつ寄与率が相対的に高くなるＧ色などのピークが含まれるように定められた範囲である。したがって、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にあるフィルタを第１のフィルタとして用いることができる。尚、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲外となるフィルタが本発明の第２のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｂフィルタ）となる。

〔条件（３）〕
条件（３）は、波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内での透過率が第２のフィルタ（ＲフィルタやＢフィルタ）の透過率よりも高いことである。この条件（３）においても、フィルタの透過率は、例えば分光光度計で測定された値が用いられる。この条件（３）の波長範囲も、本発明の第１の色（Ｇ色など）と、第２の色（Ｒ、Ｂ色など）とを区別するために定められた範囲であって、Ｒ色やＢ色などよりも前述の寄与率が相対的に高くなる色を有するフィルタの透過率が、ＲＢフィルタなどの透過率よりも高くなる範囲である。したがって、透過率が波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で相対的に高いフィルタを第１のフィルタとして用い、透過率が相対的に低いフィルタを第２のフィルタとして用いることができる。

〔条件（４）〕
条件（４）は、３原色のうち最も輝度信号に寄与する色（例えばＲＧＢのうちのＧ色）と、この３原色とは異なる色とを含む２色以上のフィルタを、第１のフィルタとして用いることである。この場合には、第１のフィルタの各色以外の色に対応するフィルタが第２のフィルタとなる。

＜透明フィルタ（Ｗフィルタ）＞
上述の実施形態では、主としてＲＧＢ色及び透明色に対応するＲＧＢＷフィルタから成るカラーフィルタが示されている。

Ｗフィルタは、透明色（第１の色）のフィルタである。Ｗフィルタは、可視光の波長域に対応する光を透過可能であり、例えばＲＧＢの各色の光の透過率が５０％以上となるフィルタである。Ｗフィルタの透過率は、Ｇフィルタよりも高くなるので、輝度信号を得るための寄与率もＧ色（５９％）よりは高くなり、前述の条件（１）を満たす。

図２０は、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ及びＷフィルタを有する各フォトダイオードの分光感度特性の一例を示すグラフである。

カラーフィルタ配列（受光素子）の分光感度特性を示す図２０において、Ｗフィルタの透過率のピーク（白色画素の感度のピーク）は、波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある。また、Ｗフィルタの透過率は波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で、ＲＢフィルタの透過率よりも高くなる。このため、Ｗフィルタは前述の条件（２）、（３）も満たしている。尚、ＧフィルタについてもＷフィルタと同様に前述の条件（１）〜（３）を満たしている。

このようにＷフィルタは、前述の条件（１）〜（３）を満たしているので、本発明の第１のフィルタとして用いることができる。尚、カラーフィルタ配列では、ＲＧＢの３原色のうち最も輝度信号に寄与するＧ色に対応するＧフィルタの一部をＷフィルタに置き換えているので、前述の条件（４）も満たしている。

＜複数種類の第１のフィルタ（Ｇフィルタ）＞
第１のフィルタとしてのＧ色のＧフィルタは一種類に限定されるものではなく、例えば複数種類のＧフィルタを第１のフィルタとして用いることもできる。即ち、上述の各実施形態に係るカラーフィルタ（基本配列パターン）のＧフィルタが、Ｇ１フィルタ、Ｇ２フィルタに適宜置き換えられてもよい。

図２１は、Ｒフィルタ、Ｇ１フィルタ、Ｇ２フィルタ及びＢフィルタを有する各フォトダイオードの分光感度特性の一例を示すグラフである。Ｇ１フィルタは第１の波長帯域のＧ光を透過し、Ｇ２フィルタはＧ１フィルタと相関の高い第２の波長帯域のＧ光を透過する。

Ｇ１フィルタとしては、現存のＧフィルタ（例えば第１実施形態のＧフィルタ）を用いることができる。また、Ｇ２フィルタとしては、Ｇ１フィルタと相関の高いフィルタを用いることができる。この場合に、Ｇ２フィルタが配置される受光素子の分光感度曲線のピーク値は、例えば波長５００ｎｍから５３５ｎｍの範囲（現存のＧフィルタが配置される受光素子の分光感度曲線のピーク値の近傍）にあることが望ましい。尚、４色（Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂ）のカラーフィルタを決定する方法は、例えば特開２００３−２８４０８４号に記載されている方法が用いられる。

このようにカラー撮像素子により取得される画像の色を４種類とし、取得される色情報を増やすことにより、３種類の色（ＲＧＢ）のみが取得される場合と較べて、より正確に色を表現することができる。即ち、眼で違うものに見える色は違う色に、同じものに見える色は同じ色にそれぞれ再現すること（「色の判別性」を向上させること）ができる。

尚、Ｇ１及びＧ２フィルタの透過率は、第１実施形態のＧフィルタの透過率と基本的には同じであるので、輝度信号を得るための寄与率は５０％よりは高くなる。したがって、Ｇ１及びＧ２フィルタは前述の条件（１）を満たす。

また、カラーフィルタ配列（受光素子）の分光感度特性を示す図２１において、Ｇ１、Ｇ２フィルタの透過率のピーク（各Ｇ画素の感度のピーク）は波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある。Ｇ１、Ｇ２フィルタの透過率は波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で、ＲＢフィルタの透過率よりも高くなる。このため、Ｇ１、Ｇ２フィルタは前述の条件（２）、（３）も満たしている。

尚、Ｇ１、Ｇ２フィルタの配置や個数は適宜変更してもよい。また、Ｇフィルタの種類を３種類以上に増加してもよい。

＜エメラルドフィルタ（Ｅフィルタ）＞
図１７に示した第１２の実施形態では、主としてＲＧＢ色及び透明（Ｗ）、エメラルド（Ｅ）色に対応する色フィルタから成るカラーフィルタが示されている。特に第１のフィルタ（Ｇフィルタ）の一部に代えてＥフィルタを配置することが好ましい。このようにＧフィルタの一部をＥフィルタで置き換えたカラーフィルタ配列を用いることで、輝度の高域成分の再現を向上させ、ジャギネスを低減させるとともに、解像度感の向上を可能とすることができる。

図２２は、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ及びＥフィルタを有する各フォトダイオードの分光感度特性の一例を示すグラフである。

カラーフィルタ配列（受光素子）の分光感度特性を示す図２１において、Ｅフィルタの透過率のピーク（Ｅ画素の感度のピーク）は波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある。また、Ｅフィルタの透過率は波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で、ＲＢフィルタの透過率よりも高くなる。このため、Ｅフィルタは前述の条件（２）、（３），（４）を満たしている。

尚、図２２に示した分光特性では、ＥフィルタがＧフィルタよりも短波長側にピークを持つが、Ｇフィルタよりも長波長側にピークを持つ（少し黄色よりの色に見える）場合もある。このようにＥフィルタとしては、本発明の各条件を満たすものを選択可能であり、例えば、条件（１）を満たすようなエメラルドフィルタＥを選択することもできる。

＜他の色の種類＞
上述の各実施形態では、原色ＲＧＢのカラーフィルタで構成されるカラーフィルタ配列について説明したが、例えば原色ＲＧＢの補色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）に、Ｇを加えた４色の補色系のカラーフィルタのカラーフィルタ配列にも本発明を適用することができる。この場合も上記条件（１）〜（４）のいずれかを満たすカラーフィルタを本発明の第１のフィルタとし、他のカラーフィルタを第２のフィルタとする。

［その他］
上記実施形態では、ＲＧＢの３原色のカラーフィルタ＋他の色（例えば、白（Ｗ）、緑（Ｇ２）、エメラルド（Ｅ））の４色のカラーフィルタのカラーフィルタ配列について説明したが、カラーフィルタの種類は、上述の実施形態に限定されない。例えば、赤外域を透過させ（赤外カットフィルタが配設されず）、可視光の波長域をカットするフィルタを他の色のフィルタとして使用してもよい。

また、本発明は、原色ＲＧＢの補色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）に、Ｇを加えた４色の補色系のカラーフィルタのカラーフィルタ配列にも適用できる。

更に、本実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、Ｎ×Ｎ（Ｎ：４以上８以下の整数）画素に対応する正方の基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されているが、Ｎ×Ｍ（Ｎ、Ｍ：４以上の整数で、Ｎ≠Ｍ）画素に対応する基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されて構成されるものでもよい。

また、上記実施形態では、デジタルカメラに搭載されるカラー撮像素子について説明したが、例えばスマートフォン、携帯電話機、ＰＤＡなどの撮影機能を有する各種の電子機器（撮像装置）に搭載されるカラー撮像素子についても本発明を適用することができる。

更にまた、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

９…デジタルカメラ、１０…撮影光学系、１２…カラー撮像素子、１４…撮影処理部、１６…画像処理部、１８…駆動部、２０…制御部、２１…画素、２２…カラーフィルタ配列、２３Ｂ…Ｂフィルタ、２３Ｇ…Ｇフィルタ、２３Ｒ…Ｒフィルタ、２３Ｗ…Ｗフィルタ、Ｐ、Ｐ’、Ｐ”…基本配列パターン

Claims (22)

1. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、輝度信号を得るための寄与率が前記第１の色よりも低い２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記カラーフィルタ配列は、前記第１の方向及び第２の方向の画素として、前記第１のフィルタからなる２×２画素を含むカラー撮像素子。
2. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、透過率のピークが前記範囲外にある２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記カラーフィルタ配列は、前記第１の方向及び第２の方向の画素として、前記第１のフィルタからなる２×２画素を含むカラー撮像素子。
3. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で透過率が前記第１のフィルタよりも低くなる２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記カラーフィルタ配列は、前記第１の方向及び第２の方向の画素として、前記第１のフィルタからなる２×２画素を含むカラー撮像素子。
4. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、３原色のうち最も輝度信号に寄与する色と前記３原色とは異なる色の第４の色とを含む２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、前記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記カラーフィルタ配列は、前記第１の方向及び第２の方向の画素として、前記第１のフィルタからなる２×２画素を含むカラー撮像素子。
5. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、輝度信号を得るための寄与率が前記第１の色よりも低い２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心に対して点対称であるカラー撮像素子。
6. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、透過率のピークが前記範囲外にある２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心に対して点対称であるカラー撮像素子。
7. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で透過率が前記第１のフィルタよりも低くなる２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心に対して点対称であるカラー撮像素子。
8. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、３原色のうち最も輝度信号に寄与する色と前記３原色とは異なる色の第４の色とを含む２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、前記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心に対して点対称であるカラー撮像素子。
9. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、輝度信号を得るための寄与率が前記第１の色よりも低い２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
   前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
   前記所定の基本配列パターンは、前記第１の方向及び第２の方向の画素が、６×６画素に対応する配列パターンであるカラー撮像素子。
10. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
    前記カラーフィルタ配列は、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、透過率のピークが前記範囲外にある２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
    前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
    前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
    前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
    前記所定の基本配列パターンは、前記第１の方向及び第２の方向の画素が、６×６画素に対応する配列パターンであるカラー撮像素子。
11. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
    前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で透過率が前記第１のフィルタよりも低くなる２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
    前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
    前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
    前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
    前記所定の基本配列パターンは、前記第１の方向及び第２の方向の画素が、６×６画素に対応する配列パターンであるカラー撮像素子。
12. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
    前記カラーフィルタ配列は、３原色のうち最も輝度信号に寄与する色と前記３原色とは異なる色の第４の色とを含む２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、前記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
    前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
    前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
    前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
    前記所定の基本配列パターンは、前記第１の方向及び第２の方向の画素が、６×６画素に対応する配列パターンであるカラー撮像素子。
13. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
    前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、輝度信号を得るための寄与率が前記第１の色よりも低い２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
    前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
    前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
    前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
    前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタが３×３画素群において中心と４隅に配置され、該３×３画素群が前記第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置されるカラー撮像素子。
14. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
    前記カラーフィルタ配列は、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、透過率のピークが前記範囲外にある２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
    前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
    前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
    前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
    前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタが３×３画素群において中心と４隅に配置され、該３×３画素群が前記第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置されるカラー撮像素子。
15. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
    前記カラーフィルタ配列は、２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、波長５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内で透過率が前記第１のフィルタよりも低くなる２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
    前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
    前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
    前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
    前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタが３×３画素群において中心と４隅に配置され、該３×３画素群が前記第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置されるカラー撮像素子。
16. 第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に配列された光電変換素子で構成される複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなる単板式のカラー撮像素子であって、
    前記カラーフィルタ配列は、３原色のうち最も輝度信号に寄与する色と前記３原色とは異なる色の第４の色とを含む２色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、前記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとを有し、前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとが配列された基本配列パターンを含み、当該基本配列パターンが前記第１の方向及び前記第２の方向に繰り返されて配置され、
    前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の第１の方向及び第２の方向と、前記第１の方向及び第２の方向に対して傾いた第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置され、
    前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記基本配列パターン内の前記第１の方向及び第２の方向の各画素ライン内にそれぞれ１つ以上配置され、
    前記第１のフィルタに対応する第１の色の全画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく、
    前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタが３×３画素群において中心と４隅に配置され、該３×３画素群が前記第１の方向及び第２の方向に繰り返し配置されるカラー撮像素子。
17. 輝度信号を得るための前記第１の色の寄与率は、５０％以上であり、輝度信号を得るための前記第２の色の寄与率は、５０％未満である請求項１、５、９又は１３に記載のカラー撮像素子。
18. 前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタが前記第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内で２画素以上連続する部分を含む請求項１から１７のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
19. 前記所定の基本配列パターンは、前記第１の方向及び第２の方向の画素が、Ｎ×Ｎ（Ｎ：４以上８以下の整数）画素に対応する配列パターンである請求項１から８、１７及び１８のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
20. 前記第１の色のうちのいずれか１つの色に対応する前記第１のフィルタが、前記３×３画素群の中心に配置され、前記第１の色のうちの他の色に対応する前記第１のフィルタが、前記３×３画素群の４隅に配置される請求項１３から１６のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
21. 前記第２のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の前記第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向の各画素ライン内に配置される請求項１から２０のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
22. 前記第１の色は、第１の緑（Ｇ）、第１のＧとは波長域が異なる第２のＧ、及び白（Ｗ）のうちの２以上の色を含み、前記第２の色は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の色を含み、
    前記カラーフィルタ配列は、３×３画素に対応する第１の配列であって、中心と４隅に前記第１のＧ、第２のＧ、又はＷに対応する第１のフィルタが配置され、中心の第１のフィルタを挟んで前記第１の方向にＢに対応する第２のフィルタが配置され、前記第２の方向にＲに対応する第２のフィルタが配列された第１の配列と、３×３画素に対応する第２の配列であって、中心と４隅に前記第１のＧ、第２のＧ、又はＷに対応する第１のフィルタが配置され、中心の第１のフィルタを挟んで前記第１の方向にＲに対応する第２のフィルタが配置され、前記第２の方向にＢに対応する第２のフィルタが配列された第２の配列とが、交互に前記第１の方向及び第２の方向に配列されて構成される請求項９から１２のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
    

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