特許 7371129 カラーフィルタアレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-20

(45)【発行日】2023-10-30

(54)【発明の名称】カラーフィルタアレイ装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/13 20230101AFI20231023BHJP

   H04N 25/10 20230101ALI20231023BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

H04N25/13

H04N25/10

G02B5/20 101

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021572468

(86)(22)【出願日】2020-06-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-05

(86)【国際出願番号】 EP2020065847

(87)【国際公開番号】W WO2020245463

(87)【国際公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-01-14

(31)【優先権主張番号】PCT/EP2019/064831

(32)【優先日】2019-06-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】504161984

【氏名又は名称】ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133569

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 進

(72)【発明者】

【氏名】サム・コスキネン

(72)【発明者】

【氏名】ミッコ・ムッキー

【審査官】三沢 岳志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／２００４３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２２８６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０８８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７２５８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ２５／１３

Ｈ０４Ｎ ２５／１０

Ｇ０２Ｂ ５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感光素子（１０４）のＮ×Ｍパターン（１０２）の２次元アレイであって、前記Ｎ×Ｍパターン（１０２）は複数のＩ×Ｊ画素グループ（１００）を備え、Ｉ×Ｊ画素グループは２×２画素グループである、２次元アレイを備え、複数の２×２画素グループ（１００）の少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）は、
前記２×２画素グループ（１００）の第１の対角線（Ｄ１）上に配置された２つの第１の色の第１のカラーフィルタであって、前記第１の色が原色である、第１のカラーフィルタと、
前記２×２画素グループ（１００）の第１の対角線（Ｄ１）に対して垂直な第２の対角線（Ｄ２）上に配置された２つの第２の色の第２のカラーフィルタであって、前記第２の色が、緑色および１つの緑色以外の原色からなる色である、第２のカラーフィルタと
を備え、
前記少なくとも１つの２×２画素グループにおいて、前記第１の色が緑色であるとき、前記１つの緑色以外の原色は緑色以外の原色であるか、または
前記少なくとも１つの２×２画素グループにおいて、前記第１の色が赤色であるとき、前記１つの緑色以外の原色は、前記第１の色と同じであるか、または
前記少なくとも１つの２×２画素グループにおいて、前記第１の色が青色であるとき、前記１つの緑色以外の原色は、前記第１の色と同じであり、
２×２画素グループ（１００）の前記第１の色の２つの画素および前記第２の色の２つの画素、または２×２画素グループ（１００）の少なくとも２つの同じ色の画素が、ビニング中に１つの画素に組み合わされる、
カラーフィルタ装置（１０）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）の１つの非緑色原色および前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）とは異なる１つの２×２画素グループの１つの非緑色原色は、同じ方向に整列されるか、または互いに垂直に整列される、請求項１に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項3】

前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）の１つの緑色原色および前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）とは異なる１つの２×２画素グループの１つの緑色原色は、同じ方向に整列されるか、または互いに垂直に整列される、請求項１に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）の１つの非緑色原色は、前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）とは異なる１つの２×２画素グループの１つの非緑色原色に対して垂直に整列され、前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）とはさらに異なる１つの２×２画素グループの緑色原色と同じ方向に整列される、請求項１に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項5】

前記第１の色が非緑色原色である場合、前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）の１つの非緑色原色は、前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）とは異なる１つの２×２画素グループの非緑色原色に対して垂直に整列され、
前記第１の色が緑色原色である場合、前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）の１つの緑色原色は、前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）とはさらに異なる１つの２×２画素グループの緑色原色に対して垂直に整列される、請求項１に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項6】

前記第１の色は緑色であり、前記第２の色が黄色であるか、または
前記第１の色は緑色であり、前記第２の色がシアンであるか、または
前記第１の色は赤色であり、前記第２の色が黄色であるか、または
前記第１の色は青色であり、前記第２の色がシアンである、
請求項１に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項7】

感光素子（１０４）のＮ×Ｍパターン（１０２）の２次元アレイであって、各Ｎ×Ｍパターン（１０２）は複数のＩ×Ｊ画素グループ（１００）を備え、Ｉ×Ｊ画素グループは２×２画素グループである、２次元アレイを備え、少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）は、
前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）の第１の対角線（Ｄ１）に整列された第１の色の２つの画素であって、前記第１の色が原色である、少なくとも１つの画素と、
前記第１の対角線（Ｄ１）に垂直である前記少なくとも１つの２×２画素グループ（１００）の第２の対角線（Ｄ２）上に整列された第２の色の２つの画素であって、前記第２の色が非原色である、第２の色の少なくとも１つの画素と
を備え、
１つの２×２画素グループの前記第１の色の前記２つの画素の配置は、別の２×２画素グループの第１の色の２つの画素の配置と平行に配置され、
２×２画素グループ（１００）の前記第１の色の２つの画素および前記第２の色の２つの画素、または２×２画素グループ（１００）の少なくとも２つの同じ色の画素が、ビニング中に１つの画素に組み合わされる、
カラーフィルタ装置（１０）。

【請求項8】

前記２つの画素は少なくとも１つの他の２×２画素グループの第２の色の２つの画素と前記第２の対角線（Ｄ２）上に整列される、請求項７に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項9】

少なくとも１つのさらなる他の２×２画素グループの第２の色の２つの画素が前記第２の対角線（Ｄ２）に対して垂直に整列される、請求項７または８に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項10】

複数の２×２画素グループ（１００）は、非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループおよび緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループを備え、前記非緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの２つの非緑色画素は、前記非緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの別の２つの非緑色画素と平行に整列され、前記緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの２つの緑色画素は、前記緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの別の２つの緑色画素と平行に整列される、請求項７または８に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項11】

前記複数の２×２画素グループ（１００）の配置（１９）は、
前記第１の色が緑色である２×２画素グループ（９１０）の２つの第１の色の画素が、前記第１の色が緑色である別の２×２画素グループ（９２０）の２つの第１の色の画素と平行に整列され、
前記第１の色が赤色である２×２画素グループ（９３０）の２つの第１の色の画素が、前記第１の色が青色である２×２画素グループ（９４０）の第１の色の２つの画素と平行に整列されることを含む、
請求項１０に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項12】

前記複数の２×２画素グループ（１００）は、非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループおよび緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループを備え、前記非緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの２つの非緑色画素は、前記非緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの別の２つの非緑色画素と垂直に整列され、前記緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの２つの緑色画素は、前記緑色の第１の色を伴う前記少なくとも１つの２×２画素グループの別の２つの緑色画素と平行に整列される、請求項７または８に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【請求項13】

前記複数の２×２画素グループ（１００）の配置（２０）は、
前記第１の色が緑色である２×２画素グループ（９１０）の２つの第１の色の画素が、前記第１の色が緑色である別の２×２画素グループ（９２０）の２つの第１の色の画素と平行に整列され、
前記第１の色が赤色である２×２画素グループ（９３０）の２つの第１の色の画素が、前記第１の色が青色である２×２画素グループ（９５０）の第１の色の２つの画素と垂直に整列されることを含む、
請求項１２に記載のカラーフィルタ装置（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の態様は、一般に、カラーフィルタ装置に関し、より詳細には、画像センサのカラーフィルタアレイのための色パターンおよび配置に関する。

【背景技術】

【0002】

デジタル撮像および写真撮影では、カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）、またはカラーフィルタモザイク（ＣＦＭ）は、色情報を取り込むために画像センサの画素センサの上に配置された小さなカラーフィルタのモザイクである。標準的なフォトセンサは、波長特異性がほとんどまたは全くなく光強度を検出するため、カラーフィルタが必要とされ、したがって色情報を分離することができない。

【0003】

より一般的なＣＦＡパターンは、ベイヤーフィルタパターンおよびクワッドベイヤーフィルタパターンを含む。ベイヤーフィルタパターンは、比較的高い鮮明度、ならびにデモザイクアルゴリズムに依存するいくつかのアーチファクトで知られている。しかしながら、ベイヤーフィルタパターンは、小さな反復パターンに起因して目に見えるエイリアシングを被る可能性がある。クワッドベイヤーフィルタパターンでは、生画像を赤緑青（ＲＧＢ）画像に直接変換する従来のデモザイクアルゴリズムを設計することは困難であり得る。これは、フル解像度モードでは、クワッドベイヤーフィルタパターンの２×２画素グループが次の同様のグループから遠く離れているためである。これにより、達成可能な鮮明度が低下し、小さな色の物体でアーチファクトが発生する可能性がある。

【0004】

したがって、上記で識別された問題の少なくとも一部に対処するカラーフィルタ装置およびパターンアレイを提供できることが望ましい。

【0005】

開示された実施形態の態様は、カラーフィルタ装置のためのカラーフィルタを提供することに向けられる。目的は、独立請求項の主題によって解決される。さらなる有利な変更は従属請求項に見いだされ得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の態様によれば、上記およびさらなる目的および利点は、カラーフィルタ装置によって取得される。一実施形態では、カラーフィルタ装置は、感光素子のＮ×Ｍパターンの２次元アレイを含む。Ｎ×Ｍパターンは、複数のＩ×Ｊ画素グループを含み、Ｉ×Ｊ画素グループは２×２画素グループである。複数の２×２画素グループの１つの２×２画素グループは、第１の色の第１のカラーフィルタと、第２の色の第２のカラーフィルタとを含む。第１の色は原色であり、第２の色は緑色内容物および１つの他の色からなる。第１の色が緑色であるとき、１つの他の色は別の原色である。第１の色が緑色ではないとき、１つの他の色は第１の色と同じである。開示された実施形態の態様は、フル解像度モードで高品質を提供することができ、ビニングモードのベイヤーパターンとも互換性がある、新しいカラーフィルタアレイパターンを提供する。

【0007】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの２つの対角に整列された画素は原色であり、少なくとも１つの２×２画素グループの２つの他の対角に整列された画素は第２の色である。開示された実施形態のカラーフィルタ装置の鮮明度は、色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって改善される。

【0008】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの１つの非緑色原色および少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの非緑色原色は、同じ方向に整列されるか、または互いに垂直に整列される。開示された実施形態のカラーフィルタ装置の鮮明度は、色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって改善される。

【0009】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの１つの緑色原色および少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの緑色原色は、同じ方向に整列されるか、または互いに垂直に整列される。開示された実施形態のカラーフィルタ装置の鮮明度は、色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって改善される。特定のパターンは画質を向上させる。

【0010】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの１つの非緑色原色は、少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの非緑色原色に対して垂直に整列され、少なくとも１つの２×２画素グループのさらに別の１つの緑色原色と同じ方向に整列される。開示された実施形態のカラーフィルタ装置の鮮明度は、色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって改善される。特定のパターンは画質を向上させる。

【0011】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの１つの非緑色原色は、少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの非緑色原色に対して垂直に整列され、少なくとも１つの２×２画素グループの１つの緑色原色は、少なくとも１つの２×２画素グループのさらに１つの緑色原色に対して垂直に整列される。開示された実施形態のカラーフィルタ装置の鮮明度は、色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって改善される。特定のパターンは画質を向上させる。

【0012】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの１つの画素は原色であり、少なくとも１つの２×２画素グループの他の３つの画素は別の色である。開示された実施形態の色パターンは、鮮明度および画質を向上させる。

【0013】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、Ｎ×Ｍパターンの行および列はそれぞれ１つの原色のみを含む。Ｎ×Ｍパターンの緑色画素の間には、少なくとも１つの行および少なくとも１つの列が存在する。第１の非緑色画素は、緑色画素に隣接して配置され、緑色画素と対角に整列され、別の非緑色画素は、緑色画素に隣接して配置されないか、または緑色画素と対角に整列されない。開示された実施形態の色パターンは、鮮明度および画質を向上させる。

【0014】

カラーフィルタアレイ装置の一可能な実装形態では、少なくとも２×２画素グループの第１のカラーフィルタの２つの画素の配置および少なくとも２×２画素グループの第２のカラーフィルタの２つの画素の配置は、ビニング中に１つの画素に組み合わされる。２×２画素グループの異なる色の第１および第２の画素をビニングすることは、ベイヤーおよびクワッドベイヤーパターンによるビニングなどの他のビニング手法とは異なる。そのような従来技術のビニングでは、同じ色を伴う画素が組み合わされる。そのような画素は、可能な限り近い距離からのものである。ベイヤーパターンでは、ビニング画素は、２×２画素グループ内でビニングされない。むしろ、ビニングは、隣接する２×２画素グループの同じ色の間である。クワッドベイヤーパターンのビニングでは、ビニングは２×２画素グループの同じ色の間である。本明細書に開示されるように、２×２画素グループ内の異なる色の第１および第２の画素をビニングすることにより、カラーフィルタ装置の感度は、同じカラービニングに依存するビニング技術よりも改善される。

【0015】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、２×２画素グループの４つの画素は、ビニング中に１つの画素に組み合わされる。２×２画素グループの異なる色の第１および第２の色の画素を１つの画素にビニングすることは、同じ色を伴う画素が組み合わされる、ベイヤーおよびクワッドベイヤーパターンを伴う他のビニング手法とは異なる。そのような画素は、可能な限り近い距離からのものである。ベイヤーパターンビニングでは、２×２画素グループ内の画素はビニングされない。むしろ、ビニングは、隣接する２×２画素グループの同じ色の間である。クワッドベイヤーパターンでは、ビニングは２×２画素グループの同じ色の間である。本明細書に開示されるように、２×２画素グループ内の異なる色の第１および第２の色の画素をビニングすることにより、カラーフィルタ装置の感度は、同じカラービニングに依存するビニング技術よりも改善される。

【0016】

カラーフィルタアレイ装置の一可能な実装形態では、第１のカラーフィルタは原色フィルタであり、２×２画素グループの第１のカラーフィルタの２つの画素の配置は、ビニング中に１つの画素に組み合わされる。本明細書に開示されるように２×２画素グループ内の画素をビニングすることにより、第１のカラーフィルタの色を維持しながら、カラーフィルタ装置の感度が改善される。

【0017】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、第１の色は緑色であり、第２の色が黄色であるか、または第１の色は緑色であり、第２の色がシアンであるか、または第１の色は赤色であり、第２の色が黄色であるか、または第１の色は青色であり、第２の色がシアンである。開示された実施形態の色パターンは、カラーフィルタ装置の鮮明度および画質を向上させる。

【0018】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、ＩおよびＪは同一であり、２に等しい。開示された実施形態のパターンは、鮮明度および画質を向上させる。

【0019】

カラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、ＮおよびＭは同一であり、４に等しい。開示された実施形態のパターンは、鮮明度および画質を向上させる。

【0020】

第２の態様によれば、上記およびさらなる目的および利点は、カラーフィルタ装置によって取得される。一実施形態では、カラーフィルタ装置は、感光素子のＮ×Ｍパターンの２次元アレイを含む。各Ｎ×Ｍパターンは、複数のＩ×Ｊ画素グループを有し、Ｉ×Ｊ画素グループは、複数の２×２画素グループを形成するための２×２画素グループである。少なくとも１つの２×２画素グループは、少なくとも１つの２×２画素グループの第１の対角線（Ｄ１）上に整列された第１の色の少なくとも１つの画素および少なくとも１つの２×２画素グループの第２の対角線（Ｄ２）上に整列された第２の色の少なくとも１つの画素とを含む。第１の色は原色であり、第２の色は非原色である。第２の対角線（Ｄ２）は、第１の対角線（Ｄ１）に垂直である。１つの２×２画素グループの第１の色の少なくとも１つの画素の配置は、別の２×２画素グループの第１の色の少なくとも１つの画素の配置と平行に配置される。開示された実施形態のカラーフィルタ装置の色パターンは、鮮明度および画質を向上させる。

【0021】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、第２の色の少なくとも１つの画素は、別の２×２画素グループの少なくとも１つの他の第２の色の２つの画素を伴う第２の対角線（Ｄ２）に整列した１つの２×２画素グループの２つの画素を含む。色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって、感度および鮮明度が改善される。

【0022】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、２×２画素グループの少なくとも１つのさらなる第２の色の２つの画素は、第２の対角線（Ｄ２）に対して垂直に整列される。色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって、感度および鮮明度が改善される。

【0023】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、複数の２×２画素グループは、非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループおよび緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループを含む。非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの非緑色画素は、非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの非緑色画素と平行に整列される。緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの１つの緑色画素は、緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの緑色画素と平行に整列される。色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって、感度および鮮明度が改善される。

【0024】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、複数の２×２画素グループの配置は、第１の色が緑色である２×２画素グループの２つの第１の色の画素が、第１の色が緑色である別の２×２画素グループの２つの第１の色の画素と平行に整列され、第１の色が赤色である２×２画素グループの２つの第１の色の画素が、第１の色が青色である２×２画素グループの第１の色の２つの画素と平行に整列されることを含む。色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって、感度および鮮明度が改善される。

【0025】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、複数の２×２画素グループは、非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループおよび緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループを含む。非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの１つの非緑色画素は、非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの非緑色画素と垂直に整列される。緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの１つの緑色画素は、緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループの別の１つの緑色画素と平行に整列される。色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって、感度および鮮明度が改善される。

【0026】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、複数の２×２画素グループの配置は、第１の色が緑色である２×２画素グループの２つの第１の色の画素が、第１の色が緑色である別の２×２画素グループの２つの第１の色の画素と平行に整列され、第１の色が赤色である２×２画素グループの２つの第１の色の画素が、第１の色が青色である２×２画素グループの第１の色の２つの画素と垂直に整列されることを含む。色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって、感度および鮮明度が改善される。

【0027】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、第１の色は、赤色、青色、または緑色などの原色であり、第２の色は、黄色またはシアンなどの２次色である。色の適切な選択およびパターンの画素の配置によって、感度および鮮明度が改善される。

【0028】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、ＩおよびＪは同一であり、２に等しい。開示された実施形態のパターンは、鮮明度および画質を向上させる。

【0029】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、ＮおよびＭは同一であり、４に等しい。開示された実施形態のパターンは、鮮明度および画質を向上させる。

【0030】

第２の態様によるカラーフィルタアレイ装置の一可能な実装形態では、少なくとも２×２画素グループの第１のカラーフィルタの２つの画素の配置および少なくとも２×２画素グループの第２のカラーフィルタの２つの画素の配置は、ビニング中に１つの画素に組み合わされる。２×２画素グループの異なる色の第１および第２の画素をビニングすることは、ベイヤーおよびクワッドベイヤーパターンによるビニングのような他のビニング手法とは異なる。そのような従来技術のビニングでは、同じ色を伴う画素が組み合わされる。そのような画素は、可能な限り近い距離からのものである。ベイヤーパターンでは、ビニング画素は、２×２画素グループ内でビニングされない。むしろ、ビニングは、隣接する２×２画素グループの同じ色の間である。クワッドベイヤーパターンのビニングでは、ビニングは２×２画素グループの同じ色の間である。本明細書に開示されるように、２×２画素グループ内の異なる色の第１および第２の色の画素をビニングすることにより、カラーフィルタ装置の感度は、同じカラービニングに依存するビニング技術よりも改善される。

【0031】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの２×２画素グループの４つの画素は、ビニング中に１つの画素に組み合わされる。２×２画素グループの異なる色の第１および第２の色の画素を１つの画素にビニングすることは、ベイヤーおよびクワッドベイヤーパターンビニングなどによる他のビニング手法とは異なる。従来技術のビニングでは、同じ色を伴う画素が組み合わされる。そのような画素は、可能な限り近い距離からのものである。ベイヤーパターンビニングでは、２×２画素グループ内の画素はビニングされない。むしろ、ビニングは、隣接する２×２画素グループの同じ色の間である。クワッドベイヤーパターンでは、ビニングは２×２画素グループの同じ色の間である。本明細書に開示されるように、２×２画素グループ内の異なる色の画素をビニングすることにより、カラーフィルタ装置の感度は、同じカラービニングに依存するビニング技術よりも改善される。

【0032】

第２の態様によるカラーフィルタアレイ装置の一可能な実装形態では、第１のカラーフィルタは原色フィルタであり、２×２画素グループの第１のカラーフィルタの２つの画素の配置は、ビニング中に１つの画素に組み合わされる。本明細書に開示されるように、２×２画素グループ内の画素をビニングすることにより、カラーフィルタ装置の感度は、同じカラービニングに依存するビニング技術よりも改善される。

【0033】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループは、第１の色の１つの画素を含み、第１の色は原色であり、第２の色の３つの画素を含み、第２の色は非原色である。開示された実施形態の色パターンは、カラーフィルタ装置の鮮明度および画質を向上させる。

【0034】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、少なくとも１つの２×２画素グループの４×４画素グループの配置は、４×４画素グループの各行に原色の１つの画素、および４×４画素グループの各列に原色の１つの画素を含む。開示された実施形態の色パターンは、カラーフィルタ装置の鮮明度および画質を向上させる。

【0035】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、緑色を伴う４×４画素グループの画素は、少なくとも１つの行および１つの列によって分離される。開示された実施形態の色パターンは、カラーフィルタ装置の鮮明度および画質を向上させる。

【0036】

第２の態様によるカラーフィルタ装置の一可能な実装形態では、非緑色原色の１つの画素は、緑色原色の画素に対角に隣接して整列される。開示された実施形態の色パターンは、カラーフィルタ装置の鮮明度および画質を向上させる。

【0037】

例示的な実施形態のこれらおよび他の態様、実装形態、および利点は、添付の図面と共に本明細書で説明される実施形態から明らかになるであろう。しかしながら、説明および図面は例示の目的のみで設計されており、添付の特許請求の範囲に対して参照が行われる必要がある、開示された発明の限界の定義として設計されていないことを理解されたい。本発明のさらなる態様および利点は、以下の説明に記載され、その説明から部分的に明らかになるか、または本発明の実施によって習得され得る。さらに、本発明の態様および利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘されている手段および組み合わせによって実現および取得され得る。

【0038】

本開示の以下の詳細な部分では、図面に示されている例示的な実施形態を参照して、本発明がより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1A】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のためのＮ×Ｍパターンの例示的な配置を示す図である。

【図1B】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のためのＮ×Ｍパターンの例示的な配置を示す図である。

【図2】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のＮ×Ｍパターンのための２×２画素グループの例示的な配置を示す図である。

【図3】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のＮ×Ｍパターンのための２×２画素グループの例示的な配置を示す図である。

【図4】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のためのＮ×Ｍパターンの一例示的な配置を示す図である。

【図5】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のためのＮ×Ｍパターンの一例示的な配置を示す図である。

【図6】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のためのＮ×Ｍパターンの一例示的な配置を示す図である。

【図7】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のＮ×Ｍパターンのための２×２画素グループの一例示的な配置を示す図である。

【図8】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のためのＮ×Ｍパターンの一例示的な配置を示す図である。

【図9】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置のためのＮ×Ｍパターンの一例示的な配置を示す図である。

【図10】図９の例示的なＮ×Ｍパターンの画素をビニングした結果を示す図である。

【図11】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図12】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図13】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図14】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図15】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図16】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図17】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図18】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図19】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【図20】開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイのためのパターンの例示的な配置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１を参照すると、開示された実施形態の態様は、本明細書ではカラーフィルタアレイとも呼ばれる、カラーフィルタ装置１０に向けられる。開示された実施形態の態様は、画像センサのためのカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）を提供する。一般に理解されるように、カラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）は、フォトセンサの正方格子上に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のカラーフィルタを配置する。本明細書で一般的に説明されるように、「赤色」、「緑色」、および「青色」という用語、ならびに本明細書で言及される他の色または色の組み合わせは、対応する波長領域を指す。本明細書で使用される「画素」、「色」、または「カラーフィルタ」という用語は、一般に、特定の色の波長領域を指す。例えば、本明細書で使用される「赤色」、「赤色カラーフィルタ」または「赤色画素」という用語は、一般に、「赤色」波長領域を指すことが意図されている。

【0041】

図１Ａを参照すると、開示された実施形態の態様を組み込んだ一例示的なカラーフィルタ装置１０が示されている。この例では、カラーフィルタ装置１０は、感光素子１０４のＮ×Ｍパターン１０２の２次元アレイである。Ｎ×Ｍパターン１０２は、複数のＩ×Ｊ画素グループ１００を含む。一例示的な実施形態では、Ｉ×Ｊ画素グループ１００は２×２画素グループであり、Ｎ×Ｍパターン１０２は複数の２×２画素グループ１００を含む。

【0042】

一実施形態では、カラーフィルタ装置１０の一例示的な２×２画素グループ１００は、第１の色の第１のカラーフィルタ１００Ａおよび第２の色の第２のカラーフィルタ１００Ｂを含む。図１Ａの例では、第１のカラーフィルタ１００Ａは、一対の画素とも呼ばれる、同じ色の２つの画素１１２、１１４を含む。２つの画素１１２、１１４は対角線上に整列され、通常、対角線上で互いに隣り合って配置される。個々の画素１１２、１１４は、第１のカラーフィルタ１００Ａの色に対応する色を有する。

【0043】

図１Ａに示される第２のカラーフィルタ１００Ｂは、一対の画素とも呼ばれ得る、同じ色の２つの画素１１６、１１８を含む。２つの画素１１６、１１８は対角線上に整列され、通常、対角線上で互いに隣り合って配置される。個々の画素１１６、１１８は、第２のカラーフィルタ１００Ｂの色に対応する色を有する。

【0044】

図１Ａの例では、第１の色は、赤色、青色、または緑色などの原色である。第２の色は、緑色内容物および１つの他の色のみからなり、第３の原色を含まない。第１の色が緑色であるとき、第２の色の１つの他の色は緑色を含む以外の別の原色である。第１の色が緑色ではないとき、第２の色の１つの他の色は、赤色または青色などの第１の色と同じである。

【0045】

例えば、以下の通り。

【0046】

第１の色が緑色であるとき、第２の色は黄色またはシアンであり得る。黄色は、緑色と赤色の組み合わせであり、青色を含まない。シアンは、緑色と青色の組み合わせであり、赤色を含まない。

【0047】

第１の色が青色であるとき、第２の色はシアンであり得る。シアンは、緑色と青色の組み合わせである。シアンは赤色を含まない。

【0048】

第１の色が赤色であるとき、第２の色は黄色であり得る。黄色は、緑色と赤色の組み合わせである。黄色は青色を含まない。

【0049】

図１Ｂの例を参照すると、４つの２×２画素グループ１００、すなわち２×２画素グループ１１０、２×２画素グループ１２０、２×２画素グループ１３０および２×２画素グループ１４０が示されている。本明細書での説明の目的のために、特定の画素グループは、一般に、関連する色またはカラーフィルタによって定義される。一例示的な２×２画素グループは、一般に、２×２画素グループ１００と呼ばれる。

【0050】

図１Ｂに示されるように、少なくとも１つの２×２画素グループ１１０は、原色（ＰＣ）とも呼ばれる狭いスペクトル応答を有する第１の色の少なくとも少なくとも１つの画素１１２を含む。一実施形態では、狭いスペクトル応答を有する第１の色は、赤色、緑色、または青色である。図１Ｂの例では、２×２画素グループ１１０は、第１の原色（ＰＣ）の２つの画素１１２、１１４を有する。

【0051】

図１Ａおよび図１Ｂの実施形態に示されるように、第１のカラーフィルタ１００Ａの２つの画素１１２、１１４は、対角線Ｄ１上に整列される。第２のカラーフィルタ１００Ｂの２つの画素１１６、１１８は、対角線Ｄ２上に整列される。このようにして、２×２画素グループ１００の第１の色は一方の対角線上に整列され、第２の色はもう一方の対角線上に整列される。図１Ａの例では、対角線Ｄ１およびＤ２は互いに垂直に配置されている。対角線Ｄ１およびＤ２は、単に例示のためのものであり、２×２画素グループ１００内の画素の互いに対する整列を示すためのものにすぎない。

【0052】

一実施形態では、Ｎ×Ｍパターン１０２の少なくとも１つの２×２画素グループ１００はまた、第２の色の少なくとも１つの画素を含み、第２の色は広いスペクトル応答を有する。広いスペクトル応答を有するカラーフィルタは、非原色（ＮＰＣ）の黄色、シアンまたは白色の１つまたは複数であり得る。図１Ｂの例では、非原色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループ１００に２つの画素１１６、１１８が示されている。

【0053】

図１Ｂの例では、一実施形態では、原色ＰＣの２つの画素１１２、１１４は、原色ＰＣ２の２つの画素の配置に対して垂直に配置される。この例では、画素ＰＣ２は、Ｎ×Ｍパターン１０２の対角線Ｄ３上に整列される。対角線Ｄ３は、対角線Ｄ１に対して垂直に、および対角線Ｄ２と同じ方向に沿って配置または整列される。図１の対角線Ｄ１、Ｄ２、およびＤ３の特定の位置は、例示のみを目的としており、Ｎ×Ｍパターン１０２の特定の場所または位置を定義することは意図されていない。

【0054】

開示された実施形態の態様は、本明細書に記載され、２×２画素グループの特定の画素位置の特定の色を参照して図面に示されているが、開示された実施形態の態様は、そのように限定されることが意図されるものではない。むしろ、２×２画素グループ１００は、開示されている実施形態の態様に沿って、図１Ｂに示されている図に対して９０度、１８０度または２７０度回転させることができる。例は、図２および図３に関して示されている。

【0055】

一実施形態では、Ｎ×Ｍパターン１０２は４×４パターンであり、４×４パターンは、図１Ｂに示されるグループ１１０、１２０、１３０および１４０などの４つの２×２画素グループを有する。狭いスペクトルを有する第１の色は、１つの赤色、２つの緑色、および１つの青色を含み、Ｎ×Ｍパターン１０２の４つの２×２画素グループの各々に１つの色を伴う。

【0056】

例えば、図１Ｂを参照すると、画素グループ１１０の画素１１２、１１４は、緑色の第１の色、画素グループ１３０の画素１３２、１３４は赤色の第１の色、画素グループ１２０の画素１２２、１２４は緑色の第１の色、および画素グループ１４０の画素１４２、１４４は青色の第１の色を含むことができる。代替の実施形態では、第１の色の特定の配置は、本明細書で一般的に説明されるように、任意の適切な第１の色の配置とすることができる。

【0057】

図２を参照すると、一実施形態では、例示的な２×２画素グループ１００の配置２００は、原色ＰＣおよび非原色ＮＰＣの２色を含む。例えば、原色ＰＣは赤色を含むことができ、一方、非原色ＮＰＣは黄色である。黄色は緑色内容物を含むが、別の原色である青色内容物を含まない。

【0058】

図３は、原色画素ＰＣが異なる順序で配置されている一例示的な２×２画素グループ１００の配置３００の別の実施形態を示す。この例では、２×２画素グループ１００の画素配置３００は、図２に示される２×２画素グループ１００の画素配置２００から９０度回転される。

【0059】

一実施形態では、１つの２×２画素グループ１００の青色および赤色などの非緑色原色は、Ｎ×Ｍアレイ１０２の２×２画素グループ１００の別の１つの非緑色原色と同じ方向に整列され得る。図４は、開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置１０のＮ×Ｍパターン１０２の画素の一例示的な配置４００を示す。この例では、Ｎ×Ｍパターン１０２は４×４パターンであり、原色Ｒ、Ｇ、Ｂの１つを伴う画素のみが識別される。４×４パターン１０２では、画素の配置４００は、この例では、ＲおよびＢであり、互いに対して同じ方向に整列される非緑色原色を伴う画素を含む。図４の例では、画素ＲおよびＢは、４×４パターン１０２の対角線Ｄ４０２に沿って整列される。

【0060】

非緑色原色はまた、例えば図５および図６に示されるように、互いに垂直に整列され得る。図５を参照すると、一実施形態では、Ｎ×Ｍパターン１０２の配置５００における非緑色原色の方向は、互いに垂直に配置される。この例では、赤色原色を表す２×２画素グループ５４０の２つの画素Ｒが対角線Ｄ４０８上に配置または整列される。対角線Ｄ４０８は、青色原色を表す２×２画素グループ５３０の２つの画素Ｂが整列される対角線Ｄ４０２に対して実質的に垂直に配置される。

【0061】

一実施形態では、図４および図６を参照すると、１つの２×２画素グループ１００の緑色原色は、Ｎ×Ｍアレイ１０２の２×２画素グループの別の１つの緑色原色と同じ方向、または垂直に配置または整列される。図６を参照すると、Ｎ×Ｍパターン１０２の配置６００の一実施形態では、緑色原色または狭いスペクトル色を伴う画素が同じ方向に整列される。この例では、画素Ｇは緑色原色を伴う画素を識別する。図６に示されるように、２×２画素グループ６１０の画素Ｇは、２×２画素グループ６２０の画素Ｇと対角線Ｄ４０４に沿って同じ方向に整列される。この例では、対角線Ｄ４０８に沿った、２×２画素グループ６３０の原色赤色を伴う画素を表す、画素Ｒは、対角線Ｄ４０２に対して、原色青色を伴う画素を表す、画素Ｂに対して垂直に整列される。

【0062】

図４にも示されているように、緑色原色を伴う画素は、互いに対して垂直に４×４パターン１０２に配置される。この例では、原色緑色を表す、４×４パターン１０２の配置４００における２×２画素グループ４２０の画素Ｇは、対角線Ｄ４０４上に整列される。４×４パターン１０２の２×２画素グループ４２０の画素Ｇは、対角線Ｄ４０６上に整列される。線Ｄ４０４およびＤ４０６は、互いに実質的に垂直である。したがって、グループ４１０の画素Ｇは、グループ４２０の画素Ｇに対して垂直に整列される。

【0063】

図５および図６は、２×２画素グループ１００の非緑色原色が別の２×２画素グループ１００の非緑色原色に対して垂直に、さらなる２×２画素グループ１００の緑色原色と同じ方向に整列される例を示す。図５に示されるように、一実施形態では、Ｎ×Ｍパターン１０２の２×２画素グループ５３０、５４０の非緑色を伴う画素ＲおよびＢは、互いに対して垂直である方向に整列される。Ｎ×Ｍパターン１０２の２×２画素グループ５３０の他方の非緑色の画素Ｒは、２×２画素グループ５１０の緑色を伴う画素Ｇと同じ方向に沿って整列される。Ｎ×Ｍパターン１０２の２×２画素グループ５４０の他方の非緑色の画素Ｂは、２×２画素グループ５２０の緑色を伴う画素Ｇと同じ方向に沿って整列される。

【0064】

図６の配置６００を参照すると、非緑色原色を伴う画素グループは、２×２画素グループ６３０および６４０を含む。画素グループ６３０は、２つの赤色画素を含み、画素グループ６４０は、２つの青色画素を含む。２×２画素グループ６３０の２つの画素Ｒは、線Ｄ４０２およびＤ４０８で示されるように、２×２画素グループ６４０の２つの画素Ｂに対して垂直に整列される。さらに、緑色原色を伴う画素グループは、画素グループ６１０、６２０を含む。２×２画素グループ６１０の２つの画素Ｇは、２×２画素グループ６２０の２つの画素Ｇと同じ対角線Ｄ４０４に沿って整列または配置される。

【0065】

図６の例では、２つのグループ６３０、６４０の非緑色画素は、互いに垂直に整列される。画素グループ６３０の２つの赤色画素は、グループ６１０および６２０の緑色画素と同じ方向に整列される。画素グループ６４０の２つの青色画素は、グループ６１０および６２０の緑色画素に対して垂直に整列される。

【0066】

図５の例にも示されているように、一実施形態では、本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせて、Ｎ×Ｍパターン１０２の配置５００の異なる２×２画素グループの非緑色原色の画素は、互いに垂直に整列され、異なる２×２画素グループの緑色原色の画素は、互いに垂直に整列される。図５の例では、２×２画素グループ５３０は、この例では赤色である、非緑色原色の２つの画素を有する。２×２画素グループ５４０は、この例では青色である、非緑色原色の２つの画素を有する。２×２画素グループ５３０の画素Ｒは、２×２画素グループ５４０の画素Ｂに対して垂直に整列される。

【0067】

さらに、上述の通り、２×２画素グループ５１０の緑色原色の２つの画素は、２×２画素グループ５２０の２つの画素Ｇに対して垂直に整列される。これは、線Ｄ４０４およびＤ４０６によって図５に示されている。

【0068】

図７を参照すると、一実施形態では、２×２画素グループ１００の１つの画素は原色であり、２×２画素グループ１００の他の３つの画素は別の色である。図７に示される例では、Ｎ×Ｍパターン１０２の２×２画素グループ７１０には、１つの原色画素ＰＣ１のみが存在する。この例ではＮＰＣ１、ＮＰＣ２、およびＮＰＣ３として示されている、２×２画素グループ７１０の他の３つの画素は非原色である。この例では、画素ＰＣ１は、赤色、緑色または青色の原色の１つである。画素ＮＰＣ１、ＮＰＣ２およびＮＰＣ３は、非原色である。

【0069】

図８も参照すると、ＮおよびＭが同一であり４に等しい、Ｎ×Ｍパターン１０２の一実施形態では、４×４パターン１０２の画素の配置８００は、行Ｎおよび列Ｍごとに１つの原色ＰＣのみが存在するようなものである。この例ではＧとして示されている、緑色画素は、間に少なくとも１つの行Ｎおよび１つの列Ｍを有する。この例ではＲとして示されている、第１の非緑色を伴うが他の非緑色を伴わない画素、または他の非緑色を伴うが第１の非緑色を伴わない画素は、対角線上に整列され、図８に示されるように緑色に接続または隣接している。

【0070】

例えば、図８に示されるように、４×４パターン８０２の第１の行１および第１の列１は、緑色原色を伴う画素Ｇを含む。４×４パターン８０２の第２の行および第３の列は、赤色原色を伴う画素Ｒを含む。４×４パターン８０２の第３の行および第４の列は、緑色原色を伴う画素Ｇを有する。４×４パターンの第４の行および第２の列は、青色原色を伴う画素Ｂを含む。

【0071】

図８の例に示されるように、行１、列１の第１の画素Ｇの第１の緑色は、少なくとも１つの行および少なくとも１つの列によって、行３、列４の第２の緑色画素Ｇから分離されている。行２、列３の赤色を伴う画素Ｒは、対角線Ｄ２上にあり、行３、列４の緑色を伴う画素Ｇに隣接または接続されている。

【0072】

図８に示されるように、行１、列１の緑色を伴う画素Ｇは、対角線Ｄ１およびＤ４で示すように、行１、列４の緑色を伴う画素Ｇに対して垂直に整列される。行１、列４の非緑色原色を伴う画素Ｂは、対角線Ｄ３で示されるように、行２、列３の非緑色原色を伴う画素Ｒと同じ方向に整列される。

【0073】

図９～図１０を参照すると、開示された実施形態の態様を組み込んだＮ×Ｍパターン１０２の画素のビニングの例が示されている。開示された実施形態のＮ×Ｍパターン１０２の画素をビニングするとき、ビニングは、２×２画素の各グループを１つの画素に組み合わせることによって実行される。開示された実施形態の態様は、２×２画素グループ１００内の画素をビニングする。

【0074】

図９および図１０の例では、一実施形態において、ビニングされた画素の色は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、および青色Ｂの原色である。初期の４×４パターン９０２が図９に示されている。ビニングされたパターン９０４が図１０に示されている。第１の実施形態では、４×４パターン９０２の画素の各グループを１つの画素にビニングするとき、図１０の２×２画素グループ９０４の画素配置は以下のように配置される。
１＝２×Ｇ＋２×Ｙ
２＝２×Ｒ＋２×Ｙ
３＝２×Ｂ＋２×Ｃ
４＝２×Ｇ＋２×Ｙ

【0075】

図１０の画素パターン９０４は、原色のみをビニングした後、以下の画素パターンをもたらす。
１＝２×Ｇ
２＝２×Ｒ
３＝２×Ｂ
４＝２×Ｇ

【0076】

図１１～図２０は、開示された実施形態の態様を組み込んだＮ×Ｍパターン１０２の例示的な配置のさらなる例を示す。これらの例では、Ｎ×Ｍパターン１０２は４×４パターンであり、４つの２×２画素グループ１１０、１２０、１３０および１４０を含む。図１１～図１８の例では、配置１０１１～１０２０は、４×４パターン配置１１～２０から形成された８×８パターンを示している。

【0077】

図１１～図１８の例では、第１の２×２画素グループ１１０において、第１の色は赤色であり、第２の２×２画素グループ１２０において、第１の色は青色であり、第３の２×２画素グループ１３０において、第１の色は緑色であり、第４の２×２画素グループ１４０において、第１の色は緑色である。図１１～図１４の例に示されるように、４×４における２×２画素グループの配置は、画素グループ１３０の緑色画素が画素グループ１４０の緑色画素に対して垂直に整列されるようなものである。画素グループ１１０の赤色画素は、画素グループ１２０の青色画素と同じ方向に整列される。

【0078】

図１５～図１８の例では、画素グループ１３０の緑色画素は、画素グループ１４０の緑色画素に対して垂直に整列され、画素グループ１１０の赤色画素は、画素グループ１２０の青色画素に対して垂直に整列される。

【0079】

図１１～図１８の例は、開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタアレイ１００の原色配置の代替例を示しているが、開示された実施形態の態様はそのように限定されない。代替の実施形態では、他の適切な原色配置が考えられる。例示的な４×４グループの例を以下に列挙し、各原色文字は４×４グループの１つの２×２画素グループを表している。
Ｒ Ｇ
Ｇ Ｂ
Ｇ Ｒ
Ｂ Ｇ
Ｇ Ｂ
Ｒ Ｇ
Ｂ Ｇ
Ｇ Ｒ

【0080】

図１９および図２０は、それぞれ、開示された実施形態の態様を組み込んだカラーフィルタ装置１０のさらなる例示的な色パターン配置１９および２０を示す。図１９および図２０の例では、Ｎ×Ｍパターンの示されたアレイ１９および２０は、４つの２×２画素グループ１００からなる４×４アレイパターンである。アレイ１０１９および１０２０は、それぞれの４×４パターン配置１９および２０から形成された８×８パターンを示す。

【0081】

図１９の例に示されるように、画素グループ９１０の第１の色の画素Ｇは、対角線Ｄ１上に配置される。この例では、２×２画素グループ９１０に第１の色の２つの画素Ｇが存在する。２つの画素Ｇは、互いに隣接して同じ対角線上に整列される。第１の色は、赤色、緑色または青色などの原色である。

【0082】

画素グループ９１０の第２の色の画素Ｙは、対角線Ｄ１に対して垂直な関係で配置された、対角線Ｄ２上に整列される。２×２画素グループ９１０には、２つの画素Ｙが存在する。第２の色は、黄色、シアンまたは白色などの非原色である。加えて、画素グループ９１０の第１の色の画素Ｇは、画素グループ９２０の画素Ｇに対して平行な関係で配置される。

【0083】

図１９の例では、画素グループ９１０は第２の色の２つの画素Ｙを含み、画素グループ９２０は第２の色の２つの画素Ｙを含み、画素グループ９３０は第２の色の２つの画素Ｙを含む。図１９に示されるように、画素グループ９１０の画素Ｙおよび画素グループ９２０の画素Ｙは、この例では対角線Ｄ２である、同じ対角線に沿って整列される。

【0084】

一実施形態では、図１９に示されるように、画素グループ９３０の画素Ｙは、画素グループ９２０の画素Ｙに対して垂直に整列される。

【0085】

複数の２×２画素グループ１００は、非緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループおよび緑色の第１の色を伴う少なくとも１つの２×２画素グループを含む。一実施形態では、１つの２×２画素グループ１００の非緑色の第１の色は、別の２×２画素グループ１００の非緑色の第１の色と平行に整列される。他の２×２画素グループ１００の１つの緑色画素は、２×２画素グループ１００の別の１つの緑色画素と平行に整列される。図１９の例では、画素グループ９３０は赤色画素Ｒを含み、画素グループ９４０は青色画素Ｂを含む。画素グループ９３０の赤色画素Ｒは、画素グループ９４０の青色画素Ｂと平行に整列される。

【0086】

一実施形態では、２×２画素グループ１００の１つの非緑色の第１の色の画素は、２×２画素グループの別の１つの非緑色の第１の色の画素に対して垂直に整列される。これの一例は図２０に示されている。この例では、画素グループ９５０は、青色の第１の色の画素Ｂを含む。画素グループ９５０の画素Ｂは、画素グループ９３０の画素Ｒに対して垂直に配置される。この例では、画素グループ９１０の緑色の第１の色の画素Ｇは、画素グループ９２０の緑色の第１の色の画素Ｇに対して平行に整列される。

【0087】

開示された実施形態の態様は、フォトセンサなどの画像センサのためのカラーフィルタアレイに向けられる。本明細書に記載のカラーフィルタの特定の配置は、例えばカラー画像を作成するために、デジタルカメラ、カムコーダ、およびスキャナで使用されるような、シングルチップデジタルイメージセンサで実装され得る。開示された実施形態のカラーフィルタアレイは、フル解像度モードにおいて高品質を提供し、ビニングモードにおけるベイヤーパターンとも互換性がある。開示された実施形態の態様によれば、２×２画素グループ１１０内の画素は、ともにビニングされる。これは、隣接する２×２画素グループの同じ色の間で画素がビニングされる、すなわち同じ色のビニングである、ベイヤーパターン、または２×２画素グループ内で同じ色の画素がビニングされる、すなわち４つの同じ色の画素が１つの画素にビニングされる、クワッドベイヤーパターンなどの他のビニング技術とは異なる。

【0088】

本明細書に記載のＮ×Ｍの色パターンは、フル解像度モードで高品質を提供することができる。本明細書に開示されるように、色の適切な選択およびＮ×Ｍパターンの画素の配置によって、ベイヤーおよびクワッドベイヤーの両方よりも鮮明度が改善される。特定の色は、本明細書に開示された実施形態に関して参照されているが、参照は単なる例示であり、任意の適切な狭スペクトルまたは広スペクトル色は、本明細書に記載されるように実装され得る。

【0089】

したがって、その例示的な実施形態に適用される本発明の基本的な新規な特徴が示され、説明され、指摘されてきたが、図示されたデバイスおよび方法の形態および詳細、ならびにそれらの動作における様々な省略、置換および変更は、本開示の発明の趣旨および範囲から逸脱することなく当業者によって行われ得ることが理解されよう。さらに、同じ結果を達成するために実質的に同じ方法で実質的に同じ機能を実行する、それらの要素のすべての組み合わせは本発明の範囲内であることが明確に意図される。さらに、本発明の任意の開示された形態または実施形態に関連して図示および／または説明された構造および／または要素は、設計選択の一般的な事項として、任意の他の開示または説明または示唆された形態または実施形態に組み込み得ることを認識されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によって示されるようにのみ限定されることが意図されている。

【符号の説明】

【0090】

１０ カラーフィルタ装置
１１ パターン配置
１２ パターン配置
１３ パターン配置
１４ パターン配置
１５ パターン配置
１６ パターン配置
１７ パターン配置
１８ パターン配置
１９ パターン配置
２０ パターン配置
１００ Ｉ×Ｊ画素グループ、カラーフィルタアレイ
１００Ａ 第１のカラーフィルタ
１００Ｂ 第２のカラーフィルタ
１０２ Ｎ×Ｍパターン
１０４ 感光素子
１１０ 画素グループ
１１２ 画素
１１４ 画素
１１６ 画素
１１８ 画素
１２０ 画素グループ
１２２ 画素
１２４ 画素
１３０ 画素グループ
１３２ 画素
１３４ 画素
１４０ 画素グループ
１４２ 画素
１４４ 画素
２００ ２×２画素グループ１００の配置
３００ ２×２画素グループ１００の配置
４００ ４×４パターン１０２の配置
４１０ グループ
４２０ グループ
５００ Ｎ×Ｍパターン１０２の配置
５１０ ２×２画素グループ
５２０ ２×２画素グループ
５３０ ２×２画素グループ
５４０ ２×２画素グループ
６００ Ｎ×Ｍパターン１０２の配置
６１０ 画素グループ
６２０ 画素グループ
６３０ 画素グループ
６４０ 画素グループ
７１０ ２×２画素グループ
８００ ４×４パターン１０２の画素の配置
８０２ ４×４パターン
９０２ ４×４パターン
９０４ 画素パターン、２×２画素グループ
９１０ ２×２画素グループ
９２０ ２×２画素グループ
９３０ ２×２画素グループ
９４０ ２×２画素グループ
９５０ ２×２画素グループ
１０１１ パターン配置
１０１２ パターン配置
１０１３ パターン配置
１０１４ パターン配置
１０１５ パターン配置
１０１６ パターン配置
１０１７ パターン配置
１０１８ パターン配置
１０１９ パターン配置
１０２０ パターン配置
Ｄ１ 対角線
Ｄ２ 対角線
Ｄ３ 対角線
Ｄ４ 対角線
Ｄ４０２ 対角線
Ｄ４０４ 対角線
Ｄ４０６ 対角線
Ｄ４０８ 対角線

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】