(57)【要約】  カラー撮像素子２６のカラーフィルタ配列は、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが８×１２画素の配列パターンで配列された基本配列パターンＰ１を水平及び垂直方向に繰り返し配置することにより構成される。基本配列パターンＰ１は、水平及び／又は垂直方向に行列状に配置されており、４×４画素の配列パターンを有するＡ配列２７ａ〜Ｄ配列２７ｄを含んでいる。各配列２７ａ〜２７ｄには、Ｇフィルタ２３Ｇが市松模様状に、かつ互いに隣接する各配列２７ａ〜２７ｄ間でＧフィルタ２３Ｇの配置が鏡像関係となるように配置される。
2012114994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向及び垂直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、前記カラーフィルタがＭ×Ｎ（Ｍは２以上の偶数、Ｎは４以上の偶数）画素に対応する配列パターンで配列されてなるサブ配列を含み、かつ当該サブ配列が前記水平方向及び垂直方向に繰り返して配置され、
前記カラーフィルタは、輝度信号を得るために最も寄与する第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のフィルタとを含み、さらに前記第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率が、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なり、
前記第１のフィルタは、前記サブ配列内に市松模様状で、かつ前記水平方向または前記垂直方向に互いに隣接する前記サブ配列の一方内での前記第１のフィルタの配置と他方内での前記第１のフィルタの配置とが鏡像関係になるように配置され、
前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記カラーフィルタ配列内で前記水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている基本配列パターン内であって、互いに隣接しかつ前記第１のフィルタの配置が鏡像関係となる前記サブ配列の組をＫ個（Ｋは１以上の自然数）含む基本配列パターン内に、前記カラーフィルタ配列の水平、垂直方向の各ライン内に１以上配置されているカラー撮像素子。
【請求項２】
前記基本配列パターンは、１個の前記組で構成されている請求項１記載のカラー撮像素子。
【請求項３】
前記Ｍ×Ｎが２×４である場合に、前記基本配列パターンは、４×４画素に対応する配列パターンとなる請求項２記載のカラー撮像素子。
【請求項４】
前記Ｍと前記Ｎとが異なる場合に、前記基本配列パターンは、前記水平方向及び前記垂直方向に互いに隣接する４つの前記サブ配列であって、かつ互いに隣接するもの同士の前記第１のフィルタの配置が鏡像関係となる４つの前記サブ配列で構成されている請求項１記載のカラー撮像素子。
【請求項５】
前記Ｍ及びＮが１０以下の偶数である請求項１から４のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
【請求項６】
前記第１の色は緑色（Ｇ）であり、前記第２の色は赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）である請求項１から５のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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る。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。このため、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。【０００３】
単板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ー配列は、緑（Ｇ）画素を市松状に、赤（Ｒ）、青（Ｂ）を線順次に配置したものである。このため、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。【０００４】
図２２の（Ａ）に示すような白黒の縦縞模様（高周波画像）が、図２２の（Ｂ）に示すベイヤー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、これをベイヤーの色配列に振り分けて色毎に比較すると、図２２の（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る。白黒画像については、本来、ＲＧＢ間に濃度差（レベル差）は生じないが、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。【０００５】
同様に、図２３の（Ａ）に示すような斜めの白黒の高周波画像が、図２３の（Ｂ）に示すベイヤー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、これをベイヤーの色配列に振り分けて色毎に比較すると、図２３の（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る。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。このようにベイヤー配列では、斜めの高周波画像を正しく再現することができない。【０００６】
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。【０００７】
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）。【０００８】
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が提案されている（特許文献２）。【０００９】
さらに、ＲＧＢの３原色のカラー固体撮像素子において、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）。【００１０】
さらにまた、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）。【００１１】
さらに、特許文献５には、ＲＧＢの３原色のカラー固体撮像素子において、カラーフィルタ配列がその中心を通るＸ軸、Ｙ軸により４つの領域に分割され、各領域にＲ、Ｇ、Ｂがベイヤー配列で配置されるとともに、各領域のＲ，Ｇ，ＢがＸ軸鏡面対称パターン、Ｙ軸鏡面対称パターンを有する色配列が提案されている。この特許文献５に記載のカラーフィルタ配列では、Ｇがカラーフィルタ配列の水平（Ｘ軸）、垂直（Ｙ軸）、及び斜め方向の各ラインに１以上配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−３０８０８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６７６６号公報
【特許文献３】特開平１１−２８５０１２号公報
【特許文献４】特開平８−２３５４３号公報
【特許文献５】特開２００９−２７６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に記載のカラー撮像素子では、フィルタ配列がランダムとなる。このため、後段での同時化（補間）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。【００１４】
また、特許文献２に記載の画像センサでは、Ｇ画素（輝度画素）が市松状に配置されている。このため、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。【００１５】
特許文献３に記載のカラー固体撮像素子では、任意の直線上に全ての色のフィルタが存在する。このため、偽色の発生を抑えることができる利点がある。一方、ＲＧＢの画素数の比率が等しいため、高周波再現性がベイヤー配列に比べて低下するという問題がある。なお、ベイヤー配列の場合、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それぞれの画素数の２倍になっている。【００１６】
一方、特許文献４に記載のカラー撮像素子では、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よりも高く、水平または垂直方向にＧ画素のみのラインが存在する。このため、水平または垂直方向に高周波部の偽色に対しては有効でない。【００１７】
特許文献５に記載のカラー撮像素子では、Ｇがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン（特に斜め方向）に１以上配置される。その結果、特許文献２に記載のカラー撮像素子とは異なり、限界解像度領域（特に斜め方向）での画素再現精度には問題がない。しかしながら、水平及び垂直方向のラインにはＲまたはＢのいずれか一方が配置されないため、色モワレ（偽色）の発生を抑えることができない。【００１８】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の一の態様に係るカラー撮像素子は、水平方向及び垂直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おり、カラーフィルタ配列は、カラーフィルタがＭ×Ｎ（Ｍは２以上の偶数、Ｎは４以上の偶数）画素に対応する配列パターンで配列されてなるサブ配列を含み、かつサブ配列が水平方向及び垂直方向に繰り返して配置されており、カラーフィルタは、輝度信号を得るために最も寄与する第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のフィルタとを含み、さらに第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率が、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なり、第１のフィルタは、サブ配列内に市松模様状で、かつ水平方向または垂直方向に互いに隣接するサブ配列の一方内での第１のフィルタの配置と他方内での第１のフィルタの配置とが鏡像関係になるように配置されており、第２の色の各色に対応する第２のフィルタは、カラーフィルタ配列内で水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている基本配列パターン内であって、互いに隣接しかつ第１のフィルタの配置が鏡像関係となるサブ配列の組をＫ個（Ｋは１以上の自然数）含む基本配列パターン内に、カラーフィルタ配列の水平、垂直方向の各ライン内に１以上配置されている。【００２０】
本発明の一の態様によれば、輝度信号を得るために最も寄与する第１のフィルタを、サブ配列内に市松模様状で、かつ水平方向または垂直方向に互いに隣接するサブ配列間で第１のフィルタの配置が鏡像関係となるように配置した。このため、第１のフィルタをカラーフィルタ配列の水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向の各ライン内に１以上配置することができ、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。【００２１】
また、第１の色以外の２色以上の第２の色の各色に対応する第２のフィルタについても、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、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置するようにした。このため、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。【００２２】
また、カラーフィルタ配列は、所定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て配置されている。このため、上記の態様によれば、後段での同時化（補間）処理を行う際に、繰り返しパターに従って処理を行うことができる。さらに、上記の態様によれば、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。【００２３】
また、上記の態様では、第１のフィルタに対応する第１の色の画素数と第２のフィルタに対応する２色以上の第２の色の各色の画素数との比率を異ならせ、特に輝度信号を得るために最も寄与する第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比率よりも大きくするようにした。このため、エリアシングを抑制することができ、高周波再現性もよい。【００２４】
さらに、上記の態様では、基本配列パターンがαＭ×βＮ（α、βはともに１以上の自然数）画素に対応する配列パターンで構成される。このため、例えばカラー撮像素子がＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子である場合に、偶数個（例えば４個）の画素で１個のアンプ回路を共有させることもできる。【００２５】
本発明の他の態様に係るカラー撮像素子において、基本配列パターンは、１個の組で構成されている。基本配列パターンが大型化すると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。【００２６】
本発明のさらに他の態様に係るカラー撮像素子において、Ｍ×Ｎが２×４である場合に、基本配列パターンは、４×４画素に対応する配列パターンとなる。基本配列パターンが２×８画素に対応する配列パターンであると、各色の第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水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置することができなくなるからである。【００２７】
本発明のさらに他の態様に係るカラー撮像素子において、ＭとＮとが異なる場合に、基本配列パターンは、水平方向及び垂直方向に互いに隣接する４つのサブ配列であって、かつ互いに隣接するもの同士の第１のフィルタの配置が鏡像関係となる４つのサブ配列で構成されている。これにより、カラーフィルタ配列に、第１のフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列が含まれる。この２×２画素の画素値を使用して、水平、垂直、及び斜め右上及び斜め右下方向のうちの相関の高い方向を判別することができる。【００２８】
本発明のさらに他の態様に係るカラー撮像素子において、Ｍ及びＮが１０以下の偶数であることが好ましい。Ｍ及びＮが１０を超える場合（Ｍ，Ｎ＞１０）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。【００２９】
本発明のさらに他の態様に係るカラー撮像素子において、第１の色は緑色（Ｇ）であり、第２の色は赤色（Ｒ）及び青色（Ｂ）であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、輝度信号を得るために最も寄与する第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水平、垂直、斜め右上及び斜め右下方向の各ライン内に１以上配置するとともに、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の色の各色の画素数の比率よりも大きくするようにした。このため、高周波領域での同時化（補間）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。【００３１】
また、第１の色以外の２色以上の第２の色の各色に対応する第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水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置するようにした。このため、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。【００３２】
さらに、本発明に係るカラーフィルタ配列では、所定の基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返されている。このため、後段での同時化（補間）処理を行う際に、繰り返しパターンに従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。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は本発明に係る単板式のカラー撮像素子を備えるデジタルカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の画素を示す図である。
【図３】図３は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第１の実施形態を示す図である。
【図４】図４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に含まれる基本配列パターンを示す図である。
【図５】図５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に含まれる６×６画素の基本配列パターンを３×３画素のＡ配列とＢ配列に分割し、これらを配置した様子を示す図である。
【図６】図６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の図である。
【図７】図７は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の図である。
【図８】図８は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第２の実施形態を示す図である。
【図９】図９は第２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基本配列パターンを示す図である。
【図１０】図１０は正方配列パターンを有する比較例のカラーフィルタ配列を示す図である。
【図１１】図１１は第２の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列ではＧフィルタが配置されていない斜め右上及び斜め右下方向［斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向］のラインは生じないことを説明するための図である。
【図１２】図１２は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第３の実施形態を示す図である。
【図１３】図１３は第３の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に含まれる基本配列パターンを示す図である。
【図１４】図１４は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第４の実施形態を示す図である。
【図１５】図１５は第４の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に含まれる基本配列パターンを示す図である。
【図１６】図１６は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第５の実施形態を示す図である。
【図１７】図１７は第５の実施形態のカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に含まれる基本配列パターンを示す図である。
【図１８】図１８はＲ、Ｂフィルタがカラーフィルタ配列の水平・垂直方向のラインに１以上配置されていない基本配列パターンの比較例を説明するための図である。
【図１９】図１９は基本配列パターンを構成するサブ配列の数を第５の実施形態よりも増加させた他実施形態のカラー撮像素子を示す図である。
【図２０】図２０は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第６の実施形態を示す図である。
【図２１】図２１は基本配列パターンを構成するサブ配列の配置を第６の実施形態とは異ならせている他実施形態のカラー撮像素子を示す図である。
【図２２】図２２は従来のベイヤー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の図である。
【図２３】図２３は従来のベイヤー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の他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３５】
［カラー撮像装置の全体構成］
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、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、制御部２０を備えている。
【００３６】
撮影光学系１０により被写体が撮像され、被写体像を示す光像がカラー撮像素子１２（第１の実施形態のカラー撮像素子）の受光面上に結像される。
【００３７】
カラー撮像素子１２は、その撮像面上に図中水平方向及び垂直方向に配列（二次元配列）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配置された所定のカラーフィルタ配列の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。
【００３８】
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から与えられる駆動パルス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赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のモザイク画像を示すＲ、Ｇ、Ｂ信号である。
【００３９】
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に入力する。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，Correlated Double Sampling）、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（Automatic Gain Control）回路、及びＡ／Ｄ変換器を有している。この撮影処理部１４は、入力する画像信号を相関二重サンプリング処理して増幅した後、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。
【００４０】
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、色補正回路を備えている。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、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。
【００４１】
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（Joint Photographic Experts Group）規格に準拠した圧縮処理が施され、動画に対してはＭＰＥＧ２（Moving Picture Experts Group）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）に記録される。また、上記の画像データは、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。
【００４２】
［カラー撮像素子の第１の実施形態］
図２及び図３は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第１の実施形態を示す図である。図２はカラー撮像素子１２に設けられている画素の画素配列に関して示し、図３はカラーフィルタのカラーフィルタ配列に関して示している。
【００４３】
図２に示すように、カラー撮像素子１２は、水平方向及び垂直方向に配列（二次元配列）された光電変換素子２２からなる複数の画素と、各画素の受光面上に配置された、図３に示すカラーフィルタ配列のカラーフィルタとを含んでいる。各画素上には、ＲＧＢの３原色のカラーフィルタ（以下、それぞれＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタという）２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂのうち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」という。
【００４４】
なお、カラー撮像素子１２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カラー撮像素子に限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子などの他の種類の撮像素子であってもよい。
【００４５】
＜カラーフィルタ配列の特徴＞
第１の実施形態のカラー撮像素子１２のカラーフィルタ配列は、下記の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）を有している。
【００４６】
〔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（図中の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の各色のＲフィルタ２３Ｒ、Ｇフィルタ２３Ｇ、Ｂフィルタ２３Ｂが所定の周期性をもって配列されている。
【００４７】
このように、Ｒフィルタ２３Ｒ、Ｇフィルタ２３Ｇ、Ｂフィルタ２３Ｂ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１２から読み出されるＲ、Ｇ、Ｂ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従って処理を行うことができる。
【００４８】
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、間引き処理後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。
【００４９】
〔特徴（２）〕
図３に示すカラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する色（この実施形態では、Ｇの色）に対応するＧフィルタ２３Ｇが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。ここで、ＮＥは斜め右上方向を意味し、ＮＷは斜め右下方向を意味する。例えば、正方形の画素の配列の場合は、斜め右上及び斜め右下方向とは水平方向に対しそれぞれ４５°の方向となる。一方、長方形の画素の配列であれば、長方形の対角線の方向であり、長辺・短辺の長さに応じてその角度は変わりうる。
【００５０】
輝度系画素に対応するＧフィルタ２３Ｇが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に１つ以上配置される。このため、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。
【００５１】
〔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Ｐは、その基本配列パターン内におけるＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ８画素、２０画素、８画素になっている。即ち、ＲＧＢ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最も寄与するＧ画素の画素数の比率は、他の色のＲ画素、Ｂ画素のそれぞれの画素数の比率よりも大きくなっている。
【００５２】
上記のようにＧ画素の画素数とＲ，Ｂ画素の画素数との比率が異なり、特に輝度信号を得るために最も寄与するＧ画素の画素数の比率を、Ｒ，Ｂ画素の画素数の比率よりも大きくするようにした。このため、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。
【００５３】
〔特徴（４）〕
図３に示すカラーフィルタ配列では、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ２３Ｒ、Ｂフィルタ２３Ｂが、それぞれ基本配列パターンＰ内においてカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されている。
【００５４】
Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂがそれぞれカラーフィルタ配列の水平、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）の発生を抑制することができる。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することができる。また、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る。これにより、光学ローパスフィルタによって解像度を損なわないようにすることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
図４に示すように基本配列パターンＰは、図中の実線の枠で囲んだ３×３画素のＡ配列２４ａと、図中の破線の枠で囲んだ３×３画素のＢ配列２４ｂとが、水平、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。
【００５７】
Ａ配列２４ａ及びＢ配列２４ｂでは、それぞれ輝度系画素であるＧフィルタ２３Ｇが４隅と中央に配置され、両対角線上に配置されている。また、Ａ配列２４ａでは、中央のＧフィルタ２３Ｇを挟んでＲフィルタ２３Ｒが水平方向に配列され、Ｂフィルタ２３Ｂが垂直方向に配列されている。一方、Ｂ配列２４ｂでは、中央のＧフィルタ２３Ｇを挟んでＢフィルタ２３Ｂが水平方向に配列され、Ｒフィルタ２３Ｒが垂直方向に配列されている。即ち、Ａ配列２４ａとＢ配列２４ｂとは、Ｒフィルタ２３ＲとＢフィルタ２３Ｂ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。
【００５８】
また、Ａ配列２４ａとＢ配列２４ｂの４隅のＧフィルタ２３Ｇは、図５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２３Ｇとなる。
【００５９】
これは、輝度系画素であるＧフィルタ２３Ｇが、Ａ配列２４ａまたはＢ配列２４ｂ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２３Ｇが形成されるためである。なお、このような配列とすることで、前述の特徴（１）、（２）、（３）、及び後述の特徴（５）が満たされる。
【００６０】
〔特徴（５）〕
図３に示すカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタ２３Ｇが設けられた２×２画素に対応する正方配列２５（以下、単にＧ正方配列２５という、図６参照）を含んでいる。
【００６１】
図６に示すように、Ｇ正方配列２５を構成する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（右上斜め、左上斜め）のＧ画素の画素値の差分絶対値を求める。これにより、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。
【００６２】
即ち、このカラーフィルタ配列によれば、最小画素間隔の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。この方向判別結果は、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。これにより、画像処理部１６による同時化処理が実行可能となる。
【００６３】
また、図５に示すように３×３画素のＡ配列２４ａまたはＢ配列２４ｂの画素を同時化処理の対象画素とし、Ａ配列２４ａまたはＢ配列２４ｂ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。
【００６４】
〔特徴（６）〕
図３に示すカラーフィルタ配列の基本配列パターンＰは、その中心（４つのＧフィルタ２３Ｇ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Ｐ内のＡ配列及びＢ配列も、それぞれ中心のＧフィルタ２３Ｇに対して点対称になっている。
【００６５】
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。
【００６６】
図７に示すように太枠で示した基本配列パターンＰにおいて、水平方向の第１から第６のラインのうちの第１及び第３のラインのカラーフィルタ配列は、ＧＢＧＧＲＧであり、第２のラインのカラーフィルタ配列は、ＲＧＲＢＧＢであり、第４及び第６のラインのカラーフィルタ配列は、ＧＲＧＧＢＧであり、第５のラインのカラーフィルタ配列は、ＢＧＢＲＧＲとなっている。
【００６７】
いま、図７において、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。
【００６８】
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７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。
【００６９】
なお、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。
【００７０】
［カラー撮像素子の第２の実施形態］
図８は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第２の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に関して示している。なお、第２の実施形態のカラー撮像素子は、カラーフィルタ配列が異なる点を除けば、上記第１の実施形態と基本的には同じ構成である。このため、上記第１の実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【００７１】
第２の実施形態のカラー撮像素子２６のカラーフィルタ配列（以下、単にカラーフィルタ配列という）は、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが８×１２画素に対応する配列パターンで配列されてなる基本配列パターンＰ１を含み、この基本配列パターンＰ１が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。このため、カラーフィルタ配列は前述の特徴（１）を有する。
【００７２】
図９に示すように、基本配列パターンＰ１は、４×６画素に対応する配列パターンを有する４種類のサブ配列で構成されている。これら４種類のサブ配列は、Ａ配列２７ａ、Ｂ配列２７ｂ、Ｃ配列２７ｃ、Ｄ配列２７ｄである。各配列２７ａ〜２７ｄは互いに水平・垂直方向に隣接するように行列状に配置されている。
【００７３】
具体的には、Ａ配列２７ａとＢ配列２７ｂ、Ｃ配列２７ｃとＤ配列２７ｄがそれぞれ垂直方向に隣接している。また、Ａ配列２７ａとＣ配列２７ｃ、Ｂ配列２７ｂとＤ配列２７ｄがそれぞれ水平方向に隣接している。なお、図中の符号Ｌ１は、Ａ配列２７ａ及びＣ配列２７ｃと、Ｂ配列２７ｂ及びＤ配列２７ｄとの境界線である。また、符号Ｌ２は、Ａ配列２７ａ及びＢ配列２７ｂと、Ｃ配列２７ｃ及びＤ配列２７ｄとの境界線である。
【００７４】
各配列２７ａ〜２７ｄには、それぞれＧフィルタ２３Ｇが市松模様状（チェッカーパターンともいう）に配置されている。この際に、互いに隣接する各配列２７ａ〜２７ｄ間でＧフィルタ２３Ｇの配置が鏡像関係となるように、Ｇフィルタ２３Ｇが配置されている。具体的には、Ａ配列２７ａ内のＧフィルタ２３Ｇの配置と、Ｂ配列２７ｂ内のＧフィルタ２３Ｇの配置とが境界線Ｌ１に対して鏡像関係になる。また、Ｃ配列２７ｃ内のＧフィルタ２３Ｇの配置と、Ｄ配列２７ｄ内のＧフィルタ２３Ｇの配置も境界線Ｌ１に対して鏡像関係になる。
【００７５】
さらに、Ａ配列２７ａ内のＧフィルタ２３Ｇの配置と、Ｃ配列２７ｃ内のＧフィルタ２３Ｇの配置とが境界線Ｌ２に対して鏡像関係になる。また、Ｂ配列２７ｂ内のＧフィルタ２３Ｇの配置と、Ｄ配列２７ｄ内のＧフィルタ２３Ｇの配置も境界線Ｌ２に対して鏡像関係になる。このため、基本配列パターンＰ１は、互いに隣接しかつＧフィルタ２３Ｇの配置が鏡像関係となるサブ配列の組を２個［（Ａ配列２７ａとＢ配列２７ｂ、Ｃ配列２７ｃとＤ配列２７ｄ）または（Ａ配列２７ａとＣ配列２７ｃ、Ｂ配列２７ｂとＤ配列２７ｄ）］含んでいる。
【００７６】
このように、各配列２７ａ〜２７ｄがＭ×Ｎ（Ｍ＜Ｎ、かつ、ともに偶数）画素に対応する配列パターンを有し（条件１）、各配列２７ａ〜２７ｄ内にＧフィルタ２３Ｇが市松模様状に配置され（条件２）、さらに水平・垂直方向に互いに隣接する各配列２７ａ〜２７ｄ内のＧフィルタ２３Ｇの配置が鏡像関係（条件３）となる場合には、Ｇフィルタ２３Ｇが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置される。
【００７７】
一方、例えば図１０に示す比較例のように、条件２及び条件３は満たされるが条件１を満たさない場合、具体的には各配列２７ａ〜２７ｄがＮ×Ｍ（Ｎ＝Ｍ）画素に対応する正方配列パターンである場合は、Ｇフィルタ２３Ｇが配置されていない斜め（ＮＥ，ＮＷ）ラインが生じる。この原因は、各配列２７ａ〜２７ｄの対角線の一方がＧフィルタ２３Ｇの配置されていない画素（以下、Ｇ空白画素という）を通るＧ空白対角線Ｌ３となり、さらにこのＧ空白対角線Ｌ３が境界線Ｌ１と境界線Ｌ２との交点を通ることで、各配列２７ａ〜２７ｄのＧ空白対角線Ｌ３が同一直線上に位置するからである。
【００７８】
これに対して、本実施形態では前述の条件１〜３を満たすことにより、図１１に示すように、各配列２７ａ〜２７ｄ内で斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向に並ぶＧ空白画素を通るＧ空白ラインＬ４が、各配列２７ａ〜２７ｄの対角の位置にある２つのコーナ（境界線Ｌ１と境界線Ｌ２との交点）の両方を通らなくなる。その結果、図１０に示した比較例のように、各配列２７ａ〜２７ｄのＧ空白ラインＬ４が同一直線上に位置することはなく、Ｇフィルタ２３Ｇが配置されていない斜め（ＮＥ，ＮＷ）ラインは生じない。
【００７９】
また、条件２が満たされていない場合には、各配列２７ａ〜２７ｄでのＧフィルタ２３Ｇの配列がランダムとなるため、Ｇフィルタ２３Ｇがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されるとはいえない。さらに、条件３が満たされない場合には、Ｇフィルタ２３Ｇが一様に市松模様状に配置されたカラーフィルタ配列となるので、Ｇフィルタ２３Ｇが配置されていない斜め（ＮＥ，ＮＷ）ラインが生じる。
【００８０】
以上の理由により第２の実施形態では、前述の条件１〜３を満たすようにＧフィルタ２３Ｇを配列することで、Ｇフィルタ２３Ｇがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置される。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（２）を有する。なお、条件３、または条件１及び条件３を変えた場合でもカラーフィルタ配列が特徴（２）を有する別実施形態については後述する。
【００８１】
また、前述の条件１〜３を満たす場合には、Ａ配列２７ａ内のＧフィルタ２３Ｇの配置とＤ配列２７ｄ内のＧフィルタ２３Ｇの配置とが基本配列パターンＰ１の中心に対して点対称になる。同様に、Ｂ配列２７ｂ内のＧフィルタ２３Ｇの配置とＣ配列２７ｃ内のＧフィルタ２３Ｇの配置も、基本配列パターンＰ１の中心に対して点対称になる。
【００８２】
さらに、前述の条件１〜３を満たす場合には、カラーフィルタ配列にはＧ正方配列２５が含まれる。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（５）を有する。
【００８３】
図８及び図９に戻って、Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂは、第１の実施形態と同様に、基本配列パターンＰ１内においてカラーフィルタ配列の水平、垂直方向の各ライン内に配置されている。このため、カラーフィルタ配列は前述の特徴（４）を有する。
【００８４】
また、第２の実施形態では、Ａ配列２７ａとＤ配列２７ｄとが基本配列パターンＰ１の中心に対して点対称になり、かつＢ配列２７ｂとＣ配列２７ｃとが基本配列パターンＰ１の中心に対して点対称になるように、Ｒ、Ｂフィルタ２３Ｒ，２３Ｂも配列されている。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（６）を有する。
【００８５】
さらに、第２の実施形態では、基本配列パターンＰ１内におけるＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｂ，２３Ｒに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数（以下、適宜ＲＧＢ画素の各画素数と略す）が、２４画素、４８画素、２４画素となる。このため、ＲＧＢ画素の各画素数の比率は１：２：１となるので、カラーフィルタ配列は前述の特徴（３）を有する。
【００８６】
上記のように第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の特徴（１）〜特徴（６）と同じ特徴を有している。
【００８７】
また、基本配列パターンＰ１が「偶数×偶数」画素に対応する配列パターンで構成される。このため、カラー撮像素子２６がＣＭＯＳ撮像素子である場合に、例えば正方行列状に配置された４個の画素で１個のアンプ回路を共有させることもできる（他の実施形態も同様）。
【００８８】
［カラー撮像素子の第３の実施形態］
図１２は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第３の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に関して示している。上記第２の実施形態の基本配列パターンＰ１は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ配列２７ａ〜２７ｄの計４種類のサブ配列で構成されているが、第３の実施形態のカラー撮像素子３０では基本配列パターンが２種類のサブ配列の組で構成されている。
【００８９】
なお、第３の実施形態は、カラーフィルタ配列が異なる点を除けば、上記第１及び第２の実施形態と基本的には同じ構成であるので、これら各実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する（第４の実施形態以降の各実施形態についても同様）。
【００９０】
カラー撮像素子３０のカラーフィルタ配列（以下、単にカラーフィルタ配列という）は、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが８×６画素に対応する配列パターンで配列されてなる基本配列パターンＰ２を含み、この基本配列パターンＰ２が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。このため、カラーフィルタ配列は前述の特徴（１）を有する。
【００９１】
図１３に示すように、基本配列パターンＰ２は、互いに垂直方向に隣接しかつＧフィルタ２３Ｇの配置が境界線Ｌ１に対して鏡像関係となるＡ配列２７ａ及びＢ配列２７ｂの組で構成されている。
【００９２】
このように基本配列パターンＰ２が、上記条件１及び条件２と、垂直方向に隣接するサブ配列（両配列２７ａ，２７ｂ）内のＧフィルタ２３Ｇの配置が鏡像関係となる条件３Ａとを満たす場合には、図１２に示したように、両配列２７ａ，２７ｂの対角の位置にある２つのコーナ（境界線Ｌ１と境界線Ｌ２との交点）の両方をＧ空白ラインＬ４が通ることはない。その結果、カラーフィルタ配列ではＧフィルタ２３Ｇが配置されていない斜め（ＮＥ，ＮＷ）ラインは生じない。また、条件２が満たされているので、Ｇフィルタ２３Ｇが配置されていない水平、垂直ラインも生じない。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（２）を有する。
【００９３】
図１２に戻って、Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂは、第１及び第２の実施形態と同様に、基本配列パターンＰ２内においてカラーフィルタ配列の水平、垂直方向の各ライン内に配置されている。さらに、基本配列パターンＰ２内におけるＲＧＢ画素の各画素数が、それぞれ１２画素、２４画素、１２画素となるので、各画素数の比率は１：２：１となる。これにより、カラーフィルタ配列は、前述の特徴（４）及び特徴（３）を有する。
【００９４】
なお、基本配列パターンＰ２の中心に対してＡ配列２７ａとＢ配列２７ｂが点対称になっておらず、また、カラーフィルタ配列にはＧ正方配列２５が含まれてはいない。
【００９５】
上記のように第３の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態の特徴（１）、（２）、（３）及び（４）と同じ特徴を有している。
【００９６】
［カラー撮像素子の第４の実施形態］
図１４は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第４の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に関して示している。上記第３の実施形態の基本配列パターンＰ２は、互いに垂直方向に隣接するＡ配列２７ａ及びＢ配列２７ｂの組で構成されている。これに対して、第４の実施形態のカラー撮像素子３２では、互いに水平方向に隣接する２種類のサブ配列の組で基本配列パターンが構成されている。
【００９７】
カラー撮像素子３２のカラーフィルタ配列（以下、単にカラーフィルタ配列という）は、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが４×１２画素に対応する配列パターンで配列されてなる基本配列パターンＰ３を含み、この基本配列パターンＰ３が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。このため、カラーフィルタ配列は前述の特徴（１）を有する。
【００９８】
図１５に示すように、各基本配列パターンＰ３は、互いに水平方向に隣接しかつＧフィルタ２３Ｇの配置が境界線Ｌ２に対して鏡像関係となるＡ配列２７ａ及びＣ配列２７ｃの組で構成されている。このように基本配列パターンＰ３が、上記条件１及び条件２と、互いに水平方向に隣接するサブ配列（両配列２７ａ，２７ｃ）内のＧフィルタ２３Ｇの配置が鏡像関係となる条件３Ｂとを満たす場合でも、第３の実施形態と同様の理由により、Ｇフィルタ２３Ｇがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置される。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（２）を有する。
【００９９】
また、Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂは、第３の実施形態と同様に、基本配列パターンＰ３内においてカラーフィルタ配列の水平、垂直方向の各ライン内に配置されている。さらに、ＲＧＢ画素の各画素数の比率は第３の実施形態と同じである。これにより、カラーフィルタ配列は、前述の特徴（４）及び特徴（３）を有する。
【０１００】
なお、基本配列パターンＰ３の中心に対してＡ配列２７ａとＣ配列２７ｃが点対称になっておらず、また、カラーフィルタ配列にはＧ正方配列２５が含まれてはいない。
【０１０１】
上記のように第４の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態の特徴（１）、（２）、（３）及び（４）と同じ特徴を有している。
【０１０２】
［カラー撮像素子の第５の実施形態］
図１６は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第５の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に関して示している。上記第１の実施形態から第４の実施形態では、基本配列パターンを構成する各サブ配列（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ配列２７ａ〜２７ｄ）が４×６画素に対応する配列パターンを有するが、第５の実施形態のカラー撮像素子３４では各サブ配列が４×２画素に対応する配列パターンを有している。
【０１０３】
カラー撮像素子３４のカラーフィルタ配列（以下、単にカラーフィルタ配列という）は、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが４×４画素に対応する配列パターンで配列されてなる基本配列パターンＰ４を含んでいる。この基本配列パターンＰ４が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。このため、カラーフィルタ配列は前述の特徴（１）を有する。
【０１０４】
図１７に示すように、基本配列パターンＰ４は、４×２画素に対応する配列パターンを有し、かつ水平方向に互いに隣接するＡ配列３５ａ及びＢ配列３５ｂの組で構成されている。両配列３５ａ，３５ｂには、それぞれＧフィルタ２３Ｇが市松模様状に配置されている。さらに、Ａ配列３５ａ内のＧフィルタ２３Ｇの配置と、Ｂ配列３５ｂ内のＧフィルタ２３Ｇの配置とが境界線Ｌ２に対して鏡像関係となる。
【０１０５】
このように基本配列パターンＰ４は、上記条件１、条件２、及び条件３Ｂを満たすので、第４の実施形態と同様に、Ｇフィルタ２３Ｇがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置される。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（２）を有する。
【０１０６】
Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂは、上記各実施形態と同様に、基本配列パターンＰ４内においてカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置されている。このため、カラーフィルタ配列は前述の特徴（４）を有する。
【０１０７】
この際に、例えば図１８に示す比較例のように、互いに垂直方向に隣接するＡ配列３５ａ及びＢ配列３５ｂの組で構成される基本配列パターンＰ４ＮＧは、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが８×２画素に対応する配列パターンで配列されたものとなる。この場合には、Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂを、基本配列パターンＰ４ＮＧ内においてカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置することはできない。このため、サブ配列（Ａ配列３５ａ、Ｂ配列３５ｂ）が４×２画素（２×４画素の場合も同様）に対応する配列パターンである場合には、基本配列パターンを４×４画素に対応する配列パターンとする必要がある。
【０１０８】
図１６に戻って、基本配列パターンＰ４内におけるＲＧＢ画素の各画素数はそれぞれ４画素、８画素、４画素となり、各画素数の比率は１：２：１となるので、カラーフィルタ配列は前述の特徴（３）を有する。一方、第５の実施形態では、基本配列パターンＰ４の中心に対してＡ配列３５ａとＢ配列３５ｂが点対称になっておらず、また、カラーフィルタ配列にはＧ正方配列２５が含まれてはいない。
【０１０９】
上記のように第５の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態の特徴（１）、（２）、（３）及び（４）と同じ特徴を有している。
【０１１０】
なお、上記第５の実施形態では、基本配列パターンＰ４がＡ配列３５ａとＢ配列３５ｂとにより構成されているが、例えば図１９に示すカラー撮像素子３６のように、基本配列パターンＰ４ａが互いに水平・垂直方向に隣接するように行列状に配置された４種類のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ配列３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄで構成されていてもよい。
【０１１１】
各配列３５ａ〜３５ｄは、４×２画素に対応する配列パターンである点を除けば、第２の実施形態の各配列２７ａ〜２７ｄと基本的には同じである。また、カラーフィルタ配列にはＧ正方配列２５が含まれる。このため、基本配列パターンＰ４ａにより構成されているカラーフィルタ配列は、第１の実施形態の特徴（１）、（２）、（３）、（４）、及び（５）を有する。
【０１１２】
［カラー撮像素子の第６の実施形態］
図２０は本発明に係る単板式のカラー撮像素子の第６の実施形態を示す図であり、特にカラー撮像素子のカラーフィルタ配列に関して示している。上記第２の実施形態から第５の実施形態の基本配列パターンを構成する各サブ配列は、Ｍ×Ｎ（Ｍ＜Ｎ、かつ、ともに偶数）画素に対応する配列パターンを有しているが、第６の実施形態のカラー撮像素子３６では、各サブ配列がＭ×Ｎ（Ｍ＝Ｎ、かつ、ともに４以上の偶数）画素に対応する正方配列パターンを有している。
【０１１３】
カラー撮像素子３６のカラーフィルタ配列（以下、単にカラーフィルタ配列という）は、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが８×４画素に対応する配列パターンで配列されてなる基本配列パターンＰ５を含んでいる。この基本配列パターンＰ５が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。このため、カラーフィルタ配列は前述の特徴（１）を有する。
【０１１４】
基本配列パターンＰ５は、互いに垂直方向に隣接するＡ配列３９ａ及びＢ配列３９ｂの組で構成されている。両配列３９ａ，３９ｂは、それぞれ４×４画素に対応する配列パターンを有している。
【０１１５】
両配列３９ａ，３９ｂには、それぞれＧフィルタ２３Ｇが市松模様状に配置されている。また、Ａ配列３９ａ内のＧフィルタ２３Ｇの配置と、Ｂ配列３９ｂ内のＧフィルタ２３Ｇの配置とが境界線Ｌ１に対して鏡像関係になる。
【０１１６】
このように、両配列３９ａ，３９ｂが正方配列パターンを有している（条件１Ａ）。さらに、前述の条件２及び条件３Ａを満たす場合にも、Ｇフィルタ２３Ｇがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置される。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（２）を有する。
【０１１７】
Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂは、上記各実施形態と同様に、基本配列パターンＰ５内においてカラーフィルタ配列の水平、垂直方向の各ライン内に配置されている。さらに、基本配列パターンＰ５内におけるＲＧＢ画素の各画素数が８画素、１６画素、８画素となるので、各画素数の比率は１：２：１となる。これにより、カラーフィルタ配列は、前述の特徴（４）及び特徴（３）を有する。
【０１１８】
一方、第６の実施形態では、基本配列パターンＰ５の中心に対してＡ配列３８ａとＢ配列３８ｂが点対称になっておらず、また、カラーフィルタ配列にはＧ正方配列２５が含まれてはいない。
【０１１９】
上記のように第６の実施形態のカラーフィルタ配列は、第１の実施形態の特徴（１）、（２）、（３）及び（４）と同じ特徴を有している。
【０１２０】
なお、上記第６の実施形態では、基本配列パターンＰ５が互いに垂直方向に隣接するＡ配列３９ａとＢ配列３９ｂとにより構成されているが、例えば、図２１に示すカラー撮像素子４１のように、基本配列パターンＰ５ａが互いに水平方向に隣接するＡ配列３９ａ及びＣ配列３９ｃの組で構成されていてもよい。
【０１２１】
Ｃ配列３９ｃには、Ｇフィルタ２３Ｇが市松模様状に配置されている。また、Ｃ配列３９ｃ内のＧフィルタ２３Ｇの配置は、Ａ配列３９ａ内のＧフィルタ２３Ｇの配置と境界線Ｌ２に対して鏡像関係になるように配置されている。このように基本配列パターンＰ５ａが、前述の条件１Ａ、条件２、及び条件３Ｂを満たす場合にも、Ｇフィルタ２３Ｇがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め（ＮＥ，ＮＷ）方向の各ライン内に配置される。これにより、カラーフィルタ配列は前述の特徴（２）を有する。
【０１２２】
また、基本配列パターンＰ５ａ内において、Ｒフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂをカラーフィルタ配列の水平、垂直方向の各ライン内に配置することで、上記第６の実施形態と同様に、カラーフィルタ配列は前述の特徴（３）及び（４）を有する。この際に、図２１に示したＣ配列３９ｃは、上記第６の実施形態のＢ配列３９ｂと同じ構成になっているが、前述の特徴（４）を満たす範囲内でＲフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂの配列を変えてもよい。
【０１２３】
上記のように基本配列パターンＰ５ａにより構成されるカラーフィルタ配列も、第１の実施形態の特徴（１）、（２）、（３）及び（４）と同じ特徴を有している。
【０１２４】
［その他］
上記第２の実施形態から第４の実施形態では、基本配列パターンが４×６画素に対応する配列パターンを有するサブ配列により構成されているが、Ｍ×Ｎ（Ｍ＜Ｎ、かつ、ともに偶数）画素に対応する配列パターン有するサブ配列により構成されていてもよい。また、上記第６の実施形態では、基本配列パターンが４×４画素に対応する配列パターンを有するサブ配列により構成されているが、Ｍ×Ｎ（Ｍ＝Ｎ、かつ、ともに偶数）画素に対応する配列パターン有するサブ配列により構成されていてもよい。なお、これら各実施形態において、Ｎ（Ｍも同様）は１０以下であることが好ましい。これはＮ（Ｍも同様）が１０を超える場合（Ｎ，Ｍ＞１０）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。
【０１２５】
上記第２の実施形態から第６の実施形態では、互いに隣接しかつＧフィルタ２３Ｇの配置が鏡像関係となるサブ配列の組を１個または２個（具体的には２または４つのサブ配列）含む基本配列パターンを例に挙げて説明したが、基本配列パターンが３個以上のサブ配列の組（６つ以上のサブ配列）で構成されていてもよい。
【０１２６】
上記各実施形態のＲフィルタ２３Ｒ及びＢフィルタ２３Ｂの配置は、図３〜図２１に示した配置に限定されず、少なくとも前述の特徴（４）を満たす範囲内で適宜変更してもよい。
【０１２７】
上記各実施形態では、ＲＧＢの３原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、例えばＲＧＢの３原色＋他の色（例えば、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であっても良い。
【０１２８】
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）のカラーフィルタのカラーフィルタ配列、またはこれに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。
【０１２９】
さらにまた、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。
【符号の説明】
【０１３０】
９…デジタルカメラ、１２，２６，３０，３２，３４，３６，３８，４１…カラー撮像素子、２３Ｒ…Ｒフィルタ、２３Ｇ…Ｇフィルタ、２３Ｂ…Ｂフィルタ、２４ａ，２７ａ，３５ａ，３９ａ…Ａ配列、２４ｂ，２７ｂ，３５ｂ，３９ｂ…Ｂ配列、２７ｃ，３５ｃ，３９ｃ…Ｃ配列、２７ｄ，３５ｄ…Ｄ配列、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ４ａ，Ｐ５，Ｐ５ａ…基本配列パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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