(57)【要約】  本発明は、偽色の発生の抑圧及び高解像度化が可能な単板式のカラー撮像素子、及びそのようなカラー撮像素子を備える撮像装置を提供する。本発明の一の態様に係るカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応するＲＧＢフィルタが配列された４×４画素の基本配列パターンＰ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て配置され、Ｇフィルタは、カラーフィルタ配列の水平、垂直、斜め右上、及び斜め右下の４方向の各画素ライン内に配置され、Ｒ，Ｂフィルタは、カラーフィルタ配列の水平及び垂直方向の各画素ライン内に配置される。また、カラーフィルタ配列は、水平、垂直、斜め右上、及び斜め右下の４方向にそれぞれ２画素以上連続する第１のフィルタを含んでいる。
2014007283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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の配列は、前記カラーフィルタが前記第１の方向及び前記第２の方向に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を含み、かつ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、
前記カラーフィルタの配列は、１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のフィルタは、前記カラーフィルタの配列の前記第１の方向と、前記第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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ前記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２つ配置され、
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つ配置され、
前記カラーフィルタの配列は、前記第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する前記第１のフィルタを含むカラー撮像素子。
【請求項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の配列は、前記カラーフィルタが前記第１の方向及び前記第２の方向に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を含み、かつ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、
前記カラーフィルタの配列は、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある１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の外にある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のフィルタは、前記カラーフィルタの配列の前記第１の方向と、前記第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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ前記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２つ配置され、
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つ配置され、
前記カラーフィルタの配列は、前記第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する前記第１のフィルタを含むカラー撮像素子。
【請求項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の配列は、前記カラーフィルタが前記第１の方向及び前記第２の方向に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を含み、かつ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、
前記カラーフィルタは、１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のフィルタは、前記カラーフィルタの配列の前記第１の方向と、前記第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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ前記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２つ配置され、
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つ配置され、
前記カラーフィルタの配列は、前記第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する前記第１のフィルタを含むカラー撮像素子。
【請求項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の配列は、前記カラーフィルタが前記第１の方向及び前記第２の方向に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を含み、かつ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原色とは異なる色である第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のフィルタは、前記カラーフィルタの配列の前記第１の方向と、前記第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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ前記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２つ配置され、
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つ配置され、
前記カラーフィルタの配列は、前記第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する前記第１のフィルタを含むカラー撮像素子。
【請求項５】
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４に記載のカラー撮像素子。
【請求項６】
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１色以上の色を含み、前記第２の色は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の色を含む請求項１から５のいずれか１項に記載のカラー撮像素子。
【請求項７】
撮影光学系と、
前記撮影光学系を介して被写体像が結像するカラー撮像素子と、
前記結像した被写体像を示す画像データを生成する画像データ生成部と、
を備え、
前記カラー撮像素子は請求項１から６のいずれか１項に記載のカラー撮像素子である、
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー撮像素子および撮像装置に係り、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、およびそのようなカラー撮像素子を備える撮像装置に関する。
【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（デモザイク処理）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。【０００３】
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。【０００４】
図１２（Ａ）に示すような白黒の縦縞模様（高周波画像）が、図１２（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１２（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。【０００５】
同様に、図１３（Ａ）に示すような斜めの白黒の高周波画像が、図１３（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１３（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。【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）。【０００９】
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）。【００１０】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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デモザイク処理を行う際に、ランダムパターンごとに最適化する必要があり、デモザイク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。ここで、デモザイク処理とは、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、デモザイキング処理、又は同時化処理とも言われる（本明細書内において同じ）。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
一方、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６倍とベイヤ配列よりも高く、水平又は垂直方向にＧ画素のみのラインが存在するため、水平又は垂直方向に高周波部の偽色に対しては有効でない。【００１６】
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。また本発明は、そのようなカラー撮像素子を用いた撮像装置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】
【００１７】
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、カラーフィルタの配列は、カラーフィルタが第１の方向及び第２の方向に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を含み、かつ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、カラーフィルタの配列は、１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のフィルタは、カラーフィルタの配列の第１の方向と、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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ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２つ配置され、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つ配置され、カラーフィルタの配列は、第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する第１のフィルタを含むカラー撮像素子である。【００１８】
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、カラーフィルタの配列は、カラーフィルタが第１の方向及び第２の方向に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を含み、かつ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、カラーフィルタの配列は、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にある１色以上の第１の色に対応する第１のフィルタと、透過率のピークが波長４８０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲の外にある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のフィルタは、カラーフィルタの配列の第１の方向と、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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ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２つ配置され、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つ配置され、カラーフィルタの配列は、第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する第１のフィルタを含むカラー撮像素子である。【００１９】
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、カラーフィルタの配列は、カラーフィルタが第１の方向及び第２の方向に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を含み、かつ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、カラーフィルタは、１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のフィルタは、カラーフィルタの配列の第１の方向と、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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ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２つ配置され、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つ配置され、カラーフィルタの配列は、第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する第１のフィルタを含むカラー撮像素子である。【００２０】
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、カラーフィルタの配列は、カラーフィルタが第１の方向及び第２の方向に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を含み、かつ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、カラーフィルタの配列は、３原色のうち最も輝度信号に寄与する色と３原色とは異なる色である第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のフィルタは、カラーフィルタの配列の第１の方向と、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の方向とを含む各方向の画素ライン内に１つ以上配置され、かつ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２つ配置され、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つ配置され、カラーフィルタの配列は、第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する第１のフィルタを含むカラー撮像素子である。【００２１】
これらの態様によれば、第１のフィルタが、カラーフィルタの配列の第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、高周波領域でのデモザイク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。尚、４×４画素に対応する基本配列パターンは、上記の条件を満足する最小サイズである。【００２２】
また、カラーフィルタの配列は、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、後段でのデモザイク処理を行う際に、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。【００２３】
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２倍となるため、エリアシングを抑制することができ高周波再現性も良い。【００２４】
更にまた、カラーフィルタの配列は、第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する第１のフィルタを含んでいる。これにより、それぞれ連続している第１のフィルタに対応する２画素の出力に基づいて最小画素間隔で第１から第４の方向のうち輝度の変化の小さい方向（相関の高い方向）を判別することができる。【００２５】
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。【００２６】
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１色以上の色を含み、第２の色は、赤（Ｒ）、青（Ｂ）の色を含むことが好ましい。【００２７】
本発明の目的を達成するための撮像装置は、撮影光学系と、撮影光学系を介して被写体像が結像するカラー撮像素子と、結像した被写体像を示す画像データを生成する画像データ生成部と、を備え、カラー撮像素子は上記態様のいずれかに係るカラー撮像素子である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のカラー撮像素子及び撮像装置によれば、輝度系画素に対応する第１のフィルタが、カラーフィルタの配列の第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、高周波領域でのデモザイク処理の再現精度を向上させることができる。また、２色以上の第２の色に対応する第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つ配置されるため、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。【００２９】
また、本発明に係るカラーフィルタ配列は、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、後段でのデモザイク処理を行う際に、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、特に本発明に係る４×４画素に対応する基本配列パターンは、上記の条件を満足する最小サイズである。【００３０】
更に、基本配列パターン内で第１の方向、第２の方向、第３の方向及び第４の方向にそれぞれ２画素以上連続する第１のフィルタが配置されるため、最小画素間隔で第１から第４の方向のうち輝度の変化の小さい方向（相関の高い方向）を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、カラー撮像素子の撮像面の正面図である。
【図３】図３は、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４】図４は、図３中のカラーフィルタ配列に含まれる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。
【図５】図５は、本発明に係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。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明に係るカラー撮像素子のカラーフィルタ配列を別の観点から説明するために使用した図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明に係るカラー撮像素子のカラーフィルタ配列を別の観点から説明するために使用した他の図である。
【図７】図７は、第２実施形態のカラーフィルタ配列を示す図である。
【図８】図８は、第３実施形態のカラーフィルタ配列を示すである。
【図９】図９は、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。
【図１０】図１０は、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。
【図１１】図１１は、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。
【図１２】図１２は、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。
【図１３】図１３は、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。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［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（撮像装置）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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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（画像データ生成部）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。なお、カラー撮像素子１２がＭＯＳ型撮像素子である場合は、Ａ／Ｄ変換器は撮像素子内に内蔵されていることも多く、また上記相関二重サンプリングは必要としない場合もある。
【００３６】
画像処理部１６（画像データ生成部）は、ホワイトバランス補正回路、ガンマ補正回路、デモザイク処理回路（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。
【００３７】
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。なお本実施形態において、記録メディアはデジタルカメラ９に着脱可能なものに限られず内蔵式の光磁気記録メディアでもよく、表示手段もデジタルカメラ９に備えられたものに限られずデジタルカメラ９に接続された外部のディスプレイでもよい。
【００３８】
［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。
【００３９】
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。
【００４０】
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により構成されている。そして、各画素２１上には、ＲＧＢフィルタ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ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。
【００４１】
ここで、Ｇ色は本発明の第１の色に相当し、Ｇフィルタ２３Ｇ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。
【００４２】
［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)〜(5)を有している。
【００４３】
〔特徴(1)〕
図３に示す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、の各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が周期性をもって配列されている。
【００４４】
このようにＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが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信号のデモザイク処理等を行う際に、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。
【００４５】
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。
【００４６】
〔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の色)に対応するＧ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（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
輝度系画素に対応するＧ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るため、入力像の高周波となる方向によらず高周波領域でのデモザイク処理の再現精度を向上させることができる。ここで、デモザイク処理とは、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。
【００５０】
〔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フィルタに対応するＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の画素数が、それぞれ４画素、８画素、４画素になっている。即ち、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の各画素数の比率は、１：２：１になっており、輝度信号を得るために寄与するＧ画素の画素数は、Ｒ画素、Ｂ画素の各画素数の２倍になっている。
【００５１】
上記のように輝度系画素（Ｇ画素）の画素数が、Ｒ，Ｂ画素の各画素数の２倍となっているため、デモザイク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。
【００５２】
〔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。
【００５３】
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。
【００５４】
〔特徴(5)〕
図４に示すようにカラーフィルタ配列は、Ｇフィルタの「かたまり」（複数のＧフィルタが隣接している部分）が、基本配列パターンのサイズに対応する周期で存在している。水平方向、垂直方向、斜め右上方向又は斜め右下方向に隣接するＧフィルタに対応するＧ画素の画素値を使用して、輝度の相関の高い方向を最小画素間隔で判別することができる。
【００５５】
例えば、図４に示す基本配列パターンＰの右上方向のＧフィルタに対応する３つのＧ画素を取り出し、水平方向に隣接するＧ画素の画素値の差分絶対値、垂直方向に隣接するＧ画素の画素値の差分絶対値、斜め右下方向に隣接するＧ画素の画素値の差分絶対値を求めることができる。
【００５６】
同様に、図４に示す基本配列パターンＰの左下方向のＧフィルタに対応する４つのＧ画素を取り出し、水平方向に隣接するＧ画素の画素値の差分絶対値、垂直方向に隣接するＧ画素の画素値の差分絶対値、斜め右上方向に隣接するＧ画素の画素値の差分絶対値を求めることができる。
【００５７】
このようにして求めた水平方向、垂直方向、斜め右上方向及び斜め右下方向のＧ画素の画素値の差分絶対値のうち、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。
【００５８】
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。この方向判別結果は、周囲の画素から補間する処理（デモザイク処理）に使用することができる。なおこの場合、例えば前述のデモザイク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。
【００５９】
図５は本発明に係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。
【００６０】
図５に示すように図３等に示した基本配列パターンＰを、水平方向（図５上の右方向）に２画素シフトした基本配列パターンをＰ’とし、また、水平方向（図５上の右方向）及び垂直方向（図５上の下方向）にそれぞれ３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。
【００６１】
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５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。尚、基本配列パターンＰ’は、基本配列パターンＰを時計回り方向に９０度回転したものと同じである。
【００６２】
上記基本配列パターンＰ’、Ｐ”を含むいずれの基本配列パターン（図５に示すカラーフィルタ配列から４×４画素で切り出される配列パターン）も、基本配列パターンＰに基づいて説明した特徴(1)〜(5)と同じ特徴を有している。
【００６３】
また、基本配列パターンのバリエーションは、上記のように４×４画素の切り出し位置により複数存在するが、更に基本配列パターン（カラーフィルタ配列）を９０度、１８０度、又は２７０度回転させたもの、あるいは鏡面対称にしたものも含み、これらの基本配列パターンにより構成されるカラーフィルタ配列は、基本配列パターンＰに基づいて説明した特徴(1)〜(5)と同じ特徴を有し、実質的に同種のカラーフィルタ配列である。
【００６４】
尚、基本配列パターンＰに基づいて説明した特徴(1)〜(5)を全て備えたカラーフィルタ配列の中で、本発明に係るカラーフィルタ配列は、基本配列パターンのサイズが最小になるものであり、かつ実質的に１種類のみ存在する。
【００６５】
＜別の観点により把握されるカラーフィルタ配列＞
図３に示した第１の実施形態のカラーフィルタ配列は、以下のように把握することができる。
【００６６】
図６Ａに示すようにＲＢＧＧの１×４画素の配列パターンｐを１単位とし、この配列パターンｐを水平方向に繰り返して配置することにより、第１の実施形態のカラーフィルタ配列における水平方向の１ライン分のフィルタ配列が構成されている。
【００６７】
また、図６Ｂに示すように、４×４画素の基本配列パターンに対応する垂直方向の４ライン（ラインＬ１〜ラインＬ４）は、それぞれ水平方向にずれて配置されている。
【００６８】
ここで、ラインＬ１〜Ｌ４の各ラインのずれ方を検討する。
【００６９】
図６Ｂ上で上下方向に隣接するラインの上側のラインに対する下側のラインのずれ量は、以下の通りである。
【００７０】
ラインＬ１はその上のラインＬ４に対して右方向に２画素ずれ、ラインＬ２はその上のラインＬ１対して右方向に１画素ずれ、ラインＬ３はその上のラインＬ２対して右方向に２画素ずれ、ラインＬ４はその上のラインＬ３対して右方向に３画素ずれ、これを繰り返している。
【００７１】
即ち、ラインＬ１〜Ｌ４は、その上のラインに対して、それぞれ右方向に２画素→１画素→２画素→３画素→…と順次ずれて配置されている。各ラインＬ１〜Ｌ４のずれ方の特徴としては、１画素〜３画素のずれ量の範囲内で、順次ずれ量の拡大と縮小とを繰り返している。
【００７２】
以上のように１×４画素の配列パターンｐとして２つのＧが連続した配列パターンを使用し、かつラインＬ１〜Ｌ４を上記のようにずらすことにより、前述した特徴(1)〜(5)を備えたカラーフィルタ配列が構成されている。
【００７３】
［カラー撮像素子の第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。
【００７４】
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、第１の実施形態と相違する。
【００７５】
即ち、図７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画素ピッチずつずれて配置される。
【００７６】
そして、図７に示すカラー撮像素子のカラーフィルタ配列は、４×４画素に対応する斜め格子配列パターンからなる基本配列パターンＰ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。
【００７７】
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を、４５°回転させたものに対応する。
【００７８】
従って、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)〜(5)と同様の特徴を有している。
【００７９】
また、複数の画素が斜め格子状に配列されているカラー撮像素子の場合、正方格子状に配列されたカラー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。
【００８０】
尚、第２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３の方向及び第４の方向のうちの他方向に相当するものとなる。
【００８１】
［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。
【００８２】
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３に示した第１の実施形態と比較して、基本配列パターン内のＧフィルタのうちの一部が透明フィルタ（以下、「Ｗフィルタ」という）に置き換わっている点で相違する。
【００８３】
第３の実施形態のカラーフィルタ配列は、輝度系画素に対応する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。
【００８４】
また、第３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画素及びＷ画素の画素数が、それぞれ６画素、４画素、４画素及び２画素配置されている。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の２倍になっている。
【００８５】
上記のように第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、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)〜(5)と同じ特徴を有している。
【００８６】
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、輝度方向の判別は、隣接するＷ画素の画素値に基づいて行うことができる。
【００８７】
＜Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ画素の分高感度特性＞
図９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。
【００８８】
図９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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
［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。
【００９２】
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。
【００９３】
［数２］
Ｙ=０．５Ｗ＋０．５（０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ）
即ち、本発明の１色以上の第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２色以上の第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。
【００９４】
上記第３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フィルタを用いてもよい。
【００９５】
＜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。
【００９６】
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。
【００９７】
〔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。
【００９８】
〔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。
【００９９】
〔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（第４の色）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。
【０１００】
＜透明フィルタ（Ｗフィルタ）＞
第３の実施形態では、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
図９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。
【０１０３】
カラーフィルタ配列（受光素子）の分光感度特性を示す図９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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
＜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。
【０１０６】
図１０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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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１０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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
＜エメラルドフィルタ（Ｅフィルタ）＞
第１の実施形態のカラーフィルタ配列におけるＧフィルタの一部をエメラルド（Ｅ）色を透過させるＥフィルタで置き換えてもよい。これにより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。
【０１１３】
図１１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。
【０１１４】
カラーフィルタ配列（受光素子）の分光感度特性を示す図１１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。
【０１１５】
尚、図１１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。
【０１１６】
＜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。
【０１１７】
［その他］
ＲＧＢの３原色のカラーフィルタに他の色のカラーフィルタを追加する実施形態として、例えば、３原色以外の第４の色の一例である透明（Ｗ）、緑（Ｇ２）、又はエメラルド（Ｅ）の各色のカラーフィルタを追加する例を説明したが、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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
更に、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】
【０１２１】
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、Ｐ、Ｐ’、Ｐ”…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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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