(57)【要約】【課題】  デジタルカメラなどに用いられている固体撮像素子を構成する受光素子は規則的に等間隔で配置されている。このために偽信号が発生する。これを回避する従来の方法は、光学的ローパスフィルタを装置に付加して画像に「ぼけ」を与える。このために画像の鮮鋭度は低下する。すべての受光素子すなわち画素を完全にランダムに配置すれば、この問題は解消する。しかし、これには画素配置が複雑となり、その製作が難しくなる。また、信号の取り込みがランダムとなるので、信号処理が複雑になるなどの問題が生じる。【解決手段】  画素配置の規則性を崩すのに完全にランダムとはせずに、特定の一方向のみに不規則性を持たせる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素となる受光素子を配列するのに、特定方向にのみ規則性を崩して配置したことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子において、受光素子間の間隔は一定を保ち、所定方向の配置位置を個別に変化させたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子において、所定方向の受光素子間の間隔を変化させて配置したことを特徴とする固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子の構成要素である受光素子を配列するのに、その配置の規則性を崩すことによって、画質の向上を図った固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、イメージスキャナおよびデジタル複写機などの画像入力にはCCD やCMOS などの固体撮像素子が用いられている。この固体撮像素子は図２にモデル化して示したように画素である所定形状の受光素子１が等間隔に並べられている構成である。２は受光素子間の仕切りである。受光素子内は色分解の構造を持っていたり、配列は縦横同じ間隔ではなく、また必ずしも縦横直交しているのではないが、受光素子は規則的に等間隔に配置されている。
【０００３】
固体撮像素子は受光素子すなわち画素の配列ピッチの逆数である空間周波数の位置に周波数成分を持つ。この周波数の0.5倍をナイキスト周波数と呼ぶ。原画像にナイキスト周波数以上の周波数成分が含まれているとエリアシングと呼ばれる現象が生じて、偽信号が発生する。これを回避する従来の方法は、高周波数成分を取り除く光学的ローパスフィルタを装置に付加して画像に所定量の「ぼけ」を与える（例えば、特許文献１参照。）。これにより原画像の周波数成分がナイキスト周波数を超えないようにして、偽信号の発生を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭49-20105
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学的ローパスフィルタの使用は画像に「ぼけ」を与えるので画像の鮮鋭度は低下する。一方、すべての画素を完全にランダムに配置すればエリアシングは解消する。しかし、これには固体撮像素子の画素配置が複雑となり、製作が難しくなる。また、信号の取り込みがランダムとなるので、その処理が複雑となる。形状をランダムに変化させれば小さいサイズの画素が存在して、感度上の問題も生じる。形状を固定してその位置をランダムにすれば、画素間にすき間ができて、感度が低くなり、画質も悪くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の課題を解決するために、画素の配置を完全にランダムとはせずに、例えば主走査方向だけのように特定の一方向のみに不規則性を与えてエリアシングの発生を軽減した固体撮像素子を提供することである。
【０００７】
本発明の固体撮像素子の例を図３に示した。横方向に画素間隔は一定で、そのスタート位置のみを各行で変化させた配置とする。このようにすると画素が詰まった状態で、縦方向には同じものが並ばない。したがって横方向にランダム性を与えることができる。
【０００８】
図１は本発明の固体撮像素子の他の例である。図３で示した配置よりもランダム性を増した配置である。画素のサイズを横方向に一定の範囲内でランダムに変化させて配置する。図３に示した配置と同様に画素が詰まった状態で、縦方向には同じものが並ばない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画素配置を持つ固体撮像素子で撮影した画像をコンピュータによるシミュレーションによって示す。撮影対象はエリアシングの状態が顕著に現れるサーキュラーゾーンプレートとした。比率として縦横共受光素子４、受光素子間の仕切り１のサイズとした。比較のために図２に示した規則的な画素配置を持つ固体撮像素子でサーキュラーゾーンプレートを撮影した画像を図４に示した。上下左右など中心以外に現れているパターンはエリアシングに基づく偽の画像である。
【００１０】
縦横共受光素子４、受光素子間の仕切り１のサイズとして図３のように画素間隔は一定で横方向のスタート位置のみを個別にランダムに変化させた。この画素配置の固体撮像素子で撮影した画像を図５に示した。横方向の偽パターンの形は崩れており、エリアシングは緩和されている。 ゾーンプレートはエリアシングが強く現れる特殊な対象物体なので、実用上はこの方向の光学的ローパスフィルタを用いなくても問題はない。
【００１１】
図１に示した画素配置に関し、比率として横方向の受光素子サイズを３から５までランダムに変化させる。仕切りは１とする。画素の平均ピッチは５となる。縦方向には受光素子４、仕切り１で画素ピッチ５の一定とする。この画素配置によるサーキュラーゾーンプレートの撮影画像を図６に示した。ランダム性の度合いが図３の画素配置よりも大きいので、横方向には偽のパターンは現れていなく、エリアシングは解消されている。したがってローパスフィルタは不要である。
【００１２】
上述のように、縦方向には等間隔に素子を配置するので、完全にランダムとするよりは製作が容易となる。さらに一定の時間間隔で信号処理ができる。
【００１３】
形状をランダムに変化させれば小さいサイズの画素が存在して、感度上の問題が生じるが、図３の例の配置では画素サイズはすべて同じである。また図１の配置では画素サイズの変動は±25％で、これで十分に効果は認められる。
【００１４】
形状を固定してその位置をランダムにすれば画素間にすき間ができて、感度が低くなったり、画質が悪くなったりする点については、本発明の固体撮像素子は画素が詰まった状態なので問題は生じない。
【００１５】
本発明の効果は特定の一方向に限定されるが、その方向の光学的ローパスフィルタが不要となり、フィルタによる「ぼけ」は解消する。したがって、その方向の解像力は向上し、画質はよくなる。一方向の画質の向上でも、全体としての画質は向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態である画素間隔を変動させた固体撮像素子の画素配置を示す図。
【図２】通常の固体撮像素子の画素配置を示す図。
【図３】本発明の一実施形態である画素間隔が一定な固体撮像素子の画素配置を示す図。
【図４】通常の固体撮像素子による画像。
【図５】本発明の内、画素間隔が一定である固体撮像素子による画像。
【図６】本発明の内、画素間隔を変動させた固体撮像素子による画像。
【符号の説明】
【００１７】
１  画素
２  仕切り
【図１】
2011015134.tif 000003
【図２】
2011015134.tif 000004
【図３】
2011015134.tif 000005
【図４】
2011015134.tif 000006
【図５】
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【図６】
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