JPH0759088B2 - Solid-state image sensor with optical white - Google Patents
Solid-state image sensor with optical whiteInfo
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- JPH0759088B2 JPH0759088B2 JP1149894A JP14989489A JPH0759088B2 JP H0759088 B2 JPH0759088 B2 JP H0759088B2 JP 1149894 A JP1149894 A JP 1149894A JP 14989489 A JP14989489 A JP 14989489A JP H0759088 B2 JPH0759088 B2 JP H0759088B2
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は二次元固体撮像素子に関し、特に単板式カラー
カメラ用の固体撮像素子に関する。The present invention relates to a two-dimensional solid-state image sensor, and more particularly to a solid-state image sensor for a single-plate color camera.
「従来の技術」 従来、この種の固体撮影素子は第3図に示すように3つ
の領域から構成されていた。すなわち、光を感じて映像
信号を出力し、かつ走査期間(非ブランキング期間)で
あるためテレビカメラより映像信号として出力される有
効画素領域1と光を感じて映像信号を出力するが、帰線
期間(ブランキング期間又はBLK期間とも記す)内のた
めテレビカメラからは映像信号として出力されない無効
画素領域3と、感じる光が無く黒の基準信号を発生する
オプチカルブラック領域2から構成されていた。有効画
素領域1と無効画素領域3にはCCD(Charge Coupled De
vice)4の受光面上に原色又は補色の色フィルタ5が貼
り付けられ、またオプチカルブラック領域2ではCCD基
板4上に遮光板6が貼り付けられている。"Prior Art" Conventionally, this type of solid-state imaging device has been constituted by three regions as shown in FIG. That is, the video signal is output while feeling the light, and because the scanning period (non-blanking period) is the effective pixel area 1 output as a video signal from the TV camera and the light is detected, the video signal is output. It consisted of an invalid pixel area 3 that is not output as a video signal from the TV camera because it is within a line period (also referred to as a blanking period or a BLK period), and an optical black region 2 that generates a black reference signal without light being sensed. . CCD (Charge Coupled Decode) is set in the effective pixel area 1 and the invalid pixel area 3.
A color filter 5 of a primary color or a complementary color is attached on the light receiving surface of the vice) 4, and a light shielding plate 6 is attached on the CCD substrate 4 in the optical black area 2.
第4図A及びBは従来の固体撮像素子より得られる出力
信号の波形図であり、BはAの一部の波形を時間軸を拡
大して示したものである。時間軸を境にして上の定振幅
のパルス状の波形13は繰返し周波数が例えば7〜15MHz
でリセットパルスと言われるものであり、下の波形14は
映像信号である。図において、t1及びt5期間は無効画素
領域3と対応し、t2及びt4期間はオプチカルブラック領
域2と対応する。t3期間は対応するCCDの領域のない期
間であり、t6は水平BLK期間、t7は有効画素領域と対応
する水平映像期間(水平非BLK期間)である。4A and 4B are waveform diagrams of an output signal obtained from the conventional solid-state imaging device, and B is a waveform of a part of A in an enlarged time axis. The pulse-shaped waveform 13 having a constant amplitude above the time axis has a repetition frequency of, for example, 7 to 15 MHz.
Is called a reset pulse, and the lower waveform 14 is a video signal. In the figure, the periods t 1 and t 5 correspond to the invalid pixel region 3, and the periods t 2 and t 4 correspond to the optical black region 2. The period t 3 is a period in which there is no corresponding CCD region, t 6 is a horizontal BLK period, and t 7 is a horizontal video period (horizontal non-BLK period) corresponding to the effective pixel region.
ところで、人間の眼は光に対してある程度順応性があ
り、白い被写体は室内照明で見ても屋外で見ても白に見
える。しかしビデオカメラには人間の眼のような順応性
がないので、白い被写体は撮影現場の照明条件の違い
(主に光源の違い)によって例えば赤味がかった白、青
味がかった白としてとらえられ、撮像管を介してそのよ
うな色相の色信号が得られる。そこで得られた色信号を
補正して、再生画像において白い被写体の色あいが白と
してできるだけ忠実に再現できるようにする必要があ
り、そのため白バランス調整回路がビデオカメラに用い
られる。(このようにすれば、一般の被写体の色あいも
照明条件の違いによらずある程度忠実に再現されること
は言う迄もない。) 従来の固体撮像素子を1枚用いた単板式カラーカメラに
おいては、白バランスをとる方式として手動で白バラン
スを調整するマニュアルホワイトバランス方式や、白い
被写体を撮像して白いバランスをとるワンプッシュオー
トホワイトバランス方式、又センサを用いて常時白バラ
ンスを自動的にとるセンサ式フルオートホワイトバラン
ス方式、画面の赤(R−Y)、青(B−Y)成分を比
較、平均化することにより常時白バランスを自動的にと
るTTL(Through The Lense)式フルオートホワイトバラ
ンス方式などが実用化されている。By the way, the human eye has some adaptability to light, and a white subject looks white both in indoor lighting and outdoors. However, since video cameras do not have the adaptability of the human eye, white subjects can be seen as reddish white or bluish white, for example, depending on the lighting conditions at the shooting site (mainly due to differences in light sources). A color signal having such a hue can be obtained via the image pickup tube. Therefore, it is necessary to correct the obtained color signal so that the color tone of a white subject in the reproduced image can be reproduced as white as faithfully as possible. Therefore, a white balance adjusting circuit is used in the video camera. (By doing so, it goes without saying that the color tone of a general subject can be faithfully reproduced to some extent regardless of the difference in lighting conditions.) In the conventional single-plate color camera using one solid-state image sensor, , A manual white balance method that manually adjusts the white balance as a white balance method, a one-push auto white balance method that captures a white object and white balances it, or a sensor that automatically adjusts the white balance at all times Sensor type full auto white balance system, TTL (Through The Lense) type full auto white that automatically balances white balance by comparing and averaging the red (RY) and blue (BY) components of the screen Balanced methods have been put to practical use.
しかしながら各方式とも一長一短があり、必ずしも完全
に色バランスがとれる訳ではない。すなわちマニュアル
ホワイトバランス方式では撮像シーンが変わる度に手動
で白バランスをとり直す必要があり、非常にわずらわし
いという欠点がある。ワンプッシュ式オートホワイトバ
ランス方式にしても、撮影シーンが変わればボタンを押
して白バランスをとり直す必要があり、しかも白い被写
体がなければ色が合わせられないという欠点がある。又
センサ式フルオートホワイトバランス方式ではカメラ前
面の周囲の光の色温度を検知しているためズームアップ
して遠くの被写体を望遠で撮影する場合等に色が合わな
いという欠点がある。これら各方式の欠点はTTLフルオ
ートホワイトバランス方式にすれば解決される。しかし
TTLフルオートホワイトバランス方式は赤、青成分をそ
れぞれ基準値と比較し強い色成分を減らして平均化する
方式のため色の彩度が低下するという欠点がある。また
同方式は、屋外撮影時に画面の上部に空が入ると、空の
色温度が地上に比べて高いため地上の色バランスが崩れ
がちとなる問題があった。また低照度時には画面内の赤
(R−Y)、青(B−Y)成分の信号レベルが低いため
色バランスをとるのが困難であった。However, each method has advantages and disadvantages, and it is not always possible to achieve perfect color balance. That is, the manual white balance method has a drawback that it is very troublesome because it is necessary to manually re-adjust the white balance each time the imaged scene changes. Even with the one-push auto white balance method, there is a drawback in that it is necessary to press the button to re-adjust the white balance if the shooting scene changes, and the color cannot be adjusted without a white subject. In addition, the sensor type full auto white balance method has a drawback in that the colors do not match when zooming up to shoot a distant subject at a telephoto position because the color temperature of the ambient light on the front surface of the camera is detected. The drawbacks of each of these methods can be solved by using the TTL full auto white balance method. However
The TTL full-auto white balance method has a drawback that the saturation of colors is reduced because it compares red and blue components with reference values and reduces strong color components to average them. Further, this method has a problem that if the sky enters the upper part of the screen during outdoor shooting, the color temperature of the sky is higher than that on the ground, and the color balance on the ground tends to be lost. Further, when the illuminance is low, it is difficult to achieve color balance because the signal levels of the red (RY) and blue (BY) components in the screen are low.
この発明の目的は、これらの従来のTTLフルオートホワ
イトバランス方式の問題点を解決して色の彩度が低下せ
ず、上部に空の入る画面でも、また低照度時でも色バラ
ンスがとれる改良されたTTLフルオートホワイトバラン
ス方式の実現に寄与する新しい固体撮像素子を提供しよ
うとするものである。An object of the present invention is to solve these problems of the conventional TTL full-auto white balance method and to improve the color balance even when the screen has a sky at the top and low illumination without reducing the color saturation. The present invention aims to provide a new solid-state image sensor that contributes to the realization of the TTL full auto white balance method.
「課題を解決するための手段」 この発明のオプチカルホワイト付固体撮像素子において
は、 二次元固体撮像素子の受光面の左右一対の周辺部に帯状
の遮光板が貼り付けられてオプチカルブラック領域が形
成され、 そのオプチカルブラック領域を除く上記撮像素子の受光
面の上下及び左右の周辺部に帯状の白色フィルタが貼り
付けられてオプチカルホワイト領域が形成され、 そのオプチカルホワイト領域で囲まれた上記受光面に色
フィルタが貼り付けられ、 その色フィルタが貼り付けられている上記撮像素子の全
域又は上下及び左右の周辺部を除く領域により有効画素
領域が形成され、 上記色フィルタが貼り付けられている上記撮像素子にお
ける上記有効画素領域以外の領域と上記オプチカルホワ
イト領域とにより無効画素領域が形成されている。[Means for Solving the Problem] In the solid-state image pickup device with optical white of the present invention, a band-shaped light-shielding plate is attached to a pair of left and right peripheral portions of the light-receiving surface of the two-dimensional solid-state image pickup device to form an optical black region. A band-shaped white filter is attached to the upper, lower, left, and right peripheral portions of the light-receiving surface of the image sensor excluding the optical black area to form an optical white area, and the light-receiving surface surrounded by the optical white area is formed. The color filter is attached, and the effective pixel area is formed by the entire area of the image pickup element to which the color filter is attached or the area excluding the upper and lower and left and right peripheral portions, and the image pickup to which the color filter is attached. An invalid pixel area is formed by the area other than the effective pixel area and the optical white area in the element. There.
「実施例」 この発明の実施例を第1図に、第3図と対応する部分に
は同じ符号を付して示し、重複説明を省略する。本発明
の固体撮像素子では無効画素領域3の周辺部又は全て
に、従来の色フィルタ5に代って、白色フィルタ11を貼
り付けて構成され、白の基準信号を発生するオプチカル
ホワイト(OWとも記す)領域3aが設けられる。すなわち
OW領域3aは白色フィルタ11を透過した光を感じて白の基
準信号を発生するものである。"Embodiment" An embodiment of the present invention is shown in Fig. 1 by assigning the same reference numerals to portions corresponding to Fig. 3, and duplicate description will be omitted. In the solid-state imaging device of the present invention, a white filter 11 is attached to the peripheral portion or all of the invalid pixel region 3 instead of the conventional color filter 5, and an optical white (also referred to as OW) generating a white reference signal is formed. A region 3a is provided. Ie
The OW region 3a is for sensing the light transmitted through the white filter 11 and generating a white reference signal.
第2図は第1図の固体撮像素子より得られる出力波形で
あり、第4図と対応する部分に同じ符号を付して示し、
重複説明を省略する。無効画素領域3と対応する期間t1
及びt5は、OW領域3aと対応する期間(OW信号期間とも言
う)t1a,t5aとそれ以外の期間t1b,t5bに区分される。
(しかしt1b=0又はt5b=0の場合もある。)期間
t1a,t5aにおける映像信号が白色の基準信号であり、そ
のピーク値が白色の輝度(明るさ)の基準を与える。FIG. 2 is an output waveform obtained from the solid-state image sensor of FIG. 1, and parts corresponding to those of FIG.
Overlapping description is omitted. Period t 1 corresponding to invalid pixel region 3
And t 5 are divided into periods (also referred to as OW signal periods) t 1a and t 5a corresponding to the OW region 3a and periods t 1b and t 5b other than the periods.
(However, there are cases where t 1b = 0 or t 5b = 0.)
The video signal at t 1a and t 5a is a white reference signal, and its peak value gives a reference for white luminance (brightness).
この発明による固体撮像素子を単板式カラーカメラに用
いてTTLフルオートホワイトバランス方式を採用するこ
とができ、この場合、ビデオカメラ内のプロセス回路で
上記白基準信号に従って白バランスを常時、自動的に調
整制御することが可能となる。制御手段としてはコンパ
レータやマイコンを用いればよい。The solid-state image sensor according to the present invention can be used in a single-plate color camera to adopt the TTL full auto white balance method. In this case, the process circuit in the video camera automatically and automatically adjusts the white balance in accordance with the white reference signal. Adjustment control is possible. A comparator or a microcomputer may be used as the control means.
屋外撮影時に画面上部に空が入る場合には、画面の左右
及び下部のOW領域の白基準信号(OW信号とも言う)によ
り白バランスを合せたり、上下及び左右のOW信号に重み
をつけて平均化する等の処理を行なうことにより、常に
最適の白バランスをとることが可能となる。If the sky appears at the top of the screen when shooting outdoors, white balance is adjusted by the white reference signals (also called the OW signal) in the OW areas on the left and right of the screen and the OW signal is weighted on the top and bottom, and averaged. By performing processing such as conversion, it is possible to always achieve optimum white balance.
画面の上下左右のOW信号を利用して白バランスを合せる
ことは低照度時でも可能であると共に、従来のように彩
度を低下させる恐れもない。またOW信号はBLK期間内の
み存在する信号であるため、カメラの映像信号出力に悪
影響を及ぼすこともない。It is possible to adjust the white balance by using the OW signals at the top, bottom, left and right of the screen even at low illuminance, and there is no fear of reducing the saturation as in the past. Since the OW signal is a signal that exists only during the BLK period, it does not adversely affect the video signal output of the camera.
「発明の効果」 以上述べたように、この発明の固体撮像素子には有効画
素領域周辺の無効画素領域に白色フィルタを貼り付けた
オプチカルホワイト(OW)領域が設けられており、その
OW領域から得られる白の基準信号を利用して、ビデオカ
メラ内のプロセス回路で白バランス調整を常時自動的に
行なうことができると共に白バランス調整により再生画
像の彩度を低下させる恐れもない。また上部に空の入る
画面でも、低照度時でも、この発明の素子を用いれば白
バランス調整が可能であり、従来の問題点が解決でき
る。"Effects of the Invention" As described above, the solid-state imaging device of the present invention is provided with the optical white (OW) region in which the white filter is attached to the invalid pixel region around the effective pixel region.
By using the white reference signal obtained from the OW area, the white balance adjustment can always be automatically performed by the process circuit in the video camera, and the saturation of the reproduced image is not deteriorated by the white balance adjustment. In addition, the white balance can be adjusted by using the element of the present invention even when the screen has a sky in the upper part or when the illuminance is low, and the conventional problems can be solved.
第1図A及びBはそれぞれこの発明の実施例の平面図及
びA−A断面図、第2図は第1図の実施例より出力され
る信号波形図、第3図A及びBはそれぞれ従来の固体撮
像素子の平面図及びA−A断面図、第4図Aは第3図の
固体撮像素子より出力される信号波形図、第4図Bは第
4図Aの一部の時間軸を拡大して示した波形図である。1A and 1B are a plan view and an AA sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a signal waveform diagram output from the embodiment of FIG. 1, and FIGS. FIG. 4A is a plan view and a sectional view taken along the line AA of the solid-state image sensor of FIG. 4, FIG. 4A is a signal waveform diagram output from the solid-state image sensor of FIG. 3, and FIG. 4B is a time axis of a part of FIG. 4A. It is an enlarged waveform diagram.
Claims (1)
周辺部に帯状の遮光板が貼り付けられてオプチカルブラ
ック領域が形成され、 そのオプチカルブラック領域を除く上記撮像素子の受光
面の上下及び左右の周辺部に帯状の白色フィルタが貼り
付けられてオプチカルホワイト領域が形成され、 そのオプチカルホワイト領域で囲まれた上記受光面に色
フィルタが貼り付けられ、 その色フィルタが貼り付けられている上記撮像素子の全
域又は上下及び左右の周辺部を除く領域により有効画素
領域が形成され、 上記色フィルタが貼り付けられている上記撮像素子にお
ける上記有効画素領域以外の領域と上記オプチカルホワ
イト領域とにより無効画素領域が形成されていることを
特徴とする、 オプチカルホワイト付固体撮像素子。1. A two-dimensional solid-state image sensor has a pair of left and right peripheral portions of a light-receiving surface on which a band-shaped light-shielding plate is attached to form an optical black region, and the upper and lower parts of the light-receiving face of the image sensor except for the optical black region. A band-shaped white filter is attached to the left and right peripheral portions to form an optical white region, and a color filter is attached to the light-receiving surface surrounded by the optical white region, and the color filter is attached. An effective pixel area is formed by the entire area of the image sensor or an area excluding the upper and lower and left and right peripheral parts, and by the area other than the effective pixel area in the image sensor to which the color filter is attached and the optical white area. A solid-state image sensor with optical white, characterized in that an invalid pixel region is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149894A JPH0759088B2 (en) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | Solid-state image sensor with optical white |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1149894A JPH0759088B2 (en) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | Solid-state image sensor with optical white |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0313193A JPH0313193A (en) | 1991-01-22 |
| JPH0759088B2 true JPH0759088B2 (en) | 1995-06-21 |
Family
ID=15484945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1149894A Expired - Fee Related JPH0759088B2 (en) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | Solid-state image sensor with optical white |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759088B2 (en) |
-
1989
- 1989-06-12 JP JP1149894A patent/JPH0759088B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0313193A (en) | 1991-01-22 |
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