JP2000146527A - Image sensing device - Google Patents

Image sensing device

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JP2000146527A
JP2000146527A JP10318596A JP31859698A JP2000146527A JP 2000146527 A JP2000146527 A JP 2000146527A JP 10318596 A JP10318596 A JP 10318596A JP 31859698 A JP31859698 A JP 31859698A JP 2000146527 A JP2000146527 A JP 2000146527A
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JP
Japan
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ccd
photoelectric conversion
conversion element
ofg
switch
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JP10318596A
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Japanese (ja)
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Masaki Sakaguchi
正樹 坂口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the saturation of a signal level and to obtain a better linearity by providing over flow drains(OFDs) and over flow gate(OFG) switches on a CCD image sensing device. SOLUTION: A push-broom scanning sensing apparatus 1 which is mounted on an artificial satellite for example, scans the surface of the ground, and obtains two-dimensional picture images, is provided with OFDs 9 which correspond to each line of photoelectric converting elements 1 and discharge signal charges from the photoelectric elements 1 outside without transferring them to CCDs 2, and OFG switches 10 which transfer the signal charges from the photoelectric elements 1 to the OFDs 9. And a signal light forms an image on a CCD image sensing element 11 by an optical system 5, and the image of a target moves on the CCD element 11 in accordance with the movement of the apparatus. The photoelectric elements 1 are exposed while the target image moves one pitch, and within that exposed time the OFG switches 10 operate in accordance with a set time by an OFG switch driver 12, and generated charges are discharged to the OFDs 9 during that time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は地表上空を一定の
速度で航行しながら地表を走査することにより二次元画
像を得ることができるプッシュブルーム走査型撮像装置
に関するもので、特に、人工衛星に搭載して地表を撮像
する際の画像信号のレベルの飽和の抑制に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a push-bloom scanning type imaging apparatus capable of obtaining a two-dimensional image by scanning the ground surface while traveling over the ground surface at a constant speed, and more particularly to an artificial satellite mounted on the satellite. And suppressing the saturation of the level of the image signal when the ground surface is imaged.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は人工衛星に搭載されたプッシュブ
ルーム走査型撮像装置が二次元画像を取得する原理を示
す概念図である。図において17は、プッシュブルーム
走査型撮像装置を搭載した人工衛星、Aは衛星の運動方
向、18は上記プッシュブルーム走査型撮像装置の観測
視野、19は地表、20は上記プッシュブルーム走査型
撮像装置が1回の走査で得られる地表上の一次元画像、
21は衛星の進行に伴い得られる地表上の二次元画像で
ある。プッシュブルーム走査型撮像装置が1回の走査で
取得する画像は図4に示す様に一次元であるが、衛星の
運動を利用することにより、二次元画像を得ることがで
きる。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a conceptual diagram showing the principle of a push-bloom scanning type imaging device mounted on an artificial satellite for acquiring a two-dimensional image. In the figure, reference numeral 17 denotes an artificial satellite equipped with a push-bloom scanning imaging device, A denotes the direction of movement of the satellite, 18 denotes the observation field of view of the push-bloom scanning imaging device, 19 denotes the ground surface, and 20 denotes the push-bloom scanning imaging device. Is a one-dimensional image on the ground surface obtained by one scan,
Reference numeral 21 denotes a two-dimensional image on the ground obtained as the satellite advances. The image acquired by the push bloom scanning type imaging apparatus in one scan is one-dimensional as shown in FIG. 4, but a two-dimensional image can be obtained by using the motion of the satellite.

【0003】次に図5は従来のプッシュブルーム走査型
撮像装置の一実施例を示す構成図である。図中、1は二
次元に配列されて複数の行、列を成し、被観測体からの
信号光を検出して電気信号に変換する光電変換素子、2
は上記光電変換素子1の各列に対応し、装置の進行方向
に対し平行に設けられ、各列の光電変換素子1からの出
力信号の電荷を列方向に転送する第1のCCD(Cha
rge Coupled Device)、3は上記第
1のCCD2の最終段に位置し、装置の進行方向に対し
直交する方向に設けられた第2のCCD、4は光電変換
素子1と、第1のCCD2と、第2のCCD3を備える
CCD撮像素子、5は信号光を上記CCD撮像素子4へ
導入する光学系、6は第1のCCD2を駆動する第1の
CCDドライバ、7は第2のCCD3を駆動する第2の
CCDドライバ、8は画像処理装置、Bは本装置の進行
方向を示す矢印である。
FIG. 5 is a block diagram showing one embodiment of a conventional push-bloom scanning type imaging apparatus. In the figure, reference numeral 1 denotes a photoelectric conversion element which is arranged two-dimensionally to form a plurality of rows and columns, and detects signal light from an object to be observed and converts it into an electric signal.
Correspond to each column of the photoelectric conversion elements 1 and are provided in parallel with the traveling direction of the device, and transfer a charge of an output signal from the photoelectric conversion element 1 of each column in a column direction to a first CCD (Cha).
rge Coupled Device), 3 is located at the last stage of the first CCD 2 and is provided with a second CCD provided in a direction perpendicular to the traveling direction of the device, 4 is a photoelectric conversion element 1 and the first CCD 2 , A CCD image pickup device having a second CCD 3, 5 an optical system for introducing signal light to the CCD image pickup device 4, 6 a first CCD driver for driving the first CCD 2, 7 for driving the second CCD 3 A second CCD driver 8 is an image processing device, and B is an arrow indicating the traveling direction of the device.

【0004】次に動作について説明する。上記のような
構成において、信号光は光学系5によってCCD撮像素
子4上に結像される。このとき図5中に矢印Bで示す方
向に装置が運動すると、目標の像は矢印Bの方向に対し
逆の方向にCCD撮像素子4上を移動する。矢印Bに示
す運動方向は、図4に示した衛星の運動方向Aと一致し
ている。今、目標の像がある光電変換素子1上に差し掛
かる状態を考える。光電変換素子1の発生電荷は上記目
標像が光電変換素子1の1ピッチ移動する間積分され、
隣接する第1のCCD2の第2行目の電荷転送セルに読
み出される。次に目標の像が第2行目の光電変換素子1
に差し掛かると、この光電変換素子1の発生電荷は同様
に目標像が光電変換素子1の1ピッチ移動する間積分さ
れ、隣接する第1のCCD2の第2行目の電荷転送セル
に読み出される。このとき先に第1行目の電荷転送セル
に読み出された電荷を第2行目の電荷転送セルに転送し
ておくことにより、第1行目、および第2行目の光電変
換素子1の発生電荷が第2行目の電荷転送セル上で加算
される。上記の動作を連続して行うことにより目標像が
CCD撮像素子4上を移動する間に行数分の光電変換素
子1の発生電荷が第1のCCD2上で加算される。加算
された電荷は第2のCCD2に入力され、読み出される
ことにより1次元の画像信号が得られる。さらに装置自
体の運動による進行方向の走査により2次元の画像信号
が得られる。
Next, the operation will be described. In the above configuration, the signal light is imaged on the CCD image pickup device 4 by the optical system 5. At this time, when the apparatus moves in the direction indicated by arrow B in FIG. 5, the target image moves on the CCD image sensor 4 in the direction opposite to the direction of arrow B. The movement direction indicated by arrow B coincides with the movement direction A of the satellite shown in FIG. Now, consider a state in which a target image is located on the photoelectric conversion element 1. The charge generated by the photoelectric conversion element 1 is integrated while the target image moves by one pitch of the photoelectric conversion element 1,
The data is read out to the charge transfer cells in the second row of the adjacent first CCD 2. Next, the target image is the photoelectric conversion element 1 in the second row.
, The charge generated by the photoelectric conversion element 1 is similarly integrated while the target image moves by one pitch of the photoelectric conversion element 1, and is read out to the charge transfer cell on the second row of the adjacent first CCD 2. . At this time, the charges read out to the charge transfer cells in the first row are transferred to the charge transfer cells in the second row first, so that the photoelectric conversion elements 1 in the first row and the second row are transferred. Are added on the charge transfer cells in the second row. By continuously performing the above operations, the charges generated by the photoelectric conversion elements 1 for the number of rows are added on the first CCD 2 while the target image moves on the CCD image pickup device 4. The added charges are input to the second CCD 2 and read out to obtain a one-dimensional image signal. Further, a two-dimensional image signal is obtained by scanning in the traveling direction by the movement of the apparatus itself.

【0005】上記の動作はTDI(Time Dely
& Integration)と呼ばれる。なお、画
像信号出力の信号レベルSは“数1”で表される。“数
1”中、Hは信号光の照度、Rは光電変換素子1の感
度、Tiは露光時間、Mは光電変換素子1の行数、Kは
定数である。
The above operation is performed by TDI (Time Delay)
& Integration). Note that the signal level S of the image signal output is represented by “Equation 1”. In Equation 1, H is the illuminance of the signal light, R is the sensitivity of the photoelectric conversion element 1, Ti is the exposure time, M is the number of rows of the photoelectric conversion element 1, and K is a constant.

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】“数1”より信号レベルSは、信号光の照
度H、光電変換素子1の感度R、露光時間Ti、光電変
換素子1の行数Mの積に比例する。
The signal level S is proportional to the product of the illuminance H of the signal light, the sensitivity R of the photoelectric conversion element 1, the exposure time Ti, and the number M of rows of the photoelectric conversion element 1 according to "Equation 1".

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は以上のよ
うに構成されており、TDI動作を用いることにより、
光電変換素子1で発生した電荷を行数分Mだけ積算する
ことができるので、“数1”に示すように、信号光の照
度が小さい場合でも、大きな信号レベルを得ることがで
きる。しかし、信号光の照度が大きい場合は、電荷が、
第1のCCD2、または第2のCCD3の電荷転送セル
上で飽和して、信号レベルの信号光の照度に対する線形
性が得られないという難点があった。
The conventional device is configured as described above, and by using the TDI operation,
Since the charges generated in the photoelectric conversion elements 1 can be integrated by M for the number of rows, a large signal level can be obtained even when the illuminance of the signal light is small, as shown in "Equation 1". However, when the illuminance of the signal light is large, the charge is
There is a disadvantage that the charge is saturated on the charge transfer cells of the first CCD 2 or the second CCD 3 and the linearity with respect to the illuminance of the signal light of the signal level cannot be obtained.

【0009】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、信号レベルの飽和を抑制する
ことができる撮像装置を提供することを目的とするもの
である。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of suppressing signal level saturation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】第1の発明の撮像装置
は、OFD(Over Flow Drain)とOF
G(Over Flow Gate)スイッチをCCD
撮像素子上に設け、OFGスイッチの開閉時間をOFD
スイッチドライバで制御することにより、“数1”に示
す露光時間Tiを実質的に小さくさせ、信号レベルの飽
和を抑制する手段を設けたものである。
According to a first aspect of the present invention, an imaging apparatus includes an OFD (Over Flow Drain) and an OFD.
Set G (Over Flow Gate) switch to CCD
Provided on the image sensor, OFD switch open / close time is OFD
By controlling with a switch driver, the exposure time Ti shown in "Equation 1" is substantially reduced, and a means for suppressing the saturation of the signal level is provided.

【0011】第2の発明では、OFDとOFGスイッチ
と行方向並びにOFGスイッチ毎に対応させた配線をC
CD撮像素子上に設け、さらにOFGスイッチの開閉
を、行方向並びのスイッチ単位で行うことができるよう
にOFGスイッチ選択回路を設けることにより、“数
1”に示す光電変換素子1の行数Mを実質的に減らし
て、信号レベルの飽和を抑制する手段を設けたものであ
る。
In the second invention, the wiring corresponding to the OFD, the OFG switch, the row direction, and each OFG switch is C
By providing an OFG switch selection circuit on the CD image sensor and further opening and closing the OFG switch in units of switches arranged in the row direction, the number M of rows of the photoelectric conversion element 1 shown in "Equation 1" is increased. Is substantially reduced, and means for suppressing the saturation of the signal level is provided.

【0012】第3の発明では、光電変換素子の各列に対
応し、装置の進行方向に対し平行に設けられ、各列の光
電変換素子からの出力信号の電荷を列方向に転送する第
1のCCDのセル毎に対応させた配線をCCD撮像素子
上に設け、さらに第1のCCDの転送動作の制御を、行
方向並びのセル単位で行うことができるようにCCD選
択回路を設けることにより、“数1”に示す光電変換素
子1の行数Mを実質的に減らして、信号レベルの飽和を
抑制する手段を設けたものである。
In the third aspect of the present invention, the first photoelectric conversion element is provided in parallel with the traveling direction of the device, corresponding to each column of the photoelectric conversion elements, and transfers the charge of the output signal from the photoelectric conversion element in each column in the column direction. By providing wiring corresponding to each CCD cell on the CCD image pickup device, and further providing a CCD selection circuit so that the transfer operation of the first CCD can be controlled in units of cells arranged in the row direction. , The number M of rows of the photoelectric conversion elements 1 shown in "Equation 1" is substantially reduced, and means for suppressing the saturation of the signal level is provided.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
形態の一例を示す図であり、1〜3、および5〜8は従
来の実施の形態の一例と同じものである。9は光電変換
素子1の各列に対応し、装置の進行方向に対し平行する
位置に、光電変換素子1からの出力信号の電荷を第1の
CCD2へは転送せず外部へ排出するために設けられた
OFD、10は光電変換素子1と上記OFD9の間に設
けられ、光電変換素子1からの出力信号の電荷をOFD
9へ転送するOFGスイッチ、11は光電変換素子1
と、第1のCCD2と、第2のCCD3と、上記OFD
9と、上記OFGスイッチ10を備えるCCD撮像素
子、12はOFGスイッチ10を駆動するOFGスイッ
チドライバである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing an example of the embodiment of the present invention, wherein 1 to 3 and 5 to 8 are the same as those of the conventional embodiment. Reference numeral 9 corresponds to each row of the photoelectric conversion elements 1, in order to discharge the electric charge of the output signal from the photoelectric conversion element 1 to the outside without transferring it to the first CCD 2 at a position parallel to the traveling direction of the device. The provided OFD and 10 are provided between the photoelectric conversion element 1 and the OFD 9 and transfer the charge of the output signal from the photoelectric conversion element 1 to the OFD 9.
OFG switch for transferring to 9; 11 for photoelectric conversion element 1
, A first CCD 2, a second CCD 3, and the OFD
Reference numeral 9 denotes a CCD image pickup device provided with the OFG switch 10, and reference numeral 12 denotes an OFG switch driver for driving the OFG switch 10.

【0014】次に動作について説明する。上記のような
構成において、信号光は光学系5によってCCD撮像素
子11上に結像される。このとき図1中に矢印Bで示す
方向に装置が運動すると、目標の像は矢印Bの方向に対
し逆の方向にCCD撮像素子11上を移動する。今、目
標の像が第1行目の光電変換素子1上に差し掛かる状態
を考える。光電変換素子1の発生電荷は、上記目標像が
光電変換素子1の1ピッチ移動する間露光される。露光
時間をTiとする。その露光時間Ti内において、OF
Gスイッチ10が時間To(To≦Ti)の間だけ開く
ようにOFGスイッチドライバ12で設定すると、光電
変換素子1で発生した電荷は時間Toの間、OFD9へ
排出される。OFGスイッチ10を閉じた後の残りの時
間Ti−Toで積分された電荷は、隣接する第1のCC
D2の第1行目の電荷転送セルに読み出される。次に目
標の像が第2行目の光電変換素子1に差し掛かると、こ
の光電変換素子1の発生電荷は第1行目と同様に目標像
が時間Ti−To間積分され、隣接する第1のCCD2
の第二行目の電荷転送セルに読み出される。このとき先
に第1行目の電荷転送セルに読み出された電荷を第2行
目の電荷転送セルに転送しておくことにより、第1行
目、および第2行目の光電変換素子1の発生電荷が第2
行目の電荷転送セル上で加算される。上記の動作を連続
して行うことにより目標像がCCD撮像素子11上を移
動する間に行数分の光電変換素子1の発生電荷が第1の
CCD2上で加算される。
Next, the operation will be described. In the above configuration, the signal light is imaged on the CCD image sensor 11 by the optical system 5. At this time, when the apparatus moves in the direction indicated by the arrow B in FIG. 1, the target image moves on the CCD image sensor 11 in a direction opposite to the direction of the arrow B. Now, consider a state in which the target image approaches the photoelectric conversion element 1 in the first row. The charges generated by the photoelectric conversion element 1 are exposed while the target image moves by one pitch of the photoelectric conversion element 1. The exposure time is assumed to be Ti. Within the exposure time Ti, OF
When the OFG switch driver 12 is set to open the G switch 10 only during the time To (To ≦ Ti), the electric charge generated in the photoelectric conversion element 1 is discharged to the OFD 9 during the time To. The charge integrated with Ti-To for the remaining time after the OFG switch 10 is closed is the adjacent first CC.
The data is read out to the charge transfer cells in the first row of D2. Next, when the target image reaches the photoelectric conversion element 1 in the second row, the charge generated by the photoelectric conversion element 1 is integrated with the target image for the time Ti-To in the same manner as in the first row, and the adjacent image is obtained. 1 CCD2
In the second row of charge transfer cells. At this time, the charges read out to the charge transfer cells in the first row are transferred to the charge transfer cells in the second row first, so that the photoelectric conversion elements 1 in the first row and the second row are transferred. Generated charge is the second
The addition is performed on the charge transfer cells in the row. By continuously performing the above operations, the charges generated by the photoelectric conversion elements 1 for the number of rows are added on the first CCD 2 while the target image moves on the CCD image sensor 11.

【0015】加算された後、各列の出力はそれぞれ第2
のCCD3の転送セルに入力され、読み出される。以上
の動作がCCD撮像素子11で行われる。後の動作は従
来の装置と同じである。
After addition, the output of each column is
Is input to the transfer cell of the CCD 3 and is read out. The above operation is performed by the CCD image sensor 11. The subsequent operation is the same as that of the conventional device.

【0016】次に、この実施の形態の一例による装置で
得られる信号レベルについて説明する。光電変換素子1
が従来の装置のものと同等で信号光の照度も同じあると
すると、本装置から出力される信号レベルは“数2”で
表される。
Next, a signal level obtained by the device according to the embodiment will be described. Photoelectric conversion element 1
Is equivalent to that of the conventional device and has the same illuminance of the signal light, the signal level output from the present device is expressed by "Equation 2".

【0017】[0017]

【数2】 (Equation 2)

【0018】“数1”と“数2”を比較すると、この実
施の形態の一例で得られる装置の信号レベルは、従来の
装置に対し(Ti−To)/Ti倍低減することがわか
る。
Comparing "Equation 1" and "Equation 2", it can be seen that the signal level of the device obtained in one example of this embodiment is reduced by (Ti-To) / Ti times that of the conventional device.

【0019】また、この実施の形態の一例で示す装置の
第1のCCD2、または第2のCCD3の飽和レベルと
従来の装置の第1のCCD2、または第2のCCD3の
飽和レベルとが同等であるとすると、この実施の形態の
一例で得られる装置の線形性を保つことのできる信号光
の照度の範囲は、従来の装置に対しTi/(Ti−T
o)倍向上することがわかる。
Further, the saturation level of the first CCD 2 or the second CCD 3 of the device shown in one example of this embodiment is equal to the saturation level of the first CCD 2 or the second CCD 3 of the conventional device. If so, the illuminance range of the signal light that can maintain the linearity of the device obtained in an example of this embodiment is Ti / (Ti-T
o) It turns out that it improves twice.

【0020】実施の形態2.図2はこの発明の形態を一
例を示す図であり、1〜3、5〜10、および12は実
施の形態1の一例と同じものである。13は光電変換素
子1と、第1のCCD2と、第2のCCD3と、OFD
9と、行方向のスイッチに個々に配線されたOFGスイ
ッチ10を備えるCCD撮像素子、14はOFGスイッ
チの開閉を、行方向並びで個々に行うことができるOF
Gスイッチ選択回路である。
Embodiment 2 FIG. 2 is a diagram showing an example of the embodiment of the present invention, wherein 1 to 3, 5 to 10, and 12 are the same as the example of the first embodiment. Reference numeral 13 denotes a photoelectric conversion element 1, a first CCD 2, a second CCD 3, and an OFD
9 and a CCD image pickup device having an OFG switch 10 individually wired to a row-direction switch. An OFD 14 can open and close the OFG switches individually in a row-direction arrangement.
This is a G switch selection circuit.

【0021】次に動作について説明する。上記のような
構成において、仮に光電変換素子1の行方向の配列数を
Mとし、また、第1行目から第N(N≦M)行目のOF
GスイッチをOFGスイッチ選択回路14により常に開
いた状態に、一方、第N+1行目から第M行目のOFG
スイッチを常に閉じた状態に設定しておくものとする。
目標像が実施の形態1の一例と同様な動きをするものと
すると、第1行目から第N行目の光電変換素子1で発生
した電荷は全てOFD9へ排出され、隣接する第1のC
CD2の電荷転送セルへは読み出されない。一方、第N
+1行目から第M行目の光電変換素子1で露光時間Ti
内で発生した全ての電荷は隣接する第一のCCD2の電
荷転送セルへ読み出される。
Next, the operation will be described. In the above configuration, the number of arrays of the photoelectric conversion elements 1 in the row direction is assumed to be M, and the OF of the first row to the Nth (N ≦ M) row is assumed.
The G switch is always opened by the OFG switch selection circuit 14, while the OFG in the (N + 1) th row to the Mth row is
The switch shall always be set to the closed state.
Assuming that the target image moves in the same manner as in the example of the first embodiment, all the charges generated in the photoelectric conversion elements 1 in the first to Nth rows are discharged to the OFD 9, and the adjacent first C
It is not read out to the charge transfer cell of CD2. On the other hand,
The exposure time Ti in the photoelectric conversion elements 1 in the + 1st to Mth rows
All the charges generated within are read out to the charge transfer cells of the adjacent first CCD 2.

【0022】この様な動作を経て、最終的に第N+1行
目から第M行目の第1のCCD2の電荷転送セル上で加
算された信号が装置から出力される。
Through such an operation, the signal finally added on the charge transfer cells of the first CCD 2 in the (N + 1) th to Mth rows is output from the device.

【0023】次に、この実施の形態の一例による装置で
得られる信号レベルについて説明する。光電変換素子1
が従来の装置のものと同等で信号光の照度も同じあると
すると、本装置から出力される信号レベルは“数3”で
表される。
Next, the signal level obtained by the device according to the embodiment will be described. Photoelectric conversion element 1
Is equivalent to that of the conventional apparatus and has the same illuminance of the signal light, the signal level output from the present apparatus is expressed by "Equation 3".

【0024】[0024]

【数3】 (Equation 3)

【0025】“数1”と“数3”を比較すると、この実
施の形態の一例で得られる装置の信号レベルは、従来の
装置に対し(M−N)/M倍低減することがわかる。
Comparing "Equation 1" and "Equation 3", it can be seen that the signal level of the device obtained in an example of this embodiment is reduced by (MN) / M times that of the conventional device.

【0026】また、この実施の形態の一例で示す装置の
第1のCCD2、または第2のCCD3の飽和レベルと
従来の装置の第1のCCD2、または第2のCCD3の
飽和レベルとが同等であるとすると、この実施の形態の
一例で得られる装置の線形性を保つことのできる信号光
の照度の範囲は、従来の装置に対しM/(M−N)倍向
上することがわかる。
Further, the saturation level of the first CCD 2 or the second CCD 3 of the device shown in one example of this embodiment is equal to the saturation level of the first CCD 2 or the second CCD 3 of the conventional device. If so, it can be seen that the illuminance range of the signal light, which can maintain the linearity of the device obtained in an example of this embodiment, is improved by M / (M-N) times as compared with the conventional device.

【0027】実施の形態3.図3はこの発明の形態の一
例を示す図であり、1〜3、および5〜8は実施の形態
1の一例と同じものである。15は光電変換素子1と、
第1のCCD2と、第2のCCD3とを備えるCCD撮
像素子、16は第1のCCD2の転送動作の制御を、行
方向並びのセル単位で行うことができるCCD選択スイ
ッチである。
Embodiment 3 FIG. 3 is a diagram showing an example of the embodiment of the present invention, wherein 1 to 3 and 5 to 8 are the same as the example of the first embodiment. 15 is a photoelectric conversion element 1;
A CCD image pickup device including a first CCD 2 and a second CCD 3, and a CCD selection switch 16 capable of controlling the transfer operation of the first CCD 2 in units of cells arranged in the row direction.

【0028】次に動作について説明する。上記のような
構成において、仮に光電変換素子1の行方向の配列数を
Mとし、また、CCD選択スイッチ16により、第1行
目から第N(N≦M)行目の第1のCCD2をOFF状
態に、一方、第N+1行目から第M行目の第1のCCD
2をONに設定しておくものとする。目標像が実施の形
態1の一例と同様な動きをするものとすると、第1行目
から第N行目の光電変換素子1で発生した電荷は、隣接
する第1のCCD2の電荷転送セルへ読み出されるが、
次の行の電荷転送セルへは転送されない。一方、第N+
1行目から第M行目の光電変換素子1で発生した電荷
は、隣接する第1のCCD2の電荷転送セルへ読み出さ
れ、電荷転送セル上で加算される。
Next, the operation will be described. In the above configuration, the number of arrays of the photoelectric conversion elements 1 in the row direction is assumed to be M, and the first CCD 2 from the first row to the Nth (N ≦ M) row is operated by the CCD selection switch 16. In the OFF state, on the other hand, the first CCD in the (N + 1) th to Mth rows
2 is set to ON. Assuming that the target image moves in the same manner as in the example of the first embodiment, the charges generated in the photoelectric conversion elements 1 in the first to Nth rows are transferred to the charge transfer cells of the adjacent first CCD 2. Is read,
It is not transferred to the next row of charge transfer cells. On the other hand, the Nth
The charges generated in the photoelectric conversion elements 1 in the first to Mth rows are read out to the charge transfer cells of the adjacent first CCD 2 and added on the charge transfer cells.

【0029】この様な動作を経て、最終的に第N+1行
目から第M行目の第一のCCD2の電荷転送セル上で加
算された信号が装置から出力される。
Through such an operation, finally, a signal added on the charge transfer cells of the first CCD 2 in the (N + 1) th row to the Mth row is output from the device.

【0030】次に、この実施の形態の一例による装置で
得られる信号レベルについて説明する。光電変換素子1
が従来の装置のものと同等で信号光の照度も同じあると
すると、本装置から出力される信号レベルは実施の形態
2と同様に“数3”で表される。すなわちこの実施の形
態の一例で得られる装置の信号レベルは、従来の装置に
対し(M−N)/M倍低減することがわかる。
Next, a signal level obtained by the apparatus according to the embodiment will be described. Photoelectric conversion element 1
Is the same as that of the conventional apparatus and the illuminance of the signal light is the same, the signal level output from the present apparatus is expressed by "Equation 3" as in the second embodiment. That is, it can be seen that the signal level of the device obtained in an example of this embodiment is reduced by (MN) / M times as compared with the conventional device.

【0031】また、この実施の形態の一例で示す装置の
第1のCCD2、または第2のCCD3の飽和レベルと
従来の装置の第1のCCD2、または第2のCCD3の
飽和レベルと同等であるとすると、この実施の形態の一
例で得られる装置の線形性を保つことのできる信号光の
照度範囲は、従来の装置に対しM/(M−N)倍向上す
ることがわかる。
Further, the saturation level of the first CCD 2 or the second CCD 3 of the device shown in an example of this embodiment is equal to the saturation level of the first CCD 2 or the second CCD 3 of the conventional device. Then, it can be seen that the illuminance range of the signal light, which can maintain the linearity of the device obtained in an example of this embodiment, is improved by M / (M−N) times compared to the conventional device.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のように、第1の発明によれば、O
FDとOFGスイッチをCCD撮像素子上に設け、OF
Gスイッチの開閉時間をOFDスイッチドライバで制御
することにより、信号レベルの飽和を抑制することがで
きるので、信号光の照度が大きい場合でも十分な線形性
が得られる効果がある。
As described above, according to the first invention, O
FD and OFG switches are provided on the CCD
By controlling the opening / closing time of the G switch by the OFD switch driver, the saturation of the signal level can be suppressed, so that there is an effect that sufficient linearity can be obtained even when the illuminance of the signal light is large.

【0033】また、第2の発明によれば、OFDとOF
Gスイッチと行方向並びにOFGスイッチ毎に対応させ
た配線をCCD撮像素子上に設け、さらにOFGスイッ
チの開閉を、行方向並びのスイッチ単位で行うことがで
きるようにOFGスイッチ選択回路を設けることによ
り、信号レベルの飽和を抑制することができるので、信
号光の照度が大きい場合でも十分な線形性が得られる効
果がある。
According to the second invention, OFD and OF
By providing wiring corresponding to the G switch and the row direction and each OFG switch on the CCD image pickup device, and providing the OFG switch selection circuit so that the opening and closing of the OFG switch can be performed in units of switches arranged in the row direction. Since the saturation of the signal level can be suppressed, sufficient linearity can be obtained even when the illuminance of the signal light is large.

【0034】さらに、第3の発明によれば、光電変換素
子の各列に対応し、装置の進行方向に対し平行に設けら
れ、各列の光電変換素子からの出力信号の電荷を列方向
に転送する第1のCCDのセル毎に対応させた配線をC
CD撮像素子上に設け、さらに第1のCCDの転送動作
の制御を、行方向並びのセル単位で行うことができるよ
うにCCD選択回路を設けることにより、信号レベルの
飽和を抑制することができるので、信号光の照度が大き
い場合でも十分な線形性が得られる効果がある。
Further, according to the third aspect of the present invention, the electric charge of the output signal from the photoelectric conversion element of each column is provided in the column direction corresponding to each column of the photoelectric conversion element and provided in parallel with the traveling direction of the device. The wiring corresponding to each cell of the first CCD to be transferred is C
The signal level saturation can be suppressed by providing a CCD selection circuit provided on the CD imaging device and further providing a CCD selection circuit so that the transfer operation of the first CCD can be controlled in units of cells arranged in the row direction. Therefore, there is an effect that sufficient linearity can be obtained even when the illuminance of the signal light is large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態2を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態3を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】 人工衛星に搭載されたプッシュブルーム走査
型撮像装置が二次元画像を得る概念を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a concept of a push-bloom scanning type imaging device mounted on an artificial satellite for obtaining a two-dimensional image.

【図5】 従来のプッシュブルーム走査型撮像装置の構
成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional push-bloom scanning type imaging apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光電変換素子、2 第1のCCD、3 第2のCC
D、4 CCD撮像素子、5 光学系、6 第1のCC
Dドライバ、7 第2のCCDドライバ、8画像処理装
置、9 OFD、10 OFGスイッチ、11 CCD
撮像素子、12 OFGスイッチドライバ、13 CC
D撮像素子、14 OFGスイッチ選択回路、15 第
3の発明によるCCD撮像素子、16 CCD選択スイ
ッチ、17 人工衛星、18 観測視野、19 地表、
20 地表上の一次元画像、21 地表上の二次元画
像、A 衛星の運動方向、B 装置の進行方向。
1 photoelectric conversion element, 2 first CCD, 3 second CC
D, 4 CCD image sensor, 5 optical system, 6 first CC
D driver, 7 second CCD driver, 8 image processing device, 9 OFD, 10 OFG switch, 11 CCD
Image sensor, 12 OFG switch driver, 13 CC
D imaging device, 14 OFG switch selection circuit, 15 CCD imaging device according to the third invention, 16 CCD selection switch, 17 artificial satellite, 18 observation field of view, 19 ground surface,
20 One-dimensional image on the ground, 21 Two-dimensional image on the ground, A satellite's motion direction, B device's traveling direction.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二次元に配列されて複数の行、列を成
し、被観測体からの信号光を検出して電気信号に変換す
る光電変換素子、上記光電変換素子の各列に対応し、装
置の進行方向に対し平行に設けられ、各列の光電変換素
子からの出力信号の電荷を列方向に転送する第1のCC
D(Charge Coupled Device)、
上記第1のCCDの最終段に位置し、装置の進行方向に
対し直交する方向に設けられた第2のCCD、上記光電
変換素子の各列に対応し、装置の進行方向に対し平行す
る位置に、上記光電変換素子からの出力信号の電荷を外
部へ排出するために設けられたOFD(Over Fl
ow Drain)、上記光電変換素子と上記OFDの
間に設けられ、上記光電変換素子からの出力信号の電荷
を上記OFDへ転送し、光電変換素子の露光時間を調節
する機能を有するOFG(Over Flow Gat
e)スイッチを備えるCCD撮像素子と、信号光を上記
CCD撮像素子へ導入する光学系と、上記第1のCCD
を駆動する第1のCCDドライバと、上記第2のCCD
を駆動する第2のCCDドライバと、上記OFGスイッ
チを駆動するOFGスイッチドライバと、上記第2のC
CDから出力される画像信号のA/D変換を行う画像処
理装置とを備えたことを特徴とする撮像装置。
1. A photoelectric conversion element which is arranged two-dimensionally to form a plurality of rows and columns, detects signal light from an object to be observed and converts it into an electric signal, and corresponds to each column of said photoelectric conversion element. , A first CC that is provided in parallel with the traveling direction of the device and transfers the charge of the output signal from the photoelectric conversion element in each column in the column direction.
D (Charge Coupled Device),
A second CCD positioned at the last stage of the first CCD and provided in a direction orthogonal to the traveling direction of the device, a position corresponding to each row of the photoelectric conversion elements and parallel to the traveling direction of the device; OFD (Over Fl) provided for discharging the charge of the output signal from the photoelectric conversion element to the outside.
ow drain), an OFG (Over Flow) provided between the photoelectric conversion element and the OFD and having a function of transferring a charge of an output signal from the photoelectric conversion element to the OFD and adjusting an exposure time of the photoelectric conversion element. Gat
e) a CCD image sensor having a switch, an optical system for introducing signal light to the CCD image sensor, and the first CCD
A first CCD driver for driving the second CCD and the second CCD
, A second CCD driver for driving the OFG switch, and a second CCD driver for driving the OFG switch.
An image pickup apparatus comprising: an image processing apparatus that performs A / D conversion of an image signal output from a CD.
【請求項2】 二次元に配列されて複数の行、列を成
し、被観測体からの信号光を検出して電気信号に変換す
る光電変換素子、上記光電変換素子の各列に対応し、装
置の進行方向に対し平行に設けられ、各列の光電変換素
子からの出力信号の電荷を列方向に転送する第1のCC
D(Charge Coupled Device)、
上記第1のCCDの最終段に位置し、装置の進行方向に
対し直交する方向に設けられた第2のCCD、上記光電
変換素子の各列に対応し、装置の進行方向に対し平行す
る位置に、上記光電変換素子からの出力信号の電荷を、
外部へ排出するために設けられたOFD(Over F
low Drain)、上記光電変換素子と上記OFD
の間に設けられ、上記光電変換素子からの出力信号の電
荷を上記OFDへ転送し、光電変換素子の露光時間を調
節する機能を有するOFG(Over Flow Ga
te)スイッチを備えるCCD撮像素子と、信号光を上
記CCD撮像素子へ導入する光学系と、上記第1のCC
Dを駆動する第1のCCDドライバと、上記第2のCC
Dを駆動する第2のCCDドライバと、上記OFGスイ
ッチを駆動するOFGスイッチドライバと、上記OFG
スイッチへの駆動を外部からの指令により各行に対応し
て選択し、選択された光電変換素子の露光時間を0にす
るOFGスイッチ選択回路と、上記第2のCCDから出
力される画像信号のA/D変換を行う画像処理装置とを
備えたことを特徴とする撮像装置。
2. A photoelectric conversion element which is arranged two-dimensionally to form a plurality of rows and columns, detects signal light from an object to be observed, and converts the signal light into an electric signal, and corresponds to each column of the photoelectric conversion element. , A first CC that is provided in parallel with the traveling direction of the device and transfers the charge of the output signal from the photoelectric conversion element in each column in the column direction.
D (Charge Coupled Device),
A second CCD positioned at the last stage of the first CCD and provided in a direction orthogonal to the traveling direction of the device, a position corresponding to each row of the photoelectric conversion elements and parallel to the traveling direction of the device; The charge of the output signal from the photoelectric conversion element,
OFD provided for discharging to the outside (Over F
low Drain), the photoelectric conversion element and the OFD
And an OFG (Over Flow Ga) having a function of transferring the charge of the output signal from the photoelectric conversion element to the OFD and adjusting the exposure time of the photoelectric conversion element.
te) a CCD image sensor having a switch, an optical system for introducing signal light into the CCD image sensor, and the first CC
D, a first CCD driver for driving D,
D, a second CCD driver for driving the OFG switch, an OFG switch driver for driving the OFG switch,
An OFG switch selection circuit for selecting the drive to the switch corresponding to each row by an external command and setting the exposure time of the selected photoelectric conversion element to 0, and the A of the image signal output from the second CCD. An image pickup apparatus comprising: an image processing apparatus that performs / D conversion.
【請求項3】 二次元に配列されて複数の行、列を成
し、被観測体からの信号光を検出して電気信号に変換す
る光電変換素子、上記光電変換素子の各列に対応し、装
置の進行方向に対し平行に設けられ、各列の光電変換素
子からの出力信号の電荷を列方向に転送する第1のCC
D(Charge Coupled Device)、
上記第1のCCDの最終段に位置し、装置の進行方向に
対し直交する方向に設けられた第2のCCDを備えるC
CD撮像素子と、信号光を上記CCD撮像素子へ導入す
る光学系と、上記第1のCCDを駆動する第1のCCD
ドライバと、第1のCCDへの駆動を外部からの指令に
より各行に対応して選択し、選択されたCCD内での電
荷の転送を制限するCCD選択スイッチと、上記第2の
CCDを駆動する第2のCCDドライバと、上記第2の
CCDから出力される画像信号のA/D変換を行う画像
処理装置とを備えたことを特徴とする撮像装置。
3. A photoelectric conversion element which is arranged two-dimensionally to form a plurality of rows and columns, detects signal light from an object to be observed and converts it into an electric signal, and corresponds to each column of the photoelectric conversion element. , A first CC that is provided in parallel with the traveling direction of the device and transfers the charge of the output signal from the photoelectric conversion element in each column in the column direction.
D (Charge Coupled Device),
A second CCD that is located at the last stage of the first CCD and that is provided in a direction orthogonal to the traveling direction of the device;
A CD imaging device, an optical system for introducing signal light into the CCD imaging device, and a first CCD for driving the first CCD
A driver and a CCD selection switch for selecting the driving of the first CCD corresponding to each row by an external command, and restricting the transfer of electric charges in the selected CCD, and driving the second CCD. An imaging apparatus comprising: a second CCD driver; and an image processing device that performs A / D conversion of an image signal output from the second CCD.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006100713A1 (en) 2005-03-18 2006-09-28 Fujitsu Limited Liquid crystal display device
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CN105547252A (en) * 2015-12-16 2016-05-04 中国科学院地理科学与资源研究所 Crop canopy image acquisition device based on context awareness

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