JP2850902B2 - 画像入力装置 - Google Patents

画像入力装置

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JP2850902B2
JP2850902B2 JP9164377A JP16437797A JP2850902B2 JP 2850902 B2 JP2850902 B2 JP 2850902B2 JP 9164377 A JP9164377 A JP 9164377A JP 16437797 A JP16437797 A JP 16437797A JP 2850902 B2 JP2850902 B2 JP 2850902B2
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康志 佐藤
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、画像入力装置に
関し、特に、移動する被写体を撮影したり、固定された
被写体に対して撮像素子を移動させて撮影するなど撮像
素子に対して、所定速度で相対的に移動する被写体を撮
影して画像を入力する画像入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造に用いるフォトマスクやウェ
ハの外観検査装置等、移動する被写体を固定された撮像
素子で撮影したり、固定された被写体に対して撮像素子
を移動させて撮影するなど撮像素子に対して所定速度で
相対的に移動する被写体を撮影して画像を入力する画像
入力装置としては、例えば、特開平5−76003号公
報に開示されているように、撮像素子としてTDI(Ti
me Delay Integration)CCD(Charge Coupled Devic
e)センサを用いたものが従来からあった。
【0003】図3はこのような従来の画像入力装置の構
成例を示す概略図である。この画像入力装置は、TDI
CCDセンサ1と、バッファアンプ2と、A/D変換器
3と、制御回路4とから概略構成されている。TDIC
CDセンサ1においては、行方向にそれぞれn個、列
(ライン)方向にそれぞれ4個の計(n×4)個のフォ
トダイオード1a,1a,…が配列されており、各フォ
トダイオード1a,1a,…は、同時にある一定時間、
被写体からの反射光又は透過光の受光時にその受光量に
応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷を順次隣接する垂
直シフトレジスタ(図示略)へ転送する。
【0004】各垂直シフトレジスタは、各フォトダイオ
ード1a,1a,…の電荷の蓄積からリセットに至るサ
イクルと同じサイクルで、各フォトダイオード1a,1
a,…から転送された電荷を垂直方向へシフトさせる。
即ち、垂直シフトレジスタは、第1列のデータを第2列
へ、第2列のデータを第3列へ、第3列のデータを第4
列へ、それぞれシフトする。そして、第4列のデータ
は、水平シフトレジスタ1bに転送される。このような
電荷のシフト動作は、制御回路4の制御の下、被写体の
進行方向と同じ方向へ進行速度と同じ電荷転送速度で、
第1行から第n行までの垂直シフトレジスタにつき同時
に行われる。なお、制御回路4は、図示せぬ装置各部の
タイミング制御をも行う。以上の電荷シフト動作によ
り、同一行内の4個のフォトダイオード1aにそれぞれ
蓄積された電荷の被写体の進行方向への積分が行われる
のである。そして、水平シフトレジスタ1bに入力され
た各行毎の電荷の積分値は、水平シフトレジスタ1bか
ら直列に出力され、バッファアンプ2でそれぞれ増幅さ
れた後、A/D変換器3でデジタルデータに変換され
る。
【0005】このような構成によれば、被写体の同じ領
域をTDICCDセンサ1のライン数分重ねて撮影した
のと同様の効果が得られるので、被写体の移動速度が速
いために、TDICCDセンサ1を構成する各フォトダ
イオード1a,1a,…の受光量が少ない場合でも、高
感度の撮影が可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の画像入力装置においては、被写体の進行速度と電荷
転送速度を一致させる等、駆動制御が複雑であるという
欠点があった。また、TDICCDセンサ1自体で各行
毎の電荷の積分を行っているので、検出感度を高めるた
めの積分の段数(ライン数)を変更するには、TDIC
CDセンサ1自体をライン数の多いものに変えなければ
ならないし、その場合には、ライン数が多い分電荷転送
損失が増加するという問題があった。従って、被写体の
明るさに応じた積分量の調整を、簡単かつ損失なく行う
ことができず、汎用性に欠けるという問題があった。
【0007】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、制御が簡単で、しかも被写体の明るさに応じた
積分量の調整を、簡単かつ損失なく行うことができる画
像入力装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明に係る画像入力装置は、撮像素
子に対して相対的に所定速度で所定方向へ移動する被写
体を上記撮像素子で撮影して画像を入力する画像入力装
置において、上記撮像素子は、上記所定方向に対して直
交する方向に沿って設けられ、上記被写体からの光の量
に応じた電気信号を出力する複数本のラインセンサから
なり、上記複数本のラインセンサに対応して設けられ、
それぞれ対応するラインセンサからの電気信号をデジタ
ルデータに変換する複数個のA/D変換器と、上記複数
個のA/D変換器に対応して設けられ、それぞれ対応す
るA/D変換器からのデジタルデータを遅延して、上記
被写体の同一領域に対応したデジタルデータ同士を同一
タイミングでそれぞれ出力する複数個の遅延手段と、上
記複数個の遅延手段からの複数のデジタルデータを加算
する加算処理回路とを備えてなることを特徴としてい
る。
【0009】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の画像入力装置に係り、上記撮像素子は、複数本のラ
イン状に配列された複数個のMOS型センサからなり、
上記加算処理回路は、上記複数個のMOS型センサの各
出力信号を並列処理又は時分割処理することを特徴とし
ている。
【0010】さらに、請求項3記載の発明は、請求項1
又は2記載の画像入力装置に係り、上記各遅延手段は、
1ライン分のデジタルデータを一時記憶するラインメモ
リと、1ライン分のデジタルデータを、上記被写体のあ
る領域が、あるラインセンサの撮影領域から隣接するラ
インセンサの撮影領域へ移動する時間にほぼ等しい時間
遅延するディレイラインとからなることを特徴としてい
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の態様について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図1はこの発明の一実施例である画像
入力装置の電気的構成を示す概略図である。この例の画
像入力装置は、撮像素子11と、制御回路12と、バッ
ファアンプ13と、A/D変換器14と、ラインメモリ
15と、ディレイライン16と、加算処理回路17とか
ら概略構成されている。
【0012】撮像素子11は、4本のラインセンサ11
1〜114からなり、各ラインセンサ111〜114は、水
平方向にそれぞれn個のフォトダイオード11a,11
a,…が配列されており、各フォトダイオード11a,
11a,…は、同時にある一定時間、被写体からの反射
光又は透過光の受光時にその受光量に応じた電荷を蓄積
し、制御回路12から供給される電荷転送信号に基づ
き、蓄積した電荷を順次水平方向へ転送する。なお、制
御回路12は、図示せぬ装置各部のタイミング制御をも
行う。
【0013】バッファアンプ131〜134は、それぞれ
対応するラインセンサ111〜114から出力される電荷
に応じた信号を所定の増幅度で増幅して出力する。A/
D変換器141〜144は、それぞれ対応するバッファア
ンプ131〜134の出力信号を量子化することによりデ
ジタルデータに変換して出力する。各バッファアンプ1
1〜134の出力信号のレベルは小さいので、そのレベ
ルに応じてA/D変換器141〜144の量子化ビット数
を設定する。各ラインメモリ15は、対応するA/D変
換器141〜144又はディレイライン16から供給され
る1ライン分の全デジタルデータ(以下これをデータブ
ロックLという)を一時記憶する。
【0014】各ディレイライン16は、対応するライン
メモリ15から供給されるデジタルデータを、加算処理
回路17において、各ラインセンサ111〜114が被写
体の同一の領域を撮影して得られた電荷に対応したデジ
タルデータ同士が加算されるように処理タイミングを調
整するために、所定時間遅延して出力する。この所定時
間は、被写体のある領域が、あるラインセンサの撮影領
域から隣接するラインセンサの撮影領域へ進行する時間
(撮影周期)にほぼ等しい。加算処理回路17は、各ラ
インセンサ111〜114の同一行内の4個のフォトダイ
オード11aにそれぞれ蓄積された電荷に対応したデー
タブロックLの被写体の進行方向への積分を行うため
に、ラインメモリ15又はディレイライン16からそれ
ぞれ供給されるデジタルデータDAI1〜DAI4の各データ
ブロックLを加算して出力する。
【0015】次に、上記構成の画像入力装置の動作につ
いて、図2に示すタイミングチャート参照して説明す
る。まず、図1に示すように、被写体が撮像素子11の
受光面に対して図中の進行方向へ一定速度で移動する
と、ラインセンサ111〜114の各フォトダイオード1
1a,11a,…には、同時にある一定時間、被写体か
らの反射光又は透過光の入射光量に応じた電荷が蓄積さ
れるので、各フォトダイオード11a,11a,…に蓄
積された電荷は、制御回路12から供給される電荷転送
信号に基づいて順次水平方向へ転送される。
【0016】次に、各ラインセンサ111〜114から出
力された電荷に応じた信号は、それぞれ対応するバッフ
ァアンプ131〜134において所定の増幅度で増幅され
た後、対応するA/D変換器141〜144においてデジ
タルデータDA1〜DA4に変換される。図2(1)〜
(4)に示すように、デジタルデータDA1〜DA4は、被
写体の進行速度及び各領域に対応したデータブロックL
が時系列で連なって構成されている。なお、図2におい
て、同一符号のデータブロックLは、被写体の同一領域
を撮影して得られた電荷に対応した1ライン分のデジタ
ルデータであるが、全く同一のデータ内容でないことは
いうまでもない。
【0017】次に、各A/D変換器141〜144から、
それぞれ出力されたデジタルデータDA1〜DA4は、デー
タブロックL毎に対応するラインメモリ15に一時記憶
される。そして、図2(1)に示すデジタルデータDA1
を構成する各データブロックLは、3つのディレイライ
ン16及び2つのラインメモリ15により、撮影周期の
3周期分の遅延及び2度の一時記憶がなされ、同図
(5)に示すデジタルデータDAI1として加算処理回路
17に入力される。同様に、同図(2)に示すデジタル
データDA2を構成する各データブロックLは、2つのデ
ィレイライン16及び1つのラインメモリ15により、
撮影周期の2周期分の遅延及び1度の一時記憶がなさ
れ、同図(6)に示すデジタルデータDAI2として加算
処理回路17に入力される。
【0018】また、同図(3)に示すデジタルデータD
A3を構成する各データブロックLは、1つのディレイラ
イン16及び1つのラインメモリ15により、撮影周期
の1周期分の遅延及び1度の一時記憶がなされ、同図
(7)に示すデジタルデータDAI 3として加算処理回路
17に入力される。同図(4)に示すデジタルデータD
A 3を構成する各データブロックLは、そのまま同図
(8)に示すデジタルデータDAI4として加算処理回路
17に入力される。以上の処理により、同図(5)〜
(8)から分かるように、加算処理回路17には、被写
体の同一の領域を撮影して得られた電荷に対応したデー
タブロックL同士が同一のタイミングで入力されること
になる。
【0019】これにより、加算処理回路17は、撮影周
期毎に、ラインメモリ15又はディレイライン16から
順次供給されるデジタルデータDAI1〜DAI4の各データ
ブロックLを加算してスキャンラインデータDSLとして
順次出力する(同図(9)参照)。以上の動作により、
各ラインセンサ111〜114の同一行内の4個のフォト
ダイオード11aにそれぞれ蓄積された電荷に対応した
データブロックLの被写体の進行方向への積分が行われ
る。
【0020】このように、この例の構成によれば、制御
回路12は、従来のように電荷を被写体の進行方向へそ
の進行速度に一致させて転送するように制御する必要は
なく、撮像素子11の各ラインセンサ111〜114に、
各フォトダイオード11aに蓄積された電荷を水平方向
へ転送させるための電荷転送信号を供給すれば良いの
で、制御が簡単にできる。
【0021】また、検出感度を高めるための積分処理を
デジタルデータの段階で行っているので、被写体の明る
さに応じた積分量を調整するためには、ラインセンサの
本数を変更すると共に、それに応じてラインメモリ15
及びディレイライン16の個数を増加させれば良いの
で、簡単に構成できる。また、ラインセンサの本数を増
加させても、従来のような電荷段階での積分処理を行わ
ないので、電荷転送損失が増加することはない。
【0022】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、撮像素子11として4本のライン
センサ111〜114を用いた例を示したが、これに限定
されず、MOS型センサを用いても良い。この場合に
は、複数のライン状に配列したセンサの出力信号を並列
処理又は時分割処理することにより、ラインセンサ11
1〜114を用いた場合と同様な効果を得ることが可能で
ある。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像入
力装置によれば、検出感度を高めるための積分処理をデ
ジタルデータの段階で行っているので、制御が簡単であ
る。また、被写体の明るさに応じた積分量を調整するた
めには、ラインセンサの本数を変更すると共に、それに
応じて遅延手段の構成を変更すれば良いので、簡単に構
成できる。さらに、ラインセンサの本数を増加させて
も、従来のような電荷段階での積分処理を行わないの
で、電荷転送損失が増加することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例である画像入力装置の電気
的構成を示す概略図である。
【図2】同画像入力装置の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。
【図3】従来の画像入力装置の電気的構成例を示す概略
図である。
【符号の説明】
11 撮像素子 111〜114 ラインセンサ 11a フォトダイオード 12 制御回路 131〜134 バッファアンプ 141〜144 A/D変換器 15 ラインメモリ(遅延手段) 16 ディレイライン(遅延手段) 17 加算処理回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子に対して相対的に所定速度で所
    定方向へ移動する被写体を前記撮像素子で撮影して画像
    を入力する画像入力装置において、 前記撮像素子は、前記所定方向に対して直交する方向に
    沿って設けられ、前記被写体からの光の量に応じた電気
    信号を出力する複数本のラインセンサからなり、前記複
    数本のラインセンサに対応して設けられ、それぞれ対応
    するラインセンサからの電気信号をデジタルデータに変
    換する複数個のA/D変換器と、 前記複数個のA/D変換器に対応して設けられ、それぞ
    れ対応するA/D変換器からのデジタルデータを遅延し
    て、前記被写体の同一領域に対応したデジタルデータ同
    士を同一タイミングでそれぞれ出力する複数個の遅延手
    段と、 前記複数個の遅延手段からの複数のデジタルデータを加
    算する加算処理回路とを備えてなることを特徴とする画
    像入力装置。
  2. 【請求項2】 前記撮像素子は、複数本のライン状に配
    列された複数個のMOS型センサからなり、 前記加算処理回路は、前記複数個のMOS型センサの各
    出力信号を並列処理又は時分割処理することを特徴とす
    る請求項1記載の画像入力装置。
  3. 【請求項3】 前記各遅延手段は、1ライン分のデジタ
    ルデータを一時記憶するラインメモリと、1ライン分の
    デジタルデータを、前記被写体のある領域が、あるライ
    ンセンサの撮影領域から隣接するラインセンサの撮影領
    域へ移動する時間にほぼ等しい時間遅延するディレイラ
    インとからなることを特徴とする請求項1又は2記載の
    画像入力装置。
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