JPH0735992A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH0735992A
JPH0735992A JP5175761A JP17576193A JPH0735992A JP H0735992 A JPH0735992 A JP H0735992A JP 5175761 A JP5175761 A JP 5175761A JP 17576193 A JP17576193 A JP 17576193A JP H0735992 A JPH0735992 A JP H0735992A
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JP
Japan
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solid
pixel
ccd
prisms
optical axis
Prior art date
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Withdrawn
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JP5175761A
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English (en)
Inventor
Koichi Takada
浩一 高田
Hisato Wake
久人 和気
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Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
Original Assignee
Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Tochigi Nikon Corp, Nikon Corp filed Critical Tochigi Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像装置の解像度を向上し、画素間の出
力のばらつきを補正する。 【構成】 光軸2上に1対のプリズムP,Qを配置し、
プリズムP,Qをそれぞれ圧電アクチュエータ5,6で
駆動させて、光軸2を変位させ、CCD4により変位し
た画像を読み取り、合成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1次元固体撮像素子
(以下、CCD)を使用した固体撮像装置に係り、特に
高解像度化を図り、CCDの画素間の感度のばらつきを
補正するのに好適な固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、画素がライン状に配列された
CCDを用いたイメージスキャナでは、原稿あるいは撮
像装置を副走査方向にシフトしながら、何度も撮像する
事によって二次元の画像を得ている。即ち、副走査方向
の解像度は、機械的な送り幅により決定されるもので、
容易に変更可能なものである。
【0003】一方、主走査方向の解像度は、CCDの画
素数によって決定されてしまうので、解像度を上げるに
は、画素数の多いCCDを用いることになるが、一般
に、画素数の多いCCDは高価である。そこで、使用す
るCCDの画素数以上の解像度を安価に得るために、様
々な手段が考案されてきた。
【0004】光軸上に軸で支持した平行平板ガラスやミ
ラーなどを挿入し、それを振動させ、光軸をずらした
り、CCDを振動させる手法もその1つである。画素間
の不感領域を補間して高解像度化を図るために、画素ピ
ッチの1/nだけシフトさせながらCCDによりn回読
み取り、合成させれば、より高解像度化が図れる。
【0005】また、画素数の多い一次元CCDにおいて
は、集積密度の都合上、1画素おきに第1相と第2相の
2つのCCD電荷転送レジスタに振り分ける構造をとっ
ているものがある。このようなCCDでは、第1相と第
2相とに若干の出力差が生じる。このため、このような
CCDを使用する場合には、この2つの相の間のばらつ
きを補正する必要がある。そこで従来は、図7に示すよ
うに、隣接する2つの画素MiとMi+1とを(Mi
i+1)/2の演算を行って平均化することで補正して
いた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のガラスやミラー
を挿入して解像度を高める方法は、光軸を画素ピッチの
1/nだけずらせば高解像度化を図れるが、ガラスやミ
ラーを軸で支持するものは、軸の耐久性やガタの点から
再現性に課題を残すものと思われる。二次元CCDを使
用する装置と比較して、一次元CCDを用いたイメージ
スキャナでは、再現性の低い機構は副走査読み取りの点
で不向きである。
【0007】また、上記の隣接2画素の平均化の手法
は、構造的には何ら手を加えなくても良く、ソフトウェ
アだけで処理できるという長所があるが、反面、本来の
信号が急激に変化している部分での解像度が落ちる欠点
があった。即ち、輪郭がぼやけてしまうわけで、CCD
の持つ本来の解像度が得られない原因となっていた。
【0008】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、従来の光学系の設計をあまり変更することな
く、解像度を向上し、画素間の出力のばらつきを補正す
ることのできる、耐久性の高い安価な固体撮像装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の固体撮
像装置は、1次元CCD4と、原稿1からの光をCCD
4へ導くレンズ3と、光を屈折させる1対のプリズム
P,Qと、プリズムP,Qに結合されプリズムP,Qの
間隔を変位させるための圧電アクチュエータ5,6と、
CCD4と圧電アクチュエータ5,6とを制御する制御
部8とを備えることを特徴とする。
【0010】請求項2に記載の固体撮像装置は、1対の
プリズムP,Qの少くともいずれか一方の移動により、
光軸2をCCD4の1画素分移動させることを特徴とす
る。
【0011】請求項3に記載の固体撮像装置は、1対の
プリズムP,Qの少くともいずれか一方の移動により、
光軸2をCCD4の1/2画素分移動させることを特徴
とする。
【0012】請求項4に記載の固体撮像装置は、1対の
プリズムP,Qの移動により、光軸2をCCD4のそれ
ぞれ1/4画素分及び1/2画素分移動させることを特
徴とする。
【0013】請求項5に記載の固体撮像装置は、1対の
プリズムP,Qの移動により、光軸2をCCD4のそれ
ぞれ1/2画素分及び1画素分移動させることを特徴と
する。
【0014】
【作用】請求項1に記載の固体撮像装置においては、1
対の圧電アクチュエータ5,6の駆動電圧の変化によ
り、1対のプリズムP,Qの変位量を調整し、その間の
間隔を変えて、CCD4の並びの方向に光軸をずらすよ
うにしたので、耐久性のある装置により解像度を向上
し、出力のばらつきを補正することができる。
【0015】請求項2に記載の固体撮像装置において
は、同一点の画像を1画素分移動させてCCD4で2回
取り込むことができ、2つの画像のデータを平均化する
ことにより、2つのCCDの電荷転送レジスタを持つ、
CCD4の画素の出力のばらつきを補正することができ
る。
【0016】請求項3に記載の固体撮像装置において
は、同一点の画像を1/2画素分移動させてCCD4で
取り込むことにより2通りのデータを得ることができ、
画素間の補間を行い、解像度を2倍とすることができ
る。
【0017】請求項4に記載の固体撮像装置において
は、同一点の画像を一方のプリズムPの移動により光軸
をCCD4の1/4画素分移動させ、他方のプリズムQ
の移動により光軸をCCD4の1/2画素分移動させ
て、4通りのデータを得ることにより、解像度を4倍と
することができる。
【0018】請求項5に記載の固体撮像装置において
は、同一点の画像を一方のプリズムPの移動により光軸
をCCD4の1/2画素分移動させて2通りのデータを
得ることができ、解像度を2倍とすることができる。ま
た他方のプリズムQの移動により光軸をCCD4の1画
素分移動させて得られた2通りのデータを平均化するこ
とにより、CCD4の画素の出力のばらつきを補正する
ことができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の固体撮像装置の一実施例を図
面を参照して説明する。
【0020】図1に本発明の一実施例の構成を示す。図
1において、図示しない光源により照射される原稿1か
らの反射光または透過光の光軸2上には、レンズ3、1
対のプリズムP,Q、CCD4が順次配置されている。
プリズムP,Qは、それぞれバイモルフ型圧電アクチュ
エータ5,6の一端に固定されており、圧電アクチュエ
ータ5,6の他端は、それぞれ基板7に固定されてい
る。また、CCD4及び圧電アクチュエータ5,6は、
それぞれ制御部8で駆動制御される。
【0021】レンズ3は、原稿1からの光をCCD4上
に結像させるものである。プリズムP,Qは光学的に対
称に配置されており、光軸2の方向を屈折させる。この
とき、圧電アクチュエータ5,6に印加される駆動電圧
により、その変位量が調節され、プリズムP,Q間の距
離が変化して光軸2が平行移動する。
【0022】次に本実施例の作用を、8画素のCCD4
を用いて4倍の解像度を得る場合について説明する。図
2に示すように、まずプリズムPを動かすことにより、
光軸2がCCD4の1/4画素分だけずれるように、圧
電アクチュエータ5の駆動電圧を調整する。このときの
プリズムPの変位量はd1である。一方、プリズムQ
を、光軸が1/2画素分だけずれるように同様に調整す
る。このときのプリズムQの変位量はd2である。この
ようにすると、圧電アクチュエータ5,6に対する駆動
電圧の印加により、光軸2の変位量d3は4通りに変化
する。
【0023】即ち、変位量d3は、プリズムPとQをい
ずれも変位させない第1の状態(あるいは変位させた基
準の状態)、プリズムPを変位量d1だけ変位させた第
2の状態、プリズムQを変位量d2だけ変位させた第3
の状態、または、プリズムPを変位量d1だけ変位さ
せ、かつ、プリズムQを変位量d2だけ変位させた第4
の状態、に変化する。
【0024】これにより、図3に示すように、圧電アク
チュエータ5,6に駆動電圧を印加しない第1の状態
(所定の駆動電圧を印加した基準の状態)の場合のデー
タA(A0乃至A7)と、圧電アクチュエータ5に光軸
2の変位量が1/4画素分となるような駆動電圧を印加
した第2の状態の場合のデータB(B0乃至B7)と、
圧電アクチュエータ6に光軸2の変位量が1/2画素分
となるような駆動電圧を印加した第3の状態の場合のデ
ータC(C0乃至C7)と、圧電アクチュエータ5,6
にそれぞれ光軸の変位量が1/4画素分及び1/2画素
分となるような駆動電圧を印加した第4の状態の場合の
データD(D0乃至D7)の、4通りのデータが得られ
る。
【0025】これらのデータを、それぞれ1回ずつ順次
CCD4で読み取って合成することにより、1ラインで
32個のデータ(1/4画素分づつずれているデータA
0乃至D7)を得ることができ、4倍の解像度を得るこ
とができる。
【0026】次に、第1相と第2相の2つのCCD電荷
転送レジスタを振り分ける構造のCCD4を使用すると
きに、画素間のデータのばらつきを補正する場合につい
て、図4を参照して説明する。この場合も、CCD4が
8画素の場合であり、装置は図1に示すものと同様であ
る。
【0027】最初に、第1の状態(基準の状態)で、画
像を読みとり、CCD4のデータE(E0乃至E7)を
得る。次に、圧電アクチュエータ5,6の少くともいず
れか一方を用いて、光軸2の変位量d3がCCD4の1
画素分になるように、駆動電圧を調整する。そして同一
の画像について、CCD4により読み取り、データF
(F0乃至F7)を求める。
【0028】データFはデータEに対して1画素分だけ
ずれている。したがって、画素E1で検出された画像点
は、画素F0で検出されている。同様に、画素E2で検
出された画像点は画素F1で検出され、画素E3で検出
された画像点は画素F2で検出される。以下、同様に、
検出点が1画素分だけずれることになる。そこで、デー
タEiと、これと同一の画像点を検出しているデータF
i-1とを、(Ei+Fi-1)/2の演算を行って平均化す
ることにより、最終データ(補正データ)を求める。こ
のように、同一の画像点のデータを平均化しているの
で、補正データはぼけないことになる。ただし、端部の
画素E0に対応するもう1つの検出点は存在しないた
め、このデータはそのままとされる。
【0029】表1に、2つのプリズムP,Qの変位量の
組み合わせによる効果の例を示す。
【0030】
【表1】
【0031】表1において、(a)は、プリズムP,Q
のいずれか一方の変位量を、光軸2がCCD4上で1画
素分だけ移動する量とした場合で、図4のデータE,F
が得られ、対応するデータEiとFi-1とを平均化するこ
とにより、補正後のデータ列(Ei+Fi-1)/2が得ら
れ、画素間のばらつきを補正することができる。
【0032】(b)は、プリズムP,Qのいずれか一方
の変位量を、光軸2がCCD4上で1/2画素分だけ移
動する量とした場合で、図3のデータA,Cが得られ、
解像度が2倍となる。
【0033】(c)は、プリズムP,Qの一方の変位量
を1/4画素分とし、他方の変位量を1/2画素分とし
た場合で、図3のデータA,B,C,Dが得られ、解像
度が4倍となる。
【0034】(d)は、プリズムP,Qの一方の変位量
を1/2画素分とし、他方の変位量を1画素分とした場
合で、解像度が2倍となり、しかも画素間のばらつきを
補正することができる。
【0035】すなわち、例えば図5に示すように、プリ
ズムP,Qを基準位置に配置し、データH(H0乃至H
7)を得る。次に、プリズムPを1/2画素分だけずら
してデータI(I0乃至I7)を得る。さらに、プリズ
ムQを1画素分だけずらしてデータJ(J0乃至J7)
を得る。さらにまた、プリズムPを1/2画素分だけず
らすとともに、プリズムQを1画素分だけずらして(す
なわち、光軸2を合計3/2画素分だけずらして)、デ
ータK(K0乃至K7)を得る。
【0036】次に、相互に1/2画素分だけずれている
データHとIを合成して、2倍の解像度のデータH+I
を得る。同様に、相互に1/2画素分だけずれているデ
ータJとKを合成して、2倍の解像度のデータJ+Kを
得る。
【0037】さらに、このデータH+IとデータJ+K
は、相互に1画素分だけずれているため、同一画素点に
対応するデータHiとJi-1の平均値(Hi+Ji-1)/2
と、データIiとKi-1の平均値(Ii+Ki-1)/2を演
算して、2倍の解像度の補正データを得ることができ
る。
【0038】あるいはまた、図6に示すように、データ
H乃至Kを得た後、相互に1画素分だけずれているデー
タHとJの同一画像点のデータHiとJi-1の平均値(H
i+Ji-1)/2と、データIiとKi-1の平均値(Ii
i-1)/2を先に演算する。そして、その後、相互に
1/2画素分だけずれているデータ(Hi+Ji-1)/2
と、(Ii+Ki-1)/2を合成して、2倍の解像度の補
正データを得るようにすることもできる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置によれば、1対のプリズムをそれぞれアクチュエー
タで変位させて光軸を移動制御するようにしたので、安
価で耐久性に優れた装置により、高解像度を得ることが
できる。また、CCDの画素間のばらつきを輪郭部分の
シャープさを犠牲にせずに、確実に補正することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体撮像装置の一実施例の構成を示す
模式図である。
【図2】図1のプリズムの移動による光軸の変位を示す
説明図である。
【図3】本発明の固体撮像装置の一実施例によって読み
取ったデータの合成法の一例を示す説明図である。
【図4】本発明の固体撮像装置の一実施例によって読み
取ったデータの平均化法の一例を示す説明図である。
【図5】表1の(d)の処理を説明する図である。
【図6】表1の(d)の他の処理を説明する図である。
【図7】従来の固体撮像装置によるデータの平均化法の
一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 原稿 2 光軸 3 レンズ 4 CCD(一次元固体撮像素子) 5,6 圧電アクチュエータ 8 制御部 P,Q プリズム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次元固体撮像素子と、 原稿からの光を前記固体撮像素子へ導くレンズと、 前記光を屈折させる1対のプリズムと、 前記プリズムに結合され、前記プリズムの間隔を変位さ
    せるためのアクチュエータと、 前記固体撮像素子と前記アクチュエータとを制御する制
    御部とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記1対のプリズムの少なくともいずれ
    か一方の移動により、光軸を前記固体撮像素子の1画素
    分移動させることを特徴とする請求項1記載の固体撮像
    装置。
  3. 【請求項3】 前記1対のプリズムの少なくともいずれ
    か一方の移動により、光軸を前記固体撮像素子の1/2
    画素分移動させることを特徴とする請求項1記載の固体
    撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記1対のプリズムの移動により、光軸
    を前記固体撮像素子のそれぞれ1/4画素分および1/
    2画素分移動させることを特徴とする請求項1記載の固
    体撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記1対のプリズムの移動により、光軸
    を前記固体撮像素子のそれぞれ1/2画素分および1画
    素分移動させることを特徴とする請求項1記載の固体撮
    像装置。
JP5175761A 1993-07-16 1993-07-16 固体撮像装置 Withdrawn JPH0735992A (ja)

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