JPH1098649A

JPH1098649A - Ｃｃｄラインセンサ

Info

Publication number: JPH1098649A
Application number: JP8251490A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Masutani; 忠義増谷
Original assignee: G T B KK
Current assignee: G T B KK
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＣＤセンサで画像取り込みを行うには所要
量の蓄積電荷を必要とするため、高速移動する被写体や
低輝度のものは撮像できない。【解決手段】ｍ行、ｎ列構成のＣＣＤ素子群よりなる
感光部と、前記各素子に蓄積された電荷を次行に順次転
送させる転送手段と、前記転送に伴い最終行から掃き出
された電荷を１行単位で取り込み、その電荷をシリアル
に読み出す読出部とで構成されるセンサであって、この
センサを用いて、該センサと相対移動する被写体を撮像
する時、感光部にて、被写体像の電荷蓄積を行いつつ、
移動する被写体像に追随して蓄積電荷を転送させること
により、電荷蓄積時間を増大させたラインセンサとして
機能させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤラインセン
サに関し、特に移動している被写体や原稿を高感度で撮
像できるＣＣＤラインセンサおよびこれを適用した各種
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤラインセンサは図１に示すよう
に、感光部Ａは受光素子が直線状に配列されたものであ
り、個々の受光素子において、そこに入射した光は光電
変換されて電荷蓄積される。その蓄積電荷は、感光部Ａ
に隣接する読出部Ｃに所定のタイミングで一斉に転送さ
れ、それらの転送された電荷は出力部Ｄの方に順次転送
されることにより、その出力部Ｄからシリアルのデータ
として読み出される。

【０００３】このＣＣＤラインセンサを原稿上にてセン
サ方向と直交する方向に移動させると同時に、感光部Ａ
での電荷蓄積および読出部Ｃでのデータ読み出しを繰り
返すことにより、原稿が読み取られて２次元の撮像デー
タが得られる。これがイメージスキャナーやファクシミ
リにおける信号読み出し部の機構である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで受光素子には
固有の内部雑音が含まれ、蓄積電荷が少ない場合は蓄積
電荷の量と雑音成分の比率(Ｓ／Ｎ比)が小さくなり撮像
信号の品質が低下するため、所要量の電荷蓄積、つま
り、所定長の蓄積時間が必要となる。しかし、原稿が移
動していると、電荷蓄積時間は、原理的に被写体像が１
画素上を移動する時間以上にできないため、従来のイメ
ージスキャナー等においては必然的に読み取り速度は遅
く、そのため高速読み取りできる装置の開発が待たれて
いた。

【０００５】又、撮像対象が移動している例として、ベ
ルトコンベア上に搬送される製品をＣＣＤセンサを用い
たカメラで撮像し、予め撮像した基準の画像データと比
較することにより、製品の外観検査を行う自動検査装置
がある。この場合のＣＣＤセンサには２次元のイメージ
センサが使用されるが、その場合でも電荷蓄積時間は、
前述と同様に、被写体像が１画素上を移動する時間以上
にできないため、やはり高速で搬送される製品を検査す
ることはできなかった。

【０００６】従って本発明はイメージスキャナー等の使
用に適した高感度のＣＣＤラインセンサを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のＣＣＤラインセ
ンサは１次元のセンサとして機能するものであるが、素
子構造が２次元のイメージセンサに似るため、最初に２
次元のＣＣＤイメージセンサの構造を述べる。このＣＣ
Ｄイメージセンサには、光電変換する感光部とこの感光
部で得られる画像信号を一時蓄積する蓄積部とが分離し
ているフレーム転送型と、感光部と蓄積部とが１列単位
で交互に配置されるインタライン型とがあり、今日では
チップ面積を小さくできることと、後述するスミアの影
響を排除できることからインタライン型のものが一般に
使用されているが、本発明の構造がとりわけフレーム転
送型のものに似るため、ここではフレーム転送型のもの
についてその構造を述べる。

【０００８】図２は例えば、５行、６列にＣＣＤ素子が
配列された感光部Ａと、それと同数の素子からなる蓄積
部Ｂと、読出部Ｃとからなるフレーム転送型ＣＣＤエリ
アセンサを示している。

【０００９】感光部Ａにおいて所定の期間(ＮＴＳＣ方
式における“１フィールド期間")の間に撮影像が光電変
換され電荷蓄積される。その感光部Ａに蓄積された電荷
は、所定のタイミング(“垂直帰線期間")で垂直一括転
送パルスφ_Iの印加により、蓄積部Ｂへ一斉に転送され
る。そして、蓄積部Ｂに転送された信号電荷は、所定の
タイミング(“水平帰線期間")で垂直順次転送パルスφ_S
の印加により、読み出され、水平１ライン(１行)分のデ
ータが読出部Ｃに転送される。この読出部Ｃでは、所定
のタイミング(“水平操作期間")で水平転送パルスφ_Hの
印加により、出力部Ｄの方へ順次転送されることによ
り、この出力部Ｄから１ライン毎に電荷が時系列の出力
信号として読み出される。

【００１０】さて、感光部において光電変換により生じ
た電荷も捕捉手段がなければオーバーフローして消滅し
てしまうが、その感光部の転送電極にパルスを印加して
電位井戸部を形成すれば、電位の深くなった箇所に電荷
が留まるようになり、電荷を蓄積できる。ここでパルス
の印加点をシフトさせれば、電位井戸部も同じようにシ
フトし、それに伴い電位井戸内に留まっていた電荷も移
動する。これが電荷転送のメカニカズムであり、電位井
戸部を移動させるために印加するパルスが上述した転送
パルスである。

【００１１】ここで、感光部Ａにはシャッター機能は持
たないため、蓄積された電荷が蓄積部Ｂに転送される間
も電荷蓄積は引き続き行われるが、その転送が瞬時に行
われるためこの転送の間に蓄積される電荷は無視され
る。しかし被写体が高輝度であれば転送の間に無視てき
ない程度の電荷蓄積が行われ、その結果、被写体像が電
荷の転送方向に尾を引くようになる。この現象がスミア
と呼ばれるものである。

【００１２】さて図３に示したものが本発明に係わるＣ
ＣＤラインセンサであり、感光部Ａと読出部Ｃとからな
り、図２における電荷蓄積部Ｂを持たない。この感光部
Ａは本来、ＣＣＤシフトレジスタそのものによって構成
されているため、受光(電荷蓄積)中にあっても電位井戸
を移動させることにより、光電変換を行いつつ電荷を感
光部Ａ上で転送できる。そこで、この感光部Ａ上で被写
体像が移動している時、その移動に追随して、感光部Ａ
における蓄積電荷を移動させるよう、転送パルス(図２
で示した垂直順次転送パルスφ_Sと同じもの)を入力すれ
ば、同一の像に対して電荷の転送中、継続して電荷蓄積
できることになる。垂直順次転送パルスφ_Sとしては、
図４に示すような４相のパルスφ_S1、φ_S2、φ_S3、φ_S4
が用いられる。

【００１３】さて、感光部Ａでの電荷転送に伴い、この
感光部Ａから掃き出される水平１ライン分の電荷は、読
出部Ｃに取り込まれ、その電荷は、水平転送パルスφ_H
の印加により、“水平走査期間"に相当するタイミング
で出力部Ｄに順次転送されることにより、その出力部Ｄ
から１ライン分の電荷が時系列の出力信号として読み出
される。ここで、感光部Ａでの電荷転送に伴い、読出部
Ｃには所定のサイクルで次々と１ライン分の電荷が取り
込まれるため、この読出部Ｃからのデータ読み出しは1
サイクル内で行う。

【００１４】このように図３に示したＣＣＤセンサは実
質的にラインセンサとして機能するものであり、そのラ
インセンサは、被写体像が感光部Ａ上にある期間中、電
荷蓄積を継続して行うため電荷蓄積時間を十分に確保で
き、例えば感光部Ａにおける転送方向の素子数(図３に
おける行数)をｍとすれば、従来の１行配列のラインセ
ンサと比較して電荷蓄積時間は理論的にｍ倍になり、高
感度のラインセンサを実現できる。又、電荷の転送中に
おいても電荷の蓄積を行うが、その転送を被写体像の移
動に追随して行うため上述したスミアは基本的に発生し
ない。

【００１５】図３に示したｍ(＝５)行、ｎ(＝６)列構成
のＣＣＤイメージセンサは、ｎビット素子長のラインセ
ンサとして機能するが、例えばバーコードの読み取りの
ごとく、ライン長さを必要としない場合は、図５に示し
たごとく、ｎ＝１とした５行、１列構成のものでよい。
これは従来のラインセンサと使用時のセンサの向きが９
０°異なる。

【００１６】尚、感光部Ａと読出部Ｃからなるデバイス
としては“フルフレーム型ＣＣＤ"と呼ばれるものがあ
る。これは、感光部Ａにシャッターを備え、シャッター
の開期間で光電変換および電荷蓄積を行い、次のシャッ
ター閉期間で感光部Ａから読出部Ｃへ、蓄積電荷を１ラ
インづつ転送しては、その読出部Ｃから信号を読み出し
ている。このフルフレーム型ＣＣＤレジスタは機械シャ
ッターを備えるために動作速度が遅く、従って基本的に
静止画が撮像対象となる。

【００１７】本発明のＣＣＤイメージセンサはこのフル
フレーム形ＣＣＤとデバイス構造が基本的に同じである
ため、同様の製造方法で本発明のＣＣＤラインセンサを
製造できる利点がある。

【００１８】ところで、商用電源で点灯する光源は６０
Ｈｚ(５０Ｈｚ)の場合１秒間に１２０回(１００回)点滅
を繰り返しているため、フリッカを伴い、特に蛍光灯や
水銀灯ではそのフリッカの程度が大きい。撮影時にこの
ような光源を用いた場合には、フリッカにより、撮影画
面に明暗の縞模様が入る。そこで感光部での電荷蓄積時
間(撮影時間)を商用電源における半周期(１／１２０秒
(／１００秒))もしくはこれの整数倍とすれば、各電荷
蓄積時間における入光量は一定となるため縞模様の発生
を抑えることができる。

【００１９】このフリッカ対策を行うには、感光部での
電荷蓄積時間を商用電源の半周期の整数倍にすればよ
く、それを請求項２では電子的に行い、請求項３では機
械的に行っている。これとは別に請求項４にあるよう
に、センサと被写体との間の相対移動速度を調整しても
よい。

【００２０】本発明のＣＣＤラインセンサの適用例とし
ては請求項５に示すイメージスキャナー、請求項６に示
す全方位カメラおよび請求項７に示す自動検査装置を提
示することができ、それらの具体的な構成については以
下に述べる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図６は、本発明のＣＣＤラインセ
ンサを用いたイメージスキャナーを示している。１は定
位置にセットされた原稿であり、２は原稿１に対して読
み取り箇所を照らすランプである。その原稿１は投影レ
ンズ３を通じてＣＣＤラインセンサ４の感光部Ａに結像
される。５は、ランプ２、投影レンズ３と共にＣＣＤラ
インセンサ４を矢印ａ方向に一定の速度Ｖでスキャンさ
せるための走査機構である。尚、原稿１のセット面とＣ
ＣＤラインセンサ４との高さを低減するために、実際の
装置では、ミラーを配置して投影レンズ３の光路を９０
°折曲している。

【００２２】このようにＣＣＤラインセンサ４を移動さ
せたとき、感光部Ａ上で原稿1の投影像も矢印ａの方
向、つまり読出部Ｃの方に移動するがその移動速度ｖは
投影レンズ３の焦点距離から知ることができる。その移
動速度ｖで感光部Ａ上の蓄積電荷を転送する垂直順次転
送パルスφ_Sおよび読出部Ｃからシリアルに読み出すた
めの水平転送パルスφ_Hを作成するのが、水平転送パル
ス作成回路６および１／ｎ分周器７である。

【００２３】これらの転送パルスがＣＣＤラインセンサ
４に供給されることにより、読出部Ｃより読み出された
データは増幅器８、Ａ／Ｄ変換器９を通じてバッファメ
モリ１０に記憶される。１１は、ＣＣＤラインセンサ４
のスキャン位置を走査機構５から得て、そのスキャン位
置に基づき、前記メモリ１０に書き込みアドレスを送出
するアドレス作成回路である。

【００２４】バッファメモリ１０に記憶された画像デー
タは適したインタフェイス１２を通じてコンピュータに
読み込まれる。

【００２５】ＣＣＤラインセンサ４における読出部Ｃ
は、一般的な解像度を得るために４０００程度の画素数
とし、感光部Ａの転送方向での画素数(図３における行
数ｍ)は数十〜数百程度にすれば、電荷蓄積時間を大幅
に増大でき高感度を達成できるため、ＣＣＤラインセン
サ４のスキャン速度(読み取り速度)を高速にでき、又、
ランプ２に高出力の特殊な光源は不要となる。

【００２６】尚、ランプ２に蛍光灯や放電管を採用した
場合は、フリッカ対策として電荷蓄積時間を商用電源に
おける半周期の整数倍にする必要がある。これを電子的
に行う手法を図７に示している。ここで示した４つのＣ
ＣＤ素子Ｚは図３に記した円内の素子と符合する。垂直
順次転送パルスφ_S1〜φ_S4はそれぞれアンドゲートを介
して各素子Ｚに供給されており、各アンドゲートの他方
の入力部は、各素子毎に４個単位で相互接続される。こ
こで、Ｇ₁をロー、Ｇ₂をハイにすれば、第１行目のＣＣ
Ｄ素子Ｚ₁には垂直順次転送パルスφ_S1〜φ_S4は供給さ
れず、これにより、第１行目のＣＣＤ素子Ｚ₁では電荷
蓄積は行われない。このように電荷蓄積を行わない素子
を設定することにより、電荷蓄積時間を変えることがで
きる。

【００２７】図８はフリッカ対策を機械的に行う例を示
しており、ＣＣＤラインセンサ４の下方に投影レンズ３
からの投影像を部分的に遮り、感光部での実質転送距離
を可変できるような遮蔽板Ｙを設けている。

【００２８】又、一般的な解像度を得るために読出部Ｃ
の画素数を４０００程度としたが、より解像度を高める
ために例えば８０００個の素子数とした場合、その読出
部Ｃから単一の出力部Ｄを通じてシリアルに読み出すの
に時間がかかるため、例えば２０００個の素子毎に一つ
の出力部Ｄ(Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄)を設け、各出力部
Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄で並行して読み出せば、読み出し時
間を短縮できる。

【００２９】この装置ではＣＣＤラインセンサ４にモノ
クロのものを採用したが、カラー対応とするには、従来
のＣＣＤイメージセンサで行われている、単板方式(各
画素に個別にＲ，Ｇ，Ｂを対応させる)、単板順次方式
(Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルタを個別にかけて測定)、多板方式
(Ｇ，Ｇ，Ｂ別の３系統のセンサを備える)を同様に用い
ることができる。

【００３０】本発明のＣＣＤラインセンサの別の適用例
として図９の全方位カメラを示すことができる。カメラ
２１は、ターンテーブル２２上に設置され、そのターン
テーブル２２は、駆動機構２３により、図示した矢印ｂ
方向に一定の速度で回転する。

【００３１】カメラ２１において、撮影レンズ２４で撮
影された風景は、レンズ２４の結像面に設けたＣＣＤラ
インセンサ４の感光部Ａ上に結像して電荷蓄積される。
その像は、カメラ２１の回転により、ＣＣＤラインセン
サ４上に矢印ｃ方向に移動するが、電荷蓄積を継続しな
がら、その移動に追随して蓄積電荷の転送が行われるよ
うに、転送パルス作成回路２５において、カメラ２１の
回転速度Ｖに基づき上述した垂直順次転送パルスφ_S、
水平転送パルスφ_Hが作成され、ＣＣＤラインセンサ４
の感光部Ａと読出部Ｃとにそれぞれ供給される。

【００３２】このＣＣＤラインセンサ４から読み出され
る信号の形態は、図６の場合と同じであり、増幅器８、
Ａ／Ｄ変換器９を経由してメモリ２６に後記の書き込み
アドレスに従って書き込まれる。２７は、カメラ２１の
方位φを検出する方位検出器であり、南方を方位０°と
し、西、北、東の向きに一周するごとに０°〜３５９°
を出力する。２８は、前記方位に従って書き込みアドレ
スＡ₀を作成する書き込みアドレス作成回路であり、方
位０°〜３５９°に対応してアドレスＡ₀(［0000］〜[X
XXX])を作成する。従ってカメラ２１が一周する毎にメ
モリ２６のデータが新しい撮影データに更新される。

【００３３】２９は前記方位に基づき、メモリ６６から
方位０°〜１１９°、１２０°〜２３９°、２４０°〜
３５９°に対するデータを個別に読み出すためのアドレ
スＡ ₁、Ａ₂、Ａ₃を作成する読み出しアドレス作成回路
である。３０はメモリ２６から読み出された３系統のデ
ータをそれぞれＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器であり、３
１はＤ／Ａ変換された各データを画像データとして記憶
する画像バッファである。３２は各画像バッファ７２の
画像データを表示する３基の表示器であり、左側の表示
器は、方位０°(南)〜９０°(西)〜１１９°を表示し、
中央の表示器は、方位１２０°(南)〜１８０°(北)〜２
３９°を表示し、右側の表示器は、方位２４０°(北)〜
２７０°(東)〜３５９°(南)を表示する。

【００３４】以上の説明からわかるように、カメラ２１
が方位０°から一周すると、表示器３２に全周囲の撮影
風景が表示され、その後はカメラ２１の回転角に応じ、
逐次、新しく撮影された風景で更新される。この全周囲
カメラ２１は高感度であるため、その回転速度は、夜間
の風景であっても毎秒１回転程度の高速で回転でき、そ
のため表示器３２では動画に近い映像が得られた。又、
カメラに従来のエリアセンサ(例えば５００×５００ド
ットの２５万画素)を用いたものと比較すれば、本カメ
ラ２１では２０００×２０００ドットの４００万画素
(画面の縦、横の比を１とした)となり、極めて解像度の
高い画像が得られる。尚、街灯で照らされた風景を撮影
するような場合はフリッカ対策が不可欠であり、その場
合は上述したいずれかの対策を具備すればよい。

【００３５】尚、上述したイメージスキャナーや以下に
述べる自動検査装置では、対象物を明るく照らすことに
より、移動速度をある程度高速にできるが、この全方位
カメラを監視カメラに使用し風景を撮影するような場合
でそれ故、ランプによる照明が無効の場合には本発明の
高感度のＣＣＤラインセンサは特に有用である。

【００３６】図１０は、図９のシステムで撮影された全
周囲の風景をインターネット等のネットワークを通じて
外部に発信するシステムを示している。メモリ２６に記
憶された撮像データはインタフェイス４０を通じて画像
圧縮さけた後にホストコンピュータ４１の内部記憶装置
に取り込まれており、常に最新の撮像データが記憶され
る。４２は接続器の一種であるターミナルアダプタであ
り、ホストコンピュータ４１を通信回線４３に接続す
る。

【００３７】一方、モデム４４を通じて前記通信回線４
３に接続されていたパーソナルコンピュータ４５より、
ホストコンピュータ４１をアクセスして、マウス４６に
より、所望の方角を指定すれば、その方角の撮像データ
がホストコンピュータ４１からダウンロードされ表示器
に表示される。その後、画像を周期的に更新する場合は
前回との差分を送出することでデータ量は大幅に低減さ
れる。

【００３８】本発明のラインセンサの別の適用例とし
て、図１１に示すように、ベルトコンベア上を搬送され
る商品の外観検査を行う自動検査装置を示すことができ
る。

【００３９】コンベア５１により、矢印ｄで示す右方向
に搬送される商品５２が、投影レンズ３を通じて撮像さ
れるよう、ＣＣＤイメージセンサ４が所定位置に保持さ
れている。５３は撮影位置に来た商品５を照らすための
ランプである。５４は光センサであり、投光素子５４
ａ、受光素子５４ｂからなり、５５は、この光センサ５
４の右側方に位置する光センサであり、投光素子５５
ａ、受光素子５５ｂからなる。商品５２が投光素子５４
ａ、５５ａの光路を遮れば、受光素子５４ｂ、５５ｂの
出力はハイからローに切り替わる。

【００４０】５７はアンドゲート、５６はアンドゲート
５７の一方の入力部に挿入された遅延素子であり、受光
素子５４ｂからの信号がハイからローに切り替わったと
きにパルスを出力する。５８，５９もアンドゲートおよ
び遅延素子であり、この構成により、受光素子５５ｂか
らの信号がハイからローに切り替わったときにパルスを
出力する。

【００４１】６０は、アンドゲート５７，５８の出力を
受けるＲＳタイプのフリップフロップであり、受光素子
５４ｂの出力がハイからローに切り替わった時点から、
受光素子５５ｂの出力がハイからローに切り替わる時点
までの間にハイを出力する。

【００４２】前記ＣＣＤラインセンサ４の読出部Ｃより
シリアルに読み出された信号は、増幅器６１およびＡ／
Ｄ変換器６２を通じてゲート回路６３に入力され、この
ゲート回路６３のゲート端子には前記フリップフロップ
６０の出力が印加される。

【００４３】ゲート回路６３の出力はスイッチ６４を通
じて画像メモリ６５または６６のいずれかに選択的に供
給される。６７は、二つの画像メモリ６５，６６からい
ずれか一方を選択的に読み出すためのスイッチである。
６８はワンショット回路であり、フリップフロップ６０
の出力信号の信号立ち上がりに応答して一つのパルスを
出力する。前記スイッチ６４，６７はこのパルスが印加
される毎に切り替わる。

【００４４】６９は、基準画像メモリであり、ＣＣＤラ
インセンサ４で正常な商品５２を撮像して得た画像デー
タが記憶されている。７０は、基準画像メモリ６９から
読み出した基準画像と、スイッチ６７を通じて画像メモ
リ６５または６６から読み出した画像との比較により、
その商品５２の外観の良否を判定する画像判定回路であ
る。コンベア５１上に載置された各商品にはそれぞれ位
置がずれているため、前記画像判定の際には、画像メモ
リ６５または６６から読み出した画像から商品位置およ
び方位ずれを認識し、メモリ上で基準位置に商品を移動
させる必要があり、この処理については市販のパターン
認識のシステムを利用できる。

【００４５】７１は、不良と判定された商品５２をコン
ベア５１の搬送ラインから排除するためのアクチュエー
タであり、７２は、画像判定回路７０よりの判定結果に
基づきアクチュエータ７１を所定のタイミングで駆動さ
せるドライバーである。

【００４６】７３は、搬送ローラ７４の回転速度を検出
して商品５２の搬送速度を知るロータリーエンコーダで
ある。７５は、前記の搬送速度に基づき水平転送パルス
φ_Hを作成する水平転送パルス作成回路であり、ここで
作成された水平転送パルスφ_Hは、ＣＣＤラインセンサ
の読出部Ｃに供給されると共に、１／ｎ分周器７６にて
分周され、垂直順次転送パルスφ_Sが作成され、ＣＣＤ
ラインセンサ４の感光部Ａに供給される。ここで、水平
ＣＣＤレジスタが例えば図３のごとく６素子であれば、
１／ｎ分周器７６におけるｎ値は６となる。

【００４７】以下にこの自動検査装置の動作について説
明する。搬送コンベア５１の搬送速度に基づき、水平転
送パルス作成回路７５で作成された水平転送パルスφ_H
およびこれを分周してた得た垂直順次転送パルスφ
_Sが、ＣＣＤラインセンサ４の読出部Ｃと感光部Ａとに
それぞれ電荷転送用パルスとして供給される。

【００４８】この状態で右方向に移動している商品５２
が投光素子５４ａの光路を遮って受光素子５４ｂの出力
がハイからローに切り替われば、フリップフロップ６０
の出力がローからハイに変化し、この信号立ち上がりに
呼応してワンショット回路６８から１パルスが出力され
ると、スイッチ６５，６６がそれぞれ切り替わる(この
タイミングで図１１に示した状態に切り替わったとす
る)。次にその商品５２が更に進行して、投光素子５５
ａの光路を遮って受光素子５５ｂの出力がハイからロー
に切り替われば、フリップフロップ６０の出力がハイか
らローに変化する。このタイミングではスイッチ６４，
６７の変化はない。

【００４９】一方、前記商品５２が投光素子５４ａの光
路を遮った時点ｔ₁から更に少し進行した所でその商品
５２の前進端がＣＣＤラインセンサ４の撮像領域に入る
ようになり、更にその商品５２の前記前進端が投光素子
５５ａの光路を遮る時点ｔ₂の少し手前で商品５２が前
記撮像領域から抜け出るようになっている。この間、Ｃ
ＣＤラインセンサ４上で、商品５２の投影像(倒立像)が
矢印ｅで示す左方向に移動し、その移動に追随して電荷
蓄積を継続しつつ電荷転送が行われる。これにより、撮
影像はブレることなく(解像度を低下することなく)、一
つの商品に対して長時間の電荷蓄積を行える。

【００５０】尚、ＣＣＤラインセンサ４上での撮影像の
移動速度は中央部とその周辺部とで異なるため、解像度
の低下につながる。特に投影レンズ３が広角である場合
や斜め横方向から撮影した場合にその影響が大きくな
る。これの回避策としては、図３に示したＣＣＤライン
センサにおいて、列(図中縦)方向の素子毎に転送クロッ
クをコントロールする手法を採用する。

【００５１】前記ｔ₁ないしｔ₂の間でＣＣＤラインセン
サ４から得られた画像データはスイッチ６４を通じて画
像メモリ６５に記憶される。

【００５２】次に移動してきた商品５２が撮像領域に入
ると、これまでの説明からわかるように、その撮像デー
タは画像メモリ６６に記憶され、この記憶の間に、画像
メモリ６５に記憶されていた前商品の画像データはスイ
ッチ６７を通じて読み出されて画像判定回路７０に入力
される。このように商品５２の画像データを一方の画像
メモリに記憶している時、他方の画像メモリから先の商
品の画像データが読み出され、このように二つの画像メ
モリにおいてデータの記憶と読み出しとが交互に行われ
る。

【００５３】読み出された画像データは画像判定回路７
０において、基準画像と比較され、両データが異なる場
合は、その外観不良の商品が排出位置に移動した時点で
ドライバー７２からアクチュエータ７１に所定の駆動信
号が送出されることで、その商品５２はコンベアライン
から排除される。

【００５４】ここでは本発明のＣＣＤラインセンサ４を
エリアセンサとして機能させるために、撮像対象毎に信
号を区切って画像メモリ６５か６６に記憶させたが、例
えば検査対象が長尺物やロール物でその幅、傷、汚れ等
を検査するのであれば、読出部Ｃより読み出される１行
分のデータから幅や表面状態を検出して所定の基準幅と
比較すればよい。

【００５５】この自動検査装置によれば高感度で商品５
２を撮像できるため、高速で搬送される商品の検査が可
能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ＣＣＤ
ラインセンサの感光部上で移動する被写体像に追随して
蓄積電荷を転送し、かつ、その転送の間においても電荷
蓄積を継続して行うようにしたので、同一の被写体に対
する電荷蓄積時間を大幅に増大でき高感度でデータ読み
込みを行える。従ってこのＣＣＤラインセンサを用い、
移動する被写体を撮像すれば、高感度で画像読み取りが
行えるため、高感度のイメージスキャナー、全方位カメ
ラおよび自動検査装置などを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＣＤラインセンサの概略図

【図２】フレーム転送型のＣＣＤエリアセンサの概略
図

【図３】本発明のＣＣＤラインセンサの概略図

【図４】図３のセンサで用いられる転送パルスを示し
た波形図

【図５】本発明のＣＣＤラインセンサの変形例を示し
た概略図

【図６】本発明のＣＣＤラインセンサを用いたイメー
ジスキャナーの１実施形態を示した制御ブロック図

【図７】電荷蓄積時間を電気的に可変にするための機
構を示した図

【図８】電荷蓄積時間を機械的に可変にするための機
構を示した図

【図９】本発明のＣＣＤラインセンサを用いた全方位
カメラの１実施形態を示した制御ブロック図

【図１０】図９の別のシステム構成を示した全方位カ
メラの１実施形態を示した制御ブロック図

【図１１】本発明のＣＣＤラインセンサを用いた自動
検査装置の１実施形態を示した制御ブロック図

【符号の説明】

１原稿２ランプ３投影レンズ４ＣＣＤラインセンサ５走査機構６水平転送パルス作成回路７１／ｎ分周器８増幅器９Ａ／Ｄ変換器１０バッファメモリ１１アドレス作成回路１２インタフェイス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｍ行、ｎ列構成のＣＣＤ素子群よりなる
感光部と、前記各素子に蓄積された電荷を次行に順次転
送させる転送手段と、前記転送に伴い最終行から掃き出
された電荷を１行単位で取り込み、その電荷をシリアル
に読み出す読出部とで構成されるセンサであって、このセンサを用いて、該センサと相対移動する被写体を
撮像する時、感光部にて、被写体像の電荷蓄積を行いつ
つ、移動する被写体像に追随して蓄積電荷を転送させる
ことにより、ラインセンサとして機能させたことを特徴
とするＣＣＤラインセンサ。
【請求項２】上記感光部での電荷蓄積時間が商用電源
における半周期の整数倍となるように、前記感光部に供
給する転送パルスを適宜オンオフすることにより、電荷
蓄積の開始点を調整する請求項１記載のＣＣＤラインセ
ンサ。
【請求項３】上記感光部での電荷蓄積時間が商用電源
における半周期の整数倍となるように、前記感光部での
実質転送距離を可変できる遮蔽板を設けた請求項項１記
載のＣＣＤラインセンサ。
【請求項４】上記感光部での電荷蓄積時間が商用電源
における半周期の整数倍となるように、当該センサと被
写体との間の相対速度を調整する請求項１記載のＣＣＤ
ラインセンサ。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載のＣ
ＣＤラインセンサを用い被写体として原稿を読み出すこ
とを特徴とするイメージスキャナー。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれかに記載のＣ
ＣＤラインセンサを具備したカメラの方向を回転して全
方向を撮影するようにした全方位カメラであって、カメラの方位を検出する手段と、カメラの回転速度から
ＣＣＤラインセンサの感光部での被写体像の移動速度を
検出する手段を備え、感光部にて、撮影像の電荷蓄積を
行いつつ、前記移動速度に追随して蓄積電荷を転送さ
せ、この電荷転送により、ＣＣＤラインセンサの読出部
に掃き出されたデータをシリアルに読み出し、そのデー
タを前記方位をアドレスにしてメモリに書き込む一方、
そのメモリから読み出したデータを表示器上に前記方位
に関連付けて表示することを特徴とする全方位カメラ。
【請求項７】請求項１ないし４のいずれかに記載のＣ
ＣＤラインセンサを具備するカメラを用いて、コンベア
で搬送される商品を撮影して商品の外観を検査する自動
検査装置において、商品の搬送速度からＣＣＤイメージセンサの感光部での
商品像の移動速度を検出する手段を備え、感光部にて、
商品像の電荷蓄積を行いつつ、前記移動速度に追随して
蓄積電荷を転送させ、この電荷転送により、ＣＣＤイメ
ージセンサの読出部に掃き出されたデータをシリアルに
読み出して商品の画像データを得て、基準となる画像デ
ータとの比較により商品の外観検査を行うことを特徴と
する自動検査装置。