JPS61213643A - 放射センサの操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はｌＩ数個の放射感知装置および協働する転送バ
ッファを有する放射センサの操作方法に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕放
射感知装置（ホトサイト）の整列されたもの（アレイ）
を有する放射センサは入射される放射、特に光を監視す
るため、種々の分野で用いられる。

放射感知装置は該装置に入射される合計の放射に関する
電荷を展開するため入射される放射を積分する。該電荷
は転送段階において、協働する転送／譬ツ７アへ転送さ
れ、該転送バッファは便宜上、電荷結合デバイス（ｃＯ
Ｄ　）によ多構成される・典塁的には、転送バッファは
１個またはそれより多くのシフトレジスタによって構成
される。該１個Ｏシフ）レジスタまたは複数のシフトレ
ジスタの内容は次いで入射される放射に関する情報を得
るよう転移■れる。最適な速さに対して、該アレイが露
出されている間、前の転送からのＩＩまたは複数個のシ
フトレジスタの内容は同時に転移される。

これらのアレイは、フラットベッド走査（ｆｌａｔｂ＠
ｄ　ｓｅａｎｎｌｎｇ）のような画像走査の分野におい
て特別な応用を有する。この応用においては、透明体が
照明源と放射感知装置の直線状アレイとの間に位置され
、相対的な運動が該アレイと該透明体との間にひき起ヒ
され、画像を含む透明体は走査される。透明体から光感
釦装置への入射光の量を非常に正確に決定することは益
々重要になシつつある。本発明者等は、高度なコントラ
ストで透明体を走査する時、商用のセンサの収差が特に
明白であることを発見した。このことは、照明の程度に
依存して現われる連続的に可能するレベル転移において
証明される。

この問題を取扱う１つの試みは、英国特許公報ＧＢ−Ａ
−２１２６７８１号に記載されている。この方法は好結
果が立証されたが、放射センサが周期的にマスクされる
ことが要求され、応用分野によりてはマスクの付加が困
難である。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明にお
いては、複数個の放射感知装置、該放射感知装置と協働
する転送バッファ、および該転送バッファと実質的には
同一であって放射感知装置と協働しない少なくとも１つ
の絶縁バッファを具備する放射センサの操作方法であっ
て、該方法は。

（ａ）　　各放射感知装置が入射する全放射に関する電
荷を蓄積し、同時に、該転送パックアおよび該絶縁バッ
ファの内容を規則的な周期で順次読み出すように、放射
に対し該放射センサを露出する段階、 （ｂ）　　該放射感知装置に蓄積された電荷を対応する
転送バッファへ転送する段階、および（ｃ）　　同時に
、段１ｖ（ａ）と実質的に同様な条件のもとに、該セン
サを露出し、該転送バッファおよび該絶縁バッファの内
容を同じ規則的な周期で順次読み出す段階、 を具備する。

上記収差に対する最も巧みな説明は「周辺応答」である
。周辺応答は、入射された放射に応答して転送バッファ
に造られた電荷である。本発明は、放射感知装置に蓄積
された累積電荷を２つの読み出し段階の間に、転送バッ
ファへと転送する一方、同じ規則的な周期の２倍で転送
バッファおよび絶縁バッファの内容を順次読み出すこと
によって周辺応答の影響を克服する。

段階（ｃ）における第１の読み出しの間、読み出し位置
において測定されたような周辺応答は徐々に増加する。

しかしながら、転送バッファが一度完全に読み出される
ごとに一度、読み出し点において測定された周辺応答は
、一定値を保持し、その後繰返しの読み出しに提供され
る。（段階（ｂ）の転送時間は段階（ｃ）および（ｃ）
の持続時間に比較して無視できるということは認識され
るべきことである拳）このことは、得られるべき放射感
知装置から転送された真の情報を可能（する、何故なら
ば、このことは、それが読み出される時、同じ一定の量
によって変形されたからである。

便宜的に、該バッファは段階（１りにおいて段ｐｉｔ＜
ｂ＞と同じ順序で読み出される。しかしながら、とのこ
とは、両役所において、各バッファがその他のものと同
じ回数読み出されるならば、本質的なことではない。さ
らに段階（ｌ１１）および（・）の各々において、該バ
ッファは１回より多く読み出されることができる。この
ことは、読み出しの周期と所望の露出時間との間の関係
に依存する。

各段階（ｅ）　において読み出される転送バッファの内
容は、直ちに処理されまた後続の処理のために蓄積され
得るが、一方段階（ｃ）で読み出される転送バッファの
内容は無視されるべきである。

該方法はさらに、段階（ｃ）に続いて、段階（ｃ）の間
に放射感知装置に蓄積された電荷を対応する転送バッフ
ァへ転送する段階（ｄ）、および次いで段階（ａ）から
（ｃ）を繰り返し、同時に連続する異なる条件のもとで
該センサを露出する段階を具備することが好ましい。

該異なる条件は、同じ位置から異なる波長の放射に対し
て、および異なる位置から同じ波長の放射に対してセン
サを露出することを含めてもよい。

実態的には、該放射は可視的な放射を含む。

放射感知装置は１次元または２次元のプレイとして配列
され得る。

段ｐ１　（ｃ）で読み出された情報は種々の方法で処理
され得るが、該方法が、さらに、少なくとも１つの絶縁
バッファから読み出された情報からの周辺応答修正を決
定し、周辺応答修正をもって転送バッファから読み出さ
れた情報を変形する段階を具備すると便利である。

周辺応答の効果は、転送バッファから転送される電荷に
°１つの電荷を付加することにある。そして、本発明に
よれば、この電荷は一定であるから、直流オフセットを
構成する。そして、それは、転送バッファから読み出さ
れた情報からのオフセツトを単に差引く（すなわち、周
辺応答修正）という簡単なことである。

このことは、特にフェアチャイルド社製ＣＣＤ　１５１
のような従来型のセンサを用いる時有用であり、値該セ
ンサは既に幾つかの絶縁バッファを含んでいる。該絶縁
バッファは、温度の影響およびいわゆる暗電流に対して
なされる補償を可能にするよう設けられた暗基準セルバ
ッファから転送バッファを分離するため設けられる。絶
縁バッファの内容はあらかじめ無視されている。このよ
うに、本発明は、従来型のセンサアレイを用いるのに特
に適しておシ、かつ、装置に同等物理的な変更をしなく
てよく、代シに読み出された情報の処理における簡単な
変更でよい。

本発明は、暗基準バッファからの情報の従来型の使用と
対照されるべきである。これらのバッファはアルミニウ
ムで覆われたそれぞれのホトダイオードと協働している
。これらのホトダイオードによって蓄積された電荷は、
このようにして、暗電流効果および熱電気効果を表わす
。しかしながら、本発明は、温度効果なしで得られるべ
き周辺応答の指示を可能にする。換言すれば、暗基準ホ
トダイオードの温度ドリフトによる周辺応答における変
化が除かれる。

段階（１）および（ｃ）において、放射センサが実質的
に同じ条件のもとに露出されるということもまた注意す
べきことである。このことは、本発明者等が、もし露出
条件が変化するならば、例えば入射光の波長（すなわち
色調）に変化があるならば。

周辺応答は異なるといりことを発見していたから重要で
ある。

従来型のセンチアレイにおける放射感知装置の多くを観
察すると、一般に、２個またはそれより多い分離したグ
ループの転送バッファを設けることが必要とされる。典
凰的には、転送バッファのこれ等のグループは、電荷結
合デバイスによって構成され得るシフトレジスタを具備
する。この場合において、各グループにおける周辺応答
は同じ露出段階の間に異なるかもしれない。そしてその
影響は動的なレジスタ不均衡を上昇する。従って、周辺
応答修正は、転送バッファの各グループからの、１個ま
たはそれより多い絶縁バッファにおける情報から決定さ
れることが望ましく、該転送バッファから読み出された
情報は対応する周辺応答修正に従って変形される。

本発明は、透明体が光源と、放射感知装置の直線状アレ
イを有する放射センサの間に透明体が置かれた画像走査
に対して特に適用可能であシ、該透明体とセンサの相対
運動は各一連の段階（ｃ）から（ｄ）の・後に行われ、
それＫより、該透明体は走査される。このような走査は
知られた方法におけるモノクロームまたは力２−走査で
あシ得る。

また、本発明は、例えば、かすかな物体が直流オフセッ
トによって不明瞭である天文学において、文書またはフ
ィルムに対するカラーまたはモノクロームの高品位な再
生に、テレビジ冒ン装置を用いた監視に適用される。ま
た、本発明は、もしフィルムが再送信を要求される場合
のテレビ映画に。

そして勿論特にカラーのファクシミリ送信に応用が見出
し得る。

〔実施例〕

以下、本発明の方法を行う画像走査装置の一例が添付の
図面を参照して記載される。

画像走査装置は白色光源ｌ、および光源からの光が入射
される収束レンズ２を具備する。回転フィルタ円板３は
レン−ｅ２の下流に位置し、フィルタ円板３を通過する
光は透明体４に入射する。透明体４は従来型の支持体（
図示せず）に装着される。透明体４からの光はホトサイ
トの直線状アレイ５に衝突する。これは、この技術分野
において、よく知られた従来型のフラットベッド走査配
列で。

あυ、詳細拡記載を省略する。

フィルタ円板３は連続して赤、青、および緑の光を伝達
するよう配列された３＠の領域を具備してもよい。

アレイ５は直線状に配列された複数個のホトダイオード
６（第２図）を具備する。実際には、少なくとも３５０
０個のホトダイオード６が存在する０２個のシフトレジ
スタ７．８（ａ送バッファのそれぞれの一組を構成する
）はホトダ−イオード６の両側に位置し、１つおきにホ
トダイオードは電気的にそれぞれシフトレジスタ７．８
に接続される。シフトレゾスタフ、８の直列の出力はマ
ルチプレクサ９に接続され、マルチプレクサ９はホトダ
イオードの内容に対応して多重の出力を次々に供給する
。好適なアレイ５の一例はフェアチャイルド社＠ＣＣＤ
　１５１である。

アレイ５からの多重化された出力は、下記のように円板
記憶装置１１へ出力を選択的に供給するマイクロプロセ
ッサ１０へ供給される。

シフトレジスタ７，８は２ｓｏ戯１２，１３から成る幾
つかの余分の転送バッファを含むということが第２図か
られかるであろう。転送バッファ１２は暗レベル信号の
概略指示を供給するためアルミニウム被覆された暗セル
である。これらの暗セル１２は幾つかの絶縁セル１３に
よって転送バク７アの残余のものから分離される。例え
ば、各シフトレジスタ７．８には５個の絶縁セル１３が
存在する。従来盤のＣＣＤアレイにおいては、絶縁セル
１３の目的は単に、暗七ル１２とシフトレジスタ７．８
の転送バッファの残余のものの間の１つのバッファを提
供することにある。

使用上は、フィルタ円板３は、透明体４が繰り返し一連
の赤、緑および青の光によって照明されるように回転す
る。次いで、その光は、アレイ５（シフトレジスタ７．
８を含む）に衝突する。ホトダイオードは直線に配列さ
れているから、透明体４の対応する線の伝送特性が決定
される・第３Ａ図は自警的な一連の動作を説明する。段
階ｚ１の間、電荷はホトダイオード６に蓄積され、同時
に、シフトレジスタ７．８の内容は連続的に所定のクロ
ック周期でマルチプレクサ９を経由してマイクロプロセ
ッサ１０へ転移される。との例において、読み出し周期
は、暗セル１２シよび絶縁セル１３を含むシフトレジス
タ７．８におけるすべてのセルが期間２！の間に１回読
み出されるように選択される。この読み出されたデータ
は放棄される。この期間の終シに、マイクロプロセッサ
１０は転送／４ルス１４を、ホトダイオード６に蓄積さ
れた電荷をシフトレジスタ７．８へ転送するよう発行す
る。段階２里の間、透明体４は例えば赤色光により照明
され、次の段階２１の間、赤色光により照明され続ける
。この段階ムの間、シフトレジスタ７．８は再び同じク
ロック周期でマルチプレクサ９を経由して！ロセッサ１
０へ読不出される。／母ルス１４の持続（約５００ｍ５
）はｚｌおよびｚｌに比較して非常に小さいというむと
は注意すべきことである。例えば、実部的には、２μ口
の転送時間がシフトレジスタ７．８からの２個の要素を
読み出すため必要とされる。

第３Ｂ図は７７トレジスタ７．８の照明によって引き起
こされる「直流オフセット」を図解する。

第３Ｂ図において、ホトダイオード６から転送された電
荷の影響は除去されている。段階ｚ１の開始時点におい
て、シフトレジスタ７．８が空であシ、次いで、マルチ
プレクサ９からの信号出力が監視されると仮定すると、
これは段階ｚ１の間。

第３Ｂ図に示されるように直線的な割合で増加するとい
うことが見出される。このことは、マルチプレクサ９か
ら出力された電荷は、更に下手のシフトレジスタ７．８
から連続して到来し、このようにして、照明光により長
く露出されるという理由によるものである。しかｔ７な
がも、ひとたび、すべてのセルが一度読、み出されると
、もし、更に読み出しが殆ど直ちに開始されれば、直流
オフセットは、値Ｏ！において、実質的に一定に保たれ
る。これは、マルチプレクサ９かも最も遠い暗セル１２
に蓄積された電荷を抜き取るため要する時間の間蓄積さ
れた最大の電荷に対応する。この段階において、ホトダ
イオード６に蓄積された電荷は転送ノ９ルス１４に応答
してシフトレジスタ７゜８へ転送される。転送／４ルス
１４の持続は非常に短かく、従って周辺応答（直流オフ
セット）に起こる重大な変化を引き起とさないというこ
とが理解されるべきである。この転送された電荷は、一
定レベル０１にある既にシフトレジスタ７．８に存在す
る電荷に付加される。０段階Ｚ、の間、これらの加算さ
れた電荷はマルチプレクサ９を経由して読み出される。

（例えば温度による他の影響はここでは省略する。） 絶縁セル１３は、ホトダイオード６からそれらに転送さ
れる何等の電荷をも有せず、従って直流オフセットＯ１
に等しい電荷を含む。マイクロプロセッサ１０はこのよ
うにして絶縁セル１３からオフセット０１を決定し、こ
れを、円板記憶装置１１に供給される真の出力ｒ−夕を
提供するため、シフトレジスタ７．８の残余のものより
読み出されたデータから差引く。

更に、フィルタホイール３０回転は、透明体４が緑色光
に露出されるよう、収束レンズ２と透明体４０間に、緑
色フィルタが来るようにさせる。

これは、段階Ｚｌに等価な段階Ｚ、によって後続される
転送ノ４ルス１５の時刻に起こる。段階３の間に読み出
されるデータは、段階ｚ１の間に読み出されるデータと
共にマイクロプロセッサＩＯＫよって捨てられる。

周辺応答（すなわち直流オフセット）は照明の放射の色
調（すなわち波長）に従って変化するということが発見
されている。このことは、第３Ｂ図において、直流オフ
セットが段階ｚ３の終シまでに新たな値０３へ下降する
ということで知ることができる。この値は絶縁セル１３
の内容から段階Ｚａ　　（段階ｚ富に等価）の後にマイ
クロプロセッサ１０によりて決定される。

上述のように、一般に、各シフトレジスタ７゜８には幾
つかの絶縁セル１３がある。従って直流オフセットの値
は、絶縁セル１３の内容を平均するか、またはその他の
絶縁セルに関して中心に位置する絶縁セル１３の１つの
内容を選択することによって決定できる。後者の手順が
一般には好ましい。その理由は暗セル１２を被覆したア
ルミニウムが少なくとも隣接す不絶縁セル１３の部分を
覆う傾向にあるからである。

段階ｚ４の後、更にフィルタ円板３が回転すると、転送
パルス（転送パルス１５に等価）と同時に、レンズ２お
よび透明体４と整列状態に實色フィルタを導く。次いで
段階Ｚ１ｔＺ！は實色光に対して繰り返される。この最
後の段階ｚ雪の後に、更に転送・臂ルス（転送）臂ルス
１５に等価）が発せられ、同時に、透明体４が例えばス
テップ電動機によって移転され、透明体により担持され
た画像の画素の新しい線をＣＣＤアレイ５と整列するよ
うに導く。

シフトレジスタ７および８の周辺応答は同じ照明期間に
おいて異なることがあり得る。このことは、例えば、画
像に高度なコントラストがある場合に起こる。このこと
は、シフトレジスタ７．８は有意的に異なる強度をもつ
光により照明されておシ、それにより、各シフトレジス
タにおいて異なる・周辺応答の発生を引き起こしている
ということを意味している。これを補償するため、マイ
クロプロセッサ１０は別々に各シフトレジスタ７゜８か
らの絶縁セル１３における電荷を監視し、対応するシフ
トレジスタから読み出されたデータに別々に適用される
個々の周辺応答修正係数を決定する。

１つの変形例においては、各段階Ｚ’ｌ＊Ｚ翼等は２つ
（好ましくは等しい持続期間）の補助の段階Ｚｌ’　ｓ
　Ｚｌ”に分割される。これらの補助の段階の各々にお
いては、シフトレジスタの内容は十分に読み出されるが
、実データが読み出場れる時。

周辺応答が一定値を保持することを保証するために、段
階ｚ　、　ｌの読み出し周期がｚＩＡのそれと等しいと
いうことを往来することが重要である。

上述のフィルタ円板システムに代るものとして、フレー
ム順次カラー走査システムを用いる方法がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を行う画像走査装置の一例の概略
ブロック図、 第２図は第１図に示されたＣＣＤアレイの概略平面図、
および 第３Ａ図および第３Ｂ図は、それぞれ、本発明によるＣ
ＣＤアレイの操作方法の一例を示すｉ４ルス図および直
流オフセットのグラフ表示の図である。 図において、 １・・・白色光源、２・・・収束レンズ、３・・・回転
フィルタ円板、４・・・透明体、５・・・直線状アレイ
、６・・・ホトダイオード、７，８・・・シフトレジス
タ、９・・・マルチブレフサ、１０・・・マイクロプロ
セッサ、１１・・・円板記憶装置、１２・・・暗セル、
１３・・・絶縁セル、１４，１５・・・転送ノ４ルス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個の放射感知装置（６）、該放射感知装置（６
   ）と協働する転送バッファ（７）、および該転送バッフ
   ァ（７）と実質的には同一であって放射感知装置（６）
   と協働しない少なくとも１つの絶縁バッファ（１３）を
   具備する放射センサ（５）の操作方法であって、該方法
   は次の各段階、すなわち、 （ａ）各放射感知装置（６）が入射する全放射に関する
   電荷を蓄積し、同時に、該転送バッファ（７）および該
   絶縁バッファ（１３）の内容を規則的な周期で順次読み
   出すように、放射に対し該放射センサ（５）を露出する
   段階、 （ｂ）該放射感知装置（６）に蓄積された電荷を対応す
   る転送バッファ（７）へ転送する段階、および、 （ｃ）同時に段階（ａ）と実質的に同様な条件のもとに
   、該センサを露出し、該転送バッファおよび該絶縁バッ
   ファの内容を同じ規則的な周期で順次読み出す段階、 を具備する放射センサの操作方法。 ２、該方法は、更に、段階（ｃ）の間に該放射感知装置
   （６）に蓄積された電荷を対応する転送バッファ（７）
   へ転送する、段階（ｃ）に続く段階（ｄ）および次いで
   連続して異なる条件のもとで該センサを露出すると同時
   に、段階（ａ）から（ｃ）を繰り返す段階を具備する特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、該転送バッファ（７）および絶縁バッファ（１３）
   の内容は（ａ）および（ｃ）の各段階において一度読み
   出される特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方
   法。 ４、該方法は、更に、少なくとも１つの絶縁バッファ（
   １３）より読み出された情報から周辺応答修正を決定し
   、周辺応答修正によって該転送バッファから読み出され
   た情報を変形することを具備する特許請求の範囲第１項
   から第３項のいずれか一項に記載の方法。 ５、該転送バッファは、各々、それぞれの絶縁バッファ
   と協働する２つまたはそれより多くのグループに設けら
   れ、該方法は、それぞれの絶縁バッファにおける情報か
   ら転送バッファの各グループに対する周辺応答修正を決
   定し、対応する周辺応答修正に従って該転送バッファか
   ら読み出された情報を変形することを具備する特許請求
   の範囲第４項に記載の方法。 ６、該放射感知装置は直線状の配列に整列されている特
   許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一項に記
   載の方法。 ７、該転送バッファおよび絶縁バッファは電荷結合デバ
   イスの１つまたはそれより多くのシフトレジスタに配列
   され、各シフトレジスタは少なくとも１つの絶縁バッフ
   ァを有する特許請求の範囲第１項から第６項までのいず
   れか一項に記載の方法。 ８、単色光に画像を露出する段階、 該画像から送られた光を、複数個の放射感知装置（６）
   、該放射感知装置と協働する転送バッファ（７）、およ
   び実質的には転送バッファと同一であるが放射感知装置
   と協働しない少なくとも１つの絶縁バッファ１３を有す
   る放射センサへ衝突させる段階、 該画像と該センサの間に、階段状の相対運動をさせる段
   階、 各段階の後に、少なくとも次の段階、すなわち、（ａ）
   各放射感知装置（６）が入射する全放射に関する電荷を
   蓄積し、同時に該転送バッファ（７）および該絶縁バッ
   ファ（１３）の内容を規則的な周期で順次読み出すよう
   に、放射に対し該放射センサを露出する段階、 （ｂ）該放射線感知装置（６）に蓄積された電荷を対応
   する転送バッファ（７）へ転送する段階、（ｃ）同時に
   、段階（ａ）と実質的に同様な条件のもとに、該センサ
   を露出し、該転送バッファおよび該絶縁バッファの内容
   を同じ規則的な周期で順次読み出す段階、および （ｄ）段階（ｃ）の間に該放射感知装置（６）に蓄積さ
   れた電荷を対応する転送バッファ（７）へ転送する、段
   階（ｃ）に続く段階、および 次いで連続して異なる条件のもとで該センサを露出する
   と同時に、段階（ａ）から（ｃ）を繰り返す段階、を具
   備する画像を走査する方法。