JPS6156929B2 - - Google Patents

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JPS6156929B2
JPS6156929B2 JP14547481A JP14547481A JPS6156929B2 JP S6156929 B2 JPS6156929 B2 JP S6156929B2 JP 14547481 A JP14547481 A JP 14547481A JP 14547481 A JP14547481 A JP 14547481A JP S6156929 B2 JPS6156929 B2 JP S6156929B2
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JP
Japan
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photoelement
output
detection
temperature
dark current
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JP14547481A
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Japanese (ja)
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JPS5847225A (en
Inventor
Kyohiko Kobayashi
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5847225A publication Critical patent/JPS5847225A/en
Publication of JPS6156929B2 publication Critical patent/JPS6156929B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ホトダイオード又はホトトランジス
タ等のホトエレメントを複数個並設した固体セン
サにおける、各ホトエレメントの出力を温度につ
いて補正する方法及び装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for correcting the output of each photoelement for temperature in a solid-state sensor in which a plurality of photoelements such as photodiodes or phototransistors are arranged in parallel.

レンズの収差等を検査するMTF(変調伝達関
数)検査機等の光学的計測装置においては、光量
分布を測定するためにCCD(電荷結合素子)セ
ンサ等の固体センサが使用されている。CCDセ
ンサは、例えば、2048個(2048ビツト)のホトエ
レメントを中心間距離13μmで並設してなり、各
ホトエレメントの露光量に対応する出力を信号処
理装置に伝送して露光量分布等を測定することが
可能である。而して、ホトエレメントの感度特性
は保証動作周波数の範囲において直線性を有し、
その出力は露光量を変数とする一次関数で表わさ
れるのであるが、出力値には露光量に対応して増
減する出力成分の外に、非露光時(露光量零)に
も検出される暗電流成分が存在する。この暗電流
は、各ホトエレメント間でバラツキがあり、ま
た、CCDセンサが使用される雰囲気温度によつ
て敏感に変動するため、CCDセンサによる光量
測定における誤差発生要因となる。
In optical measurement devices such as MTF (modulation transfer function) inspection machines that inspect lens aberrations, etc., solid-state sensors such as CCD (charge coupled device) sensors are used to measure light intensity distribution. A CCD sensor, for example, consists of 2048 (2048 bits) photo elements arranged in parallel with a center-to-center distance of 13 μm, and transmits the output corresponding to the exposure amount of each photo element to a signal processing device to calculate the exposure amount distribution, etc. It is possible to measure. Therefore, the sensitivity characteristics of the photoelement have linearity within the guaranteed operating frequency range.
The output is expressed as a linear function with the exposure amount as a variable, but the output value includes not only an output component that increases or decreases in response to the exposure amount, but also a dark component that is detected even during non-exposure (zero exposure amount). There is a current component. This dark current varies among each photoelement, and also varies sensitively depending on the ambient temperature in which the CCD sensor is used, so it becomes a cause of error in light intensity measurement using the CCD sensor.

このため、従来は、CCDセンサの温度を一定
に保持するか、又は電気回路により暗電流成分に
ついて補正をする手段が採用され、光量測定誤差
を解消せんとしていた。然るに、前者において、
CCDセンサの空冷による場合は厳密な温度制御
は不可能であり、またCCDセンサに温度センサ
及びペルチエ効果素子等の温度制御素子を接触さ
せてCCDセンサを一定温度に保持する場合は
MTF検査機の如く多数のCCDセンサ(例えば12
個)を使用するものについては極めて高価になり
実用的でない。また、後者において、スイツチ回
路の開閉により、CCDセンサから暗電流のみが
出力される期間中これをコンデンサに接続して充
電させ、コンデンサの電位差として暗電流を記憶
させておいてCCDセンサの光量測定出力を補正
する手段があるが、この電位差は各CCDセンサ
についての暗電流の平均レベルにすぎないため、
各ホトエレメント間の暗電流のバラツキについて
補正することはできなかつた。
For this reason, in the past, means were employed to maintain the temperature of the CCD sensor constant or to correct the dark current component using an electric circuit, in an attempt to eliminate the light amount measurement error. However, in the former,
Strict temperature control is not possible when the CCD sensor is air-cooled, and when the CCD sensor is kept at a constant temperature by bringing a temperature sensor or a temperature control element such as a Peltier effect element into contact with the CCD sensor.
A large number of CCD sensors (e.g. 12
2) is extremely expensive and impractical. In the latter case, during the period when only dark current is output from the CCD sensor by opening and closing the switch circuit, connect it to a capacitor and charge it, store the dark current as the potential difference of the capacitor, and measure the light intensity of the CCD sensor. There are means to correct the output, but since this potential difference is only the average level of dark current for each CCD sensor,
It was not possible to correct the variation in dark current between each photoelement.

本発明は以上の点に鑑みなされたものであつ
て、各ホトエレメント間でバラツキがあり、また
温度によつても変動する暗電流成分を、高精度で
補正することができ、露光量に直接対応する出力
成分のみを取出すことができ、またこれを安価に
実施可能な固体センサの温度補正方法及びその装
置を提供することを目的とする。即ち、本発明方
法の特徴とするところは、光量検出用の複数個の
検出ホトエレメントを有する固体センサの温度補
正方法において、前記検出ホトエレメントの近傍
に実質的に暗電流のみを出力する基準ホトエレメ
ントを配設し、基準温度における非露光状態での
検出ホトエレメント及び基準ホトエレメントの出
力並びに光量測定時の基準ホトエレメントの出力
に基づいて、光量測定時の検出ホトエレメントの
暗電流成分を算出し、その検出ホトエレメントの
出力を前記暗電流成分により補正する点にある。
また、本発明装置は、光量検出用の複数個の検出
ホトエレメント及び該検出ホトエレメントの近傍
に配設され実質的に暗電流のみを出力する少くと
も1個の基準ホトエレメントを有する固体センサ
と、該固体センサに接続され各ホトエレメントの
出力をアナログ/デジタル変換する変換器と、基
準温度T0における非露光状態での検出ホトエレ
メントの出力Vi(T0)及び基準ホトエレメントの
出力V0(T0)をストアする記憶装置と、温度Tの
光量測定時における前記基準ホトエレメントの出
力V0(T)及び前記記憶装置にストアされた前
記V0(T0)から温度定数を演算する演算装置と、
前記温度定数及び前記記憶装置にストアされた前
記Vi(T0)から光量測定時の前記検出ホトエレメ
ントの出力Vi(T)の暗電流成分を算出し前記
出力Vi(T)を前記暗電流成分により補正する
補正演算装置とを有することを特徴とするもので
ある。
The present invention has been developed in view of the above points, and is capable of highly accurate correction of dark current components that vary between photoelements and also vary with temperature, and that directly affects the amount of exposure. It is an object of the present invention to provide a temperature correction method and apparatus for a solid-state sensor that can extract only the corresponding output component and that can be implemented at low cost. That is, the method of the present invention is characterized in that, in the temperature correction method for a solid-state sensor having a plurality of detection photoelements for detecting the amount of light, a reference photoelectron that outputs substantially only dark current is provided in the vicinity of the detection photoelement. Calculate the dark current component of the detection photoelement during light intensity measurement based on the output of the detection photoelement and reference photoelement in a non-exposed state at a reference temperature and the output of the reference photoelement during light intensity measurement. However, the output of the detection photoelement is corrected by the dark current component.
The device of the present invention also includes a solid-state sensor having a plurality of detection photoelements for detecting the amount of light and at least one reference photoelement that is disposed near the detection photoelements and outputs substantially only dark current. , a converter connected to the solid-state sensor and converting the output of each photoelement from analog to digital; output Vi (T 0 ) of the detection photoelement in a non-exposed state at a reference temperature T 0 and output V 0 of the reference photoelement; (T 0 ), a temperature constant is calculated from the output V 0 (T) of the reference photoelement at the time of light intensity measurement at temperature T, and the V 0 (T 0 ) stored in the storage device. a computing device;
The dark current component of the output Vi (T) of the detection photoelement during light intensity measurement is calculated from the temperature constant and the Vi (T 0 ) stored in the storage device, and the output Vi (T) is calculated as the dark current component. The present invention is characterized in that it has a correction calculation device that performs correction according to the following.

先ず、本発明における各ホトエレメントの出力
の温度補正原理について説明する。CCDセンサ
等の固体センサは、例えば、N個(2048個)のホ
トエレメントを中心間距離13μmで並設してある
が、各ホトエレメントの感度特性は保証動作周波
数の範囲において露光量に対して直線性を有して
おり、各ホトエレメントの出力Viは露光量Eの
一次関数として下記(1)式の如く表わされる。
First, the principle of temperature correction of the output of each photoelement in the present invention will be explained. Solid-state sensors such as CCD sensors, for example, have N (2048) photoelements arranged side by side with a center-to-center distance of 13μm, but the sensitivity characteristics of each photoelement vary with respect to the exposure amount within the guaranteed operating frequency range. It has linearity, and the output Vi of each photoelement is expressed as a linear function of the exposure amount E as shown in equation (1) below.

Vi=AiE+Bi …(1) 但し、Vi:i番目のホトエレメントの出力 (i=1,2,…N) E :露光量 Ai:ホトエレメントiの光応答性を示す
定数 Bi:ホトエレメントiの暗電流成分 そして、暗電流Biはその発生機構から温度につい
ての指数関数で表わされることが示され、Biは下
記(2)式の如く表わされる。
Vi=AiE+Bi...(1) However, Vi: Output of the i-th photoelement (i=1, 2,...N) E: Exposure amount Ai: Constant indicating the photoresponsiveness of photoelement i Bi: Photoresponse of photoelement i Dark current component It is shown that the dark current Bi is expressed by an exponential function with respect to temperature from its generation mechanism, and Bi is expressed as shown in equation (2) below.

Bi(T)=Bi(T0)・2〓〓〓〓 …(2) 但し、Bi(T) :温度Tにおける暗電流成分 Bi(T0):基準温度(T0)における暗電流
成分 即ち、温度Tが基準温度T0より8℃だけ上昇す
ると、暗電流Bi(T)は基準温度T0における暗
電流Bi(T0)の2倍に増加する。
Bi(T)=Bi(T 0 )・2〓〓〓〓 …(2) However, Bi(T) : Dark current component at temperature T Bi(T 0 ): Dark current component at reference temperature (T 0 ), i.e. , when the temperature T rises by 8° C. from the reference temperature T 0 , the dark current Bi(T) increases to twice the dark current Bi(T 0 ) at the reference temperature T 0 .

而して、本発明においては光量検出に必要なビ
ツト数(例えば2048個)だけ並設された検出ホト
エレメントの外に、この検出ホトエレメントの近
傍に少くとも1個の基準ホトエレメントを配設す
る。基準ホトエレメントはその光検知面を金属等
で被覆してあり、従つて、CCDセンサへ光照射
がなされても、基準ホトエレメントは露光されず
常に暗電流成分のみを出力している。ところで、
基準ホトエレメントについても、その暗電流B0
は温度に関する指数関数で下記(3)式の如く表わさ
れる。
Therefore, in the present invention, in addition to the detection photoelements arranged in parallel as many as the number of bits (for example, 2048) necessary for detecting the amount of light, at least one reference photoelement is arranged near this detection photoelement. do. The reference photoelement has its light detection surface coated with metal or the like, so even if the CCD sensor is irradiated with light, the reference photoelement is not exposed and always outputs only the dark current component. by the way,
Also for the reference photoelement, its dark current B 0
is an exponential function related to temperature and is expressed as in equation (3) below.

B0(T)=B0(T0)・2〓〓〓〓 …(3) 但し、B0(T) :温度Tにおける暗電流成分 B0(T0):基準温度T0における暗電流成分 そして、(2),(3)式から下記(4)式が成立する。 B 0 (T) = B 0 (T 0 )・2〓〓〓〓 …(3) However, B 0 (T): Dark current component at temperature T B 0 (T 0 ): Dark current at reference temperature T 0 Then, the following equation (4) is established from equations (2) and (3).

Bi(T)={B0(T)/B0(T0))}・Bi(T0
…(4) 従つて、任意に設定した基準温度T0におい
て、露光量が雰の暗状態で検出ホトエレメントの
出力Vi(T0)及び基準ホトエレメントの出力V0
(T0)を測定してBi(T0)及びB0(T0)を予め求め
ておき、光量測定(固体センサの温度T)に際し
ては、暗電流成分のみを出力する基準ホトエレメ
ントの出力V0(T)を測定して、そのときの温
度Tにおける暗電流B0(T)を求め、これらの
データを(4)式に従つて演算することにより、光量
測定時の温度Tにおける検出ホトエレメントの暗
電流Bi(T)を算出することができる。
Bi(T)={B 0 (T)/B 0 (T 0 ))}・Bi(T 0 )
...(4) Therefore, at an arbitrarily set reference temperature T 0 and an exposure amount in a dark state, the output Vi (T 0 ) of the detection photoelement and the output V 0 of the reference photoelement
Bi (T 0 ) and B 0 (T 0 ) are obtained in advance by measuring (T 0 ), and when measuring the light amount (temperature T of the solid-state sensor), the output of a reference photoelement that outputs only the dark current component is By measuring V 0 (T), finding the dark current B 0 (T) at the temperature T at that time, and calculating these data according to equation (4), the detection at the temperature T when measuring the amount of light can be performed. The dark current Bi(T) of the photoelement can be calculated.

即ち、定数kを下記(5)式の如く定義すれば、 k=B0(T)/B0(T0) …(5) (4)式は下記(6)式の如く変形される。 That is, if the constant k is defined as in equation (5) below, k=B 0 (T)/B 0 (T 0 )...(5) Equation (4) is transformed as in equation (6) below.

Bi(T)=k・Bi(T0) …(6) そこで、予め、任意の基準温度T0において、非
露光状態での各ホトエレメントの出力Vi(T0)及
びV0(T0)を測定すると、これが夫々Bi(T0)及
びB0(T0)に一致する。そして、このデータをス
トアしておき、CCDセンサの光量測定時(温度
T)においては、基準ホトエレメントの出力V0
(T)のみを実測することによつて、これがBo
(T)に一致するから、(5)式に従い温度定数kを
算出し、(6)式に従う演算をすることにより、全て
の検出ホトエレメントの出力Vi(T)の暗電流
成分Bi(T)を高精度で算出することができる。
そこで、光量測定時における検出ホトエレメント
の出力Vi(T)からBi(T)を減算すると、(1)式
から明らかな如く、出力Vi(T)のうち露光量
に直接対応する光応答成分AiEのみを取出すこと
ができ、このAiEは、各ホトエレメント間の暗電
流のバラツキ及び暗電流の温度変化による変動の
影響を受けないので、AiE成分を基準にして光量
分布を測定することにより、極めて高精度の光学
的計測を行うことができる。
Bi(T)=k・Bi(T 0 )...(6) Therefore, at an arbitrary reference temperature T 0 , the outputs Vi(T 0 ) and V 0 (T 0 ) of each photoelement in the non-exposed state are determined in advance. When measured, these correspond to Bi (T 0 ) and B 0 (T 0 ), respectively. Then, store this data, and when measuring the light amount of the CCD sensor (temperature T), the output of the reference photoelement V 0
By actually measuring only (T), this can be determined as Bo
(T), so by calculating the temperature constant k according to equation (5) and performing the calculation according to equation (6), the dark current component Bi (T) of the output Vi (T) of all detection photoelements is calculated. can be calculated with high precision.
Therefore, when Bi (T) is subtracted from the output Vi (T) of the detection photoelement when measuring the light amount, as is clear from equation (1), the photoresponse component AiE of the output Vi (T) that directly corresponds to the exposure amount This AiE is unaffected by variations in dark current between each photoelement and fluctuations in dark current due to temperature changes, so by measuring the light intensity distribution based on the AiE component, Highly accurate optical measurements can be performed.

次に、上述の如き温度補正を実施するための温
度補正装置について説明する。第1図はCCDセ
ンサ100のブロツク図、第2図は動作のタイム
チヤート図、第3図は本発明の1実施例を示すブ
ロツク図、第4図は補正演算装置115のフロー
チヤート図である。CCDセンサ100はN個
(例えば2048個)の検出ホトエレメント2が一列
に並設され、その並設方向両側に分離ホトエレメ
ント3を介して、基準ホトエレメント1が夫々4
個並設されている。基準ホトエレメント1は前述
の如くその光検出面が金属等で被覆されて遮光さ
れており、常に暗電流成分のみを出力する。これ
らの各ホトエレメント1,2及び3の近傍にその
並設方向に沿つてトランスフアゲート4が配設さ
れており、トランスフアゲート4の外側にはアナ
ログトランスポートシフトレジスタ5,5がトラ
ンスフアゲート4と平行に配設されていて、各ホ
トエレメントの出力(以下、ビデオ出力ともい
う)は、アナログトランスポートシフトレジスタ
5から電荷検出回路8を経て出力アンプ9へ順次
的に送出され、ビデオ出力が出力アンプ9からア
ナログマルチプレクサ106へ入力される。な
お、第1図中、6及び7は夫々アナログシフトレ
ジスタ及びアナログEOSシフトレジスタであ
り、また、10及び11は夫々MOS回路及び
EOSアンプを示す。アナログマルチプレクサ1
06にはCCDセンサ100と同様のCCDセンサ
101,102,103,104及び105が接
続されており、同様にその各ホトエレメントの出
力が順次的に入力されるようになつているが、以
下簡単のために、CCDセンサ100のみを使用
した場合について説明する。
Next, a temperature correction device for performing the temperature correction as described above will be explained. 1 is a block diagram of the CCD sensor 100, FIG. 2 is a time chart of the operation, FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flow chart of the correction calculation device 115. . In the CCD sensor 100, N (for example, 2048) detection photoelements 2 are arranged in a row, and four reference photoelements 1 are arranged on both sides of the arrangement direction through separation photoelements 3.
They are arranged side by side. As described above, the reference photoelement 1 has its photodetecting surface coated with a metal or the like to shield light, and always outputs only the dark current component. A transfer gate 4 is arranged near each of these photoelements 1, 2, and 3 along the direction in which they are arranged in parallel, and analog transport shift registers 5, 5 are arranged outside the transfer gate 4 and are connected to the transfer gate 4. They are arranged in parallel, and the output of each photoelement (hereinafter also referred to as video output) is sequentially sent from the analog transport shift register 5 to the output amplifier 9 via the charge detection circuit 8, and the video output is output. The signal is input from amplifier 9 to analog multiplexer 106 . In FIG. 1, 6 and 7 are an analog shift register and an analog EOS shift register, respectively, and 10 and 11 are a MOS circuit and an analog EOS shift register, respectively.
Showing EOS amplifier. analog multiplexer 1
CCD sensors 101, 102, 103, 104, and 105 similar to the CCD sensor 100 are connected to 06, and the output of each photoelement is inputted sequentially in the same way. For this purpose, a case will be described in which only the CCD sensor 100 is used.

第2図中、φXはトランスフアパルス、φTはシ
フトパルス、φRはリセツトパルスであり、トラ
ンスフアパルスφXがCCDセンサ100に入力さ
れると、シフトパルスφTに同期して各ホトエレ
メントからビデオ出力が取出される。ビデオ出力
は、8ビツトの空信号の後に、図中Dで示した4
ビツトの基準ホトエレメント1の出力信号が続
き、次いで図中で示した4ビツトの分離ホトエ
レメント3の出力信号(出力零)を経て、検出ホ
トエレメント2のNビツトの信号が出力される。
従つて、トランスフアパルスφXが入力された後
のリセツトパルスφRをカウントすることによ
り、これらの各ビツトが連続するビデオ出力の中
から、基準ホトエレメントの出力を読み出すこと
ができる。
In FIG. 2, φ X is a transfer pulse, φ T is a shift pulse, and φ R is a reset pulse. When the transfer pulse φ Video output is taken from the photoelement. The video output is an 8-bit blank signal followed by 4 bits, indicated by D in the figure.
This is followed by the output signal of the 4-bit reference photoelement 1, followed by the output signal (output zero) of the 4-bit separation photoelement 3 shown in the figure, and then the N-bit signal of the detection photoelement 2.
Therefore, by counting the reset pulse φ R after the transfer pulse φ

第3図に示す如く、CCDセンサ100の各ホ
トエレメントの出力は、サンプル・アンド・ホー
ルド回路107を経てアナログ/デジタル変換器
(以下ADCと略す)108に入力され、ADC10
8にてデジタル信号に変換された後、その内部に
設けられたレジスタに一旦ストアされる。ADC
108の出力はデータパス13に送出され、入力
ポート122を経て演算記憶装置(不図示)に入
力されるようになつている。演算記憶装置は、入
力データである各ホトエレメントの出力を記憶
し、前記温度定数kを算出するとともに、補正後
のホトエレメント出力を基にMTF検査のための
所要の演算をするものであり、例えば、記憶手段
としてフロツピーデイスクを有するコンピユータ
等により構成される。
As shown in FIG. 3, the output of each photoelement of the CCD sensor 100 is input to an analog/digital converter (hereinafter abbreviated as ADC) 108 via a sample-and-hold circuit 107.
After being converted into a digital signal at step 8, it is temporarily stored in a register provided therein. ADC
The output of 108 is sent to data path 13 and input to an arithmetic storage device (not shown) via input port 122. The calculation storage device stores the output of each photoelement as input data, calculates the temperature constant k, and performs necessary calculations for MTF inspection based on the corrected photoelement output, For example, it is constituted by a computer or the like having a floppy disk as a storage means.

データバス13には、RAM112及びRAM1
14が接続され、これらは夫々MTF検査対象の
光量測定時における各検出ホトエレメントの出力
Vi(T)及び基準温度T0における非露光状態で
の各検出ホトエレメントの出力Vi(T0)をストア
する。111及び113は夫々RAM112及び
RAM114のアドレスカウンタである。演算記
憶装置にて算出された温度定数kは出力ポート1
21からデータバス13を経てレジスタ110に
入力され、ここに一旦ストアされる。補正演算装
置115は、レジスタ110にストアされた温度
定数k、RAM112にストアされた光量測定時
の検出ホトエレメント出力Vi(T)及びRAM1
14にストアされた基準温度での検出ホトエレメ
ント出力Vi(T0)から、光量測定時の各検出ホト
エレメントの出力Vi(T)を補正演算するもの
であり、レジスタ116,117及び118並び
に乗算器119及び加減算器120を有する。制
御回路123は、CCDセンサ出力の読み取り動
作信号等を入力して、上記各回路へ制御信号10
〜30を出力し、各回路の入出力動作を制御する
回路である。なお、109は単位信号(“1”)発
生器である。
The data bus 13 includes RAM112 and RAM1.
14 are connected, and these are the outputs of each detection photoelement when measuring the light intensity of the MTF inspection target.
Vi (T) and the output Vi (T 0 ) of each detection photoelement in a non-exposed state at a reference temperature T 0 are stored. 111 and 113 are RAM 112 and
This is an address counter for the RAM 114. The temperature constant k calculated by the arithmetic storage device is output port 1.
21 to the register 110 via the data bus 13, and is temporarily stored there. The correction calculation device 115 uses the temperature constant k stored in the register 110, the detected photoelement output Vi (T) at the time of light intensity measurement stored in the RAM 112, and the RAM 1.
From the detection photoelement output Vi (T 0 ) at the reference temperature stored in 14, the output Vi (T) of each detection photoelement at the time of light intensity measurement is corrected. It has an adder/subtractor 119 and an adder/subtractor 120. The control circuit 123 inputs the reading operation signal of the CCD sensor output, etc., and sends the control signal 10 to each of the above circuits.
This is a circuit that outputs .about.30 and controls input/output operations of each circuit. Note that 109 is a unit signal (“1”) generator.

次に、この温度捕正装置の動作について説明す
る。
Next, the operation of this temperature capture device will be explained.

() CCDセンサのMTF検査機へのセツト時。() When setting the CCD sensor to the MTF inspection machine.

(1) 制御回路123へCCDセンサ100の基
準ホトエレメント1(第1図参照)の出力
V0(T0)の読み取り指令信号を出力すると、
制御回路123からサンプル・アンド・ホー
ルド回路107へCCDセンサの動作タイミ
ング(第2図参照)に同期したサンプリング
信号10が出力され、更にADC108に
ADC開始信号11が出力され、CCDセンサ
100の出力のうち、基準ホトエレメント1
の出力のみが取出され、デジタル信号に変換
されてADC108のレジスタに一旦ストア
される。
(1) Output of reference photoelement 1 of CCD sensor 100 (see Figure 1) to control circuit 123
When a reading command signal of V 0 (T 0 ) is output,
A sampling signal 10 synchronized with the operation timing of the CCD sensor (see Figure 2) is output from the control circuit 123 to the sample-and-hold circuit 107, and is further output to the ADC 108.
The ADC start signal 11 is output, and among the outputs of the CCD sensor 100, the reference photoelement 1
Only the output of is taken out, converted to a digital signal, and temporarily stored in the register of ADC 108.

(2) 次いで、制御回路123へADC108の
記憶内容を入力ポート122に転送する動作
の指令信号を出力すると、制御回路123か
らADC108へ出力動作信号12が入力さ
れ、ADC108はセツト時の温度(基準温
度T0)における基準ホトエレメント1の出力
V0(T0)をデータバス13へ送出し、V0
(T0)は入力ポート122を経て演算装置に
読み込まれる。
(2) Next, when a command signal is output to the control circuit 123 to transfer the memory contents of the ADC 108 to the input port 122, the output operation signal 12 is input from the control circuit 123 to the ADC 108, and the ADC 108 adjusts the temperature at the time of setting (reference). Output of reference photoelement 1 at temperature T 0 )
V 0 (T 0 ) is sent to the data bus 13, and V 0
(T 0 ) is read into the arithmetic unit via the input port 122.

(3) そして、CCDセンサ100の露光量を零
にして、検出ホトエレメント2を非露光状態
にし、制御回路123へ動作指令信号を出力
し、上記(1)及び(2)の動作と同様にして、基準
温度T0における非露光状態での各検出ホト
エレメント2の出力Vi(T0)を演算装置に読
み込ませ、ストアさせる。
(3) Then, the exposure amount of the CCD sensor 100 is set to zero, the detection photoelement 2 is placed in a non-exposed state, and an operation command signal is output to the control circuit 123, and the operations are performed in the same manner as in (1) and (2) above. Then, the output Vi (T 0 ) of each detection photoelement 2 in the non-exposed state at the reference temperature T 0 is read into the arithmetic unit and stored.

() MTF検査対象の被検レンズの光量測定
時。
() When measuring the light intensity of the lens under test for MTF inspection.

(1) 前記演算装置にストアされた検出ホトエレ
メントの出力Vi(T0)を出力ポート121を
経てRAM114に入力させてストアさせ
る。
(1) The output Vi (T 0 ) of the detection photoelement stored in the arithmetic unit is input to the RAM 114 via the output port 121 and stored.

(2) 上記(),(1),(2)の動作と同様にして、
MTF検査時(光量測定時)の基準ホトエレ
メントの出力V0(T)を演算装置に読み込
む。このV0(T)と演算装置にストアされ
ているV0(T0)とは、夫々前記(5)式のB0
(T)とB0(T0)とに一致するから、演算装
置はV0(T)とV0(T0)との比を演算して(5)
式の温度定数kを算出する。そして、この温
度定数kを出力ポート121を介してデータ
バス13に送出し、レジスタ110にストア
させる。
(2) In the same way as the operations in (), (1), and (2) above,
The output V 0 (T) of the reference photoelement at the time of MTF inspection (during light intensity measurement) is read into the calculation device. This V 0 (T) and V 0 (T 0 ) stored in the arithmetic unit are respectively B 0 in the equation (5) above.
Since (T) and B 0 (T 0 ) match, the arithmetic unit calculates the ratio of V 0 (T) and V 0 (T 0 ) and calculates (5)
Calculate the temperature constant k of the equation. Then, this temperature constant k is sent to the data bus 13 via the output port 121 and stored in the register 110.

(3) 上記(),(1),(2)と同様の動作により、
MTF検査時のCCDセンサ100のビデオ信
号、即ち検出ホトエレメント2の出力Vi
(T)を読み取り、データバス13を経て
RAM112にストアさせる。
(3) By the same operation as (), (1), and (2) above,
Video signal of CCD sensor 100 during MTF inspection, i.e. output Vi of detection photoelement 2
Read (T) and pass through data bus 13.
Store it in RAM112.

(4) 次いで、補正演算装置115がレジスタ1
10、RAM112及びRAM114にストア
されている各データから検出ホトエレメント
の出力Vi(T)の暗電流成分Bi(T)を算出
し、Vi(T)からBi(T)を除外した露光量
に直接対応する光応答成分AiEを求める。即
ち、Vi(T0)は非露光状態での出力であるか
ら、前記(6)式のBi(T0)に一致し、(6)式に従
つてBi(T)を算出する。そして、Vi(T)
−Bi(T)を演算してAiEを算出する。
(4) Next, the correction calculation device 115 reads register 1.
10. Calculate the dark current component Bi (T) of the output Vi (T) of the detection photoelement from each data stored in RAM 112 and RAM 114, and calculate the dark current component Bi (T) of the output Vi (T) of the detection photoelement, and directly calculate the amount of exposure by excluding Bi (T) from Vi (T). Find the corresponding photoresponse component AiE. That is, since Vi (T 0 ) is the output in the non-exposed state, it matches Bi (T 0 ) in the equation (6), and Bi (T) is calculated according to the equation (6). And Vi(T)
-Calculate AiE by calculating Bi(T).

次に、この補正演算装置115の動作につい
て、第4図のフローチヤートを基に説明する。先
ず、制御回路123からアドレスカウンタ111
及び113に夫々ロード信号18及び21が出力
され、アドレスカウンタ111及び113に先頭
番地が設定される。次いで、RAM112へ出力
動作信号19が入力され、RAM112のストア
内容Vi(T)のうち1番目の検出ホトエレメン
トに係るVi(T)がデータバス13に送出さ
れ、また補正演算装置115にロード信号24が
入力され、データバス13からVi(T)がレジ
スタ116に入力されラツチされる。同様に、単
位信号発生器109への出力動作信号14及び補
正演算装置へのロード信号25により、単位信号
“1”がレジスタ117にラツチされる。そし
て、補正演算装置115へのロード信号26の入
力により、レジスタ116のストア内容とレジス
タ117のストア内容とが乗算され、乗算結果
I・Vi(T)がレジスタ118にラツチされ
る。
Next, the operation of this correction calculation device 115 will be explained based on the flowchart of FIG. 4. First, from the control circuit 123 to the address counter 111
Load signals 18 and 21 are output to the counters 111 and 113, respectively, and the leading address is set in the address counters 111 and 113. Next, the output operation signal 19 is inputted to the RAM 112, Vi(T) related to the first detected photoelement among the stored contents Vi(T) of the RAM 112 is sent to the data bus 13, and a load signal is sent to the correction calculation device 115. 24 is input, and Vi(T) is input from the data bus 13 to the register 116 and latched. Similarly, the unit signal "1" is latched in the register 117 by the output operation signal 14 to the unit signal generator 109 and the load signal 25 to the correction arithmetic unit. Then, by inputting the load signal 26 to the correction arithmetic unit 115, the stored contents of the register 116 and the stored contents of the register 117 are multiplied, and the multiplication result I·Vi(T) is latched in the register 118.

次いで、RAM114へ出力動作信号22が入
力され、RAM114のストア内容V1(T0)がデ
ータバス13へ送出され、ロード信号24により
レジスタ116にラツチされる。また、レジスタ
110への出力動作信号16により、そのストア
内容kがデータバス13へ送出され、ロード信号
25によりレジスタ117にラツチされる。そし
て、ロード信号26及び加減算コントロール信号
28により、レジスタ116のV1(T0)及びレジ
スタ117のkが乗算され、この乗算結果k・
V1(T0)と、レジスタ118にラツチされている
1・V1(T)とから、1・V1(T)―k・V1
(T0)が算出され、これがレジスタ118にラツ
チされてそのストア内容がV1(T)―kV1(T0
に書き替えられる。次いで、出力動作信号27が
入力されると、このレジスタ118のストア内容
がデータバス13に送出され、チツプ動作信号2
9及び読み取り動作信号30が入力されたRAM
112にストアされる。そして、カウント信号1
7及び20が夫々アドレスカウンタ111及び1
13に入力され、アドレスカウンタ111及び1
13の番地がインクリメントされる。次いで、ラ
ム112に出力動作信号19が再度入力され、2
番目の検出ホトエレメントについて上述の動作が
繰り返される。そして、この繰り返し回数が
CCDセンサ100のビツト数N、即ち検出ホト
エレメント2の個数Nに達した場合に、補正演算
装置115の動作が停止される。
Next, the output operation signal 22 is input to the RAM 114, and the stored content V 1 (T 0 ) of the RAM 114 is sent to the data bus 13 and latched into the register 116 by the load signal 24. Furthermore, the stored contents k are sent to the data bus 13 by the output operation signal 16 to the register 110, and latched into the register 117 by the load signal 25. Then, V 1 (T 0 ) in the register 116 and k in the register 117 are multiplied by the load signal 26 and the addition/subtraction control signal 28 , and the multiplication result k・
From V 1 (T 0 ) and 1·V 1 (T) latched in register 118, 1·V 1 (T)−k·V 1
(T 0 ) is calculated, this is latched in the register 118, and the stored contents are V 1 (T)−kV 1 (T 0 )
can be rewritten as Next, when the output operation signal 27 is input, the stored contents of this register 118 are sent to the data bus 13, and the chip operation signal 27 is sent to the data bus 13.
9 and a RAM into which the read operation signal 30 is input.
112. And count signal 1
7 and 20 are address counters 111 and 1, respectively.
13, address counters 111 and 1
The address of 13 is incremented. Then, the output operation signal 19 is input again to the ram 112, and
The above operations are repeated for the th detected photoelement. And the number of repetitions is
When the number of bits N of the CCD sensor 100, ie, the number N of detection photoelements 2, is reached, the operation of the correction calculation device 115 is stopped.

この場合に、RAM112にストアされている
内容は、MTF検査時の温度Tにおける検出ホト
エレメントの出力Vi(T)から、その温度にお
ける暗電流成分Bi(T)を減算したもの(Vi
(T)―Bi(T)=AiE)となり、各検出ホトエレ
メントの露光量に直接対応する光応答成分のみが
RAM112の記憶内容として求められる。従つ
て、これを基にCCDセンサの光量分布を求めれ
ば、暗電流成分の各ホトエレメント間でのバラツ
キ及び温度変動による影響を受けない高精度の光
学的計測を行うことができる。
In this case, the content stored in the RAM 112 is the output Vi (T) of the detection photoelement at the temperature T during the MTF test minus the dark current component Bi (T) at that temperature (Vi
(T) - Bi (T) = AiE), and only the photoresponse component that directly corresponds to the exposure amount of each detection photoelement is
This is determined as the memory content of the RAM 112. Therefore, if the light intensity distribution of the CCD sensor is determined based on this, highly accurate optical measurement can be performed that is unaffected by variations in dark current components between photoelements and temperature fluctuations.

以上、詳説した如く、本発明によれば、CCD
センサの各検出ホトエレメントの出力から、各ホ
トエレメント間でバラツキがあり8℃の温度上昇
で2倍になる等温度による変動がある暗電流成分
を温度に対して極めて高精度で補正演算してこれ
を除外し、露光量に直接対応する成分のみを取出
すことができ、且つ、これを極めて簡潔な計算プ
ロセス及び装置で実施するから、本発明をMTF
検査機のような光学的計測装置に適用した場合
に、装置環境の温度変化があるとき又は使用開始
時等の装置内部の温度が定常状態になる迄の過渡
期においても、極めて高精度の光学的計測が可能
である。
As explained in detail above, according to the present invention, the CCD
From the output of each detection photoelement of the sensor, the dark current component, which varies between each photoelement and doubles with temperature rise of 8℃, is corrected with extremely high accuracy for temperature. Since this can be excluded and only the components that directly correspond to the exposure amount can be extracted, and this can be carried out using an extremely simple calculation process and device, the present invention can be applied to the MTF.
When applied to optical measuring devices such as inspection machines, extremely high precision optical measurement is possible.

なお、本発明は上記の特定の実施例に限定され
るべきものではなく、本発明の技術的範囲内にお
いて種々の変形例が可能である。特に、本発明
は、常に実質的に暗電流成分のみを出力する基準
ホトエレメントの出力温度変化を基にして、検出
ホトエレメントの基準温度時からの出力温度変化
を求めて出力を温度補正するものであるから、そ
の補正演算の計算プロセスについては上記実施例
に示したものに限定されることはない。例えば、
基準温度における非露光状態での検出ホトエレメ
ントの出力Vi(T0)及び基準ホトエレメントの出
力V0(T0)の比Vi(T0)/V0(T0)を予め算出し
てこれをストアしておき、光量測定時に基準ホト
エレメントの出力V0(T)と前記比との積を演
算して、光量測定時の検出ホトエレメントの暗電
流成分Bi(T)を算出することとしてもよい。
Note that the present invention should not be limited to the specific embodiments described above, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention. In particular, the present invention corrects the output by determining the output temperature change from the reference temperature of the detection photoelement based on the output temperature change of a reference photoelement that always outputs substantially only the dark current component. Therefore, the calculation process for the correction calculation is not limited to that shown in the above embodiment. for example,
The ratio Vi (T 0 )/V 0 (T 0 ) of the output Vi (T 0 ) of the detection photoelement in the non-exposed state at the reference temperature and the output V 0 ( T 0 ) of the reference photoelement is calculated in advance. is stored, and the product of the output V 0 (T) of the reference photoelement and the above ratio is calculated when measuring the amount of light to calculate the dark current component Bi(T) of the detection photoelement when measuring the amount of light. Good too.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はCCDセンサ100のブロツク図、第
2図は動作のタイムチヤート図、第3図は本発明
の1実施例を示すブロツク図、第4図は補正演算
装置115のフローチヤート図である。 符号の説明、1…基準ホトエレメント、2…検
出ホトエレメント、100…CCDセンサ、10
8…アナログ/デジタル変換器、110,11
6,117,118…レジスタ、112,114
…RAM、115…補正演算装置、119…乗算
器、120…加算器。
1 is a block diagram of the CCD sensor 100, FIG. 2 is a time chart of the operation, FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flow chart of the correction calculation device 115. . Explanation of symbols: 1...Reference photoelement, 2...Detection photoelement, 100...CCD sensor, 10
8...Analog/digital converter, 110, 11
6,117,118...Register, 112,114
...RAM, 115...correction calculation device, 119...multiplier, 120...adder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 光量検出用の複数個の検出ホトエレメントを
有する固体センサの温度補正方法において、前記
検出ホトエレメントの近傍に実質的に暗電流のみ
を出力する基準ホトエレメントを配設し、非露光
状態での検出ホトエレメント及び基準ホトエレメ
ントの出力並びに光量測定時の基準ホトエレメン
トの出力に基づいて、光量測定時の検出ホトエレ
メントの暗電流成分を算出し、その検出ホトエレ
メントの出力を前記暗電流成分により補正するこ
とを特徴とする固体センサの温度補正方法。 2 光量検出用の複数個の検出ホトエレメント及
び該検出ホトエレメントの近傍に配設され実質的
に暗電流のみを出力する少くとも1個の基準ホト
エレメントを有する固体センサと、該固体センサ
に接続され各ホトエレメントの出力をアナログ/
デジタル変換する変換器と、基準温度T0におけ
る非露光状態での検出ホトエレメントの出力Vi
(T0)及び基準ホトエレメントの出力V0(T0)をス
トアする記憶装置と、温度Tの光量測定時におけ
る前記基準ホトエレメントの出力V0(T)及び
前記記憶装置にストアされた前記V0(T0)から温
度定数を演算する演算装置と、前記温度定数及び
前記記憶装置にストアされた前記Vi(T0)から光
量測定時の前記検出ホトエレメントの出力Vi
(T)の暗電流成分を算出し前記出力Vi(T)を
前記暗電流成分により補正する補正演算装置とを
有することを特徴とする固体センサの温度補正装
置。 3 上記第2項において、前記温度定数は、前記
V0(T)と前記V0(T0)との比V0(T)/V0
(T0)であり、前記補正演算装置は前記比V0
(T)/V0(T0)と前記Vi(T0)とを乗算して前
記暗電流成分Bi(T)を算出することを特徴と
する固体センサの温度補正装置。 4 上記第3項において、前記補正演算装置は、
前記検出ホトエレメントの出力Vi(T)から前
記暗電流成分Bi(T)を減算して前記出力Vi
(T)の補正をすることを特徴とする固体センサ
の温度補正装置。
[Scope of Claims] 1. In a temperature correction method for a solid-state sensor having a plurality of detection photoelements for detecting light amount, a reference photoelement that substantially outputs only dark current is disposed near the detection photoelement. , calculate the dark current component of the detection photoelement during light intensity measurement based on the output of the detection photoelement and reference photoelement in the non-exposed state and the output of the reference photoelement during light intensity measurement, and calculate the output of the detection photoelement. A temperature correction method for a solid-state sensor, characterized in that the temperature is corrected by the dark current component. 2. A solid-state sensor having a plurality of detection photo-elements for detecting the amount of light and at least one reference photo-element disposed near the detection photo-element and outputting substantially only dark current, and connected to the solid-state sensor. The output of each photoelement is converted to analog/
Converter for digital conversion and output V i of the detection photoelement in non-exposed state at reference temperature T 0
(T 0 ) and an output V 0 (T 0 ) of a reference photoelement; an arithmetic device that calculates a temperature constant from V 0 (T 0 ); and an output V i of the detection photoelement during light intensity measurement from the temperature constant and the V i (T 0 ) stored in the storage device;
A temperature correction device for a solid-state sensor, comprising: a correction calculation device that calculates a dark current component of (T) and corrects the output V i (T) using the dark current component. 3 In the above item 2, the temperature constant is
The ratio of V 0 (T) to the above V 0 (T 0 ) V 0 (T)/V 0
(T 0 ), and the correction calculation device calculates the ratio V 0
A temperature correction device for a solid-state sensor, characterized in that the dark current component B i (T) is calculated by multiplying (T)/V 0 (T 0 ) by the V i (T 0 ). 4 In the above paragraph 3, the correction calculation device:
The dark current component Bi (T) is subtracted from the output Vi (T) of the detection photoelement to obtain the output Vi
A temperature correction device for a solid-state sensor, characterized in that it corrects (T).
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