JPS63240184A - 固体イメ−ジセンサ回路 - 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） 本発明は固体イメージセンサからの画像信号をデジタル
値で出力する固体イメージセンサ回路に関する。

（従来技術） ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　（：ｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉ
ｃｅ）などの固体イメージセンサは小型で軽量という特
徴があり、カメラの焦点検出、ファクシミリや複写機の
画像読取り、あるいは組立ロボットのセンサなと広い範
囲に渡って利用されている。

固体イメージセンサから出力される画像信号は通常デジ
タル信号に変換されて演算処理されるが、イメージセン
サからの出力には受光とは関係のない暗電流によるもの
があり、画像信号からその分を除かなければ正確な画像
情報は得られない。

そこで従来イメージセンサの受光素子の一部をアルミニ
ウム膜で覆って遮光部を形成し、その遮光部からの出力
（暗出力）を差動増幅器によって減算して暗出力分を排
除したり（特願昭８０−１０８８１５号）、暗出力は各
々の受光素子に゛よってバラツキがあるため、各受光素
子面にシャッターを設け、遮光した状態で各受光素子の
暗出力の値をメモリし画像信号からその暗出力分を減算
したり（特願昭６０−２０２４１４号）、装置組立時に
暗出力を測定して不揮発性メモリに記憶させ画像信号を
演算処理するときにメモリから読み出して暗出力分を減
算したり（特願昭５７−１６１７１３号）していた。

ところが、このような従来の回路ては減算回路、シャッ
ター機構あるいはメモリが必要となって回路構成が複雑
になったり、また組立時にメモリした暗出力分を減算す
るのではその後の温度変化による暗出力の変化を捕える
ことができず正確な画像信号を得られないという問題が
あった。

（発明の目的および構成） 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、簡潔な
構成で固体イメージセンサの出力信号から暗出力分を排
除することを目的とし、そのため、受光素子の一部を遮
光した固体イメージセンサと、その固体イメージセンサ
上に結像させる光学系と、固体イメージセンサからの出
力を増幅する増幅回路と、固体イメージセンサの遮光部
の出力を保持する保持回路と、その保持回路の出力電圧
を最低位のアナログ基準電圧として増幅回路の出力をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とから固体イメージセンサ回
路を構成した。

（実施例） 以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による固体イメージセンサ回路を印刷物
の仕上がり品質を検査する印刷物検査装置に適用したと
きのブロックｔＡ図である。

図中、ｌは受光素子の一部を遮光した固体イメージセン
サとしてのＣＣＤ、２はＣＣＤ　ｌ上に印刷画像３を結
像させる結像レンズ、４はＣＣＤ１からの画像信号を増
幅する増幅回路、５はＣＧＤ　Ｉの遮光部からの画像信
号を一時保持するサンプルホールド回路、６はサンプル
ホールド回路５の出力電圧を最低位のアナログ基準電圧
として増幅回路４の出力なＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器
、７はＡ／Ｄ変換器６からのデジタル画像信号に基いて
印刷画像３の模様の幅を演算する演算回路、８は演算回
路７からの出力に応じて印刷画像３の印刷ずれがないか
どうか、すなわち品質が合格値内かどうかを表示するＬ
ＥＤなどから成る表示装置、９はＣＣ，ＤＩを駆動する
駆動回路、１０は各回路の動作タイミングを指令するＭ
’４８回路である。− ＣＣＤ　１は、第２図に示すように、光の強度に応じて
電荷を発生し６４個の画素り、〜Ｄｅ＋４から成るフォ
トダイオードアレイｌａ、フォトダイオードアレイ１ａ
の一部の画素ＤＩ〜ＤＩ４を遮光するアルミマスクｌｂ
、フォトダイオードアレイ１ａからの電荷を蓄積する蓄
積電極１ｃ、駆動回路９からのクリアパルスＣＬを受け
て蓄積電極ｌｃ中の電荷をクリアするクリア電極１ｄ、
駆動回路９からのシフトパルスＳＨを受けて蓄積電極ｌ
ｃ中の電荷を転送電極１ｆにシフトさせるシフト電極１
ｅ、駆動回路９から転送パルスφ１．φ２を受けて蓄積
された電荷を順次出力する転送電極ｉｆ、および転送電
極Ｉｆからの電荷信号を電圧信号である画像信号ｖ１に
変換する出力部１ｇから構成される。

増幅回路４は、第３図に示すように、反転増幅器４ａお
よび抵抗器Ｒ，〜Ｒ４から構成される。

ＣＣＤ１からの画像信号ｖｌはその出力部１ｇにおいて
所定の初期電圧Ｖｏから蓄積された電荷分が放電され電
圧が低下していく形で取り出されるため、この回路では
反転増幅器４ａの反転入力端子に画像信号ｖＩを入力し
、非反転入力端子に初期電圧ｖ０を入力し、画像信号ｖ
Ｌを反転して増幅した画像信号ｖ２としてＡ／Ｄ変換器
６およびサンプルホールド回路５に出力している。

Ａ／Ｄ変換器６は、第４図に示すように、最低位のアナ
ログ基準電圧ＶＬと最高位のアナログ基準電圧ｖＨとの
間を２５６区間に分圧する抵抗器群Ｒと、増幅回路４か
ら入力される画像信号ｖ２の電圧レベルを判別するコン
パレータ群６ａと、８ビツト変換器６ｂとから構成され
、サンプルホールド回路５の出力電圧が最低位のアナロ
グ基準電圧ｖＬとして入力される。Ａ／Ｄ変換のタイミ
ングは制御回路１０からの信号ＣＫによって制御され、
アナログ基準電圧ｖ）ｌは画像信号ｖ２の電圧レベルに
応じて予め設定しである。

次に第５図のタイミングチャートを用いて回路動作を説
明する。

まず制御回路ｌＯからの指令により駆動回路９からクリ
アパルスＣＬが出力され、それまで蓄積電極１ｃに蓄積
されていた不要電荷がクリアされ以後印刷画像３からの
反射光の光強度に応じて蓄積電極１ｃに電荷か蓄積され
る。所定時間ｔだけ蓄積されたところで制御回路１０か
らの指令により駆動回路９からシフトパルスＳＨが出力
され蓄積電極ＩＣの電荷は転送電極１ｆへ転送される。

シフトパルスＳＨと同期して制御回路ｌＯからの指令に
より駆動回路９から転送パルスφ１．φ２が出力され出
力部１ｇを介して画像信号Ｖ□が増幅回路４に出力され
、増幅回路４で反転、増幅され、画像信号Ｖ２としてＡ
／Ｄ変換器６およびサンプルホールド回路５に出力され
る。この画像信号ｖ１およびｖ２中、画素ＤＩ〜ＤＩ４
に対応する部分はアルミマスクｌｂによって遮光されて
いるため印刷画像３とは関係なく、フォトダイオードア
レイｌの暗出力■。を表わしている（第５図（ニ）（ホ
）（へ）参照）。

次に制御回路９は増幅回路４が画素り、〜Ｄ１４に対応
する画像信号のみを、出力している間すなわち画像信号
ｖ２が暗出力ＶＤのみで構成される時にサンプルホール
ド信号Ｔｓをサンプルホールド回路５に出力しく第５図
（ト）参照）、サンプルホールド回路５は暗出力ＶＤの
電圧値を保持してＡ／Ｄ変換器６の最低位アナログ基準
電圧ｖＬとして出力する。Ａ／Ｄ変換器６では暗出力Ｖ
。を最低位アナログ基準電圧ｖＬとして画像信号ｖ２を
Ａ／Ｄ変換するので実質上画像信号ｖ２から暗出力分が
排除され第５図（チ）に示すようなデジタル画像信号が
得られる。

最後に＠算回路７においてデジタル画像信号から印刷画
像３の印刷ずれを演算し所定の許容範囲内であればｒＧ
ＯＯＤＪ　、許容範囲外であればｒＮｏ−ＧＯＯＤＪを
表示装置８によって表示する。

上記実施例では印刷物検査装置を例にとって説明したが
、本発明はたとえばカメラの自動焦点検出装置や複写機
の原稿読取り装置など他の固体イメージセンサを用いた
装置にも適用可能である。

カメラの自動焦点検出に本発明を適用する場合は、実施
例に示したように被写体の明るさを一定に保つことは極
めて困難てあり、被写体の明るさは様々に変化するもの
である。よって撮影しようとする被写体像をイメージセ
ンサで光電変換する際、被写体の明るさが撮影のたびに
大幅に変化するので、毎回同一の光電変換時間を設定す
ると被写体が明るい時には光電変換出力が飽和してしま
い、暗い時には前記出力が検出しにくいほど低下してし
まうという問題が生じる。

このような欠点を解消するためには被写体の明るさに応
じて光電変換時間を変化させる手段が考えられるが、回
路構成が複雑になり必然的にコスト高になるので、高級
機と一般に称される高価格カメラ以外には使えない。

このとき低価格カメラにも使用できるように被写体が明
るい時には、光電変検出力の飽和を検出して、または飽
和する明るさを予め設定しておくことにより、その明る
さ以上の明るさになった時イメージセンサ前面に光学フ
ィルター等を挿入して光電出力の飽和を抑制して検出す
るようにすることもできるが、一方、被写体の暗い場合
は、やはり上記問題を含み光電変検出力の低下によりイ
メージセンサの暗出力やノイズの撮影が明るい場合に比
べ大きく作用するので光電変換出力を単に増幅するわけ
にはいかず、イメージセンサの暗出力やノイズ等を除去
しておく必要がある。

そこで本発明を適用することにより、前記暗出力等の除
去が可能となり、回路構成も極めて簡単となるため低価
格のカメラにも自動焦点検出装置を提供しうることとな
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、受光素子の一部
を遮光した固体イメージセンサと、その固体イメージセ
ンサ上に結像させる光学系と、固体イメージセンサから
の出力を増幅する増幅回路と、固体イメージセンサの遮
光部の出力を保持する保持回路と、保持回路の出力電圧
を最低位のアナログ基準電圧として増幅回路の出力をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とによって固体イメージセン
サ回路を構成したことにより、減算回路やシャッター機
構あるいはメモリか不要となるのて簡潔な構成で固体−
イメージセンサの暗出力を排除することかできるという
効果か得られる。また、本発明によれば、常に固体イメ
ージセンサの駆動時の暗出力を減算するので、温度変化
に左右されない正確な画像信号を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体イメージセンサ回路を印刷物
検査装置に用いたときのブロック線図、第２図は固体イ
メージセンサの拡大図、第３図は図は増幅回路の一構成
例、第４図はＡ／Ｄ変換器の一構成例、第５図は第１図
の装置の動作を示すタイミングチャートである。 １−・・ＣＣＤ、２・・・結像レンズ、３・・・印刷画
像特許出願人　小西六写真工業株式会社 代理人　　弁理士　　鈴　木　弘　男 第１図 第２囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 受光素子の一部を遮光した固体イメージセンサと、該固
   体イメージセンサ上に結像させる光学系と、前記固体イ
   メージセンサからの出力を増幅する増幅回路と、前記固
   体イメージセンサの遮光部の出力を保持する保持回路と
   、該保持回路の出力電圧を最低位のアナログ基準電圧と
   して前記増幅回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器
   とを有することを特徴とする固体イメージセンサ回路。