JPH08279880A - ラインセンサの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画質を損ねずにラインセンサの電荷蓄積時間を
１ライン周期間で任意に可変することができる電子シャ
ッター機能を有するラインセンサの駆動方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】本発明は、ラインセンサの受光部１０の電荷蓄
積時間を可変する電子シャッターパルスの立ち上がり時
及び立ち下がり時に転送レジスタ１２から電荷が出力さ
れないようにレジスタ転送パルスを出力するタイミング
を制御している。例えば、電子シャッターパルスによる
電荷蓄積時間が所定の時間以内のときには、レジスタ転
送パルスをリードゲートパルスの入力直後から連続的に
出力し、電荷蓄積時間が前記所定の時間以上のときに
は、レジスタ転送パルスをリードゲートパルス間の略中
間時点から連続的に出力する。これにより、すじ的画像
を生じさせることなくラインセンサの電荷蓄積時間を１
ライン周期間で任意に可変することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はラインセンサの駆動方法
に係り、特にフイルムスキャナ、複写機、ファクシミリ
等に適用されるラインセンサの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばＣＣＤラインセンサのよう
な固体撮像素子を用いたラインセンサにおいて、固体撮
像素子の有効電荷蓄積時間を調節し、固体撮像素子から
出力される電荷のレベルを調節する電子シャッターが知
られている。図５は電子シャッターが搭載されたＣＣＤ
ラインセンサの構成を示した説明図である。同図に示す
ＣＣＤラインセンサは、主として受光部１０、転送レジ
スタ１２、画像出力部１４、シャッタードレイン１６か
ら構成されている。

【０００３】受光部１０はＲ、Ｇ、Ｂフィルタを介して
画像光を受光するフォトセンサが一列に配列され、これ
らフォトセンサは、各受光面に入射する画像光の光の強
さに応じた量の電荷を蓄積する。そして、受光部１０と
シャッタードレイン１６との間にはシャッターゲートＳ
Ｇが設けられており、このシャッターゲートＳＧを電子
シャッターパルスによって駆動することにより、受光部
１０に蓄積された電荷をシャッタードレイン１６に掃き
出すことができるようになっている。即ち、シャッター
ドレイン１６、シャッターゲートＳＧは電子シャッター
として機能している。

【０００４】一方、受光部１０と転送レジスタ１２との
間にはリードアウトゲートＯＧが設けられており、この
リードアウトゲートＯＧにリードゲートパルスが加えら
れると、受光部１０に蓄積された電荷が転送レジスタ１
２に転送される。尚、リードゲートパルスは１ライン周
期毎に加えられる。転送レジスタ１２に転送された電荷
は、公知のレジスタ転送パルスによって画像出力部１４
のフローティングキャパシタＣ１に順次流入する。画像
出力部１４はこのフローティングキャパシタＣ１の電圧
に基づいて画像信号を出力する。

【０００５】図６は上記図５に示したＣＣＤラインセン
サにおける制御信号のタイミングを示した図である。同
図に示すＬＤ信号はライン周期を示すパルス信号、φ１
信号はリードゲートパルス、φＣＬＫ信号はレジスタ転
送パルス、φＳＨＵＴ信号は電子シャッターパルスを表
している。尚、ライン周期１ｍｓ、レジスタ転送パルス
１ＭＨｚとし、ＣＣＤラインセンサの画素数は２００画
素あるものとする。先ず、受光部１０に１ライン分の画
像を示す電荷が蓄積されるとリードアウトゲートＯＧに
ライン周期１ｍｓ毎のリードゲートパルスφ１が入力さ
れる。このリードゲートパルスφ１がリードアウトゲー
トＯＧに入力されると受光部１０に蓄積された電荷が転
送レジスタ１２に転送される。

【０００６】リードゲートパルスφ１が出力され、転送
レジスタ１２に電荷が転送されると続いて転送レジスタ
１２にレジスタ転送パルスφＣＬＫが１ＭＨｚで出力さ
れる。転送レジスタ１２はこのレジスタ転送パルスφＣ
ＬＫが加えられると、１パルス毎に受光部１０から転送
された２００画素分の電荷を１画素づつ画像出力部１４
に出力する。そして、２００個のレジスタ転送パルスφ
ＣＬＫが入力されると、１ライン分の電荷を画像出力部
１４に出力する。尚、１ライン分（２００画素分）の電
荷の転送は同図ＣからＤの間に行われる。

【０００７】一方、受光部１０に蓄積された電荷が転送
レジスタ１２に転送されて、次のラインの画像光の受光
が開始されると、電子シャッター機能が働き、画像光を
電荷として蓄積する時間（電荷蓄積時間）が制御され
る。この電荷蓄積時間は、電子シャッターパルスφＳＨ
ＵＴによって制御され、電子シャッターパルスφＳＨＵ
Ｔの停止時間によって決定される。即ち、電子シャッタ
ーパルスφＳＨＵＴがシャッターゲートＳＧに入力され
ると受光部１０に蓄積されている電荷はシャッタードレ
イン１６に掃き出され、電荷蓄積は電子シャッターパル
スφＳＨＵＴが停止された時点（同図Ｅ）から開始され
る。

【０００８】以上説明したように、電子シャッター機能
を搭載するラインセンサの制御はリードゲートパルス、
レジスタ転送パルス、電子シャッターパルス等の制御信
号によって行われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記に示し
た電子シャッター機能を搭載したラインセンサにおいて
転送レジスタ１２から電荷を転送している間（図６のＣ
からＤの間）に、電子シャッターパルスφＳＨＵＴの状
態を変化させると（信号レベルを切り替えると）、ライ
ンセンサの駆動電源が変動し、画像信号がこの駆動電源
の変動の影響を受け、ラインセンサから取り込んだ画像
がすじ的（ＦＰＮ）になるという問題が生じる。

【００１０】このため、ＦＰＮを防止する為には転送レ
ジスタ１２から電荷を転送している間に、電子シャッタ
ーパルスφＳＨＵＴのレベルを切り替えることが出来
ず、電荷蓄積時間は図６に示した蓄積時間可変範囲（蓄
積時間可変範囲はレジスタ転送パルスφＣＬＫが２００
パルス分出力されて２００画素分の蓄積電荷の転送が終
了した時点から次のリードゲートパルスが出力される時
点までの範囲（同図ＤからＦの範囲）を示す）に制限さ
れてしまうという問題がある。即ち、電子シャッターに
よって電荷蓄積時間を１ライン周期のうち０から１００
パーセントまで可変することができないという問題があ
る。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、画質を損ねずにラインセンサの電荷蓄積時間を
１ライン周期間で任意に可変することができる電子シャ
ッター機能を有するラインセンサの駆動方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、複数の受光素子からなる受光部に蓄積され
た電荷を所定のライン周期のリードゲートパルスによっ
て転送レジスタに転送し、前記転送レジスタに転送され
た電荷をレジスタ転送パルスによって順次転送するライ
ンセンサであって、電子シャッターパルスを入力する
と、前記受光部に蓄積した電荷をシャッタードレインに
掃き出す電子シャッター機能を有するラインセンサの駆
動方法において、前記電子シャッターパルスの立ち上が
り時及び立ち下がり時に前記転送レジスタから電荷が出
力されないように前記レジスタ転送パルスの出力タイミ
ングを制御することを備えたことを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明によれば、ラインセンサの受光部の電荷
蓄積時間を可変する電子シャッターパルスの立ち上がり
時及び立ち下がり時に転送レジスタから電荷が出力され
ないようにレジスタ転送パルスを出力するタイミングを
制御している。例えば、電子シャッターパルスによる電
荷蓄積時間が所定の時間以内のときには、レジスタ転送
パルスをリードゲートパルスの入力直後から連続的に出
力し、電荷蓄積時間が前記所定の時間以上のときには、
レジスタ転送パルスをリードゲートパルス間の略中間時
点から連続的に出力する。これにより、すじ的画像を生
じさせることなくラインセンサの電荷蓄積時間を１ライ
ン周期間で任意に可変することができる。

【００１４】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るラインセ
ンサの駆動方法を詳説する。図１は本発明に係わるライ
ンセンサの駆動方法が適用されるＣＣＤラインセンサの
駆動方法の第１の実施例を示したタイミングチャートで
ある。ただし、第１の実施例は２組の駆動方法の組み合
わせによって説明されるため、同図には(1)と(2) の2
組のタイミングチャートを示している。そして、同図
(1) 、(2) の(a) はリードゲートパルスが出力されるタ
イミングを示し、受光部１０に蓄積された電荷が転送レ
ジスタ１２に転送されるタイミングを示している。同図
(1) 、(2) の(b) は転送レジスタ１２に転送された２０
０画素分の電荷がレジスタ転送パルスによって画像出力
部１４に転送されるタイミングを示している。同図(1)
、(2) の(c) は電子シャッターパルスが出力されるタ
イミングを示し、受光部１０に蓄積された電荷がシャッ
タードレイン１６に掃き出されるタイミングを示してい
る。尚、以下の説明には図５に示したＣＣＤラインセン
サの構成を適用し、このＣＣＤラインセンサのライン周
期を１．６７ｍｓ、受光部１０の画素数を２００とす
る。

【００１５】まず、同図(1) のタイミングチャートを説
明する。１ライン周期毎に受光部１０に蓄積された電荷
は、同図(a) に示す１ライン周期毎のリードゲートパル
スの出力時に、転送レジスタ１２に転送される。そし
て、転送レジスタ１２に転送された２００画素分の電荷
は画像出力部１４に転送されるが、この転送は転送レジ
スタ１２に電荷が転送された直後から開始され、同図
(b) の斜線で示された範囲で２００画素分の全ての電荷
転送が終了する。一方、電子シャッターは同図(c)に示
すようにこの２００画素分の電荷の転送が終了した直後
から次のリードゲートパルスが出力されるまでの範囲ｔ
₁ で電子シャッターパルスによって駆動される。

【００１６】この同図(1) のタイミングチャートによる
と、電子シャッターを駆動する時間（電子シャッターパ
ルスを出力する時間）はリードゲートパルスを出力して
から０．５７ｍｓ後から１．６７ｍｓ後までの範囲で連
続的に可変で（ライン周期のうち約６６パーセントの時
間範囲に相当する）、受光部１０における電荷蓄積時間
を１ライン周期のうち０から６６パーセントの範囲で調
節することができる。

【００１７】続いて同図(2) のタイミングチャートを説
明する。同図(1) と同様に同図(a)に示すリードゲート
パルスの出力時に、受光部１０に蓄積された電荷が転送
レジスタ１２に転送されるが、同図(2) の場合には転送
レジスタ１２に転送された２００画素分の電荷は同図
(b) に示すように所定時間（同図においては１．１ｍｓ
の間）転送レジスタ１２に保持される。そして、次のラ
イン周期の開始前に同図(b) の斜線の範囲において２０
０画素分の電荷が転送レジスタ１２から画像出力部１４
に転送される。一方、電子シャッターは、同図(c) に示
すように電荷が転送レジスタ１２に保持されている間の
範囲ｔ₂ で駆動される。

【００１８】同図(2) のタイミングチャートが示すよう
に、電子シャッターを駆動する時間はリードゲートパル
スが出力されてから１．１ｍｓ後までの範囲で連続的に
可変で、受光部１０における電荷蓄積時間を１ライン周
期のうち３４から１００パーセントの範囲で調節するこ
とができる。以上、同図(1) と(2) の示す駆動方法か
ら、これらの駆動方法を組み合わせれば１ライン周期の
うち０から１００パーセントまでの範囲で連続的な電子
シャッターの駆動が可能となることがわかる。即ち、０
から５０パーセントまでの範囲で電子シャッターを駆動
する場合は同図(1) で示した駆動方法を使用し、５０か
ら１００パーセントまでの範囲で電子シャッターを駆動
する場合には同図(2) 示した駆動方法を使用する。尚、
必ずしも同図(1) と(2) の駆動方法を５０パーセントを
境に切り替える必要はなく、同図(1) と(2) の駆動方法
が両方とも適用可能な範囲（３４から６６パーセント）
を境に切り替えればよい。

【００１９】次に、図２を用いて本発明に係わるライン
センサの駆動方法が適用されるＣＣＤラインセンサの駆
動方法の第２の実施例を説明する。同図(a) 、(b) 、
(c) は図１と同様にそれぞれリードゲートパルスによっ
て受光部１０に蓄積された電荷を転送レジスタ１２に転
送するタイミングとレジスタ転送パルスによって転送レ
ジスタ１２に転送された２００画素分の電荷を画像出力
部１４に転送するタイミングと、電子シャッターパルス
によって受光部１０に蓄積された電荷をシャッタードレ
インに掃き出すタイミングを示している。

【００２０】図２のタイミングチャートが示すように、
転送レジスタ１２に蓄積された電荷を同図(b) に示すよ
うに所定画素分の電荷（例えば１６画素分の電荷）に分
けて画像出力部１４に転送するようにし、電子シャッタ
ーを同図(c) に示すように、転送レジスタ１２から電荷
が転送されていない間に駆動するようにしている。この
ＣＣＤラインセンサの駆動方法によれば、電子シャッタ
ーの駆動可能な時間は、連続的ではないが０から１００
パーセントまでの範囲で可能となる。

【００２１】図３は図２に示したＣＣＤラインセンサの
駆動方法において断続的に出力される画像信号を連続信
号に変換する装置を示したブロック図である。同図に示
すように、ＣＣＤラインセンサ５０から出力された画像
信号はプリアンプ５２を介してＡ／Ｄ変換器５４に入力
され、デジタル画像信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ
変換器５４から出力されたデジタル画像信号は転送レジ
スタ５６に順次読み込まれる。このときＡ／Ｄ変換器５
４、転送レジスタ５６には図２の断続的なリードゲート
パルスと同じタイミングの同期信号がトリガ発生器６０
から入力されているため、転送レジスタ１２にはＣＣＤ
ラインセンサ５０の各画素から転送された電荷が連続的
に記録されていく。

【００２２】一方、転送レジスタ１２に順次記録される
デジタル画像信号は、図２の断続的なリードゲートパル
スの平均周期を周期とする同期信号で順次次段の処理回
路５８に読み出される。これにより、断続的な画像信号
は連続的な画像信号に変換される。次に、図４を用いて
本発明に係わるラインセンサの駆動方法が適用されるＣ
ＣＤラインセンサの駆動方法の第３の実施例を説明す
る。同図(a) 、(b) 、(c) は図１と同様にそれぞれリー
ドゲートパルスによって受光部１０に蓄積された電荷を
転送レジスタ１２に転送するタイミングとレジスタ転送
パルスによって転送レジスタ１２に転送された２００画
素分の電荷を画像出力部１４に転送するタイミングと、
電子シャッターパルスによって受光部１０に蓄積された
電荷をシャッタードレインに掃き出すタイミングを示し
ている。

【００２３】図４のタイミングチャートが示すように、
電子シャッターを駆動する時間は１ライン周期のうち０
から１００パーセントの範囲で連続的に可能とし、電子
シャッターを駆動する時間においては、同図(b) が示す
ように転送レジスタ１２からの電荷の転送を一時中断す
るようにしている。これにより、１ライン周期のうち０
から１００パーセントの範囲で電子シャッターの駆動が
可能となる。

【００２４】尚、上記実施例において転送レジスタ１２
からの電荷の転送と、受光部１０に蓄積された電荷の掃
き出しとが同時に行われないように、レジスタ転送パル
スと電子シャッターパルスの出力タイミングを制御して
いたが、すじ的画像は転送レジスタ１２から電荷が転送
されている間に電子シャッターパルスの状態を変化させ
ることによって生じるため、必ずしも上記実施例に示し
たような電子シャッターパルスの出力タイミングでなく
てもよい（受光部１０に蓄積された電荷をシャッタード
レインに掃き出している期間中に転送レジスタ１２から
の電荷の転送を行うこともできる）。例えば、上記実施
例において、受光部１０に蓄積された電荷の掃き出しを
リードゲートパルスが出力されて受光部１０に蓄積され
た電荷が転送レジスタに転送された直後から開始するよ
うにしてもよい（図６参照）。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るライン
センサの駆動方法によれば、電子シャッターパルスの立
ち上がり時及び立ち下がり時に転送レジスタから電荷が
出力されないように電子シャッターパルスの出力タイミ
ングを制御することによって、画質を損ねずにラインセ
ンサの電荷蓄積時間を１ライン周期間で任意に可変する
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係わるラインセンサの駆動方法
が適用されるＣＣＤラインセンサの駆動方法の第１の実
施例を示したタイミングチャートである。

【図２】図２は本発明に係わるラインセンサの駆動方法
が適用されるＣＣＤラインセンサの駆動方法の第２の実
施例を示したタイミングチャートである。

【図３】図３は図２に示したＣＣＤラインセンサの駆動
方法において断続的に出力される画像信号を連続信号に
変換する装置を示したブロック図である。

【図４】図４は本発明に係わるラインセンサの駆動方法
が適用されるＣＣＤラインセンサの駆動方法の第３の実
施例を示したタイミングチャートである。

【図５】図５は電子シャッターが搭載されたＣＣＤライ
ンセンサの構成を示した説明図である。

【図６】図６は上記図５に示したＣＣＤラインセンサに
おける制御信号のタイミングを示した図である。

【符号の説明】

１０…受光部 １２…転送レジスタ １４…画像出力部 １６…シャッタードレイン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の受光素子からなる受光部に蓄積さ
   れた電荷を所定のライン周期のリードゲートパルスによ
   って転送レジスタに転送し、前記転送レジスタに転送さ
   れた電荷をレジスタ転送パルスによって順次転送するラ
   インセンサであって、電子シャッターパルスを入力する
   と、前記受光部に蓄積した電荷をシャッタードレインに
   掃き出す電子シャッター機能を有するラインセンサの駆
   動方法において、 前記電子シャッターパルスの立ち上がり時及び立ち下が
   り時に前記転送レジスタから電荷が出力されないように
   前記レジスタ転送パルスの出力タイミングを制御するこ
   とを特徴とするラインセンサの駆動方法。
2. 【請求項２】 前記電子シャッターパルスによる電荷蓄
   積時間が所定の時間以内のときには、前記レジスタ転送
   パルスを前記リードゲートパルスの入力直後から連続的
   に出力し、前記電荷蓄積時間が前記所定の時間以上のと
   きには、前記レジスタ転送パルスを前記リードゲートパ
   ルス間の略中間時点から連続的に出力することを特徴と
   する請求項１のラインセンサの駆動方法。
3. 【請求項３】 前記レジスタ転送パルスを所定のパルス
   数だけ連続して出力し、その後前記電子シャターパルス
   による電荷掃き出し期間相当だけパルス出力を停止し、
   これを繰り返してライン周期内に１ライン分の電荷を転
   送し、前記電子シャッターパルスを前記レジスタ転送パ
   ルスの停止中のみ出力するようにしたことを特徴とする
   請求項１のラインセンサの駆動方法。
4. 【請求項４】 前記レジスタ転送パルスを前記リードゲ
   ートパルスの入力直後から連続的に出力し、前記電子シ
   ャッターパルスによる電荷掃き出し期間だけパルス出力
   を停止したのち再び出力するようにしたことを特徴とす
   る請求項１のラインセンサの駆動方法。