JPS62225080A - 放射線センサを作動させるための方法およびその装置 - 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〕 本発明は少くとも１個の放射線検知デバイスおよび該放
射線検知装置と協働する転送バッファを有する放射線セ
ンサを作動するための方法および装置に関する。このよ
うな放射線センサは、以下において、前述の種類の放射
線センサを意味するものとして言及される。

〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕

典型的な標記の種類の放射線センサは、大多数の対をな
す放射線検知デバイスおよび転送用バッファ、即ち典型
的には１５００対またはそれ以上の組合せより構成され
る。このような放射線センサの一例は、フェアチャイル
ド社ＣＣＤ１５１形のような電荷結合デバイス（ＣＣＤ
）である。

標記種類の放射線センサは、通常平坦ベッド走査方式の
ような画像走査用の応用において使用され、該平坦ベッ
ド走査方式は透過伝送装置などの上の画像が単色光放射
線で照射され、該放射線は画像から典型的な線形ＣＯＤ
アレイである放射線センサに向かって通過する。この照
射は予め定められた期間実施されて、全入射放射線に関
する電荷を夫々の放射線検知デバイスに貯蔵することが
許容される。この貯蔵された電荷はそれから関連接続さ
れた転送用バッファに転送され、転送用バッファの内容
はそれから読取られる。

画像走査方式においてこのような放射線センサを使用す
る場合に見出された問題の一つは、放射線検知デバイス
から、接続する転送バッファまでの電荷転送効率は１０
０％でないということである。

この意味は、各転送の後に、貯蔵された電荷の割合は放
射線検知デバイス内に残存し、これにより［ゴーストＪ
　（ｇｈｏｓｔ　ｉｍａｇｅｓ）を発生することになる
が、その理由は、次の走査に対応して転送された電荷が
先行する走査からの電荷の割合を含むからである。過去
において、放射線センサに沿って複雑な処理技術を開発
することによりこの問題を処理しようとする試みがなさ
れてきたが、このような技術は特に成功するに到らなか
った。

〔問題点を解決するための手段、および作用〕本発明の
基本的形態においては、少くとも１個の放射線検知装置
と転送バッファとを有する放射線センサの動作方法は： （１）予め定められた期間放射線を放射線センサに照射
し、それにより少くとも１個の放射線検知装置が、入射
した全放射線量に関係する電荷を蓄積する段階； （２）該照射を行う段階の後に、該蓄積された電荷を転
送バッファに転送する段階； （３）該転送バッファにおける電荷を読み出す段階；そ
して、 （４）該転送された電荷が実質的に一定になるまで、該
段階（１）から（３）までを繰返す段階、を具備する放
射線センサを作動させる方法、が提供される。

本発明の他の形態においては、画像走査装置は光源；少
くとも１個の光検知デバイスと関連接続された転送バッ
ファとを有する光センサ；画像を照射し、該画像からの
光を該光センサにあたるようにさせるための手段；およ
び処理装置であって、それにより該光センサと該画像と
は該画像が走査されるように相対的に移動可能であり、
該処理装置は夫々の走査位置において該光センサを作動
させるに適合しており、該処理装置により、少くとも１
個の放射線検知装置および該放射線検出装置と協働する
転送バッファを備えた放射線センサを作動させる方法で
あって、該方法は下記の各段階、（１）予め定められた
期間の間放射線を放射線センサに照射し、それにより少
くとも１個の放射線検知装置が入射した全放射線量に関
係する電荷を蓄積する段階；　（２）該照射を行う段階
の後に、該Ｍ積された電荷を転送バッファに転送する段
階；（３）該転送バッファにおける電荷を読み出す段階
；そして、（４）該転送された電荷が実質的に一定にな
るまで該段階（１）から（３）までを繰返す段階；を具
備する放射線センサを作動させる方法、が行われるよう
になっている画像走査装置、が提供される。

本発明者はホトサイト（ｐｈｏｔｏｓｉｔｅ）転送損失
（ＰＳＴＬ）として知られる効率のわるい転送に関する
問題について研究して来たが、低レベルの電荷において
は（典型的には最大照射に帰因する電荷の１／４０以下
に対応する）、各転送毎に残留電荷は貯蔵された電荷に
依存して変化するし、また高レベルにおいては残留電荷
は実質的に一定となる。

本発明は少くとも２度放射線検知デバイスを照射するこ
とにより放射線検知デバイスにおける残留電荷を増強す
ることによりこの事実を利用するものであり、したがっ
て第２番目もしくは最後の照射段階の後に、この電荷が
転送されると、残留電荷は、先行する転送後の残留電荷
と同じになるような十分な電荷が存在する。このように
して、転送された電荷は、１００％の転送効率が存在し
、かつ放射線検知デバイスが最初に電荷を含まないなら
ば、最初に転送されるべきであった電荷に対応すること
になる。

したがって、本発明は増加量の照射を必要とする最小の
費用で複雑な処理をする必要がないようにするものであ
る。それ故に、１回のみの照射段階の代りに、少（とも
２回、好ましくは３回の照射段階が必要である。このよ
うな附加的な照射段階は少くとも１個の放射線検知デバ
イスにおいて十分な残留電荷を増強することを許容する
ことにより、転送の無効果と残留電荷とが相互に補償す
る場合平衡条件が確立されるように一定の残留電荷を達
成することができる。

典型的な画像走査プロセスにおいて、放射線検知デバイ
スは原画像を照射するのに使用されてまた、および典型
的な画像における３色の強度における大きな差により、
少くとも３個の相異なる色の単色光を直列に受けるもの
で、この方法の段階は各色に対して実施されることにな
る。センサと画像間の相対的運動は連続的に、もしくは
完全画像が周知の方法で走査される段階で行われ、該相
対的運動は、本発明による方法を実施するための時間に
比較して遅（、かつ画像の同じ面積を実質的に各色で照
射することを可能にする程遅いものである。

好ましくは、段階３の最後の特性を除いたすべての特性
において読出された電荷は、段階Ｉから３までの繰返さ
れた組の各群において放棄される。

好ましくは、放射線センサは段階１の後にマスクされ、
−労咳方法は転送用バッファもしくはバッファにおける
電荷を読取る段階２に先立つ附加的段階を更に備えるこ
とが可能である。これは段階１におけるセンサの照射の
間、転送用バッファにおいて発生される可能性のある電
荷を補償するものである。

本発明は特に、ＣＣＤアレイの動作に通用可能で、特に
線形ＣＣＤアレイに適用可能である。

上記したように画像走査技術における応用を存するのと
同様に、本発明はまた天文学、フィルムの資料管理用高
品質再生カラーや単色に応用を有し、またテレビジョン
システムを使用する監視用の応用を有している。本発明
はまたフィルムが再伝送に必要ならばテレシネにも使用
可能で、更にファクシミリ伝送、特にカラーファクシミ
リ伝送に使用可能である。

〔実施例〕

画像走査装置は放射線源としての白色光光源ｌを備えて
おり、該光源からの光が入射する収斂用レンズ２の焦点
に該光源は設置されている。回転フィルタ円板３はレン
ズ２の流れに沿って配置され、該フィルタ円板３を通過
する光は透過伝送機構４上に入射する。透過伝送機構４
は通常の（図示されてない）容器内に取付けられ”でい
る。透過伝送機構４からの光はリニアＣＣＤアレイ５上
に投光される。これはよく知られた技術として通常の平
坦ヘッド形走査装置であって、フィルタ円板３は赤色光
、青色光および緑色光を連続的に透過するように配置さ
れた３個の円周上に距てられたセクタを備えている。

ＣＣＤアレイ５は直線上に配列された複数のフォトダイ
オード６　（第２図）を備えている。実際上、少くとも
３５００個のフォトダイオード６を備え得る。２個のシ
フトレジスタ７．８　（それぞれ転送バッファの組を構
成している）はフォトダイオード６の一方の側上に設け
られ、交互のフォトダイオードは夫々シフトレジスタ７
．８に電気的に接続されている。シフトレジスタ７．８
の直列出力は順次フォトダイオードの内容に対応した多
重化出力を与えるマルチプレクサ９に接続されている。

マルチプレクサ９は、電流対電圧、変換器９ＡであるＣ
ＣＤ内で出力増幅器に出力する。

ＣＣＤアレイ５の例はフェアチャイルド社のＣＣＤ１５
１である。

ＣＣＤアレイ５からの多重化出力はマイクロプロセッサ
１０に送られ、マイクロプロセッサは以下に説明するよ
うにディスクメモリ１１に選択的に出力を送る。

第２図から知られるように、シフトレジスタ７゜８は二
つの形式１２．１３よりなる多数の特別の転送バッファ
を備えている。転送バッファ１２はアルミニウムコーテ
ィングで被覆された暗色のセルであり暗色レベル信号の
近似的な表示を与える。これらの暗色セル１２は多数の
分離セル１３により、転送バッファの残余分から分離さ
れる。例えば、各シフトレジスタ７．８には５個の分離
セル１３を設けることが可能である。通常のＣＯＤアレ
イにおいては、分離セル１３の目的は単に暗色セル１２
とシフトレジスタ７．８の転送バッファの残余分との間
にバッファを設けるだけである。

使用に際して、フィルタ円板３は透過伝送機構４が繰返
し赤、緑、および青色光の系列により照射されるように
回転される。光はそれから（シフトレジスタ７．８を含
む）アレイ５にあたる。複数のフォトダイオードは一列
に配列されているので、透過伝送機構４の対応線の透過
特性が決定されることになる。

第３図は典型的な動作系列を示し、一方策５図は流れ図
形式の段階を示す。段階３０の間にフィルタ車輪５にお
ける赤色フィルタはレンズ２からの光ビームに対して整
列され、したがって透過伝送機構４は赤色光に対して照
射され、蓄積された電荷はシフトレジスタ７．８に転送
される。次の段階ＺＩの間、複数のフォトダイオード６
に電荷は蓄積され、同時にシフトレジスタ７．８の内容
はマイクロプロセッサｌＯへのマルチプレクサ９を介し
て予め設定されたクロックレートで直列的に桁送りされ
る。この実例において、暗色セル１２と分離セル１３と
を含むシフトレジスタ７゜８内のセルはすべて期間ＺＩ
の間に１度だけ読み取られるように読取りレートを選択
する。この読取りデータは除去される。この期間の終に
おいて、マイクロプロセッサ１０は転送パルス１４を出
して、フォトダイオード６に蓄積された電荷をシフトレ
ジスタ７．８に転送する。

フォトダイオード６からシフトレジスタ７．８までの電
荷の転送は１００％有効ではない。理想的には、例えば
もしも複数のフォトダイオードが（増幅器９Ａによる変
換後に）ｘｍＶ（ミリボルト）に等しい電荷を貯蔵する
ならば、同じ電荷（ｘ　ｍＶ）はシフトレジスタ７．８
に転送されるべきである。

この理想的な条件は第４図の線分２０により指示される
。実際上はフォトダイオード６に貯蔵された電荷の一部
分のみが転送される。本当の量は第４図の線分２１によ
り示される。したがって、例えばフォトダイオード６の
照射により２０ｍＶまで上昇する電荷をビルドアップす
るようにさせるならば、シフトレジスタに転送される電
荷は、線分２１により決定されるように約９．５ｍＶに
等しくなる。これは１１　、５ｍＶに等しい残留電荷を
フォトダイオードに残す。この残留電荷は線分２２によ
り示される。グラフの原点から迅速に立上って約１３．
５ｍＶに等しい実質的に一定のレベルに達する線分２２
の形状を注意することは重要である。

今説明した段階の組は今度は繰返され、段階ＺＩ（赤色
光）におけると同じ条件の下に７レイが照射され続ける
段階２．（段階Ｚ、と同様の）を備えている。この段階
Ｚ２の間、シフトレジスタ７゜８はプロセッサ１０に対
するマルチプレクサ９を介して、再び同じクロックレー
１・で読み取られる。

パルス１４の継続期間（約５００ｎｓ）はＺｌとＺｚ（
約３ｍ５）に比較して極めて小であることが好ましい。

段階Ｚ２は転送パルス１５により終了する。もう一度こ
の段階で転送される電荷はフォトダイオード６に貯蔵さ
れた全体の電荷ではなくして、その貯蔵された電荷の一
部分に過ぎない。例えば、先の転送パルス１３からのフ
ォトダイオード６における残留電荷が１１．５ｍＶに等
しければ、段階Ｚ２の間にフォトダイオードに蓄積され
た全電荷は（２０ｎ＋ｖ＋　１１　、５ｍＶ）　（即ち
３１．５ｍＶ）　６コ等しくなるであろう。第４図の線
分２１は、この状態においてフォトダイオードから転送
された電荷は約１９．５ｍＶに等しくなり、この電圧は
残留電荷を１２ｎ＋Ｖに等しい値に導くものである。転
送された電荷が今や段階Ｚ１の柊において（即ち２０＋
ｎＶ）転送されるべきであった電荷に極めて近くなるこ
とに注意すべきである。

多くの場合において、これは画像走査用の目的に対して
十分に正確となる。しかしながら同じ照射条件の下でそ
の段階を少くとも１回以上更に繰返すことにより更にそ
れ以上の確度が得られ、かつ第４図の線分２２から知り
得るように残留電荷は、各転送パルスに応答して、一定
の電荷がシフトレジスタに転送されるように迅速に一定
の値に接近することになろう。多数のこのような段階は
、残留電荷をその一定レベルにまで増強するために、第
４図で知り得るように照射度が低い場合に必要とするこ
とができる。最も簡単な場合に、実用上は３段階が好ま
しいけれども、２段階のみが必要とされる。

シフトレジスタ７．８から読取られたデータは、夫々の
色と夫々の画像領域に関しての最後の照射に対応するデ
ータを除けば放棄され、このデータはマイクロプロセッ
サ１０により直流オフセットするための補正後に記憶装
置１１に送られることを理解すべきである。

フィルタ車輪３はそれから回転されて緑色フィルタをし
て収斂レンズ２と透過伝送機構間にくるようにさせ、し
たがって透過伝送機構４は緑色光に露光される。これは
（２個の段階Ｚ、とＺ２のみが必要とされる場合）転送
パルス１５の時に発生するもので、透過伝送機構４の同
じ面積が実質的にアレイ５上に映像される段階Ｚ、に等
しい段階Ｚ３が後に続くものである。段階Ｚ１の間に読
取られたデータに対してと同様に、段階Ｚ３の間に読取
られたデータはマイクロプロセッサｌＯにより放棄され
る。

転送パルス１４′の後に、段階Ｚ４は実施され（段階Ｚ
、の繰返しである）、透過伝送機構は尚緑色光で照射さ
れ、段階Ｚ４の後に更にフィルタ円板３の回転が生じ（
転送パルス１５に等しい転送パルス１５’と同時に）、
それにより青色フィルタをレンズ２と透過伝送機構４と
整列させるようにさせる。

転送パルス１４″により分離されて、段階Ｚｓ。

Ｚｂはそれから実施される（段階Ｚ＋、Ｚｚと同様に）
。この最後の段階ＺｂＯ後に、別の伝送パルス１５”（
転送パルス１５に等しい）が出されて、同時に透過伝送
機構４は例えばステッパーモータによりシフトされて、
透過伝送機構により搬送された画像の新しいラインの画
素をしてＣＣＤアレイ５と整列させるようにする。

修正された例において、段階Ｚ１．Ｚ２などのそれぞれ
は２個の（好ましくは等しい期間の）補足段階ＺＩＡ＋
Ｚｌｌ′などに分割される。これらの補足的段階の各々
においてシフトレジスタの内容は十分に読取られるが、
段階２１″の読取りレートはＺ２＾のそれと同じであり
、周辺部の応答は実際のデータが読取られた場合に一定
に維持されることを保証するものであることを注意する
ことは重要である。

上記フィルタ円板システムへの別の実施例として本発明
の方法はフレーム逐次カラー走査方式において実施され
得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例としての放射線
センサ作動装置を示す図であって、第２図は第１図装置
におけるＣＣＤアレイの概略平面図； 第３図は本発明による装置におけるＣＣＤアＬ・イを作
動させる方法の一例におけるパルス波形を示す図： 第４図はＣＣＤアレイの電荷転送特性を示す図；第５図
は第１図装置におけるマイクロプロセッサの動作を示す
流れ図である。 １・・・白色光源、　　　　　　２・・・収斂レンズ、
３・・・回転フィルタ円板、　　４・・・透過伝送機構
、５・・・ＣＣＤアレイ、 ６・・・フォトダイオード、 ７．８・・・シフトレジスタ、 ９・・・マルチプレクサ、　　　９Ａ・・・増幅器、１
０・・・マイクロプロセッサ、 １１・・・ディスクメモリ、　１２・・・暗部セル、１
３・・・分離セル、 １４　、１４　’　、　１４”・・・パルス、１５　、
１５　’　、　１５”・・・転送パルス。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少くとも１個の放射線検知装置および該放射線検知
   装置と協働する転送バッファを備えた放射線センサを作
   動させる方法であって、該方法は下記の各段階、 （１）予め定められた期間の間放射線を放射線センサに
   照射し、それにより少くとも１個の放射線検知装置が入
   射した全放射線量に関係する電荷を蓄積する段階； （２）該照射を行う段階の後に、該蓄積された電荷を転
   送バッファに転送する段階； （３）該転送バッファにおける電荷を読み出す段階；そ
   して、 （４）該転送された電荷が実質的に一定になるまで該段
   階（１）から（３）までを繰返す段階；を具備する放射
   線センサを作動させる方法。 ２、該段階（１）から（３）までが少くとも２回実行さ
   れるように反復実行される特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３、段階（３）の最後の実行を除くすべてにおいて読出
   された電荷は、段階（１）から（３）までの繰返された
   組のそれぞれの群において除去される、特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の方法。 ４、放射線センサが段階（１）の後にマスクされる、特
   許請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の
   方法。 ５、段階（２）に先立って、転送バッファまたはバッフ
   ァ内の電荷を読出す附加的な段階を更に具備する、特許
   請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の方
   法。 ６、放射線センサは線形電荷結合デバイスアレイを具備
   する、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
   に記載の方法。 ７、画像走査装置であって、該装置は； 光源； 少くとも１個の光検知デバイスと協働する 転送バッファとを有する光センサ； 画像を照射し、該画像からの光を該光センサにあたるよ
   うにさせるための手段；および 処理装置であって、それにより該光センサと該画像とは
   該画像が走査されるように相対的に移動可能であり、該
   処理装置は、夫々の走査位置において該光センサを作動
   させるのに適合しており、該処理装置により、少くとも
   １個の放射線検知装置および該放射線検出装置と協働す
   る転送バッファを備えた放射線センサを作動させる方法
   であって、該方法は下記の各段階、 （１）予め定められた期間の間放射線を放射線センサに
   照射し、それにより少くとも１個の放射線検知装置が入
   射した全放射線量に関係する電荷を蓄積する段階； （２）該照射を行う段階の後に、該蓄積された電荷を転
   送バッファに転送する段階； （３）該転送バッファにおける電荷を読み出す段階；そ
   して、 （４）該転送された電荷が実質的に一定になるまで該段
   階（１）から（３）までを繰返す段階；を具備する放射
   線センサを作動させる方法、が行われるようになってい
   る画像走査装置。