(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記ライン周期の任意のタイミングで前記ラインセンサに入力可能な前記電子シャッターパルスに対し、該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。
【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。
【請求項３】
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、
前記レジスタ転送パルスを所定のパルス数分だけ連続して出力するごとに前記レジスタ転送パルスの出力を所定期間停止させてライン周期内で１ライン分の電荷を断続的に転送すると共に、ライン周期内において前記レジスタ転送パルスの出力が停止しているいずれかの期間に前記電子シャッターパルスを出力するようにしたことを特徴とするラインセンサの駆動方法。
【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の出力時に前記レジスタ転送パルスの出力を停止したのち再び前記レジスタ転送パルスを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。
【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ＳＧ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１２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φＣＬＫ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φＣＬＫ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φＳＨＵＴによって制御され、電子シャッターパルスφＳＨＵＴ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】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、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、前記ライン周期の任意のタイミングで前記ラインセンサに入力可能な前記電子シャッターパルスに対し、該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している。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、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している。
請求項３に記載の発明は、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、前記レジスタ転送パルスを所定のパルス数分だけ連続して出力するごとに前記レジスタ転送パルスの出力を所定期間停止させてライン周期内で１ライン分の電荷を断続的に転送すると共に、ライン周期内において前記レジスタ転送パルスの出力が停止しているいずれかの期間に前記電子シャッターパルスを出力するようにしたことを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、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の出力時に前記レジスタ転送パルスの出力を停止したのち再び前記レジスタ転送パルスを出力するようにし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２００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ｔ１  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２００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５４、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ＣＣＤ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
【図１】
0003613717.tif 000002
【図２】
0003613717.tif 000003
【図３】
0003613717.tif 000004
【図４】
0003613717.tif 000005
【図５】
0003613717.tif 000006
【図６】
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