(57)【要約】【課題】 撮像した画像のうち必要な部分の画像データのみを効率良く取得できる撮像装置を提供する。【解決手段】 入射光を電荷に変換する光電変換部１１と、この光電変換部１１によって変換された電荷を転送する垂直転送部１２とを有するＣＣＤ固体撮像素子１を備えた撮像装置であって、垂直転送部１２のうち、電荷転送方向上流端から所定幅の領域を、少なくとも電荷転送時に蓄積電荷の無い無電荷領域１２ａにする無電荷領域生成手段と、垂直転送部１２による電荷の転送を、無電荷領域１２ａ以外の領域の全ての電荷が電荷転送方向下流端から水平転送部１３へ出力される期間のみ行わせる電荷転送制御手段とを設けており、前記無電荷領域生成手段は、前記電荷転送部の前記無電荷領域に対応する部分の電荷を放電させるスイッチ群である。【選択図】図４
2008104236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電荷に変換する光電変換部と、この光電変換部によって変換された電荷を転送する電荷転送部とを有するＣＣＤ固体撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記電荷転送部のうち、電荷転送方向上流端から所定幅の領域を、少なくとも電荷転送時に蓄積電荷の無い無電荷領域にする無電荷領域生成手段と、
前記電荷転送部による電荷の転送を、前記無電荷領域以外の領域の全ての電荷が前記電荷転送方向下流端から外部へ出力される期間のみ行わせる電荷転送制御手段とを設けており、前記無電荷領域生成手段は、前記電荷転送部の前記無電荷領域に対応する部分の電荷を放電させるスイッチ群であることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記ＣＣＤ固体撮像素子は、一次元ＣＣＤである、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記ＣＣＤ固体撮像素子は、二次元ＣＣＤであり、
前記電荷転送部は、前記光電変換部に対応して多数本が並設された垂直転送部である、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記ＣＣＤ固体撮像素子は、二次元ＣＣＤであり、
前記電荷転送部は、垂直転送部からの電荷が入力される水平転送部である、請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ固体撮像素子を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品などをビデオカメラで撮像し、撮像した画像をモニタ画面上で観察したり、得られた画像データに各種の処理を施すなどして、電子部品などを検査することが盛んに行われている。このような検査において、電子部品などの検査対象物が長尺であったり、あるいは検査対象物自体は長尺でないが、検査すべき部分が長尺であるような場合、フレーム全体の画像データのうちの一部のみが必要になる。
【０００３】
このような場合、従来の撮像装置においては、パーシャルスキャンと称される方式により、必要な画像データのみを得ていた。すなわち、二次元ＣＣＤ固体撮像素子における垂直転送部は全部のラインの電荷を水平転送部に転送するが、不要なラインの電荷については水平転送部による転送を行わないことにより、必要な画像データ、すなわち横長な画像の画像データのみを得るのである。
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０８６５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような従来の撮像装置では、不要なラインの電荷についても垂直転送が行われるため、無駄な動作のために時間を消費してしまい、転送効率が悪いという課題があった。
【０００６】
なお、上記のようなパーシャルスキャンにおいては、不要なラインの電荷が水平転送部に順次蓄積されてしまう。このため、一般には、不要なラインのうちの最終ラインの電荷が水平転送部に供給された後に、水平転送部の電荷を転送し、無駄な画像信号として出力している。このことからも、転送効率が低下する。
【０００７】
そこで、一部の撮像装置においては、水平転送部の電荷を放電させるスイッチ群が設けられており、このような撮像装置では、不要な電荷の水平転送を省略できる。ただし、この撮像装置におけるスイッチ群は、全てのスイッチが同時にオン、オフされるものであって、水平転送部における一部の画素の電荷のみを放電させることはできなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、撮像した画像のうち必要な部分の画像データのみを効率良く取得できる撮像装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本発明によれば、入射光を電荷に変換する光電変換部と、この光電変換部によって変換された電荷を転送する電荷転送部とを有するＣＣＤ固体撮像素子を備えた撮像装置であって、電荷転送部のうち、電荷転送方向上流端から所定幅の領域を、少なくとも電荷転送時に蓄積電荷の無い無電荷領域にする無電荷領域生成手段と、電荷転送部による電荷の転送を、無電荷領域以外の領域の全ての電荷が電荷転送方向下流端から外部へ出力される期間のみ行わせる電荷転送制御手段とを設けており、無電荷領域生成手段は、電荷転送部の無電荷領域に対応する部分の電荷を放電させるスイッチ群であることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【００１１】
ＣＣＤ固体撮像素子は、一次元であってもよいし、二次元であってもよい。
【００１２】
スイッチ群としては、たとえば電界効果トランジスタなどの多数の半導体スイッチを用いることができる。
【００１３】
他の好ましい実施の形態によれば、ＣＣＤ固体撮像素子は、一次元ＣＣＤである。
【００１４】
他の好ましい実施の形態によれば、ＣＣＤ固体撮像素子は、二次元ＣＣＤであり、電荷転送部は、光電変換部に対応して多数本が並設された垂直転送部である。
【００１５】
他の好ましい実施の形態によれば、ＣＣＤ固体撮像素子は、二次元ＣＣＤであり、電荷転送部は、垂直転送部からの電荷が入力される水平転送部である。
【００１６】
このように、無電荷領域生成手段が、電荷転送部のうち、電荷転送方向上流端から所定幅の領域を、少なくとも電荷転送時に蓄積電荷の無い無電荷領域にし、電荷転送制御手段が、電荷転送部による電荷の転送を、無電荷領域以外の領域の全ての電荷が電荷転送方向下流端から外部へ出力される期間のみ行わせるので、入射された画像のうち必要な部分の画像データのみを効率良く取得できる。
【００１７】
すなわち、無電荷領域には電荷が存在しないので、電荷転送部による転送を行っても、無電荷の領域が電荷転送方向下流側に広がっていくだけである。したがって、無電荷領域以外の領域の電荷が電荷転送方向下流端から全て出力された状態では、電荷転送部は全体が無電荷の状態になっており、電荷転送部に電荷が残留することはない。この結果、電荷転送部による転送を無電荷領域以外の領域の電荷だけにすることができ、転送効率を良好に向上させることができる。
【００１８】
たとえば、二次元ＣＣＤの垂直転送部に本発明を適用すれば、不要ラインの水平転送はもちろんのこと垂直転送も行う必要がなく、必要な画像の縦横比に応じて転送効率を向上させることができる。
【００１９】
また、二次元ＣＣＤの水平転送部に本発明を適用すれば、縦長の画像の画像データを得ることができ、しかも各回の水平転送時に不要画素部分の転送が不要になるので、転送効率を向上させることができる。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、撮像装置の参考例のＣＣＤ固体撮像素子部分の正面図であって、ＣＣＤ(charge coupled device) 固体撮像素子１の撮像面には、マスク装置２が着脱自在に装着されている。マスク装置２は、透明なガラス基板３の一方の主面の一部に、不透明膜４を形成したものであって、不透明膜４がＣＣＤ固体撮像素子１の撮像面と直接対向するように、ＣＣＤ固体撮像素子１に装着されている。すなわち図１の状態では、ガラス基板３の１対の主面のうち、紙面奥側の主面に不透明膜４が形成されている。不透明膜４は、たとえばリン青銅をガラス基板３にスパッタリングすることにより形成される。
【００２３】
図２は、二次元インタライン転送型のＣＣＤ固体撮像素子１の模式的な構成図であって、ＣＣＤ固体撮像素子１は、光電変換部１１、垂直転送部１２、および水平転送部１３を備えている。水平転送部１３の電荷転送方向下流端は、増幅器１４を介して出力端子１５に接続されている。
【００２４】
光電変換部１１は、たとえば多数のホトダイオードあるいはホトトランジスタにより構成されており、入射光の光量に応じた電荷を発生して垂直転送部１２に供給する。図２においては、理解を容易にするために縦横４画素ずつの例を示したが、実際には極めて多数の画素に対応してそれぞれホトダイオードあるいはホトトランジスタが設けられている。
【００２５】
各列の垂直転送部１２は、ＣＣＤからなり、光電変換部１１からの電荷が入力され、その電荷を矢印Ａ方向に転送して水平転送部１３に供給する。
【００２６】
水平転送部１３は、ＣＣＤからなり、垂直転送部１２からの電荷が入力され、その電荷を矢印Ｂ方向に転送して、増幅器１４を介して出力端子１５に供給する。
【００２７】
次に動作を説明する。ＣＣＤ固体撮像素子１には、マスク装置２を介して図外の撮像用レンズ群からの光が入射する。このとき、マスク装置２の不透明膜４によって入射光が遮蔽される。したがって、ＣＣＤ固体撮像素子１の光電変換部１１のうち、マスク装置２の不透明膜４が形成されている部分に対応する部分には、光が入射せず、電荷が生成されない。このように光電変換部１１のうち入射光が遮蔽されて電荷の生成されない部分を、図２においてハッチングで示している。光電変換部１１の電荷の生成されない部分からは、垂直転送部１２に電荷が供給されることはない。したがって、各列の垂直転送部１２には、矢印Ａで示す電荷転送方向上流端から所定幅の領域に、電荷の存在しない無電荷領域１２ａが形成されることになる。図２では、各列の垂直転送部１２の２画素分が無電荷領域１２ａである。
【００２８】
所定のタイミングで光電変換部１１から垂直転送部１２に電荷が供給された後、垂直転送部１２による転送が開始されると、各列の垂直転送部１２の電荷転送方向下流端の電荷が先ず水平転送部１３に供給される。そして、水平転送部１３に供給された１ライン分の電荷は、水平転送部１３によって矢印Ｂで示す電荷転送方向に順次転送され、増幅器１４により増幅されて画像信号として出力端子１５に出力される。
【００２９】
以下同様の動作が各ライン毎に繰り返されるのであるが、各列の垂直転送部１２の無電荷領域１２ａには電荷が存在しないので、垂直転送部１２による電荷の転送に伴って、垂直転送部１２の無電荷の領域が電荷転送方向下流側に順次広がっていくことになる。そして、無電荷領域１２ａ以外の領域の電荷が全て垂直転送部１２から水平転送部１３に供給された時点では、垂直転送部１２の全ての領域が無電荷状態になっている。すなわち、この状態で光電変換部１１から垂直転送部１２に電荷を供給しても、新たな電荷と残留している電荷とが加算されることはない。したがって、無電荷領域１２ａ以外の領域の電荷が全て垂直転送部１２から水平転送部１３に供給され、無電荷領域１２ａ以外の領域における最後のラインの電荷が水平転送部１３により転送されて出力端子１５に出力された時点で、１フィールド分の電荷の転送を終了し、次のフィールドの電荷転送を開始する。
【００３０】
このように、垂直転送部１２の無電荷領域１２ａ以外の部分の電荷が全て水平転送部１３に供給された時点で、垂直転送部１２による電荷の垂直転送を終了するので、不要なラインの垂直転送が行われないことから、転送効率を良好に向上させることができ、単位時間当たりに得られるフレーム数を増加させることができる。この結果、たとえば長尺の電子部品などの検査を行う場合、検査時間を良好に短縮できる。
【００３１】
図３は、本発明に係る撮像装置の一例を示す。同図に示すように、各列の垂直転送部１２に、各画素に対応する多数のスイッチからなるスイッチ群２１を設け、このスイッチ群２１を構成する各スイッチをオン、オフ制御するのである。さらに具体的に述べると、スイッチ群２１を構成する各スイッチは、電界効果トランジスタにより構成されており、制御回路２２により相互に独立にオン、オフ制御される。制御回路２２は、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（central processing unit ）２３によりインターフェイス回路２４を介して制御される。ＣＰＵ２３とインターフェイス回路２４とはバス線２５により接続されている。スイッチ群２１の各スイッチは、オンの状態で、垂直転送部１２を接地して電荷を放電させる。
【００３２】
したがって、制御回路２２によりスイッチ群２１の各スイッチを制御して、不要画素に対応するスイッチのみをオンさせておけば、光電変換部１１から電荷が供給されても、その電荷はスイッチを介して放電され、図４に示すように各列の垂直転送部１２に無電荷領域１２ａが形成される。電荷転送動作については、図１および図２に示す参考例の場合と同様である。
【００３３】
もちろん、光電変換部１１から各列の垂直転送部１２への電荷の供給や、垂直転送部１２による電荷の垂直転送、および水平転送部１３による電荷の水平転送は、所定のタイミングパルスに同期して実行される。これらのタイミングパルスは、複数種類存在しており、図外のタイミングパルス生成回路によって生成される。このタイミングパルス生成回路は、ＣＰＵ２３によりインターフェイス回路２４を介して制御される、
【００３４】
また、上記各実施形態においては、横長の画像の画像データを得るように構成したが、縦長の画像の画像データを得るように構成してもよい。すなわち、図５に示すように、水平転送部１３に、各画素に対応する多数のスイッチからなるスイッチ群３１を設け、このスイッチ群３１を構成する各スイッチをオン、オフ制御するのである。さらに具体的に述べると、スイッチ群３１を構成する各スイッチは、電界効果トランジスタにより構成されており、制御回路２２により相互に独立にオン、オフ制御される。制御回路２２は、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ２３によりインターフェイス回路２４を介して制御される。ＣＰＵ２３とインターフェイス回路２４とはバス線２５により接続されている。スイッチ群３１の各スイッチは、オンの状態で、水平転送部１３を接地して電荷を放電させる。
【００３５】
したがって、制御回路２２によりスイッチ群３１の各スイッチを制御して、不要画素に対応するスイッチのみをオンさせておけば、垂直転送部１２から電荷が供給されても、その電荷はスイッチを介して放電され、図６に示すように水平転送部１３に無電荷領域１３ａが形成される。
【００３６】
この場合、垂直転送は各列の垂直転送部１２の全ての領域について行われるが、各回の水平転送に際して、水平転送部１３の無電荷領域１３ａ以外の領域の電荷が出力端子１５に出力された時点で、水平転送を終了する。このようにすれば、図６にハッチングで示した光電変換部１１がマスクされたのと同様の結果となる。
【００３７】
すなわち、水平転送部１３の無電荷領域１３ａには電荷が存在しないので、水平転送部１３による電荷の転送に伴って、水平転送部１３の無電荷の領域が電荷転送方向下流側に順次広がっていくことになる。そして、無電荷領域１３ａ以外の領域の電荷が全て出力端子１５に出力された時点では、水平転送部１３の全ての領域が無電荷状態になっている。このため、この状態で垂直転送部１２から水平転送部１３に電荷を供給しても、新たな電荷と残留している電荷とが加算されることはない。したがって、無電荷領域１３ａ以外の領域の電荷が全て水平転送部１３から出力端子１５に出力された時点で、各回の水平転送を終了する。
【００３８】
このように、各回の水平転送毎に、水平転送部１３の無電荷領域１３ａ以外の部分の電荷が全て出力端子１５に出力された時点で、水平転送部１３による電荷の水平転送を終了するので、不要な画素の水平転送が行われないことから、転送効率を良好に向上させることができ、単位時間当たりに得られるフレーム数を増加させることができる。この結果、たとえば長尺の電子部品などの検査を行う場合、検査時間を良好に短縮できる。しかも、縦長の画像に対応する画像データを得ることができる。
【００３９】
また、上記各実施形態においては、ＣＣＤ固体撮像素子として二次元インタライン転送型のＣＣＤ固体撮像素子１を用いたが、インタライン転送型に限らず、たとえば全画素読出インタライン転送型やフレームインタライン転送型など、他のタイプの二次元ＣＣＤ固体撮像素子を用いてもよい。さらには、ＣＣＤ固体撮像素子として一次元ＣＣＤ固体撮像素子を用いてもよい。この一次元ＣＣＤ固体撮像素子を用いた場合においても、無電荷領域生成手段として、マスク装置を用いてもよいし、スイッチ群を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】撮像装置の参考例のＣＣＤ固体撮像素子部分の正面図である。
【図２】図１に示すＣＣＤ固体撮像素子の模式的な構成図である。
【図３】本発明に係る撮像装置の一例に備えられたＣＣＤ固体撮像素子の垂直転送部周辺の模式的な構成図である。
【図４】図３に示す垂直転送部を有するＣＣＤ固体撮像素子の模式的な構成図である。
【図５】さらに他の実施形態における撮像装置に備えられたＣＣＤ固体撮像素子の水平転送部周辺の模式的な構成図である。
【図６】図５に示す水平転送部を有するＣＣＤ固体撮像素子の模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ＣＣＤ固体撮像素子
２  マスク装置
３  ガラス基板
４  不透明膜
１１  光電変換部
１２  垂直転送部
１２ａ  無電荷領域
１３  水平転送部
１３ａ  無電荷領域
２１  スイッチ群
２２  制御回路
２３  ＣＰＵ
２４  インターフェイス回路
３１  スイッチ群
【図１】
2008104236.tif 000003
【図２】
2008104236.tif 000004
【図３】
2008104236.tif 000005
【図４】
2008104236.tif 000006
【図５】
2008104236.tif 000007
【図６】
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