(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射に感応して電荷を各々発生する複数の画素が配列された撮像部と、前記複数の画素それぞれで発生した電荷に応じた電気信号を出力する読出部と、前記複数の画素それぞれに電荷の転送を指示するクロック信号を入力する信号入力電極と、前記撮像部と前記読出部とに供給されるバイアス電圧を入力するバイアス電圧入力電極とを有するイメージセンサであって、
前記信号入力電極に接続されるとともに、前記信号入力電極の電圧を維持する第一電圧維持用コンデンサを含んで構成される第一の電圧維持手段と、
前記バイアス電圧入力電極に接続されるとともに、前記バイアス電圧入力電極の電圧を維持する第二電圧維持用コンデンサを含んで構成される第二の電圧維持手段と、
を備え、
前記第一の電圧維持手段が、前記クロック信号が入力され前記信号入力電極に電気的に接続された端子と、前記第一電圧維持用コンデンサと前記端子との間に接続される交流信号遮断抵抗と、を含む、
ことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のイメージセンサと本体部とを備える撮像システムであって、
前記本体部は、
前記イメージセンサの接続と取り外しとが行える接続部と、
前記接続部を介して前記イメージセンサの前記信号入力電極に前記クロック信号を出力するクロック信号出力手段と、
前記接続部を介して前記イメージセンサの前記バイアス電圧入力電極に前記バイアス電圧を出力するバイアス電圧出力手段と、
前記イメージセンサから出力される前記複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた電気信号を前記接続部を介して入力し、前記電気信号に基づいて画像データを生成する画像生成手段と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
【請求項３】
暗電流によって複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた暗電流画像データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段により記憶された前記暗電流画像データに基づいて補正画像データを算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記補正画像データに基づいて前記画像生成手段により生成された前記画像データを補正する補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の撮像システム。
【請求項４】
前記信号入力電極への前記クロック信号の入力が中止されている時間である積分時間の値を得る計時手段をさらに備え、
前記算出手段は、前記計時手段により得られた積分時間の値に基づいて前記補正画像データを算出することを特徴とする請求項３記載の撮像システム。
【請求項５】
前記イメージセンサが前記接続部から取り外されてから前記接続部に接続されるまでの前記イメージセンサの温度を測定して温度の値を得る温度測定手段をさらに備え、
前記算出手段は、前記温度測定手段により得られた温度の値に基づいて前記補正画像データを算出することを特徴とする請求項２記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の入射に感応して電荷を各々発生する複数の画素が配列されたイメージセンサおよびそのイメージセンサを用いた撮像システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イメージセンサは、光の入射に感応して電荷を各々発生する複数の画素が配列されたものであり、複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた電気信号を出力する。
【０００３】
イメージセンサの一つとして口腔内センサというものがある。この口腔内センサは、ケーブル（約２，３ｍ）を介して電荷の量に応じた電気信号を本体部に送出する。口腔内センサに接続される本体部は、送出された電気信号をもとに生成した画像をディスプレイに表示したり、画像をプリンタで印刷したりする。また、口腔内センサと本体部とを接続するケーブルは、複数の画素それぞれで発生した電荷の転送を指示するクロック信号を送出することと、口腔内センサへバイアス電圧を出力することにも使われている。
【０００４】
口腔内センサと本体部とを接続するこのケーブルがあると、口腔内センサの使用の際にケーブルを誤って引っ掛けてしまい、口腔内センサの破壊を招く恐れがある。これは、口腔内センサに限らず、ケーブルを介して本体部と接続されるイメージセンサにおいても同様である。
【０００５】
そこで、イメージセンサと本体部とを接続するケーブルを不要にする技術が提案されている。たとえば、特開平11-104128号公報や特開2001-252266号公報には、バッテリ等を内蔵し本体部と無線通信を行うイメージセンサおよびそのイメージセンサを用いた撮像システムが開示されている。これらの公報に開示されている技術により、イメージセンサと本体部とを接続するケーブルは不要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公報に開示されている技術では、イメージセンサと本体部とを接続するケーブルを不要にできるものの、イメージセンサ内にバッテリや無線装置を内蔵することからコスト面、大きさおよび重量の点で不利であり、また、イメージセンサ自体の構成が複雑化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、イメージセンサから本体部までを接続するケーブルを不要にし安価で簡素な構成であるイメージセンサおよびそのイメージセンサを用いた撮像システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るイメージセンサは、光の入射に感応して電荷を各々発生する複数の画素が配列された撮像部と、複数の画素それぞれで発生した電荷に応じた電気信号を出力する読出部と、複数の画素それぞれに電荷の転送を指示するクロック信号を入力する信号入力電極と、撮像部と読出部とに供給されるバイアス電圧を入力するバイアス電圧入力電極とを有するイメージセンサであって、信号入力電極に接続されるとともに、信号入力電極の電圧を維持する第一電圧維持用コンデンサを含んで構成される第一の電圧維持手段と、バイアス電圧入力電極に接続されるとともに、バイアス電圧入力電極の電圧を維持する第二電圧維持用コンデンサを含んで構成される第二の電圧維持手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、イメージセンサは、第一の電圧維持手段に含まれる第一電圧維持用コンデンサにより信号入力電極の電圧が維持され、第二の電圧維持手段に含まれる第二電圧維持用コンデンサによりバイアス電圧入力電極の電圧が維持される。この状態で、撮像部に光が入射すると、複数の画素それぞれでは、光の入射に感応して電荷が発生され、発生した電荷がその電荷を発生した画素に蓄積される。
【００１０】
従って、イメージセンサ単独での撮像が行えるようになり、バッテリや無線装置を必要としないので、本体部まで接続するケーブルを不要にし安価で簡易な構成であるイメージセンサを得ることができる。
【００１１】
また、本発明に係るイメージセンサでは、第一の電圧維持手段は、クロック信号が入力され信号入力電極に電気的に接続された端子と、第一電圧維持用コンデンサと端子との間に接続される交流信号遮断抵抗と、を備える。
【００１２】
これにより、電荷転送時にクロック信号を信号入力電極に正確に入力させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る撮像システムは、上記のイメージセンサと本体部とを備える撮像システムであって、本体部は、イメージセンサの接続と取り外しとが行える接続部と、接続部を介してイメージセンサの信号入力電極にクロック信号を出力するクロック信号出力手段と、接続部を介してイメージセンサのバイアス電圧入力電極にバイアス電圧を出力するバイアス電圧出力手段と、イメージセンサから出力される複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた電気信号を接続部を介して入力し、電気信号に基づいて画像データを生成する画像生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
撮像システムの本体部は、クロック信号出力手段とバイアス電圧出力手段と画像生成手段とを含む。クロック信号出力手段は、クロック信号をイメージセンサに出力し、バイアス電圧出力手段は、バイアス電圧をイメージセンサに出力する。これらクロック信号とバイアス電圧とがイメージセンサに入力されることで、イメージセンサは、複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた電気信号を本体部に出力し、本体部の画像生成手段は、この電気信号に基づいて画像データを生成する。
【００１５】
従って、この撮像システムは、上記のイメージセンサを用いて画像データを生成することができる。
【００１６】
また、本発明に係る撮像システムでは、暗電流によって複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた暗電流画像データを記憶する記憶手段と、記憶手段により記憶された暗電流画像データに基づいて補正画像データを算出する算出手段と、算出手段により算出された補正画像データに基づいて画像生成手段により生成された画像データを補正する補正手段と、をさらに備えるのが好適である。
【００１７】
この場合には、記憶手段と算出手段と補正手段とをさらに備える撮像システムは、記憶部が或る温度と或る一定時間との条件での暗電流によって複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた暗電流画像データを記憶しており、その暗電流画像データに基づいて算出手段が補正画像データを算出し、その補正画像データにより補正手段が画像生成手段で生成された画像データを補正する。従って、この撮像システムは、暗電流によって複数の画素それぞれで発生した電荷の量に応じた補正を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る撮像システムでは、信号入力電極へのクロック信号の入力が中止されている時間である積分時間の値を得る計時手段をさらに備え、算出手段は、計時手段により得られた積分時間の値に基づいて補正画像データを算出するのが好適である。
【００１９】
この場合には、撮像システムは、計時手段をさらに備えている。そして、この計時手段は、クロック信号を前記信号入力電極に入力することが中止されている時間である積分時間の値を得て、算出手段がその積分時間の値に基づいて補正画像データを算出する。従って、この撮像システムは、測定された時間に基づいて補正画像データを算出でき、その補正画像データに基づいて画像データを補正することができる。
【００２０】
また、本発明に係る撮像システムではイメージセンサが接続部から取り外されてから接続部に接続されるまでのイメージセンサの温度を測定して温度の値を得る温度測定手段をさらに備え、算出手段は、温度測定手段により得られた温度の値を関数に代入して補正画像データを算出するのが好適である。
【００２１】
この場合には、撮像システムは、温度測定手段をさらに備えている。そして、この温度測定手段は、イメージセンサが接続部から取り外されてから接続部に接続されるまでの温度を測定して温度の値を得て、算出手段がその温度の値に基づいて補正画像データを算出する。従って、この撮像システムは、測定された温度に基づいて補正画像データを算出でき、その補正画像データに基づいて画像データを補正することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
先ず、本発明に係るイメージセンサの実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るイメージセンサ１００の構成を説明する断面図である。イメージセンサ１００は、ケース１０と、シンチレータ２０と、ファイバオプティカルプレート（ＦＯＰ）３０と、ＣＣＤ撮像素子４０と、セラミック基板５０と、外付け部品群６０とを有する。シンチレータ２０とＦＯＰ３０とＣＣＤ撮像素子４０とセラミック基板５０と外付け部品群６０とは、ケース１０に覆われている。
【００２４】
シンチレータ２０は、ケース１０を透過して入射したＸ線を可視光に変換する。ＦＯＰ３０は、シンチレータ２０によって変換された可視光をＣＣＤ撮像素子４０に導光する。ＣＣＤ撮像素子４０は、ＦＯＰ３０によって導光された可視光に感応して電荷を各々発生する複数の画素４３1,1〜４３M,Nを有する撮像部４１を備えている。なお、複数の画素４３1,1〜４３M,Nおよび撮像部４１については後述する。
【００２５】
外付け部品群６０は、集積回路、抵抗、トランジスタ、ダイオード、コンデンサおよびコネクタなどから構成されており、セラミック基板５０上に搭載されている。これらは、ＣＣＤ撮像素子４０のＸ線入射側と反対側に設けられている。外付け部品６０の詳細を図２に示す。
【００２６】
図２は、本実施形態に係るイメージセンサ１００の外付け部品群６０の構成を示す図である。図２に示されるように、外付け部品群６０は、集積回路６０ａ、コネクタ６０ｂ、第一クロック信号入力抵抗Ｒ1、第二クロック信号入力抵抗Ｒ2、第一の電圧維持部（第一の電圧維持手段）６１および第二の電圧維持部（第二の電圧維持手段）６２を含む。この第一の電圧維持部６１は、二つの第一電圧維持用コンデンサＣ1Va，Ｃ1Vbおよび二つの交流信号遮断抵抗ＲVa，ＲVbを含んでおり、第二の電圧維持部６２は、第二電圧維持用コンデンサＣ2Vを含む。また、外付け部品群６０は、この他にトランジスタやダイオード（図示せず）なども含んでいる。
【００２７】
集積回路６０ａは、各種信号等の入出力などを行う。コネクタ６０ｂは、フレキシブルケーブルなどの引き出し線に接続されており、引き出し線を介して後述する本体部２００に接続される。なお、他の構成要素については、後に図５を用いて詳細に説明し、本体部２００については図６を用いて詳細に説明する。
【００２８】
次に、図３および図４を用いて、ＣＣＤ撮像素子４０の構成を説明する。図３は、本実施形態に係るイメージセンサ１００のＣＣＤ撮像素子４０の構成を説明する上面図であり、図４は、本実施形態に係るイメージセンサ１００のＣＣＤ撮像素子４０の構成を説明する断面図である。ＣＣＤ撮像素子４０は、撮像部４１、電荷出力部４２、読出部４５、バイアス電圧入力電極４６、信号入力電極４７を含む。図３では、主に、撮像部４１、電荷出力部４２、読出部４５を説明し、図４では、主に、バイアス電圧入力電極４６および信号入力電極４７を説明する。
【００２９】
先ず、図３を用いて説明する。撮像部４１は、複数の画素４３1,1〜４３M,NがＭ行Ｎ列に配列されており、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれは、シンチレータ２０で変換された可視光の入射に感応して電荷を発生して、その電荷を蓄積する。また、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれには、電荷の転送を指示するクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖが入力される。
【００３０】
複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷は、このクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖの論理レベルがハイレベルとロウレベルとで切り替えられることによって、撮像部４１から電荷出力部４２に出力される。
【００３１】
電荷出力部４２は、撮像部４１から出力された電荷を入力する。この電荷出力部４２は、複数の領域４４1〜４４Nを有しており、複数の領域４４1〜４４Nそれぞれには、別の信号入力電極を介して電荷の転送を指示する別のクロック信号Ｐ１Ｈ，Ｐ２Ｈが入力される。
【００３２】
電荷出力部４２が入力した電荷は、このクロック信号Ｐ１Ｈ，Ｐ２Ｈの論理レベルがハイレベルとロウレベルとの間で切り替えられることによって、電荷出力部４２から読出部４５に出力される。
【００３３】
電荷出力部４２から出力された電荷は、読出部４５に入力される。読出部４５は、複数の領域４４1〜４４Nから出力された電荷の量に応じた電気信号を出力する。すなわち、読出部４５は、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷に応じた電気信号を出力する。
【００３４】
第一バイアス電圧入力電極４６ａは、撮像部４１と電気的に接続されており、第一バイアス電圧入力電極４６ａに入力されるバイアス電圧ＩＳＶは、撮像部４１に供給される。第二バイアス電圧入力電極４６ｂは、電荷出力部４２と電気的に接続されており、第二バイアス電圧入力電極４６ｂに入力されるバイアス電圧ＩＳＨは、電荷出力部４２に供給される。第三バイアス電圧入力電極４６ｃは、読出部４５と電気的に接続されており、第三バイアス電圧入力電極４６ｃに入力されるバイアス電圧ＲＤは、読出部４５に供給される。
【００３５】
次に、図４を用いて説明する。なお、図３に示されるＣＣＤ撮像素子４０は、撮像部４１にＭ行Ｎ列に配列された複数の画素４３1,1〜４３M,Nを有するが、図４では、説明を簡略化するために、複数の画素４３1,1〜４３M,Nを１つの画素４３として説明する。また、なお、図４では、説明を簡略化するために一部構成を省略しており、バイアス電圧入力電極４６とバイアス電圧入力電極４６下の領域および信号入力電極４７と信号入力電極４７下の領域とを説明する。
【００３６】
ＣＣＤ撮像素子４０は、ｐ+型半導体基板４８ａとｐ層４８ｂとｎ-層４８ｃと第一のｎ+層４８ｄと第二のｎ+層４８ｅと第三のｎ+層４８ｆとを含んでいる。ｐ+型半導体基板４８ａは接地されており、ｐ+層４８ａの表面側（光の入射側）にはｐ層４８ｂが形成されている。ｐ層４８ｂの表面側にはｎ-層４８ｃが形成されている。第一のｎ+層４８ｄと第二のｎ+層４８ｅと第三のｎ+層４８ｆとは、このｎ-層４８ｃに取り囲まれるように形成されている。なお、第一のｎ+層４８ｄの表面側には、第一バイアス電圧入力電極４６ａが接続され、第二のｎ+層４８ｅの表面側には、第二バイアス電圧入力電極４６ｂが接続され、第三のｎ+層４８ｆの表面側には、第三バイアス電圧入力電極４６ｃが接続されている。
【００３７】
この第一のｎ+層４８ｄの表面側に接続されている第一バイアス電圧入力電極４６ａは、撮像部４１に供給されるバイアス電圧ＩＳＶを入力する。この第一バイアス電圧入力電極４６ａには、電荷転送時に、所定の電圧値を有するバイアス電圧ＩＳＶが入力され、また、撮像時に、電荷転送時に入力するバイアス電圧ＩＳＶが有する所定の電圧値よりも低い電圧値（以下撮像時の電圧値と称する）を有するバイアス電圧ＩＳＶが入力される。
【００３８】
また、第二のｎ+層４８ｅの表面側に接続されている第二バイアス電圧入力電極４６ｂは、電荷出力部４２に供給される所定の電圧値を有したバイアス電圧ＩＳＨを入力する。この第二バイアス電圧入力電極４６ｂには、電荷転送時に、所定の電圧値を有するバイアス電圧ＩＳＨが入力され、また、撮像時に、電荷転送時に入力するバイアス電圧ＩＳＨが有する所定の電圧値よりも低い電圧値（以下撮像時の電圧値と称する）を有するバイアス電圧ＩＳＨが入力される。
【００３９】
また、第三のｎ+層４８ｆの表面側に接続されている第三バイアス電圧入力電極４６ｃは、読出部４５に供給される所定の電圧値を有したバイアス電圧ＲＤを入力する。この第三バイアス電圧入力電極４６ｃには、電荷転送時に、所定の電圧値を有するバイアス電圧ＲＤが入力され、また、撮像時に、電荷転送時に入力するバイアス電圧ＲＤが有する所定の電圧値よりも低い電圧値（以下撮像時の電圧値と称する）を有するバイアス電圧ＲＤが入力される。
【００４０】
なお、上記説明では、撮像時のバイアス電圧を、電荷転送時のバイアス電圧より低く設定する例で説明したが、第一バイアス電圧入力電極４６ａと第二バイアス電圧入力電極４６ｂと第三バイアス電圧入力電極４６ｃとのそれぞれに入力される電圧に応じた電圧値は、撮像時と電荷転送時との双方で同じであっても構わない。
【００４１】
ｎ-層４８ｃの表面側には、画素４３に電荷の転送を指示するクロック信号Ｐ１Ｖを入力する第一信号入力電極４７ａが絶縁膜を介して設けられている。このクロック信号Ｐ１Ｖは、電荷を転送する際に論理レベルがハイレベルとロウレベルとで切り替えられる。
【００４２】
また、同様に、ｎ-層４８ｃの表面側に、画素４３に電荷の転送を指示するクロック信号Ｐ２Ｖを入力する第二信号入力電極４７ｂが絶縁膜を介して設けられている。このクロック信号Ｐ２Ｖは、電荷を転送する際に論理レベルがハイレベルとロウレベルとで切り替えられる。
【００４３】
また、第一信号入力電極４７ａには、撮像時に論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ１Ｖが入力される。また、第二信号入力電極４７ｂには、撮像時に論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ２Ｖが入力される。
【００４４】
このＣＣＤ撮像素子４０を含むイメージセンサ１００は、本体部２００から取り外されて撮像を行う。イメージセンサ１００を本体部２００から取り外して撮像を行うには、二つの条件が必要である。一つ目の条件は、第一信号入力電極４７ａに論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ１Ｖを入力することと、第二信号入力電極４７ｂに論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ２Ｖを入力することであり、二つ目の条件は、第一バイアス電圧入力電極４６ａに積分時の電圧値を有したバイアス電圧ＩＳＶを入力することと、第二バイアス電圧入力電極４６ｂに撮像時の電圧値を有したバイアス電圧ＩＳＨを入力することと、第三バイアス電圧入力電極４６ｃに撮像時の電圧値を有したバイアス電圧ＲＤを入力することである。
【００４５】
本実施形態に係るイメージセンサ１００は、撮像時に上で説明した二つの条件を満たすように構成されている。その構成を図５を用いて説明する。
【００４６】
図５は、本実施形態に係るイメージセンサ１００のＣＣＤ撮像素子４０、第一信号入力抵抗Ｒ1、第二信号入力抵抗Ｒ2、第一の電圧維持部６１および第二の電圧維持部６２の構成を示す図である。なお、図５では、外部から見たときのＣＣＤ撮像素子４０の等価回路を示している。また、図５の説明では、図４に示した第一バイアス電圧入力電極４６ａと第二バイアス電圧入力電極４６ｂと第三バイアス電圧入力電極４６ｃとを用いずにバイアス電圧入力電極４６を用いて説明する。
【００４７】
図５に示されるＣＣＤ撮像素子４０は、画素４３の等価回路として二つの第一コンデンサＣ1a，Ｃ1bを含み、バイアス電圧入力電極４６下の領域の等価回路として第二コンデンサＣ2とダイオードＤとを含んでいる。
【００４８】
第一コンデンサＣ1aは、一端が第一信号入力電極４７ａと接続されており、他端が接地されている。また、もうひとつの第一コンデンサＣ1bも同様に、一端が第二信号入力電極４７ｂと接続されており、他端が接地されている。
【００４９】
第二コンデンサＣ2は、一端がバイアス電圧入力電極４６と接続されており、他端が接地されている。ダイオードＤは、カソード側がバイアス電圧入力電極４６と接続されており、アノード側が接地されている。
【００５０】
第一信号入力抵抗Ｒ1は、一端が第一信号入力電極４７ａに接続され、他端がクロック信号Ｐ１Ｖの入力端である端子６３ａに接続されている。端子６３ａに入力したクロック信号Ｐ１Ｖは、この第一信号入力抵抗Ｒ1を介して第一信号入力電極４７ａに入力される。
【００５１】
第一の電圧維持部６１に含まれる交流信号遮断抵抗ＲVaは、一端が第一信号入力抵抗Ｒ1と端子６３ａとの間にある接続点Ａに接続され、他端が第一電圧維持用コンデンサＣ1Vaに接続されている。すなわち、交流信号遮断抵抗ＲVaは、第一電圧維持用コンデンサＣ1Vaと端子６３ａとの間に接続されている。
【００５２】
第一電圧維持用コンデンサＣ1Vaは、一端が交流信号遮断抵抗ＲVaに接続され、他端が接地されている。この第一電圧維持用コンデンサＣ1Vaは、イメージセンサ１００を取り外して撮像を行う為に、第一信号入力電極４７ａを論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ１Ｖの電圧値と同じ電圧値を有する電圧に維持するようになっている。
【００５３】
第一信号入力電極４７ａの電圧を維持するために、好適には、第一電圧維持用コンデンサＣ1Vaは、第一コンデンサＣ1aの１００倍以上の容量を有している。
【００５４】
第二信号入力抵抗Ｒ2は、一端が第二信号入力電極４７ｂに接続され、他端がクロック信号Ｐ２Ｖの入力端である端子６３ｂに接続されている。端子６３ｂに入力したクロック信号Ｐ２Ｖは、この第一信号入力抵抗Ｒ2を介して第二信号入力電極４７ｂに入力される。
【００５５】
もうひとつの交流信号遮断抵抗ＲVbは、一端が第二信号入力抵抗Ｒ2と端子６３ｂとの間にある接続点Ｂに接続され、他端がもうひとつの第一電圧維持用コンデンサＣ1Vbに接続されている。すなわち、もうひとつの交流信号遮断抵抗ＲVbは、もうひとつの第一電圧維持用コンデンサＣ1Vbと端子６３ｂとの間に接続されている。
【００５６】
もうひとつの第一電圧維持用コンデンサＣ1Vbは、一端がもうひとつの交流信号遮断抵抗ＲVbに接続され、他端が接地されている。このもうひとつの第一電圧維持用コンデンサＣ1Vbは、イメージセンサ１００を取り外して撮像を行う為に、第二信号入力電極４７ｂを論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ２Ｖの電圧値と同じ電圧値を有する電圧に維持するようになっている。
【００５７】
第二信号入力電極４７ｂの電圧を維持するために、好適には、もうひとつの第一電圧維持用コンデンサＣ1Vbは、もうひとつの第一コンデンサＣ1bの１００倍以上の容量を有している。
【００５８】
このように、二つの第一電圧維持用コンデンサＣ1Va，Ｃ1Vbを含む第一の電圧維持部６１を設けることで、イメージセンサ１００を本体部２００から取り外しても、第一信号入力電極４７ａを論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ１Ｖの電圧値と同じ電圧値を有する電圧に維持でき、第二信号入力電極４７ｂを論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ２Ｖの電圧値と同じ電圧値を有する電圧に維持できる。
【００５９】
また、本実施形態に係るイメージセンサ１００は、二つの交流信号遮断抵抗ＲVa，ＲVbを有している。クロック信号Ｐ１Ｖを第一電圧維持用コンデンサＣ1Vaにほとんど入力させないようにする為に、交流信号遮断抵抗ＲVaは、第一信号入力抵抗Ｒ1の１００倍以上の抵抗値を有し、クロック信号Ｐ２Ｖをもうひとつの第一電圧維持用コンデンサＣ1Vbにほとんど入力させないようにする為に、もうひとつの交流信号遮断抵抗ＲVbは、第二信号入力抵抗Ｒ2の１００倍以上の抵抗値を有している。
【００６０】
このように、第一の電圧維持部６１が二つの第一電圧維持用コンデンサＣ1Va，Ｃ1Vbに加えて二つの交流信号遮断抵抗ＲVa，ＲVbとを備えることで、イメージセンサ１００を本体部２００から取り外しても、第一信号入力電極４７ａを論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ１Ｖの電圧値と同じ電圧値を有する電圧に維持でき、電荷転送時にはクロック信号Ｐ１Ｖを正確に第一信号入力電極４７ａに入力させるようにしている。また、同様に、第二信号入力電極４７ｂを論理レベルがロウレベルであるクロック信号Ｐ２Ｖの電圧値と同じ電圧値を有する電圧に維持でき、電荷転送時にはクロック信号Ｐ２Ｖを正確に第二信号入力電極４７ｂに入力させるようにしている。
【００６１】
第二の電圧維持部６２は、第二電圧維持用コンデンサＣ2Vを有している。第二電圧維持用コンデンサＣ2Vは、一端がバイアス電圧入力電極４６とバイアス電圧ＩＳＨ，ＩＳＶ，ＲＤの入力端である端子６４との間にある接続点Ｃに接続され、他端が接地されている。
【００６２】
この第二電圧維持用コンデンサＣ2Vは、イメージセンサ１００を取り外して使用する為に、バイアス電圧入力電極４６に撮像時のバイアス電圧ＩＳＨ，ＩＳＶ，ＲＤと同じ電圧値を有する電圧を維持するようになっている。バイアス電圧入力電極４６の電圧を維持するために、好適には、第二電圧維持用コンデンサＣ2Vは、第二コンデンサＣ2の１００倍以上の容量を有している。
【００６３】
このように、第二電圧維持用コンデンサＣ2Vを含む第二の電圧維持部６２を設けることで、イメージセンサ１００を本体部２００から取り外しても、バイアス電圧入力電極４６をバイアス電圧ＩＳＨ，ＩＳＶ，ＲＤと同じ電圧値を有する電圧に維持できるようにしている。
【００６４】
以上、本実施形態に係るイメージセンサ１００によれば、イメージセンサ１００単独での撮像が行えるようになり、バッテリや無線装置を必要としないので、本体部２００まで接続するケーブルを不要にし安価で簡易な構成であるイメージセンサを得ることができる。
【００６５】
また、本実施形態に係るイメージセンサ１００によれば、二つの交流信号遮断抵抗ＲVa，ＲVbを有している為、電荷転送時にクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖを信号入力電極４７に正確に入力することができる。
【００６６】
このイメージセンサ１００は、撮像後、本体部２００に接続される。本体部２００は、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷の量に応じた電気信号を読出し、その読み出した電気信号をもとに画像データを生成する。生成された画像データは、画像としてプリンタに印刷されたりディスプレイに表示されたりする。
【００６７】
次に、本発明に係る撮像システムの実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る撮像システム３００の構成を示すブロック図である。撮像システム３００は、イメージセンサ１００と本体部２００とで構成される。本体部２００は、インターフェイス２０１、電源２０２、接続部２１０、画像生成部（画像生成手段）２２０、タイマー（計時手段）２３０、温度測定部（温度測定手段）２４０、記憶部（記憶手段）２５０、算出部（算出手段）２６０、補正部（補正手段）２７０、クロック信号出力部（クロック信号出力手段）２８０およびバイアス電圧出力部（バイアス電圧出力手段）２９０を含む。イメージセンサ１００は、本体部２００に設けられた接続部２１０と接続される。
【００６８】
接続部２１０は、フレキシブルケーブルなどの引き出し線であり、引き出し線先端部に設けられた端子を介してイメージセンサ１００に接続される。また、接続部２１０は、インターフェイス２０１に接続されている。この接続部２１０は、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷の量に応じた電気信号をインターフェイス２０１に導く。
【００６９】
また、接続部２０１は、インターフェイス２０１から出力されたクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖおよびバイアス電圧ＩＳＶ，ＩＳＨ，ＲＤをイメージセンサ１００に導く。
【００７０】
インターフェイス２０１は、画像生成部２２０、タイマー２３０、温度測定部２４０、クロック信号出力部２８０およびバイアス電圧出力部２９０と接続されており、各種信号等を入力して出力する。
【００７１】
画像生成部２２０は、接続部２１０およびインターフェイス２０１を介して複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷の量に応じた電気信号を入力する。また、画像生成部２２０は、その電気信号に基づいて画像データを生成する。また、画像生成部２２０は、補正部２７０に接続されており、生成された画像データを補正部２７０に出力する。
【００７２】
タイマー２３０は、信号入力電極４７へのクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖの入力が中止されている時間である積分時間の値を得る。この積分時間の測定には、本体部２００に設けられた積分開始スイッチ（図示せず）および積分終了スイッチ（図示せず）が用いられ、積分開始スイッチが押されることにより積分が開始され、積分終了スイッチが押されることにより積分が終了される。
【００７３】
ここで、積分時間について図７を用いてさらに説明する。図７は、本実施形態に係る撮像システム３００が有する本体部２００における積分時間の測定を説明するタイミングチャートである。ここでは、本体部２００に積分開始スイッチおよび積分終了スイッチが設けられているとする。
【００７４】
先ず、時刻ｔ1aにおいて使用者等により積分開始スイッチが押される。このスイッチが押されることより、クロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖが信号入力電極４７に入力しなくなる。このとき、二つの第一電圧維持用コンデンサＣ1Va，Ｃ1Vbにより信号入力電極４７の電圧は、論理レベルがＬレベルであるクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖと同じ電圧値を有する電圧に維持される。
【００７５】
その後、時刻ｔ2aにおいてイメージセンサ１００が本体部２００の接続部２１０から取り外される。そして、時刻ｔ3aにおいてイメージセンサ１００へのＸ線の入射が開始される。
【００７６】
その後、時刻ｔ3bにおいてイメージセンサ１００へのＸ線の入射が終了する。そして、時刻ｔ2bにおいてイメージセンサ１００が接続部２１０に接続される。その後、時刻ｔ1bにおいて使用者等により積分終了スイッチが押される。積分終了スイッチが押されることにより、クロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖが信号入力電極４７に入力されるようになる。
【００７７】
この時刻ｔ1aから時刻ｔ1bまでの期間が積分時間である。この積分時間は、時刻ｔ2aから時刻ｔ2bまでの期間である取外時間および時刻ｔ3aから時刻ｔ3bまでの期間である撮像時間とは異なる。なお、時刻ｔ1aから時刻ｔ1bまでの期間は、暗電流によって発生した電荷を蓄積してしまう期間でもある。タイマー２３０は、この積分時間を測定する。
【００７８】
また、本体部２００に積分開始スイッチおよび積分終了スイッチが設けられていない場合などには、タイマー２３０は、イメージセンサ１００が接続部２１０から取り外されてから接続部２１０に接続されるまでの時間を積分時間として測定を行っても良い。この方式の場合には、図７で示した時刻ｔ2aから時刻ｔ2bまでの期間と時刻ｔ1aから時刻ｔ1bまでの期間とが一致することになる。
【００７９】
このように測定された積分時間は、積分時間の値のデータにされる。また、タイマー２３０は、算出部２６０に接続されており、測定した積分時間の値のデータを算出部２６０に出力する。
【００８０】
温度測定部２４０は、イメージセンサ１００が接続部２１０から取り外されてから接続部２１０に接続されるまでのイメージセンサ１００の温度を測定する。つまり、取外時間のイメージセンサ１００の温度を測定する。たとえば、温度測定部２４０は、接続部２１０にイメージセンサ１００が接続されているか否かを示す接続情報をインターフェイス２０１を介して入力し、イメージセンサ１００が取り外されたことを検知して温度の測定を開始し、イメージセンサ１００が接続されたことを検知して温度の測定を終了する。測定された温度は、温度の値のデータにされる。この場合には、温度測定部２４０は、本体部２００の周囲温度をイメージセンサ１００の温度としている。また、温度測定部２４０は、算出部２６０に接続されており、測定した温度の値のデータを算出部２６０に出力する。
【００８１】
記憶部２５０は、暗電流によって複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷の量に応じた暗電流画像データを記憶している。たとえば、イメージセンサ１００に光が入射しないようにして、そのときに流れる暗電流によって発生した電荷の量に応じた画像データを記憶している。また、記憶部２５０は、算出部２６０に接続されており、記憶している暗電流画像データを算出部２６０に出力する。
【００８２】
算出部２６０は、イメージセンサ１００の温度と信号入力電極４７へのクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖの入力が中止されている時間である積分時間とを変数にもつ関数を記憶している。また、算出部２６０は、この関数と記憶部２５０により記憶された暗電流画像データとに基づいて補正画像データを算出する。このとき、算出部２６０は、タイマー２３０から出力される積分時間の値のデータと温度測定部２４０から出力される温度の値のデータを入力し、記憶している関数にタイマー２３０で測定された積分時間の値と温度測定部２４０に測定された温度の値とを代入して補正画像データを算出する。また、算出部２６０は、補正部２７０に接続されており、算出した補正画像データを補正部２７０に出力する。
【００８３】
補正部２７０は、算出部２６０により算出された補正画像データに基づいて画像生成部２２０で生成された画像データを補正する。補正後、補正部２７０は、プリンタやディスプレイ等の装置に補正後の画像データを出力する。
【００８４】
クロック信号出力部２８０は、インターフェイス２０１および接続部２１０を介してイメージセンサ１００の信号入力電極４７にクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖを出力する。バイアス電圧出力部２９０は、インターフェイス２０１および接続部２１０を介してイメージセンサ１００のバイアス電圧入力電極４６にバイアス電圧ＩＳＨ，ＩＳＶ，ＲＤを出力する。このクロック信号出力部２８０から出力されるクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖとバイアス電圧出力部２９０から出力されるバイアス電圧ＩＳＨ，ＩＳＶ，ＲＤとが、イメージセンサ１００のＣＣＤ撮像素子４０に入力されることによって、イメージセンサ１００は、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷を転送でき、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷に応じた電気信号を出力できるようになる。また、電源２０２は、本体部２００の各要素およびイメージセンサ１００に電力を供給する。
【００８５】
次に、本体部２００の動作を説明する。なお、ここでは、本体部２００に積分開始スイッチおよび積分終了スイッチが設けられているものとして説明する。
【００８６】
先ず、使用者により本体部２００に設けられた積分開始スイッチが押されることで、タイマー２３０により積分時間の測定が開始される。その後、撮像前のイメージセンサ１００が本体部２００の接続部２１０から取り外される。このとき、温度測定部２４０により温度の測定が開始される。その後、撮像を終えたイメージセンサ１００が本体部２００の接続部２１０に接続される。このとき、温度測定部２４０での温度の測定が終了される。
【００８７】
そして、使用者により本体部２００に設けられた積分終了スイッチが押されることで、タイマー２３０での積分時間の測定が終了される。また、このときに、クロック信号出力部２８０からイメージセンサ１００の信号入力電極４７にクロック信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２Ｖが出力され、バイアス電圧出力部２９０からイメージセンサ１００のバイアス電圧入力電極４６にバイアス電圧ＩＳＨ，ＩＳＶ，ＲＤが出力される。これにより、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷が転送され、複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷に応じた電気信号が出力される。
【００８８】
出力された電気信号は、インターフェイス２０１を介して画像生成部２２０に入力される。画像生成部２２０は、入力した電気信号に基づいて画像データを生成する。画像生成部２２０で生成された画像データは、補正部２７０に出力される。
【００８９】
この間に、タイマー２３０により測定した積分時間の値のデータが算出部２６０に出力され、温度測定部２４０により測定した温度の値のデータが算出部２６０に出力され、記憶部２５０により記憶している暗電流画像データが算出部２６０に出力される。
【００９０】
算出部２６０により、積分時間の値のデータと温度の値のデータと暗電流画像データと記憶している関数とから補正画像データが生成され、その補正画像データが補正部２７０に出力される。
【００９１】
画像生成部２２０から出力された画像データは、この補正画像データによって補正部２７０で補正される。その後、補正後の画像データは、ディスプレイやプリンタ等に出力される。
【００９２】
以上、本実施形態に係る撮像システム３００によれば、上記のイメージセンサ１００を用いて画像データを生成することができる。また、本実施形態に係る撮像システム３００によれば、暗電流によって複数の画素４３1,1〜４３M,Nそれぞれで発生した電荷の量に応じた補正を行うことができる。また、本実施形態に係る撮像システム３００によれば、測定された積分時間に基づいて補正画像データを算出でき、その補正画像データに基づいて画像データを補正することができる。また、本実施形態に係る撮像システム３００によれば、測定された温度に基づいて補正画像データを算出でき、その補正画像データに基づいて画像データを補正することができる。
【００９３】
なお、本実施形態では、算出部２６０が暗電流データと積分時間の値のデータと温度の値のデータとを入力し補正画像データを算出しているが、これに限るものではなく、算出部２６０は、暗電流画像データと積分時間の値のデータ、暗電流データと温度の値のデータ、または、暗電流データのみに基づいて補正データを算出しても良い。
【００９４】
また、本実施形態では、温度測定部２４０が本体部２００の周囲温度を測定しているが、これに限られるものではなく、イメージセンサ１００内に温度を測定する手段を設け、測定された測定値のデータを本体部２００に出力するようにしても良い。
【００９５】
また、本実施形態では、電荷の転送方式を２相方式としたが、これに限られるものではなく、単相または３相以上の転送方式であっても良い。これらの場合、それぞれの転送方式に応じた数だけ電圧維持用コンデンサが必要になる。つまり、３相方式の場合は、３つの電圧維持用コンデンサが必要になり、４相方式の場合は、４つの電圧維持用コンデンサが必要になり、単相方式の場合は、１つの電圧維持用コンデンサが必要になる。
【００９６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係るイメージセンサは、単独での撮像が行えるようになり、バッテリや無線装置を必要としないので、本体部まで接続するケーブルを不要にし安価で簡易な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るイメージセンサ１００の構成を説明する断面図である。
【図２】本実施形態に係るイメージセンサ１００の外付け部品群６０の構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係るイメージセンサ１００のＣＣＤ撮像素子４０の構成を説明する上面図である。
【図４】本実施形態に係るイメージセンサ１００のＣＣＤ撮像素子４０の構成を説明する断面図である。
【図５】本実施形態に係るイメージセンサ１００のＣＣＤ撮像素子４０、第一信号入力抵抗Ｒ1、第二信号入力抵抗Ｒ2、第一の電圧維持部６１および第二の電圧維持部６２の構成を示す図である。
【図６】本実施形態に係る撮像システム３００の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態に係る撮像システム３００が有する本体部２００における積分時間の測定を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
４１…撮像部、４３…画素、４６…バイアス電圧入力電極、４７…信号入力電極、６１…第一の電圧維持部、６２…第二の電圧維持部、Ｃ1Va，Ｃ1Vb…第一電圧維持用コンデンサ、Ｃ2V…第二電圧維持用コンデンサ、ＲVa，ＲVb…交流信号遮断抵抗、１００…イメージセンサ、２００…本体部、２１０…接続部、２２０…画像生成部、２３０…タイマー、２４０…温度測定部、２５０…記憶部、２６０…算出部、２７０…補正部、２８０…クロック信号出力部、２９０…バイアス電圧出力部、３００…撮像システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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