JP4459490B2

JP4459490B2 - CCD reader

Info

Publication number: JP4459490B2
Application number: JP2001297073A
Authority: JP
Inventors: 和浩牧野
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003110941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤから出力された信号電圧からデジタルデータを得るＣＣＤ読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤは光電変換デバイスの１つであり、照射された光の強弱の光学像をその強弱に応じた信号電荷に変換する動作を行う。近年、ＣＣＤは半導体微細加工技術の革新によって急速に進歩を遂げ、多画素化、感度の向上、ダイナミックレンジの向上、ノイズの軽減、イメージサイズの小型化などの性能の向上が著しく、応用範囲は多岐にわたっている。
【０００３】
ＣＣＤには、いろいろな方式があるが、図５に示すように概して受光部と、垂直転送部と、水平転送部と、出力部とを備えてなる。受光部は、入射された光（光学像）を信号電圧に変換する光電変換機能を果たすものである。ＣＣＤ画素は、一定のピッチで配列されているため、入力された光学像は1画素毎にサンプリングされることになり、1画素は感光部、電荷転送部を有し、感光部により光電変換された蓄積された信号電荷は、一定時間後に隣接された垂直転送部に転送され、順次水平転送部に送られる。水平転送部は、垂直転送部から送られてきた１水平ライン毎の電荷を、順次出力部へ送り、出力部から電圧信号に変換された出力される。水平転送部により1ライン毎の電荷を転送する際に、水平ラインと水平ラインとの間に、水平ブランキング期間と呼ばれる期間があり、この期間中に電荷の転送が行われない。また、図５に斜線で示される画素のように、アルミ膜などにより光遮蔽されている画素を有するＣＣＤもあり、これらの画素は遮光画素と呼ばれる。
【０００４】
なお、遮光画素以外の画素は有効画素である。
【０００５】
ＣＣＤから出力された信号はアナログの電圧信号であるため、デジタルデータを得るためには、Ａ／Ｄ変換器を用いて、ＣＣＤから出力された信号に対してＡ／Ｄ変換を行うことが行われている。
【０００６】
一方、ＣＣＤの光電変換の出力特性として、図６に示すように、リセット期間と、検出信号出力期間との間に、フィードスルー期間、いわば基底状態の信号を出力する期間がある。この基底状態の信号は、アンプノイズや、リセットノイズ、オフセット電圧などの影響で必ず変動する。なお、検出信号出力期間に出力された信号には、基底状態の信号も含まれているため、ＣＣＤの各画素から出力され、実際の光学像を表す検出信号の値は、検出信号出力期間の信号値から、基底状態の信号値を引いた値となる。なお、前述した遮光画素から出力された信号は、遮光画素の受光部が受光しないため、フィールドスルー期間の信号値と検出信号出力期間の信号値と略同等であるが、完全に遮光されていない遮光画素は、検出信号出力期間に、フィードスルー期間の信号値を上回る信号値を出力することもある。
【０００７】
ＣＣＤは、上述した出力特性を有するため、従来、ＣＣＤから出力された電圧信号をＡ／Ｄ変換して得たデジタルデータに対して、相関二重サンプリングを行い、検出信号出力期間の値から基底状態の値を引いて、実際の光学像を表す電圧信号またはデジタルデータを得る手法はよく用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＣＤから出力されてきた信号に対してＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器として、その電圧入力範囲が決まっており、入力されてきた信号はこの電圧入力範囲に、すなわちＡ／Ｄ変換器の入力範囲の最小電圧値と最大電圧値の間に収まる必要がある。また、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジを高め、高い分解能を得るには、入力されて来た信号の最小値がＡ／Ｄ変換器の入力範囲の最小電圧値と略一致することが望ましい。
【０００９】
一方、上述したように、ＣＣＤはリセット期間中と検出信号出力期間中にフィードスルー期間があり、フィードスルーレベル期間の信号値、すなわち出力信号のないはずの基底状態の信号値は機差と環境要因などによって変動するものである。ＣＣＤからの信号が確実にＡ／Ｄ変換器の入力範囲に収まるようにするため、従来、ＣＣＤからの信号の振幅範囲をＡ／Ｄ変換器の入力範囲に対してマージンを持たせて入力していたが、Ａ／Ｄ変換器の入力範囲を最大限に利用することができないため、Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジが狭く、高分解能が得られないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、Ａ／Ｄ変換の入力範囲を最大限に利用し、ＣＣＤにより出力された電圧信号から高ダイナミックレンジと高分解能のデジタルデータを得ることを可能とするＣＣＤ読取装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のＣＣＤ読取装置は、ＣＣＤから出力された電圧信号に対して補正を行う補正手段と、前記補正手段により補正された前記電圧信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器とを備えてなるＣＣＤ読取装置であって、
前記補正手段が、前記電気信号の基底電圧信号値が目標電圧値と略同等になるように前記電圧信号に対して補正を行うものであることを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、「基底電圧信号値」とは、基底状態の電圧信号値を意味し、Ａ／Ｄ変換される前の基底状態の信号の値である。
【００１３】
すなわち、本発明のＣＣＤ読取装置は、前記補正手段を備えることによって、ＣＣＤから出力された電圧信号を前記Ａ／Ｄ変換器に入力する前に、前記電圧信号の基底電圧信号値が前記目標電圧値と略同等になるように補正を行うことを特徴とする。
【００１４】
また、前記目標電圧値が、前記Ａ／Ｄ変換器の電圧入力範囲の最小電圧値であることが好ましい。
【００１５】
本発明のＣＣＤ読取装置は、前記Ａ／Ｄ変換器に入力される電圧信号に対して補正を行う前記補正手段を有することを特徴とするが、前記補正手段は、前記電圧信号に対して補正を行う際に使用される補正電圧値の求方によって３種類に分けられることができる。
【００１６】
第1種類の補正手段は、代表画素から出力された電圧信号が基底状態にある時に、サンプリング処理を行って前記代表画素の基底電圧信号値を取得する基底電圧信号値取得手段と、
前記基底電圧信号値が前記目標電圧値と略同等になるように補正電圧値を求める補正電圧値計算手段と、
前記補正電圧値を用いて前記代表画素の電圧信号の後に出力されてきた電圧信号に対して補正を行う補正実行手段とからなるものであることを特徴とするものである。
【００１７】
すなわち、第1種類の補正手段が、Ａ／Ｄ変換器に入力される前の前記代表画素の基底電圧信号値を取得し、該基底電圧信号値に基づいて前記補正電圧値を求めて、該補正電圧値を用いて、前記補正電圧信号値を求める際に使用された前記電圧信号の後に出力された電圧信号に対して補正を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第2種類の補正手段は、代表画素の前記デジタルデータが基底状態にある時のデータ値を取得して基底レベル値とする基底レベル値取得手段と、
前記基底レベル値が、前記目標電圧値に対応するデジタルデータ値と略同等になるように補正レベル値を求める補正レベル値計算手段と、
前記補正レベル値を補正電圧値に変換するＤ／Ａ変換器と、
前記補正電圧値を用いて前記電圧信号に対して補正を行う補正実行手段とからなるものであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のＣＣＤ読取装置を説明するにあたって、Ａ／Ｄ変換される前の信号を「電圧信号」とし、Ａ／Ｄ変換された後のデジタルデータを「レベル」とするため、「基底レベル値」が前記基底電圧信号に対応するデジタルデータ値を意味する。
【００２０】
すなわち、前記第2種類の補正手段は、代表画素から出力され、補正された電圧信号をＡ／Ｄ変換して得たデジタルデータから、前記基底レベル値を取得し、該基底電圧レベル値が、前記目標電圧値に対応するデジタルデータ値と略同等になるように前記補正レベル値を求め、前記Ｄ／Ａ変換器によって前記補正レベル値をＤ／Ａ変換して得た補正電圧値を用いて、前記補正レベル値を求める際に使用された前記電圧信号の後に出力された電圧信号に対して補正を行うものである。
【００２１】
また、前記第２種類の補正手段は、その基底レベル値取得手段として、前記代表画素から出力された電圧信号が補正され、Ａ／Ｄ変換されて得たデジタルデータが基底状態にある時にサンプリング処理を行って前記基底レベル値を得るようにしてもよいし、前記Ａ／Ｄ変換器により得た前記デジタルデータに対して相関二重サンプリングを行うＣＤＳ処理手段を備えたＣＣＤ読取装置においては、前記ＣＤＳ処理手段により得た前記代表画素のフィードスルーレベル値を前記基底レベル値とするようにしてもよい。
【００２２】
また、前記代表画素が、有効画素であってもよいが、遮光画素を用いることが好ましい。
【００２３】
前記第1種類の補正手段および第2種類の補正手段は、夫々代表画素から出力された基底状態の電圧信号とレベル値から基底電圧信号値と基底レベル値を求めているが、本発明のＣＣＤ読取装置の第3種類の補正手段は、前記第1種類または前記第2種類の補正手段に使用される代表画素に遮光画素を用いると共に、前記遮光画素から出力された電圧信号をサンプリングして得た値または前記遮光画素から出力され、補正された電圧信号のデジタルデータをサンプリングして得た値を夫々前記基底電圧信号値または前記基底レベル値として補正電圧値または補正レベル値を求めて補正を行うものである。
【００２４】
すなわち、前記第3種類の補正手段は、遮光画素が光遮蔽され、受光しない特性から、遮光画素から出力された電圧信号値そのものを基底電圧信号値として補正電圧値を求めて補正を行うか、遮光画素から出力され、補正された電圧信号のデジタルデータそのものを基底レベル値として補正レベル値を求めて補正を行うことを特徴とするものである。
【００２５】
上述では、前記補正電圧値の求め方によって分けられた3種類の補正手段について説明したが、以下補正方式の異なる補正手段について説明する。なお、説明の便宜のため、前記基底電圧信号値と前記基底レベル値、補正電圧値と補正レベル値などを夫々まとめて基底値、補正値として説明を行う。
【００２６】
まず、各画素間、各水平ライン間、各フレーム間の基底値の差が殆ど無いＣＣＤの場合、上述の3種類の補正手段のいずれか１つによって求められた１つの補正値を用いて、すべてのフレームのすべての画素から出力された電圧信号に対して補正を行う補正方式を用いた補正手段であってもよいが、本発明のＣＣＤ読取装置では、以下に説明する補正手段Ａ、補正手段Ｂ、補正手段Ｃの補正方式を用いることが望ましい。
【００２７】
補正手段Ａは、前記ＣＣＤの水平ライン毎に補正値（補正電圧値または補正レベル値）を求めて１つの水平ラインの各画素から出力された電圧信号に対して補正を行うものである。すなわち、補正手段Ａにおいて、前記基底値取得手段（基底電圧信号値取得手段または基底レベル値取得手段）は、水平ライン毎の代表画素から出力された電圧信号または該電圧信号が補正され、Ａ／Ｄ変換されて得たデジタルデータから、水平ライン毎の基底値（前記基底電圧信号値または前記基底レベル値）を取得するものであり、前記補正値（補正電圧値または補正レベル値）計算手段が、水平ライン毎に前記補正値を計算するものであり、前記補正実行手段が、夫々前記補正値（補正レベル値の場合、前記Ｄ／Ａ変換器により前記補正レベル値を変換して得た補正電圧値）を用いて該当する水平ラインの各々の電圧信号を補正するものである。
【００２８】
また、前記該当する水平ラインは、前記基底値を取得する際に使用された電圧信号が含まれた水平ラインまたは該水平ラインの次の水平ラインとすることができる。
【００２９】
すなわち、補正手段Ａは、ｉ（ｉ：１以上の整数）番目の水平ライン（ラインｉとする）の代表画素から出力された電圧信号Ｖｉまたは該電圧信号が補正され、Ａ／Ｄ変換されて得たデジタルデータＤｉから補正値Ｓｉを求め、補正値Ｓｉを用いて、ラインｉに含まれ、電圧信号Ｖｉより後に出力された各々の画素からの電圧信号に対して補正を行うか、補正値Ｓｉを用いてラインｉの次の水平ライン（ライン（ｉ＋１）とする）の各々の画素からの電圧信号に対して補正を行うものである。補正値Ｓｉを用いて、ラインｉに含まれ、電圧信号Ｖｉより後に出力された各々の画素からの電圧信号に対して補正を行う場合には、前記代表画素としては、ラインｉの最も先に信号転送される画素（以下先頭画素という）とすることが好ましい。
【００３０】
また、上述した基本形態の他に、補正手段Ａとしては、前記ＣＣＤの水平ライン毎に取得した基底値に対して、複数の水平ラインの基底値を平均処理して得た平均基底値に基づいて補正値を求め、この補正値を用いて、該補正値を求める際に使用された電圧信号が含まれた複数の水平ラインの次の水平ラインの各画素から出力された電圧信号に対して補正を行うように構成してもよい。すなわち、該構成を有する補正手段Ａは、前述した基本形態の補正手段Ａよりも、水平ライン間のむらを軽減し、補正精度の向上を図ることを目的とするものであり、例えば、前記複数の水平ラインを4つとすれば、補正手段Ａは、ｉ番目から（ｉ＋４）番目の水平ラインの代表画素から出力された電圧信号または該電圧信号が補正され、Ａ／Ｄ変換されて得たデジタルデータから各水平ラインの基底値を取得すると共に、この４つの水平ラインの基底値に対して平均処理を行って得た平均基底値に基づいて補正値を求め、求められた補正値を用いて、（ｉ＋５）番目の水平ラインにの各々の画素からの電圧信号に対して補正を行い、その後、（ｉ＋１）番目から（ｉ＋５）番目の水平ラインの平均基底値に基づいて、（ｉ＋６）番目の水平ラインの各画素からの電圧信号に対する補正値を求めるようにするものである。なお、平均基底値を求める際に使用された水平ラインの個数は、一定でもよいが、ＣＣＤの構造によって変動した個数であってもよい。さらに、平均基底値を求める際に使用される複数の水平ラインは、連続した関係にある水平ラインであってもよいし、連続した関係ではない複数の水平ラインであってもよい。例えば、代表画素として遮光画素を用いた場合、各水平ラインに必ずしも遮光画素が存在するわけではないので、遮光画素がある複数の水平ライン（これらの水平ラインは連続した関係にあるとは限らない）の平均基底値に基づいて補正値を求め、この補正値を、前記遮光画素がある複数の水平ラインの後の水平ラインの電圧信号の補正に用いるようにしてもよい。
【００３１】
補正手段Ｂは、前記ＣＣＤのフレーム毎に補正値を求めて１つのフレームの各画素から出力された電圧信号に対して補正を行うものである。すなわち、補正手段Ｂにおいて、前記基底値取得手段は、前記ＣＣＤのフレーム毎に前記基底値を取得するものであり、前記補正値計算手段は、フレーム毎に前記補正値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記補正値（補正レベル値の場合、前記Ｄ／Ａ変換器により前記補正レベル値を変換して得た補正電圧値）を用いて該当するフレームの各々の電圧信号を補正するものである。
【００３２】
また、前記該当するフレームは、前記基底値を取得する際に使用された電圧信号が含まれたフレームまたは該フレームの次のフレームとすることができる。
【００３３】
すなわち、補正手段Ｂは、ｉ番目のフレーム（フレームｉとする）の代表画素から出力された電圧信号Ｖｉまたは該電圧信号が補正され、Ａ／Ｄ変換されて得たデジタルデータＤｉから補正値Ｓｉを求め、補正値Ｓｉを用いて、フレームｉに含まれ、電圧信号Ｖｉより後に出力された各々の画素からの電圧信号に対して補正を行うか、補正値Ｓｉを用いてフレームｉの次のフレーム（フレーム（ｉ＋１）とする）の各々の画素からの電圧信号に対して補正を行うものである。前記補正手段Ａと同様に、補正値Ｓｉを用いて、フレームｉに含まれ、電圧信号Ｖｉより後に出力された各々の画素からの電圧信号に対して補正を行う場合には、前記代表画素としては、フレームｉの最も先に信号転送される画素（以下先頭画素という）とすることが好ましい。
【００３４】
補正手段Ｃは、画素毎に補正値を求めて補正を行うものである。すなわち、補正手段Ｃにおいて、前記基底値取得手段は、全ての画素を前記代表画素とし、各画素の前記基底値を取得するものであり、前記補正値計算手段は、画素毎に前記補正値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記補正値（補正レベル値の場合、前記Ｄ／Ａ変換器により前記補正レベル値を変換して得た補正電圧値）を用いて該画素の次の画素の電圧信号を補正するものである。
【００３５】
すなわち、補正手段Ｃは、ｉ番目の画素（画素ｉとする）から出力された電圧信号Ｖｉまたは該電圧信号が補正され、Ａ／Ｄ変換されて得たデジタルデータＤｉから補正値Ｓｉを求め、補正値Ｓｉを用いて、電圧信号Ｖｉより後に出力された画素（画素（ｉ＋１））からの電圧信号に対して補正を行うものである。
【００３６】
本発明のＣＣＤ読取装置の補正手段は、前記第1、第2種類の補正手段の補正値の求め方と、前記Ａ、Ｂ、Ｃの補正手段の補正方式とを任意に組み合わせて得たものとすることができる。
【００３７】
また、本発明のＣＣＤ読取装置の補正手段は、前記第3の補正手段の補正値の求め方と、前記Ａ、Ｂの補正手段の補正方式とを任意に組み合わせて得たものとすることもできる。
【００３８】
また、上述したすべての補正手段のうち、画素毎に補正値を求めて補正を行う補正方式（補正手段Ｃの補正方式）を有する補正手段以外に、その基底値取得手段が、複数個の代表画素の基底値を取得して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底値とするものであることが好ましい。
【００３９】
また、フレーム毎に補正値を求めて補正を行う補正方式（補正手段Ｂの補正方式）を有する補正手段は、その基底値取得手段が、複数個あり、かつ、前記ＣＣＤの異なる水平ラインに分布されている代表画素の基底値を取得して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底値とするものであることが好ましい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のＣＣＤ読取装置によれば、ＣＣＤから出力された電気信号に対してＡ／Ｄ変換を行う前に、その基底電圧信号値が目標電圧値と略同等となるように補正を行う補正手段を備えているので、Ａ／Ｄ変換器に入力される電圧信号の最小値を調整することができ、この目標電圧値を、Ａ／Ｄ変換器の入力範囲の最小電圧値とすれば、Ａ／Ｄ変換器の入力範囲を最大限に利用することができ、Ａ／Ｄ変換の高ダイナミックレンジ化と高分解能を実現することができる。
【００４１】
また、補正手段として、電圧信号に対して補正値を求める際に、代表画素のＡ／Ｄ変換される前の基底状態の電圧信号をサンプリングして得た基底電圧信号値に基づいて補正電圧値を求める第1種類の補正手段は、Ａ／Ｄ変換される前の電圧信号からアナログの補正電圧値を求めるようにしているので、補正電圧値をホールドするサンプルホールド回路を必要とするが、アナログの補正値でアナログの電圧信号を補正しているので、Ｄ／Ａ変換などする必要がない。
【００４２】
また、代表画素のＡ／Ｄ変換された後の基底状態のデジタルデータをサンプリングして得た基底レベル値に基づいて補正レベル値を求める第２種類の補正手段は、補正レベル値がデジタルデータであるので、簡単にホールドすることができる。
【００４３】
また、上述第1種類、第2種類の補正手段において、代表画素として遮光画素を用いれば、代表画素の選択が簡単であると共に、より確実に基底値（基底電圧信号値または基底レベル値）を求めることができる。
【００４４】
また、代表画素として遮光画素を採用し、遮光画素からの電圧信号値またはデジタルデータ値を基底値として補正値を求める第3種類の補正手段は、電圧信号が基底状態であるかどうかの判断の必要がないので、簡単に補正回路を構成することができる。
【００４５】
また、Ａ／Ｄ変換後のデジタルデータに対して相関二重サンプリングを行うＣＤＳ処理手段を備えたＣＣＤ読取装置において、上述した第2種類の補正手段は、その基底レベル値取得手段としてＣＤＳ処理手段により得たフィードスルーレベル値を基底レベル値として利用すれば、新たにサンプリング処理を行う回路などを設ける必要がなく、装置の構造が簡単である。
【００４６】
また、補正方式の異なる3種類の補正手段のうち、画素毎に補正値を求め、前の画素で求められた補正値を用いて次の画素の電圧信号に対して補正を行う補正方式を有する補正手段Ｃは、画素毎に補正を行っているので、補正効果が確実である。
【００４７】
また、水平ライン毎に補正値を求めてライン毎に補正を行う補正手段Ｂは、１つのラインに対して１つの補正値しか求めないので、補正手段Ｃより簡単な回路構成および補正時間の短縮を図ることができる。特に、各水平ラインの電荷転送間に水平ブランキング期間があるので、１つの水平ラインで求めた補正値を次の水平ラインの補正に使用するようにすれば、水平ブランキング期間中に補正値の計算、設定などができるので、補正値を計算、設定するために信号またはデータをホールドする必要を無くすことが可能となり、ＣＣＤ読取装置の読取速度に影響を与えず補正することができる。
【００４８】
また、フレーム毎に補正値を求めてフレーム毎の補正を行う補正手段Ａは、１つのフレームに対して１つしか補正値を求めないので、処理速度が速い。
【００４９】
また、画素毎に補正値を求めて補正を行う補正方式、すなわち補正手段Ｃの補正方式を採用した補正手段を除けば、本発明のＣＣＤ読取装置の補正手段は、複数の代表画素の基底値の平均値を基底値として補正値を求めることができるので、補正の精度を高めることができる。
【００５０】
また、フレーム毎に補正値を求めて補正を行う補正方式、すなわち補正手段Ａの補正方式を採用した補正手段において、複数の水平ラインに分布されている複数の代表画素の基底値の平均値を基底値として補正値を求めることができるので、水平ライン間のむらを無くすことができ、補正精度を一層高めることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明によるＣＣＤ読取装置の実施形態について説明する。
【００５２】
図１は、本発明の第1の実施形態のＣＣＤ読取装置１の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図１に示すように、ＣＣＤ読取装置１は、ＣＣＤ１０から送信されてきた電圧信号Ｖに対して加算処理を行って電圧信号Ｖ'を得る加算部２０と、加算部２０によって処理されて得た電圧信号Ｖ'をＡ／Ｄ変換してデジタルデータＤを得るＡ／Ｄ変換器３０と、デジタルデータＤに対して相関二重サンプリング処理を行って、各画素からに対応するデジタルデータのフィードスルー値ｆと検出データ値を得ると共に、検出データ値からフィードスルー値を引いて、実際の光学像を表すデータＤ'を得るＣＤＳ処理部４０と、ＣＤＳ処理部４０により得た１つの水平ライン（Ｌｉとする）中の複数個の代表画素のフィードスルー値ｆに対して平均処理を行って平均フィードスルー値ｆｉ'を得ると共に、平均フィードスルー値ｆｉが、Ａ／Ｄ変換器３０の入力範囲の最小電圧値に対応するデジタルデータ値となるようにデジタル補正値ΔＤｉを計算する補正値計算部５０と、補正値ΔＤｉを補正電圧値ΔＶｉに変換して加算部２０に入力して加算部２０の加算処理に供するＤ／Ａ変換器６０とからなるものである。なお、補正値計算部５０とＤ／Ａ変換器６０は、ラインｉとラインｉの次の水平ライン（Ｌ（ｉ＋１）とする）との水平ブランキング期間中に補正値ΔＤｉの計算、補正値ΔＤｉを補正電圧値ΔＶｉへの変換、補正電圧値ΔＶｉを加算部２０への入力を終える構成となっている。
【００５４】
また、加算部２０は、Ｄ／Ａ変換器６０から入力されてきた補正電圧値ΔＶｉを、水平ラインＬ（ｉ＋１）の各々の画素から出力されてきた電圧信号に加算するが、読取開始時（１フレーム目）の1ライン目の各々の電圧信号に対しては、デフォルトの補正値ΔＤ０に対応したデフォルト補正電圧値ΔＶ０を用いて加算処理を行う。
【００５５】
次に、図２のフローチャートを利用して図１に示すＣＣＤ読取装置１の動作をより詳しく説明する。
【００５６】
図２は、図1に示すＣＣＤ読取装置１の動作を示すフローチャートである。図示のように、ＣＣＤ読取装置１の加算部２０は、読取開始にあたって、まず、１フレーム目の1番目の水平ライン（Ｌ１）の各々の画素からの電圧信号Ｖ１（１）、Ｖ１（２），．．．Ｖ１（Ｎ）（Ｎ：１水平ラインの画素数）に対して、Ｄ／Ａ変換器により予め設定されたデフォルト補正値ΔＤ０をＤ／Ａ変換して得た補正電圧値ΔＶ０を用いてＬ１の各々の電圧信号に対して加算処理して補正を行う（Ｓ１０）。デフォルト補正値ΔＤ０が、経験値などに基づいて、Ｌ１の各々の画素の基底電圧信号値がＡ／Ｄ変換器３０の電圧入力範囲の最小電圧値と略同等になるように設定されたものである。Ａ／Ｄ変換器３０は、加算部２０により加算処理され、補正済みの電圧信号Ｖ１'（１）、Ｖ１'（２）、．．．Ｖ１'（Ｎ）に対してＡ／Ｄ変換を行い、Ｌ１のデジタルデータＤ１（Ｄ１（１）、Ｄ１（２）、．．．Ｄ１（Ｎ））を得る（Ｓ２０）。その後、ＣＤＳ処理部４０は、デジタルデータＤ１に対して相関二重サンプリング処理を施し（Ｓ３０）、実際の光学像を表すデジタルデータＤ１'（Ｄ１'（１）、Ｄ１'（２）、．．．Ｄ１'（Ｎ））を得て出力する（Ｓ２００）が、補正値計算部５０は、ＣＤＳ処理部４０の処理中に得た水平ラインＬ１の各々の画素のフィードスルーレベル値から、所定の複数個の代表画素のフィードスルーレベル値ｆを得、これらの代表画素のフィードスルーレベル値に対して平均処理をしてＬ１の代表画素の平均フィードスルーレベル値ｆ１'を求め（Ｓ４０）、該平均フィードスルーレベル値ｆ１'が、Ａ／Ｄ変換器３０の入力範囲の最小電圧値に対応するデジタルデータ値となるように補正値ΔＤ１を計算して、Ｄ／Ａ変換器６０に出力する（Ｓ５０）。Ｄ／Ａ変換器６０は、水平ラインＬ１の各画素の電圧信号が既に加算部２０により補正済み、かつ水平ラインＬ２の各画素の電圧信号が出力されてくる前に（いわば、水平ブランキング期間中に）ΔＤ１を補正電圧値ΔＶ１に変換して加算部２０に転送する（Ｓ７０）。
【００５７】
ステップＳ７０からステップＳ１５０までは、ＣＣＤ読取装置が、ラインＬ２からラインＬＭ（Ｍ：１フレームの水平ライン数）までの読取動作を示している。ラインＬｉ（ｉ：２以上Ｍ以下の整数）の電圧信号Ｖｉが出力されてくると、ＣＣＤ読取装置１の加算部２０は、ラインＬ（ｉ−１）の代表画素の平均フィードスルーレベル値ｆ'（ｉ−１）に基づいて得た補正電圧値ΔＶ（ｉ−１）を（例えば、ラインＬ２に対して、ΔＤ１を）用いて、ラインＬｉの各々の画素の電圧信号Ｖｉ（１）、Ｖｉ（２），．．．Ｖｉ（Ｎ）に対して、加算処理して補正を行う（Ｓ７０）。Ａ／Ｄ変換器３０は、加算部２０により加算処理され、補正済みの電圧信号Ｖｉ'（１）、Ｖｉ'（２）、．．．Ｖｉ'（Ｎ）に対してＡ／Ｄ変換を行い、ＬｉのデジタルデータＤｉ（Ｄｉ（１）、Ｄｉ（２）、．．．Ｄｉ（Ｎ））を得る（Ｓ８０）。その後、ＣＤＳ処理部４０は、デジタルデータＤｉに対して相関二重サンプリング処理を施し（Ｓ９０）、実際の光学像を表すデジタルデータＤｉ'（Ｄｉ'（１）、Ｄｉ'（２）、．．．Ｄｉ'（Ｎ））を得て出力する（Ｓ２００）が、補正値計算部５０は、ＣＤＳ処理部４０の処理中に得た水平ラインＬｉの各々の画素のフィードスルーレベル値から、所定の複数個の代表画素のフィードスルーレベル値ｆを得、これらの代表画素のフィードスルーレベル値に対して平均処理をしてＬｉの代表画素の平均フィードスルーレベル値ｆｉ'を求め（Ｓ１００）、該平均フィードスルーレベル値ｆｉ'が、Ａ／Ｄ変換器３０の入力範囲の最小電圧値に対応するデジタルデータ値となるように補正値ΔＤｉを計算する（Ｓ１１０）。ラインＬｉが、読取中フレームの最後の水平ラインであれば（Ｓ１２０：Ｙｅｓ）、補正値計算部５０は、読取中フレームの各ラインの補正値ΔＤ１、ΔＤ２、．．．ΔＤＭを平均して次のフレームの１番目のラインの補正値ΔＤ０としてＤ／Ａ変換器６０に出力し（Ｓ１４０）、Ｄ／Ａ変換器６０によりΔＤ０を補正電圧値ΔＶ０に変換して読取中フレームのラインＬＭと次のフレームの１番目のラインＬ１との水平ブランキング期間中に加算部２０に転送するが（Ｓ１５０）、ラインＬｉが、読取中フレームの最後の水平ラインでなければ（Ｓ１２０：Ｎｏ）、補正値ΔＤｉをＤ／Ａ変換器６０に出力し、Ｄ／Ａ変換器６０によりΔＤｉを補正電圧値ΔＶｉに変換してラインＬｉとラインＬ（ｉ＋１）との水平ブランキング期間中に加算部２０に転送して、ラインＬ（ｉ＋１）の電圧信号の補正に供する（Ｓ１３０）。
【００５８】
なお、２フレーム目以降の各フレームの水平ラインＬ１の各々の電圧信号に対して加算処理を行う時に使用する補正値ΔＶ０は、前述したデフォルトの補正値ΔＶ０を用いてもよいが、１ライン目の水平ラインＬ１の各々の電圧信号に対して確実に補正ができるように、本実施形態のＣＣＤ読取装置１においては、図２に示すように、２フレーム目の水平ラインＬ１の各々電圧信号に対して加算処理を施す際に使用する補正電圧値ΔＶ０は、１フレーム目の各水平ラインの補正値ΔＤ１、ΔＤ２、．．．ΔＤＭを平均して得た値をＤ／Ａ変換して得たものである。
【００５９】
このように、本実施形態のＣＣＤ読取装置１によれば、ＣＣＤから出力されてきた、１ライン目の水平ラインＬ１を除く各ラインＬｉ（ｉ：２以上の整数）の各々の電圧信号Ｖｉに対して、ラインＬ（ｉ−１）の基底レベル値（ラインＬ（ｉ−１）の所定の複数の代表画素の補正された電圧信号をＡ／Ｄ変換して得たデジタルデータが基底状態にある時の値を平均して得た値、本実施形態においては平均フィードスルーレベル値ｆ（ｉ−１）'となる）がＡ／Ｄ変換器３０の電圧入力範囲の最小電圧値に対応するデジタルデータ値となるように求められた補正値ΔＤ（ｉ−１）をＤ／Ａ変換して得た補正電圧値ΔＶ（ｉ−１）を用いて補正処理を行っているので、補正処理された電圧信号Ｖｉ'の基底電圧信号値がＡ／Ｄ変換器３０の電圧入力範囲の最小電圧値と略同等になるため、Ａ／Ｄ変換器３０の電圧入力範囲を最大限に利用することができ、Ａ／Ｄ変換の高ダイナミックレンジ化と高分解能を実現することができる。
【００６０】
また、本実施形態のＣＣＤ読取装置１は、Ａ／Ｄ変換後のデジタルデータから補正レベル値ΔＤを求め、該補正レベル値ΔＤをＤ／Ａ変換して得た補正電圧値ΔＶを次のラインの電圧信号の補正に用いているので、デジタルデータ値である補正レベル値をホールドする必要があるが、補正電圧値をホールドする必要がないので、補正値のホールドが簡単である。
【００６１】
また、本実施形態のＣＣＤ読取装置は、水平ライン毎に補正値を求め、水平ブランキング期間中に次のラインの電圧信号に対する補正値を求めるようにしているので、ＣＣＤ読取装置全体の読取速度に影響を与えず補正を行うことができる。
【００６２】
また、本実施形態のＣＣＤ読取装置は、各ラインの電圧信号からライン毎の補正値を求める際に、各ラインの代表画素を複数個使用して、これらの代表画素の基底レベル値の平均値に基づいて補正値を計算しているので、補正の精度が良い。
【００６３】
図３は、本発明の第２の実施形態のＣＣＤ読取装置１００の構成を示すブロック図である。
【００６４】
図３に示すように、ＣＣＤ読取装置１００は、ＣＣＤ１０から送信されてきた電圧信号Ｖに対して加算処理を行って電圧信号Ｖ'を得る加算部１２０と、加算部１２０によって処理されて得た電圧信号Ｖ'をＡ／Ｄ変換してデジタルデータＤを得るＡ／Ｄ変換器１３０と、デジタルデータＤに対して相関二重サンプリング処理を行って、実際の光学像を表すデータＤ'を得るＣＤＳ処理部１４０と、ＣＣＤ１０から出力されてきた代表画素の電圧信号が基底状態にある時にサンプリング処理を行って代表画素の基底電圧信号値Ｐを得るサンプリング部１５０と、サンプリング処理部１５０により得た１つの水平ライン（例えばラインＬｉ）に含まれている複数個の代表画素の基底電圧信号値に対して平均処理を行い、この平均処理によって得た平均値がＡ／Ｄ変換器１３０の電圧入力範囲の最小電圧値になるように補正電圧値ΔＶｉを計算して加算部１２０に入力し、ラインｉの次の水平ライン（Ｌ（ｉ＋１）の補正に供する補正値計算部１６０とからなる。なお、補正値計算部１６０は、ラインＬｉとラインＬ（ｉ＋１）との水平ブランキング期間中に補正電圧値ΔＶｉの計算、補正電圧値ΔＶｉを加算部１２０への入力を終える構成となっている。補正値計算部１６０には、図示しないサンプルホールド部が設けられており、代表画素の基底電圧信号値Ｐをホールドすることができる。
【００６５】
また、加算部１２０は、補正値計算部１６０から入力されてきた補正電圧値ΔＶｉを、水平ラインＬ（ｉ＋１）の各々の画素から出力されてきた電圧信号に加算するが、読取開始時の1ライン目の各々の電圧信号に対しては、デフォルトの補正値ΔＶ０用いて加算処理を行う。
【００６６】
図４は、図３に示すＣＣＤ読取装置１００の詳細動作を示すフローチャートである。以下、水平ラインＬｉ（ｉ：１以上Ｍ以下の整数）を例にして説明を進める。ＣＣＤ読取装置１００は、水平ラインＬｉの各々の画素からの電圧信号Ｖｉ（Ｖｉ（１）、Ｖｉ（２）、．．．Ｖｉ（Ｎ））を受信すると、まず、加算部１２０によりこれらの電圧信号Ｖｉに対して、補正電圧値ΔＶ（ｉ−１）を加算することによって補正を行う（Ｓ３７０）。補正された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器１３０によりデジタルデータＤｉに変換され（Ｓ３８０）、さらにＣＤＳ処理部１４０により相関二重サンプリング処理を施されて、実際の光学像を表すデジタルデータＤ'ｉとなって出力される（Ｓ４００）。ステップＳ３７０〜ステップＳ４００までの処理と同時に、サンプリング部１５０は、ＣＣＤ１０から出力されてきたラインＬｉの電圧信号のうち、代表画素の電圧信号が基底状態にある時にサンプリング処理を行って、該代表画素の基底電圧信号値Ｐを得て補正値計算部１６０に出力する（Ｓ３００）。補正値計算部１６０は図示しないサンプルホールド部によりサンプリング部１５０から送信されてきたラインＬｉの代表画素の基底電圧信号値をホールドする（Ｓ３１０）。１つの水平ラインの画素のうち、代表画素が複数個あるため、サンプリング部１５０は、ラインＬｉの最後の代表画素の基底電圧信号値Ｐを取得するまでサンプリング処理を続け、補正値計算部１６０も、サンプリング部１５０からラインＬｉの最後の代表画素の基底電圧信号値Ｐを受信するまでラインＬｉの各々の基底電圧信号値をホールドし続ける（Ｓ３２０、Ｎｏ、Ｓ３００、Ｓ３１０）。
【００６７】
一方、水平ラインＬｉの最後の代表画素の基底電圧信号値Ｐを取得し終えると（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、補正値計算部１６０は、ラインＬｉの全ての代表画素の基底電圧信号値に対して平均処理を行って平均基底電圧信号値Ｐ'を得（Ｓ３３０）、平均電圧信号値Ｐ'がＡ／Ｄ変換器１３０の電圧入力範囲の最小電圧値になるように補正電圧値ΔＶｉを計算して（Ｓ３４０）、水平ラインＬｉが読取中フレームの最後の水平ラインでなければ（Ｓ３５０：Ｎｏ）、水平ラインＬｉとＬ（ｉ＋１）の水平ブランキング期間中に該補正電圧値ΔＶｉを加算部１２０に出力して、次のラインＬ（ｉ＋１）の補正に供する（Ｓ３５０：Ｎｏ、Ｓ３６５）。一方、ラインＬｉが読取中フレームの最後の水平ラインである場合（Ｓ３５０：Ｙｅｓ）、補正値計算部１６０は、補正値ΔＶＭ（Ｍ：１フレームの水平ライン数）をΔＶ０として加算部１２０に出力して、読取中フレームの次のフレームの１ライン目のラインＬ１の補正に供する（Ｓ３６０、Ｓ３６５）。
【００６８】
なお、読取開始時の１フレーム目の１ライン目の水平ラインＬ１の電圧信号に対する補正電圧値ΔＶ０は、経験値などに基づいて加算部１２０に設定されたデフォルト補正電圧値を使用している。
【００６９】
このように本実施形態のＣＣＤ読取装置１００によれば、前述した第1の実施形態のＣＣＤ読取装置１と同様な効果を得られると共に、代表画素のＡ／Ｄ変換される前の基底状態の電圧信号をサンプリングして得た基底電圧信号値に基づいて補正電圧値を求めているので、サンプリング処理の結果をホールドするサンプルホールド部を必要とするが、補正値のＤ／Ａ変換などの処理を必要としない利点がある。
【００７０】
上述では、本発明のＣＣＤ読取装置の望ましい実施形態について説明したが、本発明のＣＣＤ読取装置は、本発明の主旨、すなわち、ＣＣＤから出力された電圧信号に対して、該電圧信号の基底電圧値が所定の目標電圧値、望ましくはＡ／Ｄ変換器の電圧入力範囲の最小電圧値と略同等になるように補正してからＡ／Ｄ変換器に入力することを実現するができれば、上述した第1、第２の実施形態のＣＣＤ読取装置に種々の変更を加えることができる。
【００７１】
例えば、上述した第１、第２の実施形態のＣＣＤ読取装置は、１つの水平ラインから取得した基底値に基づいて補正値を求めて、その次の水平ラインの電圧信号に対して補正を行うようにしているが、複数の水平ラインの基底値に対して平均処理を行って得た平均基底値に基づいて補正値を求めて、該複数の水平ラインの次の水平ラインの電圧信号に対して補正を行い、ライン間のむらを軽減し、補正精度をより高めるようにしてもよい。
【００７２】
また、上述した第1、第２の実施形態のＣＣＤ読取装置は、水平ライン毎に補正値を求めて、各ラインの各々の画素の電圧信号に対して、該ラインの前のラインから求められた補正値を用いて補正を行っているが、フレーム毎に補正値を求め、各フレームの各々の画素の電圧信号に対して、該フレームの前のフレームから求められた補正値を用いて補正を行って、計算回数を減らし、処理をより高速にしてもよいし、各画素を代表画素とし、１つの画素の電圧信号から求められた補正値を用いて該画素の次の画素の電圧信号に対して補正を行うようにしてもよい。
【００７３】
また、代表画素としては、前述の第1、第２の実施形態においては、複数の代表画素を使用することによって、補正の精度を高めるようにしているが、補正値を求める際に、１つのラインに対して１つの代表画素だけを使用して、該代表画素の電圧信号から補正値を求めるようにしてもよい。
【００７４】
また、代表画素として遮光画素を用いることによって、より精度の高い補正が可能となるＣＣＤ読取装置を構成してもよい。
【００７５】
さらに、代表画素として遮光画素を用いる場合、遮光画素の電圧信号値（Ａ／Ｄ変換後に基底値をサンプリングする場合、レベル値となる）そのものを基底電圧信号値（基底レベル値）として補正値を求めるようにし、補正回路の簡単化を図るようにしてもよい。
【００７６】
また、フレーム毎に補正値を求めて補正を行う場合、複数の水平ラインに分布されている複数個の代表画素（例えば、遮光画素）の基底値の平均値から補正値を求めるようにして、次の１フレームの各々の画素の電圧信号に対する補正を行うことによって、水平ライン間のむらを無くし、補正精度をより高めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＣＤ読取装置の第1の実施形態を示す構成図
【図２】図１に示したＣＣＤ読取装置１の動作を示すフローチャート
【図３】本発明のＣＣＤ読取装置の第2の実施形態を示す構成図
【図４】図３に示したＣＣＤ読取装置１００の動作を示すフローチャート
【図５】ＣＣＤの構造を説明するための図
【図６】ＣＣＤの出力特性を説明するための図
【符号の説明】
１、１００ＣＣＤ読取装置
１０ＣＣＤ
２０、１２０加算部
３０、１３０Ａ／Ｄ変換器
４０、１４０ＣＤＳ処理部
５０、１６０補正値計算部
６０Ｄ／Ａ変換器
１５０サンプリング部
ＶＣＣＤから出力された電圧信号
Ｖ' 補正後の電圧信号
Ｄ、Ｄ' デジタルデータ
ｆ代表画素のフィードスルーレベル値
ｆ' 平均フィードスルーレベル値
Ｐ代表画素の基底電圧信号値
Ｐ' 平均基底電圧信号値
ΔＤ補正レベル値
ΔＶ補正電圧値
ΔＤ０デフォルト補正レベル値
ΔＶ０デフォルト補正電圧値
Ｍ１フレームの水平ライン数
Ｎ１水平ラインの画素数[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CCD reader that obtains digital data from a signal voltage output from a CCD.
[0002]
[Prior art]
The CCD is one of photoelectric conversion devices, and performs an operation of converting an optical image of the intensity of irradiated light into signal charges corresponding to the intensity. In recent years, CCD has made rapid progress due to innovations in semiconductor microfabrication technology, and performance improvements such as increasing the number of pixels, improving sensitivity, improving dynamic range, reducing noise, and reducing image size are remarkable. There are a wide variety.
[0003]
There are various types of CCD, but as shown in FIG. 5, the CCD generally includes a light receiving unit, a vertical transfer unit, a horizontal transfer unit, and an output unit. The light receiving unit performs a photoelectric conversion function of converting incident light (optical image) into a signal voltage. Since the CCD pixels are arranged at a fixed pitch, the input optical image is sampled for each pixel. Each pixel has a photosensitive part and a charge transfer part, and is photoelectrically converted by the photosensitive part. The accumulated signal charges are transferred to the adjacent vertical transfer units after a certain time, and are sequentially sent to the horizontal transfer unit. The horizontal transfer unit sequentially sends the charges for each horizontal line sent from the vertical transfer unit to the output unit, and the output unit converts the voltage signal into an output. When transferring charges for each line by the horizontal transfer unit, there is a period called a horizontal blanking period between the horizontal lines, and no charges are transferred during this period. In addition, there is a CCD having pixels that are light-shielded by an aluminum film or the like, as shown by hatched pixels in FIG. 5, and these pixels are called light-shielding pixels.
[0004]
Note that pixels other than the light-shielded pixels are effective pixels.
[0005]
Since the signal output from the CCD is an analog voltage signal, A / D conversion is performed on the signal output from the CCD using an A / D converter in order to obtain digital data. It has been broken.
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 6, the output characteristics of the photoelectric conversion of the CCD include a feedthrough period, that is, a period for outputting a ground state signal, between the reset period and the detection signal output period. This ground state signal always fluctuates due to the effects of amplifier noise, reset noise, offset voltage, and the like. Since the signal output during the detection signal output period includes the ground state signal, the value of the detection signal output from each pixel of the CCD and representing the actual optical image is the value of the detection signal output period. It is a value obtained by subtracting the signal value of the ground state from the signal value. Note that the signal output from the above-described light-shielded pixel is substantially the same as the signal value in the field-through period and the signal value in the detection signal output period because the light-receiving unit of the light-shielded pixel does not receive light, but is not completely shielded from light. The light shielding pixel may output a signal value that exceeds the signal value of the feedthrough period during the detection signal output period.
[0007]
Since the CCD has the output characteristics described above, conventionally, correlated double sampling is performed on the digital data obtained by A / D converting the voltage signal output from the CCD, and the basis of the value of the detection signal output period is determined. A technique of subtracting the state value to obtain a voltage signal or digital data representing an actual optical image is often used.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the voltage input range is determined as an A / D converter that performs A / D conversion on the signal output from the CCD, and the input signal is within this voltage input range, that is, the A / D. It must be within the minimum and maximum voltage values of the converter input range. Further, in order to increase the dynamic range of A / D conversion and obtain high resolution, it is desirable that the minimum value of the input signal substantially coincides with the minimum voltage value of the input range of the A / D converter.
[0009]
On the other hand, as described above, the CCD has a feedthrough period during the reset period and the detection signal output period, and the signal value of the feedthrough level period, that is, the signal value of the ground state that should have no output signal, varies depending on the machine difference and the environment. It varies depending on factors. In order to ensure that the signal from the CCD falls within the input range of the A / D converter, conventionally, the amplitude range of the signal from the CCD is input with a margin with respect to the input range of the A / D converter. However, since the input range of the A / D converter cannot be utilized to the maximum, there is a problem that the dynamic range of the A / D conversion is narrow and high resolution cannot be obtained.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and makes it possible to obtain digital data with a high dynamic range and high resolution from a voltage signal output from a CCD by making maximum use of the input range of A / D conversion. An object of the present invention is to provide a CCD reading apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The CCD reader according to the present invention comprises a correcting means for correcting the voltage signal output from the CCD, and an A / D converter for converting the voltage signal corrected by the correcting means into digital data. A CCD reader comprising:
The correction means corrects the voltage signal so that a base voltage signal value of the electrical signal is substantially equal to a target voltage value.
[0012]
Here, the “base voltage signal value” means a voltage signal value in the ground state, and is a value of the ground state signal before A / D conversion.
[0013]
That is, the CCD reader of the present invention includes the correction means, so that the base voltage signal value of the voltage signal is the target voltage before the voltage signal output from the CCD is input to the A / D converter. The correction is performed so as to be approximately equal to the value.
[0014]
The target voltage value is preferably a minimum voltage value in a voltage input range of the A / D converter.
[0015]
The CCD reading apparatus according to the present invention is characterized in that the correction means corrects the voltage signal input to the A / D converter, and the correction means corrects the voltage signal. Can be classified into three types according to how to obtain the correction voltage value used when performing.
[0016]
The first type of correction means, when the voltage signal output from the representative pixel is in the ground state, performs a sampling process to obtain a base voltage signal value value of the representative pixel, and
Correction voltage value calculation means for obtaining a correction voltage value so that the base voltage signal value is substantially equal to the target voltage value;
It comprises correction executing means for correcting the voltage signal output after the voltage signal of the representative pixel using the correction voltage value.
[0017]
That is, the first type of correction means acquires the base voltage signal value of the representative pixel before being input to the A / D converter, determines the correction voltage value based on the base voltage signal value, and The correction voltage value is used to correct the voltage signal output after the voltage signal used when the correction voltage signal value is obtained.
[0018]
The second type of correction means of the present invention is a base level value acquisition means for acquiring a data value when the digital data of the representative pixel is in a ground state and setting it as a base level value;
Correction level value calculating means for obtaining a correction level value so that the base level value is substantially equal to a digital data value corresponding to the target voltage value;
A D / A converter for converting the correction level value into a correction voltage value;
It comprises correction execution means for correcting the voltage signal using the correction voltage value.
[0019]
In describing the CCD reading apparatus of the present invention, a signal before A / D conversion is referred to as a “voltage signal”, and digital data after A / D conversion is referred to as a “level”. Means a digital data value corresponding to the base voltage signal.
[0020]
That is, the second type correction means obtains the base level value from digital data output from the representative pixel and obtained by A / D conversion of the corrected voltage signal, and the base voltage level value is The correction level value is obtained so as to be substantially equal to the digital data value corresponding to the target voltage value, and the correction voltage value obtained by D / A converting the correction level value by the D / A converter is used. The correction is performed on the voltage signal output after the voltage signal used when obtaining the correction level value.
[0021]
The second type of correction means, as its base level value acquisition means, performs a sampling process when the voltage signal output from the representative pixel is corrected and the digital data obtained by A / D conversion is in the ground state. In the CCD reader having CDS processing means for performing correlated double sampling on the digital data obtained by the A / D converter, the base level value may be obtained by performing A feedthrough level value of the representative pixel obtained by the CDS processing means may be used as the base level value.
[0022]
The representative pixel may be an effective pixel, but a light-shielded pixel is preferably used.
[0023]
The first type correction unit and the second type correction unit obtain the base voltage signal value and the base level value from the ground state voltage signal and the level value output from the representative pixel, respectively. The third type correction means of the reading device uses a light-shielded pixel as a representative pixel used for the first type or the second type correction means and obtains a voltage signal output from the light-shielded pixel by sampling. Or a value obtained by sampling digital data of a corrected voltage signal output from the light-shielded pixel, and correcting the correction voltage value or correction level value as the base voltage signal value or the base level value, respectively. Is what you do.
[0024]
That is, the third type of correction means performs correction by obtaining a correction voltage value using the voltage signal value itself output from the light-shielded pixel as a base voltage signal value, because the light-shielded pixel is light-shielded and does not receive light. The correction level value is obtained and corrected by using the digital data itself of the corrected voltage signal output from the light-shielding pixel as a base level value.
[0025]
In the above description, the three types of correction means divided according to the method of obtaining the correction voltage value have been described. Hereinafter, correction means having different correction methods will be described. For convenience of explanation, the base voltage signal value and the base level value, the correction voltage value and the correction level value, etc. are collectively described as a base value and a correction value.
[0026]
First, in the case of a CCD in which there is almost no difference in base values between pixels, between horizontal lines, and between frames, using one correction value obtained by any one of the above three types of correction means, Although correction means using a correction method for correcting voltage signals output from all pixels of all frames may be used, the CCD reading apparatus of the present invention uses correction means A and correction described below. It is desirable to use the correction method of means B and correction means C.
[0027]
The correction means A obtains a correction value (correction voltage value or correction level value) for each horizontal line of the CCD and corrects the voltage signal output from each pixel of one horizontal line. That is, in the correction means A, the base value acquisition means (base voltage signal value acquisition means or base level value acquisition means) corrects the voltage signal output from the representative pixel for each horizontal line or the voltage signal, and outputs A / A base value (the base voltage signal value or the base level value) for each horizontal line is obtained from digital data obtained by D conversion, and the correction value (correction voltage value or correction level value) calculating means The correction value is calculated for each horizontal line, and the correction execution unit converts each correction value (in the case of a correction level value, the correction level value converted by the D / A converter). Voltage value) is used to correct each voltage signal of the corresponding horizontal line.
[0028]
The corresponding horizontal line may be a horizontal line including a voltage signal used when acquiring the base value or a horizontal line next to the horizontal line.
[0029]
That is, the correction means A corrects the voltage signal Vi output from the representative pixel of the i (i: integer of 1 or more) horizontal line (referred to as line i) or the voltage signal, and performs A / D conversion. A correction value Si is obtained from the obtained digital data Di, and the correction value Si is used to correct the voltage signal from each pixel included in the line i and output after the voltage signal Vi. Si is used to correct the voltage signal from each pixel of the next horizontal line (referred to as line (i + 1)) of line i. When correcting the voltage signal from each pixel included in the line i and output after the voltage signal Vi using the correction value Si, the representative pixel is the earliest in the line i. It is preferable to use a pixel to which a signal is transferred (hereinafter referred to as the top pixel).
[0030]
In addition to the basic form described above, the correcting means A is based on an average base value obtained by averaging the base values of a plurality of horizontal lines with respect to the base values acquired for each horizontal line of the CCD. The correction value is obtained, and the correction value is used for the voltage signal output from each pixel of the next horizontal line of the plurality of horizontal lines including the voltage signal used when obtaining the correction value. You may comprise so that correction | amendment may be performed. That is, the correction means A having this configuration is intended to reduce unevenness between horizontal lines and improve the correction accuracy, compared with the correction means A of the basic form described above. Assuming that there are four horizontal lines, the correcting means A is the digital signal obtained by correcting the voltage signal output from the representative pixel of the i th to (i + 4) th horizontal line or the voltage signal and A / D converting it. To obtain a base value of each horizontal line, and obtain a correction value based on the average base value obtained by averaging the base values of the four horizontal lines, using the obtained correction value, The voltage signal from each pixel on the (i + 5) th horizontal line is corrected, and then the (i + 6) th is based on the average base value of the (i + 1) th to (i + 5) th horizontal line. Horizontal The correction value for the voltage signal from each pixel of IN is obtained. Note that the number of horizontal lines used in obtaining the average base value may be constant, or may be a number that varies depending on the structure of the CCD. Further, the plurality of horizontal lines used in obtaining the average base value may be horizontal lines having a continuous relationship or may be a plurality of horizontal lines having no continuous relationship. For example, when a light-shielded pixel is used as a representative pixel, there is not necessarily a light-shielded pixel in each horizontal line, and therefore a plurality of horizontal lines with light-shielded pixels (these horizontal lines are not necessarily in a continuous relationship). The correction value may be obtained based on the average base value of (), and this correction value may be used for correcting the voltage signal of the horizontal line after the plurality of horizontal lines with the light-shielding pixels.
[0031]
The correction means B obtains a correction value for each frame of the CCD and corrects the voltage signal output from each pixel of one frame. That is, in the correction means B, the base value acquisition means acquires the base value for each frame of the CCD, and the correction value calculation means calculates the correction value for each frame, The correction execution means corrects each voltage signal of the corresponding frame using the correction value (in the case of a correction level value, a correction voltage value obtained by converting the correction level value by the D / A converter). To do.
[0032]
Further, the corresponding frame may be a frame including a voltage signal used when acquiring the base value or a frame subsequent to the frame.
[0033]
That is, the correcting means B corrects the correction value Si from the voltage signal Vi output from the representative pixel of the i-th frame (referred to as frame i) or the digital data Di obtained by correcting and A / D converting the voltage signal. The correction value Si is used to correct the voltage signal from each pixel included in the frame i and output after the voltage signal Vi, or the correction value Si is used to correct the next of the frame i. The voltage signal from each pixel of the frame (referred to as frame (i + 1)) is corrected. Similar to the correction means A, when correcting the voltage signal from each pixel included in the frame i and output after the voltage signal Vi using the correction value Si, Is preferably a pixel to which a signal is transferred first in the frame i (hereinafter referred to as the first pixel).
[0034]
The correction means C calculates and corrects a correction value for each pixel. That is, in the correction unit C, the base value acquisition unit acquires all the pixels as the representative pixels and acquires the base value of each pixel, and the correction value calculation unit calculates the correction value for each pixel. And the correction execution means uses the correction value (in the case of a correction level value, the correction voltage value obtained by converting the correction level value by the D / A converter) to the next of the pixel. This corrects the voltage signal of the pixel.
[0035]
That is, the correcting means C obtains a correction value Si from the voltage signal Vi output from the i-th pixel (referred to as pixel i) or the digital data Di obtained by correcting the voltage signal and A / D converting it, The correction value Si is used to correct the voltage signal from the pixel (pixel (i + 1)) output after the voltage signal Vi.
[0036]
The correction means of the CCD reading apparatus according to the present invention is obtained by arbitrarily combining the method for obtaining the correction values of the first and second types of correction means and the correction methods of the correction means for A, B, and C. It can be.
[0037]
Further, the correction means of the CCD reading apparatus of the present invention may be obtained by arbitrarily combining the method of obtaining the correction value of the third correction means and the correction method of the correction means of A and B. it can.
[0038]
Of all the correction means described above, in addition to the correction means having a correction method (correction method of the correction means C) for obtaining a correction value for each pixel, the base value acquisition means includes a plurality of representative values. It is preferable that the base value of the pixel is acquired and averaged, and one value obtained by the average processing is used as the base value.
[0039]
Further, a correction means having a correction method (correction method of the correction means B) for obtaining a correction value for each frame has a plurality of base value acquisition means, and is distributed on different horizontal lines of the CCD. It is preferable that the base value of the representative pixel being obtained is acquired and averaged, and one value obtained by the average processing is used as the base value.
[0040]
【The invention's effect】
According to the CCD reading apparatus of the present invention, before the A / D conversion is performed on the electric signal output from the CCD, the correction means for correcting the base voltage signal value to be substantially equal to the target voltage value. Therefore, the minimum value of the voltage signal input to the A / D converter can be adjusted, and if this target voltage value is set to the minimum voltage value of the input range of the A / D converter, A The input range of the / D converter can be utilized to the maximum, and a high dynamic range and high resolution of A / D conversion can be realized.
[0041]
Further, when the correction value is obtained for the voltage signal as the correction means, the correction voltage value is based on the base voltage signal value obtained by sampling the ground state voltage signal before A / D conversion of the representative pixel. Since the first type of correction means for obtaining the analog value obtains the analog correction voltage value from the voltage signal before A / D conversion, a sample hold circuit for holding the correction voltage value is required. Since the analog voltage signal is corrected with the correction value, it is not necessary to perform D / A conversion or the like.
[0042]
Further, the second type of correction means for obtaining the correction level value based on the base level value obtained by sampling the ground state digital data after the A / D conversion of the representative pixel has the correction level value of digital data. Because there is, it can be easily held.
[0043]
Further, in the first type and the second type correction means, if a light-shielded pixel is used as a representative pixel, the representative pixel can be easily selected and the base value (base voltage signal value or base level value) can be more reliably determined. Can be sought.
[0044]
A third type of correction means that employs a light-shielded pixel as a representative pixel and obtains a correction value using the voltage signal value or digital data value from the light-shielded pixel as a base value is used to determine whether the voltage signal is in the ground state. Since there is no need, the correction circuit can be configured easily.
[0045]
Further, in the CCD reading apparatus provided with the CDS processing means for performing correlated double sampling on the digital data after A / D conversion, the above-mentioned second type of correction means is the CDS processing means as its base level value acquisition means. If the feedthrough level value obtained by the above is used as the base level value, it is not necessary to provide a circuit for performing a new sampling process, and the structure of the apparatus is simple.
[0046]
In addition, among the three types of correction means having different correction methods, a correction method is provided for obtaining a correction value for each pixel and correcting the voltage signal of the next pixel using the correction value obtained for the previous pixel. Since the correction means C corrects each pixel, the correction effect is reliable.
[0047]
Further, since the correction means B that obtains the correction value for each horizontal line and performs the correction for each line obtains only one correction value for one line, the circuit configuration and the correction time are simpler than those of the correction means C. Can be achieved. In particular, since there is a horizontal blanking period between the charge transfer of each horizontal line, if the correction value obtained for one horizontal line is used for the correction of the next horizontal line, the correction value during the horizontal blanking period. Therefore, it is possible to eliminate the need to hold a signal or data in order to calculate and set the correction value, and the correction can be performed without affecting the reading speed of the CCD reading apparatus.
[0048]
Further, the correction means A that obtains the correction value for each frame and performs the correction for each frame obtains only one correction value for one frame, so that the processing speed is high.
[0049]
In addition, except for a correction method that obtains a correction value for each pixel and corrects the correction, that is, a correction unit that employs the correction method of the correction unit C, the correction unit of the CCD reading apparatus according to the present invention has a base value of a plurality of representative pixels. Since the correction value can be obtained using the average value of the values as the base value, the accuracy of correction can be increased.
[0050]
Further, in a correction unit that obtains a correction value for each frame and performs correction, that is, a correction unit that employs the correction method of the correction unit A, an average value of base values of a plurality of representative pixels distributed in a plurality of horizontal lines is obtained. Since a correction value can be obtained as a base value, unevenness between horizontal lines can be eliminated, and correction accuracy can be further improved.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a CCD reading apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0052]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a CCD reading apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
[0053]
As shown in FIG. 1, the CCD reader 1 is obtained by performing addition processing on the voltage signal V transmitted from the CCD 10 to obtain a voltage signal V ′, and processing by the addition unit 20. A / D converter 30 for A / D converting voltage signal V ′ to obtain digital data D, and performing a correlated double sampling process on digital data D to feed through digital data corresponding to each pixel A value f and a detection data value are obtained, and a feed-through value is subtracted from the detection data value to obtain data D ′ representing an actual optical image, and one horizontal line obtained by the CDS processing unit 40 ( The average feedthrough value fi ′ is obtained by performing an average process on the feedthrough values f of a plurality of representative pixels in Li), and the average feedthrough value fi is converted into the A / D converter 3. A correction value calculation unit 50 that calculates a digital correction value ΔDi so as to obtain a digital data value corresponding to the minimum voltage value in the input range of 0, and the correction value ΔDi is converted into a correction voltage value ΔVi and input to the addition unit 20 And the D / A converter 60 used for the addition processing of the addition unit 20. The correction value calculator 50 and the D / A converter 60 calculate and correct the correction value ΔDi during the horizontal blanking period between the line i and the horizontal line next to the line i (L (i + 1)). In this configuration, ΔDi is converted into a correction voltage value ΔVi and input of the correction voltage value ΔVi to the adding unit 20 is finished.
[0054]
The adding unit 20 adds the correction voltage value ΔVi input from the D / A converter 60 to the voltage signal output from each pixel of the horizontal line L (i + 1), but at the start of reading ( For each voltage signal on the first line of the first frame), addition processing is performed using a default correction voltage value ΔV0 corresponding to the default correction value ΔD0.
[0055]
Next, the operation of the CCD reading apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described in more detail using the flowchart of FIG.
[0056]
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the CCD reading apparatus 1 shown in FIG. As shown in the figure, the addition unit 20 of the CCD reading device 1 starts voltage signals V1 (1) and V1 (2) from the respective pixels of the first horizontal line (L1) of the first frame before starting reading. ,. . . With respect to V1 (N) (N: number of pixels on the horizontal line), the correction voltage value ΔV0 obtained by D / A conversion of the default correction value ΔD0 set in advance by the D / A converter is used to calculate L1. Correction is performed by adding each voltage signal (S10). The default correction value ΔD0 is set so that the base voltage signal value of each pixel of L1 is substantially equal to the minimum voltage value of the voltage input range of the A / D converter 30 based on an empirical value or the like. is there. The A / D converter 30 is added by the adder 20 and corrected voltage signals V1 ′ (1), V1 ′ (2),. . . A / D conversion is performed on V1 ′ (N) to obtain digital data D1 (D1 (1), D1 (2),... D1 (N)) of L1 (S20). Thereafter, the CDS processing unit 40 performs correlated double sampling processing on the digital data D1 (S30), and digital data D1 ′ (D1 ′ (1), D1 ′ (2),. .D1 ′ (N)) and output (S200), the correction value calculation unit 50 calculates a predetermined value from the feedthrough level value of each pixel of the horizontal line L1 obtained during the processing of the CDS processing unit 40. A feedthrough level value f of a plurality of representative pixels is obtained, and an average process is performed on the feedthrough level values of these representative pixels to obtain an average feedthrough level value f1 ′ of the representative pixel of L1 (S40). The correction value ΔD1 is calculated so that the average feedthrough level value f1 ′ becomes a digital data value corresponding to the minimum voltage value of the input range of the A / D converter 30, and is output to the D / A converter 60 ( S50 . The D / A converter 60 has corrected the voltage signal of each pixel of the horizontal line L1 by the adder 20 and before the voltage signal of each pixel of the horizontal line L2 is output (so to say, a horizontal blanking period). ΔD1 is converted into a correction voltage value ΔV1 and transferred to the adder 20 (S70).
[0057]
From step S70 to step S150, the CCD reading device shows a reading operation from line L2 to line LM (M: horizontal line number of one frame). When the voltage signal Vi of the line Li (i: an integer not smaller than 2 and not larger than M) is output, the adding unit 20 of the CCD reader 1 calculates the average feedthrough level value f of the representative pixel of the line L (i−1). 'Using the correction voltage value ΔV (i−1) obtained based on (i−1) (for example, ΔD1 for the line L2), the voltage signal Vi (1) of each pixel of the line Li, Vi (2),. . . Vi (N) is corrected by addition processing (S70). The A / D converter 30 is added by the adder 20 and corrected voltage signals Vi ′ (1), Vi ′ (2),. . . A / D conversion is performed on Vi ′ (N) to obtain Li digital data Di (Di (1), Di (2),... Di (N)) (S80). Thereafter, the CDS processing unit 40 performs correlated double sampling processing on the digital data Di (S90), and digital data Di ′ (Di ′ (1), Di ′ (2),. .Di ′ (N)) and output (S200), the correction value calculation unit 50 calculates a predetermined value from the feedthrough level value of each pixel of the horizontal line Li obtained during the processing of the CDS processing unit 40. A feedthrough level value f of a plurality of representative pixels is obtained, and an average process is performed on the feedthrough level values of these representative pixels to obtain an average feedthrough level value fi ′ of Li representative pixels (S100). The correction value ΔDi is calculated so that the average feedthrough level value fi ′ becomes a digital data value corresponding to the minimum voltage value of the input range of the A / D converter 30 (S110). If the line Li is the last horizontal line of the frame being read (S120: Yes), the correction value calculator 50 calculates the correction values ΔD1, ΔD2,. . . ΔDM is averaged and output to the D / A converter 60 as the correction value ΔD0 of the first line of the next frame (S140), and ΔD0 is converted into the correction voltage value ΔV0 by the D / A converter 60 and is being read. The data is transferred to the adder 20 during the horizontal blanking period between the line LM of the frame and the first line L1 of the next frame (S150), but the line Li is not the last horizontal line of the frame being read (S120). : No), the correction value ΔDi is output to the D / A converter 60, the ΔDi is converted into the correction voltage value ΔVi by the D / A converter 60, and the horizontal blanking period between the line Li and the line L (i + 1) To the adder 20 for correction of the voltage signal of the line L (i + 1) (S130).
[0058]
Note that the above-described default correction value ΔV0 may be used as the correction value ΔV0 used when the addition processing is performed on each voltage signal of the horizontal line L1 of each frame after the second frame. In the CCD reading device 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, each voltage signal of the horizontal line L1 of the second frame is applied to each voltage signal of the horizontal line L1 so that the voltage signal can be reliably corrected. The correction voltage value ΔV0 used when the addition process is applied to the correction values ΔD1, ΔD2,. . . A value obtained by averaging ΔDM is obtained by D / A conversion.
[0059]
As described above, according to the CCD reading device 1 of the present embodiment, the voltage signal Vi of each line Li (i: an integer of 2 or more) excluding the first horizontal line L1 output from the CCD. On the other hand, the digital data obtained by A / D conversion of the ground level value of the line L (i−1) (corrected voltage signals of a plurality of representative pixels of the line L (i−1)) is in the ground state. A value obtained by averaging the values at a certain time (in this embodiment, the average feedthrough level value f (i−1) ′) corresponds to the minimum voltage value in the voltage input range of the A / D converter 30. Since the correction processing is performed using the correction voltage value ΔV (i−1) obtained by D / A conversion of the correction value ΔD (i−1) obtained so as to be a digital data value, the correction processing is performed. The base voltage signal value of the voltage signal Vi ′ is the voltage input range of the A / D converter 30. To become a minimum voltage value substantially equal, it is possible to use a voltage input range of the A / D converter 30 to the maximum, it is possible to realize a high dynamic range and high resolution A / D conversion.
[0060]
Further, the CCD reading apparatus 1 of the present embodiment obtains the correction level value ΔD from the digital data after A / D conversion, and sets the correction voltage value ΔV obtained by D / A conversion of the correction level value ΔD to the next line. Therefore, it is necessary to hold the correction level value, which is a digital data value, but it is not necessary to hold the correction voltage value, so that the correction value can be easily held.
[0061]
In addition, since the CCD reading device of this embodiment obtains a correction value for each horizontal line and obtains a correction value for the voltage signal of the next line during the horizontal blanking period, the reading speed of the entire CCD reading device. Correction can be performed without affecting the above.
[0062]
In addition, the CCD reading apparatus according to the present embodiment uses a plurality of representative pixels of each line when obtaining the correction value for each line from the voltage signal of each line, and the average value of the base level values of these representative pixels. Since the correction value is calculated based on the above, the correction accuracy is good.
[0063]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the CCD reading apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention.
[0064]
As shown in FIG. 3, the CCD reading apparatus 100 is obtained by performing addition processing on the voltage signal V transmitted from the CCD 10 to obtain a voltage signal V ′, and processing by the addition unit 120. An A / D converter 130 that A / D converts the voltage signal V ′ to obtain digital data D, and a correlated double sampling process is performed on the digital data D to obtain data D ′ that represents an actual optical image. Obtained by the CDS processing unit 140, the sampling unit 150 that obtains the base voltage signal value P of the representative pixel by performing sampling processing when the voltage signal of the representative pixel output from the CCD 10 is in the ground state, and the sampling processing unit 150 An average process is performed on the base voltage signal values of a plurality of representative pixels included in one horizontal line (for example, line Li), and the average value obtained by the average process is obtained. The correction voltage value ΔVi is calculated so that the value becomes the minimum voltage value in the voltage input range of the A / D converter 130 and is input to the adding unit 120 to correct the next horizontal line (L (i + 1)) of the line i. The correction value calculation unit 160 calculates the correction voltage value ΔVi and adds the correction voltage value ΔVi during the horizontal blanking period between the line Li and the line L (i + 1). The correction value calculation unit 160 is provided with a sample hold unit (not shown), and can hold the base voltage signal value P of the representative pixel.
[0065]
The adding unit 120 adds the correction voltage value ΔVi input from the correction value calculating unit 160 to the voltage signal output from each pixel of the horizontal line L (i + 1). For each voltage signal on the line, addition processing is performed using the default correction value ΔV0.
[0066]
FIG. 4 is a flowchart showing a detailed operation of the CCD reading apparatus 100 shown in FIG. Hereinafter, the description will be made taking the horizontal line Li (i: an integer of 1 to M) as an example. When the CCD reading device 100 receives the voltage signal Vi (Vi (1), Vi (2),... Vi (N)) from each pixel of the horizontal line Li, first, the adding unit 120 causes these voltages to be received. Correction is performed by adding the correction voltage value ΔV (i−1) to the signal Vi (S370). The corrected voltage signal is converted into digital data Di by the A / D converter 130 (S380), further subjected to correlated double sampling processing by the CDS processing unit 140, and digital data D ′ representing an actual optical image. i is output (S400). Simultaneously with the processing from step S370 to step S400, the sampling unit 150 performs sampling processing when the voltage signal of the representative pixel is in the ground state among the voltage signals of the line Li output from the CCD 10, and the representative pixel Is obtained and output to the correction value calculator 160 (S300). The correction value calculation unit 160 holds the base voltage signal value of the representative pixel of the line Li transmitted from the sampling unit 150 by a sample hold unit (not shown) (S310). Since there are a plurality of representative pixels among the pixels of one horizontal line, the sampling unit 150 continues the sampling process until the base voltage signal value P of the last representative pixel of the line Li is acquired, and the correction value calculation unit 160 also The base voltage signal value of each line Li is continuously held until the base voltage signal value P of the last representative pixel of the line Li is received from the sampling unit 150 (S320, No, S300, S310).
[0067]
On the other hand, when the acquisition of the base voltage signal value P of the last representative pixel of the horizontal line Li is completed (S320: Yes), the correction value calculation unit 160 averages the base voltage signal values of all the representative pixels of the line Li. Processing is performed to obtain an average base voltage signal value P ′ (S330), and a correction voltage value ΔVi is calculated so that the average voltage signal value P ′ becomes the minimum voltage value in the voltage input range of the A / D converter 130. (S340) If the horizontal line Li is not the last horizontal line of the frame being read (S350: No), the correction voltage value ΔVi is added to the adder 120 during the horizontal blanking period of the horizontal lines Li and L (i + 1). This is output and used for correction of the next line L (i + 1) (S350: No, S365). On the other hand, when the line Li is the last horizontal line of the frame being read (S350: Yes), the correction value calculation unit 160 outputs the correction value ΔVM (M: horizontal line number of one frame) to the addition unit 120 as ΔV0. Then, it is used for the correction of the first line L1 of the frame next to the frame being read (S360, S365).
[0068]
The correction voltage value ΔV0 for the voltage signal of the first horizontal line L1 of the first frame at the start of reading uses a default correction voltage value set in the adding unit 120 based on an empirical value or the like.
[0069]
As described above, according to the CCD reading apparatus 100 of the present embodiment, the same effect as that of the CCD reading apparatus 1 of the first embodiment described above can be obtained, and the ground state of the representative pixel before A / D conversion can be obtained. Since the correction voltage value is obtained based on the base voltage signal value obtained by sampling the voltage signal, a sample hold unit for holding the result of the sampling process is required. However, processing such as D / A conversion of the correction value is performed. There is an advantage that does not need.
[0070]
Although the preferred embodiment of the CCD reader of the present invention has been described above, the CCD reader of the present invention is the gist of the present invention, that is, the base voltage of the voltage signal with respect to the voltage signal output from the CCD. If it is possible to realize that the value is corrected to a predetermined target voltage value, preferably approximately equal to the minimum voltage value in the voltage input range of the A / D converter, and then input to the A / D converter, the above-mentioned Various modifications can be made to the CCD readers of the first and second embodiments.
[0071]
For example, the CCD readers of the first and second embodiments described above obtain a correction value based on the base value acquired from one horizontal line, and correct the voltage signal of the next horizontal line. However, the correction value is obtained based on the average base value obtained by performing the averaging process on the base values of the plurality of horizontal lines, and the voltage signal of the horizontal line next to the plurality of horizontal lines is obtained. Correction may be performed to reduce unevenness between the lines and improve the correction accuracy.
[0072]
Further, the CCD reading apparatus according to the first and second embodiments described above obtains a correction value for each horizontal line, and obtains the voltage signal of each pixel of each line from the previous line. The correction value is corrected for each frame, and the correction value obtained from the previous frame is corrected for the voltage signal of each pixel of each frame. The number of calculations may be reduced to increase the processing speed, or each pixel may be a representative pixel, and the voltage signal of the next pixel after that pixel using the correction value obtained from the voltage signal of one pixel. You may make it correct | amend.
[0073]
In addition, as the representative pixel, in the first and second embodiments described above, the accuracy of correction is increased by using a plurality of representative pixels. Only one representative pixel may be used for the line, and the correction value may be obtained from the voltage signal of the representative pixel.
[0074]
In addition, a CCD reading device that can perform correction with higher accuracy may be configured by using light-shielding pixels as representative pixels.
[0075]
Further, when a light-shielded pixel is used as a representative pixel, the correction value is set with the voltage signal value of the light-shielded pixel (which is a level value when the base value is sampled after A / D conversion) itself as the base voltage signal value (base level value). The correction circuit may be simplified as required.
[0076]
Further, when performing correction by obtaining a correction value for each frame, a correction value is obtained from an average value of base values of a plurality of representative pixels (for example, light-shielding pixels) distributed in a plurality of horizontal lines. By correcting the voltage signal of each pixel of the next one frame, unevenness between horizontal lines may be eliminated and the correction accuracy may be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a CCD reader according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the CCD reading device 1 shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the CCD reading apparatus of the present invention.
4 is a flowchart showing the operation of the CCD reading apparatus 100 shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the structure of a CCD;
FIG. 6 is a diagram for explaining output characteristics of a CCD.
[Explanation of symbols]
1,100 CCD reader
10 CCD
20, 120 Adder
30, 130 A / D converter
40, 140 CDS processing unit
50, 160 Correction value calculator
60 D / A converter
150 Sampling unit
Voltage signal output from V CCD
V 'Corrected voltage signal
D, D 'Digital data
f Representative pixel feedthrough level value
f 'Average feedthrough level value
P Base pixel signal value of representative pixel
P 'Average base voltage signal value
ΔD Correction level value
ΔV Correction voltage value
ΔD0 Default correction level value
ΔV0 Default correction voltage value
M Number of horizontal lines in one frame
N Number of pixels in one horizontal line

Claims

ＣＣＤから出力された電圧信号に対して補正を行う補正手段と、前記補正手段により補正された前記電圧信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器とを備えてなるＣＣＤ読取装置であって、
前記Ａ／Ｄ変換器により得た前記デジタルデータに対して相関二重サンプリングを行うＣＤＳ処理手段を備え、
前記補正手段が、前記ＣＤＳ処理手段により得た代表画素のフィードスルーレベル値を基底レベル値として取得する基底レベル値取得手段と、前記基底レベル値が、前記目標電圧値に対応するデジタルデータ値と略同等になるように補正レベル値を求める補正レベル値計算手段と、前記補正レベル値を補正電圧値に変換するＤ／Ａ変換器と、前記補正電圧値を用いて前記代表画素の電圧信号の後に出力されてきた電圧信号に対して補正を行う補正実行手段とを備えたことを特徴とするＣＣＤ読取装置。A CCD reader comprising: a correcting unit that corrects a voltage signal output from a CCD; and an A / D converter that converts the voltage signal corrected by the correcting unit into digital data.
CDS processing means for performing correlated double sampling on the digital data obtained by the A / D converter,
The correction means acquires a base level value acquisition means for acquiring the feedthrough level value of the representative pixel obtained by the CDS processing means as a base level value, and the base level value is a digital data value corresponding to the target voltage value. Correction level value calculation means for obtaining a correction level value so as to be substantially equal, a D / A converter that converts the correction level value into a correction voltage value, and the voltage signal of the representative pixel using the correction voltage value A CCD reading apparatus comprising correction execution means for correcting a voltage signal output later.

ＣＣＤから出力された電圧信号に対して補正を行う補正手段と、前記補正手段により補正された前記電圧信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器とを備えてなるＣＣＤ読取装置であって、
前記補正手段が、代表画素から出力された電圧信号がフィールドスルー期間にある時に、サンプリング処理を行って前記代表画素の基底電圧信号値を取得する基底電圧信号値取得手段と、前記基底電圧信号値が目標電圧値と略同等になるように補正電圧値を求める補正電圧値計算手段と、前記補正電圧値を用いて前記代表画素の電圧信号の後に出力されてきた電圧信号に対して補正を行う補正実行手段とを備えたことを特徴とするＣＣＤ読取装置。A CCD reader comprising: a correcting unit that corrects a voltage signal output from a CCD; and an A / D converter that converts the voltage signal corrected by the correcting unit into digital data.
When the voltage signal output from the representative pixel is in a field-through period, the correction means performs a sampling process to acquire a base voltage signal value of the representative pixel, and the base voltage signal value Correction voltage value calculation means for obtaining a correction voltage value so that is substantially equal to the target voltage value, and correction is performed on the voltage signal output after the voltage signal of the representative pixel using the correction voltage value. A CCD reading apparatus comprising correction execution means.

前記基底レベル値取得手段が、前記代表画素から出力された電圧信号が基底状態にある時の前記デジタルデータをサンプリングして前記基底レベル値を得るものであることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ読取装置。 2. The base level value obtaining unit is configured to sample the digital data when the voltage signal output from the representative pixel is in a ground state to obtain the base level value. CCD reader.

前記代表画素が、遮光画素であることを特徴とする請求項１または２記載のＣＣＤ読取装置。 3. The CCD reading apparatus according to claim 1, wherein the representative pixel is a light shielding pixel.

前記代表画素が、遮光画素であり、前記基底電圧信号値取得手段が、前記遮光画素から出力された電気信号をサンプリングして得た値を前記基底電圧信号値とするものであることを特徴とする請求項２記載のＣＣＤ読取装置。 The representative pixel is a light-shielded pixel, and the base voltage signal value acquisition unit sets a value obtained by sampling an electrical signal output from the light-shielded pixel as the base voltage signal value. The CCD reader according to claim 2.

前記代表画素が、遮光画素であり、前記基底レベル値取得手段が、前記遮光画素から出力された電気信号の前記デジタルデータをサンプリングして前記基底レベル値を得るものであることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ読取装置。 The representative pixel is a light-shielded pixel, and the base level value acquisition unit samples the digital data of the electrical signal output from the light-shielded pixel to obtain the base level value. Item 2. The CCD reading device according to Item 1.

前記代表画素が、前記ＣＣＤの水平ライン毎の代表画素であり、前記基底レベル値取得手段が、水平ライン毎に前記基底レベル値を取得するものであり、前記補正レベル値計算手段が、水平ライン毎に前記前記補正レベル値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記Ｄ／Ａ変換器により前記補正レベル値を変換して得た補正電圧値を用いて該当する水平ラインの各々の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ読取装置。 The representative pixel is a representative pixel for each horizontal line of the CCD, the base level value acquiring means acquires the base level value for each horizontal line, and the correction level value calculating means is a horizontal line. The correction level value is calculated every time, and the correction execution means uses the correction voltage value obtained by converting the correction level value by the D / A converter for each of the corresponding horizontal lines. 2. The CCD reading apparatus according to claim 1, wherein the voltage reading signal is corrected.

前記該当する水平ラインが、前記基底レベル値を取得する際に使用された電圧信号が含まれた水平ラインまたは該水平ラインの次の水平ラインであることを特徴とする請求項７記載のＣＣＤ読取装置。8. The CCD reading device according to claim 7, wherein the corresponding horizontal line is a horizontal line including a voltage signal used in acquiring the base level value or a horizontal line next to the horizontal line. apparatus.

前記代表画素が、前記ＣＣＤの水平ライン毎の代表画素であり、前記基底電圧信号値取得手段が、水平ライン毎に前記基底電圧信号値を取得するものであり、前記補正電圧値計算手段が、水平ライン毎に前記補正電圧値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記補正電圧値を用いて該当する水平ラインの各々の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項２記載のＣＣＤ読取装置。 The representative pixel is a representative pixel for each horizontal line of the CCD, the base voltage signal value acquisition unit acquires the base voltage signal value for each horizontal line, and the correction voltage value calculation unit includes: The correction voltage value is calculated for each horizontal line, and the correction execution means corrects the voltage signal of each corresponding horizontal line using the correction voltage value. The CCD reader according to 2.

前記該当する水平ラインが、前記基底電圧信号値を取得する際に使用された電圧信号が含まれた水平ラインまたは該水平ラインの次の水平ラインであることを特徴とする請求項９記載のＣＣＤ読取装置。10. The CCD according to claim 9, wherein the corresponding horizontal line is a horizontal line including a voltage signal used in acquiring the base voltage signal value or a horizontal line next to the horizontal line. Reader.

前記代表画素が、前記ＣＣＤの水平ライン毎の代表画素であり、前記基底レベル値取得手段が、水平ライン毎に前記基底レベル値を取得すると共に、複数の水平ラインの前記基底レベル値に対して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底レベル値とするものであり、前記補正レベル値計算手段が、前記基底レベル値取得手段により取得した前記基底レベル値に基づいて前記補正レベル値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記Ａ／Ｄ変換器により前記補正レベル値を変換して得た補正電圧値を用いて、前記複数の水平ラインの次の水平ラインの各々の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項７項記載のＣＣＤ読取装置。The representative pixel is a representative pixel for each horizontal line of the CCD, and the base level value acquisition means acquires the base level value for each horizontal line, and for the base level values of a plurality of horizontal lines. An average process is performed, and one value obtained by the average process is used as the base level value, and the correction level value calculating unit is configured to perform the above processing based on the base level value acquired by the base level value acquiring unit. A correction level value is calculated, and the correction execution means uses a correction voltage value obtained by converting the correction level value by the A / D converter, and uses the correction voltage value next to the plurality of horizontal lines. 8. The CCD reading apparatus according to claim 7 , wherein each of the voltage signals is corrected.

前記代表画素が、前記ＣＣＤの水平ライン毎の代表画素であり、前記基底電圧信号値取得手段が、水平ライン毎に前記基底電圧信号値を取得すると共に、複数の水平ラインの前記基底電圧信号値に対して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底電圧信号値とするものであり、前記補正電圧値計算手段が、前記基底電圧信号値取得手段により取得した前記基底電圧値に基づいて前記補正電圧値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記補正電圧値を用いて、前記複数の水平ラインの次の水平ラインの各々の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項９項記載のＣＣＤ読取装置。The representative pixel is a representative pixel for each horizontal line of the CCD, and the base voltage signal value acquisition means acquires the base voltage signal value for each horizontal line, and the base voltage signal value of a plurality of horizontal lines. The base voltage signal value is obtained by the correction voltage value calculation means by the correction voltage value calculation means. The correction voltage value is calculated based on a value, and the correction execution means corrects the voltage signal of each horizontal line next to the plurality of horizontal lines using the correction voltage value. The CCD reader according to claim 9 .

前記基底レベル値取得手段が、前記ＣＣＤのフレーム毎に前記基底レベル値を取得するものであり、前記補正レベル値計算手段が、フレーム毎に前記補正レベル値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記Ｄ／Ａ変換器により前記補正レベル値を変換して得た補正電圧値を用いて該当するフレームの各々の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ読取装置。 The base level value acquisition means acquires the base level value for each frame of the CCD, and the correction level value calculation means calculates the correction level value for each frame, and executes the correction. The means for correcting each voltage signal of a corresponding frame using a correction voltage value obtained by converting the correction level value by the D / A converter. CCD reader.

前記該当するフレームが、前記基底レベル値を取得する際に使用された電圧信号が含まれたフレームまたは該フレームの次のフレームであることを特徴とする請求項１３記載のＣＣＤ読取装置。The relevant frame, the next CCD reader according to claim 1 3, wherein a is a frame of the frame or the frame voltage signal used is contained in acquiring the basal level values.

前記基底電圧信号値取得手段が、前記ＣＣＤのフレーム毎に前記基底電圧信号値を取得するものであり、前記補正電圧値計算手段が、フレーム毎に前記補正電圧値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記補正電圧値を用いて該当するフレームの各々の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項２記載のＣＣＤ読取装置。 The base voltage signal value acquisition means acquires the base voltage signal value for each frame of the CCD, and the correction voltage value calculation means calculates the correction voltage value for each frame; 3. The CCD reading apparatus according to claim 2, wherein the correction execution means corrects each voltage signal of the corresponding frame using the correction voltage value.

前記該当するフレームが、前記基底電圧信号値を取得する際に使用された電圧信号が含まれたフレームまたは該フレームの次のフレームであることを特徴とする請求項１５記載のＣＣＤ読取装置。The corresponding frame, the base voltage signal value CCD reader according to claim 1 5, wherein it is a next frame of the frame or the frame voltage signal used is included in obtaining.

前記代表画素が、複数個あり、前記基底レベル値取得手段が、該複数個の代表画素の基底レベル値を取得して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底レベル値とするものであることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ読取装置。 There are a plurality of representative pixels, and the base level value acquisition means acquires the base level values of the plurality of representative pixels and performs an averaging process, and one value obtained by the averaging process is used as the base level value. The CCD reading apparatus according to claim 1, wherein:

前記代表画素が、複数個あり、前記基底レベル値取得手段が、該複数個の代表画素の基底レベル値を取得して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底電圧信号値とするものであることを特徴とする請求項２記載のＣＣＤ読取装置。 There are a plurality of representative pixels, and the base level value acquisition means acquires the base level values of the plurality of representative pixels and performs an averaging process, and one value obtained by the averaging process is used as the base voltage signal. 3. The CCD reader according to claim 2, wherein the value is a value.

前記代表画素が、複数個あり、かつ、前記ＣＣＤの異なる水平ラインに分布されており、前記基底レベル値取得手段が、該複数個の代表画素の基底レベル値を取得して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底レベル値とするものであることを特徴とする請求項１３記載のＣＣＤ読取装置。There are a plurality of the representative pixels and distributed on different horizontal lines of the CCD, and the base level value acquisition means acquires the base level values of the plurality of representative pixels and performs an averaging process, CCD reader according to claim 1 3, wherein said one of the values obtained by the averaging process in which the said base level value.

前記代表画素が、複数個あり、かつ、前記ＣＣＤの異なる水平ラインに分布されており、前記基底電圧信号取得手段が、該複数個の代表画素の基底電圧信号値を取得して平均処理を施し、前記平均処理によって得た１つの値を前記基底電圧信号値とするものであることを特徴とするを特徴とする請求項１５記載のＣＣＤ読取装置。There are a plurality of the representative pixels and distributed on different horizontal lines of the CCD, and the base voltage signal acquisition means acquires the base voltage signal values of the plurality of representative pixels and performs an averaging process. , CCD reader according to claim 1 5, wherein, wherein the is a single value obtained by averaging those for the said base voltage signal value.

前記基底レベル取得手段が、全ての画素を前記代表画素とし、各画素の前記基底レベル値を取得するものであり、前記補正レベル計算手段が、画素毎に前記補正レベル値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記Ｄ／Ａ変換器により前記補正レベル値を変換して得た補正電圧値を用いて該画素の次の画素の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ読取装置。 The base level acquisition means acquires all the pixels as the representative pixels and acquires the base level value of each pixel, and the correction level calculation means calculates the correction level value for each pixel. The correction execution means corrects a voltage signal of a pixel next to the pixel using a correction voltage value obtained by converting the correction level value by the D / A converter. The CCD reader according to claim 1.

前記基底電圧信号値取得手段が、全ての画素を前記代表画素とし、各画素の前記基底電圧信号値を取得するものであり、前記補正電圧値計算手段が、画素毎に前記補正電圧値を計算するものであり、前記補正実行手段が、前記補正電圧値を用いて該画素の次の画素の電圧信号を補正するものであることを特徴とする請求項２記載のＣＣＤ読取装置。 The base voltage signal value acquisition means acquires all the pixels as the representative pixels and acquires the base voltage signal value of each pixel, and the correction voltage value calculation means calculates the correction voltage value for each pixel. 3. The CCD reading apparatus according to claim 2, wherein the correction execution unit corrects a voltage signal of a pixel next to the pixel using the correction voltage value.