DE4117319C2 - CCD-Treiberkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen CCD-Treiberkreis nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Aus IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 36, No. 1, 1989, Seiten 46 bis 52, ist ein CCD-Treiberkreis dieser Art mit einer Treiberschaltung und einer Multiplexeinrichtung bekannt, wobei Signalladungen parallel in Register eingelesen und multiplext werden.

Aus US 4 369 469 ist ferner ein CCD-Treiberkreis zur Ausgabe von Lesedaten aus einer Anzahl von CCD-Sensoren bekannt, wobei mit­ tels Treiberschaltkreisen der Auslesevorgang eines einzigen CCD- Sensors durchgeführt wird.

Der CCD-Treiberkreis der eingangs angegebenen Art ist insbeson­ dere vorgesehen für die Verkürzung der Betriebszeit einer Blut­ testeinrichtung oder dergleichen.

Es ist z. B. bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei der die automatische Beurteilung eines Koagulations­ musters in einer Bluttesteinrichtung optisch durchgeführt wird. Hierbei wird eine transparente Mikroplatte mit Streu­ licht aus einer Leuchtdiode (LED) bestrahlt, wobei die Mi­ kroplatte eine Anzahl von Reaktionsgefäßen zur Blutgerinnung bzw. Koagulation aufweist. Das durch die Mikroplatte durch­ getretene Licht wird durch eine Anzahl von auf der Unter­ seite der Mikroplatte angeordneten CCD-Zeilensensoren über ein Linsensystem erfaßt. Die Mikroplatte ist mechanisch be­ wegbar, was es ermöglicht, nacheinander die Bilder bzw. Ab­ bildungen in Form von elektrischen Signalen zu lesen, die die Gerinnungszustände von Blut darstellen, das in die An­ zahl der auf der Mikroplatte vorgesehenen Reaktionsgefäße in verschiedenen Testkörpern getropft ist.

Bei einer derartigen Bluttesteinrichtung werden die Abbil­ dungen von Objekten unter Verwendung einer Anzahl von CCD- Sensoren gelesen, da die Länge jedes CCD-Sensors in bezug auf die Abmessungen der Mikroplatte begrenzt ist. Als in einem solchen Fall zur Ansteuerung der CCD-Einrichtung ge­ eignetes Verfahren wurde ein Paralleltreiberverfahren ins Auge gefaßt, bei dem eine Anzahl von CCD-Sensoren (es wird hier ein System mit drei CCD-Sensoren betrachtet) gleichzeitig angesteuert wird.

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, das das herkömmliche CCD-Trei­ berverfahren erläutert. Bei diesem Verfahren werden gleich­ zeitig drei CCD-Sensoren (CCD1, CCD2 und CCD3) parallel an­ gesteuert, und die Ausgangssignale der drei CCD-Sensoren werden jeweils nach und nach gelesen. In Fig. 6 zeigt die Zeit von ST bis ENDE die kürzeste Lesezeit an, und die Mar­ kierung X kennzeichnet die Tatsache, daß Daten gestrichen bzw. gelöscht werden, während die Ausgangssignale der rest­ lichen CCD-Sensoren gelesen werden.

Im allgemeinen ist die Lichtsammelzeit, die für eine CCD- Einrichtung erforderlich ist, um eine wirksame CCD- Ausgangswellenform (Verstärkung) als Vorrichtung zu erhalten, im Vergleich zu der Zeit (wirksame Ausgabezeit) sehr lang, die von der CCD-Einrichtung benötigt wird, um Ausgangssignale entsprechend der Elementezahl der CCD- Einrichtung zu erzeugen.

In einem derartigen Fall ist die zum Lesen der Ausgangs­ signale der drei CCD-Einrichtungen bei dem Paralleltreiber­ verfahren von Fig. 6 mindestens [die Lichtsammelzeit X 2 + wirksame Ausgabezeit] unter der Annahme, daß die Zeitsteue­ rung zum Starten des Lesevorgangs auf zweckmäßige Weise ausgewählt werden kann und daß die sequentielle Reihenfolge für den Lesevorgang nicht festgelegt ist. Auf diese Weise wird das Verfahren unvermeidlich wenig leistungsfähig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen CCD-Treiberkreis der eingangs angegebenen Art anzugeben, der in der Lage ist, die Zeit zum Lesen der Ausgangssignale bzw. die Ausgabe aus der Anzahl der CCD- Sensoren zu verkürzen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem CCD-Treiberkreis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Erfindung ist ein CCD-Treiberkreis zur Ausgabe von Lesedaten aus einer Anzahl von CCD-Sensoren angegeben, wobei eine Treibereinrichtung die CCD-Sensoren jeweils so ansteu­ ert, daß die Ansteuerungszeit für die CCD-Sensoren jeweils versetzt bzw. gestaffelt ist. Infolgedessen ist die wirksame Ausgabezeit der CCD-Sensoren bei jeder Lichtsammelzeit nicht miteinander überlappend, und die aus den CCD-Sensoren je­ weils ausgelesenen Daten werden mittels einer Multiplexein­ richtung gemultiplext und dann ausgegeben.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen CCD-Treiberkreises ist folgende. Die CCD-Sensoren werden auf solche Weise angesteuert, daß die Ansteuerungszeit für jeden CCD-Sensor derart versetzt ist, daß sich die wirksame Ausgabezeit der CCD-Sensoren nicht miteinander bei jeder Lichtsammelzeit überlappt, und die aus jedem der CCD-Sensoren ausgelesenen Daten werden gemultiplext und dann ausgegeben. Daher kann die zum Lesen der Ausgabe bzw. Ausgangssignale aus der Anzahl der CCD-Sensoren im Vergleich zum herkömmlichen Paralleltreiberverfahren verkürzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung weiter beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels des er­ findungsgemäßen CCD-Treiberkreises,

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das die Funktion des Kreises von Fig. 1 veranschaulicht,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das Signale verschiedener Teile des Kreises von Fig. 1 veranschaulicht,

Fig. 4 eine Veranschaulichung der Zuordnung wirksamer CCD- Zahlen,

Fig. 5 eine Veranschaulichung eines Lesevorgangs (Lesezeit) gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem herkömmli­ chen Verfahren und

Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des herkömmlichen CCD-Treiberverfahrens.

Fig. 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es sind drei CCD-Sensoren 1, 2 und 3 vorgesehen. An den CCD-Sensoren ist ein Multiplexkreis 4 zum Multiplexen der Ausgangssignale der CCD-Sensoren 1 bis 3 mit Zahlen­ identifikationssignalen der verschiedenen Sensoren ange­ schlossen. Ein CK- bzw. Takterzeugungskreis dient zur Verwendung der CCD-Ansteuerung zur Erzeugung von Taktsi­ gnalen CCDCK zum Ansteuern der CCD-Sensoren. Mit 6 ist ein Ausgangsschwingabschnitt bezeichnet, der zum Zuführen von Ausgangsschwingsignalen vorgesehen ist, die als Ursprung einer CCD-Treibertaktung wirken. Ein Lichtsammelzeit- Zählkreis 7 umfaßt einen Zähler zum Zählen der Lichtsammel­ zeit in jedem CCD-Sensor. Lichtsammelzeit-Beobachtungs­ abschnitte bzw. -Überwachungsabschnitte dienen jeweils zur Überwachung der Lichtsammelzeit der CCD-Sensoren 2 und 3. Ferner ist ein ODER-Kreis 10 und ein Sensorzahl-Identifi­ zierungssignalerzeugungskreis 11 zum Erzeugen von Signalen vorgesehen, um die Zahl jedes CCD-Sensors zu identifizieren.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das die Funktionsabfolge bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel veranschau­ licht.

Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das Signale für jeden Abschnitt im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 veranschaulicht.

Im folgenden wird die Funktion des CCD- Treiberkreises unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrie­ ben.

Der CCD-Treiberkreis umfaßt den Lichtsam­ melzeit-Zählkreis 7 und die Lichtsammelzeit-Überwachungsab­ schnitte 8 und 9 zum Ansteuern der CCD-Sensoren 1, 2 und 3 auf solche Weise, daß die Ansteuerungs- bzw. Treiberzeit für die CCD-Sensoren jeweils so versetzt ist, daß die wirksame Ausgabezeit der CCD-Sensoren 1, 2 und 3 sich bei jeder Lichtsammelzeit im CCD-Treiberkreis zur Ausgabe von Leseda­ ten aus der Anzahl der CCD-Sensoren 1, 2 und 3 nicht über­ lappt. Ferner umfaßt der CCD-Treiberkreis den Multiplexkreis 4 zum Multiplexen der Lesedaten jeweils aus den CCD-Sensoren 1, 2 und 3 und zum Ausgeben dieser Signale.

Die Zahl von Daten bzw. Datensignalen, die durch die CCD- Sensoren 1, 2 und 3 erzeugt werden sollen, ist vorbestimmt. Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß 5000 Daten bzw. Datensignale durch jeden CCD-Sensor 1, 2 und 3 erzeugt werden.

In jedem CCD-Sensor 1, 2 und 3 werden normalerweise Takt­ signale CCDCK aus dem CCD-Treiber und CK-Erzeugungskreis 5 eingegeben. Er erzeugt Ausgangssignale umfassend die oben erwähnte Datenzahl entsprechend den Taktsignalen CCDCK, wenn Lesestartsignale SH1, SH2 und SH3 jeweils eingegeben werden.

Dies hat zur Folge, daß der Ausgangsschwingabschnitt 6 ein Ausgangsschwingsignal mit konstanter Frequenz erzeugt und der CCD-Treiber- und CK-Erzeugungskreis 5 basierend auf dem Ausgangsschwingsignal ein Taktsignal erzeugt und dieses den entsprechenden CCD-Sensoren 1, 2 und 3 zuführt.

Außerdem umfaßt der Lichtsammelzeit-Zählkreis 7 einen Zähler und zählt die Zeit, die bei jedem CCD-Sensor 1, 2 und 3 zum Lichtsammeln benötigt wird. Die Lichtsammelzeit ist beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel auf 25 000 Zählungen des Taktsignals CCDCK voreingestellt. Der Lichtsammelzeit- Zählkreis 7 wird alle 25 000 Zählungen zurückgesetzt, um eine neue Zählung zu wiederholen, und er erzeugt jedesmal beim Zurücksetzen (RESET) ein Lesestartsignal SH1.

Die Lichtsammelzeit-Überwachungsabschnitte 8, 9 überwachen den Zählwert im Lichtsammelzeit-Zählkreis 7. Der Lichtsam­ melzeit-Überwachungsabschnitt 8 erzeugt ein Lesestartsignal- Überwachungsabschnitt 9 erzeugt ein Lesestartsignal SH3, wenn der Zählwert 12 000 wird.

Jeder CCD-Sensor 1, 2 und 3 beginnt das Lesen von Ausgangs­ signalen, wenn das entsprechende Lesestartsignal SH1, SH2 und SH3 jeweils gegeben wird, und er gibt jeweils entspre­ chend dem Taktsignal CCDCK 5000 Daten bzw. Datensignale aus. Die Ausgangsdaten jedes CCD-Sensors 1, 2 und 3 werden über den Multiplexkreis 4 gemultiplext, um ein Ausgangs­ signal SIGMP zu erzeugen.

Des weiteren führt der ODER-Kreis 10 eine logische Summe bzw. Aufsummierung der entsprechenden Lesestartsignale SH1, SH2 und SH3 aus und erzeugt ein Signal SHALL, das den Start von Daten jedes CCD-Sensors im Ausgangssignal SIGMP anzeigt.

Der Sensorzahl-Identifizierungssignal-Erzeugungskreis 11 erzeugt 2 Bitsignale A und B ansprechend auf das Signal SHALL aus dem ODER-Kreis 10. Die in Fig. 4 dargestellten Signale A und B entsprechen den Zählwertbereichen, die den entsprechenden CCD-Sensoren 1, 2 und 3 zugeordnet bzw. zugeteilt worden sind, und sind in der Lage, die wirksamen CCD-Zahlen 1 bis 3 anzuzeigen, die den ein wirksames Aus­ gangssignal erzeugenden CCD-Sensor darstellen.

Die Signale A und B werden mit dem Ausgangssignal SIGMP zu­ sammen mit Signalen aus den entsprechenden CCD-Sensoren im Multiplexkreis 4 gemultiplext (Es sei festgestellt, daß A und B nur zum Multiplexen von SIG1 bis SIG3 verwendet werden und selbst nicht gemultiplext werden). Die Signale A und B multiplexen Signale aus den entsprechenden CCD-Sensoren, um im Multiplexkreis 4 ein Ausgangssignal SIGMP zu erhalten. Dann werden die Signale A und B zu einem nicht dargestellten Signalverarbeitungssystem übertragen.

Das Signalverarbeitungssystem beginnt mit dem Lesen des ge­ multiplexten Signals aus jedem CCD-Sensor, indem es jeden Impuls des Signals SHALL als Trigger bzw. Ansteuerungssignal ausgibt bzw. liefert, und gleichzeitig können mittels der Signale A und B die Sensorzahlen entsprechend diesen Signa­ len festgestellt werden. Fig. 5 veranschaulicht den Lesevorgang mit dem erfindungsgemäßen Treiberkreis im Vergleich zum in Fig. 6 veranschaulichten herkömmlichen Verfahren. In diesem Fall ist das Zeitintervall von ST bis ENDE die längste Lesezeit und das durch A dargestellte Datensignal zeigt ein Datensignal, das ungültig gemacht worden ist, da ST während des Lesevorgangs eintritt.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß bei Anwendung der Erfindung, bei der das Lichtsammelzeitintervall ein wirksames Ausgabe­ zeitintervall, multipliziert mit der Anzahl der verwendeten CCD-Einrichtungen (beim Ausführungsbeispiel 3 Teile) oder mehr ist, eine wirksame Funktion durch Multiplexen der Signale auf solche Weise erzielt werden kann, daß die Zeit­ steuerung zum Ansteuern bzw. Treiben der CCD-Einrichtungen allmählich versetzt ist, und die Zeit zum Lesen von Daten aus den 3 CCD-Sensoren höchstens [Lichtsammelzeitintervall + wirksame Ausgabezeit] wird.

Wie aus Obenstehendem hervorgeht, kann bei einem CCD-Treiberkreis in einer Bluttesteinrichtung etc. unter Verwendung einer Anzahl von CCD-Sensoren die Zeit zum Lesen der Ausgangssignale aus einer Anzahl von CCD-Sensoren verkürzt werden. Da es möglich wird, die CCD-Ausgangssignale wirksam zu verarbeiten, wird es auch möglich, die Leistungsfähigkeit einer Bluttesteinrichtung etc. unter Verwendung derartiger CCD-Einrichtungen zu steigern.

Claims (6)

1. CCD-Treiberkreis mit einer Schaltung zum Lesen und Ausgeben von Daten aus einer Anzahl von CCD-Sensoren (1, 2, 3), die zuerst während einer ersten Zeitperiode (CCD1, CCD2, CCD3) ein Bild optisch erfaßt und darauffolgend während einer zweiten Zeitperiode basierend auf dem optisch erfaßten Bild Daten erzeugt, wobei die Schaltung eine Treibereinrichtung (7, 8, 9) zum Aktivieren der Anzahl von CCD-Sensoren, um die Bilder zu erfassen, und eine Multiplexeinrichtung (4) zum Multiplexen der Daten (SIG1, SIG2, SIG3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung folgendes aufweist:
eine Zeitzähl-Schaltung (7) zum periodischen Erzeugen eines ersten Lese-Startsignals (SH1), das an den ersten CCD-Sensor (1) angelegt wird, und
eine Anzahl von Zeitüberwachungs-Schaltungen (8, 9), die jeweils in Antwort auf die Zeitzähl-Schaltung einem von dem ersten CCD-Sensor (1) unterschiedlichen CCD-Sensor (2, 3) ein jeweiliges weiteres Lese-Startsignal (SH2, SH3) zu einem Zeitpunkt zuführen, der gegenüber dem ersten Lese-Startsignal (SH1) jeweils um ein einheitliches Zeitintervall verzögert ist,
so daß die ersten Zeitperioden (CCD1, CCD2, CCD3) für ein optisches Erfassen eines Bildes durch die jeweiligen CCD-Sensoren (1, 2, 3) zeitlich versetzt sind, so daß die zweiten Zeitperioden zum Erzeugen der Daten (SIG1, SIG2, SIG3) der jeweiligen CCD-Sensoren einander nicht überlappen.

2. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitperiode die jeweilige wirksame Ausgabezeit für einen der Anzahl von CCD- Sensoren ist, und daß die zweite Zeitperiode die wirksame Lichtsammelzeit ist.

3. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Verknüpfungsschaltung (10) zur Verknüpfung der Signale (SH1, SH2, SH3) zur Aktivierung der CCD- Sensoren (1, 2, 3), um ein Verknüpfungssignal (SHALL) zu erzeugen.

4. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung ein ODER- Gatter (10) ist.

5. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Sensorzahl-Identifizierungs- Erzeugungsschaltung (11) zum Erzeugen von Signalen (A, B) in Antwort auf das Verknüpfungssignal (SHALL), die den den CCD-Sensoren (1, 2, 3) zugeordneten Zählwertbereichen entsprechen und die Zahl des jeweils aktivierten CCD-Sensors anzeigen.

6. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexeinrichtung (4) die Daten (SIG1, SIG2, SIG3) mit den Signalen (A, B) multiplext, um ein Ausgangssignal (SIGMP) zu erzeugen, das zusammen mit den Signalen (A, B) und dem Verknüpfungssignal (SHALL) einem Signalverarbeitungssystem zugeführt wird.