DE69518283T2

DE69518283T2 - Signalverarbeitungsschaltkreis

Info

Publication number: DE69518283T2
Application number: DE69518283T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Suga
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2015-05-30
Also published as: JP3091084B2; EP0689340B1; JPH088745A; DE69518283D1; US5606321A; EP0689340A3; EP0689340A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildeingabegerät, und sie betrifft insbesondere einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der durch Lesen eines Dokumentes durch Verwenden eines Liniensensors erhaltene analoge Spannungen in digitale Daten umsetzt und die Daten freigibt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Bildeingabegerät, das in Faksimilegeräten, digitalen Kopiergeräten, Abtastern und anderen Geräten verwendet wird, mit einem Liniensensor 51 versehen, um ein Vorlagendokument 50 zu lesen. Der Liniensensor 51 hat einen Aufbau, bei dem Lichtempfangselemente in Gestalt einer geraden Linie ausgerichtet sind.
Licht, das von dem Vorlagendokument 50 reflektiert ist, wird auf die Lichtempfangselemente in dem Liniensensor 51 durch eine Linse 49 fokussiert, und analoge Signale, die jeweilige Pegel entsprechend den Mengen des durch die Lichtempfangselemente empfangenen Lichtes haben, werden von dem Liniensensor 51 als ein serielles Signal freigegeben. Hier ist es möglich, den gesamten Teil des Vorlagendokumentes 50 durch Verschieben des Liniensensors 51 oder des Vorlagendokumentes 50 zu lesen.
Die analogen Signale von dem Liniensensor 51 werden in digitale Signale durch einen Signalverarbeitungsschaltkreis umgesetzt. Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Signalverarbeitungsschaltkreises, wobei CCDs (ladungsgekoppelte Vorrichtungen) als die Lichtempfangselemente des Liniensensor 51 verwendet werden.
Der Signalverarbeitungsschaltkreis ist mit einem Verstärkungsabschnitt 52 zum Verstärken eines derart kleinen Ausganges von dem Liniensensor 51 auf einen geeigneten Pegel und einem A/D-(Analog/Digital-)Umsetzer 53 zum Umsetzen eines Signales von dem Verstärkungsabschnitt 52 in ein digitales Signal versehen. Eine Bezugsspannung (Vref-) für einen niedrigen Grenzwert, die in dem A/D-Um setzer 53 verwendet wird, wird durch Umsetzen von Daten von einem Schwarzkorrekturwert-Speicherabschnitt 52 in analoge Signale unter Verwendung eines D/A-(Digital/Analog-)Umsetzers 55 erhalten, und eine Bezugsspannung (Vref+) für einen oberen Grenzwert, die auch in dem A/D-Umsetzer (53) verwendet wird, ist durch Umsetzen von Daten von einem Weißkorrekturwert-Speicherabschnitt 56 in analoge Signale unter Verwendung eines D/A-(Digital/Analog-)Umsetzers 57 erhalten.
Hier speichert der Schwarzkorrekturwert-Speicherabschnitt 54 Ausgangsspannungswerte (Ausgangsspannungen in dem dunklen Zustand) von den CCDs als deren Daten, die erhalten sind, wenn kein Licht den Liniensensor 51 beleuchtet, und der Weißkorrekturwert-Speicherabschnitt 56 speichert Ausgangsspannungswerte (Ausgangsspannungen in dem hellen Zustand)von den CCDs als dessen Daten, die erhalten sind, wenn von einer weißen Platte reflektiertes Licht den Liniensensor 51 beleuchtet.
Als ein Beispiel des A/D-Umsetzers 3 zeigt Fig. 6 eine Grundkonstruktion eines Flash-Typ-A/D-Umsetzers, der in der Lage ist eine Hochgeschwindigkeitsumsetzung zu liefern, die für den aus CCDs bestehenden Liniensensor geeignet ist. In dem Flash-Typ-A/D-Umsetzer werden Spannungen, die durch Teilen der Potentialdifferenz zwischen den Bezugsspannungen Vref+ und Vref- mittels Widerständen 61 erhalten sind, mit Eingangssignalen (Vin) unter Verwendung von Vergleichern 62 verglichen. Dann verarbeitet ein Kodierer 64 die Ausgangssignale von den Vergleichern 62 mittels UND-Schaltungen 63, um dadurch digitale Ausgangssignale zu liefern.
In der oben erwähnten herkömmlichen Anordnung ist es jedoch erforderlich, einen A/D-Umsetzer 53 mit hoher Auflösung zu installieren, um ein Vorlagendokument 50, wie beispielsweise eine Photographie, mit hoher Genauigkeit zu lesen. Folglich liegt das Problem vor, daß die Kosten des Signalverarbeitungsschaltkreises dazu neigen, aufwendig zu werden.
Wenn die Auflösung des A/D-Umsetzers 53 verbessert ist, steigt außerdem die Eingangskapazität infolge eines erhöhten Integrationsgrades an; dies macht es schwierig, den A/D-Umsetzer 53 bei hohen Frequenzen zu betreiben. Weiterhin ist es erforderlich, einen Trimmprozeß vorzusehen, um eine Genauigkeit von Wider standswerten von Wiederständen 61 zu steigern, die die Potentialdifferenz zwischen den Bezugwerten Vref+ und Vref- teilen. Aus diesem Grund ist es gegenwärtig sehr schwierig, eine Auflösung von mehr als 10 Bits zu realisieren.
Um diese Probleme zu lösen, offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 108867/ 1991 (Tokukaihei 3-108867) ein Bildlesegerät, bei dem in dem Bildsensor gesammelte Signale mehrmals in einer geteilten Weise ausgelesen werden. Mit anderen Worten, eine Vielzahl von unterteilten Bereichen ist zwischen dem Weißkorrekturwert und dem Schwarzkorrekturwert vorgesehen; die obere Grenze und die untere Grenze von jedem der Bereiche werden als Vref+ bzw. Vref- definiert; und eine Analog/Digital-Umsetzung wird für jeden Bereich ausgeführt. Bei dieser Anordnung ist es möglich, eine Analog/Digital-Umsetzung mit hoher Auflösung selbst in dem Fall der Verwendung von A/D-Umsetzern mit schwacher Auflösung zu realisieren.
Wenn jedoch in diesem Gerät beispielsweise die Analog/Digital-Umsetzung mit einer Auflösung von 8 Bits mittels A/D-Umsetzern mit einer Auflösung von 6 Bits ausgeführt wird, müssen die in dem Bildsensor angesammelten Signale viermal ausgelesen werden. Dies verursacht ein neues Problem, daß die zum Eingeben von Bildern erforderliche Zeit verlängert ist.
Das zum Stand der Technik zählende Dokument US-A-4,768,015 offenbart einen A/D-Umsetzer für ein Videosignal zum Ausgeben eines korrigierten Videosignales, welcher eine erste A/D-Umsetzungsschaltung zum Umsetzen eines analogen Videosignales in ein erstes digitales Videosignal und eine zweite A/D-Umsetzungsschaltung zum Umsetzen eines analogen Videosignales in ein zweites digitales Videosignal umfaßt.
Ein Vorspanngenerator mit einer Verzögerungsschaltung und einer D/A-Umsetzungsschaltung vermittelt außerdem einem korrigierten Videosignal eine Verzögerung von 1 h, setzt das korrigierte Videosignal in eine analoge Spannung um und gibt eine Vorspannung zu der zweiten A/D-Umsetzungsschaltung aus.
Die Vorspannung korrigiert einen Spannungsbereich von Bezugsspannungen der zweiten A/D-Umsetzungsschaltung, um diesen Bereich schmaler als einen Spannungsbereich von Bezugsspannungen der ersten A/D-Umsetzungschaltung zu machen.
Schließlich wird durch Rechenverarbeitung der ersten und zweiten Videosignale ein korrigiertes Videosignal ausgegeben, das eine Auflösung hat, die höher als diejenige des ersten digitalen Videosignales ist. Zu diesem Zweck addiert ein Rechner ein durch Bitschieben des Ausgangssignales der ersten A/D-Umsetzungsschaltung erhaltenes digitales Signal und das digitale Signal, das durch die zweite A/D-Umsetzungsschaltung ausgegeben ist.
Außerdem offenbart das zum Stand der Technik zählende Dokument US-A- 5,053,771 einen Ausgangsmultiplexer zum Ausgeben von einem oder beiden Signalen von einem Ausgangssignal von einem A/D-Umsetzer mit grober Auflösung und einem Ausgangssignal von einem A/D-Umsetzer mit feiner Auflösung.
Schließlich offenbart das zum Stand der Technik zählende Dokument Patent Abstracts of Japan, Band 13, Nr. 235 (E-766) und JP-A-01-041 525 eine A/D-Umsetzungsschaltung, bei der ein einziger Kodierer verwendet wird, um eine Mehrstufen-A/D-Umsetzung durch Schalten einer Bezugsspannung mittels einer Vielzahl von Schaltern durchzuführen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Signalverarbeitungsschaltkreis vorzusehen, der in der Lage ist, von dem Liniensensor gesandte analoge Spannungen in digitale Daten mit hoher Auflösung bei hohen Geschwindigkeiten umzusetzen und die Daten freizugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung einen Signalverarbeitungsschaltkreis, wie dieser in den Patentansprüchen 1 und 2 angegeben ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der Signalverarbeitungsschaltkreis der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ausgestattet mit: den ersten und zweiten A/D-Umsetzern zum Umsetzen analoger Spannungen von einem Liniensensor in digitale Daten, der ersten Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Bezugsspannung für einen unteren Grenzwert und einer Bezugsspannung für einen oberen Grenzwert für den ersten A/D-Umsetzer, einem Datenspeicherabschnitt zum Speichern von digitalen Daten, die durch den ersten A/D-Umsetzer erhalten sind, und der zweiten Bezugs spannungs-Einstelleinrichtung zum Einstellen einer Bezugsspannung für einen unteren Grenzwert für den zweiten A/D-Umsetzer auf eine Spannung, die niedriger als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt gespeicherten digitalen Daten und höher als die Bezugsspannung für den unteren Grenzwert, die durch die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung eingestellt ist, ist, sowie zum Einstellen einer Bezugsspannung für einen oberen Grenzwert für den zweiten A/D-Umsetzer auf eine Spannung, die höher als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt gespeicherten digitalen Daten ist und die niedriger als die Bezugsspannung für den oberen Grenzwert ist, die durch die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung eingestellt ist. Somit ist der Signalverarbeitungsschaltkreis dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Daten aufgrund der Daten freigegeben sind, die durch den zweiten A/D-Umsetzer erhalten sind.
Gemäß der oben erwähnten Anordnung setzt die erste Bezugswert-Einstelleinrichtung die Bezugsspannung für die untere Grenze und die Bezugsspannung für die obere Grenze für den ersten A/D-Umsetzer. Bei diesen Einstellung kann der erste A/D-Umsetzer analoge Spannungen von dem Liniensensor in digitale Daten umsetzen. Der Datenspeicherabschnitt speichert die digitalen Daten. Die zweite Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung setzt die Bezugsspannung für die untere Grenze für den zweiten A/D-Umsetzer auf eine Spannung, die niedriger als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt gespeicherten digitalen Daten und höher als die Bezugsspannung für die untere Grenze ist, die durch die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung eingestellt ist, und sie setzt auch die Bezugsspannung für die obere Grenze für den zweiten A/D-Umsetzer auf eine Spannung, die höher als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt gespeicherten Daten und niedriger als die Bezugsspannung für die obere Grenze ist, die durch die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung eingestellt ist. Daher ist der Spannungsbereich von der Bezugsspannung für die untere Grenze zu der Bezugsspannung für die obere Grenze in dem zweiten A/D-Umsetzer kleiner als der entsprechende Spannungsbereich in dem ersten A/D-Umsetzer. Mit diesen Einstellungen wandelt der zweite A/D-Umsetzer analoge Spannungen von dem Liniensensor in digitale Daten um. Selbst wenn A/D-Umsetzer mit der gleichen Auflösung als die ersten und zweiten A/D-Umsetzer verwendet werden, ist es aus diesem Grund möglich, eine höhere Auflösung in dem zweiten A/D-Umsetzer als in dem ersten A/D-Umsetzer zu erhalten. Dies macht es möglich, einen Signalverarbeitungsschaltkreis mit hoher Auflösung bei niedrigen Kosten zu realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, ein Hochgeschwindigkeitsverarbeiten zu erzielen, da die Leseoperation mit hoher Auflösung lediglich in der Nähe der Spannung entsprechend den digitalen Daten ausgeführt wird.
Für ein volleres Verständnis der Natur und der Vorteile der Erfindung sollte auf die beigefügte Detailbeschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau eines Signalverarbeitungsschaltkreises angibt.
Fig. 2 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen Betrieb des Signalverarbeitungsschaltkreises von Fig. 1 zeigt.
Fig. 3, die ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau eines Signalverarbeitungsschaltkreises angibt.
Fig. 4 ist eine erläuternde Zeichnung, die ein herkömmliches Bildeingabegerät zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau einer Signalverarbeitungsschaltung zur Verwendung in dem Bildeingabegerät von Fig. 4 zeigt.
Fig. 6, die ein Beispiel eines A/D-Umsetzers in der Signalverarbeitungsschaltung von Fig. 5 zeigt, ist ein Blockdiagramm, das einen schematischen Aufbau eines Flash-Typ-A/D-Umsetzers darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Anhand von Fig. 1 und Fig. 2 diskutiert die folgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Signalverarbeitungsschaltkreis der vorliegenden Erfindung versehen mit: einem Verstärkungsabschnitt 2 zum Verstärken eines kleinen Ausgangssignales von einem Liniensensor 1, einem A/D-Umsetzungssystem 3 zum Umsetzen eines Signales von dem Verstärkungsabschnitt 2 in ein digitales Signal, einem A/D-Umsetzungssystem 4 zum Umsetzen des Signales von dem Verstärkungsabschnitt 2 in ein digitales Signal mit einer Auflösung, die höher als diejenige in dem A/D-Umsetzungssystem 3 ist, und einem Multiplexer 5, der es dem A/D-Umsetzungssystem 4 erlaubt, das digitale Signal freizugeben, wenn kein Fehler in dem A/D-Umsetzungssystem 4 vorliegt, und der es dem A/D-Umsetzungssystem 3 erlaubt, das digitale Signal bei dem Ereignis eines Fehlers in dem A/D-Umsetzungssystem 4 freizugeben.
Das A/D-Umsetzungssystem 3 ist versehen mit: einem Schwarzkorrekturwert- Speicherabschnitt 11, einem D/A-Umsetzer 12 zum Digital-Analog-Umsetzen von Daten von dem Schwarzkorrekturwert-Speicherabschnitt 11, einer Analog-Subtraktionsschaltung 13 zum Subtrahieren eines Ausgangssignales von dem D/A- Umsetzer 12 von einem Ausgangssignal von dem Verstärkungsabschnitt 2 und einem A/D-Umsetzer 14 (der erste A/D-Umsetzer) zum Analog/Digital-Umsetzen eines Signales von der Analog-Subtraktionsschaltung 13.
Das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung, das von dem A/D-Umsetzer 14 erhalten ist, wird in den Datenspeicherabschnitt 21 geschrieben, der weiter unten näher erläutert werden wird, und das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung entsprechend dem Einlinienteil, das in dem Datenspeicherabschnitt 21 gespeichert ist, wird bei einer Analog/Digital-Umsetzung für die nächste Linie verwendet.
Das A/D-Umsetzungssystem 3 ist außerdem versehen mit: einem Weißkorrekturwert-Speicherabschnitt 15, einer Digital-Subtraktionsschaltung 16 zum Subtrahieren von Daten von dem Schwarzkorrekturwert-Speicherabschnitt 11 von Daten von dem Weißkorrekturwert-Speicherabschnitt 15 und einem D/A-Umsetzer 17 zum Digital/Analog-Umsetzen eines Ausgangssignales von der Digital-Subtraktionsschaltung 16.
Die Bezugsspannung (Vref-) für die untere Grenze von dem A/D-Umsetzer 14 wird auf 0 V (Massepegel) gesetzt, und die Bezugsspannung (Vref+) für die obere Grenze wird auf die Ausgangsspannung von D/A-Umsetzer 17 gesetzt.
Hier bilden in dem A/D-Umsetzungsystem 3 der Schwarzkorrekturwert-Speicher abschnitt 11, der Weißkorrekturwert-Speicherabschnitt 15, die Digital-Subtraktionsschaltung 16 und der D/A-Umsetzer 17 die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung.
Das A/D-Umsetzungssystem 4 ist versehen mit: einem Datenspeicherabschnitt 21 zum Speichern des Ergebnisses einer Analog/Digital-Umsetzung, die von einer Linie unmittelbar vor der gerade durch den Liniensensor gelesenen Linie erhalten ist, einer Subtraktionsschaltung 22 zum Subtrahieren eines Wertes X (der später beschrieben werden wird) von Daten von dem Datenspeicherabschnitt 21, einem D/A-Umsetzer 23 zum Digital/Analog-Umsetzen eines Ausgangssignales von der Subtraktionsschaltung 22, einem A/D-Umsetzer 24 (zweiter A/D-Umsetzer) zum Analog/Digital-Umsetzen eines Ausgangssignales von der analogen Subtraktionsschaltung 13 in dem Analog/Digital-Umsetzungssystem 3 und einer digitalen Additionsschaltung 25 zum Addieren des Ausgangssignales von dem A/D-Umsetzer 24 und des Ausgangssignales von der Subtraktionsschaltung 22.
Der A/D-Umsetzer 24 gibt ein Fehlersignal in dem Fall eines Fehlers frei, und das Fehlersignal wird in einen Wählanschluß des Multiplexers 5 eingegeben.
Das A/D-Umsetzungssystem 4 ist außerdem versehen mit einer Additionsschaltung 26 zum Addieren des Wertes X zu Daten von dem Datenspeicherabschnitt 21 und einem D/A-Umsetzer 27 zum Digital/Analog-Umsetzen eines Ausgangssignales von der Additionsschaltung 26.
Die Bezugsspannung für die untere Grenze (Vref-) des A/D-Umsetzers 24 ist auf die Ausgangsspannung des D/A-Umsetzers 23 eingestellt, und die Bezugsspannung für die obere Grenze (Vref+) ist auf die Ausgangsspannung des D/A-Umsetzers 27 eingestellt.
Hier bilden in dem A/D-Umsetzungssystem 4 die Subtraktionsschaltung 22, der D/A-Umsetzer 23, die Additionsschaltung 26 und der D/A-Umsetzer 27 die zweite Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung.
Darüber hinaus wird ein Ausgangssignal von dem D/A-Umsetzer 17 in dem A/D- Umsetzungssystem 3 in die Bezugseingänge (ref) der D/A-Umsetzer 23 und 27 eingespeist.
Bei der oben erläuterten Anordnung wird das Signal von dem Liniensensor 1 durch den Verstärkungsabschnitt 2 verstärkt, und das sich ergebende Ausgangssignal von dem Verstärkungsabschnitt 2 wird in die analoge Subtraktionsschaltung 13 eingegeben. In der analogen Substraktionsschaltung 13 wird das Ausgangssignal von dem D/A-Umsetzer 12 von dem Ausgangssignal von dem Verstärkungsabschnitt 2 subtrahiert. Dann wird das Ausgangssignal von der analogen Subtraktionsschaltung 13 in den A/D-Umsetzer 14 in dem A/D-Umsetzungssystem 3 sowie in den A/D-Umsetzer 24 in dem A/D-Umsetzungssystem 4 eingespeist, wo die Analog/Digital-Umsetzung ausgeführt wird.
Wenn das Ausgangssignal von dem Verstärkungsabschnitt 2 als s festgelegt ist und die Daten von dem Schwarzkorrekturwert-Speicherabschnitt 11 als B definiert sind, wird das in die A/D-Umsetzer 14 und 24 einzugebende Signal durch s-b dargestellt. Hier ist b ein analoger Wert entsprechend zu B. In ähnlicher Weise sind in der folgenden Beschreibung digitale Daten durch einen großen Buchstaben dargestellt, und der entsprechende analoge Wert wird durch den entsprechenden kleinen Buchstaben wiedergegeben.
Wenn angenommen wird, daß Daten von dem Weißkorrekturwert-Speicherabschnitt 15 durch W gegeben sind, dann gelten in dem A/D-Umsetzer 14 Vref+ = w-b und Vref- = 0.
Daher wird das Ausgangssignal von dem A/D-Umetzungssystem 3, d. h. das Ausgangssignal von dem A/D-Umsetzer 14, durch S - B - 0 = S - B dargestellt, und die Auflösung wird durch (w - b)/2n in dem Fall des A/D-Umsetzers 14 mit n-Bits wiedergegeben.
Unter der Annahme, daß das Ergebnis der Analog-Digital-Umsetzung in der vorangehenden Linie, gespeichert in dem Datenspeicherabschnitt 21, durch (S - B)' gegeben ist, gelten in dem A/D-Umsetzer 24 Vref+ = (s-b)' + x sowie Vref- = (s b)' - x, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In ähnlicher Weise zeigt in der folgenden Beschreibung das Strichsymbol (') das Ergebnis der Analog-Digital-Umsetzung in der Linie unmittelbar vor einer gerade durch den Liniensensor gelesenen Linie an.
Daher wird das Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 24 duch S - B = (S - B)' + X dargestellt, und die Auflösung beträgt 2x/2n in dem Fall des A/D-Umsetzers 24 mit n-Bits. Somit wird das Ausgangssignal des A/D-Umsetzungssystems 4, d. h. das Ausgangssignal der digitalen Additionsschaltung 25, durch S - B dargestellt, und die Auflösung beträgt 2x/2n.
Wenn hier eine Beziehung oder Korrelation zwischen einer gerade durch den Liniensensor 1 gelesenen Linie und der vorangehenden Linie vorliegt, ist es möglich, den Wert X auf einen Wert einzustellen, der (S - B)' - X < S - B < (S B)' + X erfüllt und der wesentlich kleiner als S - B ist. In diesem Fall wird die Auflösung des A/D-Umsetzungssystems 4, nämlich 2x/2n, wesentlich kleiner als die Auflösung des A/D-Umsetzungssystems 3, nämlich (w - b) / 2n. Mit anderen Worten, selbst wenn A/D-Umsetzer 14 und 24 mit der gleichen Auflösung von n Bits verwendet werden, ist es möglich, ein Ergebnis einer Analog/Digital-Umsetzung mit höherer Auflösung in dem A/D-Umsetzungssystem 4 als in dem A/D-Umsetzungssystem 3 zu erhalten.
Dies macht es möglich, eine Signalverarbeitungsschaltung mit einer hohen Auflösung bei niederen Kosten zu realisieren. Da darüber hinaus die Leseoperation lediglich innerhalb eines schmalen Spannungsbereiches von (s - b)' + x bis (s - b)' - x ausgeführt wird, wird es möglich, ein Hochgeschwindigkeitsverarbeiten vorzusehen.
Wenn hier in dem Fall eine gerade gelesene Linie reinweiß und die vorangehende Linie tiefschwarz ist, d. h. wenn kaum irgendeine Korrelation oder Beziehung zwischen den zwei Linien vorliegt, ist es manchmal nicht möglich (S - B)' - X < S - B < (S - B)' + X zu erfüllen. In diesem Fall hat der A/D-Umsetzer 24 einen Überlauf oder einen Unterlauf und ist nicht in der Lage, ein korrektes Ergebnis einer Analog/Digital-Umsetzung zu liefern.
Selbst wenn jedoch in der Signalverarbeitungsschaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der A/D-Umsetzer 24 einen Überlauf oder einen Unterlauf hat, wählt der Multiplexer 5 das Ergebnis der Analog-Digital-Umsetzung in dem A/D- Umsetzungssystem 3 und gibt das gewählte Ergebnis aus. Somit ist es möglich, das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung mit normaler Auflösung zu erhalten, d. h. mit der Auflösung von (w - b)/2n, selbst wenn kaum irgendeine Korrelation zwischen den zwei Linien besteht.
Darüber hinaus sendet der A/D-Umsetzer 24, wenn dieser einen Überlauf oder einen Unterlauf hat, ein Fehlersignal zu dem Multiplexer 5 nicht für jede Linie, sondern für jedes Pixel auf der Linie: daher wählt der Multiplexer 5 entweder das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung des A/D-Umsetzungssystems 3 oder das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung des A/D-Umsetzungssystems 4 für jedes Pixel und gibt das gewählte Ergebnis aus. Diese Anordnung macht es möglich, ein Ergebnis einer Analog/Digital-Umsetzung mit hoher Auflösung für nahezu alle Pixels in dem Fall von normalen Bildern zu erhalten, die im Kontrast selten abrupte Änderungen haben.
Weiterhin wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Ausgangssignal des D/A-Umsetzers 17 in dem A/D-Umsetzungssystem 3, d. h. w - b, in die Bezugseingänge (ref) der D/A-Umsetzer 23 und 27 eingegeben; dies erlaubt es den D/A-Umsetzern 23 und 27, immer Digital/Analog-Umsetzungen über den gesamten Bereich von W - B auszuführen.
In dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel wird das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung in der Linie unmittelbar vor der gerade gelesenen Linie in dem Datenspeicherabschnitt 21 gespeichert. Jedoch ist dies nicht notwendigerweise auf die Linie unmittelbar vor einer gerade gelesenen Linie begrenzt, und ein Ergebnis einer Analog/Digital-Umsetzung in irgendeinem Pixel kann in dem Datenspeicherabschnitt 21 gespeichert werden, solange es ein Pixelteil ist, der in der Nähe eines Pixels gelegen ist, das gerade gelesen wird.
Das heißt, wenn in der oben erläuterten Signalverarbeitungsschaltung beabsichtigt ist, das Ergebnis einer Analog/Digital-Umetzung mit einer Auflösung von 10 Bits zu erhalten, indem beispielsweise die A/D-Umsetzer 14 und 24 mit einer Auflösung von 8 Bits verwendet werden, wird der Wert von X so bestimmt, daß die folgende Gleichung erfült ist.
2x/2&sup8; = (w - b)/2¹&sup0;
= r/4
Hier bedeutet r die Auflösung des A/D-Umsetzers 14, d. h. (w - b)/2&sup8;. Daher wird X so bestimmt, daß die folgende Gleichung erfüllt ist.
x = 2&sup8;/2 · 4)r = 32r
Zusätzlich werden die in dem Datenspeicherabschnitt 21 zu speichernden Daten lediglich als Bezugswerte angesehen, um den Eingabebereich des A/D-Umsetzers 24 einzustellen. Daher liefern in diesem Beispiel 8 Bits eine ausreichende Genauigkeit. Um in dem Fall der Daten mit 8 Bits den Ausgang des Datenspeicherabschnittes 21 auf 10 Bits zu dehnen, werden 2 Bits an einer Position niedriger Ordnung addiert, und diese werden auf 0 gesetzt. Das gleiche gilt in dem Fall des Ausganges des A/D-Umsetzers 14.
Anhand von Fig. 3 erläutert die folgende Beschreibung ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hier sind zur Vereinfachung der Erläuterung diejenigen Baueile, die die gleichen Funktionen haben und die in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren Beschreibung wird weggelassen. Die Signalverarbeitungsschaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist insofern von derjenigen des oben erläuterten Ausführungsbeispiels verschieden, daß ein A/D-Umsetzer 31 (der erste und zweite A/D-Umsetzer), der gemeinsam in dem A/D-Umsetzungssystem 3 sowie in dem A/D-Umsetzungssystem 4 verwendet ist, anstelle der A/D-Umsetzer 14 und 24 installiert ist, und daß ein Schaltkreis 32 zum Schalten von Spannungen, die an Vref+ und Vref- des A/D-Umsetzers 31 anzulegen sind, installiert ist. Hier macht diese Änderung den Multiplexer 5 unnötig.
In der oben beschriebenen Anordnung wird das Signal von dem Liniensensor 1 durch den Verstärkungsabschnitt 2 verstärkt, und das Ausgangssignal von dem Verstärkungsabschnitt 2 wird in die analoge Subtraktionsschaltung 13 eingegeben. In der analogen Subtraktionsschaltung 13 wird das Ausgangssignal von dem D/A-Umsetzer 12 von dem Ausgangssignal von dem Verstärkungsabschnitt 2 subtrahiert. Dann wird das Ausgangssignal von der analogen Subtraktionsschaltung 13 in den A/D-Umsetzer 31 eingegeben, wo eine Analog/Digital-Umsetzung mit einer normalen Auflösung auf einer Linie durch das A/D-Umsetzungssystem 3 durchgeführt wird, und sodann wird eine Analog/Digital-Umsetzung mit einer hohen Auflösung auf der gleichen Linie durch das A/D-Umsetzungssystem 4 vorgenommen.
Wenn die Analog/Digital-Umsetzung durch das A/D-Umsetzungssystem 3 durchgeführt wird, wird der Schaltkreis 32 zu der Seite des A/D-Umsetzungssystems 3 durch eine (nicht gezeigte) Steuereinrichtung geschaltet. Somit werden Vref+ und Vref- des A/D-Umsetzers 31 jeweils auf die Ausgangsspannung (d. h. w - b) von dem D/A-Umsetzer 17 und 0 V (d. h. Massepegel) in der gleichen Weise wie in dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel gesetzt.
Daher wid das Ausgangssignal des A/D-Umsetzungssystems 3, d. h. das Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 31, durch S - B in der gleichen Weise wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellt, und dessen Auflösung beträgt (w - b)/2n in dem Fall des A/D-Umsetzers 31 mit n-Bits.
Das Ergebnis dieser Analog/Digital-Umsetzung wird in den Datenspeicherabschnitt 21 geschrieben und aus dem Dtenspeicherabschnitt 21 gelesen, wenn die Analog/Digital-Umsetzung durch das A/D-Umsetzugnssystem 4 durchgeführt wird.
Wenn die Analog/Digital-Umsetzung durch das A/D-Umsetzungssystem 4 durchgeführt wird, wird der Schaltkreis 32 zu der Seite des A/D-Umsetzungssystems 4 durch die Steuereinrichtung geschaltet. Somit werden Vref+ und Vref des A/D- Umsetzers 31 jeweils auf die Ausgangsspannung (d. h. (s - b)' + x) von dem D/A- Umsetzer 27 und die Ausgangsspannung (d. h. (s - b)' - x) von dem A/D-Umsetzer 23 in der gleichen Weise wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gesetzt. Hier stellt das Strichsymbol (') das Ergebnis der durch das A/D-Umsetzungssystem 3 durchgeführten Analog/Digital-Umsetzung dar.
Daher wird das Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 31 durch S - B - (S - B)' + X in der gleichen Weise wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellt, und dessen Auflösung beträgt 2x/2n in dem Fall des A/D-Umsetzers 31 mit n-Bits. Somit wird das Ausgangssignal des A/D-Umsetzungssystems 4, d. h. das Ausgangssignal der digitalen Additionsschaltung 25, durch S - B dargestellt, und dessen Auflösung beträgt 2x/2n.
Da die A/D-Umsetzungsysteme 3 und 4 Analog/Digital-Umsetzungen an der gleichen Linie durchführen, ist es hier möglich, den Wert X auf einen Wert zu setzen, der immer (S - B)' - X < S - B < (S - B)' + X erfüllt und der kleiner als S - B ist. Daher ist die Auflösung des A/D-Umsetzungssystems 4, nämlich 2x/2n, im wesentlichen kleiner als die Auflösung des A/D-Umsetzungssystems 3, nämlich (w - b)/2n. Mit anderen Worten, selbst wenn die A/D-Umsetzer 14 und 24 mit der gleichen Auflösung von n Bits verwendet werden, liefert das A/D-Umsetzungs system 4 ein Ergebnis einer Analog/Digital-Umsetzung mit einer höheren Auflösung als das A/D-Umsetzungssystem 3.
Darüber hinaus wird es möglich, den Wert X auf einen Wert zu setzen, der viel kleiner als derjenige in dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist; dies macht es möglich, eine höhere Auflösung als in dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel zu erreichen.
Weiterhin wird bei dieser Anordnung der A/D-Umsetzer 31 gemeinsam in dem A/- D-Umsetzungssystem 3 sowie in dem A/D-Umsetzungssystem 4 verwendet. Dies macht es möglich, die Kosten der Signalverarbeitungsschaltung mehr als in dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel zu reduzieren.
Für die insoweit beschriebene Erfindung ist es offenbar, daß sie in verschiedener Weise ausgeführt werden kann. Derartige Änderungen werden nicht als eine Abweichung von dem Bereich der Erfindung angesehen, und alle solchen Modifikationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sollen in den Bereich der folgenden Patentansprüche eingeschlossen sein.

Claims

1. Signalverarbeitungsschaltung, umfassend:

- einen ersten und zweiten A/D-Umsetzer (14, 24) zum Umsetzen einer analogen Spannung in digitale Daten,

- eine erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (11, 15, 16, 17) zum Einstellen einer Bezugsspannung für eine untere Grenze und einer Bezugsspannung für eine obere Grenze für den ersten A/D-Umsetzer,

- einen Datenspeicherabschnitt (21) zum Speichern der digitalen Daten, die durch den ersten A/D-Umsetzer (14) erhalten sind, und

- eine zweite Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (22, 23, 26, 27) zum Einstellen einer Bezugsspannung Vref- für eine untere Grenze für den zweiten A/D- Umsetzer (24) auf eine Spannung, die niedriger als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt (2) gespeicherten digitalen Daten ist und die höher ist als die Bezugsspannung für die untere Grenze, die durch die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung eingestellt ist, sowie zum Einstellen einer Bezugsspannung Vref+ für eine obere Grenze für den zweiten A/D-Umsetzer (24) auf eine Spannung, die höher als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt (21) gespeicherten digitalen Daten ist, und die niedriger als die Bezugsspannung für die obere Grenze ist, die durch die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (11, 15, 16, 17) eingestellt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (22, 23, 26, 27) eine Subtraktionsschaltung (22) umfaßt, die von den in dem Datenspeicherabschitt (21) gespeicherten digitalen Daten einen Wert X subtrahiert, der kleiner als eine Hälfte einer Differenz zwischen den Bezugsspannungen für die obere Grenze und die untere Grenze des ersten A/D-Umsetzers (14) ist,

die Signalverarbeitungsschaltung außerdem eine Additionsschaltung (25) aufweist, die zum Erzeugen von digitalen Daten, die von der Signalverarbeitungsschaltung auszugeben sind, die durch den zweiten A/D-Umsetzer (24) ausgegebeen digitalen Daten und ein Ausgangssignal von der Subtraktionsschaltung (22) addiert, und

ein Multiplexer (5) mit den ersten und zweiten A/D-Umsetzern (14, 24) verbunden ist, welcher

(A) wenn eine Korrelation zwischen einer gerade durch einen Liniensensor (1) gelesenen Linie und der vorangehenden Linie besteht, es dem zweiten A/D-Umsetzer (24) erlaubt, das digitale Signal durch die Additionsschaltung (25) freizugeben, wobei der Wert X die Ungleichung

(S - B)'- X < S - B < (S - B)'+X

erfüllt und im wesentlichen kleiner als (S - B) ist, wobei

S gleich zu digitalen Daten entsprechend dem Ausgangssignal eines Verstärkungsabschnittes (2) ist, der mit dem Liniensensor (1) verbunden ist,

B gleich zu digitalen Daten von einem Schwarzkorrekturwert-Speicherabschnitt (11) ist, der in der ersten Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (11, 15, 16, 17) enthalten ist, und

die Bezugsspannung Vref+ durch den digitalanalog-umgesetzten Wert von (S - B)' + X definiert ist,

sowie die Bezugsspannung

Vref- durch den digital-analog-umgesetzten Wert von (S - B)' - X definiert ist,

wobei das Strichsymbol (') das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung in der Linie unmittelbar vor einer gerade durch den Liniensensor (1) gelesenen Linie angibt,

und welcher

(B) wenn es nicht möglich ist, die obige Ungleichung zu erfüllen und der zweite A/- D-Umsetzer (24) einen Überlauf oder einen Unterlauf hat, es dem ersten A/D-Umsetzer (14) erlaubt, das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung freizugeben.

2. Signalverarbeitungsschaltung, umfassend:

- eine erste Bezugsspannungs-Einstelleinrlchtung (11, 15, 16, 17) zum Einstellen einer Bezugsspannung für eine untere Grenze und einer Bezugsspannung für eine obere Grenze für den erstenA/D-Umsetzer,

- einen Datenspeicherabschnitt (21) zum Speichern der durch den ersten A/- D-Umsetzer (14) erhaltenen digitalen Daten, und

- eine zweite Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (22, 23, 26, 27) zum Einstellen einer Bezugsspannung Vref- für eine untere Grenze für den zweiten A/D- Umsetzer (24) auf eine Spannung, die niedriger als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt (21) gespeicherten digitalen Daten ist und die höher als die Bezugsspannung für die untere Grenze ist, die durch die erste Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung eingestellt ist, sowie zum Einstellen einer Bezugsspannung Vref+ für eine obere Grenze für den zweiten A/D-Umsetzer (24) auf eine Spannung, die höher als die Spannung entsprechend den in dem Datenspeicherabschnitt (21) gespeicherten digitalen Daten ist, und die niedriger als die Bezugsspannung für die obere Grenze ist, die durch die erste Bezugsspannungs- Einstelleinrichtung (11, 15, 16, 17) eingestellt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (22, 23, 26, 27) eine Subtraktionsschaltung (22) umfaßt, die von den in dem Datenspeicherabschitt (21) gespeicherten digitalen Daten einen Wert X subtrahiert, der kleiner als eine Hälfte einer Differenz zwischen den Bezugsspannungen für die obere Grenze und die untere Grenze des ersten A/D-Umsetzer (14) ist,

die Signalverarbeitungsschaltung außerdem eine Additionsschaltung (25) umfaßt, die, um digitale Daten zu erzeugen, die von der Signalverarbeitungsschaltung auszugeben sind, die durch den zweiten A/D-Umsetzer (24) ausgegebenen digitalen Daten und ein Ausgangssignal von der Subtraktionsschaltung (22) addiert, und

ein einziger A/D-Umsetzer (31) für den ersten und zweiten A/D-Umsetzer (14, 24) in gemeinsamer Weise verwendet wird und ein Schaltkreis (32), der mit dem A/D-Umsetzer (31) verbunden ist, vorgesehen ist, um die Bezugsspannung für die untere Grenze und die Bezugsspannung für die obere Grenze für den A/D-Umsetzer (31) auf Spannungen zu schalten, die durch die erste Bezugsspannungs- Einstelleinrichtung (11, 15, 16, 17) oder die zweite Bezugsspannungs-Einstelleinrichtung (22, 23, 26, 27) eingestellt sind, um es dadurch dem A/D-Umsetzer (32) zu erlauben, die digitalen Daten durch den Addierer (25) freizugeben, wobei der Wert X die Ungleichung

(S-B)' - X < S - B < (S - B)'+ X

erfüllt und im wesentlichen kleiner ist als (S - B), wobei S gleich zu digitalen Daten entsprechend dem Ausgangssignal eines mit dem Liniensensor (1) verbundenen Verstärkungabschnittes (2) ist,

B gleich zu digitalen Daten von einem Schwarzkorrekturwert-Speicherabschnitt (1) ist, der in der ersten Bezugspannungs-Einstelleinrichtung (11, 15, 16, 17) enthalten ist, und

die Bezugsspannung

Vref+ durch den digitalanalog-umgesetzten Wert von (S - B)' + X definiert ist,

sowie die Bezugsspannung

Vref- durch den digital-analog-umgesetzten Wert von (S - B)' - X definiert ist,

wobei das Strichsymbol (') das Ergebnis der Analog/Digital-Umsetzung in der Linie unmittelbar vor einer gerade durch den Liniensensor (1) gelesenen Linie angibt.

3. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, bei der der zweite A/D- Umsetzer (24), wenn ein Überlauf oder Unterlauf auftritt, ein Fehlersignal zu dem Multiplexer (5) für jedes Pixel sendet.

4. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, bei der die zweite Bezugsspannungs-Eintelleinrichtung (22, 23, 26, 27) aufweist:

eine Additionsschaltung (26) zum Addieren des Wertes X, der kleiner als eine Hälfte der Differenz zwischen der Bezugsspannung für die obere Grenze und der Bezugsspannung für die untere Grenze für den ersten A/D-Umsetzer ist, zu digitalen Daten, die in dem Datenspeicherabschnitt gespeichert sind, und zum Aus geben der sich ergebenden Daten,

einen ersten D/A-Umsetzer (27) zum Umsetzen des Ausgangssignales von der Additionsschaltung (26) in eine analoge Spannung und zum Ausgeben der analogen Spannung als die Bezugsspannung für die obere Grenze für den zweiten A/- D-Umsetzer (24),

eine Subtraktionsschaltung (22) zum Subtrahieren des Wertes von den in dem Datenspeicherabschnitt (21) gespeicherten digitalen Daten und zum Ausgeben des sich ergebenden Wertes und

einen zweiten D/A-Umsetzer (23) zum Umsetzen des Ausgangssignales von der Subtraktionsschaltung (22) in eine analoge Spannung und zum Ausgeben der analogen Spannung als die Bezugsspannung für die untere Grenze für den zweiten A/D-Umsetzer (24).