JP2005303934A - Image scanner and method, and program - Google Patents

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和久 小泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image scanner and method, in which a high-accuracy CDS output can be obtained even when a plurality of CCD chips on a CIS operate at high speed, and to provide a program. <P>SOLUTION: An image scanner comprises a CCD chip stream 11 which outputs an analog image signal ϕOS, a sample/hold circuit 14 which includes a correlative double sampling operation mode and samples the analog image signal ϕOS, and a sampling pulse generating circuit 13 for outputting sampling pulses ϕCL, ϕSH to the sample/hold circuit 14. The sampling pulse generating circuit 13 specifies a CCD chip that is outputting the analog image signal ϕOS at present, by counting the number of CCD driving clocks ϕM from a horizontal synchronizing signal ϕHsync and if the number of fundamental clocks ϕCLK becomes the number of clocks set for the CCD chip for each specified CCD chip, sampling pulses ϕCL, ϕSH are outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画像読取り装置及び方法、並びにプログラムに関し、特に、CCDから出力されるアナログ画像信号をサンプリングする画像読取り装置及び方法、並びにプログラムに関する。   The present invention relates to an image reading apparatus and method, and a program, and more particularly, to an image reading apparatus and method for sampling an analog image signal output from a CCD, and a program.

画像読取り装置がマルチチップ型のCMOSイメージセンサ(CIS)を有する場合、CCDチップから出力されるアナログ画像信号は、その信号検出時に発生するリセットノイズや、出力バッファによる1/fノイズを含み、これらのノイズは、従来、相関2重サンプリング(CDS)法により除去されていた(例えば、特許文献1参照)。   When the image reading apparatus has a multi-chip type CMOS image sensor (CIS), the analog image signal output from the CCD chip includes reset noise generated when the signal is detected and 1 / f noise due to the output buffer. Has been conventionally removed by a correlated double sampling (CDS) method (see, for example, Patent Document 1).

図5は、従来のCDS回路の概略構成を示す図であり、図6は、図5のCDS回路の作動を説明するのに用いられるタイミングチャートである。   FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional CDS circuit, and FIG. 6 is a timing chart used to explain the operation of the CDS circuit of FIG.

図5において、従来の画像読取り装置は、CCD型光電変換素子(以下「CCD」という)501と、CCD501を駆動する駆動回路502と、CCD501に接続され、後述するクランプパルス生成回路506で生成されたクランプパルスbに基づいて、CCD501から出力されるアナログ画像信号aをクランプするクランプ回路503と、クランプ回路503に接続され、後述するサンプリングパルス生成回路505で生成されたサンプリング周期決定用のサンプリングパルスd,φSHに基づいて、クランプ回路503から出力されたアナログ信号cをサンプリングして、出力信号eを出力するサンプルホールド回路504と、クランプ回路503にクランプパルスbを出力するクランプパルス生成回路506と、サンプルホールド回路504にサンプリングパルスd,φSHを出力するサンプリングパルス生成回路505とを備える。   In FIG. 5, a conventional image reading apparatus is connected to a CCD type photoelectric conversion element (hereinafter referred to as “CCD”) 501, a drive circuit 502 that drives the CCD 501, and a CCD 501, and is generated by a clamp pulse generation circuit 506 described later. A clamp circuit 503 that clamps the analog image signal a output from the CCD 501 based on the clamp pulse b, and a sampling pulse that is connected to the clamp circuit 503 and is generated by a sampling pulse generation circuit 505 that will be described later. a sample hold circuit 504 that samples the analog signal c output from the clamp circuit 503 based on d and φSH and outputs an output signal e; and a clamp pulse generation circuit 506 that outputs a clamp pulse b to the clamp circuit 503 , Sample hall The circuit 504 and a sampling pulse generating circuit 505 that outputs a sampling pulse d, the .phi.SH.

クランプ回路503は、CCD501に接続された直流分遮断用コンデンサ507と、コンデンサ507に接続された出力バッファ510と、コンデンサ507と出力バッファ510の間にスイッチ508を介して接続され、クランプ電位を与える電圧源509とを備え、スイッチ508は、クランプパルス生成回路506からのクランプパルスbに基づいて開閉する。   The clamp circuit 503 is connected to the DC blocking capacitor 507 connected to the CCD 501, the output buffer 510 connected to the capacitor 507, and a switch 508 between the capacitor 507 and the output buffer 510 to give a clamp potential. The switch 508 opens and closes based on the clamp pulse b from the clamp pulse generation circuit 506.

また、サンプルホールド回路504は、クランプ回路503の出力バッファ510にスイッチ511を介して接続された出力バッファ513と、スイッチ511と出力バッファ513の間に接続されたホールドコンデンサ512とを備え、スイッチ511は、サンプリングパルス生成回路10からのサンプリングパルスd,φSHに基づいて開閉する。   The sample hold circuit 504 includes an output buffer 513 connected to the output buffer 510 of the clamp circuit 503 via the switch 511, and a hold capacitor 512 connected between the switch 511 and the output buffer 513. Is opened and closed based on the sampling pulses d and φSH from the sampling pulse generation circuit 10.

CCD501から出力されるアナログ画像信号の波形(負極性)は、図6(a)に示すように、その1画素に対応する期間がリセット期間tR、フィールドスルー期間tF、信号期間tSから構成され、リセットノイズ及び1/fノイズ(ΔV)はフィールドスルー期間tF、信号期間tSの両方に含まれる。   As shown in FIG. 6A, the waveform (negative polarity) of the analog image signal output from the CCD 501 includes a reset period tR, a field-through period tF, and a signal period tS. Reset noise and 1 / f noise (ΔV) are included in both the field through period tF and the signal period tS.

クランプ回路503は、これらのノイズΔVを除去するために、フィールドスルー期間tFの出力信号を図6(b)に示すクランプパルスbにより一定電位Vrにクランプして、クランプ後の波形を取得する(図6(c))。   In order to remove the noise ΔV, the clamp circuit 503 clamps the output signal in the field through period tF to the constant potential Vr by the clamp pulse b shown in FIG. 6B, and obtains a waveform after clamping ( FIG. 6 (c)).

サンプルホールド回路504は、図6(d)に示すサンプリングパルスφSHにより信号期間の波形をサンプルホールドし、これにより、図6(e)に示すようにノイズΔVが除去された信号成分Vsのみを取り出すことができる。   The sample hold circuit 504 samples and holds the waveform of the signal period by the sampling pulse φSH shown in FIG. 6 (d), thereby taking out only the signal component Vs from which the noise ΔV is removed as shown in FIG. 6 (e). be able to.

一般的に、この種の画像読取り装置において、良好な画像信号を取り出すためには、CCD501からのアナログ画像信号に対して、サンプリングパルスd,φSHを適切なタイミング(位相)で与える必要がある。   Generally, in this type of image reading apparatus, in order to extract a good image signal, it is necessary to apply sampling pulses d and φSH to the analog image signal from the CCD 501 at an appropriate timing (phase).

従来、サンプリングパルスd,φSHの位相は、開発初期段階において最適な位相を予想してLSIを作成するか、又は該LSIにおいてサンプリングパルスの位相を変更可能な設定手段を内蔵し、A/D変換後の画像データを解析し、サンプリングパルスの位相を決定する手法がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−125120号公報
Conventionally, the phase of the sampling pulses d and φSH is expected to be the optimum phase at the initial development stage, or an LSI is created, or the LSI has a built-in setting means that can change the phase of the sampling pulse, and A / D conversion is performed. There is a method of analyzing the later image data and determining the phase of the sampling pulse (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-125120 A

しかしながら、マルチチップ型のCMOSイメージセンサ(CIS)の場合、CCD501からのアナログ画像信号出力はCCDチップ毎、温度特性により位相差を生じ、この位相差は、現状の画像クロック(1MHz程度)では、レベル確定時間がサンプリング時間に対して、十分にタイミングマージンがあるため、問題にならないレベルであるが、今後のより一層の高解像度化、高速化要求によりパルス周期が短くなることによって、該位相差の影響が大きくなりCDS動作後の出力信号の精度を低下させることが予想される。   However, in the case of a multi-chip type CMOS image sensor (CIS), the analog image signal output from the CCD 501 causes a phase difference depending on the temperature characteristics for each CCD chip, and this phase difference is the current image clock (about 1 MHz). The level confirmation time is not a problem because there is a sufficient timing margin with respect to the sampling time, but the phase difference will be shortened by shortening the pulse period due to demand for higher resolution and higher speed in the future. It is expected that the accuracy of the output signal after the CDS operation will be reduced.

本発明の目的は、マルチチップ型のCMOSイメージセンサ上の複数のCCDチップが高速動作を行う場合においても、高精度な相関2重サンプリング(CDS)出力を得ることができる画像読取り装置及び方法、並びにプログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an image reading apparatus and method capable of obtaining highly accurate correlated double sampling (CDS) output even when a plurality of CCD chips on a multi-chip type CMOS image sensor perform high-speed operation. And providing a program.

請求項1記載の画像読取り装置は、ライン状のCCDチップ列と、前記CCDチップ列から出力されたアナログ画像信号を所定のサンプリングパルスに基づいてサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記サンプリングパルスを所定の位相で生成するサンプリングパルス生成手段と、前記サンプリングパルスの所定の位相を設定する位相設定手段とを備える画像読取り装置において、前記CCDチップ列のCCDチップ毎のアナログ画像信号波形を検出する波形検出手段を備え、前記位相設定手段は、前記CCDチップ毎に前記CCDチップ毎に検出されたアナログ画像信号波形に基づいて前記サンプリングパルスの所定の位相を設定し、前記サンプリングパルス生成手段は、前記設定された所定の位相に基づいて前記CCDチップ毎に前記サンプリングパルスを生成する位相を切り替えることを特徴とする。   2. The image reading apparatus according to claim 1, wherein a line-shaped CCD chip array, sample hold means for sample-holding an analog image signal output from the CCD chip array based on a predetermined sampling pulse, and the sampling pulse being predetermined. In an image reading apparatus comprising sampling pulse generation means for generating a phase of the sampling pulse and phase setting means for setting a predetermined phase of the sampling pulse, waveform detection for detecting an analog image signal waveform for each CCD chip in the CCD chip array The phase setting means sets a predetermined phase of the sampling pulse based on the analog image signal waveform detected for each CCD chip for each CCD chip, and the sampling pulse generation means The CCD chip based on the predetermined phase And wherein said switching the phase of generating the sampling pulses.

請求項2記載の画像読取り装置は、請求項1記載の画像読取り装置において、前記位相設定手段は、前記サンプリングパルスを生成する位相を前記CCDチップ毎のレジスタ値に基づいて設定することを特徴とする。   2. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the phase setting means sets the phase for generating the sampling pulse based on a register value for each CCD chip. To do.

上記目的を達成するために、請求項3記載の画像読取り方法は、ライン状のCCDチップ列から出力されたアナログ画像信号を所定のサンプリングパルスに基づいてサンプルホールドするサンプルホールドステップと、前記サンプリングパルスを所定の位相で生成するサンプリングパルス生成ステップと、前記サンプリングパルスの所定の位相を設定する位相設定ステップとを備える画像読取り方法において、前記CCDチップ列のCCDチップ毎のアナログ画像信号波形を検出する波形検出ステップを備え、前記位相設定ステップは、前記CCDチップ毎に前記CCDチップ毎に検出されたアナログ画像信号波形に基づいて前記サンプリングパルスの所定の位相を設定し、前記サンプリングパルス生成ステップは、前記設定された所定の位相に基づいて前記CCDチップ毎に前記サンプリングパルスを生成する位相を切り替えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image reading method according to claim 3, wherein the analog image signal output from the line-shaped CCD chip array is sampled and held based on a predetermined sampling pulse, and the sampling pulse. In an image reading method comprising a sampling pulse generation step for generating a predetermined phase of the sampling pulse and a phase setting step for setting a predetermined phase of the sampling pulse, an analog image signal waveform for each CCD chip in the CCD chip row is detected. A waveform detection step, wherein the phase setting step sets a predetermined phase of the sampling pulse based on an analog image signal waveform detected for each CCD chip for each CCD chip, and the sampling pulse generation step includes: The set predetermined position And it switches the phase of generating the sampling pulse for each of the CCD chip based on.

請求項4記載の画像読取り方法は、請求項3記載の画像読取り方法において、前記位相設定ステップは、前記サンプリングパルスを生成する位相を前記CCDチップ毎のレジスタ値に基づいて設定することを特徴とする。   The image reading method according to claim 4, wherein the phase setting step sets a phase for generating the sampling pulse based on a register value for each CCD chip. To do.

上記目的を達成するために、請求項5記載のプログラムは、ライン状のCCDチップ列から出力されたアナログ画像信号を所定のサンプリングパルスに基づいてサンプルホールドするサンプルホールドモジュールと、前記サンプリングパルスを所定の位相で生成するサンプリングパルス生成モジュールと、前記サンプリングパルスの所定の位相を設定する位相設定モジュールとをコンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記CCDチップ列のCCDチップ毎のアナログ画像信号波形を検出する波形検出手モジュールをコンピュータに実行させ、前記位相設定モジュールは、前記CCDチップ毎に前記CCDチップ毎に検出されたアナログ画像信号波形に基づいて前記サンプリングパルスの所定の位相を設定し、前記サンプリングパルス生成モジュールは、前記設定された所定の位相に基づいて前記CCDチップ毎に前記サンプリングパルスを生成する位相を切り替えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a program according to claim 5 includes: a sample hold module that samples and holds an analog image signal output from a line-shaped CCD chip array based on a predetermined sampling pulse; A waveform for detecting an analog image signal waveform for each CCD chip in the CCD chip array in a program that causes a computer to execute a sampling pulse generation module that generates a phase of the sampling pulse and a phase setting module that sets a predetermined phase of the sampling pulse A detection module is executed by a computer, and the phase setting module sets a predetermined phase of the sampling pulse based on an analog image signal waveform detected for each CCD chip for each CCD chip, and Generating module, and also changes a phase of generating the sampling pulse for each of the CCD chip, based on the set predetermined phase.

請求項1記載の画像読取り装置及び請求項3記載の画像読取り方法、並びに請求項5記載のプログラムによれば、CCDチップ毎にCCDチップ毎に検出されたアナログ画像信号波形に基づいてサンプリングパルスの所定の位相を設定し、設定された所定の位相に基づいてCCDチップ毎にサンプリングパルスを生成する位相を切り替えるので、マルチチップ型のCMOSイメージセンサ上の複数のCCDチップが高速動作を行う場合においても、高精度な相関2重サンプリング(CDS)出力を得ることができる。   According to the image reading apparatus according to claim 1, the image reading method according to claim 3, and the program according to claim 5, the sampling pulse is generated based on the analog image signal waveform detected for each CCD chip for each CCD chip. When a predetermined phase is set and the phase for generating a sampling pulse is switched for each CCD chip based on the set predetermined phase, when a plurality of CCD chips on a multi-chip type CMOS image sensor perform high-speed operation In addition, a highly accurate correlated double sampling (CDS) output can be obtained.

請求項2記載の画像読取り装置及び請求項4記載の画像読取り方法によれば、サンプリングパルスを生成する位相をCCDチップ毎のレジスタ値に基づいて設定するので、請求項1による効果を確実に奏することができる。   According to the image reading apparatus according to claim 2 and the image reading method according to claim 4, since the phase for generating the sampling pulse is set based on the register value for each CCD chip, the effect of claim 1 can be obtained reliably. be able to.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る画像読取り装置のブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1において、本発明の実施の形態に係る画像読取り装置は、後述するCCD駆動回路12から出力された水平同期信号φHsync、CCD駆動クロックφM、及び画素リセット信号φRSに基づいてアナログ画像信号φOSを出力し、マルチチップ型のCMOSイメージセンサ(CIS)を構成するライン状の複数、例えば3チップ構成のCCDチップ列11と、CDS列11に接続され、相関2重サンプリング(CDS)動作モード、及び基準電圧Vrefを一定とするDC直結モードを有すると共に、後述するパルス生成回路13で生成されたサンプリング周期決定用のサンプリングパルスφCL,φSHに基づいてCCDチップ列11から出力されたアナログ画像信号φOSをサンプリングするサンプルホールド回路14と、サンプルホールド回路14に接続され、後述するパルス生成回路13で生成された変換速度設定パルスφADに基づいて、サンプルホールド回路14から出力されたアナログ画像信号をデジタル信号に変換するnビット、例えば8ビットデータのA/D変換回路15と、CCDチップ列11を駆動するためにCCDチップ列11にCCD画素クロックφM、画素リセットパルスφRS、水平同期信号φHsyncを出力するCCD駆動回路12と、サンプルホールド回路14にサンプリングパルスφCL,φSHを出力すると共に、A/D変換回路15に変換速度決定パルスφADを出力するサンプリングパルス生成回路13と、A/D変換回路15から出力されるデジタル信号を受信すると共に、CCD駆動回路12及びパルス生成回路13を制御する制御回路16とを備える。   1, the image reading apparatus according to the embodiment of the present invention generates an analog image signal φOS based on a horizontal synchronization signal φHsync, a CCD drive clock φM, and a pixel reset signal φRS output from a CCD drive circuit 12 described later. A plurality of line-shaped, for example, 3-chip CCD chip arrays 11 constituting a multi-chip type CMOS image sensor (CIS), and a correlated double sampling (CDS) operation mode connected to the CDS array 11; An analog image signal φOS output from the CCD chip array 11 based on sampling pulses φCL and φSH for determining a sampling period generated by a pulse generation circuit 13 to be described later has a DC direct connection mode in which the reference voltage Vref is constant. Sample hold circuit 14 to sample and sample N-bit, for example 8-bit data, which is connected to the yield circuit 14 and converts the analog image signal output from the sample-and-hold circuit 14 into a digital signal based on the conversion speed setting pulse φAD generated by the pulse generation circuit 13 described later. A / D conversion circuit 15, a CCD drive circuit 12 for outputting a CCD pixel clock φM, a pixel reset pulse φRS, and a horizontal synchronization signal φHsync to the CCD chip row 11 to drive the CCD chip row 11, and a sample hold circuit 14 Sampling pulses φCL and φSH at the same time, a sampling pulse generation circuit 13 for outputting a conversion speed determination pulse φAD to the A / D conversion circuit 15, and a digital signal output from the A / D conversion circuit 15; Control for controlling the CCD drive circuit 12 and the pulse generation circuit 13. And a circuit 16.

制御回路16は、CCD駆動回路12及びパルス生成回路13の駆動制御及び設定を行うCPU17と、制御プログラム及び必要なデータを格納するメモリ18とを備える。サンプリングパルス生成回路13が変換速度決定パルスφADを生成するタイミングは外部のレジスタにより可変である。CCD駆動回路12とサンプリングパルス生成回路13は基本クロックφCLKによって同期して動作し、これらはGA(ゲートアレイ)としてもよい。   The control circuit 16 includes a CPU 17 that controls and sets the CCD drive circuit 12 and the pulse generation circuit 13, and a memory 18 that stores a control program and necessary data. The timing at which the sampling pulse generation circuit 13 generates the conversion speed determination pulse φAD is variable by an external register. The CCD drive circuit 12 and the sampling pulse generation circuit 13 operate in synchronization with the basic clock φCLK, and these may be a GA (gate array).

以下、図2を参照しながら図1の画像読取り装置の作動を説明する。   The operation of the image reading apparatus shown in FIG. 1 will be described below with reference to FIG.

図2は、図1の画像読取り装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。   FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the image reading apparatus of FIG.

CPU17は、16進数表記の基本クロックφCLKを出力する(図2(a))。CCD駆動回路12は、基本クロックφCLKに基づいて、水平同期信号φHsync(図2(b))、CCD駆動クロックφM(図2(c))、及び画素リセット信号φRS(図2(d))を出力する。CCD駆動クロックφMは、基本クロックφCLKの16クロック分を1周期としている。基本クロックφCLKは、CCD駆動クロックφMの立ち上がり時を0とする。画像リセット信号φRSは、基本クロックφCLK2クロック分の正パルスとしている。   The CPU 17 outputs a basic clock φCLK in hexadecimal notation (FIG. 2 (a)). The CCD drive circuit 12 receives the horizontal synchronization signal φHsync (FIG. 2B), the CCD drive clock φM (FIG. 2C), and the pixel reset signal φRS (FIG. 2D) based on the basic clock φCLK. Output. The CCD drive clock φM has a period of 16 clocks of the basic clock φCLK. The basic clock φCLK is set to 0 when the CCD drive clock φM rises. The image reset signal φRS is a positive pulse for two basic clocks φCLK.

CCDチップ列11は、CCD駆動回路12から出力された水平同期信号φHsync、CCD駆動クロックφM、及び画素リセット信号φRSに基づいてアナログ画像信号φOS(図2(e))を出力する。   The CCD chip array 11 outputs an analog image signal φOS (FIG. 2E) based on the horizontal synchronization signal φHsync, the CCD drive clock φM, and the pixel reset signal φRS output from the CCD drive circuit 12.

サンプリングパルス生成回路13は、サンプリングパルスφCL(図2(f)),φSH(図2(g))を所定の位相で出力する。サンプリングパルスφCL,φSHは、基本クロックφCLKの1クロックの分解能を有する。具体的には、サンプリングパルス生成回路13は、現在アナログ画像信号φOSを出力しているCCDチップを、水平同期信号φHsyncからCCD駆動クロックφMの個数をカウントすることにより特定することができ、この特定されたCCDチップ毎に基本クロックφCLKが該CCDチップに対して設定されたクロック数になったときにサンプリングパルスφCL,φSHを出力する。これにより、アナログ画像信号φOSを出力しているCCDチップが変わる毎にサンプリングパルスφCL,φSHの位相を切り替えることができる。   The sampling pulse generation circuit 13 outputs the sampling pulses φCL (FIG. 2 (f)) and φSH (FIG. 2 (g)) at a predetermined phase. Sampling pulses φCL and φSH have a resolution of one clock of basic clock φCLK. Specifically, the sampling pulse generation circuit 13 can identify the CCD chip that is currently outputting the analog image signal φOS by counting the number of CCD drive clocks φM from the horizontal synchronization signal φHsync. Sampling pulses φCL and φSH are output when the basic clock φCLK reaches the set number of clocks for each CCD chip. Thus, the phase of the sampling pulses φCL and φSH can be switched every time the CCD chip that outputs the analog image signal φOS changes.

CCDチップ毎に設定されるクロック数は、後述する図3のテストモード時に設定される。この設定は、マルチチップ型のCMOSイメージセンサ(CIS)の場合、CCDチップ毎に高レベルと低レベルの電位差dVのばらつきをなくすために必要である。   The number of clocks set for each CCD chip is set in the test mode of FIG. In the case of a multi-chip type CMOS image sensor (CIS), this setting is necessary to eliminate variations in the potential difference dV between the high level and the low level for each CCD chip.

図1の画像読取り装置は、まず、図3のテストモード処理を実行して、CDS動作時における各CCDチップ毎の最適なサンプリングパルスの位相を算出する。   The image reading apparatus in FIG. 1 first executes the test mode process in FIG. 3 to calculate the optimum sampling pulse phase for each CCD chip during the CDS operation.

図3は、図1の画像読取り装置によって実行されるテストモード処理のフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart of the test mode process executed by the image reading apparatus of FIG.

本テストモードは、CDS動作時におけるCCDチップ毎の最適なサンプリングパルスの位相を算出するものである。   In this test mode, the optimum sampling pulse phase for each CCD chip during the CDS operation is calculated.

図3において、まず、CIS光源の光量調整を行って、該調整後の光量によりシェーディング板を照射することにより図2の(e)に示すアナログ画像信号φOSを出力する状態にし(ステップS1)、次いで、サンプルホールド回路14をDC直結モードに設定する(ステップS2)。このDC直結モードへの設定は、サンプルホールド回路14をオフ状態として、サンプルホールド回路14における一定の基準電圧に対する電位差を8ビットのデジタルデータを算出するモードにすることによって行われる。   In FIG. 3, first, the light amount of the CIS light source is adjusted, and the shading plate is irradiated with the light amount after the adjustment, so that the analog image signal φOS shown in FIG. 2E is output (step S1). Next, the sample hold circuit 14 is set to the DC direct connection mode (step S2). The DC direct connection mode is set by setting the sample hold circuit 14 to an off state and setting the potential difference with respect to a certain reference voltage in the sample hold circuit 14 to a mode for calculating 8-bit digital data.

サンプルホールド回路14は、オン状態のときは、高レベルと低レベルの電位差dVを出力して相関サンプリングを行うのに対して、オフ状態のときは、アナログ画像信号φOSの各サンプリング時における基準電圧に対する電位(絶対値)を出力する。   The sample hold circuit 14 outputs a high level and a low level potential difference dV to perform correlation sampling in the on state, whereas in the off state, the sample hold circuit 14 performs a reference voltage at each sampling of the analog image signal φOS. The potential (absolute value) for is output.

さらに、アナログ画像信号φOSをCCDチップ列11のCCDチップ毎の所定画素分サンプリングする(ステップS3)。具体的には、サンプリングパルスφSHの位相を図2(h)に示すように基本クロックφCLKの「0」から「F」まで(1画素の1周期分)1クロックずつずらして、その都度デジタル出力値をメモリ18に記憶することにより、CCDチップ列11のCCDチップ毎のアナログ画像信号φOSの波形をメモリ18に記憶する。   Further, the analog image signal φOS is sampled for a predetermined number of pixels for each CCD chip in the CCD chip array 11 (step S3). Specifically, the phase of the sampling pulse φSH is shifted by one clock from “0” to “F” (one cycle of one pixel) of the basic clock φCLK as shown in FIG. By storing the value in the memory 18, the waveform of the analog image signal φOS for each CCD chip in the CCD chip array 11 is stored in the memory 18.

最後に、該記憶されたアナログ画像信号φOSの波形に基づいて、サンプリングパルスφCL,φSHの位相を示すCCDチップ毎(レジスタ名称:reg1,reg2,reg3)のレジスタ値を算出し、これらのレジスタ値をサンプリングパルス生成回路13に送出する(ステップS4)。CPU17は、上記算出されたレジスタ値から、高レベル値が安定して出力されている領域を基本パルスφCLKのクロック数として特定することができる。   Finally, based on the stored waveform of the analog image signal φOS, register values for each CCD chip (register names: reg1, reg2, reg3) indicating the phases of the sampling pulses φCL, φSH are calculated. Is sent to the sampling pulse generation circuit 13 (step S4). The CPU 17 can specify the region where the high level value is stably output from the calculated register value as the number of clocks of the basic pulse φCLK.

レジスタ値の算出は、アナログ画像信号φOSの高レベルと低レベルの電位差dVが最大となる状態(シェーディング板直下で光量調整が終了した状態)で、アナログ画像信号φOSに対して、サンプリングパルスφCLの位相を基本クロックφCLKの数値の「0」から「F」まで1クロックずつずらすときに、アナログ画像信号φOSの電位レベルが安定しているときの位相、つまり同じ電位レベルが続いた範囲の中間点における位相値とする。   The register value is calculated in a state where the potential difference dV between the high level and the low level of the analog image signal φOS is maximized (a state in which the light amount adjustment is completed immediately below the shading plate), and the sampling pulse φCL is applied to the analog image signal φOS. When the phase is shifted by one clock from the numerical value “0” to “F” of the basic clock φCLK, the phase when the potential level of the analog image signal φOS is stable, that is, the midpoint of the range in which the same potential level continues The phase value at.

次に、図1の画像読取り装置は、図4の読取り動作モード処理を実行して、実際の読取り動作時の制御を行う。   Next, the image reading apparatus in FIG. 1 executes the reading operation mode process in FIG. 4 to perform control during the actual reading operation.

図4は、図1の画像読取り装置によって実行される読取り動作モード処理のフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart of the reading operation mode process executed by the image reading apparatus of FIG.

図4において、まず、初期設定として、サンプルホールド回路14をCDSモードに設定し(ステップS5)、上記テストモード(図3)で算出されたサンプリングパルスφCL,φSHのレジスタ値をCCDチップ毎に設定し(ステップS6)、次いで、画像読取り動作を実行して、特定用途向け回路(ASIC)は水平同期信号φHsyncに基づいて基本クロックφCLKをカウントし、現在アナログ画像信号φOSを出力しているCCDチップを特定し、上記図3の処理で算出されたレジスタ値に基づいたサンプリングパルスφCL,φSHの位相によりクランプパルスクロックφCL−CK(高レベルの電位をホールドするクロック)、サンプルホールドパルスクロックφSH−CK(低レベルの電位をホールドするクロック)を生成し、CDS動作を行う(ステップS7)。   4, first, as an initial setting, the sample hold circuit 14 is set to the CDS mode (step S5), and the register values of the sampling pulses φCL and φSH calculated in the test mode (FIG. 3) are set for each CCD chip. Then, the image reading operation is performed, and then the application-specific circuit (ASIC) counts the basic clock φCLK based on the horizontal synchronization signal φHsync, and currently outputs the analog image signal φOS. And a clamp pulse clock φCL-CK (clock that holds a high level potential) and a sample hold pulse clock φSH-CK based on the phase of the sampling pulses φCL and φSH based on the register values calculated in the processing of FIG. (Clock that holds the low-level potential) Performs CDS operations (step S7).

CDSモードにおいては、図中CCDチップ毎に高レベル(電位が高い部分)をサンプリングパルスφCLにより、低レベル(電位が低い部分)をサンプリングパルスφSHにより夫々サンプリングを行い、電位差dVの振幅を有する信号を出力する(図2(e))。電位差dVは、CCDチップ列11に入射する光量に比例した電位差である。   In the CDS mode, for each CCD chip in the figure, a high level (potential high portion) is sampled by the sampling pulse φCL, and a low level (low potential portion) is sampled by the sampling pulse φSH, and a signal having an amplitude of the potential difference dV. Is output (FIG. 2E). The potential difference dV is a potential difference proportional to the amount of light incident on the CCD chip array 11.

図3及び図4の処理によれば、アナログ画像信号φOSを出力しているCCDチップが変わる毎にサンプリングパルスφCL,φSHの位相を切り替えるので、マルチチップ型のCMOSイメージセンサ上の複数のCCDチップが高速動作を行う場合においても、高精度な相関2重サンプリング(CDS)出力を得ることができ、もってCCDチップ毎のサンプリングパルスφCL,φSHの位相によって生じるA/D変換後のデータ劣化及び画像の劣化を防止することができる。   3 and 4, the phase of the sampling pulses φCL and φSH is switched every time the CCD chip that outputs the analog image signal φOS changes, so that a plurality of CCD chips on a multi-chip type CMOS image sensor are used. Even in the case of high-speed operation, it is possible to obtain a highly accurate correlated double sampling (CDS) output, and thus data deterioration and image after A / D conversion caused by the phase of sampling pulses φCL and φSH for each CCD chip. Can be prevented.

また、本発明の目的は、上記実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(又は記録媒体)を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。   Another object of the present invention is to supply a storage medium (or recording medium) in which a program code of software that realizes the functions of the above-described embodiments is recorded to a system or apparatus, and the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus. Needless to say, this is also achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。   Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an operating system (OS) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included.

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。   Further, after the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion card inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the card or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.

また、上記プログラムは、上述した実施の形態の機能をコンピュータで実現することができればよく、その形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給されるスクリプトデータ等の形態を有するものでもよい。   The above-described program only needs to be able to realize the functions of the above-described embodiments by a computer, and the form includes forms such as object code, a program executed by an interpreter, and script data supplied to the OS. But you can.

プログラムを供給する記録媒体としては、例えば、RAM、NV−RAM、フロッピー(登録商標)ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、MO、CD−R、CD−RW、DVD(DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW)、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のROM等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。   As a recording medium for supplying the program, for example, RAM, NV-RAM, floppy (registered trademark) disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, MO, CD-R, CD-RW, DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW), magnetic tape, non-volatile memory card, other ROM, etc. may be used as long as they can store the above programs. Alternatively, the program is supplied by downloading from another computer or database (not shown) connected to the Internet, a commercial network, a local area network, or the like.

本発明の実施の形態に係る画像読取り装置のブロック図である。1 is a block diagram of an image reading apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の画像読取り装置の作動を説明するためのタイミングチャートである。2 is a timing chart for explaining the operation of the image reading apparatus in FIG. 1. 図1の画像読取り装置によって実行されるテストモード処理のフローチャートである。2 is a flowchart of a test mode process executed by the image reading apparatus in FIG. 1. 図1の画像読取り装置によって実行される読取り動作モード処理のフローチャートである。2 is a flowchart of a reading operation mode process executed by the image reading apparatus in FIG. 1. 従来のCDS回路の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conventional CDS circuit. 図5のCDS回路の作動を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the operation of the CDS circuit of FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

11 CCD列
12 CCD駆動回路
13 サンプリングパルス生成回路
14 サンプリングホールド回路
15 A/D変換回路
16 制御回路
17 CPU
18 メモリ
11 CCD row 12 CCD drive circuit 13 sampling pulse generation circuit 14 sampling hold circuit 15 A / D conversion circuit 16 control circuit 17 CPU
18 memory

Claims (5)

ライン状のCCDチップ列と、前記CCDチップ列から出力されたアナログ画像信号を所定のサンプリングパルスに基づいてサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記サンプリングパルスを所定の位相で生成するサンプリングパルス生成手段と、前記サンプリングパルスの所定の位相を設定する位相設定手段とを備える画像読取り装置において、
前記CCDチップ列のCCDチップ毎のアナログ画像信号波形を検出する波形検出手段を備え、前記位相設定手段は、前記CCDチップ毎に前記CCDチップ毎に検出されたアナログ画像信号波形に基づいて前記サンプリングパルスの所定の位相を設定し、前記サンプリングパルス生成手段は、前記設定された所定の位相に基づいて前記CCDチップ毎に前記サンプリングパルスを生成する位相を切り替えることを特徴とする画像読取り装置。
A line-shaped CCD chip array; sample hold means for sample-holding an analog image signal output from the CCD chip array based on a predetermined sampling pulse; and sampling pulse generating means for generating the sampling pulse at a predetermined phase In an image reading apparatus comprising phase setting means for setting a predetermined phase of the sampling pulse,
Waveform detection means for detecting an analog image signal waveform for each CCD chip in the CCD chip array is provided, and the phase setting means performs sampling based on the analog image signal waveform detected for each CCD chip for each CCD chip. An image reading apparatus, wherein a predetermined phase of a pulse is set, and the sampling pulse generating means switches a phase for generating the sampling pulse for each CCD chip based on the set predetermined phase.
前記位相設定手段は、前記サンプリングパルスを生成する位相を前記CCDチップ毎のレジスタ値に基づいて設定することを特徴とする請求項1記載の画像読取り装置。   2. The image reading apparatus according to claim 1, wherein the phase setting means sets a phase for generating the sampling pulse based on a register value for each CCD chip. ライン状のCCDチップ列から出力されたアナログ画像信号を所定のサンプリングパルスに基づいてサンプルホールドするサンプルホールドステップと、前記サンプリングパルスを所定の位相で生成するサンプリングパルス生成ステップと、前記サンプリングパルスの所定の位相を設定する位相設定ステップとを備える画像読取り方法において、
前記CCDチップ列のCCDチップ毎のアナログ画像信号波形を検出する波形検出ステップを備え、前記位相設定ステップは、前記CCDチップ毎に前記CCDチップ毎に検出されたアナログ画像信号波形に基づいて前記サンプリングパルスの所定の位相を設定し、前記サンプリングパルス生成ステップは、前記設定された所定の位相に基づいて前記CCDチップ毎に前記サンプリングパルスを生成する位相を切り替えることを特徴とする画像読取り方法。
A sample hold step for sample-holding an analog image signal output from a line-shaped CCD chip array based on a predetermined sampling pulse, a sampling pulse generation step for generating the sampling pulse at a predetermined phase, and a predetermined sampling pulse An image reading method comprising: a phase setting step for setting the phase of
A waveform detecting step for detecting an analog image signal waveform for each CCD chip in the CCD chip array, wherein the phase setting step is performed based on the analog image signal waveform detected for each CCD chip for each CCD chip; An image reading method, wherein a predetermined phase of a pulse is set, and the sampling pulse generating step switches a phase for generating the sampling pulse for each CCD chip based on the set predetermined phase.
前記位相設定ステップは、前記サンプリングパルスを生成する位相を前記CCDチップ毎のレジスタ値に基づいて設定することを特徴とする請求項3記載の画像読取り方法。   4. The image reading method according to claim 3, wherein the phase setting step sets a phase for generating the sampling pulse based on a register value for each CCD chip. ライン状のCCDチップ列から出力されたアナログ画像信号を所定のサンプリングパルスに基づいてサンプルホールドするサンプルホールドモジュールと、前記サンプリングパルスを所定の位相で生成するサンプリングパルス生成モジュールと、前記サンプリングパルスの所定の位相を設定する位相設定ステップとをコンピュータに実行させる画像読取り方法をプログラムにおいて、
前記CCDチップ列のCCDチップ毎のアナログ画像信号波形を検出する波形検出モジュールをコンピュータに実行させ、前記位相設定モジュールは、前記CCDチップ毎に前記CCDチップ毎に検出されたアナログ画像信号波形に基づいて前記サンプリングパルスの所定の位相を設定し、前記サンプリングパルス生成モジュールは、前記設定された所定の位相に基づいて前記CCDチップ毎に前記サンプリングパルスを生成する位相を切り替えることを特徴とするプログラム。
A sample hold module that samples and holds an analog image signal output from a line-shaped CCD chip array based on a predetermined sampling pulse, a sampling pulse generation module that generates the sampling pulse at a predetermined phase, and a predetermined sampling pulse In a program, an image reading method for causing a computer to execute a phase setting step for setting the phase of
A computer executes a waveform detection module for detecting an analog image signal waveform for each CCD chip in the CCD chip array, and the phase setting module is based on the analog image signal waveform detected for each CCD chip for each CCD chip. And setting a predetermined phase of the sampling pulse, and the sampling pulse generating module switches a phase for generating the sampling pulse for each of the CCD chips based on the set predetermined phase.
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