JP2728832B2 - 画像読取装置 - Google Patents

画像読取装置

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JP2728832B2
JP2728832B2 JP4249422A JP24942292A JP2728832B2 JP 2728832 B2 JP2728832 B2 JP 2728832B2 JP 4249422 A JP4249422 A JP 4249422A JP 24942292 A JP24942292 A JP 24942292A JP 2728832 B2 JP2728832 B2 JP 2728832B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、原稿等の記録媒体に記
載された文字・記号等や各種被写体のイメージ情報をピ
クセル毎の2値化データとして読取るための画像読取装
置に関し、特に、読取り速度の向上を図った画像読取装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ファクシミリやコンピュータシス
テムにおけるOCR等の画像読取装置は、電荷転送デバ
イス(CCD)やMOS型固体撮像素子等の固体イメー
ジセンサが広く使用されている。例えば、文字や記号等
のイメージ情報を含む原稿をCCDが読取り、それによ
り得られたピクセル毎のピクセル信号を比較器が所定の
閾値と比較することによって2値化データに変換して、
半導体メモリ等に記憶させる構成となっている。又、不
鮮明なイメージ情報を鮮明化して読取るために、ディザ
処理等の信号処理を行うことが一般的となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ファク
シミリやOCR等の画像読取装置では、高速通信や迅速
な信号処理を実現するために高速読取りが要求される
が、画像読取りの際には、CCD等のイメージセンサが
イメージ情報の内容や種類に関わらず多数のピクセルを
順次にスキャンすると共に、順次に出力される読取信号
を比較器が論理“H”と“L”の2値化データに変換し
てメモリに書込むという処理を全てのピクセルに対応付
けて行うので、処理時間が長くなることが避けられなか
った。又、画像読取装置は、CCD等のイメージセンサ
と2値化データを記憶するメモリ及び周辺回路等は各々
別個にシステム構成されて相互配線されていたので、装
置全体として大型になったりコスト高を招来するという
問題があった。
【0004】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
成されたものであり、固体イメージセンサによるイメー
ジ情報の読取りとその読取りで得られるデータを記憶部
に格納するという一連の処理を高速化することができる
画像読取装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、被写体像を光電変換する複数の受光
素子から成るピクセル群を有する受光領域と、該ピクセ
ル群の配列に対応する記憶領域を有する記憶部と、ピク
セル群に発生した各々のピクセル信号を順次に読出して
該記憶部の記憶領域にピクセル配列に対応させて記憶さ
せる読取制御部とを有する画像読取装置において、読取
制御部は、各々のピクセル信号を所定閾値と比較するこ
とにより2値化データに変換する比較器と、読取制御開
始前に前記記憶部の全ての記憶領域の内部データを所定
論理値にプリセットし、読取制御開始後は、比較器から
出力される2値化データが上記記憶部にプリセットされ
た論理値と等しいときは該記憶部への記憶処理を省略さ
せ、比較器から出力される2値化データが該記憶部にプ
リセットされた論理値と異なるときは該記憶部への記憶
処理を行わせると共に、これらの記憶処理に同期して上
記ピクセル群からの各々のピクセル信号の読出しタイミ
ングを制御するタイミングジェネレータとを具備する構
成とした。又、受光領域と記憶部及び読取制御部は同一
の半導体チップに一体に形成することとした。
【0006】
【作用】このような構成を有する本発明によれば、予め
記憶部の全ての記憶領域に所定の論理値を記憶させてお
く初期化処理を行っておき、該論理値と同じ論理の2値
化データを読出したときは記憶部への書込みを省略して
次のピクセル信号の読出しを行うので、書込みを行わな
い分だけ読取り処理の速度を速くすることが可能とな
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。まず、ファクシミリやOCR等に用られるMOS型
一次元ラインセンサを適用する実施例を説明する。かか
る一次元ラインセンサは、図1(a)に示すように、各
々がピクセル(画素)に相当する多数個nのフォトダイ
オードPD1 〜PDn とスイッチング素子としてのMO
SFET m1 〜mn とを有する受光領域1と、MOS
FET m1 〜mnと同数の出力接点を有するシフトレ
ジスタ2を具備しており、各々のMOSFET m1
n の一方のノードにフォトダイオードPD1 〜PDn
が接続されると共に他方のノードに信号出力線Lが共通
接続され、更に各々のゲートにシフトレジスタ2のスキ
ャニング制御信号b1 〜bn が供給される構成となって
いる。
【0008】シフトレジスタ2は、スタートパルス信号
STを所定周波数の同期クロック信号φに同期してシフ
ト動作することにより、順次に論理“H”のスキャニン
グ制御信号b1 〜bn を出力する。そして、論理“H”
となったスキャニング制御信号に対応するピクセルのM
OSFETが導通状態となることにより、各ピクセルの
フォトダイオードのピクセル信号δが時系列的に読み出
される。
【0009】更に、かかる受光領域1とシフトレジスタ
2を有する一次元ラインセンサは、図2(a)に示す読
出制御回路によって制御されている。即ち、タイミング
ジェネレータ3は、シフトレジスタ2に供給するスター
トパルス信号STと同期クロック信号φと、後述するリ
セット信号RS及びメモリ制御信号WEとプリセット信
号PSを、高周波の基本クロック信号CKに基いて発生
する。
【0010】出力増幅回路4は、例えばソースフォロワ
形の増幅器5の入出力接点間に容量素子CとMOSFE
T6とが並列接続し、MOSFET6は同期クロック信
号φに同期したリセット信号RSに同期して導通・非導
通状態を繰返す。よって、同期クロック信号φに同期し
て信号出力線Lに発生するピクセル信号δはインピーダ
ンス変換されて容量素子Cに一旦保持され、電圧値のピ
クセル信号eとなって出力される。又、リセット信号R
Sに同期してMOSFET6が導通状態となることによ
り容量素子Cの蓄積電荷が放電されてリセット状態が設
定されるので、ピクセル毎のピクセル信号eが時系列的
に発生する。
【0011】比較器7は、非反転入力接点に所定の閾値
電圧Vref 、反転入力接点にピクセル信号eが夫々印加
され、ピクセル信号eが閾値電圧Vref より小さな値
(即ち、e<Vref )のときは論理“H”、逆にピクセ
ル信号eが閾値電圧Vref より大きな値(即ち、e≧V
ref )のときは論理“L”となる2値化データEを出力
してタイミングジェネレータ3に供給する。
【0012】半導体メモリ(SRAM等)から成る記憶
部8は、シフトレジスタ2のスキャニング制御信号b1
〜bn によってアドレス指定されるピクセル数nと同数
の記憶領域を備え、メモリ制御信号WEが論理“H”と
なったとき、論理“H”のスキャニング制御信号で指定
された記憶領域に2値化データEを記憶する。又、タイ
ミングジェネレータ3から供給されるプリセット信号P
Sに同期して全ての記憶領域の内容を論理“H”にプリ
セットする。尚、図示しないが、記憶部8に記憶された
データは他のデータ読出回路によって読出されるように
なっている。
【0013】更にタイミングジェネレータ3中、同期ク
ロック信号φとメモリ制御信号WEを形成するための回
路を図2(b)に基いて詳述すると、基本クロック信号
CKがクロック入力接点に供給されて1/2分周器を構
成する第1のD型フリップフロップ回路3aと、フリッ
プフロップ回路3aの1/2分周出力とインバータ3b
を介して入力される2値化データEの反転信号との論理
積処理を行うANDゲート3cと、基本クロック信号C
Kと2値化データEとの論理積処理を行うANDゲート
3dと、ANDゲート3c,3dの出力の反転論理和を
出力するNORゲート3eと、NORゲート3eの出力
がクロック入力接点に供給されて1/2分周器を構成す
る第2のD型フリップフロップ回路3fを備えている。
そして、インバータ3bの出力、即ち2値化データEの
反転信号がメモリ制御信号WEとなり、第2のD型フリ
ップフロップ回路3fの非反転出力接点に発生する信号
が同期クロック信号φとなっている。
【0014】ここで、2値化データEが論理“L”とな
るときは、ANDゲート3dの出力論理が“L”とな
り、一方のANDゲート3cが第1のD型フリップフロ
ップ回路3aの出力信号Q1をNORゲート3eを介し
て第2のD型フリップフロップ回路3fに転送するの
で、同期クロック信号φは基本クロック信号CKを1/
4分周した周期となり、更にメモリ制御信号WEが論理
“H”となる。逆に、2値化データEが論理“H”とな
るときは、ANDゲート3cの出力論理が“L”とな
り、一方のANDゲート3dが基本クロック信号CKを
NORゲート3eを介して第2のD型フリップフロップ
回路3fに転送するので、同期クロック信号φは基本ク
ロック信号CKを1/2分周した周期となり、更に、メ
モリ制御信号WEが論理“L”となる。
【0015】このように、2値化データEの論理に応じ
て、メモリ制御信号WEと同期クロック信号φを変化さ
せるようにしたのは次の理由による。例えば、ファクシ
ミリやOCR等の原稿読取り用の画像読取装置にこの読
出制御回路を適用した場合に、例えば、白地や白部分を
読取ったときの論理“L”となる2値化データEを記憶
部8に記憶させないようにするために、メモリ制御信号
WEを論理“L”に設定すると共に、このときは記憶部
8が書込み動作しないのであるから、アドレス指定して
から2値化データEを書込むまでの所要時間(アドレス
アクセスタイム)τAWよりも短い周期の同期クロック信
号φを設定して、シフトレジスタ2のシフト動作のみを
行わせるようにしている。一方、文字や記号等の記憶す
べき情報を読取ったときの論理“H”となる2値化デー
タEを記憶部8に記憶させるためには、メモリ制御信号
WEを論理“H”に設定すると共に、書込みに必要なア
ドレスアクセスタイムτAWに等しいか僅かに長い周期の
同期クロック信号φを設定して、書込みを実現すると同
時に、シフトレジスタ2のシフト動作を行わせるように
している。但し、この実施例では、基本クロック信号C
Kの4倍周期を書込み可能な時間τAWに設定する構成と
しているが、この手段を適用する場合に限らず、他の回
路構成によって時間τAWのメモリ制御信号WEを設定す
るようにしてもよい。又、記憶部8が記憶を行わないと
きは、シフトレジスタ2のシフト動作に必要な最小時
間、及び容量素子Cの充放電動作に必要な最小時間等、
読出制御回路の動作にとって必要な最小時間が確保され
得る最小限度の周期のメモリ制御信号WEを適用するこ
とが望ましい。
【0016】次に、かかる構成の一次元ラインセンサと
読取制御回路の動作を図3のタイミングチャートに基い
て説明する。尚、同図において、周期TH は、一次元ラ
インセンサの全フォトダイオードPD1 〜PDn からピ
クセル信号δを読出して記憶部8に記憶させるまでの1
周期分の処理期間を示し、周期τR は記憶部8の全ての
記憶内容を論理“H”にプリセットするための初期化期
間である。
【0017】まず、初期化期間τR において、タイミン
グジェネレータ3から論理“H”のプリセット信号PS
及びメモリ制御信号WEにより記憶部8の全内部データ
が論理“H”にプリセットされ、更に、論理“H”のリ
セット信号RSに同期してMOSFET6が導通状態と
なることにより容量素子Cの不要電荷が放電される。
【0018】次に、周期TH の開始時点で論理“H”の
スタートパルス信号STがシフトレジスタ2に供給さ
れ、更に基本クロック信号CKに同期した同期クロック
信号φに同期してシフトレジスタ2がスタートパルス信
号STを順次にシフトし、スキャニング制御信号b1
n を発生する。そして、MOSFET m1 〜mn
内、論理“H”となるスキャニング制御信号に対応する
MOSFETのみが導通状態となることにより、各々の
フォトダイオードPD1 〜PDn に発生したピクセル信
号δが時系列的に信号出力線Lを介して出力増幅回路4
へ出力される。
【0019】ここで、例えばファクシミリやOCRに適
用されて、原稿に記載された文字や記号等を読取る場合
には、白地や白部分を読取ったときのピクセル信号eの
電圧は、同図中の期間τW に示すように高くなり、文字
や記号等の黒の部分を読取ったときのピクセル信号eの
電圧は、同図中の期間τB に示すように低くなる。比較
器7は、閾値電圧Vref とこれらのピクセル信号eとを
比較し、e<Vref のときは論理“H”、逆にe≧V
ref のときは論理“L”となる2値化データEを出力す
る。そして、2値化データEが論理“H”のときはメモ
リ制御信号WEが論理“L”となるので2値化データE
は記憶部8に記憶されず、更に、同期クロック信号φの
周期が短くなるのでシフトレジスタ2による各々のピク
セルのスキャニング速度が速くなる。一方、2値化デー
タEが論理“L”のときはメモリ制御信号WEが論理
“H”となるので、書込みに必要な周期τAWの同期クロ
ック信号φが設定されて、シフトレジスタ2のスキャニ
ング制御信号で指定される記憶領域に論理“L”の2値
化データEが記憶される。
【0020】全てのフォトダイオードPD1 〜PDn
対してスキャニングして1列分のピクセル信号δの読取
りが完了すると、記憶部8の記憶データを読出し各種の
信号処理回路(図示せず)に供給される。そして、次の
ラインの画像読取りを行うときは、図3に示す周期τR
とTH の処理が繰返される。
【0021】このように、この実施例によれば、予め記
憶部8の全ての記憶領域に所定の論理データを記憶させ
ておく初期化処理を行っておき、該論理データと同じ論
理の2値化データを読出したときは記憶部8への書込み
を行わずにシフトレジスタ2のスキャニング速度を速
め、一方、該論理データとは反転論理の関係にあるピク
セル信号を読出したときは記憶部8への書込みを行うよ
うにしたので、上記の書込みを行わない分だけ読取り処
理の速度が速くなる。特に、原稿に記載されている文字
や記号、画像等の情報のみを読取るためのファクシミリ
やOCR等に適用されると、読取る必要の無い白地部分
の情報量に対して読取るべき文字等の情報量の方が少な
い場合が頻出することから、読取り速度が大幅に向上す
る。
【0022】尚、この実施例では、図1(a)に示す極
めて典型的な一次元ラインセンサを適用する場合を述べ
たがこれに限定されるものではない。例えば、図1
(b)に示すように、各々のフォトダイオードPD1
PDn に、更に容量素子CP1〜CPnとMOSFET q
1 〜qn が備えられて、シフトレジスタ2からのスキャ
ニング制御信号b1 〜bn によって導通・非導通の制御
が行われるMOSFETm1 〜mn を介して信号出力線
Lに接続される構成の一次元ラインセンサについても同
様の制御を行うことによって高速の読取り処理を実現す
ることができる。但し、図1(b)に示す一次元ライン
センサにあっては、タイミングジェネレータ3からMO
SFET q1 〜qn を同時に導通・非導通の制御を行
うことにより、導通時には各々のフォトダイオードPD
1 〜PDn のピクセル信号を各々の容量素子CP1〜CPn
に同時転送させ、非導通時にはかかる転送を行わせるこ
となくフォトダイオードPD1 〜PDn に対して露光を
行わせる転送同期信号Mt を発生させるようにする。
尚、その導通タイミングは、例えば、図3中の初期化期
間τR 内か、各々のスキャニング制御信号b1 〜bn
論理“H”となる直前に設定される。このように図1
(b)の一次元ラインセンサに適用されると、各フォト
ダイオードPD1 〜PDn の露光時間を制御することが
できると同時に、容量素子CP1〜CPnへのピクセル信号
の電荷蓄積容量が向上してダイナミックレンジの向上を
図ることができるという効果も得られる。
【0023】次に、CCD一次元ラインセンサを適用し
た実施例を図4及び図5に基いて説明する。尚、図4に
おいて図2と同一又は相当する部分を同一符号にて示
す。
【0024】この一次元ラインセンサは、各々がピクセ
ルに相当する多数個nのフォトダイオードPD1 〜PD
n がトランスファゲートTg1 〜Tgn を介して水平転
送路10に接続されると共に、水平転送路10にはポリ
シリコン層から成る転送ゲート電極群が電荷転送方向に
沿って配列・形成された構造を有している。更に、各々
の転送ゲート電極の内、各々のトランスファゲートTg
1 〜Tgn に対応して設けられている転送ゲート電極に
は第2の転送パルス信号φ2 が印加され、残余の転送ゲ
ート電極には第1の転送パルス信号φ1 が印加され、駆
動回路11がタイミングジェネレータ3から出力される
同期クロック信号φに同期して夫々の転送パルス信号φ
1 ,φ2 を形成するようになっており、この一次元ライ
ンセンサは所謂2相駆動方式が適用されている。尚、同
期クロック信号φは、タイミングジェネレータ3に内蔵
されている図2(b)の回路によって発生される。又、
水平転送路10の終端にはフローティングディフージョ
ン10a等が形成され、電荷転送されてきたピクセル信
号δを、MOSFET MQ1と定電流源から成り且つ
リセット機能を有するソースフォロワ回路IQへ出力す
るようになっている。アドレスカウンタ12は、記憶部
8の記憶領域をアドレス制御するための同期クロック信
号φに同期したアドレスデータADを発生する。又、M
OSFETMQ2へのリセット信号RSは、転送パルス
信号φ1 ,φ2 に同期して発生するようになっている。
【0025】次に、かかるCCD一次元ラインセンサを
適用した画像読取装置の動作を図5に基いて説明する。
尚、同図において、周期TH は、一次元ラインセンサの
全フォトダイオードPD1 〜PDn からピクセル信号δ
を読出して記憶部8に記憶させるまでの1周期分の処理
期間を示し、周期τR は記憶部8の全ての記憶内容を論
理“H”にプリセットするための初期化期間である。
【0026】まず、初期化期間τR において、タイミン
グジェネレータ3から出力される論理“H”のプリセッ
ト信号PS及びメモリ制御信号WEによって記憶部8の
全内部データが論理“H”にプリセットされると共に、
論理“H”のリセット信号RSに同期してMOSFET
MQ2が導通状態となることによりフローティングディ
フュージョン10aがリセットされる。更に、転送パル
ス信号φ2 は所定の高電圧となることにより全てのトラ
ンスファゲートTg1 〜Tgn が導通状態となり、フォ
トダイオードPD1 〜PDn の全ピクセル信号(電荷)
がトランスファゲートTg1 〜Tgn を介して水平転送
路10に並列転送される。
【0027】次に、周期TH において、タイミングジェ
ネレータ3が図2(b)の回路により、基本クロック信
号CKに同期した同期クロック信号φを発生させ、駆動
回路11が、同期クロック信号φと同位相の転送パルス
信号φ1 及び、位相が反転した転送パルス信号φ2 を発
生する。これにより、水平転送路10には転送パルス信
号φ1 ,φ2 に同期して電荷転送用のポテンシャル井戸
が発生するので、ピクセル信号が終端側へ順次に転送さ
れる。
【0028】ここで、例えばファクシミリやOCRに適
用されて、原稿に記載された文字や記号等を読取る場合
には、白地や白部分を読取ったときのピクセル信号eの
電圧は、同図中の期間τW に示すように高くなり、文字
や記号等の黒の部分を読取ったときのピクセル信号eの
電圧は、同図中の期間τB に示すように低くなる。比較
器7は、閾値電圧Vref とこれらのピクセル信号eとを
比較し、e<Vref のときは論理“H”、逆にe≧V
ref のときは論理“L”となる2値化データEを出力す
る。そして、2値化データEが論理“H”のときはメモ
リ制御信号WEが論理“L”となるので、記憶部8がア
ドレスカウンタ12からのアドレスデータADによって
指定されても、その指定記憶領域には2値化データEが
記憶されず、更に、転送パルス信号φ1 ,φ2 の周期が
短くなるので、水平転送路10の電荷転送速度が速くな
る。換言すれば、ピクセル信号δの読出し速度が速くな
る。一方、2値化データEが論理“L”のときはメモリ
制御信号WEが論理“H”となるので、書込みに必要な
周期τAWの同期クロック信号φが設定されて、アドレス
カウンタ12からのアドレスデータADによって指定さ
れる記憶領域に論理“L”の2値化データEが記憶され
る。
【0029】水平転送路10が1ライン分の全てのピク
セル信号についての転送を完了すると、記憶部8の記憶
データを読出し各種の信号処理回路(図示せず)に供給
される。そして、次のラインの画像読取りを行うとき
は、図5に示す周期τR とTHの処理が繰返される。
【0030】このように、このCCD一次元ラインセン
サを適用した実施例によれば、予め記憶部8の全ての記
憶領域に所定の論理データを記憶させておく初期化処理
を行っておき、該論理データと同じ論理の2値化データ
を読出したときは記憶部8への書込みを行わず、一方、
該論理データとは反転論理の関係にある2値化データを
読出したときは記憶部8への書込みを行うようにしたの
で、上記の書込みを行わない分だけ読取り処理の速度を
高速化することができる。
【0031】尚、この実施例では、2相駆動方式のCC
Dについて説明したが、4相駆動方式等の他の駆動方式
を適用したものや、BBD等の他の構造のものについて
も適用することができる。
【0032】次に、MOS型二次元固体撮像デバイスを
適用した実施例を図6〜図8に基いて説明する。まず、
かかる固体撮像デバイスの構成を説明すると、図6に示
すように、フォトダイオードと電荷転送用のMOSFE
Tとの対から成るピクセル群が所定配列に基いてマトリ
クス状に形成され、インタレース回路15から延設され
た制御信号線La1,Lb1〜Lan,Lbnに各々のMOSF
ETのゲートが接続され、更に、各々のMOSFETの
出力側ノードが接続される垂直信号線Va1,Vb1
a2,Vb2〜Van,Vbnが、MOSFET ma1
b1,ma2,mb2〜man,mbnを介して信号出力線L
a,Lbに接続されている。水平走査回路16はスター
トパルス信号SH を所定周波数の同期クロック信号φH
に同期してシフト動作するシフトレジスタから成り、各
々のスキャニング制御信号h1 〜hn をMOSFET
a1,mb1,ma2,mb2〜man,mbnに供給するように
配線されている。垂直走査回路17は、スタートパルス
信号SV を所定周波数の同期クロック信号φV に同期し
てシフト動作するシフトレジスタから成り、各々のスキ
ャニング制御信号v1 〜vn をインタレース回路15に
供給する。そして、インタレース回路15がフィールド
切換制御信号CHに同期して切換え動作することによ
り、奇数フィールド走査読出期間Taではスキャニング
制御信号v1 〜vn を垂直信号線Va1,Va2〜Vanへ転
送し、偶数フィールド走査読出期間Tbではスキャニン
グ制御信号v1 〜vn を垂直信号線Vb1,Vb2〜Vbn
転送することにより、2回のフィールド走査読出によっ
て1フレーム画分のピクセル信号を読み出すようになっ
ている。
【0033】更に、かかる固体撮像デバイスは図7に示
す読出制御回路によって読出し制御が成される。尚、同
図において図2と同一又は相当する部分を同一符号で示
している。即ち、信号出力線La,Lbの夫々に、図2
中の出力増幅器4と同一構成の出力増幅器4a,4bが
接続され、更に出力増幅器4a,4bの出力接点がマル
チプレクサ18を介して比較器7の反転入力接点に接続
されている。マルチプレクサ18はフィールド切換制御
信号CHに同期して切換え動作を行い、出力増幅器4
a,4bに接続されている各々のMOSFETはリセッ
ト信号RSに同期して導通・非導通状態となる。比較器
7は非反転出力接点に印加されている閾値電圧Vref
マルチプレクサ18から転送されるピクセル信号eとを
比較して2値化データEを発生してタイミングジェネレ
ータ3及び記憶部8に供給する。タイミングジェネレー
タ3は、水平走査回路16の動作を制御するための信号
H,φH と垂直走査回路17の動作を制御するための
信号SV ,φV と、インタレース回路15を制御する等
のための信号CHと、記憶部8を制御するためのプリセ
ット信号PS及びメモリ制御信号WE及びアドレスカウ
ンタ12の同期を取るための同期クロック信号φ、及び
リセット信号RSを、2値化データE及び基本クロック
信号CKに同期して形成する。
【0034】次に、かかる2次元固体撮像デバイスを適
用した画像読取装置の動作を図8に基いて説明する。
尚、同図において、周期TH は1水平走査期間における
読出し動作を示し、周期τR は記憶部8の全ての記憶内
容を論理“H”にプリセットするための初期化期間であ
る。更に、奇数フィールド走査における2水平走査期間
の動作を代表して示している。
【0035】まず、初期化期間τR において、タイミン
グジェネレータ3から出力される論理“H”のプリセッ
ト信号PS及びメモリ制御信号WEによって記憶部8の
全内部データが論理“H”にプリセットされると共に、
論理“H”のリセット信号RSに同期して出力増幅器4
a,4b内のMOSFETが導通状態となることにより
不要電荷が放電される。
【0036】次に、周期TH において、フィールド切換
え制御信号CHが所定の論理値となることによりインタ
レース回路15とマルチプレクサ18が所定のフィール
ド設定を行う。更に、タイミングジェネレータ3が図2
(b)の回路により、基本クロック信号CKに同期し且
つ2値化データEの論理に応じて周期が変化する同期ク
ロック信号φを発生させ、水平走査回路16及び垂直走
査回路17が各々のスタートパルス信号SH ,SV をシ
フトすることによって、水平走査のためのスキャニング
制御信号h1 〜hn と垂直走査のためのスキャニング制
御信号v1 〜vn を発生して、各々のピクセルのフォト
ダイオードに発生したピクセル信号δを、出力増幅器4
aへ出力させる。尚、同期クロック信号φV は、水平走
査回路16が1水平ライン分の全ピクセル信号をスキャ
ンする毎に反転する矩形波であるので、上記フィールド
走査読出しが実現される。
【0037】ここで、例えばファクシミリやOCRに適
用されて、原稿に記載された文字や記号等を二次元的に
撮像して読取る場合には、白地や白部分を読取ったとき
のピクセル信号eの電圧は、同図中の期間τW に示すよ
うに高くなり、文字や記号等の黒の部分を読取ったとき
のピクセル信号eの電圧は、同図中の期間τB に示すよ
うに低くなる。比較器7は、閾値電圧Vref とこれらの
ピクセル信号eとを比較し、e<Vref のときは論理
“H”、逆にe≧Vref のときは論理“L”となる2値
化データEを出力する。そして、2値化データEが論理
“H”のときはメモリ制御信号WEが論理“L”となる
ので、記憶部8がアドレスカウンタ12からのアドレス
データADによって指定されてもその指定記憶領域には
2値化データEが記憶されず、更に、同期クロック信号
φH の周期が短くなるので、1水平ラインの読出し速度
が速くなる。一方、2値化データEが論理“L”のとき
はメモリ制御信号WEが論理“H”となるので、書込み
に必要な周期τAWの同期クロック信号φが設定されて、
アドレスカウンタ12からのアドレスデータADによっ
て指定される記憶領域に論理“L”の2値化データEが
記憶される。
【0038】このようにして奇数フィールドのピクセル
信号の読出しが完了すると、フィールド切換え制御信号
CHが反転して偶数フィールドの読出しが設定され、マ
ルチプレクサ18は出力増幅器4b側へ切換わる。そし
て、奇数フィールドの読出しと同様の読出し動作が行わ
れる。
【0039】次に、奇数及び偶数フィールドの読出しに
よって1フレーム画相当のピクセルデータが記憶部8に
格納されると、記憶部8の記憶データを読出し各種の信
号処理回路(図示せず)に供給される。そして、次の画
像読取りを行うときは、図8に示す周期τR とTH の処
理が繰返される。
【0040】このように、この二次元固体撮像デバイス
を適用した実施例によれば、予め記憶部8の全ての記憶
領域に所定の論理データを記憶させておく初期化処理を
行っておき、該論理データと同じ論理のピクセル信号を
読出したときは記憶部8への書込みを行わず、一方、該
論理データとは反転論理の関係にあるピクセル信号を読
出したときは記憶部8への書込みを行うようにしたの
で、上記の書込みを行わない分だけ読取り処理の速度を
高速化することができる。
【0041】尚、図6及び図7に構成を示したこの実施
例では、インターレースを行って、2本の信号出力線L
a,Lbを介して信号続出しを行うようにしたので、夫
々の信号続出線La,Lb毎に出力増幅器4a,4bを
接続してマルチプレクサ18で交互に切換える構造とな
っているが、かかる構成に限定されるものではない。即
ち、インターレースを行わない場合には、信号出力線は
1本でよく、更にかかる信号出力線に対して1個の出力
増幅器を接続し、マルチプレクサ18を省略して直接に
出力増幅器の出力を比較器7に供給するようにしてもよ
い。又、インターレースを行う場合にあっても、周知技
術によって、信号出力線を1本とすると共に、マルチプ
レクサ18を省略して直接に出力増幅器の出力を比較器
7に供給するようにしてもよい。
【0042】次に、CCD型二次元固体撮像デバイスを
適用した画像読取装置の実施例を図9及び図10に基い
て説明する。尚、この実施例はフレーム走査読出し方式
を適用したものであり、図9において図2及び図4と同
一又は相当する部分を同一符号で示すものとする。ま
ず、かかる2次元固体撮像デバイスの構成を説明する
と、図9において、各々がピクセルに相当する多数個の
フォトダイオードPD11〜PDmnがトランスファゲート
を介して垂直転送路y1 〜yn に接続されると共に、垂
直転送路y1 〜yn には2相駆動方式に準拠した垂直転
送パルス信号φV1,φV2に同期して電荷転送を行うため
のポテンシャル井戸を発生させる転送ゲート電極群が形
成されている。更に、垂直転送路y1 〜yn の終端部に
は、ゲート信号φG の電圧に応じて導通・非導通となる
転送ゲート20を介して水平転送路xが接続し、水平転
送路xは、2相駆動方式に準拠した水平転送パルス信号
φH1,φH2に同期して電荷転送を行い、ピクセル信号δ
を出力端からリセット機能付ソースフォロワ回路IQへ
出力するように構成されている。各種の信号φV1
φV2,φG ,φH1,φH2は、駆動回路11がタイミング
ジェネレータ3から発生された同期クロック信号φに同
期して形成され、又、同期クロック信号φはタイミング
ジェネレータ3に内蔵されている図2(b)に示す回路
によって形成される。
【0043】次に、かかる実施例の動作を図10に基い
て説明する。尚、同図において、周期TV は、フォトダ
イオードPD11〜PDmnに集積された全ピクセル信号を
垂直転送路y1 〜yn へ並列転送する転送期間であり、
周期TH は、水平転送路xが1ライン分のピクセル信号
δを読出して記憶部8に記憶させるまでの1周期分の処
理期間を示し、周期τR は記憶部8の全ての記憶内容を
論理“H”にプリセットするための初期化期間である。
【0044】まず、初期化期間τR において、タイミン
グジェネレータ3から出力される論理“H”のプリセッ
ト信号PS及びメモリ制御信号WEによって記憶部8の
全内部データが論理“H”にプリセットされると共に、
論理“H”のリセット信号RSに同期して水平転送路x
の出力部分(フローティングディフュージョン)がリセ
ットされる。次に、期間TV において、垂直転送パルス
信号φV1が所定の高電圧となることにより全てのトラン
スファゲートが導通状態となり、フォトダイオードPD
11〜PDmnの全ピクセル信号(電荷)がトランスファゲ
ートを介して垂直転送路y1 〜yn に並列転送され、更
に、所定タイミングでゲート信号φG が論理“H”とな
ることにより転送ゲート20が導通状態となると同時
に、垂直転送路y1 〜yn が垂直転送パルス信号φV1
φV2に同期して全体的に1水平ライン分だけ転送動作す
るので、水平転送路xに1水平ライン分のピクセル信号
δが転送される。
【0045】次に、周期TH において、タイミングジェ
ネレータ3が図2(b)の回路により、基本クロック信
号CKに同期した同期クロック信号φを発生させ、駆動
回路11が、同期クロック信号φと同位相の転送パルス
信号φH1及び、位相が反転した転送パルス信号φH2を発
生する。これにより、水平転送路xには転送パルス信号
φH1,φH2に同期して電荷転送用のポテンシャル井戸が
発生するので、ピクセル信号が終端側へ順次に転送され
る。
【0046】ここで、例えばファクシミリやOCRに適
用されて、原稿に記載された文字や記号等を読取る場合
には、白地や白部分を読取ったときのピクセル信号eの
電圧は、同図中の期間τW に示すように高くなり、文字
や記号等の黒の部分を読取ったときのピクセル信号eの
電圧は、同図中の期間τB に示すように低くなる。比較
器7は、閾値電圧Vref とこれらのピクセル信号eとを
比較し、e<Vref のときは論理“H”、逆にe≧V
ref のときは論理“L”となる2値化データEを出力す
る。そして、2値化データEが論理“H”のときはメモ
リ制御信号WEが論理“L”となるので、記憶部8がア
ドレスカウンタ12からのアドレスデータADによって
指定されても、その指定記憶領域には2値化データEが
記憶されず、更に、転送パルス信号φH1,φH2の周期が
短くなるので、水平転送路xの電荷転送速度が速くな
る。換言すれば、ピクセル信号δの読出し速度が速くな
る。一方、2値化データEが論理“L”のときはメモリ
制御信号WEが論理“H”となるので、書込みに必要な
周期τAWの同期クロック信号φが設定されて、アドレス
カウンタ12からのアドレスデータADによって指定さ
れる記憶領域に論理“L”の2値化データEが記憶され
る。
【0047】水平転送路xが1ライン分の全てのピクセ
ル信号についての転送を完了すると、次の垂直電荷転送
期間TV において、上記同様に1水平ライン分のピクセ
ル信号が水平転送路xへ転送され、更に次の水平電荷転
送期間TH において上記同様のピクセル信号の読出しが
行われる。尚、最初の垂直電荷転送期間TV においての
みトランスファゲートが導通となるので、それ以降の垂
直電荷転送期間TV では、転送パルス信号φH1がその導
通を行わせるための高電圧とならないようになってい
る。このように、周期TV ,TH の処理を繰り返すこと
によって1フレーム画相当の全ピクセル信号の読出しを
行う。
【0048】このように、この2次元固体撮像デバイス
を適用した実施例によれば、予め記憶部8の全ての記憶
領域に所定の論理データを記憶させておく初期化処理を
行っておき、該論理データと同じ論理の2値化データを
読出したときは記憶部8への書込みを行わず、一方、該
論理データとは反転論理の関係にある二値化データを読
出したときは記憶部8への書込みを行うようにしたの
で、上記の書込みを行わない分だけ読取り処理の速度を
高速化することができる。又、この実施例のCCDに限
らず、FTCCDやILCCD等の他のCCDにも適用
することができる。 尚、以上に説明したこれらの実施
例では、ピクセルを含む受光領域とこの受光領域に発生
したピクセル信号を読み取るための読出制御回路が、同
一の半導体チップに一体に形成されており、装置の小形
化を可能にしている。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め記憶部の全ての記憶領域に所定の論理値を記憶させ
ておく初期化処理を行っておき、該論理値と同じ論理の
2値化データを読出したときは記憶部への書込みを省略
して次のピクセル信号の読出しを行うので、書込みを行
わない分だけ読取り処理の速度を速くすることが可能と
なり、固体イメージセンサによるイメージ情報の読取り
とその読取りで得られるデータを記憶部に格納するとい
う一連の処理を高速化することができる。又、受光領域
と記憶部及び読取制御部を同一の半導体チップに一体に
形成したので、装置の小形化等を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に適用される固体イメージセ
ンサの構成説明図である。
【図2】一実施例に用いられる読出制御回路の構成説明
図である。
【図3】一実施例の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。
【図4】本発明の他の実施例の構成を示す構成説明図で
ある。
【図5】他の実施例の動作を説明するためのタイミング
チャートである。
【図6】更に他の実施例に適用される固体イメージセン
サの構成説明図である。
【図7】更に他の実施例に適用される読出制御回路の構
成説明図である。
【図8】更に他の実施例の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。
【図9】更に他の実施例の構成を示す構成説明図であ
る。
【図10】図9の更に他の実施例の動作を説明するため
のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1…受光領域、2…シフトレジスタ、3…タイミングジ
ェネレータ、4,4a,4b…出力増幅回路、5…増幅
器、6…MOSFET、C…容量素子、7…比較器、8
…記憶部、11…駆動回路、12…アドレスカウンタ、
15…インタレース回路、16…水平走査回路、17…
垂直走査回路、18…マルチプレクサ、20…転送ゲー
ト、PD1 〜PDn ,PD11〜PDmn…フォトダイオー
ド、3a,3f…D型フリップフロップ回路、3b…イ
ンバータ、3c,3d…ANDゲート、3e…NORゲ
ート、IQ…ソースフォロワ回路、MQ1,MQ2…M
OSFET。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体像を光電変換する複数の受光素子
    から成るピクセル群を有する受光領域と、該ピクセル群
    の配列に対応する記憶領域を有する記憶部と、ピクセル
    群に発生した各々のピクセル信号を順次に読出して該記
    憶部の記憶領域にピクセル配列に対応させて記憶させる
    読取制御部とを有する画像読取装置において、 前記読取制御部は、 前記各々のピクセル信号を所定閾値と比較することによ
    り2値化データに変換する比較器と、 読取制御開始前に前記記憶部の全ての記憶領域の内部デ
    ータを所定論理値にプリセットし、読取制御開始後は、
    比較器から出力される2値化データが上記記憶部にプリ
    セットされた論理値と等しいときは該記憶部への記憶処
    理を省略させ、比較器から出力される2値化データが該
    記憶部にプリセットされた論理値と異なるときは該記憶
    部への記憶処理を行わせると共に、これらの記憶処理に
    同期して上記ピクセル群からの各々のピクセル信号の読
    出しタイミングを制御するタイミングジェネレータと、
    を具備することを特徴とする画像読取装置。
  2. 【請求項2】 前記タイミングジェネレータは、前記比
    較器から出力される2値化データが前記記憶部に予めプ
    リセットされた論理値と等しいときは、該記憶部のアド
    レスアクセスタイムより短い時間で次のピクセル信号の
    読出処理へ移行することにより前記記憶処理を省略させ
    ることを特徴とする請求項1記載の画像読取装置。
  3. 【請求項3】前記受光領域は、ピクセル群が一列に配列
    されたMOS型又はCCD型の一次元固体イメージセン
    サから成ることを特徴とする請求項1記載の画像読取装
    置。
  4. 【請求項4】前記受光領域は、ピクセル群がマトリクス
    状に二次元配列されたMOS型又はCCD型の二次元固
    体イメージセンサから成ることを特徴とする請求項1記
    載の画像読取装置。
  5. 【請求項5】 前記受光領域と記憶部及び読取制御部は
    同一の半導体チップに一体に形成されることを特徴とす
    る請求項1記載の画像読取装置。
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