JPH0442870B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、イメージスキヤナ、カメラ、
OCR等に用いられているイメージセンサの駆動
回路に関するものである。

〔従来の技術〕

一般によく使用されるMOS型イメージセンサ
は受光量に応じて電荷を蓄積する光電変換素子を
２次元的に配列した受光部を有し、この光電変換
素子群中の特定の行と列を順に選択することによ
り、２次元的な画像情報を得る素子である。

第５図は、このようなMOS型イメージセンサ
の構成を示す図である。水平シフトレジスタ３に
は水平ゲート信号が水平クロツクに同期して取り
込まれ、順に転送されて行く。水平シフトレジス
タ３の各段出力は、それぞれ水平スイツチ群２内
の各水平スイツチの動作を制御するものであり、
水平シフトレジスタ３の出力が「１」であれば水
平スイツチはオンし、「０」であればオフとなる。

垂直シフトレジスタ４には垂直クロツクVC、
垂直ゲート信号VGが入力され、その動作は水平
シフトレジスタ３とほぼ同様に考えることができ
が、制御すべき垂直スイツチの数および配列は大
きく相違する。すなわち、垂直シフトレジスタ４
で制御される垂直スイツチは、水平スイツチ群２
内の水平スイツチと異なり、受光部１内において
光電変換素子の数だけある。

第６図はこのイメージセンサの従来からの動作
を示すタイミングチヤートである。同図Ａおよび
Ｂはそれぞれ垂直シフトレジスタ４に入力される
垂直ゲート信号VGおよび垂直クロツクVC、同
図Ｃは同図Ｂの垂直クロツクVCを時間的に拡大
したもの、さらに同図ＤおよびＥはそれぞれ水平
シフトレジスタ３に入力される水平ゲート信号
HGおよび水平クロツクHCのタイミングを同図
Ｂを基準にして示したものである。

同図Ａ，Ｂに示されるように、通常は１行の垂
直スイツチのみが選択的にオンされるように、１
つの垂直クロツクVCに同期して「１」の垂直ゲ
ート信号が1V（垂直周期）の先頭で１発だけ垂直
シフトレジスタ４に入力され、それ以外は「０」
となる。また、同図Ｃ，Ｄ，Ｅに示されるよう
に、通常は、水平スイツチの１つだけがオンにな
るように、１水平クロツクに対応する「１」の水
平ゲート信号が1H（水平周期）の先頭で１発だけ
水平シフトレジスタ３に入力され、それ以外は
「０」となる。

第５図は、第６図の動作に基づいて、３行２列
目の光電変換素子（画素）が選択された状態を示
している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このようなイメージセンサをイメー
ジスキヤナ等の装置に利用する場合、その目的に
合致した画素構成のイメージセンサを用いること
が望ましい。しかし、イメージセンサを適用装置
ごとに新規に開発するには多大な労力と費用を要
するので、実際には既存のものの中から必要な仕
様に近いものを選択して適用せざるを得ない。

例えば、10×100画素あれば十分な装置であり
ながら、100×100のイメージセンサを用いなけれ
ばならない場合が生じる。このような場合には、
最適な画素構成（10×100画素）のイメージセン
サを使用したときに比較して、１画面を読み取る
のに10倍の時間がかかる。イメージセンサの各光
電変換素子にはその素子が読み取られてから次に
また読み取なれるまでの時間、すなわち１画面を
読み取る時間の間に入射する光情報がすべて蓄積
される。したがつて、１画面の読み取り時間が長
い程、それだけ装置としての時間分解能が悪くな
る。時間分解能が低い場合には、対象が移動・変
化する場合に画面が流れる原因となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のイメージセンサ駆動回路は、上記問題
点に鑑みて為されたものであり、基本クロツクを
発生する基本クロツク発生回路と、前記基本クロ
ツクを計数して受光部において読み出し中の行が
予め設定した必要行であるか、必要行の直前の不
要行であるか、必要行の直後の不要行であるか、
またはその他の不要行であるかを判定する行判定
回路と、基本クロツクに基づいて一定周期の水平
クロツクを発生する水平クロツク発生回路と、前
記行判定回路の判定出力の内容が必要行またはそ
の直前直後の不要行であるときには低速の垂直ク
ロツクを出力しその他の不要行であるときには高
速の垂直クロツクを出力する垂直クロツク発生回
路と、前記行判定回路の判定出力の内容が必要行
またはその直前の不要行であるときには１水平ク
ロツクに対応する水平ゲート信号を１水平周期の
先頭でのみ「１」として前記水平シフトレジスタ
に入力することにより当該水平周期の間に前記各
水平スイツチを順にオンさせ、必要行の直前行以
外の不要行であるときには連続的に水平ゲート信
号を「１」として前記水平シフトレジスタに入力
することにより当該水平周期の間に前記各水平ス
イツチを全てオンさせる水平ゲート信号発生回路
と、前記基本クロツクを計数して一定周期の垂直
ゲート信号を「１」とする垂直ゲート信号発生回
路とを備えたものである。

〔作 用〕

画像情報を必要とする領域と不要な領域を行単
位で切り分けて、予め行判定回路にその内容を設
定しておくと、不要行においてはすべての水平ス
イツチが常時オンとなり、且つ垂直シフトレジス
タが高速に動作して読み飛ばしが行われる。必要
行の直前の不要行では垂直シフトレジスタが低速
動作に移行してその間に水平スイツチが順次オフ
状態に戻る。必要行においては水平シフトレジス
タおよび垂直シフトレジスタにより光電変換素子
が択一的に選択され、通常の読み出しが行われ
る。その後、必要行の直後の不要行で水平スイツ
チが再びすべてオンとなり、以後の不要行では、
水平スイツチがすべてオンの状態で垂直シフトレ
ジスタが高速動作して再度読み出しが行われる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。第１図において、受光部１、水平スイツチ
群２、水平シフトレジスタ３および垂直シフトレ
ジスタ４からなるイメージセンサは第５図に示す
ものと同様のものである。ただし、受光部１の光
電変換素子は、ｎ行５列に配列されているものと
する。

基本クロツク発生回路５は基本クロツクを発生
する手段である。基本クロツクは常時一定速度で
あり、各回路の動作を同期させるタイミングとし
て水平ゲート信号発生回路６、水平クロツク発生
回路７、行判定回路８、垂直ゲート信号発生回路
９にそれぞれ与えられる。

垂直ゲート信号発生回路９が出力する垂直ゲー
ト信号は、文字通り垂直ゲート信号として垂直シ
フトレジスタ４に送られるだけでなく、水平ゲー
ト信号発生回路６、水平クロツク発生回路７、行
判定回路８および垂直クロツク発生回路１０に対
するリセツト信号としてこれらの各回路に送られ
る。

行判定回路８は、垂直ゲート信号で初期化さ
れ、その後、基本クロツクをカウントして現在受
光部１の中のどの画素行を読み出しているかを把
握する。そして、当該画素行が、 読み取るべき画素行すなわち非要行に属する
か、 必要行の直前の不要行に属するか、 必要行の直後の不要行に属するか、あるいは その他の不要行に属するか を判定し、その判定結果を水平ゲート信号発生回
路６および垂直クロツク発生回路１０に送る。な
お、どの行を必要行とし、どの行を不要行とする
かは予め設定されている。

水平クロツク発生回路７は基本クロツクに基づ
いて一定速度の水平クロツクHCを発生し、水平
シフトレジスタ３に送出する。

水平ゲート信号発生回路６は水平クロツクHC
に同期して水平シフトレジスタ３にハイまたはロ
ーのゲート信号を送る。行判定回路８からの信号
によつて、現在読み出している行が必要行の直前
の不要行を除くその他の不要行のときは、1Hに
渡つて「１」を送り、必要行または必要行の直前
の不要行のときは、通常動作通り１水平クロツク
に対応する「１」を1Hに１個の割合で送出する。

垂直クロツク発生回路１０は垂直シフトレジス
タ４に垂直クロツクVCを送出する。このとき、
行判定回路８からの信号によつて、現在読み出し
ている行が必要行の直前直後の不要行を除く不要
行であるときは通常より高速の垂直クロツクを、
必要行またはその直前直後の不要行であるときは
低速の垂直クロツクを垂直シフトレジスタ４に送
出する。

次に、第２図乃至第４図を用いて本実施例の動
作を説明する。第２図Ａ〜Ｄは、それぞれ垂直ゲ
ート信号VG、垂直クロツクVC、水平ゲート信
号HGおよび水平クロツクHCのタイミングを示
すタイミングチヤートであり、第３図は垂直クロ
ツクVCおよび水平ゲート信号HGのタイミング
と受光部１内にある光電変換素子の物理的配置と
の対応関係を示す図であり、第４図は水平クロツ
クHCのタイミングで遷移する水平シフトレジス
タ３の出力状態を示す状態遷移図である。なお、
受光部１は、前述したようにｎ行５列に配列され
た光電変換素子を有しているが、そのうちの、ｌ
行目（＃ｌ）からｍ行目（＃ｍ）までを必要行、
それ以外を不要行としている。そして、このこと
は行判定回路８に設定されているものとする。

＃１から＃ｌ−２まで、および＃ｍ＋２から
＃ｎまでの不要行については、水平ゲート信号発
生回路６から出力される水平ゲート信号HGは行
判定回路８からの判定出力に基づいて常時「１」
となる。そのため、水平シフトレジスタ３の各出
力段はすべて「１」となり、これによつて、水平
スイツチ群２のすべての水平スイツチがオン状態
となる。第４図Ａは、このときの水平シフトレジ
スタ３の状態を示しており、各出力段が常に
「１」となつている。この状態で、垂直シフトレ
ジスタ４により各行が順次選択されると、選択さ
れた行の垂直スイツチがすべてオンとなり、その
列の光電変換素子に蓄積された電荷はすべて読み
出される。

必要行の直前の行、すなわち＃ｌ−１番目の行
では、水平ゲート信号が通常通り１水平クロツク
HCに同期して１水平周期の先頭だけ「１」とな
るため、水平シフトレジスタ３の出力は第４図Ｂ
に示すように、水平クロツクで送られるにつれて
順次「０」となつてゆく。すなわち、水平スイツ
チ群２の各水平スイツチが順にオフしてゆく。こ
のとき、垂直クロツクVCは第２図および第３図
に示すように低速となつており、水平シフトレジ
スタ３がすべて「０」になるまでその行が選択さ
れている。

必要行＃ｌ〜＃ｍでは、通常動作が実行され
る。すなわち、垂直クロツクVCが低速で出力さ
れ、水平ゲート信号が1Hの先頭においてのみ
「１」となつている。したがつて、このときには、
垂直シフトレジスタ４により１つの行が選択され
ている間に、第４図Ｃに示すように水平シフトレ
ジスタ３の各出力段が順に「１」となり、水平ス
イツチ群２内の各水平スイツチが１個ずつ順に選
択されてゆく。したがつて、この領域内では、各
光電変換素子が１個ずつシリアルに読み出される
ことになる。

必要行直後の不要行＃ｍ＋１では、垂直クロツ
クHCは低速のままであるが、水平ゲート信号
HGが常時「１」となる、そのため、水平シフト
レジスタ３の格段出力は第４図Ｄに示すように次
第に「１」になつてゆき、最後にすべての出力が
「１」になる。水平スイツチ群２の各水平スイツ
チは、水平シフトレジスタ３の出力に基づいて次
第にオンして行き、最後突にはすべてに水平スイ
ツチがオン状態となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のイメージセンサ
駆動回路によれば、読み出し時間短縮のため不要
範囲の行を高速で読み、なお且つその範囲の光電
変換素子の蓄積電荷を確実に読み出して、必要範
囲の行を読み出すときに何等影響を及ぼさない。
したがつて、読み取るべき画像がイメージセンサ
の画素構成よりも小さい場合でも、その画像サイ
ズに最も適した画素構成のイメージセンサを用い
たときとほぼ同等の時間分解能を得ることができ
る。換言すれば、適用機種に応じてイメージセン
サを個別に設計・製作する必要がなく、低価格の
いわゆる規格品を用いて特注品と同等の機能を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図ＡないしＤはそれぞれ垂直ゲート信号VG、垂
直クロツクVC、水平ゲート信号HGおよび水平
クロツクHCのタイミングを示すタイミングチヤ
ート、第３図は垂直クロツクVCおよび水平ゲー
ト信号HGのタイミングと受光部１内にある光電
変換素子の物理的配置との対応関係を示す図、第
４図は水平クロツクHCのタイミングで遷移する
水平シフトレジスタの出力状態を示す状態遷移
図、第５図は一般的なイメージセンサを示す構成
図、第６図はイメージセンサの従来の動作を示す
タイミングチヤートである。 １…受光部、２…水平スイツチ群、３…水平シ
フトレジスタ、４…垂直シフトレジスタ、５…基
本クロツク発生回路、６…水平ゲート信号発生回
路、７…水平クロツク発生回路、８…行判定回
路、９…垂直ゲート信号発生回路、１０…垂直ク
ロツク発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光電変換素子が２次元行列に配列され各光電
   変換素子に１対１に垂直スイツチが接続された受
   光部と、垂直クロツクに同期して垂直ゲート信号
   を「１」と入力すると前記垂直スイツチを行毎に
   一括して順次オンする垂直シフトレジスタと、前
   記垂直スイツチの出力を列毎に束ねた読み出し線
   に１対１に接続された水平スイツチと、水平クロ
   ツクに同期して水平ゲート信号を「１」と入力す
   ると前記水平スイツチを順次オンする水平シフト
   レジスタとを備えたイメージセンサの駆動回路で
   あつて、 前記基本クロツクを発生する基本クロツク発生
   回路と、 前記基本クロツクを計数して受光部において読
   み出し中の行が予め設定した必要行であるか、必
   要行の直前の不要行であるか、必要行の直後の不
   要行であるか、またはその他の不要行であるかを
   判定する行判定回路と、 基本クロツクに基づいて一定周期の水平クロツ
   クを発生する水平クロツク発生回路と、 前記行判定回路の判定出力の内容が必要行また
   はその直前直後の不要行であるときには低速の垂
   直クロツクを出力しその他の不要行であるときに
   は高速の垂直クロツクを出力する垂直クロツク発
   生回路と、 前記行判定回路の判定出力の内容が必要行また
   はその直前の不要行であるときには１水平クロツ
   クに対応する水平ゲート信号を１水平周期の先頭
   でのみ「１」として前記水平シフトレジスタに入
   力することにより当該水平周期の間に前記各水平
   スイツチを順にオンさせ、必要行の直前行以外の
   不要行であるときには連続的に水平ゲート信号を
   「１」として前記水平シフトレジスタに入力する
   ことにより当該水平周期の間に前記各水平スイツ
   チを全てオンさせる水平ゲート信号発生回路と、 前記基本クロツクを計数して一定周期で垂直ゲ
   ート信号を「１」とする垂直ゲート信号発生回路
   とを備えたイメージセンサ駆動回路。