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JPH03131170A - A/D converter for image sensor - Google Patents

A/D converter for image sensor

Info

Publication number
JPH03131170A
JPH03131170A JP1270116A JP27011689A JPH03131170A JP H03131170 A JPH03131170 A JP H03131170A JP 1270116 A JP1270116 A JP 1270116A JP 27011689 A JP27011689 A JP 27011689A JP H03131170 A JPH03131170 A JP H03131170A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuit
converter
signal
image sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1270116A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kitamura
公一 北村
Shusuke Mimura
秀典 三村
Kazuo Yamamoto
一男 山本
Yasumitsu Ota
泰光 太田
Kazuyoshi Sai
佐井 一義
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP1270116A priority Critical patent/JPH03131170A/en
Publication of JPH03131170A publication Critical patent/JPH03131170A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージセンサによって得られたアナログ画
像信号をディジタル画像信号に変換するイメージセンサ
用のA/D変換器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an A/D converter for an image sensor that converts an analog image signal obtained by an image sensor into a digital image signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、小型ファクシミリやバーコードリーグ等の画像読
み取り装置として広く使用されている密着型イメージセ
ンサにはアナログ画像信号をディジタル画像信号に変換
するA、/D変換器が使用されている。密着型イメージ
センサは、通常マトリックス状に接続された多数のホト
ダイオード及びブロッキングダイオードを有しており、
複数の出力回路から順次信号が取り出される。したがっ
て、A/D変換器もこの出力回路の数に対応して多数設
ける必要がある。
In recent years, contact type image sensors that have been widely used as image reading devices such as small facsimiles and barcode leagues use A/D converters that convert analog image signals into digital image signals. A contact image sensor usually has a large number of photodiodes and blocking diodes connected in a matrix.
Signals are sequentially extracted from the plurality of output circuits. Therefore, it is necessary to provide a large number of A/D converters corresponding to the number of output circuits.

A/D変換器として最も一般的な逐次比較型A/D変換
器は低コストであるという利点がある反面、その回路構
成から必然的に動作速度が遅くなるという欠点があり、
高速動作が要求されるイメージセンサに使用するには適
さない、このため従来のイメージセンサにはフラッシュ
型A/D変換器(並列比較型A/D変換器)が使用され
る場合が多い。
The successive approximation type A/D converter, which is the most common type of A/D converter, has the advantage of being low cost, but has the disadvantage that its circuit configuration inevitably results in slow operation speed.
It is not suitable for use in image sensors that require high-speed operation, and for this reason, flash type A/D converters (parallel comparison type A/D converters) are often used in conventional image sensors.

イメージセンサにフラッシュ型A/D変換器を用いた場
合の回路構成は第3図のようになる。ホトダイオード(
図示せず)から供給された信号はアンプ1によって増幅
され、その出力のピークの電圧値がサンプルホールド回
路2によって保持されたままフラッシュ型A/D変換器
7に供給される。フラッシュ型A/D変換器は量子化レ
ベルに対応した数だけ比較器を有しており、供給された
電圧値とこれら量子化レベルとを並列に比較し、どのレ
ベルの比較器が動作したかによってディジタル出力を得
ている。したがって、逐次比較型A/D変換器に比べ非
常に高速な動作が可能となる。
The circuit configuration when a flash type A/D converter is used as an image sensor is shown in FIG. Photodiode (
A signal supplied from an amplifier 1 (not shown) is amplified by an amplifier 1, and the peak voltage value of its output is held by a sample hold circuit 2 and supplied to a flash type A/D converter 7. The flash type A/D converter has a number of comparators corresponding to the quantization level, and compares the supplied voltage value with these quantization levels in parallel to determine which level of the comparator is operating. The digital output is obtained by Therefore, it is possible to operate much faster than a successive approximation type A/D converter.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、フラッシュ型A/D変換器は回路を構成する素
子の数が多いため、市販されているLSIを使用するに
しても高価なものとなる。特にマトリックス状に配置さ
れたイメージセンサのように多数のA/D変換器を使用
する場合には全体のコストが高くなるという問題があっ
た。
However, since the flash type A/D converter has a large number of circuit elements, it is expensive even if a commercially available LSI is used. In particular, when a large number of A/D converters are used, such as in an image sensor arranged in a matrix, there is a problem in that the overall cost increases.

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、低コ
ストで、かつ高速動作が可能なイメージセンサ用のA/
D変換器を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made based on the above circumstances, and is an A/C for an image sensor that is low cost and capable of high speed operation.
The purpose of this invention is to provide a D converter.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

前記の目的を達成するために本発明は、アナログ信号と
して得られた画像信号をディジタル信号に変換するイメ
ージセンサ用のA/D変換器において、 前記アナログ信号の電圧値を保持する電圧保持回路と、 放電によって前記電圧保持回路に保持されたアナログ信
号の電圧値を所定の割合で変化させる放電回路と、 放電によって変化する前記電圧値と基準電圧とを比較す
る電圧比較回路と、 前記電圧保持回路に保持された電圧が前記基準電圧に等
しくなるまでの間に供給されるパルス信号をカウントす
るカウント回路とを具備し、該カウント回路の出力から
ディジタル画像信号を取り出すことを特徴とするもので
ある。
In order to achieve the above object, the present invention provides an A/D converter for an image sensor that converts an image signal obtained as an analog signal into a digital signal, comprising: a voltage holding circuit that holds the voltage value of the analog signal; , a discharge circuit that changes the voltage value of the analog signal held in the voltage holding circuit by discharge at a predetermined rate; a voltage comparison circuit that compares the voltage value changed by discharge with a reference voltage; and the voltage holding circuit. and a counting circuit that counts pulse signals supplied until the voltage held at the reference voltage becomes equal to the reference voltage, and a digital image signal is extracted from the output of the counting circuit. .

〔作用〕[Effect]

本発明は前記の構成により、パルス状のアナログ電圧信
号として入力される画像信号のピーク電圧は電圧保持回
路によって保持される。この電圧は放電回路がほぼ一定
の電流値で放電することにより、所定の割合で変化する
。したがって、この電圧が変化して予め定められた基準
電圧と等しくなるまでの時間は、アナログ電圧信号とし
て入力されるピーク電圧に比例する。
In the present invention, with the above configuration, the peak voltage of the image signal input as a pulsed analog voltage signal is held by the voltage holding circuit. This voltage changes at a predetermined rate as the discharge circuit discharges at a substantially constant current value. Therefore, the time it takes for this voltage to change and become equal to the predetermined reference voltage is proportional to the peak voltage input as an analog voltage signal.

電圧比較回路は放電されて変化する電圧と基準電圧とを
比較し、この電圧が基準電圧と等しくなった時点で所定
の信号を出力する。カウント回路はこの信号を受けて、
アナログ電圧信号が入力されてから基準電圧と等しくな
るまでに供給されるパルス(重畳をカウントする。この
カウント回路から出力されるカウント値はディジタル信
号に変換された画像信号として取り出される。
The voltage comparison circuit compares the voltage that changes due to discharge with a reference voltage, and outputs a predetermined signal when this voltage becomes equal to the reference voltage. The count circuit receives this signal and
The pulses (superimpositions) supplied from when the analog voltage signal is input until it becomes equal to the reference voltage are counted. The count value output from this counting circuit is taken out as an image signal converted to a digital signal.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の一実施例を図面を参照しつつ説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例であるイメージセンサ用のA
/D変換器のブロック図、第2図は第1図の各点におけ
る信号波形を示すタイミングチャートである。
FIG. 1 shows an A for an image sensor which is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the /D converter and a timing chart showing signal waveforms at each point in FIG. 1.

第1図において、アンプ1には例えばホトダイオード(
図示せず)によって光電変換された原稿の画像信号が入
力され増幅される。このアンプ1より出力される信号は
第2図(a)に示すようにパルス状の信号であり、この
パルスの大きさは原稿の明暗に応じて変化する。
In FIG. 1, the amplifier 1 includes, for example, a photodiode (
(not shown), the image signal of the original that has been photoelectrically converted is input and amplified. The signal output from the amplifier 1 is a pulsed signal as shown in FIG. 2(a), and the magnitude of this pulse changes depending on the brightness and darkness of the original.

サンプルホールド回路2は第2図(b)に示すようにア
ンプ1から出力されるパルス状の信号のピーク電圧を保
持し、一定の電圧とする。放電回路3はサンプルホール
ド回路2に保持された電圧をほぼ一定の電流を流すこと
によって放電する。
The sample and hold circuit 2 holds the peak voltage of the pulsed signal output from the amplifier 1 and makes it a constant voltage, as shown in FIG. 2(b). The discharge circuit 3 discharges the voltage held in the sample hold circuit 2 by flowing a substantially constant current.

この結果、放電回路3の出力電圧は第2図(C)に示す
ようにサンプルホールド回路2に保持された電圧から所
定の割合、すなわち一定の角度で徐々に減少する。した
がって、放電回路3の出力電圧がピーク電圧から上記基
準電圧まで減少する時間は、サンプルホールド回路2に
保持されるピーク電圧が高ければ長く、ピーク電圧が低
ければ短いことになる。
As a result, the output voltage of the discharge circuit 3 gradually decreases at a predetermined rate, that is, at a constant angle, from the voltage held in the sample and hold circuit 2, as shown in FIG. 2(C). Therefore, the time for the output voltage of the discharge circuit 3 to decrease from the peak voltage to the reference voltage is longer if the peak voltage held in the sample-and-hold circuit 2 is higher, and shorter if the peak voltage is lower.

放電回B3の出力電圧はコンパレータ4において基準電
圧■8と比較され、第2図(d)にその出力電圧を示す
ようにこの電圧が基準電圧よりも高いときは「ハイ」と
なり、基準電圧よりも低いときは「ロー」となる。した
がって、コンパレータ4の出力信号のパルス幅はアンプ
1に入力されるアナログ信号のピーク値に比例する。
The output voltage of the discharge circuit B3 is compared with the reference voltage 8 in the comparator 4, and as shown in FIG. 2(d), when this voltage is higher than the reference voltage, it becomes "high", When it is also low, it is "low". Therefore, the pulse width of the output signal of the comparator 4 is proportional to the peak value of the analog signal input to the amplifier 1.

コンパレータ4の出力信号はAND回路(論理積)5に
入力され、AND回路5の他方の端子には第2図(a)
に示す一定周波数のクロックパルス信号が入力される。
The output signal of the comparator 4 is input to an AND circuit (logical product) 5, and the other terminal of the AND circuit 5 is as shown in FIG. 2(a).
A clock pulse signal with a constant frequency shown in is input.

したがって、AND回路5の出力信号は第2図<r>に
示すように、コンパレータ4の出力信号が「ハイ」のと
きにはクロックパルスが現れ、コンパレータ4の出力信
号が「ロー」のときにはそのまま「ロー」となっている
Therefore, the output signal of the AND circuit 5, as shown in FIG. ”.

AND回路5の出力は8ビツトのカウンタ6に入力され
、ここで第2図(f)のクロックパルスがカウントされ
る。したがって、カウンタ6の出力は原稿の明暗に対応
した8ビツトのディジタル画像信号となる。第2図(f
”)に示す例では左かう順番に8パルス、3パルス、5
パルスがカウントされるので、カウンタ6の出力は各々
2進数でrooooloooJ 、  roooooo
llJ 、  rooooololJとなる。
The output of the AND circuit 5 is input to an 8-bit counter 6, where the clock pulses shown in FIG. 2(f) are counted. Therefore, the output of the counter 6 becomes an 8-bit digital image signal corresponding to the brightness and darkness of the original. Figure 2 (f
”), 8 pulses, 3 pulses, 5 pulses in left order.
As the pulses are counted, the outputs of the counter 6 are respectively rooooloooJ and rooooooo in binary.
llJ, roooooololJ.

ここで第1図のA/D変換器を40ブロツク×16出力
(16組の各出力について40エレメントのホトダイオ
ードとブロッキングダイオードの組を有する)のイメー
ジセンサに適用する場合を考えると、全体として16個
のA/D変換器が必要となる。ここで、−組のホトダイ
オードとブロンキングダイオードを動作させる駆動パル
スのパルス幅を16μsecとした場合に、クロック周
波数を20MHz(1周期は0. 05 μ5ec)と
すると、パルス数が8ビツトの最大値に対応して最大2
5Gパルスの時にも0. 05/1sec X256=
12゜8μSecとなり、16μsec内に十分収まる
。このときlラインの読み取りに要する時間は16μs
ec x40=0.64m5ecと非常に短く、高速な
読み取りに対応することが可能となる。
Now, if we consider the case where the A/D converter shown in Fig. 1 is applied to an image sensor with 40 blocks x 16 outputs (each output of 16 sets has a set of 40 elements of photodiodes and blocking diodes), the total number of blocks is 16. A/D converters are required. Here, if the pulse width of the drive pulse that operates the - pair of photodiodes and bronking diodes is 16 μsec, and the clock frequency is 20 MHz (one period is 0.05 μ5 ec), the number of pulses is the maximum value of 8 bits. up to 2 corresponding to
0. even during 5G pulse. 05/1sec X256=
12° is 8 μsec, which is well within 16 μsec. At this time, the time required to read the l line is 16 μs.
It is extremely short, ec x40=0.64m5ec, and can support high-speed reading.

ところで、イメージセンサによって読み取られる原稿は
その種類によって地の明るさが異なるので、たとえば印
画紙のように地の部分が明るい原稿に白レベルを合わせ
たままで新聞紙を読み取ると、新聞紙の地の部分は灰色
として読み取られ、ダイナミックレンジに無駄な部分が
生じる。このためイメージセンサには読み取る原稿によ
って白レベルを変化させるシェーディング補正の機能を
設ける必要がある。
By the way, the brightness of the background of the document read by the image sensor differs depending on the type of document, so if you read a newspaper with the white level set to a document with a bright background, such as photographic paper, the background of the newspaper will be It is read as gray, and there is a wasted part in the dynamic range. For this reason, the image sensor needs to be provided with a shading correction function that changes the white level depending on the original to be read.

第1図に示した回路はこのシェーディング補正を簡単に
行うことができる。まず、放電回路3によって放電され
る電流値を変化させると第2図(c)に示した電圧の傾
きが変化し、同図(d)に示すパルスのパルス幅を変え
ることができる。
The circuit shown in FIG. 1 can easily perform this shading correction. First, when the value of the current discharged by the discharge circuit 3 is changed, the slope of the voltage shown in FIG. 2(c) changes, and the pulse width of the pulse shown in FIG. 2(d) can be changed.

また、コンパレータ4に入力される基準電圧■えを変え
ることによっても同様にこのパルス幅を変えることがで
きる。したがって、明るい原稿のときには第2図(d)
のパルス幅を狭めるように、暗い原稿のときにはこのパ
ルス幅をひろげるように放電回路3の電流値又はコンパ
レータ4の基準電圧v11を変えることによってシェー
ディング補正を行うことができる。更に、AND回路5
に供給されるクロックパルスの周波数を変化させること
によっても、カウンタ6の出力レベルを変化させること
ができるので、シェーディング補正が可能となる。
Furthermore, by changing the reference voltage input to the comparator 4, the pulse width can be changed in the same way. Therefore, when the original is bright, the image shown in Fig. 2(d)
Shading correction can be performed by changing the current value of the discharge circuit 3 or the reference voltage v11 of the comparator 4 so as to narrow the pulse width of the original, and widen the pulse width when the original is dark. Furthermore, AND circuit 5
Since the output level of the counter 6 can also be changed by changing the frequency of the clock pulse supplied to the counter 6, shading correction becomes possible.

第1図に示す回路を構成する素子は全て極−船釣なもの
であり、また素子の数も少ない。したがって、従来装置
で使用されていたフラッシュ型A/D変換器に比べて半
分程度のコストで構成することができる。また、第1図
の回路素子は各々スタンダードセルとして確立されてい
るので、第1図の回路からなるカスタムLSIを設計、
製造することも容易である。
All of the elements constituting the circuit shown in FIG. 1 are of the polar type, and the number of elements is small. Therefore, it can be constructed at about half the cost of a flash type A/D converter used in conventional devices. In addition, since each of the circuit elements shown in Figure 1 has been established as a standard cell, a custom LSI consisting of the circuit shown in Figure 1 can be designed,
It is also easy to manufacture.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、逐次比較型A/D
変換器に比べて窩速に動作するので、イメージセンサ自
体の高速化が可能となる。また、使用する素子の数も少
なく、極−船釣な回路素子を用いて構成できるので、特
に多数のA/D変換回路を設ける場合にはコストを大幅
に削減することができる。更に、複数の調整可能個所が
あることによって、原稿の種類に柔軟に対応したシェー
ディング補正を行うことができるイメージセンサ用のA
/D変換器を提供することができる。
As explained above, according to the present invention, the successive approximation type A/D
Since it operates faster than a transducer, the image sensor itself can be made faster. Further, since the number of elements used is small and the configuration can be made using circuit elements that are independent of each other, costs can be significantly reduced, especially when a large number of A/D conversion circuits are provided. Furthermore, by having multiple adjustable points, it is possible to perform shading correction that flexibly corresponds to the type of document.
/D converter can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は第1
図の回路の各点での信号の波形を示すタイミングチャー
ト、第3図は従来装置のブロック図である。 1・・・アンプ、 2・・・サンプルホールド回路、 3・・・放電回路、4・・・コンパレータ、5、・・A
ND回路、6・・・カウンタ、7・・・フラッシュ型A
/D変換器。
FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
A timing chart showing signal waveforms at each point in the circuit shown in the figure, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional device. 1...Amplifier, 2...Sample hold circuit, 3...Discharge circuit, 4...Comparator, 5...A
ND circuit, 6...Counter, 7...Flash type A
/D converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 アナログ信号として得られた画像信号をディジタル信号
に変換するイメージセンサ用のA/D変換器において、 前記アナログ信号の電圧値を保持する電圧保持回路と、 放電によって前記電圧保持回路に保持されたアナログ信
号の電圧値を所定の割合で変化させる放電回路と、 放電によって変化する前記電圧値と基準電圧とを比較す
る電圧比較回路と、 前記電圧保持回路に保持された電圧が前記基準電圧に等
しくなるまでの間に供給されるパルス信号をカウントす
るカウント回路とを具備し、該カウント回路の出力から
ディジタル画像信号を取り出すことを特徴とするイメー
ジセンサ用のA/D変換器。
[Claims] An A/D converter for an image sensor that converts an image signal obtained as an analog signal into a digital signal, comprising: a voltage holding circuit that holds the voltage value of the analog signal; and a voltage holding circuit that holds the voltage by discharging. a discharge circuit that changes the voltage value of an analog signal held in the circuit at a predetermined rate; a voltage comparison circuit that compares the voltage value that changes due to discharge with a reference voltage; An A/D converter for an image sensor, comprising a counting circuit that counts pulse signals supplied until the pulse signals become equal to the reference voltage, and extracting a digital image signal from the output of the counting circuit. .
JP1270116A 1989-10-16 1989-10-16 A/D converter for image sensor Pending JPH03131170A (en)

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JP1270116A JPH03131170A (en) 1989-10-16 1989-10-16 A/D converter for image sensor

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JP (1) JPH03131170A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100390839B1 (en) * 2001-07-20 2003-07-12 주식회사 하이닉스반도체 Pixel data determination method using dual ramp signal and CMOS image sensor for the same
US9177180B2 (en) 2010-02-12 2015-11-03 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha RF tag reader and RF tag information acquisition method

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