DE4117319C2 - CCD-Treiberkreis - Google Patents
CCD-TreiberkreisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen CCD-Treiberkreis nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1.
Aus IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 36, No. 1, 1989,
Seiten 46 bis 52, ist ein CCD-Treiberkreis dieser Art mit einer
Treiberschaltung und einer Multiplexeinrichtung bekannt, wobei
Signalladungen parallel in Register eingelesen und multiplext
werden.
Aus US 4 369 469 ist ferner ein CCD-Treiberkreis zur Ausgabe von
Lesedaten aus einer Anzahl von CCD-Sensoren bekannt, wobei mit
tels Treiberschaltkreisen der Auslesevorgang eines einzigen CCD-
Sensors durchgeführt wird.
Der CCD-Treiberkreis der eingangs angegebenen Art ist insbeson
dere vorgesehen für die Verkürzung der Betriebszeit einer Blut
testeinrichtung oder dergleichen.
Es ist z. B. bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden,
bei der die automatische Beurteilung eines Koagulations
musters in einer Bluttesteinrichtung optisch durchgeführt
wird. Hierbei wird eine transparente Mikroplatte mit Streu
licht aus einer Leuchtdiode (LED) bestrahlt, wobei die Mi
kroplatte eine Anzahl von Reaktionsgefäßen zur Blutgerinnung
bzw. Koagulation aufweist. Das durch die Mikroplatte durch
getretene Licht wird durch eine Anzahl von auf der Unter
seite der Mikroplatte angeordneten CCD-Zeilensensoren über
ein Linsensystem erfaßt. Die Mikroplatte ist mechanisch be
wegbar, was es ermöglicht, nacheinander die Bilder bzw. Ab
bildungen in Form von elektrischen Signalen zu lesen, die
die Gerinnungszustände von Blut darstellen, das in die An
zahl der auf der Mikroplatte vorgesehenen Reaktionsgefäße in
verschiedenen Testkörpern getropft ist.
Bei einer derartigen Bluttesteinrichtung werden die Abbil
dungen von Objekten unter Verwendung einer Anzahl von CCD-
Sensoren gelesen, da die Länge jedes CCD-Sensors in bezug
auf die Abmessungen der Mikroplatte begrenzt ist. Als in
einem solchen Fall zur Ansteuerung der CCD-Einrichtung ge
eignetes Verfahren wurde ein Paralleltreiberverfahren ins
Auge gefaßt, bei dem eine Anzahl von CCD-Sensoren (es wird
hier ein System mit drei CCD-Sensoren betrachtet)
gleichzeitig angesteuert wird.
Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm, das das herkömmliche CCD-Trei
berverfahren erläutert. Bei diesem Verfahren werden gleich
zeitig drei CCD-Sensoren (CCD1, CCD2 und CCD3) parallel an
gesteuert, und die Ausgangssignale der drei CCD-Sensoren
werden jeweils nach und nach gelesen. In Fig. 6 zeigt die
Zeit von ST bis ENDE die kürzeste Lesezeit an, und die Mar
kierung X kennzeichnet die Tatsache, daß Daten gestrichen
bzw. gelöscht werden, während die Ausgangssignale der rest
lichen CCD-Sensoren gelesen werden.
Im allgemeinen ist die Lichtsammelzeit, die für eine CCD-
Einrichtung erforderlich ist, um eine wirksame CCD-
Ausgangswellenform (Verstärkung) als Vorrichtung zu
erhalten, im Vergleich zu der Zeit (wirksame Ausgabezeit)
sehr lang, die von der CCD-Einrichtung benötigt wird, um
Ausgangssignale entsprechend der Elementezahl der CCD-
Einrichtung zu erzeugen.
In einem derartigen Fall ist die zum Lesen der Ausgangs
signale der drei CCD-Einrichtungen bei dem Paralleltreiber
verfahren von Fig. 6 mindestens [die Lichtsammelzeit X 2 +
wirksame Ausgabezeit] unter der Annahme, daß die Zeitsteue
rung zum Starten des Lesevorgangs auf zweckmäßige Weise
ausgewählt werden kann und daß die sequentielle Reihenfolge
für den Lesevorgang nicht festgelegt ist. Auf diese Weise
wird das Verfahren unvermeidlich wenig leistungsfähig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
CCD-Treiberkreis der eingangs angegebenen Art
anzugeben, der in der Lage ist, die Zeit zum Lesen
der Ausgangssignale bzw. die Ausgabe aus der Anzahl der CCD-
Sensoren zu verkürzen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem CCD-Treiberkreis
mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Durch die Erfindung ist ein CCD-Treiberkreis zur Ausgabe von
Lesedaten aus einer Anzahl von CCD-Sensoren angegeben, wobei
eine Treibereinrichtung die CCD-Sensoren jeweils so ansteu
ert, daß die Ansteuerungszeit für die CCD-Sensoren jeweils
versetzt bzw. gestaffelt ist. Infolgedessen ist die wirksame
Ausgabezeit der CCD-Sensoren bei jeder Lichtsammelzeit nicht
miteinander überlappend, und die aus den CCD-Sensoren je
weils ausgelesenen Daten werden mittels einer Multiplexein
richtung gemultiplext und dann ausgegeben.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen CCD-Treiberkreises
ist folgende. Die CCD-Sensoren werden auf solche Weise
angesteuert, daß die Ansteuerungszeit für jeden CCD-Sensor
derart versetzt ist, daß sich die wirksame Ausgabezeit der
CCD-Sensoren nicht miteinander bei jeder Lichtsammelzeit
überlappt, und die aus jedem der CCD-Sensoren ausgelesenen
Daten werden gemultiplext und dann ausgegeben. Daher kann
die zum Lesen der Ausgabe bzw. Ausgangssignale aus der
Anzahl der CCD-Sensoren im Vergleich zum herkömmlichen
Paralleltreiberverfahren verkürzt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines
Ausführungsbeispiels und der Zeichnung weiter beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels des er
findungsgemäßen CCD-Treiberkreises,
Fig. 2 ein Flußdiagramm, das die Funktion des Kreises von
Fig. 1 veranschaulicht,
Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das Signale verschiedener Teile des
Kreises von Fig. 1 veranschaulicht,
Fig. 4 eine Veranschaulichung der Zuordnung wirksamer CCD-
Zahlen,
Fig. 5 eine Veranschaulichung eines Lesevorgangs (Lesezeit)
gemäß der Erfindung im Vergleich zu einem herkömmli
chen Verfahren und
Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des herkömmlichen
CCD-Treiberverfahrens.
Fig. 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel.
Es sind drei CCD-Sensoren 1, 2 und 3 vorgesehen. An
den CCD-Sensoren ist ein Multiplexkreis 4 zum Multiplexen
der Ausgangssignale der CCD-Sensoren 1 bis 3 mit Zahlen
identifikationssignalen der verschiedenen Sensoren ange
schlossen. Ein CK- bzw. Takterzeugungskreis dient zur
Verwendung der CCD-Ansteuerung zur Erzeugung von Taktsi
gnalen CCDCK zum Ansteuern der CCD-Sensoren. Mit 6 ist ein
Ausgangsschwingabschnitt bezeichnet, der zum Zuführen von
Ausgangsschwingsignalen vorgesehen ist, die als Ursprung
einer CCD-Treibertaktung wirken. Ein Lichtsammelzeit-
Zählkreis 7 umfaßt einen Zähler zum Zählen der Lichtsammel
zeit in jedem CCD-Sensor. Lichtsammelzeit-Beobachtungs
abschnitte bzw. -Überwachungsabschnitte dienen jeweils zur
Überwachung der Lichtsammelzeit der CCD-Sensoren 2 und 3.
Ferner ist ein ODER-Kreis 10 und ein Sensorzahl-Identifi
zierungssignalerzeugungskreis 11 zum Erzeugen von Signalen
vorgesehen, um die Zahl jedes CCD-Sensors zu identifizieren.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das die Funktionsabfolge bei
dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel veranschau
licht.
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das Signale für jeden Abschnitt
im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 veranschaulicht.
Im folgenden wird die Funktion des CCD-
Treiberkreises unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrie
ben.
Der CCD-Treiberkreis umfaßt den Lichtsam
melzeit-Zählkreis 7 und die Lichtsammelzeit-Überwachungsab
schnitte 8 und 9 zum Ansteuern der CCD-Sensoren 1, 2 und 3
auf solche Weise, daß die Ansteuerungs- bzw. Treiberzeit für
die CCD-Sensoren jeweils so versetzt ist, daß die wirksame
Ausgabezeit der CCD-Sensoren 1, 2 und 3 sich bei jeder
Lichtsammelzeit im CCD-Treiberkreis zur Ausgabe von Leseda
ten aus der Anzahl der CCD-Sensoren 1, 2 und 3 nicht über
lappt. Ferner umfaßt der CCD-Treiberkreis
den Multiplexkreis 4 zum Multiplexen der Lesedaten jeweils
aus den CCD-Sensoren 1, 2 und 3 und zum Ausgeben dieser
Signale.
Die Zahl von Daten bzw. Datensignalen, die durch die CCD-
Sensoren 1, 2 und 3 erzeugt werden sollen, ist vorbestimmt.
Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird angenommen,
daß 5000 Daten bzw. Datensignale durch jeden CCD-Sensor 1,
2 und 3 erzeugt werden.
In jedem CCD-Sensor 1, 2 und 3 werden normalerweise Takt
signale CCDCK aus dem CCD-Treiber und CK-Erzeugungskreis 5
eingegeben. Er erzeugt Ausgangssignale umfassend die oben
erwähnte Datenzahl entsprechend den Taktsignalen CCDCK, wenn
Lesestartsignale SH1, SH2 und SH3 jeweils eingegeben werden.
Dies hat zur Folge, daß der Ausgangsschwingabschnitt 6 ein
Ausgangsschwingsignal mit konstanter Frequenz erzeugt und
der CCD-Treiber- und CK-Erzeugungskreis 5 basierend auf dem
Ausgangsschwingsignal ein Taktsignal erzeugt und dieses den
entsprechenden CCD-Sensoren 1, 2 und 3 zuführt.
Außerdem umfaßt der Lichtsammelzeit-Zählkreis 7 einen Zähler
und zählt die Zeit, die bei jedem CCD-Sensor 1, 2 und 3 zum
Lichtsammeln benötigt wird. Die Lichtsammelzeit ist beim
veranschaulichten Ausführungsbeispiel auf 25 000 Zählungen
des Taktsignals CCDCK voreingestellt. Der Lichtsammelzeit-
Zählkreis 7 wird alle 25 000 Zählungen zurückgesetzt, um
eine neue Zählung zu wiederholen, und er erzeugt jedesmal
beim Zurücksetzen (RESET) ein Lesestartsignal SH1.
Die Lichtsammelzeit-Überwachungsabschnitte 8, 9 überwachen
den Zählwert im Lichtsammelzeit-Zählkreis 7. Der Lichtsam
melzeit-Überwachungsabschnitt 8 erzeugt ein Lesestartsignal-
Überwachungsabschnitt 9 erzeugt ein Lesestartsignal SH3,
wenn der Zählwert 12 000 wird.
Jeder CCD-Sensor 1, 2 und 3 beginnt das Lesen von Ausgangs
signalen, wenn das entsprechende Lesestartsignal SH1, SH2
und SH3 jeweils gegeben wird, und er gibt jeweils entspre
chend dem Taktsignal CCDCK 5000 Daten bzw. Datensignale
aus. Die Ausgangsdaten jedes CCD-Sensors 1, 2 und 3 werden
über den Multiplexkreis 4 gemultiplext, um ein Ausgangs
signal SIGMP zu erzeugen.
Des weiteren führt der ODER-Kreis 10 eine logische Summe
bzw. Aufsummierung der entsprechenden Lesestartsignale SH1,
SH2 und SH3 aus und erzeugt ein Signal SHALL, das den Start
von Daten jedes CCD-Sensors im Ausgangssignal SIGMP anzeigt.
Der Sensorzahl-Identifizierungssignal-Erzeugungskreis 11
erzeugt 2 Bitsignale A und B ansprechend auf das Signal
SHALL aus dem ODER-Kreis 10. Die in Fig. 4 dargestellten
Signale A und B entsprechen den Zählwertbereichen, die den
entsprechenden CCD-Sensoren 1, 2 und 3 zugeordnet bzw.
zugeteilt worden sind, und sind in der Lage, die wirksamen
CCD-Zahlen 1 bis 3 anzuzeigen, die den ein wirksames Aus
gangssignal erzeugenden CCD-Sensor darstellen.
Die Signale A und B werden mit dem Ausgangssignal SIGMP zu
sammen mit Signalen aus den entsprechenden CCD-Sensoren im
Multiplexkreis 4 gemultiplext (Es sei festgestellt, daß A
und B nur zum Multiplexen von SIG1 bis SIG3 verwendet werden
und selbst nicht gemultiplext werden). Die Signale A und B
multiplexen Signale aus den entsprechenden CCD-Sensoren, um
im Multiplexkreis 4 ein Ausgangssignal SIGMP zu erhalten.
Dann werden die Signale A und B zu einem nicht dargestellten
Signalverarbeitungssystem übertragen.
Das Signalverarbeitungssystem beginnt mit dem Lesen des ge
multiplexten Signals aus jedem CCD-Sensor, indem es jeden
Impuls des Signals SHALL als Trigger bzw. Ansteuerungssignal
ausgibt bzw. liefert, und gleichzeitig können mittels der
Signale A und B die Sensorzahlen entsprechend diesen Signa
len festgestellt werden. Fig. 5 veranschaulicht den
Lesevorgang mit dem erfindungsgemäßen Treiberkreis im
Vergleich zum in Fig. 6 veranschaulichten herkömmlichen
Verfahren. In diesem Fall ist das Zeitintervall von ST bis
ENDE die längste Lesezeit und das durch A dargestellte
Datensignal zeigt ein Datensignal, das ungültig gemacht
worden ist, da ST während des Lesevorgangs eintritt.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß bei Anwendung der Erfindung,
bei der das Lichtsammelzeitintervall ein wirksames Ausgabe
zeitintervall, multipliziert mit der Anzahl der verwendeten
CCD-Einrichtungen (beim Ausführungsbeispiel 3 Teile) oder
mehr ist, eine wirksame Funktion durch Multiplexen der
Signale auf solche Weise erzielt werden kann, daß die Zeit
steuerung zum Ansteuern bzw. Treiben der CCD-Einrichtungen
allmählich versetzt ist, und die Zeit zum Lesen von Daten
aus den 3 CCD-Sensoren höchstens [Lichtsammelzeitintervall +
wirksame Ausgabezeit] wird.
Wie aus Obenstehendem hervorgeht, kann bei
einem CCD-Treiberkreis in einer Bluttesteinrichtung etc.
unter Verwendung einer Anzahl von CCD-Sensoren die Zeit zum
Lesen der Ausgangssignale aus einer Anzahl von CCD-Sensoren
verkürzt werden. Da es möglich wird, die CCD-Ausgangssignale
wirksam zu verarbeiten, wird es auch möglich, die
Leistungsfähigkeit einer Bluttesteinrichtung etc. unter
Verwendung derartiger CCD-Einrichtungen zu steigern.
Claims (6)
1. CCD-Treiberkreis mit einer Schaltung zum Lesen und
Ausgeben von Daten aus einer Anzahl von CCD-Sensoren (1,
2, 3), die zuerst während einer ersten Zeitperiode
(CCD1, CCD2, CCD3) ein Bild optisch erfaßt und
darauffolgend während einer zweiten Zeitperiode
basierend auf dem optisch erfaßten Bild Daten erzeugt,
wobei die Schaltung eine Treibereinrichtung (7, 8, 9)
zum Aktivieren der Anzahl von CCD-Sensoren, um die
Bilder zu erfassen, und eine Multiplexeinrichtung (4)
zum Multiplexen der Daten (SIG1, SIG2, SIG3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung folgendes aufweist:
eine Zeitzähl-Schaltung (7) zum periodischen Erzeugen eines ersten Lese-Startsignals (SH1), das an den ersten CCD-Sensor (1) angelegt wird, und
eine Anzahl von Zeitüberwachungs-Schaltungen (8, 9), die jeweils in Antwort auf die Zeitzähl-Schaltung einem von dem ersten CCD-Sensor (1) unterschiedlichen CCD-Sensor (2, 3) ein jeweiliges weiteres Lese-Startsignal (SH2, SH3) zu einem Zeitpunkt zuführen, der gegenüber dem ersten Lese-Startsignal (SH1) jeweils um ein einheitliches Zeitintervall verzögert ist,
so daß die ersten Zeitperioden (CCD1, CCD2, CCD3) für ein optisches Erfassen eines Bildes durch die jeweiligen CCD-Sensoren (1, 2, 3) zeitlich versetzt sind, so daß die zweiten Zeitperioden zum Erzeugen der Daten (SIG1, SIG2, SIG3) der jeweiligen CCD-Sensoren einander nicht überlappen.
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibereinrichtung folgendes aufweist:
eine Zeitzähl-Schaltung (7) zum periodischen Erzeugen eines ersten Lese-Startsignals (SH1), das an den ersten CCD-Sensor (1) angelegt wird, und
eine Anzahl von Zeitüberwachungs-Schaltungen (8, 9), die jeweils in Antwort auf die Zeitzähl-Schaltung einem von dem ersten CCD-Sensor (1) unterschiedlichen CCD-Sensor (2, 3) ein jeweiliges weiteres Lese-Startsignal (SH2, SH3) zu einem Zeitpunkt zuführen, der gegenüber dem ersten Lese-Startsignal (SH1) jeweils um ein einheitliches Zeitintervall verzögert ist,
so daß die ersten Zeitperioden (CCD1, CCD2, CCD3) für ein optisches Erfassen eines Bildes durch die jeweiligen CCD-Sensoren (1, 2, 3) zeitlich versetzt sind, so daß die zweiten Zeitperioden zum Erzeugen der Daten (SIG1, SIG2, SIG3) der jeweiligen CCD-Sensoren einander nicht überlappen.
2. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Zeitperiode die jeweilige
wirksame Ausgabezeit für einen der Anzahl von CCD-
Sensoren ist, und daß die zweite Zeitperiode die
wirksame Lichtsammelzeit ist.
3. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch eine Verknüpfungsschaltung (10) zur Verknüpfung
der Signale (SH1, SH2, SH3) zur Aktivierung der CCD-
Sensoren (1, 2, 3), um ein Verknüpfungssignal (SHALL) zu
erzeugen.
4. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung ein ODER-
Gatter (10) ist.
5. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet
durch eine Sensorzahl-Identifizierungs-
Erzeugungsschaltung (11) zum Erzeugen von Signalen (A,
B) in Antwort auf das Verknüpfungssignal (SHALL), die
den den CCD-Sensoren (1, 2, 3) zugeordneten
Zählwertbereichen entsprechen und die Zahl des jeweils
aktivierten CCD-Sensors anzeigen.
6. CCD-Treiberkreis nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Multiplexeinrichtung (4) die
Daten (SIG1, SIG2, SIG3) mit den Signalen (A, B)
multiplext, um ein Ausgangssignal (SIGMP) zu erzeugen,
das zusammen mit den Signalen (A, B) und dem
Verknüpfungssignal (SHALL) einem
Signalverarbeitungssystem zugeführt wird.
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