JPH0696215A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH0696215A
JPH0696215A JP4246461A JP24646192A JPH0696215A JP H0696215 A JPH0696215 A JP H0696215A JP 4246461 A JP4246461 A JP 4246461A JP 24646192 A JP24646192 A JP 24646192A JP H0696215 A JPH0696215 A JP H0696215A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体の撮像から特徴抽出等に必要なフレー
ム画像間での差分演算処理までを高速に行い、且つ小形
の画像処理装置を提供する。 【構成】 撮像のためのフォトダイオード群を有する受
光領域と、これらのフォトダイオードに発生した各ピク
セル信号に相当するデータを記憶する記憶ビット群を備
える記憶部とを備え、フォトダイオード群と記憶部の記
憶ビットの走査を同一のスキャニング信号によって走査
し、フォトダイオード群及び記憶ビットの走査を行うだ
けで、ピクセル配列に対応した差分データがEXORゲ
ートから出力される構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被写体を光学的に撮像
して該被写体の特徴抽出等を行う画像処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、光学的情報処理技術の開発が盛ん
である。例えば、ファクトリオートメーションにおい
て、製造ラインのベルトコンベアで搬送されてくる組立
用部品や製品を固体撮像デバイスで動画撮像し、1フレ
ーム周期前の撮像によって得られた1フレーム画分の第
1の画像データと現在時点で得られた1フレーム画分の
第2の画像データとを比較し、これらの画像データが一
致しないときは、部品や製品がベルトコンベアで所定の
位置まで搬送されてきたと判断したり、第1と第2の画
像データとの相違部分を部品や製品の特徴として抽出し
て、これら部品等の種類を判定する等に適用されること
によって、製造工程の合理化を図ることが知られてい
る。又、ファクシミリやコンピュータシステムのOCR
等の画像読取装置において、文字認識や情報圧縮を行っ
たり、読取り誤りを低減する等に適用されている。更
に、搬送されてきた紙幣を固体撮像デバイスで動画撮像
し、過去と現在の2つの1フレーム画分の画像データを
比較することによって、紙幣の特徴抽出及び判定を行
い、真の紙幣のみを自動計数する紙幣読取り装置等に適
用されている。これらは一例であり、光学的情報処理技
術の利点を生かして益々発展する傾向にある。
【0003】このような光学的情報処理技術を適用した
従来の一般的な回路の構成を図6に基いて述べれば、例
えば、MOS型の2次元固体撮像デバイスの受光領域1
にマトリックス状に配列・形成されたフォトダイオード
群から成るピクセル群が被写体を撮像すると共に、これ
らのピクセル群を水平走査する水平シフトレジスタ1x
と垂直走査する垂直走査レジスタ1yとによる点順次走
査読出しによって、各々のピクセルのピクセル信号を時
系列に読み出し、更に、読み出されたピクセル信号をA
/D変換器2がデジタルのピクセルデータに変換し、ラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)3がマイクロプロセッ
サ(MPU)4でアドレス指定された記憶領域に順番に
記憶する。ここで、水平シフトレジスタ1xと垂直走査
レジスタ1yの動作タイミング及びMPU4のアドレッ
シングのタイミングは、タイミングジェネレータ5が出
力する基準クロック信号に同期しているので、RAM3
に記憶されるピクセルデータは受光領域1のピクセル配
列と一対一の関係で対応するようになっている。そし
て、最初の1フレーム画に相当するN個のピクセルデー
タをRAM3のアドレス#0〜#N−1の記憶領域(図
中Aで示す領域)に記憶し、次の1フレーム画に相当す
るN個のピクセルデータをRAM3のアドレス#N〜#
2N−1の記憶領域(図中Bで示す領域)に記憶させる
ことによって、互いに1フレーム周期ずれた2フレーム
画分のピクセルデータを記憶するようになっている。次
に、MPU4が、RAM3の各々の記憶領域A,Bから
配列を崩すことなくピクセルデータを読出して、相互に
対応関係にあるピクセルデータの差分を求めることによ
り、ピクセル配列に対応した差分データ群を求め、これ
らの差分データ群に基いて被写体の特徴抽出や認識を行
ったり、被写体の存在を判定する等の信号処理を行うよ
うになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示すよ
うな従来構成の画像処理装置にあっては、次のような問
題点があった。即ち、上述のような特徴抽出等を行うた
めの差分演算をMPU4のプログラム処理によって実現
しているので、コンピュータプログラムの負担が大き
く、且つ処理速度が遅くなる問題があった。更に、この
ようなプログラム処理に負うところが大きいので、上記
2フレーム画相当のピクセルデータ群を一旦RAM3に
記憶した後でなければ、上記特徴抽出や認識のための信
号処理を開始することができず、この点でも処理速度が
遅くなる問題があった。又、一旦RAM3に記憶された
ピクセルデータを、MPU4のプログラム制御に基くア
ドレス指定によって読み出すので、記憶領域AとBの夫
々のピクセルデータを同時に読み出すことができない。
即ち、記憶領域Aのアドレス#0のピクセルデータを読
み出した後、記憶領域Bのアドスレス#Nのピクセルデ
ータを読み出して差分演算を行い、次に、記憶領域Aの
アドレス#1のピクセルデータを読み出した後、記憶領
域Bのアドスレス#N+1のピクセルデータを読み出し
て差分演算を行い、以降同様にして、記憶領域AとBの
ピクセルデータの読み出しを交互に行って、全てのピク
セルデータについての差分を求めるようにしなければな
らず、信号処理の前提であるRAM3からのピクセルデ
ータの読み出しも信号処理の遅延を招来する要因となっ
ていた。
【0005】更に、2フレーム画分のデータを記憶する
大容量のRAMが必要となる等、装置の大型化を招来す
る問題もあった。
【0006】本発明は、このような従来技術の解決すべ
き課題に鑑みて成されたものであり、被写体の撮像から
特徴抽出等に必要なフレーム画像間での差分演算処理ま
でを高速に行い、更に、装置全体の小形化を実現する画
像処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【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、一次元配列されたピクセル群に相当
するフォトダイオード群と、各々のフォトダイオードと
信号読出線との間に介在されたスイッチング素子群と、
各々のスイッチング素子の導通・非導通を選択的に制御
するスキャニング信号を出力することにより、フォトダ
イオードに発生したピクセル信号を導通状態のスイッチ
ング素子を介して信号読出線に転送させる水平走査回路
と、上記フォトダイオード群と同数の記憶ビットを有
し、上記水平走査回路が出力するスキャニング信号で指
定される記憶ビットにデータの書き込み又は読み出しを
行う記憶部と、上記信号読出線の終端に接続され、該信
号読出線のピクセル信号を電圧のピクセル信号に変換す
る出力増幅器と、上記出力増幅器から出力される電圧の
ピクセル信号を所定の閾値電圧と比較することによって
ピクセル毎の2値化データに変換する比較器と、比較器
から出力される2値化データを切換制御信号に基いて上
記記憶部へ転送又は非転送し、転送時に2値化データを
記憶部に書き込ませ、非転送時にデータ読み出しを行わ
せる切換手段と、比較器から出力される2値化データと
記憶部から出力されるデータとを排他的論理和演算する
EXORゲートとを有する構成とした。
【0008】又、水平方向と垂直方向にマトリクス状に
二次元配列されたピクセル群に相当するフォトダイオー
ド群と、垂直方向に配列されているフォトダイオード群
に対応して設けられた垂直信号読出線群と、各々のフォ
トダイオードに対応する垂直信号読出線との間に介在さ
れた第1のスイッチング素子群、各々の垂直信号読出線
の終端と水平信号読出線との間に介在された第2のスイ
ッチング素子群と、上記第1のスイッチング素子群の水
平方向に配列されているスイッチング素子毎に導通・非
導通を選択的に制御する垂直スキャニング信号を出力す
ることにより、フォトダイオードに発生したピクセル信
号を導通状態のスイッチング素子を介して垂直信号読出
線に転送させる垂直走査回路と、上記第2のスイッチン
グ素子群のスイッチング素子毎に導通・非導通を選択的
に制御する水平スキャニング信号を出力することによ
り、上記垂直信号読出線のピクセル信号を導通状態のス
イッチング素子を介して水平信号読出線に転送させる水
平走査回路と、上記フォトダイオード群と同数の記憶ビ
ットを有し、上記垂直走査回路と水平走査回路が出力す
るスキャニング信号で指定される記憶ビットにデータの
書き込の又は読み出しを行う記憶部と、上記水平信号出
力線の終端に接続され、該水平信号読出線のピクセル信
号を電圧のピクセル信号に変換する出力増幅器と、上記
出力増幅器から出力される電圧のピクセル信号を所定の
閾値電圧と比較することによってピクセル毎の2値化デ
ータに変換する比較器と、比較器から出力される2値化
データを切換制御信号に基いて上記記憶部へ転送又は非
転送し、転送時に2値化データを記憶部に書き込ませ、
非転送時にデータ読み出しを行わせる切換え手段と、比
較器から出力される2値化データと記憶部から出力され
るデータとを排他的論理和演算するEXORゲートとを
具備する構成とした。
【0009】
【作用】このような構成を有する本発明によれば、受光
領域のフォトダイオード群と記憶部の記憶ビットの走査
を同一のスキャニング信号によって走査するので、記憶
部の各ビットをアドレッシングするための手段を省略す
ることができ、装置の簡素化を実現することができる。
又、従来のようなMPUによるプログラム制御によら
ず、フォトダイオード群及び記憶ビットの走査を行うだ
けで、ピクセル配列に対応した差分データがEXORゲ
ートから出力されるので、処理速度が向上される。又、
切換え手段を切換制御信号に従って制御することによ
り、記憶ビットに一旦保持されたデータを何度でも読出
して処理することができることから、信号処理技術への
応用範囲が広い。
【0010】
【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、図1に基いてMOS型一次元ラインセンサを
適用する実施例を説明する。受光領域10には、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MOS
FET M1 〜Mn が形成されており、MOSFET
1 〜Mn の各々の一方のノードが所定のフォトダイオ
ードPD1 〜PDnに接続されると共に、他方のノード
が信号出力線Lo に共通接続され、更に、各々のゲート
に水平走査回路11のスキャニング信号h1 〜hn が供
給されている。水平走査回路11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
ング信号h1 〜hn を出力するシフトレジスタで構成さ
れている。そして、論理“1”となったスキャニング信
号h1 〜hn に同期してMOSFET M1 〜Mn が順
番に導通状態となることによって、各フォトダイオード
PD1 〜PDn に発生した各々のピクセル信号δが時系
列的に信号読出線Lo へ転送される。
【0011】信号読出線Lo は、例えば増幅器12の入
出力接点間に容量素子CとMOSFET13が並列に接
続されて成る出力増幅器に接続され、更に、出力増幅器
の出力接点が比較器14の反転入力接点に接続され、そ
の非反転入力接点には所定の閾値電圧Vref が印加され
ている。MOSFET13は、水平走査回路11が各ス
キャニング信号h1 〜hn を出力するのと同期した所定
タイミングで論理“H”となるリセット信号RSによっ
て導通状態となり、容量素子Cへの電荷蓄積と放電を行
わせるようになっている。比較器14の出力接点は、E
XORゲート15の一方の入力接点に接続されると共
に、MOSFET q1 を介してデータ転送線Lb に接
続され、更に、インバータ16及びMOSFET q2
を介してデータ転送線La に接続されている。尚、MO
SFET q1 ,q2 は、後述する切換制御信号EBが
論理“H”になるとき導通状態となる。データ転送線L
a ,Lb は、後述するメモリ部20とセンスアンプ17
とを接続するように配線されており、センスアンプ17
の出力接点がEXORゲート15の他方の入力接点に接
続している。D型フリップフロップ18のデータ入力接
点にEXORゲート15の出力接点が接続され、ORゲ
ート19からクロック入力接点に印加されるラッチ入力
信号CLKの立ち下がりエッジに同期してEXORゲー
ト15の出力データQ’をラッチしてそのラッチデータ
Qを出力する。ORゲート19は水平走査回路11のス
キャニング信号h1 〜hn の論理和に基いてラッチ入力
信号CLKを発生する。
【0012】メモリ部20は、nビット分の記憶容量を
有しており、第1の記憶ビットを代表して述べると、入
出力接点がたすき掛け状に接続された一対のインバータ
1a,G1bと、一方のインバータG1aの入力接点とデー
タ転送線La 間に介在されたMOSFET q1aと、他
方のインバータG1bの入力接点とデータ転送線Lb 間に
介在されたMOSFET q1bとからなるSRAMで構
成されており、MOSFET q1a,q1bのゲートには
水平走査回路11から延びる信号線H1 を介してスキャ
ニング信号h1 が印加されている。他の記憶ビットも同
様に構成されたSRAMからなり、各々の記憶ビットも
同様に、水平走査回路11から延びる残余の信号線H2
〜Hn を介してスキャニング信号h2 〜hn が印加され
ている。したがって、受光領域10中のフォトダイオー
ドPD1 〜PDn 及びMOSFET M1 〜Mn の配列
と一対一の関係でメモリ部20の各々の記憶ビットが対
応付けられており、スキャニング信号h1 〜hn は、こ
れらの記憶ビットへの書込み及び読出しのためのアドレ
ス指定用信号としての機能をも持っている。
【0013】次にかかる実施例の動作を図2のタイミン
グチャートに基いて説明する。尚、図2中、周期T
H は、受光領域10のフォトダイオードPD1 〜PDn
に発生した全てのピクセル信号を時系列的に読み出すた
めの期間、周期TCMは、被写体の特徴抽出を行う期間で
ある。まず、フォトダイオードPD1 〜PDn を露光し
て、被写体を撮像してから読み出し周期TH の処理が開
始し、水平走査回路11の各々のスキャニング信号h1
〜hn が順次に論理“H”となるのに同期してMOSF
ET M1 〜Mn が順次に導通状態となって、各々のピ
クセル信号δが信号読出線Lo を介して出力増幅器へ転
送される。出力増幅器は各々のピクセル信号δの電荷量
に比例した電圧のピクセル信号eにインピーダンス変換
して出力する。ここで、リセット信号RSに同期して容
量素子Cが充放電を繰り返すので、フォトダイオードP
1 〜PDn の各ピクセル信号δに対応した時系列のピ
クセル信号eが出力される。比較器14が、これらのピ
クセル信号eを閾値電圧Vrefと比較し、e>Vref
ときは論理“L”、e≦Vref のときは論理“H”の2
値化データEを出力する。周期TH では、切換制御信号
EBが論理“H”となってMOSFET q1 ,q2
共に導通状態となるので、2値化データEがデータ転送
線Lb に、一方、データ転送線La にその反転データが
転送される。更に、スキャニング信号h1 〜hn に同期
してメモリ部20の各記憶ビットのSRAMが2値化デ
ータEをラッチして記憶する。
【0014】このように、周期TH においては、フォト
ダイオードPD1 〜PDn に発生した各ピクセル信号δ
を2値化データEに変換してメモリ部20の各々の記憶
ビットに記憶する。尚、各フォトダイオードPD1 〜P
n は各スキャニング信号h1 〜hn に同期して各ピク
セル信号δを信号読出線Lo へ転送した直後から、再び
露光可能状態と成るので、全てのフォトダイオードPD
1 〜PDn の露光時間は略周期TH と等しくなる。
【0015】次に、周期TCMでは、切換制御信号EBが
論理“L”となることにより、MOSFET q1 ,q
2 が非導通状態となる。そして、水平走査回路11から
のスキャニング信号h1 〜hn に同期してMOSFET
1 〜Mn が順次に導通状態となることにより、フォ
トダイオードPD1 〜PDn に発生したピクセル信号δ
が読み出され、更に出力増幅器及び比較器14を介して
2値化データeに変換される。一方、スキャニング信号
1 〜hn に同期してメモリ部20の各記憶ビットの保
持データが順次にデータ転送線La ,Lb へ転送され、
センスアンプ17によって出力される。したがって、E
XORゲート15には、順次にフォトダイオードPD1
〜PDn に対応した2値化データEが供給されるのに同
期してメモリ部20の各々の記憶ビットからも保持デー
タWが供給されることとなり、E≠Wの関係にあるとき
は論理“H”となるデータ、E=Wの関係にあるときは
論理“L”となるデータQ’がラッチ信号LCKに同期
してD型フリップフロップ18に保持されると共に、順
次にそのラッチデータQが出力される。
【0016】ここで、ラッチデータQは、EXORゲー
ト15による排他的論理和の結果であるので、周期TH
のときにメモリ部20に保持された過去の2値化データ
と周期TCMで読み出された現在の2値化データとの同一
配列におけるピクセル毎の差分データとなり、被写体の
ピクセル毎の特徴データとなる。したがって、この実施
例によれば、従来のようにマイクロプロセッサ等のプロ
グラム制御に基いて差分演算を行うことなく、ピクセル
信号の読出しに同期して差分データが得られるので、処
理速度が大幅に向上することとなる。更に、受光領域1
0のスキャニングとメモリ部20のアドレッシングを水
平走査回路11から出力されるスキャニング信号h1
n によって同時に行うようにしたので配線密度の向上
が図られると共に、従来のRAMを適用した場合のプロ
グラム制御によるアドレッシングが不要となって処理速
度が向上する。そして、この実施例では、図1に示す回
路を同一の半導体チップ内に一体形成したので、この配
線密度の向上及びアドレッシングのための各種回路の省
略化に伴って、小型の画像処理装置を実現することがで
きるようになった。更に、ピクセル信号δを出力増幅器
によって積分すると同時に電圧のピクセル信号eにイン
ピーダンス変換するので、耐雑音特性の良好な画像処理
装置を適用することができる。
【0017】次に、他の実施例を図3〜図5と共に説明
する。まず、図3に基いて構成を説明する。尚、図3に
おいて図1と同一又は相当する部分は同一符号で示して
いる。これは、垂直方向と水平方向にマトリクス状に二
次元配列されたフォトダイオードPD11〜PDmnをピク
セル群とし、夫々のフォトダイオードPD11〜PDmn
対応付けて設けられたMOSFET m11〜mmnの一方
のノードが各々のフォトダイオードPD11〜PDmnに接
続され、他方のノードが垂直方向に配列されたフォトダ
イオード群に対応して設けられた垂直信号読出線V1
n 毎に共通接続されている。更に、水平方向に沿って
並ぶ上記MOSFETのゲート毎に、垂直走査回路21
から出力される垂直スキャニング信号v1 〜vm が印加
されている。更に、上記夫々の垂直信号読出線V1 〜V
n の各終端がMOSFET M1〜Mn のドレイン・ソ
ースを介して水平信号読出線Lo に接続され、各々のM
OSFET M1 〜Mn のゲートには、水平走査回路2
2から出力される水平スキャニング信号h1 〜hn が印
加されるように配線されている。尚、水平走査回路21
は、スタートパルス信号SH を所定周波数のクロック信
号φH に同期してシフト動作することにより水平スキャ
ニング信号h1 〜hn を出力するシフトレジスタで構成
され、垂直走査回路22は、スタートパルス信号SV
所定周波数のクロック信号φV に同期してシフト動作す
ることにより垂直スキャニング信号v1 〜vm を出力す
るシフトレジスタで構成されており、水平走査回路22
が水平スキャニング信号h1 〜hn を1回出力する毎に
垂直走査回路21が1回のシフト動作を行うように、上
記クロック信号φH とφV の周波数が設定されている。
水平信号読出線Lo は、例えば増幅器12の入出力接点
間に容量素子CとMOSFET13が並列に接続されて
成る出力増幅器に接続され、更に、出力増幅器の出力接
点が比較器14の反転入力接点に接続され、その非反転
入力接点には所定の閾値電圧Vref が印加されている。
MOSFET13は、水平走査回路22が水平スキャニ
ング信号h1 〜hn を出力するのと同期した所定タイミ
ングで論理 “H”となるリセット信号RSによって導
通状態となり、容量素子Cへの電荷蓄積と放電を行わせ
るようになっている。比較器14の出力接点は、EXO
Rゲート15の一方の入力接点に接続されると共に、M
OSFET q1 を介してデータ転送線Lb に接続し、
更に、インバータ16及びMOSFET q2 を介して
データ転送線La に接続している。尚、MOSFET
1 ,q2 は、後述する切換制御信号EBが論理“H”
になるとき導通状態となる。データ転送線L a ,L
b は、後述するメモリ部とセンスアンプ17とを接続す
るように配線されており、センスアンプ17の出力接点
がEXORゲート15の他方の入力接点に接続されてい
る。D型フリップフロップ18のデータ入力接点にEX
ORゲート15の出力接点が接続され、ORゲート19
からクロック入力接点に印加されるラッチ入力信号CL
Kの立ち下がりエッジに同期してEXORゲート15の
出力データQ’をラッチしてそのラッチデータQを出力
する。ORゲート19は水平走査回路22からのスキャ
ニング信号h1 〜hn の論理和に基いてラッチ入力信号
CLKを発生する。
【0018】メモリ部には、受光領域中のフォトダイオ
ードPD11〜PDmnに対応して配列されるm×n個のS
RAMから成る記憶ビットが形成されている。即ち、第
1の記憶ビットを代表して述べると、入出力接点がたす
き掛け状に接続された一対のインバータG11a ,G11b
と、一方のインバータG11a の入力接点とデータ転送線
1a間に介在されたMOSFET q11a と、他方のイ
ンバータG11b の入力接点とデータ転送線L1b間に介在
されたMOSFET q11b とからなるSRAMで構成
されており、MOSFET q11a ,q11b のゲートに
は水平走査回路22から延びる信号線H1 を介してスキ
ャニング信号h1 が印加されている。そして、水平方向
に形成されている残余のn−1個のビットも同様のSR
AMで構成されている。これらのn−1個の記憶ビット
は、水平走査回路22から出力される水平スキャニング
信号h2 〜hn が順次に印加されると共に、データ転送
線L1a1bに接続され、データ転送線L1aは、垂直走査
回路21からの垂直スキャニング信号v1 に同期して導
通・非導通となるMOSFET N1aを介してデータ転
送線La に接続され、データ転送線L1bは、垂直走査回
路21からの垂直スキャニング信号v1 に同期して導通
・非導通となるMOSFET N1bを介してデータ転送
線Lb に接続されている。
【0019】垂直方向の第2列目に配列・形成されてい
るn個の記憶ビットも第1列目のSRAMと同様の構成
から成り、データ転送線L2a,L2bに接続されると共
に、水平走査回路22からの水平スキャニング信号h1
〜hn によって制御されている。更に、データ転送線L
2aは、垂直走査回路21からの垂直スキャニング信号v
2 に同期して導通・非導通となるMOSFET N2a
介してデータ転送線Laに接続され、データ転送線L2b
は、垂直走査回路21からの垂直スキャニング信号v2
に同期して導通・非導通となるMOSFET N2bを介
してデータ転送線Lb に接続されている。
【0020】以下、垂直方向の残余の列に配列・形成さ
れている記憶ビットも第1列目及び第2列目のSRAM
と同様の構成から成り、最後の列に配列・形成されてい
るn個の記憶ビットは、データ転送線Lma,Lmbに接続
されると共に、水平走査回路22からの水平スキャニン
グ信号h1 〜hn によって制御され、更に、データ転送
線Lmaは、垂直走査回路21からの垂直スキャニング信
号vm に同期して導通・非導通となるMOSFET N
maを介してデータ転送線La に接続され、データ転送線
mbは、垂直走査回路21からの垂直スキャニング信号
m に同期して導通・非導通となるMOSFET Nmb
を介してデータ転送線Lb に接続されている。
【0021】このように、受光領域に形成されているm
×n個のフォトダイオードPD11〜PDmnに対応して、
SRAMから成るm×n個の記憶ビットが記憶部に形成
されている。
【0022】次に、かかる実施例の動作を図4及び図5
のタイミングチャートに基いて説明する。尚、図4は、
受光領域のm×n個のフォトダイオードPD11〜PDmn
に発生したピクセル信号を順次に読み出して記憶部の記
憶ビットに記憶させる1フレーム画分の読み取り期間を
示し、周期TH は各水平方向に配列されているn個ずつ
のフォトダイオードの各ピクセル信号を順次に読み出す
水平走査期間であり、図5は、受光領域のフォトダイオ
ードPD11〜PDmnから次の1フレーム画分のピクセル
信号の読出しを行うと同時に、記憶部の記憶ビットに記
憶されている先の1フレーム画分の保持データを読み出
して、被写体の特徴抽出を行う期間を示す。
【0023】まず図4において、周期TH 毎に垂直走査
回路21が垂直スキャニング信号v1 〜vm を論理
“H”に反転していき、夫々の周期TH 内で水平走査回
路22が水平スキャニング信号h1 〜hn を論理“H”
に反転する動作を繰り返す。更に、切換制御信号EBは
常に論理“H”に保持される。
【0024】したがって、最初の周期TH では、水平ス
キャニング信号h1 〜hn に同期してMOSFET M
1 〜Mn が順次に導通状態となることにより、垂直方向
の第1列目のフォトダイオードPD11〜PD1nに発生し
た各ピクセル信号δが順次に出力増幅器へ転送され、ピ
クセル毎の電圧のピクセル信号eに変換されて、比較器
14に供給される。比較器14は、e>Vref のとき論
理“L”の2値化データEを出力し、e≦Vref のとき
論理“H”の2値化データEを出力する。ここで、切換
制御信号EBが論理“H”、MOSFET q1 ,q2
が共に導通状態なるので、2値化データEはデータ転送
線Lb に転送され、2値化データEの反転データがデー
タ転送線La に転送される。更に、MOSFET
1a,N1bが論理“H”の垂直スキャニング信号v1
よって導通状態となっているので、データ転送線L1a
1bを介して記憶部の第1列目の記憶ビットにこれらの
2値化データが転送される。そして、水平走査回路22
からの水平スキャニング信号h1 〜hn が順次に論理
“H”と成ることによって、2値化データEがピクセル
データとして第1列目の記憶ビットに記憶される。
【0025】次の周期TH においては、垂直スキャニン
グ信号v2 のみが論理“H”と成ると共に、水平スキャ
ニング信号h1 〜hn が順次に論理“H”となるので、
受光領域中の第2列目のフォトダイオードPD21〜PD
2nに発生した各ピクセル信号δが順次に読み出されると
同時に、記憶部中の第2列目の記憶ビットにピクセル信
号δに相当する2値化データEが記憶される。
【0026】そして、残余の列のフォトダイオードに発
生した各ピクセル信号δも同様に読み出されると同時
に、対応する列の記憶ビットにこれらのピクセル信号δ
に相当する2値化データEが記憶され、最終列のフォト
ダイオードPDm1〜PDmnから読み出された各ピクセル
信号δに相当する2値化データEが記憶部中の最終列の
記憶ビットに記憶される。
【0027】次に、図5において、切換制御信号EBが
論理“L”となることにより、MOSFET q1 ,q
2 が共に非導通状態と成り、垂直走査回路21と水平走
査回路22は、図4と同じタイミングの水平スキャニン
グ信号h1 〜hn と垂直スキャニング信号v1 〜vm
出力する。したがって、相互に対応関係にあるフォトダ
イオードの各ピクセル信号に相当する2値化データEと
記憶ビットの各保持データWが同時に読み出されてEX
ORゲート15に供給され、排他的論理和のデータQ’
がラッチ信号CLKに同期してD型フリップフロップ1
8に保持されると共に、そのラッチデータQが出力され
る。そして、m×n個のフォトダイオードPD11〜PD
mnからの各ピクセル信号とm×n個の記憶ビットからの
保持データについて、各ピクセル毎に排他的論理和の処
理が行われるので、1フレーム画分の差分データがD型
フリップフロップ18から出力されることとなる。
【0028】このようにこの実施例によれば、従来のよ
うにマイクロプロセッサ等のプログラム制御に基いて差
分演算を行うことなく、ピクセル信号の読み出しに同期
して差分データが得られるので、処理速度が大幅に向上
する。又、この実施例では、図3に示す受光領域と記憶
部と水平走査回路と垂直走査回路、及びこれらから出力
される信号を演算処理して差分データを出力するまでの
信号処理部を同一の半導体チップに一体形成したので、
配線密度の向上に伴って小形の画像処理装置を提供する
ことができるようになった。
【0029】尚、図4に示す処理と図5に示す処理を交
互に繰り返すことによって、2フレーム画分の画像デー
タから1フレーム画分の差分データを逐次に得ることが
できる。但し、これは動作の一例であって、切換制御信
号EBの論理を適宜に制御することによって、MOSF
ET q1 ,q2 の導通・非導通状態を制御すれば、他
の処理も可能となる。例えば、図4に示す処理を最初の
1フレーム画分の読み出し期間だけ行い、以降は図5に
示す処理を繰り返すようにすれば、最初の1フレーム画
分の読み出し期間に記憶部に記憶された保持データを基
準として、以降に記憶領域の各フォトダイオードから読
み出されるピクセル信号との差分データを得ることがで
きる。この処理を行えば、予め基準となる被写体像に対
応するピクセルデータを基準にして、以降に記憶領域の
各フォトダイオードから読み出される被写体像との差異
を求めるための画像処理を行うことが可能となる。
【0030】更に、この実施例では、垂直走査回路21
と水平走査回路22にシフトレジスタを適用したが、ラ
ンダムアクセスデコーダを適用することによって、フォ
トダイオードPD11〜PDmnと記憶ビットをランダムに
走査するようにしてもよい。このようにランダムアクセ
スデコーダを適用すれば、所望の画像部分の処理を選択
的に行うことが可能となり、機能の向上を図ることがで
きる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、受
光領域のフォトダイオード群と記憶部の記憶ビットの走
査を同一のスキャニング信号によって走査するので、記
憶部の各ビットをアドレッシングするための手段を省略
することができ、装置の簡素化を実現することができ
る。又、従来のようなMPUによるプログラム制御によ
らず、フォトダイオード群及び記憶ビットの走査を行う
だけで、ピクセル配列に対応した差分データがEXOR
ゲートから出力されるので、処理速度が向上される。
又、切換え手段を切換制御信号に従って制御することに
より、記憶ビットに一旦保持されたデータを何度でも読
出して処理することができることから、信号処理技術へ
の応用範囲が広いという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施例の構成を示す構成説明図
である。
【図2】一実施例の動作例を説明するためのタイミング
チャートである。
【図3】本発明による他の実施例の構成を示す構成説明
図である。
【図4】他の実施例の動作例を説明するためのタイミン
グチャートである。
【図5】他の実施例の動作例を更に説明するためのタイ
ミングチャートである。
【図6】従来の画像処理装置の構成を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
10…受光領域、11…水平走査回路、12…増幅器、
13…MOSFET、14…比較器、15…EXORゲ
ート、16…インバータ、17…センスアンプ、18…
D型フリップフロップ、19…ORゲート、20…記憶
部、21…垂直走査回路、22…水平走査回路、M1
n ,q1 ,q2 ,q1a〜qnb,m11〜mmn,N1a〜N
mb,q11a 〜qmnb …MOSFET、C…容量素子、L
o …水平信号読出線、V1 〜Vn …垂直信号読出線、G
1a〜Gnb,G11a 〜Gmnb …インバータ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次元配列されたピクセル群に相当する
    フォトダイオード群と、 各々のフォトダイオードと信号読出線との間に介在され
    たスイッチング素子群と、 各々のスイッチング素子の導通・非導通を選択的に制御
    するスキャニング信号を出力することにより、フォトダ
    イオードに発生したピクセル信号を導通状態のスイッチ
    ング素子を介して信号読出線に転送させる水平走査回路
    と、 上記フォトダイオード群と同数の記憶ビットを有し、上
    記水平走査回路が出力するスキャニング信号で指定され
    る記憶ビットにデータの書き込み又は読み出しを行う記
    憶部と、 上記信号読出線の終端に接続され、該信号読出線のピク
    セル信号を電圧のピクセル信号に変換する出力増幅器
    と、 上記出力増幅器から出力される電圧のピクセル信号を所
    定の閾値電圧と比較することによってピクセル毎の2値
    化データに変換する比較器と、 比較器から出力される2値化データを切換制御信号に基
    いて上記記憶部へ転送又は非転送し、転送時に2値化デ
    ータを記憶部に書き込ませ、非転送時にデータ読み出し
    を行わせる切換手段と、 比較器から出力される2値化データと記憶部から出力さ
    れるデータとを排他的論理和演算するEXORゲート
    と、 を具備することを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】 水平方向と垂直方向にマトリクス状に二
    次元配列されたピクセル群に相当するフォトダイオード
    群と、 垂直方向に配列されているフォトダイオード群に対応し
    て設けられた垂直信号読出線群と、 各々のフォトダイオードに対応する垂直信号読出線との
    間に介在された第1のスイッチング素子群、 各々の垂直信号読出線の終端と水平信号読出線との間に
    介在された第2のスイッチング素子群と、 上記第1のスイッチング素子群の水平方向に配列されて
    いるスイッチング素子毎に導通・非導通を選択的に制御
    する垂直スキャニング信号を出力することにより、フォ
    トダイオードに発生したピクセル信号を導通状態のスイ
    ッチング素子を介して垂直信号読出線に転送させる垂直
    走査回路と、 上記第2のスイッチング素子群のスイッチング素子毎に
    導通・非導通を選択的に制御する水平スキャニング信号
    を出力することにより、上記垂直信号読出線のピクセル
    信号を導通状態のスイッチング素子を介して水平信号読
    出線に転送させる水平走査回路と、 上記フォトダイオード群と同数の記憶ビットを有し、上
    記垂直走査回路と水平走査回路が出力するスキャニング
    信号で指定される記憶ビットにデータの書き込の又は読
    み出しを行う記憶部と、 上記水平信号出力線の終端に接続され、該水平信号読出
    線のピクセル信号を電圧のピクセル信号に変換する出力
    増幅器と、 上記出力増幅器から出力される電圧のピクセル信号を所
    定の閾値電圧と比較することによってピクセル毎の2値
    化データに変換する比較器と、 比較器から出力される2値化データを切換制御信号に基
    いて上記記憶部へ転送又は非転送し、転送時に2値化デ
    ータを記憶部に書き込ませ、非転送時にデータ読み出し
    を行わせる切換え手段と、 比較器から出力される2値化データと記憶部から出力さ
    れるデータとを排他的論理和演算するEXORゲート
    と、を具備することを特徴とする画像処理装置。
  3. 【請求項3】 前記水平走査回路又は垂直走査回路が、
    シフトレジスタから成ることを特徴とする請求項1又は
    請求項2の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 前記水平走査回路又は垂直走査回路が、
    ランダムアクセスデコーダから成ることを特徴とする請
    求項1又は請求項2の画像処理装置。
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