JPH11196338A

JPH11196338A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH11196338A
Application number: JP10000172A
Authority: JP
Inventors: Toru Shima; 徹島; Hitoshi Nomura; 仁野村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、２値画像データを生成する固体撮
像装置に関し、２値画像データを速やかに読み出すと共
に、２値画像データの特徴を示す２値情報を生成するこ
とができる固体撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】２次元マトリクス状に配列されて入射光
に応じた信号電荷を生成する複数の画素と、複数の画素
によって個別に生成された信号電荷を行単位で順次取得
して２次元の２値画像データを行毎に生成する２値画像
生成手段と、行毎に生成される２値画像データを順次取
得して各行毎の２値画像データ内に「予め決められた論
理値を示すデータ」が存在するか否かを判定する水平論
理値判定手段と、行毎に２値画像データが生成される度
に同一列に対応する２値画像データを取得して各列毎の
２値画像データ内に「予め決められた論理値を示すデー
タ」が存在するか否かを判定する垂直論理値判定手段と
を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２値画像データを
生成する固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固体撮像装置によって生成さ
れた画像データを処理対象とする画像処理装置には、画
像処理の一環として動体検出やエッジ検出などを行って
動体や被写体の特徴（例えば、大きさや位置など）を抽
出するものが知られている。図７は、このような既存の
画像処理装置の構成を示すブロック図である。

【０００３】図において、画像処理装置１００は、固体
撮像装置１０１から出力される画像データ（アナログ信
号）に対してＡ／Ｄ変換を施すＡ／Ｄ変換回路１０２
と、Ａ／Ｄ変換回路１０２から出力されるディジタル信
号に画像処理を施す画像処理回路１０３とで構成され
る。画像処理回路１０３は、画像処理装置１００の用途
に応じた画像処理を行う際の前処理（動体や被写体の特
徴を抽出するなど）として、例えば、連続する２つのフ
レーム間で各画素に対応するディジタル信号を比較する
ことによって「動体の有無を示す２値画像データ」を生
成したり、同一フレーム内の隣接する画素に対応するデ
ィジタル信号を比較することによって「エッジの有無を
示す２値画像データ」を生成する。

【０００４】なお、画像処理回路１０３は、このような
前処理を行うことなく、Ａ／Ｄ変換回路１０２から供給
されるディジタル信号（「２値化された画像データを示
す２値画像データ」に相当する）に対して画像処理を施
す場合もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体撮像装
置１０１から出力される画像データ（アナログ信号）
は、固体撮像装置１０１内の２次元マトリクス状に配列
された各画素によって生成された信号電荷が水平走査回
路などを介して走査されたシリアルデータである。

【０００６】そのため、画像処理装置１００において、
Ａ／Ｄ変換回路１０２によるＡ／Ｄ変換と、画像処理回
路１０３による２値画像データの生成とが並行して行わ
れる場合であっても、信号電荷が生成されてから２値画
像データの生成が終了するまでには、少なくとも式
（１）に示す時間Ｔｆ１を必要とする。Ｔｆ１＝（Ｔ１＋Ｔ２×ｍ）×ｎ・・・（１）但し、Ｔ１：信号電荷の垂直転送に要する時間Ｔ２：シフトレジスタにおける１ビットの水平転送に要
する時間ｍ：水平方向の画素数ｎ：垂直方向の画素数したがって、画像処理装置１００の処理速度の高速化に
は限界があった。

【０００７】また、近年、画像の高解像度化に伴って、
画像処理の対象となる画像データのデータ量が増加して
いる。そのため、画像処理装置における画像処理時の負
荷を低減することを目的として、画素の近傍にＡ／Ｄ変
換や上述した前処理を行う回路を集積した固体撮像装置
などが考えられている。しかし、上述したようなＡ／Ｄ
変換回路１０２や画像処理回路１０３によって行われて
いた既存の処理を固体撮像装置内で行っても、固体撮像
装置からは、例えば、「動体の有無を示す２値画像デー
タ」として「ｍ×ｎ」に相当するビット数のデータが出
力され、「エッジの有無を示す２値画像データ」として
「（ｍ−１）×（ｎ−１）」に相当するビット数のデー
タが出力されることになる。

【０００８】すなわち、このような固体撮像装置から出
力される２値画像データを画像処理の対象とする画像処
理装置では、取り扱うデータ量が図７に示した画像処理
装置１００と同じであるため、画像処理時の負荷の低減
には限界があった。特に、動体が存在するか否かの判定
や被写体の大まかな位置を検出するために２値画像デー
タを用いる画像処理装置では、膨大なデータ量の２値画
像データが直接供給されるよりも、２値画像データの特
徴を示す情報が高速で供給されることが望ましい。

【０００９】そこで、請求項１ないし請求項７に記載の
発明は、固体内で生成される２値画像データを速やかに
読み出すと共に、２値画像データの特徴を示す２値情報
を生成することができる固体撮像装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
かかわる固体撮像装置では、２次元マトリクス状に配列
され、入射光に応じた信号電荷を生成する複数の画素
と、複数の画素によって個別に生成された信号電荷を行
単位で順次取得し、２次元の２値画像データを行毎に生
成する２値画像生成手段と、２値画像生成手段によって
行毎に生成される２値画像データを順次取得し、各行毎
の２値画像データ内に「予め決められた論理値を示すデ
ータ」が存在するか否かを判定する水平論理値判定手段
と、２値画像生成手段によって行毎に２値画像データが
生成される度に、同一列に対応する２値画像データを取
得し、各列毎の２値画像データ内に「予め決められた論
理値を示すデータ」が存在するか否かを判定する垂直論
理値判定手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】すなわち、水平論理値判定手段は、２値画
像生成手段によって２次元の２値画像データが生成され
る過程で、各行毎の２値画像データ内に「予め決められ
た論理値を示すデータ」が存在するか否かを判定するこ
とができる。また、垂直論理値判定手段は、２値画像生
成手段によって２次元の２値画像データの生成が終了し
た時点で、各列毎に２値画像データ内に「予め決められ
た論理値を示すデータ」が存在するか否かを判定するこ
とができる。

【００１２】請求項２に記載の発明にかかわる固体撮像
装置では、請求項１に記載の固体撮像装置において、水
平論理値判定手段によって行われる判定の結果を示す値
を各行に対応付けて出力し、２値画像生成手段によって
生成された最終行の２値画像データに対する判定の結果
を示す値の出力が完了すると、垂直論理値判定手段によ
って行われる判定の結果を示す値を水平方向に走査して
出力する判定結果出力手段を備えたことを特徴とする。

【００１３】すなわち、演算結果出力手段は、各行の２
値画像データ内に「予め決められた論理値を示すデー
タ」がするか否かを示す情報と、各列の２値画像データ
内に「予め決められた論理値を示すデータ」が存在する
か否かを示す情報とを連続して出力することができる。
また、演算結果出力手段は、２値画像生成手段によって
生成される２値画像データの内、「予め決められた論理
値を示すデータ」が存在する行および列に対応して
「１」（または、「０」）を出力し、「予め決められた
論理値を示すデータ」が存在しない行および列に対応し
て「０」（または、「１」）を出力することができる。

【００１４】そのため、１画面分の２値画像データにつ
き、「行数＋列数」に相当するビット数の２値情報を出
力することができる。請求項３に記載の発明にかかわる
固体撮像装置では、請求項１または請求項２に記載の固
体撮像装置において、複数の画素によって個別に生成さ
れた信号電荷を行単位で順次取得し、該信号電荷に相当
する画像データを水平方向に走査して出力する画像出力
手段と、複数の画素によって生成された信号電荷の供給
先を２値画像生成手段と画像出力手段との何れか一方に
切り換えるスイッチとを備えたことを特徴とする。

【００１５】すなわち、画素によって生成された信号電
荷がスイッチを介して２値画像生成手段に供給された場
合に限って２値画像データが生成され、水平論理値判定
手段および垂直論理値判定手段によって２値画像データ
の論理和または論理積の演算が行われる。また、画像出
力手段は、画素によって生成された信号電荷がスイッチ
を介して供給された場合に限り画像データを生成して出
力する。

【００１６】したがって、２値画像生成手段と画像出力
手段とに供給すべき信号電荷を同一の画素によって生成
することができ、画像出力手段に信号電荷を供給する画
素を別途設ける必要がない。そのため、ハードウエアの
構成が繁雑になることを抑制しつつ、画像データを生成
する機能を付加することができる。

【００１７】請求項４に記載の発明にかかわる固体撮像
装置では、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載
の固体撮像装置において、水平論理値判定手段は、２値
画像生成手段によって行毎に生成される２値画像データ
の論理和または論理積の演算を行う第一の論理演算回路
を備え、垂直論理値判定手段は、先行して取得した２値
画像データに対する論理和または論理積の演算結果を一
時的に保持するレジスタと、レジスタに保持された論理
和または論理積の演算結果と新たに取得した２値画像デ
ータとの論理和または論理積を演算する第二の論理演算
回路とを備えたことを特徴とする。

【００１８】請求項５に記載の発明にかかわる固体撮像
装置では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載
の固体撮像装置において、複数の画素は、前記信号電荷
の生成をフレーム単位で繰り返し行い、２値画像生成手
段は、同一の画素により連続する２つのフレームに対応
付けて生成された信号電荷を比較して、該信号電荷に変
化が生じた画素を示す２値画像データを生成することを
特徴とする。

【００１９】すなわち、２値画像生成手段は、連続する
フレーム間での異値を示す２値画像データを生成するこ
とができる。したがって、異値である部分を論理値
「１」で示す場合には、水平論理値判定手段および垂直
論理値判定手段によって論理和の演算を行い、異値であ
る部分を論理値「０」で示す場合には、水平論理値判定
手段および垂直論理値判定手段によって論理積の演算を
行うことによって、連続するフレーム間で画像に変化が
生じた行および列を識別することが可能な２値情報を生
成することができる。

【００２０】請求項６に記載の発明にかかわる固体撮像
装置では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載
の固体撮像装置において、２値画像生成手段は、互いに
隣接する画素で生成された信号電荷を比較して、該信号
電荷の差違を示す値が予め決められた基準値を上回る位
置を示す２値画像データを生成することを特徴とする。

【００２１】すなわち、２値画像生成手段は、エッジを
示す２値画像データを生成することができる。したがっ
て、エッジ部分を論理値「１」で示す場合には、水平論
理値判定手段および垂直論理値判定手段によって論理和
の演算を行い、エッジ部分を論理値「０」で示す場合に
は、水平論理値判定手段および垂直論理値判定手段によ
って論理積の演算を行うことによって、エッジが存在す
る行および列を識別することが可能な２値情報を生成す
ることができる。

【００２２】請求項７に記載の発明にかかわる固体撮像
装置では、請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載
の固体撮像装置において、２値画像生成手段は、各々の
画素で生成された信号電荷に応じた値を予め決められた
基準値と比較することによって２値化し、２値画像デー
タを生成することを特徴とする固体撮像装置。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について詳細を説明する。

【００２４】図１は、本発明に対応した実施形態にかか
わる固体撮像装置の概略構成を示す図である。なお、本
実施形態は、請求項１、請求項２、請求項４および請求
項５に記載の発明に対応した実施形態に相当し、図１に
示す固体撮像装置は、動体の有無を示す２値画像データ
を生成するものである。

【００２５】図１において、撮像部１は、２次元マトリ
クス状に配置された複数の画素２から成る。なお、本実
施形態では、説明を簡単にするため、３行４列の複数の
画素２から成る撮像部１を用い、各々の画素を説明する
場合には、符号の後に「（行番号，列番号）」を付加し
て示す。また、複数の画素２の各列に対応付けて、図１
内の各構成要素の説明を行う際には、各構成要素の符号
の後に「−列番号」を付加して示す。

【００２６】複数の画素２は、クロックラインを介して
行単位で垂直走査回路３に接続され、垂直読み出し線を
介して列単位で２値化回路４の入力に接続される。２値
化回路４の出力は、水平処理回路５の入力に接続され
る。水平処理回路５の２つの出力の内、一方の出力は、
出力切り替え器６に接続され、他方の出力は、転送回路
７の入力に接続される。転送回路７の出力は、シフトレ
ジスタ８の入力に接続され、シフトレジスタ８の出力
は、出力切り替え器６の入力に接続される。

【００２７】水平処理回路５は、２値化回路４-1〜４-4
の個々に対応付けられたＯＲ回路９-1〜９-4、ＯＲ回路
１０-1〜１０-4およびレジスタ１１-1〜１１-4によって
構成される。なお、本実施形態では、レジスタ１１は、
クリア入力の端子を有するＤフリップフロップ回路によ
って構成されている。２値化回路４-4の出力は、ＯＲ回
路９-4の２つの入力およびＯＲ回路１０-4の一方の入力
に接続される。ＯＲ回路９-4の出力は、ＯＲ回路９-3の
一方の入力に接続され、ＯＲ回路１０-4の出力は、レジ
スタ１１-4の入力に接続される。レジスタ１１-4の出力
は、ＯＲ回路１０-4の他方の入力と、水平処理回路５の
出力として転送回路７-4の入力に接続される。

【００２８】ＯＲ回路９-3の出力は、ＯＲ回路９-2の一
方の入力に接続され、ＯＲ回路９-2の出力は、ＯＲ回路
９-1の一方の入力に接続される。また、ＯＲ回路９-1の
出力は、水平処理回路５の出力として出力切り替え器６
の入力に接続される。なお、出力切り換え器６の出力
は、出力端子ＶＯを介して外部装置（図示省略）に接続
される。

【００２９】２値化回路４-1〜４-3の出力は、ＯＲ回路
９-1〜９-3の他方の入力およびＯＲ回路１０-1〜１０-3
の一方の入力に接続される。ＯＲ回路１０-1〜１０-3の
出力は、レジスタ１１-1〜１１-3の入力に接続される。
レジスタ１１-1〜１１-3の出力は、ＯＲ回路１０-1〜１
０-3の他方の入力と、水平処理回路５の出力として転送
回路７-1〜７-3の入力に接続される。

【００３０】なお、このような構成の固体撮像装置にお
いて、２値化回路４、レジスタ１１、転送回路７、シフ
トレジスタ８および出力切り替え器６は、クロックライ
ンを介して駆動パルス発生回路（図示省略）の各ノード
に接続される。なお、本実施形態において、レジスタ１
１には、駆動パルス発生回路からクロックパルスφＣＫ
１が供給され、クリア入力を与える駆動パルスφＣＬＲ
が供給される。

【００３１】また、転送回路７には、内部スイッチの
「オン／オフ」のタイミングを制御する駆動パルスφＬ
Ｄが供給され、シフトレジスタ８にはクロックパルスφ
ＣＫ２が制御される。さらに、出力切り替え器６には、
切り替えのタイミングを制御する駆動パルスφＯＰが供
給される。図２は、画素の概略構成を示す回路図であ
る。

【００３２】複数の画素２の個々は、入射光に応じた信
号電荷を生成するフォトダイオードＰＤ、フォトダイオ
ードＰＤによって生成された信号電荷に相当する電気信
号を出力する接合型電解効果トランジスタＱＡ、フォト
ダイオードＰＤによって生成された信号電荷をトランジ
スタＱＡのゲート領域に直接転送する転送用のＭＯＳト
ランジスタＱＴ、トランジスタＱＡのゲート領域に蓄積
される信号電荷の排出を行うリセット用のトランジスタ
ＱＰおよび垂直読み出し線とトランジスタＱＡとの接続
もしくは分離を行うスイッチ用のＭＯＳトランジスタＱ
Ｘとで構成される。

【００３３】なお、このような構成の画素２において、
トランジスタＱＴ、トランジスタＱＰおよびトランジス
タＱＸは、クロックラインを介して垂直走査回路３から
供給される駆動パルス（φＴＧ、φＲＧおよびφＰＸ）
のレベルに応じて動作する。また、トランジスタＱＡの
ドレインおよびフォトダイオードＰＤのカソード側には
電源電圧ＶＤが印加されている。さらに、トランジスタ
ＱＰのドレインには、電源電圧ＶＲＤが印加されてい
る。

【００３４】図３は、２値化回路の概略構成を示す回路
図である。図において、２値化回路４は、スイッチ用の
ＭＯＳトランジスタＱＲ，ＱＳ、複数の画素２の個々か
ら異なるタイミングで出力される電荷を蓄積するコンデ
ンサＣＲ，ＣＳおよびコンデンサＣＲ，ＣＳに蓄積され
た電荷を比較する比較回路ＸＡで構成される。

【００３５】比較回路ＸＡは、電圧比較器ＡＰ１，ＡＰ
２およびＯＲ回路ＢＰによって構成される。電圧比較器
ＡＰ１の非反転入力端子には、コンデンサＣＲの一方の
端子が接続され、電圧比較器ＡＰ１の反転入力端子に
は、コンデンサＣＳの一方の端子が接続される。また、
電圧比較器ＡＰ２の非反転入力端子には、コンデンサＣ
Ｓの他方の端子が接続され、電圧比較器ＡＰ２の反転入
力端子には、コンデンサＣＲの他方の端子が接続され
る。

【００３６】さらに、電圧比較器ＡＰ１，ＡＰ２の出力
は、ＯＲ回路ＢＰの入力に接続される。また、２値化回
路４には、駆動パルス発生回路からクロックラインを介
して駆動パルスφＳＡ、φＳＢが供給される。トランジ
スタＱＲは、駆動パルスφＳＡのレベルに応じて動作
し、トランジスタＱＳは、駆動パルスφＳＢのレベルに
応じて動作する。

【００３７】なお、各請求項に記載の発明と本実施形態
との対応関係については、複数の画素は複数の画素２に
対応し、２値画像生成手段は２値化回路４に対応する。
また、水平論理値判定手段はＯＲ回路９に対応し、垂直
論理値判定手段はＯＲ回路１０およびレジスタ１１に対
応する。特に、請求項４に記載の第一の論理演算回路は
ＯＲ回路９に対応し、レジスタはレジスタ１１に対応
し、第二の論理演算回路はＯＲ回路１０に対応する。

【００３８】さらに、演算結果出力手段は転送回路７、
シフトレジスタ８および出力切り替え器６に対応する。
以下、図１ないし図３を参照して本発明の実施形態の動
作を説明する。まず、複数の画素２の個々および２値化
回路４によって、２値画像データが生成される動作を説
明する。なお、図２および図３に示す画素２や２値化回
路４の構成および動作については、本出願人によって、
特願平９−１５８３４２号として出願されている。

【００３９】各々の画素２において、垂直走査回路３に
よって駆動パルスφＴＧがハイレベルにされている状態
では、トランジスタＱＴが非導通状態となり、フォトダ
イオードＰＤは、入射光を検知してフレーム単位で信号
電荷を生成する。このような状態で、駆動パルスφＴＧ
がローレベルにされると、トランジスタＱＴが導通状態
となり、フォトダイオードＰＤによって生成された信号
電荷は、トランジスタＱＡのゲートに転送される。その
後トランジスタＱＴが非導通状態となると、トランジス
タＱＡのゲート領域は、フローティング状態となるが、
寄生容量の効果によって上述した信号電荷を保持する。
すなわち、トランジスタＱＡのゲート領域は、フォトダ
イオードＰＤで生成された信号電荷を一時的に保持す
る。

【００４０】ここで、直前のフレームに対する信号電荷
が既にトランジスタＱＡのゲート領域に保持され、現在
のフレームに対する信号電荷がフォトダイオードＰＤに
よって新たに生成されている状態を考える。このような
状態で、垂直走査回路３によって駆動パルスφＰＸがロ
ーレベルにされ、駆動パルスφＳＡがハイレベルにされ
ると、画素２内のトランジスタＱＸおよび２値化回路４
内のトランジスタＱＲが導通状態となる。そのため、ト
ランジスタＱＡによってソースフォロワ動作が行われ
て、そのトランジスタＱＡのゲート領域に保持された直
前のフレームに対する信号電荷に応じた電荷は、垂直読
み出し線を介して２値化回路４内のコンデンサＣＲに充
電される。また、垂直走査回路３によって駆動パルスφ
ＲＧがローレベルにされると、画素２内のトランジスタ
ＱＰが導通状態となり、トランジスタＱＡのゲート領域
に保持された信号電荷に応じた電荷は、排出される。

【００４１】その後、画素２内のトランジスタＱＴが導
通状態となり、フォトダイオードＰＤによって新たに生
成された現在のフレームに対する信号電荷は、トランジ
スタＱＡのゲートに転送される。このような状態で、垂
直走査回路３によって駆動パルスφＰＸがローレベルに
され、駆動パルスφＳＢがハイレベルにされると、画素
２内のトランジスタＱＸおよび２値化回路４内のトラン
ジスタＱＳが導通状態となる。そのため、トランジスタ
ＱＡによってソースフォロワ動作が行われて、そのトラ
ンジスタＱＡのゲートに転送された現在のフレームに対
する信号電荷に応じた電荷は、垂直読み出し線を介して
各２値化回路４内のコンデンサＣＳに充電される。

【００４２】すなわち、２値化回路４内のコンデンサＣ
Ｒには、直前のフレームに対する信号電荷に応じた電荷
が蓄積され、コンデンサＣＳには、現在のフレームに対
する信号電荷に応じた電荷が蓄積される。また、画素２
内のトランジスタＱＡのゲートに転送された現在のフレ
ームに対する信号電荷は、そのトランジスタＱＡのゲー
ト領域に保持され、次のフレームにおいて、直前のフレ
ームに対する信号電荷として用いられる。

【００４３】比較回路ＸＡは、コンデンサＣＲとコンデ
ンサＣＳとに充電された電荷に応じた信号電圧の差の絶
対値を取得する。また、比較回路ＸＡは、取得した絶対
値が所定の値以上である場合には「１」（動体が存在す
ることをあらわす信号レベル）を示す信号を出力し、絶
対値が所定の値未満である場合には「０」（動体が存在
しないことをあらわす信号レベル）を示す信号を出力す
る。

【００４４】このようにして比較回路ＸＡから出力され
る信号は、行単位の２値画像データとして水平処理回路
５に供給される。以下、２値化回路４によって生成され
た２値画像データの特徴を示す２値情報を生成し、出力
端子ＶＯを介して出力する動作を説明する。

【００４５】まず、各フレームの１行目に相当する２値
画像データが供給される直前に、水平処理回路５内のレ
ジスタ１１では、駆動パルスφＣＬＲによって内部の値
がクリアされ、出力切り替え器６では、駆動パルスφＯ
Ｐによって水平処理回路５と出力端子ＶＯとが接続され
る。水平処理回路５内のＯＲ回路９は、２値化回路４か
ら行単位の２値画像データが供給される毎に、以下のよ
うな論理和の演算を行う。

【００４６】ＯＲ回路９-3は、ＯＲ回路９-4を介して２
値化回路４-4から供給される２値画像データと２値化回
路４-3から供給される２値画像データとの論理和の演算
を行い、ＯＲ回路９-2は、ＯＲ回路９-3の演算結果と２
値化回路４-2から供給される２値画像データとの論理和
の演算を行う。さらに、ＯＲ回路９-1は、ＯＲ回路９-2
の演算結果と２値化回路４-1から供給される２値画像デ
ータとの論理和の演算を行う。

【００４７】すなわち、ＯＲ回路９では行単位の２値画
像データの論理和の演算が行われ、このような演算の結
果に相当する論理値は、出力切り替え器６を介して出力
端子ＶＯから外部装置に供給される。なお、出力切り替
え器６では、上述したようなＯＲ回路９による行単位の
２値画像データの論理和の演算が最終行まで終了する
と、駆動パルスφＯＰによってシフトレジスタ８と出力
端子ＶＯとが接続される。

【００４８】ところで、２値化回路４から供給される２
値画像データは、ＯＲ回路９に供給されると共に、論理
和の演算対象としてＯＲ回路１０に供給される。また、
このように２値画像データがＯＲ回路１０に供給された
時点で、レジスタ１１には、クロックパルスφＣＫ１に
よってクロック入力が与えられる。すなわち、ＯＲ回路
１０によって行われる論理和の演算の結果は、レジスタ
１１に与えられ、２値化回路４から新たに２値画像デー
タが供給された時点で、ＯＲ回路１０に戻される。な
お、ＯＲ回路１０は、各フレームの１行目の２値画像デ
ータが供給された状態では、その２値画像データの論理
値をレジスタ１１に与える。

【００４９】したがって、各フレームの最終行の２値画
像データがＯＲ回路１０に供給された直後に、レジスタ
１１には、列単位の２値画像データの論理和の演算の結
果が保持される。ところで、転送回路７の内部スイッチ
は、最終行の２値画像データがＯＲ回路１０に供給され
るまでオフされ、レジスタ１１に列単位の２値画像デー
タの論理和の演算の結果が保持された時点でオンされ
る。

【００５０】すなわち、列単位の２値画像データの論理
和の演算の結果に相当する論理値は、転送回路７を介し
てシフトレジスタ８に与えられる。このようにしてシフ
トレジスタ８に与えられた論理値は、クロックパルスφ
ＣＫに同期して水平転送され、出力切り替え器６を介し
て出力端子ＶＯから外部装置に供給される。

【００５１】以上説明したように、本実施形態では、２
値化回路４によって生成された２値画像データを行単位
および列単位で取り扱い、「１」が存在する行または列
に対応付けて「１」を出力し、「１」が存在しない行ま
たは列に対応付けて「０」を出力することができる。す
なわち、２値画像データの特徴を示す情報として、「行
数＋列数」に相当するビット数の２値情報を生成するこ
とができる。

【００５２】例えば、図１の画素２（２，３）に対応す
る２値画像データのみが「１」である場合、出力端子Ｖ
Ｏから出力される２値情報は、「０１０００１０」とな
る。ここで、２値情報「０１０００１０」は、初めの３
ビット「０１０」によって、２行目に「１」が存在する
ことを示し、残りの４ビット「００１０」によって、３
列目に「１」が存在することを示す。

【００５３】また、本実施形態において、このような２
値情報の生成は、２値化回路４によって２値画像データ
が生成される過程で行われる。そのため、信号電荷が生
成されてから２値情報の生成が終了するまでの時間Ｔｆ
２は、式（２）に示す値となる。Ｔｆ２＝Ｔ１×ｎ＋Ｔ２×ｍ・・・（２）但し、Ｔ１：信号電荷の垂直転送に要する時間Ｔ２：シフトレジスタにおける１ビットの水平転送に要
する時間ｍ：水平方向の画素数ｎ：垂直方向の画素数ところで、図７に示す画像処理装置１００内の画像処理
回路１０３において、２値画像データの生成と同時に、
その２値画像データの特徴を示す情報を生成した場合、
信号電荷が生成されてから２値情報の生成が終了するま
での時間を式（１）のＴｆ１以下にすることはできな
い。

【００５４】したがって、本実施形態の固体撮像装置を
適用した画像処理装置では、動体が存在する大まかな位
置を識別することができると共に、被写界内の動体の有
無を速やかに検出することができる。ところで、半導体
製造工程において不良チップの検出を行う検査装置に
は、検査の対象となる複数のチップを順次撮像して、連
続して撮像されたチップの画像の差違を検出するものが
ある。

【００５５】このような検査装置に本実施形態の固体撮
像装置を適用した場合、各チップの画像の差違が動体と
して検出されることになるため、不良チップを速やかに
検出することができ、スループットを向上することが可
能である。また、上述した検査装置によって検出される
チップの不良は、局所的に発生する可能性が高い。本発
明は、このようなチップの不良部分の大まかな位置を検
出する場合にも有効である。

【００５６】なお、本実施形態では、各画素２によって
生成された信号電荷は２値化回路４のみに供給される
が、請求項３に記載の発明を適応する場合には、撮像部
１と２値化回路４との間に信号電荷の供給先を切り替え
るスイッチを設けると共に、信号電荷の新たな供給先と
して水平走査回路などを設け、信号電荷を走査して画像
データを出力してもよい。すなわち、請求項３に記載の
発明を適応した固体撮像装置では、スイッチの切り替え
のタイミングに応じて、「動体の有無を示す２値画像デ
ータ」の特徴を示す２値情報の生成と、信号電荷に相当
する画像データの生成とを行うことができる。

【００５７】例えば、このような固体撮像装置を備えた
カメラシステムでは、動体が存在することが認識された
時点で、「動体の有無を示す２値画像データ」の特徴を
示す情報に基づいて動体の存在する大まかな位置を検出
すると共に、信号電荷の供給先を水平走査回路側に切り
替えることによって、動体が存在する位置を自動的にズ
ームアップして撮影することが容易に実現できる。

【００５８】また、本実施形態では、各画素２によって
生成された信号電荷がＸ−Ｙアドレス方式によって取り
出されているが、本発明は、このような方式に限定され
ず、例えば、ＣＣＤなどの電荷転送方式の固体撮像装置
であっても同様に適用することができる。さらに、本実
施形態では、動体が存在することをあらわす信号レベル
として「１」が出力され、動体が存在しないことをあら
わす信号レベルとして「０」が出力されているが、これ
らの信号レベルを逆にする場合には、ＯＲ回路９および
ＯＲ回路１０に代えてＡＮＤ回路を設けることによっ
て、「０」が存在する行または列に対応付けて「０」を
出力し、「０」が存在しない行または列に対応付けて
「１」を出力することができる。

【００５９】さらに、本実施形態では、２値化回路４-4
から供給される２値画像データがＯＲ回路９-4を介して
ＯＲ回路９-3に供給されるが、ＯＲ回路９-3によって論
理和の演算が行われるタイミングで２値画像データを供
給することができるならば、ＯＲ回路９-4は設けなくて
もよい。

【００６０】また、本実施形態では、２値化回路４によ
って「動体の有無を示す２値画像データ」を生成してい
るが、請求項５に代えて請求項６や請求項７を適用する
ことによって、「エッジの有無を示す２値画像データ」
や「２値化された画像データを示す２値画像データ」を
生成してもよい。例えば、このような２値画像データを
生成する固体撮像装置としては、画素２の概略構成を図
２に代えて図４とし、２値化回路４の概略構成を図３に
代えて図５または図６としたものが考えられる。なお、
図４ないし図６に示す画素２や２値化回路４の構成およ
び動作については、本出願人によって、特願平９−３０
１６７０号および特願平９−３６４８３号として出願さ
れている。

【００６１】図４に示す画素において、トランジスタＱ
Ａが導通状態でトランジスタＱＴが非導通状態である場
合、トランジスタＱＰが非導通状態になると、φＲＤの
基準電位である電圧信号（リセット雑音による暗成分な
どを含む；ここでは、「基準信号」という。）が垂直読
み出し線に出力される。また、トランジスタＱＡが導通
状態で、トランジスタＱＰが非導通状態である場合、ト
ランジスタＱＴが導通状態になると、フォトダイオード
ＰＤによって生成された信号電荷に応じた電気信号と基
準信号との和に相当する信号（ここでは、「合成信号」
という。）が垂直読み出し線に出力される。

【００６２】図５に示す２値化回路において、奇数行の
画素が走査の対象とされている場合、トランジスタＱＳ
Ｏは導通状態にされトランジスタＱＳＥは非導通状態に
される。また、偶数行の画素が走査の対象とされている
場合、トランジスタＱＳＯは非導通状態にされトランジ
スタＱＳＥは導通状態にされる。トランジスタＱＴＯ
は、奇数行の画素から基準信号が供給された状態でのみ
導通状態にされ、トランジスタＱＴＥは、奇数行の画素
から基準信号が供給された状態でのみ導通状態にされ
る。

【００６３】すなわち、第一のサンプルホールドＨＤ１
は、基準信号がコンデンサＣＯに蓄積され、合成信号が
コンデンサＣＲＯに蓄積されるため、奇数行の画素の合
成信号から基準信号を除去した信号を比較回路ＸＡに供
給することができる。また、第二のサンプルホールドＨ
Ｄ２は、偶数行の画素の合成信号から基準信号を除去し
た信号を比較回路ＸＡに供給することができる。

【００６４】したがって、比較回路ＸＡは、第一のサン
プルホールドＨＤ１と第二のサンプルホールドＨＤ２と
から供給される信号を比較することによって、隣接する
行の同一列に位置する２つの画素（垂直方向に隣接する
２つの画素）間のエッジの有無を示す信号（「エッジの
有無を示す２値画像データ」に相当する）を出力するこ
とができる。

【００６５】一方、図６に示す２値化回路４内におい
て、トランジスタＱＲは、画素から基準信号が供給され
る場合のみ導通状態にされ、トランジスタＱＳは、画素
から合成信号が供給される場合のみ導通状態にされる。
したがって、電圧比較器ＡＣでは、基準信号と合成信号
との大小が比較され、その比較の結果を示す信号（「２
値化された画像データを示す２値画像データ」に相当す
る）を出力することができる。

【００６６】

【発明の効果】上述したように請求項１および請求項７
に記載の発明では、２値画像生成手段によって生成され
る２値画像データの内、「予め決められた論理値を示す
データ」が存在するか否かを速やかに検出することがで
きると共に、「予め決められた論理値を示すデータ」が
存在する行および列を確実に識別することができる。

【００６７】請求項２に記載の発明では、２値画像生成
手段によって生成される２値画像データの特徴を示す２
値情報を速やかに出力することができる。請求項３に記
載の発明では、水平論理値判定手段および垂直論理値判
定手段によって２値画像データの論理和または論理積の
演算を行う処理と、画像出力手段によって画像データを
生成して出力する処理との何れか一方の処理を行うこと
ができる。

【００６８】したがって、本発明が適用されたカメラシ
ステムでは、内部の制御部でスイッチの切り換えのタイ
ミングを制御することによって、例えば、水平論理値判
定手段および垂直論理値判定手段の演算結果に基づき被
写体が存在する領域を検出し、その領域を自動的にズー
ムアップして撮影するなどの機能を容易に実現すること
が可能である。

【００６９】請求項４に記載の発明では、２次元の２値
画像データの内、各行または各列毎に「予め決められた
論理値を示すデータ」が存在するか否かの判定を簡単な
回路構成によって実現することができる。請求項５に記
載の発明では、被写界内に動体が存在するか否かを速や
かに検出することができると共に、被写界内に動体が存
在する場合には、その動体が存在する大まかな位置を識
別することができる。

【００７０】請求項６に記載の発明では、被写界内に存
在する物体などの大まかな位置を速やかに識別すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態にかかわる固体撮像装置の概略構成を
示す図である。

【図２】画素の概略構成を示す回路図である。

【図３】２値化回路の概略構成を示す回路図である。

【図４】請求項６または請求項７に対応する画素の概略
構成を示す回路図である。

【図５】請求項６に対応する２値化回路の概略構成を示
す回路図である。

【図６】請求項７に対応する２値化回路の概略構成を示
す回路図である。

【図７】既存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】

１撮像部２画素３垂直走査回路４２値化回路５水平処理回路６出力切り替え器７転送回路８シフトレジスタ９、１０、ＢＰＯＲ回路１１レジスタＰＤフォトダイオードＱＡ、ＱＴ、ＱＰ、ＱＸ、ＱＲ、ＱＳ、ＱＳＯ、ＱＳ
Ｅ、ＱＴＯ、ＱＴＥトランジスタＣＲ、ＣＳ、ＣＲＯ、ＣＲＥ、ＣＯ、ＣＥコンデンサＸＡ比較回路ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＣ電圧比較器ＨＤ１第一のサンプルホールドＨＤ２第二のサンプルホールド１００画像処理装置１０１固体撮像装置１０２Ａ／Ｄ変換回路１０３画像処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元マトリクス状に配列され、入射光
に応じた信号電荷を生成する複数の画素と、前記複数の画素によって個別に生成された信号電荷を行
単位で順次取得し、２次元の２値画像データを行毎に生
成する２値画像生成手段と、前記２値画像生成手段によって行毎に生成される２値画
像データを順次取得し、各行毎の２値画像データ内に
「予め決められた論理値を示すデータ」が存在するか否
かを判定する水平論理値判定手段と、前記２値画像生成手段によって行毎に２値画像データが
生成される度に、同一列に対応する２値画像データを取
得し、各列毎の２値画像データ内に「予め決められた論
理値を示すデータ」が存在するか否かを判定する垂直論
理値判定手段とを備えたことを特徴とする固体撮像装
置。
【請求項２】請求項１に記載の固体撮像装置におい
て、前記水平論理値判定手段によって行われる判定の結果を
示す値を各行に対応付けて出力し、前記２値画像生成手
段によって生成された最終行の２値画像データに対する
判定の結果を示す値の出力が完了すると、前記垂直論理
値判定手段によって行われる判定の結果を示す値を水平
方向に走査して出力する判定結果出力手段を備えたこと
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の固体撮
像装置において、前記複数の画素によって個別に生成された信号電荷を行
単位で順次取得し、該信号電荷に相当する画像データを
水平方向に走査して出力する画像出力手段と、前記複数の画素によって生成された信号電荷の供給先を
前記２値画像生成手段と前記画像出力手段との何れか一
方に切り換えるスイッチとを備えたことを特徴とする固
体撮像装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３の何れか１項に
記載の固体撮像装置において、前記水平論理値判定手段は、前記２値画像生成手段によって行毎に生成される２値画
像データの論理和または論理積の演算を行う第一の論理
演算回路を備え、前記垂直論理値判定手段は、先行して取得した２値画像データに対する論理和または
論理積の演算結果を一時的に保持するレジスタと、前記レジスタに保持された論理和または論理積の演算結
果と新たに取得した２値画像データとの論理和または論
理積を演算する第二の論理演算回路とを備えたことを特
徴とする固体撮像装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４の何れか１項に
記載の固体撮像装置において、前記複数の画素は、前記信号電荷の生成をフレーム単位で繰り返し行い、前記２値画像生成手段は、同一の画素により連続する２つのフレームに対応付けて
生成された信号電荷を比較して、該信号電荷に変化が生
じた画素を示す２値画像データを生成することを特徴と
する固体撮像装置。
【請求項６】請求項１ないし請求項４の何れか１項に
記載の固体撮像装置において、前記２値画像生成手段は、互いに隣接する画素で生成された信号電荷を比較して、
該信号電荷の差違を示す値が予め決められた基準値を上
回る位置を示す２値画像データを生成することを特徴と
する固体撮像装置。
【請求項７】請求項１ないし請求項４の何れか１項に
記載の固体撮像装置において、前記２値画像生成手段は、各々の画素で生成された信号電荷に応じた値を予め決め
られた基準値と比較することによって２値化し、２値画
像データを生成することを特徴とする固体撮像装置。