JP2002281387A - ロックイン撮像装置 - Google Patents
ロックイン撮像装置Info
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 73
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 4
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構成で、夜間のヘッドライトに埋もれた
歩行者の認識や、ノイズに埋もれやすい微弱光対象物の
光検出、撮像等を行うこと。 【解決手段】２次元配列してなるチャージフイードバッ
ク型光センサにロックイン検出機能を集積化した構成で
あって、ロックインアンプ周期設定部に予め設定された
複数のロックインアンプ周期の内の１つを選択してロッ
クインアンプ周期を設定する。設定したロックインアン
プ周期に同期してパルス光源を点滅する。パルス光源が
点灯している状態で受光した奇数フレームにおける受光
量を正電荷として、また偶数フレームにおける受光量を
負電荷として蓄積する。蓄積した電荷量を所定偶数フレ
ーム分に亘って積分することで、撮像対象物のみをＳ／
Ｎよく画像化することができる。
歩行者の認識や、ノイズに埋もれやすい微弱光対象物の
光検出、撮像等を行うこと。 【解決手段】２次元配列してなるチャージフイードバッ
ク型光センサにロックイン検出機能を集積化した構成で
あって、ロックインアンプ周期設定部に予め設定された
複数のロックインアンプ周期の内の１つを選択してロッ
クインアンプ周期を設定する。設定したロックインアン
プ周期に同期してパルス光源を点滅する。パルス光源が
点灯している状態で受光した奇数フレームにおける受光
量を正電荷として、また偶数フレームにおける受光量を
負電荷として蓄積する。蓄積した電荷量を所定偶数フレ
ーム分に亘って積分することで、撮像対象物のみをＳ／
Ｎよく画像化することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チャージフィード
バック型ＣＭＯＳセンサを用いたロックイン撮像装置に
する。
バック型ＣＭＯＳセンサを用いたロックイン撮像装置に
する。
【０００２】
【従来の技術】対象物に当たった光の反射光からその対
象物を認識することができるが、反射光が背景光に比べ
て弱いと、反射光は背景光に埋もれてしまい、対象物の
認識は困難となる。例えば、夜間走行中の車から歩行者
をはっきりと視認することはできない。これは、太陽光
のない夜間は、照明源が基本的に車のヘッドライトだけ
であり、走行中の車のヘッドライトによる歩行者からの
反射光よりも対向車のライトが強いためである。このよ
うに、対向車のヘッドライトは、夜間の歩行者のような
微弱光対象物を光検出する上では、妨害的に作用するバ
ックグランド雑音に他ならない。
象物を認識することができるが、反射光が背景光に比べ
て弱いと、反射光は背景光に埋もれてしまい、対象物の
認識は困難となる。例えば、夜間走行中の車から歩行者
をはっきりと視認することはできない。これは、太陽光
のない夜間は、照明源が基本的に車のヘッドライトだけ
であり、走行中の車のヘッドライトによる歩行者からの
反射光よりも対向車のライトが強いためである。このよ
うに、対向車のヘッドライトは、夜間の歩行者のような
微弱光対象物を光検出する上では、妨害的に作用するバ
ックグランド雑音に他ならない。
【０００３】従来より、このようなバックグランド雑音
を除去するための装置としてロックイン検出器が知られ
ている。ロックイン検出器は、点滅光源を用いて対象物
を一定の周波数で点滅照明し、点灯時の光センサの出力
を正値、消灯時の光センサの出力を負値にして、光セン
サの出力を積分することで、バックグランドノイズ（点
滅周波数と異なる周波数成分）を除去し、微弱光信号を
抽出するものである。このようなロックイン検出器は、
従来、フォトダイオードや光電管等の光センサには使わ
れてきた。
を除去するための装置としてロックイン検出器が知られ
ている。ロックイン検出器は、点滅光源を用いて対象物
を一定の周波数で点滅照明し、点灯時の光センサの出力
を正値、消灯時の光センサの出力を負値にして、光セン
サの出力を積分することで、バックグランドノイズ（点
滅周波数と異なる周波数成分）を除去し、微弱光信号を
抽出するものである。このようなロックイン検出器は、
従来、フォトダイオードや光電管等の光センサには使わ
れてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロック
イン検出機能を２次元センサに高密度、高精度に集積化
することは困難であり、そのためロックイン検出機能を
有する２次元センサを提供することは従来は不可能であ
った。
イン検出機能を２次元センサに高密度、高精度に集積化
することは困難であり、そのためロックイン検出機能を
有する２次元センサを提供することは従来は不可能であ
った。
【０００５】本発明は、同一出願人による同時係属中の
特願平１１−３２８２２７号特許出願に記載したチャー
ジフィードバック型ＣＭＯＳセンサを２次元センサに構
成し、これにロックイン検出機能を集積化することで、
夜間のヘッドライトに埋もれた歩行者の認識や、ノイズ
に埋もれやすい微弱光対象物の光検出、撮像等を可能に
したものである。
特願平１１−３２８２２７号特許出願に記載したチャー
ジフィードバック型ＣＭＯＳセンサを２次元センサに構
成し、これにロックイン検出機能を集積化することで、
夜間のヘッドライトに埋もれた歩行者の認識や、ノイズ
に埋もれやすい微弱光対象物の光検出、撮像等を可能に
したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るロックイン
撮像装置は、受光した光量に応じて電荷を発生する複数
の受光部を2次元配列し、各々の受光部が奇数フレーム
で発生する電荷を逆極性にして次の偶数フレームで発生
する電荷に加算するチャージフイードバック型光センサ
と、予め設定された複数のロックインアンプ周期の内の
1つを選択して設定するためのロックインアンプ周期設
定手段と、前記ロックインアンプ周期設定手段で設定さ
れたロックインアンプ周期に同期して点滅するパルス光
源と、前記ロックインアンプ周期に対応する周波数をフ
レームレートとして、1フレーム内で前記複数の受光部
が順次受光するように制御する制御回路とを備え、各々
の受光部について、前記パルス光源が点灯した状態で受
光する奇数フレームと前記パルス光源が消灯した状態で
受光する偶数フレームで発生する電荷を加算した前記チ
ャージフイードバック型光センサの出力を所定時間に亘
り積分し、積分結果を出力するようにしたことを特徴と
するものである。
撮像装置は、受光した光量に応じて電荷を発生する複数
の受光部を2次元配列し、各々の受光部が奇数フレーム
で発生する電荷を逆極性にして次の偶数フレームで発生
する電荷に加算するチャージフイードバック型光センサ
と、予め設定された複数のロックインアンプ周期の内の
1つを選択して設定するためのロックインアンプ周期設
定手段と、前記ロックインアンプ周期設定手段で設定さ
れたロックインアンプ周期に同期して点滅するパルス光
源と、前記ロックインアンプ周期に対応する周波数をフ
レームレートとして、1フレーム内で前記複数の受光部
が順次受光するように制御する制御回路とを備え、各々
の受光部について、前記パルス光源が点灯した状態で受
光する奇数フレームと前記パルス光源が消灯した状態で
受光する偶数フレームで発生する電荷を加算した前記チ
ャージフイードバック型光センサの出力を所定時間に亘
り積分し、積分結果を出力するようにしたことを特徴と
するものである。
【０００７】このようなロックイン撮像装置によれば、
同装置に使用しているチャージフィードバック型光セン
サがチャージフィードバック機能を有し、パルス光源が
点灯している状態で受光した奇数フレームにおける受光
量を、例えば、正電荷として、また偶数フレームにおけ
る受光量を負電荷として蓄積する。このため、ロックイ
ン周波数に同期したパルス光源からの光で照射された撮
像対象物は、ロックイン検出により観測したい部分のみ
をＳ／Ｎよく画像化することができる。
同装置に使用しているチャージフィードバック型光セン
サがチャージフィードバック機能を有し、パルス光源が
点灯している状態で受光した奇数フレームにおける受光
量を、例えば、正電荷として、また偶数フレームにおけ
る受光量を負電荷として蓄積する。このため、ロックイ
ン周波数に同期したパルス光源からの光で照射された撮
像対象物は、ロックイン検出により観測したい部分のみ
をＳ／Ｎよく画像化することができる。
【０００８】本発明に係わるロックイン撮像装置で使用
可能な第１のチャージフィードバック型光センサは、
(1) 受光した光の光量に応じた電荷を発生する受光素子
と、容量値Ｃdを有し受光素子で発生した電荷を蓄積す
る受光容量部とを有する受光部と、(2) アンプと容量値
Ｃf1の積分容量部（ただし、Ｃd＝Ｃf1）とが入力端子
と出力端子との間に並列的に設けられ、入力端子に入力
した電荷を積分容量部に蓄積して、その蓄積された電荷
の量に応じた積分信号を出力端子より出力する積分回路
と、(3) 受光部と積分回路の入力端子との間に設けられ
た第１のスイッチ素子と、(4) 積分回路の出力端子と受
光部との間に設けられた第２のスイッチ素子とを備え
る。
可能な第１のチャージフィードバック型光センサは、
(1) 受光した光の光量に応じた電荷を発生する受光素子
と、容量値Ｃdを有し受光素子で発生した電荷を蓄積す
る受光容量部とを有する受光部と、(2) アンプと容量値
Ｃf1の積分容量部（ただし、Ｃd＝Ｃf1）とが入力端子
と出力端子との間に並列的に設けられ、入力端子に入力
した電荷を積分容量部に蓄積して、その蓄積された電荷
の量に応じた積分信号を出力端子より出力する積分回路
と、(3) 受光部と積分回路の入力端子との間に設けられ
た第１のスイッチ素子と、(4) 積分回路の出力端子と受
光部との間に設けられた第２のスイッチ素子とを備え
る。
【０００９】この第１のチャージフィードバック型光セ
ンサによれば、或る一定期間に、受光部の受光素子が受
光した光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄
積されていく。この一定期間が経過した時点で第１のス
イッチ素子が閉じると、それまで受光容量部に蓄積され
ていた電荷は、積分回路の積分容量部に移動する。その
結果、受光素子の一方の端子の電位は、ΔＶだけ変化し
てリセットレベルとなり、積分回路から出力される積分
信号は、積分容量部に蓄積された電荷に応じたレベルと
なる。第１のスイッチ素子が開いた後に第２のスイッチ
素子が閉じると、積分回路から出力される積分信号の値
に応じた電圧が受光容量部に設定される。積分容量部の
容量値は受光容量部の容量値と等しいので、この結果、
受光素子の一方の端子の電位は、リセットレベルからΔ
Ｖだけ変化する。
ンサによれば、或る一定期間に、受光部の受光素子が受
光した光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄
積されていく。この一定期間が経過した時点で第１のス
イッチ素子が閉じると、それまで受光容量部に蓄積され
ていた電荷は、積分回路の積分容量部に移動する。その
結果、受光素子の一方の端子の電位は、ΔＶだけ変化し
てリセットレベルとなり、積分回路から出力される積分
信号は、積分容量部に蓄積された電荷に応じたレベルと
なる。第１のスイッチ素子が開いた後に第２のスイッチ
素子が閉じると、積分回路から出力される積分信号の値
に応じた電圧が受光容量部に設定される。積分容量部の
容量値は受光容量部の容量値と等しいので、この結果、
受光素子の一方の端子の電位は、リセットレベルからΔ
Ｖだけ変化する。
【００１０】その後の一定期間に、受光素子が受光した
光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄積され
ていく。この一定期間が経過した時点で受光容量部に蓄
積されている電荷は、以前に第２のスイッチ素子が閉じ
たときに積分信号の値に応じて設定された電圧に比例し
た電荷と、この一定期間に受光素子が光を受光して発生
した電荷とが重畳されたものである。ただし、重畳され
る電荷の符号は互いに異なる。したがって、この一定期
間が経過した時点で第１のスイッチ素子が閉じると、積
分回路から出力される積分信号は、受光素子が受光した
光の光量の増減に応じたものである。
光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄積され
ていく。この一定期間が経過した時点で受光容量部に蓄
積されている電荷は、以前に第２のスイッチ素子が閉じ
たときに積分信号の値に応じて設定された電圧に比例し
た電荷と、この一定期間に受光素子が光を受光して発生
した電荷とが重畳されたものである。ただし、重畳され
る電荷の符号は互いに異なる。したがって、この一定期
間が経過した時点で第１のスイッチ素子が閉じると、積
分回路から出力される積分信号は、受光素子が受光した
光の光量の増減に応じたものである。
【００１１】本発明に係るロックイン撮像装置で使用可
能な第２のチャージフィードバック型光センサは、(1)
受光した光の光量に応じた電荷を発生する受光素子と、
容量値Ｃdを有し受光素子で発生した電荷を蓄積する受
光容量部とを有する受光部と、(2) アンプと積分容量部
とが入力端子と出力端子との間に並列的に設けられ、積
分容量部の容量値を容量値Ｃdおよびこれより小さい値
の何れかに切り替える容量値切替手段を有し、入力端子
に入力した電荷を積分容量部に蓄積して、その蓄積され
た電荷の量に応じた積分信号を出力端子より出力する積
分回路と、(3)受光部と積分回路の入力端子との間に設
けられた第１のスイッチ素子と、(4) 積分回路の出力端
子と受光部との間に設けられた第２のスイッチ素子とを
備える。
能な第２のチャージフィードバック型光センサは、(1)
受光した光の光量に応じた電荷を発生する受光素子と、
容量値Ｃdを有し受光素子で発生した電荷を蓄積する受
光容量部とを有する受光部と、(2) アンプと積分容量部
とが入力端子と出力端子との間に並列的に設けられ、積
分容量部の容量値を容量値Ｃdおよびこれより小さい値
の何れかに切り替える容量値切替手段を有し、入力端子
に入力した電荷を積分容量部に蓄積して、その蓄積され
た電荷の量に応じた積分信号を出力端子より出力する積
分回路と、(3)受光部と積分回路の入力端子との間に設
けられた第１のスイッチ素子と、(4) 積分回路の出力端
子と受光部との間に設けられた第２のスイッチ素子とを
備える。
【００１２】この第２のチャージフィードバック型光セ
ンサによれば、或る一定期間に、受光部の受光素子が受
光した光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄
積されていく。この一定期間が経過した時点で第１のス
イッチ素子が閉じると、それまで受光容量部に蓄積され
ていた電荷は、積分回路の積分容量部に移動する。その
結果、受光素子の一方の端子の電位は、ΔＶだけ変化し
てリセットレベルとなり、積分回路から出力される積分
信号は、積分容量部に蓄積された電荷に応じたレベルと
なる。第１のスイッチ素子が開いた後に第２のスイッチ
素子が閉じると、積分回路から出力される積分信号の値
に応じた電圧が受光容量部に設定される。このとき、容
量値切替手段により、積分容量部の容量値は受光容量部
の容量値と等しくされており、この結果、受光素子の一
方の端子の電位は、リセットレベルからΔＶだけ変化す
る。
ンサによれば、或る一定期間に、受光部の受光素子が受
光した光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄
積されていく。この一定期間が経過した時点で第１のス
イッチ素子が閉じると、それまで受光容量部に蓄積され
ていた電荷は、積分回路の積分容量部に移動する。その
結果、受光素子の一方の端子の電位は、ΔＶだけ変化し
てリセットレベルとなり、積分回路から出力される積分
信号は、積分容量部に蓄積された電荷に応じたレベルと
なる。第１のスイッチ素子が開いた後に第２のスイッチ
素子が閉じると、積分回路から出力される積分信号の値
に応じた電圧が受光容量部に設定される。このとき、容
量値切替手段により、積分容量部の容量値は受光容量部
の容量値と等しくされており、この結果、受光素子の一
方の端子の電位は、リセットレベルからΔＶだけ変化す
る。
【００１３】その後の一定期間に、受光素子が受光した
光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄積され
ていく。この一定期間が経過した時点で受光容量部に蓄
積されている電荷は、以前に第２のスイッチ素子が閉じ
たときに積分信号の値に応じて設定された電圧に比例し
た電荷と、この一定期間に受光素子が光を受光して発生
した電荷とが重畳されたものである。ただし、重畳され
る電荷の符号は互いに異なる。このとき、容量値切替手
段により、積分容量部の容量値は受光容量部の容量値よ
り小さい値とされている。したがって、この一定期間が
経過した時点で第１のスイッチ素子が閉じると、積分回
路から出力される積分信号は、受光素子が受光した光の
光量の増減に応じたものであり、しかも、光量変化を高
感度に検出するものである。
光の光量に応じて発生した電荷は受光容量部に蓄積され
ていく。この一定期間が経過した時点で受光容量部に蓄
積されている電荷は、以前に第２のスイッチ素子が閉じ
たときに積分信号の値に応じて設定された電圧に比例し
た電荷と、この一定期間に受光素子が光を受光して発生
した電荷とが重畳されたものである。ただし、重畳され
る電荷の符号は互いに異なる。このとき、容量値切替手
段により、積分容量部の容量値は受光容量部の容量値よ
り小さい値とされている。したがって、この一定期間が
経過した時点で第１のスイッチ素子が閉じると、積分回
路から出力される積分信号は、受光素子が受光した光の
光量の増減に応じたものであり、しかも、光量変化を高
感度に検出するものである。
【００１４】また、本発明に係る第１または第２のチャ
ージフィードバック型光センサは、複数の受光部に対し
て、積分回路、第１のスイッチ素子および第２のスイッ
チ素子を１組備え、複数の受光部が順次に積分回路に接
続される。
ージフィードバック型光センサは、複数の受光部に対し
て、積分回路、第１のスイッチ素子および第２のスイッ
チ素子を１組備え、複数の受光部が順次に積分回路に接
続される。
【００１５】上記のようなチャージフィードバック型光
センサは、１画素当たりに必要な回路規模が従来技術の
ものと比べて格段に小さい。特に、受光容量部として受
光素子の接合容量を利用する場合には、更に回路規模が
小さい。したがって、このチャージフィードバック型光
センサは、１画素当たりに占める回路部占有面積が小さ
く、各画素の開口率が高く、光応答特性が優れたものと
なる。
センサは、１画素当たりに必要な回路規模が従来技術の
ものと比べて格段に小さい。特に、受光容量部として受
光素子の接合容量を利用する場合には、更に回路規模が
小さい。したがって、このチャージフィードバック型光
センサは、１画素当たりに占める回路部占有面積が小さ
く、各画素の開口率が高く、光応答特性が優れたものと
なる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
【００１７】図１は、本発明の実施の形態にかかわるロ
ックイン撮像装置１の構成を示したブロック図である。
ロックイン撮像装置１は、ロックインカメラ２と、パル
ス光源３と、ロックインカメラ２及びパルス光源３を制
御するための制御回路４により構成されている。ロック
インカメラ２は、後述する２次元配列されたチャージフ
ィードバック型光センサを有し、チャージフィードバッ
ク型光センサの出力を表示部５に表示することで画像出
力が得られる。ロックインカメラ２にはロックインアン
プ周期設定部２Ａが設けられており、予め用意された複
数のロックインアンプ周期のうちの１つを選択すること
ができるようになっている。
ックイン撮像装置１の構成を示したブロック図である。
ロックイン撮像装置１は、ロックインカメラ２と、パル
ス光源３と、ロックインカメラ２及びパルス光源３を制
御するための制御回路４により構成されている。ロック
インカメラ２は、後述する２次元配列されたチャージフ
ィードバック型光センサを有し、チャージフィードバッ
ク型光センサの出力を表示部５に表示することで画像出
力が得られる。ロックインカメラ２にはロックインアン
プ周期設定部２Ａが設けられており、予め用意された複
数のロックインアンプ周期のうちの１つを選択すること
ができるようになっている。
【００１８】制御回路４は、ロックインカメラ２とパル
ス光源３を制御するために各種のタイミング信号を発生
する。制御回路４は、ロックインアンプ周期設定部２Ａ
で設定されたロックインアンプ周期でパルス光源３の点
滅制御を行うと同時に、チャージフィードバック型光セ
ンサには各種のタイミング信号を送出する。
ス光源３を制御するために各種のタイミング信号を発生
する。制御回路４は、ロックインアンプ周期設定部２Ａ
で設定されたロックインアンプ周期でパルス光源３の点
滅制御を行うと同時に、チャージフィードバック型光セ
ンサには各種のタイミング信号を送出する。
【００１９】図２は、本発明に係わるロックイン撮像装
置１で使用するチャージフィードバック型光センサ１Ａ
の回路図である。このチャージフィードバック型光セン
サ１Ａは、Ｎ個の受光部８０1〜８０N、積分回路１０、
第１のスイッチ素子ＳＷ01および第２のスイッチ素子Ｓ
Ｗ02を備える。
置１で使用するチャージフィードバック型光センサ１Ａ
の回路図である。このチャージフィードバック型光セン
サ１Ａは、Ｎ個の受光部８０1〜８０N、積分回路１０、
第１のスイッチ素子ＳＷ01および第２のスイッチ素子Ｓ
Ｗ02を備える。
【００２０】Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれは、フ
ォトダイオード（受光素子）ＰＤ、受光容量部Ｃdおよ
びスイッチ素子ＳＷ0を有する。フォトダイオードＰＤ
のアノード端子は接地されている。フォトダイオードＰ
Ｄのカソード端子は、受光容量部Ｃdを介して接地さ
れ、また、スイッチ素子ＳＷ0を介して、スイッチ素子
ＳＷ 01およびスイッチ素子ＳＷ02と接続されている。Ｎ
個の受光部８０1〜８０Nそれぞれの受光容量部Ｃdの容
量値は互いに等しい。なお、受光容量部Ｃdは、フォト
ダイオードＰＤの接合容量であってもよいし、これとは
別に設けたものであってもよい。
ォトダイオード（受光素子）ＰＤ、受光容量部Ｃdおよ
びスイッチ素子ＳＷ0を有する。フォトダイオードＰＤ
のアノード端子は接地されている。フォトダイオードＰ
Ｄのカソード端子は、受光容量部Ｃdを介して接地さ
れ、また、スイッチ素子ＳＷ0を介して、スイッチ素子
ＳＷ 01およびスイッチ素子ＳＷ02と接続されている。Ｎ
個の受光部８０1〜８０Nそれぞれの受光容量部Ｃdの容
量値は互いに等しい。なお、受光容量部Ｃdは、フォト
ダイオードＰＤの接合容量であってもよいし、これとは
別に設けたものであってもよい。
【００２１】積分回路１０は、入力端子と出力端子との
間に互いに並列にアンプＡ1、積分容量部Ｃf1およびス
イッチ素子ＳＷ11が接続されている。アンプＡ1は、そ
の反転入力端子がスイッチ素子ＳＷ01と接続され、非反
転入力端子が基準電圧値Ｖinp1とされている。積分容量
部Ｃf1およびスイッチ素子ＳＷ11は、アンプＡ1の反転
入力端子と出力端子との間に設けられている。積分容量
部Ｃf1の容量値は、Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれ
の受光容量部Ｃdの容量値と等しい。積分回路１０は、
スイッチ素子ＳＷ11が閉じているときには、積分容量部
Ｃf1を放電して初期化する。一方、積分回路１０は、ス
イッチ素子ＳＷ11が開いているときには、入力端子に入
力した電荷を積分容量部Ｃf1に蓄積して、その蓄積され
た電荷に応じた電圧信号（これを積分信号と呼ぶ。）を
出力端子から出力する。
間に互いに並列にアンプＡ1、積分容量部Ｃf1およびス
イッチ素子ＳＷ11が接続されている。アンプＡ1は、そ
の反転入力端子がスイッチ素子ＳＷ01と接続され、非反
転入力端子が基準電圧値Ｖinp1とされている。積分容量
部Ｃf1およびスイッチ素子ＳＷ11は、アンプＡ1の反転
入力端子と出力端子との間に設けられている。積分容量
部Ｃf1の容量値は、Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれ
の受光容量部Ｃdの容量値と等しい。積分回路１０は、
スイッチ素子ＳＷ11が閉じているときには、積分容量部
Ｃf1を放電して初期化する。一方、積分回路１０は、ス
イッチ素子ＳＷ11が開いているときには、入力端子に入
力した電荷を積分容量部Ｃf1に蓄積して、その蓄積され
た電荷に応じた電圧信号（これを積分信号と呼ぶ。）を
出力端子から出力する。
【００２２】スイッチ素子ＳＷ01は、Ｎ個の受光部８０
1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0と積分回路１０
の入力端子との間に設けられている。スイッチ素子ＳＷ
02は、積分回路１０の出力端子とＮ個の受光部８０1〜
８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0との間に設けられて
いる。なお、Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれのスイ
ッチ素子ＳＷ0、スイッチ素子ＳＷ01およびＳＷ02、積
分回路１０のスイッチ素子ＳＷ11の開閉動作を制御する
制御信号は、このチャージフィードバック型光センサ１
Ａの動作を制御する制御回路４から所定のタイミングで
出力される。
1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0と積分回路１０
の入力端子との間に設けられている。スイッチ素子ＳＷ
02は、積分回路１０の出力端子とＮ個の受光部８０1〜
８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0との間に設けられて
いる。なお、Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれのスイ
ッチ素子ＳＷ0、スイッチ素子ＳＷ01およびＳＷ02、積
分回路１０のスイッチ素子ＳＷ11の開閉動作を制御する
制御信号は、このチャージフィードバック型光センサ１
Ａの動作を制御する制御回路４から所定のタイミングで
出力される。
【００２３】次に、第１例に係るチャージフィードバッ
ク型光センサ１Ａの動作について説明する。図３は、Ｎ
個の受光部８０1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0
の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。こ
の図に示すように、各フレーム期間内に、Ｎ個の受光部
８０1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0は順次に閉
じる。各受光部８０nのフォトダイオードＰＤおよび受
光容量部Ｃdは、自己のスイッチ素子ＳＷ0が閉じている
期間には、スイッチ素子ＳＷ01を介して積分回路１０の
入力端子と接続され、スイッチ素子ＳＷ02を介して積分
回路１０の出力端子と接続される。また、各受光部８０
nは、自己のスイッチ素子ＳＷ0が開いている期間には、
自己のフォトダイオードＰＤが光を受光して発生させた
電荷を、自己の受光容量部Ｃdに蓄積する。
ク型光センサ１Ａの動作について説明する。図３は、Ｎ
個の受光部８０1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0
の開閉タイミングを示すタイミングチャートである。こ
の図に示すように、各フレーム期間内に、Ｎ個の受光部
８０1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0は順次に閉
じる。各受光部８０nのフォトダイオードＰＤおよび受
光容量部Ｃdは、自己のスイッチ素子ＳＷ0が閉じている
期間には、スイッチ素子ＳＷ01を介して積分回路１０の
入力端子と接続され、スイッチ素子ＳＷ02を介して積分
回路１０の出力端子と接続される。また、各受光部８０
nは、自己のスイッチ素子ＳＷ0が開いている期間には、
自己のフォトダイオードＰＤが光を受光して発生させた
電荷を、自己の受光容量部Ｃdに蓄積する。
【００２４】図４は、特に第ｎ番目の受光部８０nにつ
いてチャージフィードバック型光センサ１Ａの動作タイ
ミングを示すタイミングチャートである。同図（ａ）
は、各スイッチ素子の開閉タイミングを示す。同図
（ｂ）は、パルス光源３の点灯状態を示す。同図（ｃ）
は、第１フレーム以降所定フレーム数に亘り受光部８０
nが受光した光量に対応した各信号レベルを示す。
いてチャージフィードバック型光センサ１Ａの動作タイ
ミングを示すタイミングチャートである。同図（ａ）
は、各スイッチ素子の開閉タイミングを示す。同図
（ｂ）は、パルス光源３の点灯状態を示す。同図（ｃ）
は、第１フレーム以降所定フレーム数に亘り受光部８０
nが受光した光量に対応した各信号レベルを示す。
【００２５】時刻ｔ０に受光部８０nのスイッチ素子Ｓ
Ｗ0は開く。これと同時にパルス光源３がオンとされ、
短パルスに応答したパルス発光が行われる。このよう
に、パルス光源３は、奇数フレームと偶数フレームの間
の一定期間に点灯し(短パルス)、偶数フレーム期間中は
消灯する。時刻ｔ０では、受光部８０nの受光容量部Ｃd
に蓄積されている電荷は無く、受光部８０nのフォトダ
イオードＰＤのカソード端子の電位はリセットレベルで
ある。時刻ｔ０以降、スイッチ素子ＳＷ0が閉じる時刻
ｔ２まで、受光部８０nでは、自己のフォトダイオード
ＰＤが光を受光して発生した電荷は、自己の受光容量部
Ｃdに蓄積されていく。時刻ｔ０と時刻ｔ２との間の時
刻ｔ１に、積分回路１０のスイッチ素子ＳＷ11が一旦閉
じた後に開くことで、積分回路１０は、積分容量部Ｃf1
の電荷が放電されて初期化され、出力される積分信号は
リセットレベルとなる。
Ｗ0は開く。これと同時にパルス光源３がオンとされ、
短パルスに応答したパルス発光が行われる。このよう
に、パルス光源３は、奇数フレームと偶数フレームの間
の一定期間に点灯し(短パルス)、偶数フレーム期間中は
消灯する。時刻ｔ０では、受光部８０nの受光容量部Ｃd
に蓄積されている電荷は無く、受光部８０nのフォトダ
イオードＰＤのカソード端子の電位はリセットレベルで
ある。時刻ｔ０以降、スイッチ素子ＳＷ0が閉じる時刻
ｔ２まで、受光部８０nでは、自己のフォトダイオード
ＰＤが光を受光して発生した電荷は、自己の受光容量部
Ｃdに蓄積されていく。時刻ｔ０と時刻ｔ２との間の時
刻ｔ１に、積分回路１０のスイッチ素子ＳＷ11が一旦閉
じた後に開くことで、積分回路１０は、積分容量部Ｃf1
の電荷が放電されて初期化され、出力される積分信号は
リセットレベルとなる。
【００２６】第１フレームにおける時刻ｔ２から時刻ｔ
４までの期間、受光部８０nのスイッチ素子ＳＷ0は閉じ
る。この期間中に、先ず時刻ｔ２にスイッチ素子ＳＷ01
が一旦閉じた後に開き、続いて時刻ｔ３にスイッチ素子
ＳＷ02が一旦閉じた後に開く。スイッチ素子ＳＷ01が閉
じている期間には、それまで受光部８０nの受光容量部
Ｃdに蓄積されていた電荷は、積分回路１０の積分容量
部Ｃf1に移動する。その結果、受光部８０nのフォトダ
イオードＰＤのカソード端子の電位は、ΔＶだけ変化し
てリセットレベルとなり、また、積分回路１０から出力
される積分信号は、積分容量部Ｃf1に蓄積された電荷に
応じたレベルとなる。その後のスイッチ素子ＳＷ02が閉
じている期間には、受光部８０nの受光容量部Ｃdに、積
分回路１０から出力される積分信号の値に応じた電荷が
蓄積される。積分容量部Ｃf1の容量値は受光部８０nの
受光容量部Ｃdの容量値と等しいので、この結果、受光
部８０nのフォトダイオードＰＤのカソード端子の電位
は、リセットレベルからΔＶだけ変化する。
４までの期間、受光部８０nのスイッチ素子ＳＷ0は閉じ
る。この期間中に、先ず時刻ｔ２にスイッチ素子ＳＷ01
が一旦閉じた後に開き、続いて時刻ｔ３にスイッチ素子
ＳＷ02が一旦閉じた後に開く。スイッチ素子ＳＷ01が閉
じている期間には、それまで受光部８０nの受光容量部
Ｃdに蓄積されていた電荷は、積分回路１０の積分容量
部Ｃf1に移動する。その結果、受光部８０nのフォトダ
イオードＰＤのカソード端子の電位は、ΔＶだけ変化し
てリセットレベルとなり、また、積分回路１０から出力
される積分信号は、積分容量部Ｃf1に蓄積された電荷に
応じたレベルとなる。その後のスイッチ素子ＳＷ02が閉
じている期間には、受光部８０nの受光容量部Ｃdに、積
分回路１０から出力される積分信号の値に応じた電荷が
蓄積される。積分容量部Ｃf1の容量値は受光部８０nの
受光容量部Ｃdの容量値と等しいので、この結果、受光
部８０nのフォトダイオードＰＤのカソード端子の電位
は、リセットレベルからΔＶだけ変化する。
【００２７】第２フレームの開始時刻ｔ４に受光部８０
nのスイッチ素子ＳＷ0は開く。パルス光源３は、第１フ
レームにおける受光部８０１のスイッチ素子ＳＷ0の閉
成前であって、第１フレームの直前フレームにおける最
終受光素子８０Ｎのスイッチ素子ＳＷ0の閉成後に点灯
するが、第２フレーム中には点灯しない。時刻ｔ４で
は、受光部８０nのフォトダイオードＰＤのカソード端
子の電位はΔＶである。時刻ｔ４以降、スイッチ素子Ｓ
Ｗ0が閉じる時刻ｔ６まで、受光部８０nでは、自己のフ
ォトダイオードＰＤが光を受光して発生した電荷は、自
己の受光容量部Ｃ dに蓄積されていく。時刻ｔ４と時刻
ｔ６との間の時刻ｔ５に、積分回路１０のスイッチ素子
ＳＷ11が一旦閉じた後に開くことで、積分回路１０は、
積分容量部Ｃf1の電荷が放電されて初期化され、出力さ
れる積分信号はリセットレベルとなる。
nのスイッチ素子ＳＷ0は開く。パルス光源３は、第１フ
レームにおける受光部８０１のスイッチ素子ＳＷ0の閉
成前であって、第１フレームの直前フレームにおける最
終受光素子８０Ｎのスイッチ素子ＳＷ0の閉成後に点灯
するが、第２フレーム中には点灯しない。時刻ｔ４で
は、受光部８０nのフォトダイオードＰＤのカソード端
子の電位はΔＶである。時刻ｔ４以降、スイッチ素子Ｓ
Ｗ0が閉じる時刻ｔ６まで、受光部８０nでは、自己のフ
ォトダイオードＰＤが光を受光して発生した電荷は、自
己の受光容量部Ｃ dに蓄積されていく。時刻ｔ４と時刻
ｔ６との間の時刻ｔ５に、積分回路１０のスイッチ素子
ＳＷ11が一旦閉じた後に開くことで、積分回路１０は、
積分容量部Ｃf1の電荷が放電されて初期化され、出力さ
れる積分信号はリセットレベルとなる。
【００２８】時刻ｔ０〜ｔ２までの時間と時刻ｔ４〜ｔ
６までの時間とが等しく、第１フレームと第２フレーム
で受光部８０nが受光する光の光量が同じであれば、時
刻ｔ６において受光部８０nの受光容量部Ｃdに蓄積され
ている電荷はリセットレベルとなり、第１フレームと第
２フレームで受光部８０nが受光する光の光量が異なれ
ば、時刻ｔ６において受光部８０nの受光容量部Ｃdに蓄
積されている電荷は、時刻ｔ３に積分回路１０から出力
される積分信号の値に応じて蓄積された電荷と、時刻ｔ
４から時刻ｔ６までの期間にフォトダイオードＰＤが光
を受光して発生した電荷との差分となる。一般に、第２
フレームでフォトダイオードＰＤが発生する電荷は、パ
ルス光源３からの光を受光していない分、第１フレーム
で発生する電荷に比べると少なくなる。そのため、図４
に示したように、時刻ｔ６では、受光部８０nのフォト
ダイオードＰＤのカソード端子の電位はリセットレベル
よりも高いレベルとなる。
６までの時間とが等しく、第１フレームと第２フレーム
で受光部８０nが受光する光の光量が同じであれば、時
刻ｔ６において受光部８０nの受光容量部Ｃdに蓄積され
ている電荷はリセットレベルとなり、第１フレームと第
２フレームで受光部８０nが受光する光の光量が異なれ
ば、時刻ｔ６において受光部８０nの受光容量部Ｃdに蓄
積されている電荷は、時刻ｔ３に積分回路１０から出力
される積分信号の値に応じて蓄積された電荷と、時刻ｔ
４から時刻ｔ６までの期間にフォトダイオードＰＤが光
を受光して発生した電荷との差分となる。一般に、第２
フレームでフォトダイオードＰＤが発生する電荷は、パ
ルス光源３からの光を受光していない分、第１フレーム
で発生する電荷に比べると少なくなる。そのため、図４
に示したように、時刻ｔ６では、受光部８０nのフォト
ダイオードＰＤのカソード端子の電位はリセットレベル
よりも高いレベルとなる。
【００２９】第２フレームにおける時刻ｔ６から時刻ｔ
８までの期間、受光部８０nのスイッチ素子ＳＷ0は閉じ
る。この期間中の時刻ｔ６にスイッチ素子ＳＷ01が一旦
閉じた後に開く。スイッチ素子ＳＷ01が閉じる時刻ｔ６
においては、受光部８０nのフォトダイオードＰＤのカ
ソード端子の電位はリセットレベルより高いので、積分
回路１０から出力される積分信号はリセットレベルより
小さくなる。すなわち、第１フレームと第２フレームと
で受光部８０nが受光する光の光量が異なれば、第２フ
レームの時刻ｔ６以降において、積分回路１０から出力
される積分信号は、リセットレベルとは異なるレベルと
なる。
８までの期間、受光部８０nのスイッチ素子ＳＷ0は閉じ
る。この期間中の時刻ｔ６にスイッチ素子ＳＷ01が一旦
閉じた後に開く。スイッチ素子ＳＷ01が閉じる時刻ｔ６
においては、受光部８０nのフォトダイオードＰＤのカ
ソード端子の電位はリセットレベルより高いので、積分
回路１０から出力される積分信号はリセットレベルより
小さくなる。すなわち、第１フレームと第２フレームと
で受光部８０nが受光する光の光量が異なれば、第２フ
レームの時刻ｔ６以降において、積分回路１０から出力
される積分信号は、リセットレベルとは異なるレベルと
なる。
【００３０】このように、第１フレームでは、パルス光
源３を点灯した上で撮像し、第２フレームでは、パルス
光源３を消灯した状態で撮像する。そして、第１フレー
ムで撮像した画像に対応する電荷の極性を反転して受光
容量部Ｃdにチャージフィードバックし、第２フレーム
で撮像した画像に対応する電荷と足し合わせる。このよ
うな第１フレームと第２フレームで行った光検出処理を
所定回数繰り返し、奇数フレームを正極性、偶数フレー
ムを負極性として積分する。この結果、先に示した車の
ヘッドライトに埋もれた歩行者の例では、歩行者の背景
光となる対向車のヘッドライトの影響を除去することが
でき、歩行者のみを強調した画像を得ることができる。
積分信号が読み出された後、時刻Ｔ７で積分回路１０の
スイッチ素子ＳＷ11を一旦閉じた後に開き、積分回路１
０をリセットする。
源３を点灯した上で撮像し、第２フレームでは、パルス
光源３を消灯した状態で撮像する。そして、第１フレー
ムで撮像した画像に対応する電荷の極性を反転して受光
容量部Ｃdにチャージフィードバックし、第２フレーム
で撮像した画像に対応する電荷と足し合わせる。このよ
うな第１フレームと第２フレームで行った光検出処理を
所定回数繰り返し、奇数フレームを正極性、偶数フレー
ムを負極性として積分する。この結果、先に示した車の
ヘッドライトに埋もれた歩行者の例では、歩行者の背景
光となる対向車のヘッドライトの影響を除去することが
でき、歩行者のみを強調した画像を得ることができる。
積分信号が読み出された後、時刻Ｔ７で積分回路１０の
スイッチ素子ＳＷ11を一旦閉じた後に開き、積分回路１
０をリセットする。
【００３１】上述した実施の形態では、偶数フレームの
終了時に画像出力を得るようにしたが、奇数フレーム終
了時の画像出力を同時に得るようにしてもよい。奇数フ
レームレート終了時の画像出力は、１つ前のフレームま
での差分結果と、その後の奇数フレームの画像出力が重
なり合って出力されるため、ほぼ生画像に近い画像とな
るので、偶数フレームの終了時に得られる補正画像と生
画像を並列表示したり、あるいは一方のみを選択表示す
ることが可能となる。
終了時に画像出力を得るようにしたが、奇数フレーム終
了時の画像出力を同時に得るようにしてもよい。奇数フ
レームレート終了時の画像出力は、１つ前のフレームま
での差分結果と、その後の奇数フレームの画像出力が重
なり合って出力されるため、ほぼ生画像に近い画像とな
るので、偶数フレームの終了時に得られる補正画像と生
画像を並列表示したり、あるいは一方のみを選択表示す
ることが可能となる。
【００３２】上記のチャージフィードバック型光センサ
１Ａは、１画素当たりに必要な素子がフォトダイオード
ＰＤ、受光容量部Ｃdおよびスイッチ素子ＳＷ0のみであ
り、従来技術のものと比べて回路規模が格段に小さい。
特に、受光容量部ＣdとしてフォトダイオードＰＤの接
合容量を利用する場合には、更に回路規模が小さい。し
たがって、このチャージフィードバック型光センサ１Ａ
は、１画素当たりに占める回路部占有面積が小さく、各
画素の開口率が高く、光応答特性が優れたものとなる。
１Ａは、１画素当たりに必要な素子がフォトダイオード
ＰＤ、受光容量部Ｃdおよびスイッチ素子ＳＷ0のみであ
り、従来技術のものと比べて回路規模が格段に小さい。
特に、受光容量部ＣdとしてフォトダイオードＰＤの接
合容量を利用する場合には、更に回路規模が小さい。し
たがって、このチャージフィードバック型光センサ１Ａ
は、１画素当たりに占める回路部占有面積が小さく、各
画素の開口率が高く、光応答特性が優れたものとなる。
【００３３】次に、本発明に係るロックイン撮像装置に
使用するチャージフィードバック型光センサの第２の例
について説明する。図５は、第２例に係るチャージフィ
ードバック型光センサ１Ｂの回路図である。第２例に係
るチャージフィードバック型光センサ１Ｂは、第１例の
ものと比較すると、積分回路１０の回路構成が異なって
いる。
使用するチャージフィードバック型光センサの第２の例
について説明する。図５は、第２例に係るチャージフィ
ードバック型光センサ１Ｂの回路図である。第２例に係
るチャージフィードバック型光センサ１Ｂは、第１例の
ものと比較すると、積分回路１０の回路構成が異なって
いる。
【００３４】すなわち、このチャージフィードバック型
光センサ１Ｂの積分回路１０は、入力端子と出力端子と
の間に互いに並列に、アンプＡ1、積分容量部Ｃf1、ス
イッチ素子ＳＷ11、ならびに、互いに直列的に接続され
たスイッチ素子ＳＷ12（容量値切替手段）および積分容
量部Ｃf2が接続されている。アンプＡ1は、その反転入
力端子がスイッチ素子ＳＷ01と接続され、非反転入力端
子が基準電圧値Ｖinp1とされている。積分容量部Ｃf1、
スイッチ素子ＳＷ11、ならびに、互いに直列的に接続さ
れたスイッチ素子ＳＷ12および積分容量部Ｃf2は、アン
プＡ1の反転入力端子と出力端子との間に設けられてい
る。積分容量部Ｃf1および積分容量部Ｃ f2それぞれの容
量値の和は、Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれの受光
容量部Ｃ dの容量値と等しい。
光センサ１Ｂの積分回路１０は、入力端子と出力端子と
の間に互いに並列に、アンプＡ1、積分容量部Ｃf1、ス
イッチ素子ＳＷ11、ならびに、互いに直列的に接続され
たスイッチ素子ＳＷ12（容量値切替手段）および積分容
量部Ｃf2が接続されている。アンプＡ1は、その反転入
力端子がスイッチ素子ＳＷ01と接続され、非反転入力端
子が基準電圧値Ｖinp1とされている。積分容量部Ｃf1、
スイッチ素子ＳＷ11、ならびに、互いに直列的に接続さ
れたスイッチ素子ＳＷ12および積分容量部Ｃf2は、アン
プＡ1の反転入力端子と出力端子との間に設けられてい
る。積分容量部Ｃf1および積分容量部Ｃ f2それぞれの容
量値の和は、Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれの受光
容量部Ｃ dの容量値と等しい。
【００３５】なお、Ｎ個の受光部８０1〜８０Nそれぞれ
のスイッチ素子ＳＷ0、スイッチ素子ＳＷ01およびＳＷ
02、積分回路１０のスイッチ素子ＳＷ11およびＳＷ12の
開閉動作を制御する制御信号は、このチャージフィード
バック型光センサ１Ｂの動作を制御する制御回路４から
所定のタイミングで出力される。
のスイッチ素子ＳＷ0、スイッチ素子ＳＷ01およびＳＷ
02、積分回路１０のスイッチ素子ＳＷ11およびＳＷ12の
開閉動作を制御する制御信号は、このチャージフィード
バック型光センサ１Ｂの動作を制御する制御回路４から
所定のタイミングで出力される。
【００３６】次に、本例に係るチャージフィードバック
型光センサ１Ｂの動作について説明する。Ｎ個の受光部
８０1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0の開閉タイ
ミングは、図３を用いて説明したものと同様である。
型光センサ１Ｂの動作について説明する。Ｎ個の受光部
８０1〜８０Nそれぞれのスイッチ素子ＳＷ0の開閉タイ
ミングは、図３を用いて説明したものと同様である。
【００３７】図６は、特に第ｎ番目の受光部８０nにつ
いてチャージフィードバック型光センサ１Ｂの動作タイ
ミングを示すタイミングチャートである。同図（ａ）
は、各スイッチ素子の開閉タイミングを示す。同図
（ｂ）は、パルス光源３の点灯状態を示す。同図（ｃ）
は、第１フレーム以降所定フレーム数に亘り受光部８０
nが受光した光量に対応した各信号レベルを示す。この
チャージフィードバック型光センサ１Ｂの動作は、第１
例に係るチャージフィードバック型光センサ１Ａの動作
と略同様である。本例では、積分回路１０のスイッチ素
子ＳＷ12は、第１フレームでは閉じていて、第２フレー
ムでは開いている。
いてチャージフィードバック型光センサ１Ｂの動作タイ
ミングを示すタイミングチャートである。同図（ａ）
は、各スイッチ素子の開閉タイミングを示す。同図
（ｂ）は、パルス光源３の点灯状態を示す。同図（ｃ）
は、第１フレーム以降所定フレーム数に亘り受光部８０
nが受光した光量に対応した各信号レベルを示す。この
チャージフィードバック型光センサ１Ｂの動作は、第１
例に係るチャージフィードバック型光センサ１Ａの動作
と略同様である。本例では、積分回路１０のスイッチ素
子ＳＷ12は、第１フレームでは閉じていて、第２フレー
ムでは開いている。
【００３８】積分回路１０のスイッチ素子ＳＷ12が閉じ
ている第１フレーム（時刻ｔ４を経過するまで）では、
積分回路１０において電荷を蓄積するものは、互いに並
列的に設けられた積分容量部Ｃf1および積分容量部Ｃf2
の双方である。また、積分容量部Ｃf1および積分容量部
Ｃf2それぞれの容量値の和は、受光部８０nの受光容量
部Ｃdの容量値と等しい。したがって、この第１フレー
ムでは、チャージフィードバック型光センサ１Ｂの動作
は、図４を用いて説明したものと同様である。
ている第１フレーム（時刻ｔ４を経過するまで）では、
積分回路１０において電荷を蓄積するものは、互いに並
列的に設けられた積分容量部Ｃf1および積分容量部Ｃf2
の双方である。また、積分容量部Ｃf1および積分容量部
Ｃf2それぞれの容量値の和は、受光部８０nの受光容量
部Ｃdの容量値と等しい。したがって、この第１フレー
ムでは、チャージフィードバック型光センサ１Ｂの動作
は、図４を用いて説明したものと同様である。
【００３９】一方、積分回路１０のスイッチ素子ＳＷ12
が開いている第２フレーム（時刻ｔ８を経過するまで）
では、積分回路１０において電荷を蓄積するものは、積
分容量部Ｃf1のみであって、その容量値が小さくなる。
したがって、第１例の場合と同様の受光量変化があると
すると、本例に係るチャージフィードバック型光センサ
１Ｂでは、時刻ｔ６以降に積分回路１０から出力される
積分信号は、第１例のチャージフィードバック型光セン
サ１Ａの場合と比較して（（Ｃf1＋Ｃf2）／Ｃ f1）倍だ
け大きくなり、感度が高くなる。
が開いている第２フレーム（時刻ｔ８を経過するまで）
では、積分回路１０において電荷を蓄積するものは、積
分容量部Ｃf1のみであって、その容量値が小さくなる。
したがって、第１例の場合と同様の受光量変化があると
すると、本例に係るチャージフィードバック型光センサ
１Ｂでは、時刻ｔ６以降に積分回路１０から出力される
積分信号は、第１例のチャージフィードバック型光セン
サ１Ａの場合と比較して（（Ｃf1＋Ｃf2）／Ｃ f1）倍だ
け大きくなり、感度が高くなる。
【００４０】以上のように、本例に係るチャージフィー
ドバック型光センサ１Ｂは、第１例に係るチャージフィ
ードバック型光センサ１Ａが奏する効果と同様の効果を
奏する他、第１フレームよりも第２フレームにおいて積
分回路１０の積分容量部の容量値を小さくすることによ
り、光像における画素毎の光量の増減を高感度に検出す
ることができ、これにより動体を高感度に抽出すること
ができる。
ドバック型光センサ１Ｂは、第１例に係るチャージフィ
ードバック型光センサ１Ａが奏する効果と同様の効果を
奏する他、第１フレームよりも第２フレームにおいて積
分回路１０の積分容量部の容量値を小さくすることによ
り、光像における画素毎の光量の増減を高感度に検出す
ることができ、これにより動体を高感度に抽出すること
ができる。
【００４１】本発明は、上記実施形態に限定されること
なく種々の変形が可能である。例えば、ロックイン検出
の周波数を上昇させたい場合は、所望のフォトダイオー
ドＰＤ列のみを読み出すランダムアクセスを実行すれば
よい。図７に示すように、受光部８０１のみのフォトダ
イオードＰＤについてロックイン検出を行い、それ以外
のフォトダイオードＰＤについては、リセット用のタイ
ミングにおいて全てのフォトダイオードアレイを読み出
してフォトダイオードＰＤのチャージリセットを行う。
例えば、チャージフィードバック型光センサが１２８画
素の場合、解像度より高速化が重要な場合には、ｍ個に
１つの割合でロックイン検出を行うことで、約ｍ倍の高
速化を達成することができる。
なく種々の変形が可能である。例えば、ロックイン検出
の周波数を上昇させたい場合は、所望のフォトダイオー
ドＰＤ列のみを読み出すランダムアクセスを実行すれば
よい。図７に示すように、受光部８０１のみのフォトダ
イオードＰＤについてロックイン検出を行い、それ以外
のフォトダイオードＰＤについては、リセット用のタイ
ミングにおいて全てのフォトダイオードアレイを読み出
してフォトダイオードＰＤのチャージリセットを行う。
例えば、チャージフィードバック型光センサが１２８画
素の場合、解像度より高速化が重要な場合には、ｍ個に
１つの割合でロックイン検出を行うことで、約ｍ倍の高
速化を達成することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
係るロックイン撮像装置によれば、２次元のチャージフ
ィードバック型光センサにロックイン検出機能を集積化
することで、夜間のヘッドライトに埋もれた歩行者の認
識や、ノイズに埋もれやすい微弱光対象物の光検出、撮
像等を精度よくすることが可能になる。
係るロックイン撮像装置によれば、２次元のチャージフ
ィードバック型光センサにロックイン検出機能を集積化
することで、夜間のヘッドライトに埋もれた歩行者の認
識や、ノイズに埋もれやすい微弱光対象物の光検出、撮
像等を精度よくすることが可能になる。
【００４３】また、同様のロックイン撮像装置からのパ
ルス光を受光してもその影響を排除し、感度良く撮像対
象物を撮像することが可能となる。
ルス光を受光してもその影響を排除し、感度良く撮像対
象物を撮像することが可能となる。
【００４４】本発明に係わるロックイン撮像装置に使用
するチャージフィードバック型光センサは、１画素当た
りの回路規模が従来技術のものと比べて格段に小さい。
特に、受光容量部として受光素子の接合容量を利用する
場合には、更に回路規模が小さい。したがって、このチ
ャージフィードバック型光センサは、１画素当たりに占
める回路部占有面積が小さく、各画素の開口率が高く、
光応答特性が優れる。
するチャージフィードバック型光センサは、１画素当た
りの回路規模が従来技術のものと比べて格段に小さい。
特に、受光容量部として受光素子の接合容量を利用する
場合には、更に回路規模が小さい。したがって、このチ
ャージフィードバック型光センサは、１画素当たりに占
める回路部占有面積が小さく、各画素の開口率が高く、
光応答特性が優れる。
【００４５】また、積分回路の積分容量部の容量値を切
替可能とする場合には、光像における画素毎の光量の増
減を高感度に検出することができ、これにより撮像対象
物のみを高感度に撮像することができる。
替可能とする場合には、光像における画素毎の光量の増
減を高感度に検出することができ、これにより撮像対象
物のみを高感度に撮像することができる。
【図１】本発明に係わるロックイン撮像装置のブロック
図である。
図である。
【図２】本発明に係わるロックイン撮像装置に使用する
チャージフィードバック型光センサの第１例を示した回
路図である。
チャージフィードバック型光センサの第１例を示した回
路図である。
【図３】第１例及び第２例に係わるチャージフィードバ
ック型光センサの動作を説明するタイミングチャートで
ある。
ック型光センサの動作を説明するタイミングチャートで
ある。
【図４】第１例に係わるチャージフィードバック型光セ
ンサの動作を説明するタイミングチャートである。
ンサの動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】本発明に係わるロックイン撮像装置に使用する
チャージフィードバック型光センサの第２例を示した回
路図である。
チャージフィードバック型光センサの第２例を示した回
路図である。
【図６】第２例に係わるチャージフィードバック型光セ
ンサの動作を説明するタイミングチャートである。
ンサの動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】チャージフィードバック型光センサの変形動作
を説明するタイミングチャートである。
を説明するタイミングチャートである。
１…ロックイン撮像装置 １Ａ、１Ｂ…チャージフィードバック型光センサ １０…積分回路 ８０…受光部
フロントページの続き (72)発明者 水野 誠一郎 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (72)発明者 浦上 恒幸 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AA04 AB15 AB19 AB37 AC42 AC69 5C024 AX04 BX04 CX03 CX63 GY31 GZ33 HX29 HX31
Claims (5)
- 【請求項１】 受光した光量に応じて電荷を発生する複
数の受光部を2次元配列し、各々の受光部が奇数フレー
ムで発生する電荷を逆極性にして次の偶数フレームで発
生する電荷に加算するチャージフイードバック型光セン
サと、 予め設定された複数のロックインアンプ周期の内の1つ
を選択して設定するためのロックインアンプ周期設定手
段と、 前記ロックインアンプ周期設定手段で設定されたロック
インアンプ周期に同期して点滅するパルス光源と、 前記ロックインアンプ周期に対応する周波数をフレーム
レートとして、1フレーム内で前記複数の受光部が順次
受光するように制御する制御回路とを備え、 各々の受光部について、前記パルス光源が点灯した状態
で受光する奇数フレームと前記パルス光源が消灯した状
態で受光する偶数フレームで発生する電荷を加算した前
記チャージフイードバック型光センサの出力を所定時間
に亘り積分し、積分結果を出力するようにしたことを特
徴とするロックイン撮像装置。 - 【請求項２】 前記ロックインアンプ周期設定手段に予
め設定されたロックインアンプ周期の差に相当する周波
数よりも少ない周波数をフレームレートとすることを特
徴とする請求項1記載のロックイン撮像装置。 - 【請求項３】 前記チャージフィードバック型光センサ
は、 受光した光の光量に応じた電荷を発生する受光素子と、
容量値Ｃdを有し前記受光素子で発生した電荷を蓄積す
る受光容量部とを有する受光部と、 アンプと容量値Ｃf1の積分容量部（ただし、Ｃf1＝
Ｃd）とが入力端子と出力端子との間に並列的に設けら
れ、前記入力端子に入力した電荷を前記積分容量部に蓄
積して、その蓄積された電荷の量に応じた積分信号を前
記出力端子より出力する積分回路と、 前記受光部と前記積分回路の前記入力端子との間に設け
られた第１のスイッチ素子と、 前記積分回路の前記出力端子と前記受光部との間に設け
られた第２のスイッチ素子とを備えることを特徴とする
請求項１または２記載のロックイン撮像装置。 - 【請求項４】 前記チャージフィードバック型光センサ
は、 受光した光の光量に応じた電荷を発生する受光素子と、
容量値Ｃdを有し前記受光素子で発生した電荷を蓄積す
る受光容量部とを有する受光部と、 アンプと積分容量部とが入力端子と出力端子との間に並
列的に設けられ、前記積分容量部の容量値を容量値Ｃd
およびこれより小さい値の何れかに切り替える容量値切
替手段を有し、前記入力端子に入力した電荷を前記積分
容量部に蓄積して、その蓄積された電荷の量に応じた積
分信号を前記出力端子より出力する積分回路と、 前記受光部と前記積分回路の前記入力端子との間に設け
られた第１のスイッチ素子と、 前記積分回路の前記出力端子と前記受光部との間に設け
られた第２のスイッチ素子とを備えることを特徴とする
請求項１または２記載のロックイン撮像装置。 - 【請求項５】 複数の前記受光部に対して、前記積分回
路、前記第１のスイッチ素子および前記第２のスイッチ
素子を１組備え、複数の前記受光部が順次に前記積分回
路に接続されることを特徴とする請求項１または２記載
のロックイン撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001074871A JP4545334B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | ロックイン撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001074871A JP4545334B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | ロックイン撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002281387A true JP2002281387A (ja) | 2002-09-27 |
| JP4545334B2 JP4545334B2 (ja) | 2010-09-15 |
Family
ID=18932055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001074871A Expired - Fee Related JP4545334B2 (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | ロックイン撮像装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4545334B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2018173715A1 (ja) | 2017-03-21 | 2018-09-27 | コニカミノルタ株式会社 | 照明撮像装置 |
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-
2001
- 2001-03-15 JP JP2001074871A patent/JP4545334B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2018173715A1 (ja) | 2017-03-21 | 2018-09-27 | コニカミノルタ株式会社 | 照明撮像装置 |
| JPWO2018173715A1 (ja) * | 2017-03-21 | 2020-01-23 | コニカミノルタ株式会社 | 照明撮像装置 |
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|---|---|
| JP4545334B2 (ja) | 2010-09-15 |
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