JP2011142558A - イメージセンサおよび撮像システム - Google Patents
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Abstract
【課題】画素信号に大きな変化が発生した場合に、現実の画像の変化であるか雑音に起因する変化であるかを判定可能な信号を出力する簡単な回路構成のイメージセンサの実現。
【解決手段】複数のセンサ素子24と、検出信号を読み出す読出回路と、を備えるイメージセンサであって、読出回路は、蓄積容量C1と、サンプルホールド容量C2と、センサ素子と蓄積容量の間の第1入力ゲート回路Tr5と、蓄積容量とS/H容量C2の間のスイッチS/Hと、センサ素子とS/H容量の間に設けられた第2入力ゲートTr8と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路21と、信号を読み出すスキャン回路と、を備え、スキャン回路は、Tr5を介してC1に蓄積したセンサ素子24の検出信号をスイッチS/Hを介してS/H容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、Tr8を介してS/H容量に蓄積した検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行する。
【選択図】図7
【解決手段】複数のセンサ素子24と、検出信号を読み出す読出回路と、を備えるイメージセンサであって、読出回路は、蓄積容量C1と、サンプルホールド容量C2と、センサ素子と蓄積容量の間の第1入力ゲート回路Tr5と、蓄積容量とS/H容量C2の間のスイッチS/Hと、センサ素子とS/H容量の間に設けられた第2入力ゲートTr8と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路21と、信号を読み出すスキャン回路と、を備え、スキャン回路は、Tr5を介してC1に蓄積したセンサ素子24の検出信号をスイッチS/Hを介してS/H容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、Tr8を介してS/H容量に蓄積した検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行する。
【選択図】図7
Description
本発明は、複数の素子センサを備えるイメージセンサおよび撮像システムに関する。
撮像デバイスなどのイメージセンサ、およびイメージセンサを備える撮像システムが、広く利用されているが、近年赤外線イメージセンサおよびそれを利用した赤外線撮像システムも、広く使用されるようになってきた。
赤外線イメージセンサを使用した赤外線撮像システムは、非接触で温度測定が可能であるという特徴があり、保安、医療、保全、研究開発、軍事など広い用途があり、例えば、空港で乗客の体温を非接触で測定して、感染症の患者を抽出するのに利用される。以下、赤外線撮像素子を使用した赤外線撮像装置の例を説明するが、記載する技術は、これに限定されるものではない。
図1は、赤外線イメージセンサを利用した赤外線撮像システムの概略構成を示す図である。図1に示すように、赤外線撮像システムは、赤外線カメラ10と、赤外線カメラ10の出力する赤外線画像信号を処理する外部信号処理回路30と、を備える。赤外線カメラ10は、レンズ11と、FPA(Focal Plane Array)チップ14と、FPA駆動回路・A/D変換回路15と、感度補正演算回路16と、を備える。
図2は、FPAチップ14の構造例を示す図である。図2に示すように、FPAチップ14は、赤外線2次元センサ(感光部)アレイ12と、CMOS読出回路を搭載したチップ13と、を備える。2次元センサアレイ12とCMOS読出回路を搭載したチップ13の対応する電極は、インジウム(In)製バンプ17により接続されている。以下、説明を簡単にするために、CMOS読出回路を搭載したチップ13を読出回路13と称する。2次元センサアレイ12は、一般に化合物半導体を材料として作られる。また、読出回路13は、Si半導体で作成される。2次元センサアレイ12のセンサ素子は、赤外線入射によって電気伝導が変化する光伝導型素子である。
図1に戻って、レンズ11は、観察対象から放射された赤外線の画像を、2次元センサアレイ12上に投影する。2次元センサアレイ12の各センサ素子は、投影された赤外線像の入射光量に応じた光電流を発生する。これにより、赤外線像は、電気信号に変換される。電気信号は、読出回路13によってマルチプレクスされた後、FPA駆動回路・A/D変換回路15に出力され、アナログ信号からデジタル信号に変換され、感度補正演算回路16でゲイン・オフセット補正された後、外部信号処理回路30に出力される。FPA駆動回路・A/D変換回路15は、FPAチップ14を駆動するための信号を発生してFPAチップ14に供給する。外部信号処理回路30は、赤外線カメラ10の出力する赤外線画像信号を処理してサーモグラフィー画像などを生成し、生成したサーモグラフィー画像に基づいて各種の処理を行う。
図3は、読出回路13の構成を示す図である。図3に示すように、読出回路13は、画素回路21と、スキャン回路と、を備える。
スキャン回路は、横方向に平行に伸びる複数のスキャンラインSLと、垂直方向に平行に伸びる複数の垂直バスラインBLと、複数のスキャンラインSLと複数の垂直バスラインBLの交差部に対応してマトリクス状に配置された複数の画素回路21と、を備える。
画素回路21内のセンサ24は、赤外線イメージセンサ12の感光部に設けられるセンサ素子(セル)を示している。画素回路21は、各センサ素子24ごとに設けられる。
画素回路21では、リセットゲート用のトランジスタTr6にリセット信号S2が印加され、Tr6が導通して蓄積容量C1が所定値に充電される。リセット信号S2の印加が停止した後、入力ゲート用のトランジスタTr5に積分信号S1が一定期間印加され、センサ素子24に赤外線強度に対応した電流が流れ、蓄積容量C1の電圧が赤外線強度に対応した電圧になる。この後、トランスファーゲートSW1にサンプルホールド(S/H)信号S3および/S3が印加され、蓄積容量C1の電圧がS/H容量C2に転送され、保持される。なお、サンプルホールド信号S3および/S3を印加する前に、S/Hリセット用のトランジスタTr7は、信号S4に応じて導通し、S/H容量C2の電圧レベルを所定値にリセットする。このような動作が、各信号入力回路21でそれぞれ同時に行われ、各センサの赤外線強度に対応した電圧がS/H容量C2に保持される。
垂直走査シフトレジスタ22は、複数のスキャンラインSLを1本ずつ選択するスキャンパルスを順次出力する。スキャンパルスに応じて、そのスキャンラインにゲートが接続されるトランジスタTr2が導通し、1ラインの信号入力回路21のS/L容量C2に保持された電圧が、トランジスタTr1およびTr2を介して複数の垂直バスラインBLに出力される。水平走査シフトレジスタ23は、トランジスタTr3に順次読出パルスを印加する。読出パルスに応じて、垂直バスラインBLの電圧は、読出ライン26に出力され、イメージ信号電圧Vpxlを生じる。イメージ信号電圧Vpxlは、最終出力段増幅器29からアナログ出力信号Voutとして順次出力される。すべての垂直バスラインBLの電圧の出力が終了すると、垂直走査シフトレジスタ22が次のスキャンラインSLにスキャンパルスを印加する。以後、上記の動作を繰り返すことにより、1本の出力線に、2次元配置されたすべてのセンサ24の信号が多重化して出力される。トランジスタTr4は、信号S5に応じて導通し、読出ライン26をグランドレベルにリセットする。
従って、1画面に対応する1フレームの信号は、ラインごとに一塊の信号として出力される。スキャンラインSLの本数がN本であれば、N個の塊の信号が出力され、各塊には、垂直バスラインBLの本数分のアナログ出力信号Voutが含まれる。
読出回路13の構成および動作は広く知られているので、これ以上の説明は省略する。また、FPA駆動回路・A/D変換回路15および感度補正演算回路16などの構成および動作も広く知られているので、説明は省略する。
ここで、上記のような赤外線カメラを用いて高温物体を検出し、遠方での異常発熱や火災に対する警報を発生する赤外線撮像システムがある。高温部分に対応した画素部分では、赤外線を多く受光することになるので、画素信号の強度が増大し、これを検出することで、高温物体を発見することができる。具体的には、生成したサーモグラフィー画像において、画素の信号強度が所定値以上、すなわち画像内に所定温度の部分があるかを判定し、そのような場合には警報を発生する。
ところで、赤外線イメージセンサでは、雑音が発生し、赤外線の入射とは無関係に画素出力が変動する現象があり、このような現象が誤警報の原因となる。雑音のうち、常時発生する比較的小さな雑音は、閾値を適切に設定することにより誤判定の発生を防止できる。しかし、雑音中には、発生頻度は比較的低いが、大振幅で出力変動を生じさせる入力ゲート用のTr5の特性変動に起因する雑音がある。
図4の(A)は、センサ素子24として、入射赤外線によって素子抵抗が変化する光伝導型素子(例えば、多重量子井戸型赤外線センサ)を用いた場合の回路構成を示し、図4の(B)は、センサ素子24に流れる電流の特性を示す図である。
図4の(A)に示すように、センサ素子24は、入射する赤外線量に応じて電流を流す。蓄積容量C1はリセットにより所定の電圧に充電されており、入力ゲート用のTr5が積分信号S1が印加される一定期間導通すると、蓄積容量C1から赤外線量に応じて電流がグランドGNDに流れ(蓄積容量C1に電子が流れ込み)、蓄積容量C1の電圧が低下する。
図4の(B)において、横軸はセンサ素子24に印加される電圧を、縦軸はセンサ素子24に流れる電流を示す。線Aは入射光が比較的弱い場合にセンサ素子24に流れる電流を示し、線Bは入射光が比較的強い場合にセンサ素子24に流れる電流を示す。図4の(B)において、Wが光の強弱によるセンサ素子24を流れる電流の変化量を示す。図示のように、センサ素子24に流れる電流は、センサ素子24に印加される電圧に比例して変化する。そこで、適当な積分時間で蓄積容量C1に電荷が蓄積されるように入力ゲート用のTr5のゲート電圧を調整して、センサ素子バイアス電圧を決定している。
ここで、上記のように、入力ゲート用のTr5の特性を大きく変動させる現象が発生することがある。このような現象が生じると、例えばTr5の特性が曲線EからFに変化し、入射光は変化しなくても、センサ素子24に流れる電流が大きく変化する。
この現象の原因はいまだ解明されていないが、入力ゲート用のトランジスタTr5において発生する界面トラップなどに起因していると考えられている。この現象は、各読出回路で独立して発生する。
特にバイアス電圧に対する素子電流の変化が大きいセンサ素子を使用した場合、このような現象によって、大きな雑音が発生することになる。しかも、この現象は一旦発生するとすぐには解消しないため、比較的長い期間センサ素子に流れる電流に大きな振幅変動が発生する。このような振幅変動が発生すると、赤外線カメラの出力信号が異常発生の判定動作における閾値を超える場合がある。
図5は、画像信号において上記のような現象が発生した画素回路に対応する画素信号のフレームに応じた変化例を示す図であり、横軸がフレーム数を示し、縦軸が画素信号の強度を示す。このような現象が発生する前は、画素信号は小さな幅Nで内変動する通常の雑音を有するが、上記のような現象が発生すると、画素信号はLで示す量だけ変化し、以後その状態が維持される。もし、異常発生の判定閾値が、信号レベル9100と9300(相対値)の間に設定されていると、異常が発生したと判定され、警報が発生される。
このような入力ゲート用のトランジスタの特性変動による雑音に起因する誤警報発生を回避するため、赤外線カメラ10を回転させて、画像の変化を判定することが行われている。画像内における閾値を超える画素の位置が、赤外線カメラ10の回転に追随して変化する場合には高温物体を検出していると判定される。画像内における閾値を超える画素の位置が、赤外線カメラ10の回転とは関係なく同一画素位置である場合には、赤外線カメラ10の雑音に起因すると判定され、警報を発生しない。
このような構成は、高温物体の検出精度を向上させるが、この構成を実現するには、赤外線カメラ10を回転させる機械的な機構が必要となる上、赤外線カメラの回転に伴って画面が変化するため、定点観測という観点からは画像の把握が難しいという問題を生じる。
実施形態は、画素信号に大きな変化が発生した場合に、現実の画像の変化であるか、雑音に起因する変化であるかを判定可能な信号を出力する簡単な回路構成のイメージセンサ、およびそれを使用して雑音に起因する変化であるかを判定可能な撮像システムを実現する。
実施形態の第1の態様のイメージセンサは、アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備えるイメージセンサである。読出回路は、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、スキャン回路と、を備える。各画素回路は、蓄積容量と、サンプルホールド容量と、センサ素子と蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、蓄積容量とサンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、センサ素子とサンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備える。スキャン回路は、複数の画素回路のサンプルホールド容量の信号を読み出す。スキャン回路は、第1入力ゲート回路を介して蓄積容量に蓄積したセンサ素子の検出信号をサンプルホールドスイッチ回路を介してサンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、第2入力ゲート回路を介してサンプルホールド容量に蓄積したセンサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行する。
実施形態の第2の態様の撮像システムは、イメージセンサと、イメージセンサの出力する画像信号を処理する信号処理回路と、を備える。イメージセンサは、アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備えるイメージセンサである。読出回路は、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、スキャン回路と、を備える。各画素回路は、蓄積容量と、サンプルホールド容量と、センサ素子と蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、蓄積容量とサンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、センサ素子とサンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備える。スキャン回路は、複数の画素回路のサンプルホールド容量の信号を読み出す。スキャン回路は、第1入力ゲート回路を介して蓄積容量に蓄積したセンサ素子の検出信号をサンプルホールドスイッチ回路を介してサンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、第2入力ゲート回路を介してサンプルホールド容量に蓄積したセンサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行する。信号処理回路は、第1スキャン動作時の画像信号と第2スキャン動作時の画像信号の対応画素の強度が類似しているか否かを判定する類似判定回路を備える。
実施形態によれば、簡単な回路構成で、画素信号に大きな変化が発生した場合に、現実の画像の変化であるか、雑音に起因する変化であるかを判定可能である。
図6は、第1実施形態の赤外線撮像システムの概略構成を示す図である。
図6に示すように、第1実施形態の赤外線撮像システムは、赤外線カメラ10と、赤外線カメラ10の出力する赤外線画像信号を処理する外部信号処理回路30と、を備える。赤外線カメラ10は、レンズ11と、FPA(Focal Plane Array)チップ14と、FPA駆動回路・A/D変換回路15と、感度補正演算回路16と、を備える。
FPAチップ14は、図2に示したのと同様に、赤外線2次元センサアレイ12と、読出回路13と、を備える。2次元センサアレイ12は、化合物半導体を材料とし、例えばGaAs/AlGaAsの多重量子井戸層を赤外線吸収部とする量子井戸型赤外線センサが用いられる。また、読出回路13は、Si半導体で作成される。2次元センサアレイ12のセンサ素子は、赤外線入射によって電気伝導が変化する光伝導型素子である。
赤外線イメージセンサは、高精細かつ高感度で低雑音の赤外線映像を、高速フレームレートで撮像可能であることが要求される。そのため、赤外線イメージセンサは、高感度の化合物半導体で作られるが、現状では良好な均一性で製造するのが困難である。そこで、図6に示すように、FPAチップ14の外部に、FPA駆動回路・A/D変換回路15および感度補正演算回路16が設けられ、チップ内の各素子の感度バラツキや暗電流バラツキ、および入射光線量と出力電流間の非直線性などが補正される。図6の構成では、FPA駆動回路・A/D変換回路15で赤外線イメージセンサの出力をA/D変換した後、感度補正演算回路16で、デジタル処理による補正演算などを行い、低雑音な赤外線画像信号を得る。
レンズ11は、観察対象から放射された赤外線の画像を、2次元センサアレイ12上に投影する。2次元センサアレイ12の各センサ素子は、投影された赤外線像の入射光量に応じた光電流を発生する。これにより、赤外線像は、電気信号に変換される。電気信号は、読出回路13によってマルチプレクスされた後、FPA駆動回路・A/D変換回路15に出力され、アナログ信号からデジタル信号に変換され、感度補正演算回路16でゲイン・オフセット補正された後、外部信号処理回路30に出力される。FPA駆動回路・A/D変換回路15は、FPAチップ14を駆動するための信号を発生してFPAチップ14に供給する。第1実施形態では、後述するように、赤外線カメラ10は、主画像信号Mと副画像信号Sの2つの画像信号M/Sを出力する。
図7は、第1実施形態における読出回路13の構成を示す図である。図7に示すように、読出回路13は、画素回路21と、スキャン回路と、を備える。
スキャン回路は、図3で説明したのと同じ構成を備え、同じように動作するので、説明は省略する。
第1実施形態の画素回路21は、第2入力ゲート用のトランジスタTr8が設けられていることが図3に示した回路と異なり、他の部分は図3に示した回路と同じである。トランジスタTr8は、センサ素子24とTr5の接続ノードと、S/H容量C2とTr7の接続ノードとの間に接続されている。なお、入力ゲート用のトランジスタTr5を、以下の説明では第1入力ゲート用のトランジスタTr5とする。
第1実施形態の画素回路21は、2つの動作モードを備える。第1動作モードでは、リセットゲート用のトランジスタTr6にリセット信号S2が印加され、Tr6が導通して蓄積容量C1が所定値に充電される。リセット信号S2の印加が停止した後、第1入力ゲート用のトランジスタTr5に積分信号S1が一定期間印加され、センサ素子24に赤外線強度に対応した電流が流れ、蓄積容量C1の電圧が赤外線強度に対応した電圧になる。この間に、S/Hリセット用のトランジスタTr7に信号S4が印加され、Tr7が導通して、S/H容量C2の電圧レベルを所定値にリセットする。トランジスタTr5への積分信号S1の印加が終了した後、トランスファーゲートSW1にサンプルホールド(S/H)信号S3および/S3が印加され、蓄積容量C1の電圧がS/H容量C2に転送され、保持される。このような動作が、各信号入力回路21でそれぞれ同時に行われ、各センサの赤外線強度に対応した電圧がS/H容量C2に保持される。その後、スキャン回路により、各信号入力回路21のS/H容量C2に保持された電圧がマルチプレクスされて出力される。
第2動作モードでは、S/Hリセット用のトランジスタTr7に信号S4が印加され、Tr7が導通して、S/H容量C2の電圧レベルを所定値にリセットする。その後、第2入力ゲート用のトランジスタTr8に副積分信号S6を印加して、Tr8を導通して、赤外線強度に対応してセンサ素子24に流れる電流によりS/H容量C2の電圧が赤外線強度に対応した電圧になる。トランジスタTr8への副積分信号S6の印加が終了した後、S/H容量C2の電圧が保持される。このような動作が、各信号入力回路21でそれぞれ同時に行われ、各センサの赤外線強度に対応した電圧がS/H容量C2に保持される。その後、スキャン回路により、各信号入力回路21のS/H容量C2に保持された電圧がマルチプレクスされて出力される。
第1動作モードでS/H容量C2に保持された電圧が、スキャン回路により出力された後でなければ、第2動作モードを実行することはできない。また、第2動作モードでS/H容量C2に保持された電圧が、スキャン回路により出力された後でなければ、第1動作モードにおける蓄積容量C1の電圧のS/H容量C2への転送動作を行うことはできない。また、第1入力ゲート用のトランジスタTr5と第2入力ゲート用のトランジスタTr8は、同時に導通させることはできない。言い換えれば、積分信号S1と副積分信号S2を同時に入力することはできない。
図8は、第1実施形態における読出回路13の動作を示すタイムチャートである。
1フレームの前半では、スキャン回路は、S/H容量C2に保持された電圧を出力する第1スキャン動作を行う。スキャン回路による第1スキャン動作が終了すると、S/Hリセット用のトランジスタTr7に信号S4が印加され、Tr7が導通して、S/H容量C2の電圧レベルを所定値にリセットする。その後、第2入力ゲート用のトランジスタTr8に副積分信号S6を印加して、Tr8を導通して、赤外線強度に対応してセンサ素子24に流れる電流によりS/H容量C2の電圧が赤外線強度に対応した電圧になる。すなわち、画素回路21において第2動作モードが実行される。トランジスタTr8への副積分信号S6の印加が終了した後、スキャン回路は、S/H容量C2に保持された電圧を出力する第2スキャン動作を行う。第2スキャン動作で出力される信号は、第2入力ゲート用Tr8を介してS/H容量C2に蓄積された電荷に対応する電圧信号である。
スキャン回路による第2スキャン動作と並行して、画素回路21では、第1動作モードが実行される。まず、リセットゲート用のトランジスタTr6にリセット信号S2が印加され、Tr6が導通して蓄積容量C1が所定値に充電される。リセット信号S2の印加が停止した後、第1入力ゲート用のトランジスタTr5に積分信号S1が一定期間印加され、センサ素子24に赤外線強度に対応した電流が流れ、蓄積容量C1の電圧が赤外線強度に対応した電圧になる。ここでは、積分信号S1が印加される期間は、第2スキャン動作の期間とほぼ等しい。
スキャン回路による第2スキャン動作が終了すると、S/Hリセット用のトランジスタTr7に信号S4が印加され、Tr7が導通して、S/H容量C2の電圧レベルを所定値にリセットする。その後、トランスファーゲートSW1にサンプルホールド(S/H)信号S3および/S3が印加され、蓄積容量C1の電圧がS/H容量C2に転送され、保持される。このような動作が、各信号入力回路21でそれぞれ同時に行われ、各センサの赤外線強度に対応した電圧がS/H容量C2に保持される。その後、スキャン回路は、S/H容量C2に保持された電圧を出力する第1スキャン動作を行う。第1スキャン動作で出力される信号は、第1入力ゲート用Tr5を介して蓄積容量C1に蓄積された後S/H容量C2に転送された電荷に対応する電圧信号である。
以上説明したように、第1実施形態では、第1入力ゲート用Tr5を介して蓄積した電荷に対応する電圧信号(主画像信号)、および第2入力ゲート用Tr8を介して蓄積した電荷に対応する電圧信号(副画像信号)の2つの信号を、1フレーム内で取得することができる。この2つの信号を外部信号処理回路30において比較することにより、第1入力ゲート用Tr5の特性変動による雑音成分によってセンサ素子に流れる電流が大きく変動しているか否かを判定することが可能になる。すなわち、2つの信号が一致する場合には、第1入力ゲート用トランジスタの特性が雑音により変動しておらず、主画像信号が閾値を超える場合には入力光の変化による信号変化と判断される。これに対して、2つの信号が不一致の場合には、主画像信号が閾値を超えても、第1入力ゲート用トランジスタの特性が雑音により変動したのが原因と考えられ、入力光の変化による信号変化とは判断されない。
また、入力ゲート用トランジスタの特性が雑音により変動して大きな振幅変動を引き起こす現象は稀にしか発生しない。そのため、第1および第2の入力ゲート用トランジスタの両方の特性が、雑音により同時に変動することはほとんど発生しないと考えられる。そのため、第1入力ゲート用トランジスタTr5の特性が雑音により変動した場合でも、第2入力ゲート用トランジスタTr8の特性が雑音により変動することは殆どなく、2つの信号に大きな差が生じるので、雑音によりトランジスタ特性が変動したと判定できる。
なお、主画像信号および副画像信号の精度は、蓄積時間に関係しており、図8に示すように、主画像信号の蓄積時間は積分信号S1のオン期間であり、副画像信号の蓄積時間は副積分信号S6のオン期間である。そのため、副画像信号の精度は、主画像信号の精度より大幅に低い。しかし、副画像信号は、第1入力ゲート用Tr5の特性変動により主画像信号に大きな雑音が発生したかを判定するのに使用するだけであり、この判定が行えればよいので、高精度であることを必要としない。
また、主画像信号および副画像信号の両方が短時間に取得されたことが重要である。例えば高強度部分(高温部分)が移動するような場合、主画像信号の取得時間と副画像信号の取得時間が離れていると、主画像信号で検出した高強度部分の位置と、副画像信号で検出した高強度部分の位置が変化することが起きる。このような場合、同一画素の主画像信号と副画像信号の強度が大きく異なることになり、雑音による第1入力ゲート用トランジスタの特性変化が発生したと誤って判定される場合が生じる。そのため、第1実施形態のように、主画像信号および副画像信号は1フレーム内で連続して取得されることが望ましい。
なお、入力ゲート用トランジスタの雑音による特性変化で発生する信号のずれの方向が一定の場合、主画像信号は変化せずに副画像信号にこの方向の信号変化が発生して大きな差が生じた場合には、第1入力ゲート用トランジスタの特性は変化していないと判定することも可能である。
ここで、2つの経路で取得した類似の画像を比較して、雑音による大きな信号変化を検出する各種の場合について検討する。第1の方法は、赤外線カメラを2台設けて同じ方向の画像を取得して比較することである。しかし、この方法は、赤外線カメラを2台設けるためコストが大きい上、スペースの制約があり、さらに完全に同一の画像が取得できないという問題がある。
第2の方法は、FPAチップ14に、赤外線2次元センサアレイ12と読出回路13を2組設けることである。しかし、この方法は、回路規模が大きくなり、コストが増加する上、解像度の低下という問題を生じる。
第3の方法は、センサ素子のみを共通に使用し、トランジスタTr5〜Tr7、SW1、C1およびC2を2組設けることである。この場合、スキャン回路も2組設ける場合と、スキャン回路は1組で時分割でスキャン動作を行う場合がある。スキャン回路も2組設ける場合、第2の方法と同様の問題がある。スキャン回路を1組設ける場合、画素回路規模が大きくなり、影響は小さいが第2の方法と同様にコストが増加する上、解像度の低下という問題を生じる。
以上の第2および第3の方法では、高精度の主画像信号が2組得られることになる。この場合、前述のように入力ゲート用トランジスタの雑音による特性変化で発生する信号のずれの方向が一定であれば、雑音による特性変化が発生していない方の主画像信号を使用できるという利点がある。しかし、雑音による特性変化の方向が一定でなければ、一方の高精度の主画像信号は単に比較信号として使用されるだけで高精度を必要としないので、利点は少ない。
これに対して、第1実施形態の画素回路21は、第2入力ゲート用トランジスタTr8を追加するだけなので、回路構成が非常簡単で、回路規模の増加も非常に小さいが、実用上必要な画像信号処理が取得できると共に、誤差発生の十分な判定処理が行えるという利点を有する。
図9は、第1実施形態の赤外線撮像システムの外部信号処理回路30の概略構成を示す図である。外部信号処理回路30は、赤外線カメラ10から出力される主画像信号Mと副画像信号Sの強度データを受けて、画像内に高温部分が存在するか判定し、存在すると判定した場合には警報を発生する。
図9に示すように、外部信号処理回路30は、フレームメモリ31と、主/副信号比較回路32と、警報判定回路33と、警報発生回路34と、を備える。外部信号処理回路30は、例えば、コンピュータおよびソフトウエアにより実現されるが、論理回路などで実現することも可能である。フレームメモリ31は、主画像信号Mを少なくとも1フレーム分記憶する容量を有する。
前述の第1スキャン動作により赤外線カメラ10から出力された主画像信号Mは、フレームメモリ31に記憶されると共に、警報判定回路33に入力される。フレームメモリ31が1フレーム分のみ記憶する容量を有する場合には、順次上書きする形で記憶される。警報判定回路33は、主画像信号Mを画素ごとにあらかじめ設定された警報の基準値と比較し、それを超える画素の場合にその位置を記憶する。
次に、第2スキャン動作により赤外線カメラ10から出力された副画像信号Sは、主/副信号比較回路32に入力される。主/副信号比較回路32は、入力される副画像信号Sに同期してフレームメモリ31から直前の主画像信号Mを画素ごとに読み出し、対応する主画像信号Mと副画像信号Sを画素ごとに比較する。そして、主/副信号比較回路32は、主画像信号Mと副画像信号Sの画素値(信号強度)の差があらかじめ設定された雑音の基準値を超えない場合に一致を示し、基準値を超える場合に不一致を示す誤報信号を出力する。誤報信号は、警報判定回路33が画素位置を知ることができるように、一致/不一致の画素位置を示す情報を有する必要がある。そのため、例えば画素位置を示すデータを雑音判定結果に付加する。
警報判定回路33は、記憶している直前の主画像信号Mにおいて警報の基準値を超えた画素位置について、誤報信号が不一致信号の場合は無効として削除し、なお警報の基準値を超えた画素位置が残っている場合に、警報発生回路34に報知する。警報発生回路34は、この報知に応じて以上加熱、火災などの発生を知らせる警報を発生する。
図10は、第1実施形態における外部信号処理回路30の処理動作を示すフローチャートである。
ステップ101では、外部信号処理回路30が、赤外線カメラ10が第1スキャン動作を実行して出力する主画像信号Mを1画素ずつ受信する。
ステップ102では、外部信号処理回路30が、主画像信号Mの1画素を、フレームメモリ31に記憶する。
ステップ103では、警報判定回路33が、主画像信号Mが警報の基準値を超えるか判定し、超えない場合はステップ105に進み、超える場合にはステップ104に進む。
ステップ104では、警報判定回路33が、警報の基準値を超える主画像信号Mの閾値超画素の位置を記憶する。この画素は、高温である可能性があるが、雑音のため誤報である可能性もある。
ステップ105では、外部信号処理回路30が、1フレーム分の主画像信号Mを受信したかを判定し、残りがあればステップ101に戻り、残りが無ければステップ106に進む。
ステップ106では、外部信号処理回路30が、赤外線カメラ10が第2スキャン動作を実行して出力する副画像信号Sを受信する。
ステップ107では、主/副信号比較回路32が、フレームメモリ31に記憶された主画像信号Mのうち受信した副画像信号Sの画素に対応するデータを読み出す。
ステップ108では、主/副信号比較回路32が、主画像信号Mと副画像信号Sが一致するか、言い換えれば2つの信号の差が所定の小さい値以内であるか判定し、一致していればステップ111に進み、不一致であればステップ109に進む。
ステップ109では、警報判定回路33が、不一致の画素が閾値超画素であるかを判定し、一致しなければステップ111に進み、一致すればステップ110に進む。
ステップ110では、警報判定回路33が、閾値超画素からステップ108で一致しないと判定された画素を削除する。これは、ステップ108で不一致と判定された画素が閾値超画素である場合には、第1入力ゲート用のトランジスタが雑音のために特性が変化して閾値超画素と判定されたと考えられるからである。
ステップ111で、外部信号処理回路30が、1フレーム分の副画像信号Sを受信したかを判定し、残りがあればステップ106に戻り、残りが無ければステップ112に進む。
ステップ112で、警報発生回路34が、閾値超画素が存在するかを判定し、存在すればステップ113に進み、存在しなければステップ101に戻る。
ステップ113では、警報発生回路34が、警報を発生する。
以上説明したように、第1実施形態の赤外線撮像システムでは、簡単な回路構成で、画素信号に大きな変化が発生した場合に、現実の画像の変化であるか、雑音に起因する変化であるかを判定可能になり、誤った警報発生を低減できる。
なお、第1実施形態の外部信号処理回路30において、フレームメモリ31は、副画像信号Sを記憶するように変形することも可能である。この場合、副画像信号Sをフレームメモリ31に記憶した後、入力される主画像信号Mを警報の基準値と比較し、基準値を超える画素についてフレームメモリ31から副画像信号Sを読み出して一致するか否か判定し、一致しない場合には基準値を超えていても警報の発生は行わない。
図11は、第2実施形態の赤外線撮像システムにおける外部信号処理回路30の構成を示す図である。図示のように、第2実施形態の外部信号処理回路30は、第1実施形態の構成に加えて、警報補正用メモリ35と、補正データ演算回路36と、をさらに備える。
フレームメモリ31は、主画像信号Mを少なくとも2フレーム分記憶する容量を有する。警報補正用メモリ35は、警報閾値以上か判定する主画像信号Mを、前のフレームにおける判定結果に基づいて補正する補正データを記憶しており、動作開始時に初期値ゼロにリセットされる。
補正データ演算回路36は、フレームメモリ31および警報補正用メモリ35に記憶されたデータにアクセス可能に構成されており、主/副信号比較回路32からの誤報信号に応じて補正データを更新する。また、警報判定回路33は、警報補正用メモリ35にアクセス可能に構成されている。
まず、第2実施形態の処理アルゴリズムを説明する。
第2実施形態では、以前のフレームにおいて、主画像信号Mと副画像信号Sが一致しない画素については、一致しなくなった時のフレームとその直前のフレームの主画像信号Mの差分を演算し、これを補正データとして警報補正用メモリ35に記憶しておく。なお、それ以外の画素については補正データとしてゼロが記憶されている。そして、対象フレームの主画像信号Mを受信すると、受信した主画像信号Mを補正データに応じて補正し、補正した主画像信号Mについて警報閾値を超えるかを判定する。すなわち、図5に示した雑音に起因する主画像信号Mの変化量Lを、このような変化が発生したフレームとその直前のフレームにおける主画像信号Mの値から演算して記憶しておき、それ以後はこの変化量Lだけ補正して警報閾値を超えるかの判定を行う。図5に示すように、主画像信号Mは、雑音のために一旦大きな変化量Lを生じると、以後その変化量を維持した上で入射光に応じて変化する。そのためのこのような補正が有効である。
なお、対象フレームで主画像信号Mと副画像信号Sが初めて不一致になる場合があり、その場合には対象フレームの主画像信号Mについて補正が行われないことになる。そこで、対象フレームで主画像信号Mと副画像信号Sが初めて不一致になった場合には、初めて不一致になった画素は閾値超画素から削除する。さらに、初めて不一致になった場合には、主画像信号Mの対象フレームと直前のフレームの差を演算して補正データとして記憶する。さらに、それまで不一致であった主画像信号Mと副画像信号Sが一致するように変化する場合が起きる。この場合には、補正データはゼロに戻す。
図12は、第2実施形態における外部信号処理回路30の処理動作を示すフローチャートである。
ステップ201では、外部信号処理回路30が、警報補正用メモリ35の補正データをすべてゼロにリセットする。
ステップ202では、外部信号処理回路30が、赤外線カメラ10が第1スキャン動作を実行して出力する主画像信号Mを1画素ずつ受信する。
ステップ203では、外部信号処理回路30が、主画像信号Mの1画素を、フレームメモリ31に記憶する。フレームメモリ31は、少なくとも2フレームの主画像信号Mを記憶する容量を有しており、新たに記憶する主画像信号Mをもっとも古い主画像信号Mの上から順に上書きしていく。
ステップ204では、警報判定回路33が、警報補正用メモリ35から補正データを読み出して、主画像信号Mから補正データを減算する補正を行う。補正データがゼロの場合には、主画像信号Mは変化しない。
ステップ205では、警報判定回路33が、補正した主画像信号Mが警報の基準値を超えるか判定し、超えない場合はステップ207に進み、超える場合にはステップ206に進む。
ステップ206では、警報判定回路33が、補正後の主画像信号Mが警報の基準値を超える閾値超画素の位置を記憶する。
ステップ207では、外部信号処理回路30が、1フレーム分の主画像信号Mを受信したかを判定し、残りがあればステップ202に戻り、残りが無ければステップ208に進む。
ステップ208では、外部信号処理回路30が、赤外線カメラ10が第2スキャン動作を実行して出力する副画像信号Sを受信する。
ステップ209では、主/副信号比較回路32が、フレームメモリ31に記憶された直前のフレームの主画像信号Mのうち受信した副画像信号Sの画素に対応するデータを読み出す。
ステップ210では、主/副信号比較回路32が、主画像信号Mと副画像信号Sが一致するか、言い換えれば2つの信号の差が所定の小さい値以内であるか判定し、一致していればステップ214に進み、不一致であればステップ211に進む。
ステップ211では、補正データ演算回路36が、警報補正用メモリ35から補正データを読み出して、ステップ210で不一致と判定された画素が以前は一致していたか、すなわち初めて不一致と判定されたかを判定する。以前も不一致の場合にはステップ216に進み、初めて不一致になった時にはステップ212に進む。
ステップ212では、フレームメモリ31に記憶された1つ前のフレームの主画像信号Mと対象フレームの主画像信号Mとの差を演算して、警報補正用メモリ35の対応画素の補正データをこの差に変更する。
ステップ213では、警報判定回路33が、記憶してある閾値超画素のうちに、初めて不一致になったと判定された画素があるか判定し、あればこの画素を閾値超画素からさ駆除する。この後ステップ216に進む。
一方、ステップ214では、補正データ演算回路36が、警報補正用メモリ35から補正データを読み出して、ステップ210で一致と判定された画素が以前は不一致であったか、すなわち不一致から一致に変化したかを判定する。以前も一致で変化していない場合にはステップ216に進み、不一致から一致に変化した時にはステップ215に進む。
ステップ215では、警報補正用メモリ35の対応画素の補正データをゼロに変更する。
ステップ216では、外部信号処理回路30が、1フレーム分の副画像信号Sを受信したかを判定し、残りがあればステップ208に戻り、残りが無ければステップ217に進む。
ステップ217で、警報発生回路34が、閾値超画素が存在するかを判定し、存在すればステップ218に進み、存在しなければステップ202に戻る。
ステップ217では、警報発生回路34が、警報を発生し、ステップ202に戻る。
以上説明したように、第2実施形態の赤外線撮像システムでは、第1実施形態の効果に加えて、雑音に起因して第1入力ゲート用のトランジスタの特性に変化が生じた場合でも、監視動作を継続してより的確に警報を発生できる。
なお、第1実施形態の変形例は、第2実施形態にも適用可能である。
図13は、第3実施形態の赤外線撮像システムにおける読出回路13の動作を示すタイムチャートである。第3実施形態の赤外線撮像システムは、読出回路13の動作以外の部分は、第1および第2実施形態と同じである。
図8のタイムチャートと比較して明らかなように、第3実施形態では、第1入力ゲート用のトランジスタTr5を導通させる積分信号S1が第1スキャン動作中にもオンになること、および蓄積容量C1をリセットするリセット信号S2が第1スキャン動作中に移動していることである。
1フレームの前半では、スキャン回路は、S/H容量C2に保持された電圧を出力する第1スキャン動作を行う。第1スキャン動作と並行して、画素回路21では、第1動作モードが実行される。まず、リセットゲート用のトランジスタTr6にリセット信号S2が印加され、Tr6が導通して蓄積容量C1が所定値に充電される。リセット信号S2の印加が停止した後、第1入力ゲート用のトランジスタTr5に積分信号S1が印加され、センサ素子24に赤外線強度に対応した電流が流れ、蓄積容量C1の電圧が赤外線強度に対応して変化する。ここで、スキャン回路による第1スキャン動作が終了すると、一旦積分信号S1の第1入力ゲート用のトランジスタTr5への印加を停止する。これにより、センサ素子24に流れる電流の蓄積容量C1への充電は停止する。
そして、S/Hリセット用のトランジスタTr7に信号S4が印加され、Tr7が導通して、S/H容量C2の電圧レベルを所定値にリセットする。その後、第2入力ゲート用のトランジスタTr8に副積分信号S6を印加して、Tr8を導通して、赤外線強度に対応してセンサ素子24に流れる電流によりS/H容量C2の電圧が赤外線強度に対応した電圧になる。すなわち、画素回路21において第2動作モードが実行される。トランジスタTr8への副積分信号S6の印加が終了した後、スキャン回路は、S/H容量C2に保持された電圧を出力する第2スキャン動作を行う。第2スキャン動作で出力される信号は、第2入力ゲート用Tr8を介してS/H容量C2に蓄積された電荷に対応する電圧信号である。
その後、スキャン回路による第2スキャン動作と並行して、画素回路21では、再び第1入力ゲート用のトランジスタTr5に積分信号S1が印加され、センサ素子24に赤外線強度に対応した電流が流れ、蓄積容量C1の電圧がさらに赤外線強度に対応して変化する。そして、スキャン回路による第2スキャン動作が終了すると、S/Hリセット用のトランジスタTr7に信号S4が印加され、Tr7が導通して、S/H容量C2の電圧レベルを所定値にリセットする。その後、トランスファーゲートSW1にサンプルホールド(S/H)信号S3および/S3が印加され、蓄積容量C1の電圧がS/H容量C2に転送され、保持される。その後、スキャン回路は、S/H容量C2に保持された電圧を出力する第1スキャン動作を行う。
第3実施形態では、第1実施形態に比べて、同じフレーム期間であるが、センサ素子24に流れる電流の蓄積容量C1への充電期間が約2倍であるため、感度および精度が向上する。
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備えるイメージセンサであって、
前記読出回路は、
蓄積容量と、サンプルホールド容量と、前記センサ素子と前記蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、前記蓄積容量と前記サンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、前記センサ素子と前記サンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、
前記複数の画素回路の前記サンプルホールド容量の信号を読み出すスキャン回路と、を備え、
前記スキャン回路は、前記第1入力ゲート回路を介して前記蓄積容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号を前記サンプルホールドスイッチ回路を介して前記サンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、前記第2入力ゲート回路を介して前記サンプルホールド容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行することを特徴とするイメージセンサ。
(付記2)
前記スキャン回路は、前記第1スキャン動作と前記第2スキャン動作を交互に実行する付記1に記載のイメージセンサ。
(付記3)
前記第1入力ゲート回路および前記第2入力ゲート回路は、同時にオン状態にならない付記1に記載のイメージセンサ。
(付記4)
前記第1入力ゲート回路は、前記第1スキャン動作および前記第2スキャン動作中にオン状態になる付記1に記載のイメージセンサ。
(付記5)
前記センサ素子は、当該センサ素子への入力光により抵抗が変化する光伝導型素子である付記1に記載のイメージセンサ。
(付記6)
イメージセンサと、
前記イメージセンサの出力する画像信号を処理する信号処理回路と、を備える撮像システムであって、
前記イメージセンサは、アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備え、前記読出回路は、
蓄積容量と、サンプルホールド容量と、前記センサ素子と前記蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、前記蓄積容量と前記サンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、前記センサ素子と前記サンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、
前記複数の画素回路の前記サンプルホールド容量の信号を読み出すスキャン回路と、を備え、
前記スキャン回路は、前記第1入力ゲート回路を介して前記蓄積容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号を前記サンプルホールドスイッチ回路を介して前記サンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、前記第2入力ゲート回路を介して前記サンプルホールド容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行し、
前記信号処理回路は、前記第1スキャン動作時の前記画像信号と前記第2スキャン動作時の前記画像信号の対応画素の強度が類似しているか否かを判定する類似判定回路を備える撮像システム。
(付記7)
前記信号処理回路は、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号の強度が所定値を超えたかを判定する強度判定回路と、
前記画像信号の強度が前記所定値を超えると共に、前記類似判定回路の判定結果が類似である時に、警報を発生する警報発生回路と、を備える付記6に記載の撮像システム。
(付記8)
前記信号処理回路は、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号と前記第2スキャン動作時の前記画像信号の少なくとも一方の画素ごとの強度を1フレーム分記憶するメモリを備える付記7に記載の撮像システム。
(付記9)
前記メモリは、前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を少なくとも2フレーム分記憶し、
前記信号処理回路は、
画素ごとの警報発生用補正データを1フレーム分記憶する補正用メモリと、
前記類似判定回路が類似していないと判定した時に、前フレームと対象フレームの信号強度差を、前記補正用メモリの対応画素アドレスに書き込み、前記類似判定回路が類似していると判定した時に前記補正用メモリの対応画素アドレスのデータをゼロにリセットする補正用メモリ書き込み回路と、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を、前記補正用メモリのデータで対応画素ごとに補正するデータ補正回路と、を備え、
前記強度判定回路は、補正された前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を使用して判定を実行する付記8に記載の撮像システム。
(付記1)
アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備えるイメージセンサであって、
前記読出回路は、
蓄積容量と、サンプルホールド容量と、前記センサ素子と前記蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、前記蓄積容量と前記サンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、前記センサ素子と前記サンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、
前記複数の画素回路の前記サンプルホールド容量の信号を読み出すスキャン回路と、を備え、
前記スキャン回路は、前記第1入力ゲート回路を介して前記蓄積容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号を前記サンプルホールドスイッチ回路を介して前記サンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、前記第2入力ゲート回路を介して前記サンプルホールド容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行することを特徴とするイメージセンサ。
(付記2)
前記スキャン回路は、前記第1スキャン動作と前記第2スキャン動作を交互に実行する付記1に記載のイメージセンサ。
(付記3)
前記第1入力ゲート回路および前記第2入力ゲート回路は、同時にオン状態にならない付記1に記載のイメージセンサ。
(付記4)
前記第1入力ゲート回路は、前記第1スキャン動作および前記第2スキャン動作中にオン状態になる付記1に記載のイメージセンサ。
(付記5)
前記センサ素子は、当該センサ素子への入力光により抵抗が変化する光伝導型素子である付記1に記載のイメージセンサ。
(付記6)
イメージセンサと、
前記イメージセンサの出力する画像信号を処理する信号処理回路と、を備える撮像システムであって、
前記イメージセンサは、アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備え、前記読出回路は、
蓄積容量と、サンプルホールド容量と、前記センサ素子と前記蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、前記蓄積容量と前記サンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、前記センサ素子と前記サンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、
前記複数の画素回路の前記サンプルホールド容量の信号を読み出すスキャン回路と、を備え、
前記スキャン回路は、前記第1入力ゲート回路を介して前記蓄積容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号を前記サンプルホールドスイッチ回路を介して前記サンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、前記第2入力ゲート回路を介して前記サンプルホールド容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行し、
前記信号処理回路は、前記第1スキャン動作時の前記画像信号と前記第2スキャン動作時の前記画像信号の対応画素の強度が類似しているか否かを判定する類似判定回路を備える撮像システム。
(付記7)
前記信号処理回路は、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号の強度が所定値を超えたかを判定する強度判定回路と、
前記画像信号の強度が前記所定値を超えると共に、前記類似判定回路の判定結果が類似である時に、警報を発生する警報発生回路と、を備える付記6に記載の撮像システム。
(付記8)
前記信号処理回路は、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号と前記第2スキャン動作時の前記画像信号の少なくとも一方の画素ごとの強度を1フレーム分記憶するメモリを備える付記7に記載の撮像システム。
(付記9)
前記メモリは、前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を少なくとも2フレーム分記憶し、
前記信号処理回路は、
画素ごとの警報発生用補正データを1フレーム分記憶する補正用メモリと、
前記類似判定回路が類似していないと判定した時に、前フレームと対象フレームの信号強度差を、前記補正用メモリの対応画素アドレスに書き込み、前記類似判定回路が類似していると判定した時に前記補正用メモリの対応画素アドレスのデータをゼロにリセットする補正用メモリ書き込み回路と、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を、前記補正用メモリのデータで対応画素ごとに補正するデータ補正回路と、を備え、
前記強度判定回路は、補正された前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を使用して判定を実行する付記8に記載の撮像システム。
10 赤外線カメラ
11 レンズ
12 2次元センサアレイ
13 (CMOS)読出回路
14 FPAチップ
21 画素回路
24 センサ素子
30 信号処理回路
31 フレームメモリ
32 主/副信号比較回路
33 警報判定回路
34 警報発生回路
Tr5 第1入力ゲート用トランジスタ
Tr8 第2入力ゲート用トランジスタ
C1 蓄積容量
C2 S/H容量
11 レンズ
12 2次元センサアレイ
13 (CMOS)読出回路
14 FPAチップ
21 画素回路
24 センサ素子
30 信号処理回路
31 フレームメモリ
32 主/副信号比較回路
33 警報判定回路
34 警報発生回路
Tr5 第1入力ゲート用トランジスタ
Tr8 第2入力ゲート用トランジスタ
C1 蓄積容量
C2 S/H容量
Claims (6)
- アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備えるイメージセンサであって、
前記読出回路は、
蓄積容量と、サンプルホールド容量と、前記センサ素子と前記蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、前記蓄積容量と前記サンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、前記センサ素子と前記サンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、
前記複数の画素回路の前記サンプルホールド容量の信号を読み出すスキャン回路と、を備え、
前記スキャン回路は、前記第1入力ゲート回路を介して前記蓄積容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号を前記サンプルホールドスイッチ回路を介して前記サンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、前記第2入力ゲート回路を介して前記サンプルホールド容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行することを特徴とするイメージセンサ。 - 前記スキャン回路は、前記第1スキャン動作と前記第2スキャン動作を交互に実行する請求項1に記載のイメージセンサ。
- イメージセンサと、
前記イメージセンサの出力する画像信号を処理する信号処理回路と、を備える撮像システムであって、
前記イメージセンサは、アレイ状に配列された複数のセンサ素子と、前記複数のセンサ素子の検出信号を読み出す読出回路と、を備え、前記読出回路は、
蓄積容量と、サンプルホールド容量と、前記センサ素子と前記蓄積容量の間に設けられた第1入力ゲート回路と、前記蓄積容量と前記サンプルホールド容量の間に設けられたサンプルホールドスイッチ回路と、前記センサ素子と前記サンプルホールド容量の間に設けられた第2入力ゲート回路と、を備え、各センサ素子に対応して設けられた複数の画素回路と、
前記複数の画素回路の前記サンプルホールド容量の信号を読み出すスキャン回路と、を備え、
前記スキャン回路は、前記第1入力ゲート回路を介して前記蓄積容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号を前記サンプルホールドスイッチ回路を介して前記サンプルホールド容量に転送した信号の読み出しを行う第1スキャン動作と、前記第2入力ゲート回路を介して前記サンプルホールド容量に蓄積した前記センサ素子の検出信号の読み出しを行う第2スキャン動作と、を実行し、
前記信号処理回路は、前記第1スキャン動作時の前記画像信号と前記第2スキャン動作時の前記画像信号の対応画素の強度が類似しているか否かを判定する類似判定回路を備える撮像システム。 - 前記信号処理回路は、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号の強度が所定値を超えたかを判定する強度判定回路と、
前記画像信号の強度が前記所定値を超えると共に、前記類似判定回路の判定結果が類似である時に、警報を発生する警報発生回路と、を備える請求項3に記載の撮像システム。 - 前記信号処理回路は、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号と前記第2スキャン動作時の前記画像信号の少なくとも一方の画素ごとの強度を1フレーム分記憶するメモリを備える請求項4に記載の撮像システム。 - 前記メモリは、前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を少なくとも2フレーム分記憶し、
前記信号処理回路は、
画素ごとの警報発生用補正データを1フレーム分記憶する補正用メモリと、
前記類似判定回路が類似していないと判定した時に、前フレームと対象フレームの信号強度差を、前記補正用メモリの対応画素アドレスに書き込み、前記類似判定回路が類似していると判定した時に前記補正用メモリの対応画素アドレスのデータをゼロにリセットする補正用メモリ書き込み回路と、
前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を、前記補正用メモリのデータで対応画素ごとに補正するデータ補正回路と、を備え、
前記強度判定回路は、補正された前記第1スキャン動作時の前記画像信号の画素ごとの強度を使用して判定を実行する請求項3に記載の撮像システム。
Priority Applications (1)
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JP2010002868A JP2011142558A (ja) | 2010-01-08 | 2010-01-08 | イメージセンサおよび撮像システム |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013090260A (ja) * | 2011-10-21 | 2013-05-13 | Fujitsu Ltd | 半導体集積回路、赤外線撮像装置及び読み出し方法 |
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US10616517B2 (en) | 2016-07-27 | 2020-04-07 | Fujitsu Limited | Imaging apparatus |
CN111027525A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-04-17 | 中国民用航空总局第二研究所 | 疫情期间公共场所潜在被感染者追踪方法、装置及系统 |
US10861897B2 (en) | 2017-02-07 | 2020-12-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging device and imaging system |
-
2010
- 2010-01-08 JP JP2010002868A patent/JP2011142558A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013090260A (ja) * | 2011-10-21 | 2013-05-13 | Fujitsu Ltd | 半導体集積回路、赤外線撮像装置及び読み出し方法 |
US10480995B2 (en) | 2015-02-18 | 2019-11-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Infrared detection device |
US10616517B2 (en) | 2016-07-27 | 2020-04-07 | Fujitsu Limited | Imaging apparatus |
US10404929B2 (en) | 2016-09-09 | 2019-09-03 | Fujitsu Limited | Signal output circuit, image sensor, and imaging apparatus |
US10861897B2 (en) | 2017-02-07 | 2020-12-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging device and imaging system |
CN111027525A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-04-17 | 中国民用航空总局第二研究所 | 疫情期间公共场所潜在被感染者追踪方法、装置及系统 |
CN111027525B (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-30 | 中国民用航空总局第二研究所 | 疫情期间公共场所潜在被感染者追踪方法、装置及系统 |
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