JPH08292998A

JPH08292998A - 画像検出装置及び画像検出方法

Info

Publication number: JPH08292998A
Application number: JP9522395A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Hara; 邦彦原; Yasunari Miyake; 康也三宅; Hidekazu Funatsu; 英一船津; Yoshikazu Nitta; 嘉一新田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 1996-11-05
Also published as: US5694495A

Abstract

(57)【要約】【目的】注目する領域の画像情報のみを高速に検出す
る装置、光スポットの座標を精度良く高速に検出する装
置および、光スポットの軌跡からなるパターン、特に手
書き文字を認識する装置及び方法を提供する。【構成】本発明の画像検出装置は、画素信号に対応す
る蓄積電荷を読み出すとき画素間の演算が実行できるセ
ンサセルアレイ１、アンプ７、アナログデジタル変換器
８、任意の範囲の走査が可能なスキャナ２とマルチプレ
クサ５、制御回路６から構成される。センサセルアレイ
の画素間演算を利用した相関演算作用により注目するパ
ターンが存在する領域を検出する。そしてスキャナとマ
ルチプレクサのランダム走査作用は注目する領域の画像
情報のみを選択的に読み出すことを可能にする。入力さ
れた全画像の中から特徴パターンが存在する領域のみを
読み出すので高速処理が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、感度可変機能を有す
るセンサセルを２次元に配置して構成したセンサ部を備
えた画像検出装置及び該画像検出装置を用いて行う画像
検出方法に関するもので、特に注目する領域の画像情報
のみを高速に検出する画像検出装置及び画像検出方法、
光スポットの座標を精度良く高速に検出しさらに光スポ
ットの軌跡からなるパターン、特に手書き文字を認識す
る画像検出装置及び画像検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２７は、従来の受光素子と電荷転送素
子（ＣＣＤ）を用いた画像検出装置の一例で、例えば
「画像入力ハンドブック」（1992.3.31発行、ページ8
5、木内雄二編、日刊工業新聞社）に示された画像検出
装置である。図において、フォトダイオード102とトラ
ンスファーゲート103で１つの画素101が構成される。フ
ォトダイオード102の信号は、トランスファーゲート103
を介して垂直電荷転送素子（ＣＣＤ）104に転送され、
さらに、水平電荷転送素子（ＣＣＤ）106に転送され
て、出力アンプ105で増幅された後、外部へ出力され
る。

【０００３】次に動作について説明する。まず入力画像
がこの画素が２次元状に配置されたアレイに照射され
る。各画素101のフォトダイオード102は光を電荷に変換
し蓄積する。この蓄積電荷が画像の画素信号に対応す
る。蓄積された電荷はトランスファーゲート103を介し
て垂直ＣＣＤ104に導かれる。垂直ＣＣＤ104では順に電
荷が下側に転送されていく。垂直ＣＣＤ104の一番下ま
で到達した電荷は水平ＣＣＤ106に送られる。水平ＣＣ
Ｄ106では順に横方向に転送され、最後に出力アンプ105
で電圧信号に変換して出力する。このようにして各画素
信号が時系列で検出されることになる。

【０００４】また図２８は、例えば特公昭６３−２９３
４２７号公報に示された、ＣＣＤを用いて光スポットの
ピーク座標を検出する従来の画像検出装置である。該画
像検出装置の動作は以下の通りである。レーザ光源107
から発せられた光ビーム108はＣＣＤイメージセンサ109
上に光スポットを形成する。この光スポット像はＣＣＤ
イメージセンサ109の各画素で検出され、各画素の輝度
信号が出力信号処理ブロック111に送られる。次に、乗
算器113、加算累計器114、除算器115を備えた光ビーム
位置演算ブロック112において、各画素の出力信号処理
ブロック111から送られた輝度信号と画素アドレス信号
発生器110からのアドレス信号を用いて重心計算を行え
ばスポットのピーク座標位置116が検出され、出力され
る。光ビームの強度分布が通常ガウス形であることか
ら、Ｘ軸上での標準偏差を求めれば、重心の位置は計算
される。

【０００５】また、図２９は、例えば特公昭６２−１８
４３０４号公報に示された従来の位置検出装置（Positi
on Sensitive Detector；ＰＳＤ）を用いて光スポット
のピーク座標を検出する画像検出装置の構成を示した斜
視図、図３０は１次元ＰＳＤ116の断面構造である。図
において、基板120上に導電層119、光電変換層118、抵
抗層117の順に積層され、抵抗層117上に対向する１組の
辺に沿って出力電極１121、出力電極２122が設けられた
１次元ＰＳＤ116を２つ組み合せて配置している。

【０００６】次に動作について説明する。入力された光
ビーム108は上側の１次元検出素子116で一部吸収され、
透過した光は下側の１次元検出素子116で吸収される。
吸収された光は光電変換層で電流に変換され出力電極１
121、出力電極２122に分かれて流れる。この電流の成分
をそれぞれＩ1、Ｉ2とする。この２つの電流を検出す
れば、光ビームが入力された位置が次式(1)から求めら
れる。（Ｉ2−Ｉ1）／（Ｉ1＋Ｉ2）＝２Ｘb／Ｌ・・・(1) ここで、Ｌは１次元ＰＳＤ素子116の出力電極121、122
を両端に配置する方向の一辺の長さ、Ｘｂは１次元ＰＳ
Ｄ116の一辺の中心からのずれを示している。２つのＰ
ＳＤの出力電極121、122は互いに直交するように配置さ
れているので、上のＰＳＤではｘ座標、下のＰＳＤでは
ｙ座標が検出できる。このようなＰＳＤにより、光スポ
ットのピーク座標を検出していた。

【０００７】また図３１は、例えば「ImPPを用いた印刷
文書認識システムの試作」（1991年電子情報通信学会春
季全国大会予稿集D-540）に示された、従来の文字認識
機能を有する画像検出装置である。図において、スキャ
ナ123で読み込まれた画像情報は、パソコン124に送ら
れ、パソコン124内で一部並列処理チップ125を使って画
像認識され、ユーザインターフェース126を介して認識
されたデータが出力される。

【０００８】次に文字列を認識する動作について説明す
る。まず、スキャナ123において印刷された文字列を画
像情報としてパソコン124に読み込む。パソコン124では
文字の含まれる領域を分割し、その分割された領域での
文字の存在を認識し特徴を抽出する。抽出された特徴デ
ータは１行毎に並列処理チップ125に転送され、チップ
内でパターンマッチング処理が行われる。パターンマッ
チングの結果絞りこまれた複数の認識結果が再びパソコ
ン124側に文字コードとして転送され、パソコン124内で
編集される。認識結果はユーザインタフェース126を介
して出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の電荷転送素子
（ＣＣＤ）を用いた画像検出装置は以上のように構成さ
れていたので、入力画像の中で一部の領域のみが必要な
場合においても、全ての画素に蓄積された電荷をＣＣＤ
に従って順次転送され、即ちすべての画像を読み出すこ
とになり、一部の画像が必要な場合にも全画像を読み出
す時間を要していた。そのため、一部の画像が必要な場
合に、応答時間を短縮したくても困難であった。

【００１０】また、従来のＣＣＤを用いて光スポットの
ピーク座標を検出する画像検出装置は以上のように構成
されていたので、スポットのピーク座標計算にはスポッ
ト周辺の画像情報のみ必要であるものの、ＣＣＤからは
全画像が出力され、不要な情報をかなり含んでいた。そ
のため、不要な画像情報がピーク座標を検出する課程に
おいて、悪影響（誤差を拡大させる等）を及ぼす可能性
があるという問題があった。これは、入力光や検出回路
に含まれるノイズ成分を低減するために、複数枚のスポ
ット像を平均してから座標を計算する場合に、不要な画
像情報も増幅されることになり、入力光や検出回路に含
まれるノイズ成分が低減できても、トータルとして誤差
は低減できず、画像検出の精度向上の妨げとなってい
た。

【００１１】さらに、従来の位置検出装置を用いて光ス
ポットのピーク座標を検出する画像検出装置は以上のよ
うに構成されているので、座標を高い分解能で検出する
のが困難であるという問題点があった。なぜなら、この
種の装置の典型的な分解能（全検出領域に対して座標が
分解できる点の数）は100点×100点程度である。そのた
め分解能には限界があり、これより高分解能で検出する
ことはできなかった。また、いろいろな大きさの光スポ
ットが存在しても、従来の画像検出装置では全ての光ス
ポットに対してピーク位置を計算することになり、予め
スポットの大きさを区別し特定しておいたスポットの座
標のみを検出するという機能は有しておらず、大きさの
異なるスポットを判別するために膨大な時間を要してい
た。

【００１２】従来の文字認識機能を有する画像検出装置
は以上のように構成されていたので、完成された文字を
分割して特徴データを抽出してパターンマッチングを行
っており、文字認識の特徴的データとしての筆順情報を
利用できないという問題点があった。そして、これによ
り認識の精度、計算速度の向上が制約されていた。

【００１３】請求項１乃至１３及び１９乃至２５の発明
は、上記のような電荷転送素子（ＣＣＤ）を用いた画像
検出装置の問題点を解消するためになされたもので、入
力画像の中から特徴パターンが存在する領域を決定しそ
の部分だけを選択的に読み出し、応答時間を短縮化でき
る画像検出装置及び画像検出方法を得ることを目的とす
る。

【００１４】請求項１４乃至１７及び２６乃至２８の発
明は、上記のようなＣＣＤあるいは位置検出装置を用い
て光スポットのピーク座標を検出する画像検出装置の問
題点を解消するためになされたもので、光スポットの座
標を高速にかつ高い分解能で検出できさらにスポットの
大きさが区別できる画像検出装置及び画像検出方法を得
ることを目的とする。

【００１５】請求項１８及び２９の発明は、上記のよう
な文字認識機能を有する画像検出装置の問題点を解消す
るためになされたもので、光スポットの軌跡により形成
される文字をその筆順も利用して認識できる高精度かつ
高速処理の可能な画像検出装置及び画像検出方法を得る
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る画像検出
装置は、光を吸収し生成された電荷を蓄積する受光素子
と受光素子の電荷を初期状態に設定する手段と出力回路
へ出力させる信号の正負の極性を制御する手段とを備え
た受光素子回路を二次元アレイ状に配置した受光部と、
該受光部で生成された電荷に応じた大きさの信号を制御
信号によって出力回路に出力させる制御回路とを備えた
画像検出装置において、前記二次元アレイ状に配置した
受光素子回路の制御回路と接続され前記制御信号が転送
される制御端子を行毎に共通にし、前記二次元アレイ状
に配置した受光素子回路の出力回路と接続され受光素子
で生成された電荷に応じた大きさの信号を転送する出力
端子を列毎に共通にし、前記制御回路に複数の受光素子
のうち特定の受光素子の信号を出力回路へ転送する手段
を備え、前記出力回路に複数の受光素子のうち特定の受
光素子の信号を外部へと出力するための手段を備え、前
記受光部の特定の領域の信号を前記出力回路から外部へ
出力させるための領域設定手段を出力回路と制御回路と
の間に設け、前記領域設定手段により設定した領域情報
をもとに、前記制御回路に備えた特定の受光素子の信号
を出力回路へ転送する手段及び前記出力回路に備えた特
定の受光素子の信号を出力回路から外部へと出力させる
手段を介して、受光部の特定の領域の信号を出力させる
ものである。

【００１７】請求項２の発明に係る画像検出装置は、請
求項１において、制御回路に備えた特定の受光素子の信
号を出力回路へ転送する手段が、受光素子の信号を出力
回路へ転送するための複数の制御信号を時系列に受光素
子回路の制御端子へ送出する回路から構成されることを
規定するものである。

【００１８】請求項３の発明に係る画像検出装置は、請
求項２において、受光素子の信号を出力回路へ転送する
ための複数の制御信号を時系列に受光素子回路の制御端
子へ送出する回路が、ロジック回路から構成されること
を規定するものである。

【００１９】請求項４の発明に係る画像検出装置は、請
求項２において、受光素子の信号を出力回路へ転送する
ための複数の制御信号を時系列に受光素子回路の制御端
子へ送出する回路が、任意の受光素子の正の出力端子に
制御信号を送出する第１のスキャナと、受光素子の負の
出力端子に制御信号を送出する第２のスキャナと、受光
素子の電荷を初期状態に設定するリセット端子に制御信
号を送出する第３のスキャナとを備えたことを規定する
ものである。

【００２０】請求項５の発明に係る画像検出装置は、請
求項４において、第２のスキャナが任意の受光素子の負
の出力端子に制御信号を送出するスキャナであることを
規定するものである。

【００２１】請求項６の発明に係る画像検出装置は、請
求項１乃至５のいずれかにおいて、出力回路が、複数の
受光素子のうち特定の受光素子の信号を読み出すマルチ
プレクサ回路と、該マルチプレクサに接続された増幅器
と、該増幅器に接続されたアナログデジタル変換器と、
該アナログデジタル変換器の出力を演算する演算回路と
を備えたことを規定するものである。

【００２２】請求項７の発明に係る画像検出装置は、請
求項６において、出力回路に備えた演算回路が閾値処理
を行う演算回路であって、該閾値処理を行う演算回路の
出力により領域設定手段での領域が設定されることを規
定するものである。

【００２３】請求項８の発明に係る画像検出装置は、請
求項７において、閾値処理を行う演算回路に閾値レベル
設定手段を備えたことを規定するものである。

【００２４】請求項９の発明に係る画像検出装置は、請
求項６において、出力回路に備えた演算回路が最大値処
理あるいは最小値処理を行う演算回路であって、該処理
を行う演算回路の出力により領域設定手段での領域が設
定されることを規定するものである。

【００２５】請求項１０の発明に係る画像検出装置は、
請求項１乃至９のいずれかにおいて、制御回路に、受光
素子に電荷を蓄積する時間を制御する手段を備えたこと
を規定するものである。

【００２６】請求項１１の発明に係る画像検出装置は、
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、出力回路に、出
力された信号を記憶させるメモリとメモリ内の信号間あ
るいは出力された信号とメモリ内の信号との間で演算を
行う演算装置とをさらに備えたことを規定するものであ
る。

【００２７】請求項１２の発明に係る画像検出装置は、
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、受光部を構成す
る複数の受光素子の少なくとも一部に色フィルタを配置
したことを規定するものである。

【００２８】請求項１３の発明に係る画像検出装置は、
請求項１２において、受光部を構成する複数の受光素子
が赤、緑、青のいずれかのフィルタを搭載した受光素子
であることを規定するものである。

【００２９】請求項１４の発明に係る画像検出装置は、
請求項１１において、出力回路に備えたメモリ内の信号
間あるいは出力された信号とメモリ内の信号との間で演
算を行う演算装置に画像座標位置検出手段を備えたこと
を規定するものである。

【００３０】請求項１５の発明に係る画像検出装置は、
請求項１４において、点光源から発せられ、スクリーン
上で拡散させられた発散光による画像を受光部で結像さ
せる光学レンズをスクリーンと受光部との間に配置した
ことを規定するものである。

【００３１】請求項１６の発明に係る画像検出装置は、
請求項１４または１５において、画像の受光部での全強
度を検出する手段をさらに備えたことを規定するもので
ある。

【００３２】請求項１７の発明に係る画像検出装置は、
請求項１６において、画像の受光部での全強度を検出す
る手段にメモリを備え、強度変化を演算する演算装置を
備えたことを規定するものである。

【００３３】請求項１８の発明に係る画像検出装置は、
請求項１４乃至１７のいずれかにおいて、画像座標位置
検出手段によって検出された座標を記憶するメモリと該
メモリに記憶された座標データをもとにパターン認識を
行う手段をさらに備えたことを規定するものである。

【００３４】請求項１９の発明に係る画像検出方法は、
光を吸収し生成された電荷を蓄積する受光素子と該受光
素子の電荷を初期状態に設定する手段と出力回路へ出力
させる信号の正負の極性を制御する手段とを備えた受光
素子回路を二次元アレイ状に配置した受光部と、該受光
部で生成された電荷に応じた大きさの信号を制御信号に
よって出力回路に出力させる制御回路とを備えた画像検
出装置を用いた画像検出方法において、受光素子の電荷
を初期状態にリセットする第１のステップ、照射された
画像により受光素子内に生成された電荷を蓄積する第２
のステップ、蓄積電荷量を各要素とする行列と注視画像
に対応するベクトルとの相関演算を実行する第３のステ
ップ、相関演算の結果を用いて特定の演算処理を行う第
４のステップ、第４のステップの演算処理の結果から注
視画像を含むように画像の出力領域を決定する第５のス
テップ、及び決定した領域の各画像信号を読み出す第６
のステップを備えたものである。

【００３５】請求項２０の発明に係る画像検出方法は、
請求項１９において、第４のステップにおいて、相関演
算の結果を用いて行う特定の演算処理が閾値処理である
ことを規定するものである。

【００３６】請求項２１の発明に係る画像検出方法は、
請求項１９において、第４のステップにおいて、相関演
算の結果を用いて行う特定の演算処理が最大値処理ある
いは最小値処理であることを規定するものである。

【００３７】請求項２２の発明に係る画像検出方法は、
請求項１９乃至２１のいずれかにおいて、相関演算を実
行する第３のステップにおいて相関演算を複数の受光素
子回路単位（画素）で行い、低い分解能とし、決定した
領域の各画素信号を読み出す第６のステップにおいて第
３のステップよりも高い分解能とすることを規定するも
のである。

【００３８】請求項２３の発明に係る画像検出方法は、
請求項１９乃至２２のいずれかにおいて、第６のステッ
プの後に、読み出された画像信号のばらつきを受光素子
特性により補正する第７のステップを備えたことを規定
するものである。

【００３９】請求項２４の発明に係る画像検出方法は、
請求項１９乃至２３のいずれかにおいて、第６のステッ
プの後に、読み出された画像信号を記憶するステップ
と、該記憶された信号を用いて演算するステップとをさ
らに備えたことを規定するものである。

【００４０】請求項２５の発明に係る画像検出方法は、
請求項２４において、記憶された信号を用いて演算する
ステップにおいて、演算が平均化処理であることを規定
するものである。

【００４１】請求項２６の発明に係る画像検出方法は、
請求項２４において、記憶された信号を用いて演算する
ステップにおいて、演算が画像の位置を計算する演算で
あることを規定するものである。

【００４２】請求項２７の発明に係る画像検出方法は、
請求項２６において、記憶された信号を用いて演算する
ステップにおいて、演算がさらに画像の全強度を検出す
るための加算であることを規定するものである。

【００４３】請求項２８の発明に係る画像検出方法は、
請求項２７において、計算された画像位置の結果と検出
された画像の全強度のデータとを用いて、画像の強度変
化及び画像位置の変化を検出するステップを備えたこと
を規定するものである。

【００４４】請求項２９の発明に係る画像検出方法は、
請求項２６乃至２８のいずれかにおいて、計算された画
像位置の結果を用いて、パターン認識処理を行うステッ
プをさらに備えたことを規定するものである。

【００４５】

【作用】請求項１に係る画像検出装置によれば、光を吸
収し生成された電荷を蓄積する受光素子と該受光素子の
電荷を初期状態に設定する手段と出力回路へ出力させる
信号の正負の極性を制御する手段とを備えた受光素子回
路を二次元アレイ状に配置した受光部と、該受光部で生
成された電荷に応じた大きさの信号を制御信号によって
出力回路に出力させる制御回路とを備えた画像検出装置
において、行毎の制御端子と列毎の出力端子を共通にし
たので、画素間の演算が可能となる。また、出力領域設
定手段と、該出力領域設定手段の情報をもとに前記制御
回路に備えた特定の受光素子の信号を出力回路へ転送す
る手段と、該出力領域設定手段の情報をもとに前記出力
回路に備えた受光部の特定の領域の信号を外部へ出力さ
せるための手段とを備えたので、領域設定手段により設
定した所望の領域のみを出力することができ、所望の画
像のみを高速に検出することができる。

【００４６】請求項２に係る画像検出装置によれば、請
求項１において、制御回路に備えた任意の受光素子の信
号を出力回路へ転送する手段が、受光素子の信号を出力
回路へ転送するための複数の制御信号を時系列に受光素
子回路の制御端子へ送出する回路から構成されるので、
時系列に送出する制御信号により任意の受光素子の信号
のみを即ち所望の領域の行に配置した受光素子の信号の
みを出力回路に転送することが可能となる。

【００４７】請求項３に係る画像検出装置によれば、請
求項２において、受光素子の信号を出力回路へ転送する
ための複数の制御信号を時系列に受光素子回路の制御端
子へ送出する回路が、ロジック回路から構成されるの
で、時系列に送出する制御信号をＡＮＤ、ＯＲ等の回路
で簡便に設計可能となる。

【００４８】請求項４に係る画像検出装置によれば、請
求項２において、受光素子の信号を出力回路へ転送する
ための複数の制御信号を時系列に受光素子回路の制御端
子へ送出する回路が、特定の受光素子の正の出力端子に
制御信号を送出する第１のスキャナと、受光素子の負の
出力端子に制御信号を送出する第２のスキャナと、受光
素子の電荷を初期状態に設定するリセット端子に制御信
号を送出する第３のスキャナとを備えたので、第１のス
キャナによる受光素子の正の信号の出力回路への転送を
端以外の任意の場所から始めたり終わることができるた
め、画像の中の所望の領域一部分を選択的に検出するこ
とが可能となる。

【００４９】請求項５に係る画像検出装置によれば、請
求項４において、第２のスキャナが任意の受光素子の負
の出力端子に制御信号を送出するスキャナであるので、
第１及び第２のスキャナによる受光素子の正負の信号の
出力回路への転送を端以外の任意の場所から始めたり終
わることができるため、第１及び第２のスキャナを同期
させて駆動させれば、画像の中の所望の領域一部分を選
択的に且つ輪郭検出等の特殊な画像処理を施した画像検
出が可能となる。

【００５０】請求項６に係る画像検出装置によれば、請
求項１乃至５のいずれかにおいて、出力回路が、複数の
受光素子のうち特定の受光素子の信号を読み出すマルチ
プレクサ回路と、該マルチプレクサに接続された増幅器
と、該増幅器に接続されたアナログデジタル変換器と、
該アナログデジタル変換器の出力を演算する演算回路と
を備えたので、受光部から送出される複数の出力を読み
出すマルチプレクサ回路は設定された領域の受光部から
の画像出力を所望の列のみ選択的に読み出すことを可能
とし、マルチプレクサ回路に順次接続された増幅器、ア
ナログデジタル変換器、演算回路はマルチプレクサから
読み出された画像を外部へ出力可能な信号処理を行う。

【００５１】請求項７に係る画像検出装置によれば、請
求項６において、出力回路に備えた演算回路が閾値処理
を行う演算回路であって、該閾値処理を行う演算回路の
出力により領域設定手段での領域が設定されるので、閾
値処理によって例えば輪郭検出、パターンマッチング等
所望の画像の有無が判断され、所望の画像を含む領域の
設定が可能となる。

【００５２】請求項８に係る画像検出装置によれば、請
求項７において、閾値処理を行う演算回路に閾値レベル
設定手段を備えたので、領域に応じて閾値レベルを設定
することが可能となり、画像入力系の場所等に起因する
入力効率のばらつきを補正することが可能になる。

【００５３】請求項９に係る画像検出装置によれば、請
求項６において、出力回路に備わる演算回路が最大値処
理あるいは最小値処理を行う演算回路であって、該処理
を行う演算回路の出力により領域設定手段での領域が設
定されるので、制御信号と蓄積電荷量による相関演算で
パターンマッチングにおける相関の強弱を判断して出力
画像領域を設定することが可能となる。

【００５４】請求項１０に係る画像検出装置によれば、
請求項１乃至９のいずれかにおいて、制御回路に受光素
子に電荷を蓄積する時間を制御する手段を備えたので、
領域に応じて光生成電荷の蓄積時間を変えることがで
き、各領域の明るさに応じた画像検出が可能になる。ま
た、蓄積時間の設定に同期してアナログデジタル変換器
の変換レンジを変えれば広い範囲の出力電流即ち画像が
検出できる。

【００５５】請求項１１に係る画像検出装置によれば、
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、出力回路に、出
力された信号を記憶させるメモリとメモリ内の信号間あ
るいは出力された信号とメモリ内の信号との間で演算を
行う演算装置とをさらに備えたので、出力された信号間
での演算を可能とし、例えば、固定ノイズ成分を取り除
く処理や、複数枚の検出画像の平均化処理等が可能とな
る。

【００５６】請求項１２に係る画像検出装置によれば、
請求項１乃至１１のいずれかにおいて、受光部を構成す
る複数の受光素子の少なくとも一部に色フィルタを配置
したので、例えば特定の色に注目して画像検出を行う等
注視画像に特徴的な色を利用した処理が可能になる。

【００５７】請求項１３に係る画像検出装置によれば、
請求項１２において、受光部を構成する複数の受光素子
が赤、緑、青のいずれかのフィルタを搭載した受光素子
であるので、カラー画像に対する画像検出を可能にす
る。

【００５８】請求項１４に係る画像検出装置によれば、
請求項１１において、出力回路に備えたメモリ内の信号
間あるいは出力された信号とメモリ内の信号との間で演
算を行う演算装置に画像座標位置検出手段を備えたの
で、計算された画像座標位置を用いれば所望の領域の画
像のみを出力させる際の領域設定が容易に且つその精度
が向上する。

【００５９】請求項１５に係る画像検出装置によれば、
請求項１４において、点光源から発せられ、スクリーン
上で拡散させられた発散光による画像を受光部で結像さ
せる光学レンズをスクリーンと受光部との間に配置した
ので、点光源とスクリーンの距離で大きさの変化する画
像を光学レンズを用いて受光部に照射でき、点光源によ
る画像を所望の範囲で精度よく検出できる。

【００６０】請求項１６に係る画像検出装置によれば、
請求項１４または１５において、画像の受光部での全強
度を検出する手段をさらに備えたので、同種の画像で強
度変化により表現された情報の検出や、全強度を用いて
画像強度の規格化が可能となる。

【００６１】請求項１７に係る画像検出装置によれば、
請求項１６において、画像の受光部での全強度を検出す
る手段にメモリを備え、強度変化を演算する演算装置を
備えたので、強度変化が同じ領域で生じたか判断でき、
これにより画像の移動等を検出できる。

【００６２】請求項１８に係る画像検出装置によれば、
請求項１４乃至１７のいずれかにおいて、画像座標位置
検出手段によって検出された座標を記憶するメモリと該
メモリに記憶された座標データをもとにパターン認識を
行う手段をさらに備えたので、メモリに記憶された座標
データは画像の移動軌跡に関する情報を有し、この情報
をパターン認識手段に提供することで、画像の移動軌跡
のパターンマッチング例えば文字の筆順情報に基づく文
字検出等が可能となる。

【００６３】請求項１９に係る画像検出方法によれば、
光を吸収し生成された電荷を蓄積する受光素子と該受光
素子の電荷を初期状態に設定する手段と出力回路へ出力
させる信号の正負の極性を制御する手段とを備えた受光
素子回路を二次元アレイ状に配置した受光部と、該受光
部で生成された電荷に応じた大きさの信号を制御信号に
よって出力回路に出力させる制御回路とを備えた画像検
出装置を用いた画像検出方法において、二次元アレイ状
に配置した受光素子の電荷を初期状態にリセットする第
１のステップ、照射された画像により受光素子内に生成
された電荷を蓄積する第２のステップ、蓄積電荷量を各
要素とする行列と注視画像に対応するベクトルとの相関
演算を実行する第３のステップ、相関演算の結果を用い
て特定の演算処理を行う第４のステップ、第４のステッ
プの演算処理の結果から注視画像を含むように画像の出
力領域を決定する第５のステップ、及び決定した領域の
各画像信号を読み出す第６のステップを備えたので、蓄
積電荷量を各要素とする行列と注視画像に対応するベク
トルの相関演算により注視領域が検出できこれにより画
像の一部即ち注視領域のみの出力が可能となる。

【００６４】請求項２０に係る画像検出方法によれば、
請求項１９において、第４のステップにおいて、相関演
算の結果を用いて行う特定の演算処理が閾値処理である
ので、閾値処理によって例えば輪郭検出、パターンマッ
チング等所望の画像の有無が判断され、所望の画像を含
む領域を設定することができ、画像の一部のみの検出が
可能となる。

【００６５】請求項２１に係る画像検出方法によれば、
請求項１９において、第４のステップにおいて、相関演
算の結果を用いて行う特定の演算処理が最大値処理ある
いは最小値処理であるので、最大値処理あるいは最小値
処理によって相関の強弱が判断され、相関の強い領域の
みの出力設定あるいは相関の強い領域を含まない領域
（相関の弱い領域）の出力設定の出力設定等画像の一部
のみの検出が可能となる。

【００６６】請求項２２に係る画像検出方法によれば、
請求項１９乃至２１のいずれかにおいて、相関演算を実
行する第３のステップにおいて相関演算を複数の受光素
子単位（画素）で行い、低い分解能としたので、高速な
処理を可能にし、一方、決定した領域の各画素信号を読
み出す第６のステップにおいて第３のステップよりも高
い分解能としたので、読み出す画像の精度（分解能）を
維持できる。

【００６７】請求項２３に係る画像検出方法によれば、
請求項１９乃至２３のいずれかにおいて、第６のステッ
プの後に、読み出された画像信号のばらつきを受光素子
特性により補正する第７のステップを備えたので、読み
出し信号に含まれる固定ノイズ成分を取り除くことがで
きる。

【００６８】請求項２４に係る画像検出方法によれば、
請求項１９乃至２３のいずれかにおいて、第６のステッ
プの後に、読み出された画像信号を記憶するステップ
と、該記憶された信号を用いて演算するステップとをさ
らに備えたので、ノイズ成分の検出除去が可能となり信
頼性の高い画像を得ることができる。また、画像間の演
算により後段の画像処理で必要な処理等出力画像の加工
が容易となる。

【００６９】請求項２５に係る画像検出方法によれば、
請求項２４において、記憶された信号を用いて演算する
ステップにおいて、演算が平均化処理であるので、平均
化された画像が得られ、ノイズ成分を除去できる。

【００７０】請求項２６に係る画像検出方法によれば、
請求項２４において、記憶された信号を用いて演算する
ステップにおいて、演算が画像の位置を計算する演算で
あるので、計算された画像座標位置を用いれば所望の領
域の画像のみを出力させる際の領域設定が容易に且つそ
の精度が向上する。

【００７１】請求項２７に係る画像検出方法によれば、
請求項２６において、記憶された信号を用いて演算する
ステップにおいて、演算がさらに画像の全強度を検出す
るための加算であるので、加算により容易に全強度を計
算でき、同種の画像で強度変化により表現された情報の
検出や、全強度を用いて画像強度の規格化が可能とな
る。

【００７２】請求項２８に係る画像検出方法によれば、
請求項２７において、計算された画像位置の結果と検出
された画像の全強度のデータとを用いて、画像の強度変
化及び画像位置の変化を検出するステップを備えたの
で、画像の受光部での全強度を検出する手段にメモリを
備え、強度変化を演算する演算装置を備えたので、強度
変化が同じ領域で生じたか判断でき、これにより画像の
移動等を検出できる。

【００７３】請求項２９に係る画像検出方法によれば、
請求項２６乃至２８のいずれかにおいて、計算された画
像位置の結果を用いて、パターン認識処理を行うステッ
プをさらに備えたので、画像座標位置検出手段によって
検出された座標を記憶するメモリと該メモリに記憶され
た座標データをもとにパターン認識を行う手段をさらに
備えたので、メモリに記憶された座標データは画像の移
動軌跡に関する情報を有し、この情報をパターン認識手
段に提供することで、画像の移動軌跡のパターンマッチ
ング例えば文字の筆順情報に基づく文字検出等が可能と
なる。

【００７４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は本発明による画像検出装置の構成を示す図
である。図において、制御回路６により第３のスキャナ
４を介してリセットされたセンサセル（受光素子）アレ
イ１に光（画像）が照射されるとセンサセルアレイ１内
部に電荷が蓄積される。制御回路６により第１のスキャ
ナ２、第２のスキャナ３を介して制御信号が送出され、
制御信号に応じた出力が、マルチプレクサ（ＭＵＸ）
５、それに接続されたアンプ７、さらに接続されたＡ／
Ｄ変換器８を介して閾値処理回路９へ送出される。閾値
処理回路９での演算の結果、領域決定回路１０で画像を
読み出す領域を決定し、その領域のみ読み出すように制
御回路６で設定された制御信号に応じて出力された信号
は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）５、アンプ７、Ａ／Ｄ変
換器８を介し、さらに読み出しＭＵＸ１１、読み出し端
子１２を介して外部へ出力される。なお、３つのスキャ
ナのうち第１のスキャナのみがランダムスキャナであ
る。

【００７５】次に、各ブロックの構成ならびに動作を説
明する。まず、センサセルについて示す。図２はセンサ
セルアレイを構成するセンサセルの配列の一例（ここで
は４×４の配置例）を、図３は個々のセンサセルの各端
子の接続を示す。図において、センサセル１３が４×４
の配列でセンサセルアレイ１（図中点線の部分）を構成
する。センサセル１３にはそれぞれ正の制御信号を受け
るＨ端子１４、負の制御信号を受けるＬ端子１５、内部
をリセットするためのＣ端子１６の３つの制御端子及び
信号を出力するためのＯＵＴ端子１７を備える。Ｈ端子
１４、Ｌ端子１５、Ｃ端子１６はそれぞれ行毎に共通化
され、それぞれ第１のスキャナ２、第２のスキャナ３、
第３のスキャナ４に接続される。

【００７６】光が照射されると光生成キャリアが発生
し、センサセル１３内部に蓄積される。Ｃ端子１６にハ
イ（Ｈ）パルスを入力すると蓄積電荷は初期状態にリセ
ットされる。電荷を蓄積後、Ｈ端子１４をＨにすると出
力電流Ｉoutとして読み出すことができる。一方、Ｌ端
子１５をＨにすると同じく出力電流Ｉoutとして読み出
すことができるが電流の方向が逆になる。入力光パワー
をＷij、Ｈ端子１４、Ｌ端子１５の入力電圧（ＶHとＶ
L）により設定される感度をＳi（ここでは＋１，０，−
１）とするとセンサセルの蓄積電荷による出力電流Ｉou
tは次式(2)で表される。Ｉout＝Ｓi・Ｗij ・・・・・(2)

【００７７】図４はセンサセルの具体的な回路構成の一
例である。Ｃ端子１６の信号によりチャージ用トランジ
スタ２１をオンにすると、フォトディテクタ１９の内部
電位はＶDDレベルにリセットされる。チャージ用トラン
ジスタ２１をオフにもどした後、光を照射するとその量
に応じて内部電位が低下することになる。この状態でＨ
端子１４をＨにするとｈｉ−ＳＷ（ハイスイッチ）トラ
ンジスタ２３がオンし、ＡＭＩ（Amplified MOS Imag
e）トランジスタ２２で電流に変換された信号が正の出
力電流１８として出力端子１７へと出力される。一方、
Ｌ端子１５をＨにするとｌｏ−ＳＷ（ロースイッチ）ト
ランジスタ２４がオンしミラートランジスタ２５、ｌｏ
−ｏｕｔ（ローアウトスイッチ）トランジスタ５６を介
して負の出力電流１８として出力端子１７へと出力され
る。本回路構成では無照射のとき電流の大きさが最大
で、照射が多くなるほど電流の大きさが小さくなる反転
出力である。即ち、無照射の時の出力電流をＩout(0)と
すると出力電流は、Ｉout＝Ｉout(0)−Ｓi・Ｗij ・・・(3) で表わされる。この反転の影響は、出力信号の符号が反
転すること（式(2)と比較）とオフセットが生じること
だけである。

【００７８】次に、センサセルを２次元的に配置したセ
ンサセルアレイ１の動作について説明する。各センサセ
ルのＣ端子１６は第３のスキャナ４に行毎に接続され
る。第３のスキャナ４から各行に順にＨパルスを供給し
ていけば、アレイ全体のリセットが実行できる。Ｈ端子
１４は行単位で共通にして第１のスキャナ２に接続され
る。Ｈ端子１４に印加される電圧ＶHは第１のスキャナ
２から供給される。同様にＬ端子１５は第２のスキャナ
３に行毎に接続される。各行の読み出し感度Ｓiは第１
のスキャナ２から供給されるＶH、第２のスキャナ３か
ら供給されるＶLにより決定される。つまりＶH＝１，Ｖ
L＝０のときはＳi＝＋１、ＶH＝０，ＶL＝０のときはＳ
i＝０、ＶH＝０，ＶL＝１のときはＳi＝−１となり、Ｖ
H＝１，ＶL＝１は禁止条件となる。一方、ＯＵＴ端子
１７は列単位で共通にしアンプ７に接続される。各列出
力電流Ｙjは次式(4)で表される。Ｙj＝ΣＳi・Ｗij ・・・・・(4) これは入力画像ベクトル｛Ｗij｝と制御ベクトル｛Ｓi}
の積が、センサセルアレイの読み出し時に実行され出力
されることを意味する。Ｓiは上述したように、第１の
スキャナ２から供給されるＶH、第２のスキャナ３から
供給されるＶLにより決定され、＋１，０，−１のいず
れかである。

【００７９】次に、スキャナについて説明する。まず、
第２及び第３のスキャナ３、４を構成するスキャナにつ
いて述べる。図５はスキャナを構成するＤ型フリップフ
ロップの回路構成を表す。図において、Ｄ端子２６から
の信号が伝送ゲート３２に与えられるクロック（ＣＬ
Ｋ）３０、３１を介して、ＮＯＲゲート３３に転送さ
れ、順次Ｓ端子２８及びＲ端子２９からの信号と演算し
Ｑ端子２７から出力される。図６は、例えばＲ＝０，Ｓ
＝０のときの動作タイミングを示す。Ｄ端子２６の信号
が１クロック遅れてＱ端子２７に１の信号が出力される
ことがわかる。また、Ｒ＝０，Ｓ＝１のときＱ端子２７
には１の信号が出力されるが、Ｒ＝１，Ｓ＝０のときＱ
端子２７には０の信号が出力される。

【００８０】図７はＤ型フリップフロップの端子を表
す。このＤ型フリップフロップ３４を縦列接続したのが
図８である。縦列接続すると、１番上のＤ型フリップフ
ロップ３４のＤ端子２６から入力した制御ベクトルパタ
ーン３５をＱ端子２７から出力し、その出力が分岐され
一方が２段目のＤ型フリップフロップ３４のＤ端子２６
に入力されて順次制御ベクトルパターンを転送していく
スキャナが構成できる。スキャナの出力のうち分岐され
た他方はセンサセルの各行のＬ端子１５（スキャナが第
２のスキャナの時）あるいはＣ端子１６（スキャナが第
３のスキャナの時）に接続される。センサセル全体をリ
セットするときは第３のスキャナ４においてＨパルス１
個を順次転送していけばよい。制御ベクトルのうちＬ端
子１５に供給する成分は、第２のスキャナ３に順に送り
込み所望の行に達するまで転送を繰り返せばよい。な
お、図８は制御ベクトルパターン３５が”１０１０１”
であり、これが順次転送されていくステップを(a)〜(e)
に示している。

【００８１】上記スキャナは通常用いられるものである
が、次に第１のスキャナ２として用いるランダムスキャ
ナについて説明する。図９は第１のスキャナ２で用いる
ランダムスキャナの構成を示す。図８の通常のスキャナ
との違いは各Ｄ型フリップフロップのＲ端子を共通にし
てリセット端子５１に接続したこと及び各フリップフロ
ップの間にｎＭＯＳトランジスタ５７を介して入力端子
を設けたことである。入力１以外の入力端子とリセット
端子を０にしておけば、図８で示された通常のスキャナ
と同じ動作をする。また、入力１以外の入力端子、例え
ば入力４、からパターンを入力すると途中からの転送が
可能になる。そしてリセット端子をＨにすると全てのＤ
型フリップフロップの出力がゼロになり転送が終了す
る。これにより、任意の行から任意の行まで出力させる
ことが可能となる。

【００８２】センサセルアレイは式(4)に示すように積
和演算の機能があるので、スキャナの動作と組み合わせ
ると、さまざまな画像検出ならびに処理が実現できる。
１行目の制御信号を＋１、他の行を０にすると１行目の
画像信号が読み出せる。この＋１を転送していくと画像
全体が検出できる。１行目を＋１、２行目を−１、他の
行をすべて０にすると１行目と２行目の画素信号の差が
出力となる。この制御パターンを転送していくと輪郭が
強調された画像が順次出力される。また、制御ベクトル
を所望の１次元パターンとし、これを順次転送していく
と、入力画像と１次元パターンの相関信号が出力とな
る。これは１次元パターンマッチングが実行できること
を意味する。

【００８３】また、ランダムスキャナの機能を活用する
と、Ｈ端子に供給されるスキャナ１のＨ信号の転送を途
中の行から始めて途中の行で終了することができる。こ
れは行方向で任意の範囲だけ読み出せることを意味す
る。センサセルアレイの積和演算の機能または相関演算
機能とランダムスキャナの機能を合わせると、演算結果
から所望の読み出し領域を設定して読み出すことが可能
であることが分かる。

【００８４】次に、図１０にマルチプレクサ（ＭＵＸ）
の構成を示す。ＭＵＸは、上記第１のスキャナで用いら
れるものと同様なランダムスキャナを搭載して出力を制
御するものである。図において、各列のＯＵＴ端子１７
はゲートトランジスタ３７に接続されている。どのゲー
トをオンにするかはランダムスキャナ３６で制御され
る。第１、２、３のスキャナ２、３、４で制御ベクトル
を設定したのち、ＭＵＸにより列方向に順に読み出す。
ランダム性により列方向に任意の範囲だけ読み出すこと
もできる。さらに第１のスキャナ２のランダム性を組み
合わせると任意の領域の画像のみを読み出すことも可能
となる。即ち、第１のスキャナ２で行方向の読み出し領
域を制御し、ＭＵＸに搭載したランダムスキャナ３６で
列方向の読み出し領域を制御すれば、２次元で任意の読
み出し領域が制御可能となる。なお図１のようにＭＵＸ
の出力が複数の場合は図１０の回路を複数組み合わせて
１個のＭＵＸを構成すればよい。

【００８５】次に、発明の画像検出装置を用いた画像検
出の具体的方法についてその手順を説明する。図１１は
画像検出装置の全体動作を説明する図、図１２は画像検
出の手順を示すフローチャートである。図において、ま
ずセンサセルアレイ１のすべてのセンサセルの蓄積電荷
を第３のスキャナ４からの制御信号Ｖｃによりリセット
する（ステップ１）。次に画像を照射し、画像信号とし
て光生成電荷を蓄積する（ステップ２）。ここでは図１
１のように四角５８と二重線５９からなる画像に対し、
二重線に注目したい場合を考える。この二重線に対応し
た１次元パターン｛＋１，−１，＋１，−１，０，０，
・・・・｝を第１及び第２のスキャナ２、３からの制御
信号ＶH、ＶLで構成し、この１次元パターンを用いてパ
ターンマッチングを行う（ステップ３）。パターンマッ
チングの結果をＭＵＸ５、アンプ７、Ａ／Ｄ変換器８を
介して閾値処理装置９に送り閾値処理すれば、二重線の
位置が検出される（ステップ４）。次に、二重線の大き
さを考慮して読み出す領域（アクセス領域）を領域決定
回路１０で決定する（ステップ５）。決定された領域に
基づき第１のスキャナ２で行方向の読み出し領域に相当
する制御信号を送出し、ＭＵＸ５内のランダムスキャナ
により列方向の読み出し制御信号を送出すれば、読み出
しＭＵＸ１１、読み出し端子１２を介して部分画像３８
が出力される（ステップ６）。このようにして全画像の
中から二重線５９を検出して注視することが可能にな
る。注視するパターンは、制御ベクトルを変えることに
より自由に設定できる。また対応するパターンが存在し
ない場合は、画素信号は全く読み出さない。

【００８６】実施例２．以下、この発明の別の実施例を
図について説明する。実施例１では画像処理装置を構成
するセンサセルとして例えば図４に示すような回路を用
いたものの例について示したが、図１３で示すような回
路でもよい。図１３は画像処理装置を構成するセンサセ
ルの他の例を示している。図４の回路と同様に、Ｃ端子
１６の信号によりチャージ用トランジスタ２１をオンに
すると、フォトディテクタ１９の内部電位はＶDDレベル
にリセットされる。チャージ用トランジスタ２１をオフ
にもどした後、光を照射するとその量に応じて内部電位
が低下することになる。この状態でＨ端子１４をＨにす
るとｈｉ−ＳＷトランジスタ２３がオンし、ＡＭＩトラ
ンジスタ２２ａで電流に変換された信号が正の出力電流
１８として出力端子１７へと出力される。一方、Ｌ端子
１５をＨにするとｌｏ−ＳＷトランジスタ２４がオンし
ＡＭＩトランジスタ２２ｂで電流に変換された信号が負
の出力電流１８として出力端子１７へと出力される。即
ち、図４と同様に、Ｈ端子１４及びＬ端子１５に制御信
号を送れば、正負の信号を読み出すことができる。

【００８７】実施例３．実施例１は入力画像の中に注視
したいパターンが１個の場合であるが、２個以上ある場
合でも検出することは可能である。例えば、図１１の四
角画像５８と二重線５９との画像に相当する１次元パタ
ーンを順次送り、それぞれのパターンで四角画像５８と
二重線５９との画像を検出してアクセス領域（読み出し
領域）を複数設定し、順にその領域を読み出せばよい。
あいまいな領域が複数現れた場合も、読み出した後、後
段に接続する画像処理プロセッサ等で正確に判定するよ
うにしてもよい。

【００８８】実施例４．実施例１で注視する領域は演算
なしで読み出したが、輪郭強調などの画素間演算を行い
ながら読み出しても良い。輪郭強調の場合、実施例１の
第２のスキャナ３もランダムスキャナを用いる。実施例
１のステップ６で、読み出す領域の行に第１及び第２の
スキャナ２、３で１次元パターン｛＋１，−１，０，
０，・・・・｝を制御信号として送出し、読み出せばよ
い。すると実施例１の二重線の部分画像３８の代わりに
二重線の輪郭強調した部分画像が得られる。

【００８９】なお、上記実施例１乃至４において、図１
の閾値処理回路に読み出している領域に応じて閾値のレ
ベルを調整する手段を付加することにより、画像検出装
置として予想される画像の強度分布（入力効率）を補正
することが可能となる。例えば、レンズを用いて画像を
センサセルアレイに照射する場合、中心に比べ周辺が暗
くなる傾向にある。そこで、閾値のレベルを周辺に対し
て低くしておけばよい。

【００９０】実施例５．以下、本発明の別の実施例につ
いて説明する。図１の画像検出装置において、閾値処理
回路９を最大値検出回路あるいは最小値検出回路に置き
換える。最大値検出回路であれば、パターンマッチング
を実行したときその相関信号が最大の位置を検出し、そ
の領域の部分画像を検出することになり、最大値検出回
路であれば、パターンマッチングを実行したときその相
関信号が最小の位置を検出し、その領域の部分画像（相
関のない部分）を検出することが可能となる。画像検出
の手順としては、図１２のステップ４で最大値あるいは
最小値検出処理を行えばよい。

【００９１】なお、上記実施例１乃至５において、セン
サセルをリセットしてから画像を読み出すまでの時間に
ついて説明しなかったが、図１４のように、センサセル
をリセットしてから部分画像を読み出すまでの時間をそ
の部分の明るさに応じて設定する回路５２を付加しても
よい。注視する部分がかなり明るいときは、蓄積時間を
短くすることにより画素信号の飽和を避けることができ
る。逆に注視する部分が暗いときは、蓄積時間を長くし
検出のＳ／Ｎを向上させることができる。また複数の領
域を注視する場合は、領域によって蓄積時間を変えても
よい。さらに、蓄積時間の設定に同期して、Ａ／Ｄ変換
器の変換レンジを変えれば広い範囲の出力電流、即ち明
るさの範囲の広い画像を検出することができる。

【００９２】実施例６．上記実施例１乃至５のステップ
３で、パターンマッチングを行い閾値処理回路（あるい
は最大値、最小値検出回路）９へ読み出す時に実際のセ
ンサセルアレイの分解能より粗い分解能にする。即ちス
キャナ２、３、４で１行分転送する毎に読み出すのでは
なく、２行以上転送してから読み出すようにすれば行方
向の分解能を下げれる。列方向はＭＵＸでとびとびの列
のゲートのオン時間だけを長くし、その列の信号だけア
ンプ、Ａ／Ｄ変換器まで伝わるようにすればよい。この
ようにパターンマッチングの時に分解能を低下させ、ス
テップ６での読み出しをセンサセルアレイの分解能通り
あるいは少なくともパターンマッチング時の分解能より
高くすれば画像検出が高速に行え、且つ画像検出の精度
も維持可能となる。

【００９３】実施例７．以下、本発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１５は、図１の３つのスキャナの代
わりにロジック回路を用いた例である。図において、セ
ンサセルアレイを構成するＨ端子、Ｌ端子及びＣ端子に
印加される電圧はロジック回路３９から供給される。ス
キャナから供給のときは固定されたベクトルをシフトさ
せながら順次供給されていたが、ロジック回路を用いる
と任意のベクトルを順次供給できるようになる。即ち、
実質任意の行に任意の電圧（制御信号）を時系列に供給
可能となる。例えば、＋１と−１が同じ個数ずつ繰り返
して並ぶパターンにおいて、その個数を変えたものを順
に供給すれば画像の空間直交変換が実行できる。また、
読み出す時も同様で、決定された読み出し領域に相当す
る行のＨ端子、Ｌ端子に所望の信号を供給し、決定され
た読み出し領域に相当する列のＭＵＸの端子に信号を供
給すれば、部分画像を読み出すことが可能である。直交
変換やフーリエ変換された画像を読み出す時はロジック
回路を用いた方が高速に且つ簡便に処理可能である。

【００９４】実施例８．以下、本発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１６はセンサセルアレイを構成する
複数のセンサセルの一部に色フィルタを有するセンサセ
ルを配置した模式図である。ここでは１０×１０のセン
サセルの例である。図中(a)において、センサセルアレ
イ１の中に例えば赤フィルタを有するセンサセル１３ａ
を分散して配置している。例えば注視したい対象が赤に
おいて特徴的なパターンを有する場合、さらに具体的な
例としては赤信号を含むような画像や赤い服を着用した
人の検出等、赤フィルタを有するセンサセルのうち赤フ
ィルタを有するセンサセル１３ａのみを用いてパターン
マッチングを行えばよい。注視部分の読み出しのときは
フィルタを有さないセンサセルを用いれば赤に注目して
検出された領域の通常の画像が検出できる。

【００９５】なお、上記実施例の図１６(a)では、赤フ
ィルタを有するセンサセル１３ａを分散して配置した例
について示したが、図中(b)のように赤フィルタを有す
るセンサセル１３ａを局所的に配置してもよい。また、
色フィルタとしては、緑や青の他の色でもよい。

【００９６】実施例９．以下、本発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１７はセンサセルアレイを構成する
複数のセンサセルに色フィルタを有するセンサセルを配
置した模式図である。ここでは１０×１０のセンサセル
の例である。図において、センサセルアレイ１を構成す
るセンサセル１３は赤フィルタを有するセンサセル１３
ａ、緑フィルタを有するセンサセル１３ｂ、青フィルタ
を有するセンサセル１３ｃを順に並べて配置している。
パターンマッチングは上記実施例８で赤に注目したよう
に特定の色情報のみを用いるてもよいし、すべての色の
和に対して行ってもよい。一方、画像読み出し時は赤、
緑、青のフィルタを利用してカラー画像の検出も可能で
ある。

【００９７】実施例１０．以下、本発明の一実施例を図
について説明する。図１８は図１の画像検出装置の出力
回路にメモリと演算回路を設けた画像検出装置の構成図
を示す。図において、メモリ５３はセンサセルの数に応
じた数値を記憶したり、注視領域の部分画像を記憶す
る。演算回路５４はデータ間の演算を行う。演算は記憶
されたデータ間であってもよいし、読み出されたデータ
とメモリ内のデータとの間で行われてもよい。

【００９８】例えば、照射光をなしにして各センサセル
の信号を読み出しメモリ５３に記憶する。これはセンサ
セルアレイの固定ノイズを意味する。次に部分画像を読
み出すときには、各セルに対応した記憶値を減算すれ
ば、固定ノイズの除去された画像を最終的に出力するこ
とができる。

【００９９】その手順を図１９に示す。図１２のフロー
チャートと異なるのは光生成キャリアを蓄積する（ステ
ップ１０４）前に固定ノイズ分の画像をメモリ内に記憶
しておくこと（ステップ１０２、１０３）及び最後に
（ステップ１０９）ノイズ分を除去することである。固
定ノイズの除去は受光素子あるいは受光素子回路の特性
に起因する信号のばらつきを補正することを意味してい
る。

【０１００】また、別の例としては、画像の平均化処理
がある。まず、パターンマッチングにより注視したい領
域を決定した後、その領域の画素信号を読み出しメモリ
５３に記憶する。次にもう１度同じ領域を読み出しメモ
リ内の異なる領域に記憶する。この処理を所望の回数繰
り返す。即ち、複数枚の部分画像を記憶する。次に記憶
された複数の画像の平均化を行う。もちろん読み出すた
びに前の画素信号に加えていき、最後に回数で割るよう
にしてもよい。

【０１０１】実施例１１．以下、本発明の他の実施例を
図について説明する。図２０は図１８の画像検出装置に
おける演算回路が重心計算を行う回路で置き換えた画像
検出装置の構成図である。図において、センサセルに背
景が黒でその中にスポットが１個だけ含むような画像が
照射された時、制御パターン３５でそのスポット径を規
定して検出された部分画像３８とこれを記憶するメモリ
４０と、スポットの重心位置を計算する回路４１で構成
されることが分かる。

【０１０２】次に、動作を説明する。全体は、パターン
マッチング、読み出し領域の決定、部分画像の読み出
し、重心計算から構成される。まず図２０の３５の制御
パターンを用いて相関演算を実行する。出力信号におい
てはスポットがある位置で強い相関信号が表れる。この
相関信号に閾値処理すればスポットの位置が得られる。
次ぎにスポットの大きさを考慮して読み出し領域を決定
する。それからスキャナとＭＵＸのランダム性を活用し
てスポットを含む部分領域を読み出しメモリに記憶す
る。最後に記憶画像データ（画素信号Ｗij、Ｘ座標Ｘi
j、Ｙ座標Ｙij）に対し次式(5)、(6)のデジタル計算を
実行する。Ｘc＝（ΣＷijＸij）／（ΣＷij）・・・・(5) Ｙc＝（ΣＷijＹij）／（ΣＷij）・・・・(6) （Ｘc，Ｙc）はスポットのピーク座標、すなわち重心座
標を表すがその分解能はセンサセルアレイのデバイスの
分解能より高くなる。

【０１０３】なお、本実施例では背景が黒でその中に１
つのスポットという明確な画像の例であったが、背景が
存在する場合は、スポットのみ相関が高くなるような制
御パターンを選ぶあるいは相関信号を閾値処理する際の
閾値をうまく設定してやれば同様の機能が実現できる。

【０１０４】なお、上記実施例において、センサセルア
レイの位置を検出したい光スポットの波長は透過し、背
景光の波長は透過しないような光学フィルタを重ねるよ
うにしてもよい。例えば近赤外光のスポットの位置を検
出する場合、可視光カットフィルタを重ねれば自然光を
取り除くことができ、位置検出の精度が向上する。

【０１０５】また、上記実施例では重心計算によりスポ
ットのピーク座標を求めたが、スポットのプロファイル
関数を仮定しその関数へのフィッティングによりピーク
座標を求めるようにしてもよい。この場合は図２０の重
心計算回路４１を汎用デジタル演算回路に置き換えれば
よい。

【０１０６】さらに、画像を入力するためのレンズなら
びに光学系補正手段を付加すると大きな画像を検出でき
る。図２１には図２０の画像検出装置に光学系補正手段
５５を付加した図を示す。レンズを用いて広い平面の中
に現れるスポット位置を検出する場合、対象平面の座標
系は光学系の歪みによりセンサセルアレイ上で歪むこと
になる。図２０の重心計算の出力はセンサセルアレイ上
の位置なので、その値に光学系の歪み成分の補正を施せ
ば、対象平面上での座標を得ることができる。補正は補
正式を用いてもよいし、座標の対応関係を示す表を用い
てもよい。このような構成にすることにより、大型の広
い範囲の画像を精度良く検出できる。

【０１０７】実施例１２．以下、本発明の他の実施例を
図について説明する。図２２は図１４の構成のセンサセ
ルアレイにおける相関演算で用いる制御パターンの別の
例を示す。図において、センサセルアレイへの照射画像
（入射光Ｗij）２０として高い検出精度で(a)〜(c)の３
つのスポットを考え、この中の(b)を検出するための制
御パターン３５として、次のような設定を行う。正の値
の両側は負の値にする。正の値の幅（図中の両方向矢
印）は検出したいスポット幅に設定する。この制御パタ
ーンに対し図２２(a),(b),(c)の各大きさのスポットが
入力されたとき、相関出力は(a)中、(b)大、(c)小とな
り、(b)が検出できることになる。また、そこで適当な
レベルで閾値処理すれば、特定の大きさのスポットが存
在するか検出できる。存在すれば、その部分画像を読み
出し重心計算などによりそのピーク座標を計算すればよ
い。同様に閾値を比較的小さく設定すれば、特定の大き
さ以下のスポットが検出できる。

【０１０８】実施例１３．以下、本発明の一実施例を図
について説明する。図２３は本発明による画像検出装置
の構成図である。図において、光源４２より発せられた
発散光６０は、拡散スクリーン４３上に像を形成し、レ
ンズ４４を介して、画像検出装置４５のセンサセルアレ
イ上で結像する。ここで、画像検出装置４５は受光部で
あるセンサセルアレイから出力装置までの構成を示す。

【０１０９】次に、動作を説明する。光源４２からの発
散光２０はスクリーン４３上にスポットを形成する。そ
のとき光源４２がスクリーン４３に近づくとスポットは
小さくなり、離れると大きくなる。スクリーン４３上の
スポットはレンズにより画像検出装置４５のセンサセル
アレイ上に照射される。画像検出装置では、上記実施例
１２で詳述したように、制御パターンを用いて特定のス
ポット径のスポットを検出する。このとき、光源をスク
リーンに近づけたときのスポット径に対応した値に図２
２の制御パターン３５の正の幅（矢印の幅）を設定すれ
ば、光源がスクリーンに近づいたときのみそのスポット
を検出し、その座標を求めることができる。

【０１１０】実施例１４．以下、本発明の他の実施例を
図について説明する。上記実施例１３の画像検出装置と
して、図２０の画像検出装置を用い、出力回路のメモリ
に接続された演算回路を加算演算回路とする。メモリの
中に記憶される画像はスポットのみを含むので、その画
素信号を合計すればスポットの全パワーが得られる。そ
こでスポットを形成する光源に強度変調機構を設けれ
ば、その変調信号をこの装置は検出できることになる。
即ち、全パワーの強度変化を信号として時系列にセンサ
セルアレイに送れば、強度変化により情報を伝達できる
ことになる。

【０１１１】さらに、上記実施例にメモリに加算演算回
路を接続するとともにセンサセルから部分読み出しする
領域を表す座標を記憶する手段を設ける。あるいは部分
読み出しした領域の画像をその座標とともにメモリに記
憶させるようにする。スポットの全パワーが変化したと
きその領域の座標を前の時間と比べる。異なる領域で生
じた変化は、スポット入力系（レンズなどの特性）の不
均一性によるものあるいは、像が移動しているものと判
断できる。そして例えばスポット入力系（レンズなどの
特性）の不均一性によるものであれば、同じ領域で生じ
た変化のみを、スポットを形成する光源から送られた信
号として検出する。上記の画像検出の手順を図２４にフ
ローチャートで示す。

【０１１２】実施例１５．以下、本発明の一実施例を図
について説明する。図２５は本発明による文字認識機能
を有する画像検出装置の例を示した構成図である。図に
おいて、光スポットを含む部分画像を順次メモリ４０に
記憶し、各時間の光スポットの座標を重心計算回路４１
で求め、その各時間毎に検出される光スポットの座標列
をメモリ４６で記憶させ、その情報をもとに文字認識手
段４７において文字認識を行う。図２６に文字認識の手
順をフローチャートで示す。

【０１１３】次に、動作を説明する。まず空間の平面上
に光スポットを形成する。このスポットはレンズなどを
介してリセットされた（ステップ３０１）センサセルア
レイ１に照射される（ステップ３０２）。センサセルア
レイ１においてはパターンマッチング機能により画像の
なかでスポットが存在する領域を検出する（ステップ３
０３〜３０７）。領域が決まればその部分画像を読み出
しメモリ４０に記憶する（ステップ３０８）。スポット
を含む部分画像に対し重心計算を実行すればスポットの
ピーク座標がセンサセルアレイより高い分解能で検出で
きる（ステップ３０９）。平面上を移動するスポットに
対し上記座標検出を繰り返せば（ステップ３１０でＹＥ
Ｓ）スポットの軌跡の座標が得られるので、メモリ４６
に記憶する。文字を入力する場合は、平面上で文字が形
成できるように光スポットを移動させればよい。そのと
き入力文字の軌跡がその筆順を含めて得られる。得られ
た軌跡は文字認識手段４７に送られ文字の認識を実行す
る（ステップ３１１）。この文字認識手段は回路などの
ハードウエアでもコンピュータ上のソフトウエアでもか
まわない。また文字認識においては学習機能を有するニ
ューラルネットワークを利用してもかまわない。

【０１１４】実施例１６．上記実施例において、空間の
平面として拡散スクリーン、光スポットを形成するもの
として発散光源、センサセルアレイの制御パターンとし
て図２２中の３５を用いても実現できる。この場合は発
散光源をスクリーンに近づけたときのみ光スポットとし
て検出されることになる。これにより複数のストローク
からなる文字の入力において、ストロークの分離が発散
光源をスクリーンから遠ざけるだけで実現できることに
なる。このような構成により、画像表示装置を兼ねた画
像検出装置また、屋外等で使用可能な大型スクリーン表
示装置上での画像検出等が可能となる。

【０１１５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
画像検出装置において、二次元アレイ状に配置した受光
素子回路の行毎の制御端子と列毎の出力端子を共通にし
たので、画素間の演算が可能となる。また、出力領域設
定手段と、該出力領域設定手段の情報をもとに前記制御
回路に備えた特定の受光素子の信号を出力回路へ転送す
る手段と、該出力領域設定手段の情報をもとに前記出力
回路に備えた受光部の特定の領域の信号を外部へ出力さ
せるための手段とを備えたので、部分読み出しする領域
をハードウエア上で高速に実現でき、所望の画像のみを
高速に検出することができる。さらに、後段に接続する
画像処理プロセッサにとっても、あらかじめ対象が切り
出されているのでその負荷を小さくすることが可能とな
る。

【０１１６】請求項２の発明によれば、請求項１におい
て、制御回路に備えた任意の受光素子の信号を出力回路
へ転送する手段が、受光素子の信号を出力回路へ転送す
るための複数の制御信号を時系列に受光素子回路の制御
端子へ送出する回路から構成されるので、時系列に送出
する制御信号により任意の受光素子の信号のみを即ち所
望の領域の行に配置した受光素子の信号のみを出力回路
に転送することが可能となる。

【０１１７】請求項３の発明によれば、請求項２におい
て、受光素子の信号を出力回路へ転送するための複数の
制御信号を時系列に受光素子回路の制御端子へ送出する
回路が、ロジック回路から構成されるので、時系列に送
出する制御信号をＡＮＤ、ＯＲ等の回路で簡便に設計可
能となり、性能の高い画像検出装置を提供することがで
きる。

【０１１８】請求項４の発明によれば、請求項２におい
て、受光素子の信号を出力回路へ転送するための複数の
制御信号を時系列に受光素子回路の制御端子へ送出する
回路が、特定の受光素子の正の出力端子に制御信号を送
出する第１のスキャナと、受光素子の負の出力端子に制
御信号を送出する第２のスキャナと、受光素子の電荷を
初期状態に設定するリセット端子に制御信号を送出する
第３のスキャナとを備えたので、第１のスキャナによる
受光素子の正の信号の出力回路への転送を端以外の任意
の場所から始めたり終わることができるため、容易に部
分画像を読み出すことが可能となり、性能の高い画像検
出装置を提供することができる。

【０１１９】請求項５の発明によれば、請求項４におい
て、第２のスキャナが任意の受光素子の負の出力端子に
制御信号を送出するスキャナであるので、第１及び第２
のスキャナによる受光素子の正負の信号の出力回路への
転送を端以外の任意の場所から始めたり終わることがで
きるため、第１及び第２のスキャナを同期させて駆動さ
せれば、画像の中の所望の領域一部分を選択的に且つ輪
郭検出等の特殊な画像処理を施した画像検出が可能とな
り、性能の高い画像検出装置を提供することができる。

【０１２０】請求項６の発明によれば、請求項１乃至５
のいずれかにおいて、出力回路が、複数の受光素子のう
ち特定の受光素子の信号を読み出すマルチプレクサ回路
と、該マルチプレクサに接続された増幅器と、該増幅器
に接続されたアナログデジタル変換器と、該アナログデ
ジタル変換器の出力を演算する演算回路とを備えたの
で、設定された領域の受光部からの画像出力を所望の列
のみ選択的に読み出すことが可能となり、性能の高い画
像検出装置を提供することができる。

【０１２１】請求項７の発明によれば、請求項６におい
て、出力回路に備えた演算回路が閾値処理を行う演算回
路であって、該閾値処理を行う演算回路の出力により領
域設定手段での領域が設定されるので、閾値処理によっ
て例えば輪郭検出、パターンマッチング等所望の画像の
有無が判断され、所望の画像を含む領域の設定が可能と
なる。

【０１２２】請求項８に係る画像検出装置によれば、請
求項７において、閾値処理を行う演算回路に閾値レベル
設定手段を備えたので、領域に応じて閾値レベルを設定
することで可能となり、画像入力系の場所等に起因する
入力効率のばらつきを補正することが可能となり、精度
の高い画像検出機能を有する画像検出装置を提供するこ
とができる。

【０１２３】請求項９の発明によれば、請求項６におい
て、出力回路に最大値処理あるいは最小値処理を行う演
算回路を備えたので、パターンマッチングにおける相関
の強弱を判断して出力画像領域を設定することが可能と
なる。

【０１２４】請求項１０の発明によれば、請求項１乃至
９のいずれかにおいて、制御回路に受光素子に電荷を蓄
積する時間を制御する手段を備えたので、検出できる画
像の明るさのダイナミックレンジを拡げることができ
る、性能の高い画像検出装置を提供することができる。

【０１２５】請求項１１の発明によれば、請求項１乃至
１０のいずれかにおいて、出力回路に、出力された信号
を記憶させるメモリとメモリ内の信号間あるいは出力さ
れた信号とメモリ内の信号との間で演算を行う演算装置
とをさらに備えたので、出力された信号間での演算を可
能とし、例えば、固定ノイズ成分を取り除く処理や、複
数枚の検出画像の平均化処理等が可能となり、性能の高
い画像検出装置を提供することができる。

【０１２６】請求項１２の発明によれば、請求項１乃至
１１のいずれかにおいて、受光部を構成する複数の受光
素子の少なくとも一部に色フィルタを配置したので、例
えば特定の色に注目して画像検出を行う等注視画像に特
徴的な色を利用した処理が可能になり、性能の高い画像
検出装置を提供することができる。

【０１２７】請求項１３の発明によれば、請求項１２に
おいて、受光部を構成する複数の受光素子が赤、緑、青
のいずれかのフィルタを搭載した受光素子であるので、
カラー情報に対する画像処理及び画像検出を可能にす
る。

【０１２８】請求項１４の発明によれば、請求項１１に
おいて、出力回路に備えたメモリ内の信号間あるいは出
力された信号とメモリ内の信号との間で演算を行う演算
装置に画像座標位置検出手段を備えたので、計算された
画像座標位置を用いれば所望の領域の画像のみを出力さ
せる際の領域設定が容易に且つその精度が向上する。

【０１２９】請求項１５の発明によれば、請求項１４に
おいて、点光源から発せられ、スクリーン上で拡散させ
られた発散光による画像を受光部で結像させる光学レン
ズをスクリーンと受光部との間に配置したので、点光源
とスクリーンの距離で大きさの変化する画像を光学レン
ズを用いて受光部に照射でき、点光源による画像を所望
の範囲で精度よく検出できる。

【０１３０】請求項１６の発明によれば、請求項１４ま
たは１５において、画像の受光部での全強度を検出する
手段をさらに備えたので、同種の画像で強度変化により
表現された情報の検出や、全強度を用いて画像強度の規
格化が可能となる。

【０１３１】請求項１７の発明によれば、請求項１６に
おいて、画像の受光部での全強度を検出する手段にメモ
リを備え、強度変化を演算する演算装置を備えたので、
強度変化が同じ領域で生じたか判断でき、これにより画
像の移動や画像入力系の不均一等を検出することができ
る。

【０１３２】請求項１８の発明によれば、請求項１４乃
至１７のいずれかにおいて、画像座標位置検出手段によ
って検出された座標を記憶するメモリと該メモリに記憶
された座標データをもとにパターン認識を行う手段をさ
らに備えたので、メモリに記憶された座標データは画像
の移動軌跡に関する情報を有し、この情報をパターン認
識手段に提供することで、画像の移動軌跡のパターンマ
ッチング例えば文字の筆順情報に基づく文字検出等が可
能となり、性能の高い画像検出装置を提供することがで
きる。

【０１３３】請求項１９の発明の画像検出方法によれ
ば、二次元アレイ状に配置した受光素子の電荷を初期状
態にリセットする第１のステップ、照射された画像によ
り受光素子内に生成された電荷を蓄積する第２のステッ
プ、蓄積電荷量を各要素とする行列と注視画像に対応す
るベクトルとの相関演算を実行する第３のステップ、相
関演算の結果を用いて特定の演算処理を行う第４のステ
ップ、第４のステップの演算処理の結果から注視画像を
含むように画像の出力領域を決定する第５のステップ、
及び決定した領域の各画像信号を読み出す第６のステッ
プを備えたので、蓄積電荷量を各要素とする行列と注視
画像に対応するベクトルの相関演算により注視領域が検
出できこれにより画像の一部即ち注視領域のみの出力が
可能となり、高速且つ高精度の画像検出方法を提供する
ことができる。

【０１３４】請求項２０の発明によれば、請求項１９に
おいて、第４のステップにおいて、相関演算の結果を用
いて行う特定の演算処理が閾値処理であるので、閾値処
理によって例えば輪郭検出、パターンマッチング等所望
の画像の有無が判断され、所望の画像を含む領域を設定
することができ、画像の一部のみの検出が可能となる。

【０１３５】請求項２１の発明によれば、請求項１９に
おいて、第４のステップにおいて、相関演算の結果を用
いて行う特定の演算処理が最大値処理あるいは最小値処
理であるので、最大値処理あるいは最小値処理によって
相関の強弱が判断され、相関の強い領域のみの出力設定
あるいは相関の強い領域を含まない領域（相関の弱い領
域）の出力設定等画像の一部のみの検出が可能となる。

【０１３６】請求項２２の発明によれば、請求項１９乃
至２１のいずれかにおいて、相関演算を実行する第３の
ステップにおいて相関演算を複数の受光素子単位（画
素）で行い、低い分解能としたので、高速な処理を可能
にし、一方、決定した領域の各画素信号を読み出す第６
のステップにおいて第３のステップよりも高い分解能と
したので、読み出す画像の精度（分解能）を維持でき
る。

【０１３７】請求項２３の発明によれば、請求項１９乃
至２３のいずれかにおいて、第６のステップの後に、読
み出された画像信号のばらつきを受光素子特性により補
正する第７のステップを備えたので、読み出し信号に含
まれる固定ノイズ成分を取り除くことができ、精度の高
い画像検出方法を提供することができる。

【０１３８】請求項２４の発明によれば、請求項１９乃
至２３のいずれかにおいて、第６のステップの後に、読
み出された画像信号を記憶するステップと、該記憶され
た信号を用いて演算するステップとをさらに備えたの
で、ノイズ成分の検出除去が可能となり信頼性の高い画
像を得ることができる。また、画像間の演算により後段
の画像処理で必要な処理等出力画像の加工が容易とな
る。

【０１３９】請求項２５の発明によれば、請求項２４に
おいて、記憶された信号を用いて演算するステップにお
いて、演算が平均化処理であるので、平均化された画像
が得られ、ノイズ成分を除去でき、精度の高い画像検出
方法を提供することができる。

【０１４０】請求項２６の発明によれば、請求項２４に
おいて、記憶された信号を用いて演算するステップにお
いて、演算が画像の位置を計算する演算であるので、計
算された画像座標位置を用いれば所望の領域の画像のみ
を出力させる際の領域設定が容易に且つその精度が向上
する。

【０１４１】請求項２７の発明によれば、請求項２６に
おいて、記憶された信号を用いて演算するステップにお
いて、演算がさらに画像の全強度を検出するための加算
であるので、加算により容易に全強度を計算でき、同種
の画像で強度変化により表現された情報の検出や、全強
度を用いて画像強度の規格化が可能となる。

【０１４２】請求項２８の発明によれば、請求項２７に
おいて、計算された画像位置の結果と検出された画像の
全強度のデータとを用いて、画像の強度変化及び画像位
置の変化を検出するステップを備えたので、画像の受光
部での全強度を検出する手段にメモリを備え、強度変化
を演算する演算装置を備えたので、強度変化が同じ領域
で生じたか判断でき、これにより画像の移動や画像入力
系の不均一等を検出できる。

【０１４３】請求項２９の発明によれば、請求項２６乃
至２８のいずれかにおいて、計算された画像位置の結果
を用いて、パターン認識処理を行うステップをさらに備
えたので、画像座標位置検出手段によって検出された座
標を記憶するメモリと該メモリに記憶された座標データ
をもとにパターン認識を行う手段をさらに備えたので、
メモリに記憶された座標データは画像の移動軌跡に関す
る情報を有し、この情報をパターン認識手段に提供する
ことで、画像の移動軌跡のパターンマッチング例えば文
字の筆順情報に基づく文字検出等が可能となり、高速且
つ高精度の画像検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による画像検出装置の構成
図である。

【図２】本発明の実施例１による画像検出装置のアレ
イ状に配置したセンサセルと周辺回路との構成を表わす
図である。

【図３】本発明の実施例１による画像検出装置のセン
サセルの構成を示す図である。

【図４】本発明の実施例１による画像検出装置のセン
サセルの具体的な構成を表す図である。

【図５】本発明の実施例１による画像検出装置のスキ
ャナを構成する伝送ゲートを用いたＤ型フリップフロッ
プの構成図である。

【図６】本発明の実施例１による画像検出装置のスキ
ャナを構成する伝送ゲートを用いたＤ型フリップフロッ
プの動作タイミングを表す図である。

【図７】本発明の実施例１による画像検出装置のスキ
ャナを構成する伝送ゲートを用いたＤ型フリップフロッ
プの端子を示す図である。

【図８】本発明の実施例１による画像検出装置のＤ型
フリップフロップを用いたスキャナの構成と動作を表す
図である。

【図９】本発明の実施例１による画像検出装置のＤ型
フリップフロップを用いたランダムスキャナの構成を表
す図である。

【図１０】本発明の実施例１による画像検出装置のマ
ルチプレクサ（ＭＵＸ）の構成図である。

【図１１】本発明の実施例１による画像検出装置の動
作手順を示す図である。

【図１２】本発明の実施例１による画像検出方法を示
すフローチャートである。

【図１３】本発明の実施例２による画像検出装置を構
成するセンサセルの他の構成図である。

【図１４】本発明の実施例５による画像検出装置の構
成図である。

【図１５】本発明の実施例７による画像検出装置の構
成図である。

【図１６】本発明の実施例８による画像検出装置のセ
ンサセルアレイの一部に色フィルタを有するセンサセル
を配置した例を示す図である。

【図１７】本発明の実施例９による画像検出装置のセ
ンサセルアレイの一部に色フィルタを有するセンサセル
を配置した例を示す図である。

【図１８】本発明の実施例１０による画像検出装置の
構成図である。

【図１９】本発明の実施例１０による画像検出方法の
フローチャートを表す図である。

【図２０】本発明の実施例１１による画像検出装置の
構成図である。

【図２１】本発明の実施例１１による画像検出装置の
別の構成図である。

【図２２】本発明の実施例１２による画像検出装置に
おける制御パターンを表す図である。

【図２３】本発明の実施例１２による画像検出装置の
構成図である。

【図２４】本発明の実施例１４による画像検出方法の
フローチャートを表す図である。

【図２５】本発明の実施例１５による画像検出装置の
構成図である。

【図２６】本発明の実施例１５による画像検出方法の
フローチャートを表す図である。

【図２７】従来の電荷転送素子を用いた画像検出装置
の構成を示す図である。

【図２８】従来の電荷転送素子を用いて光スポットの
座標を検出する画像検出装置の構成図である。

【図２９】従来の位置検出装置を用いて光スポットの
座標を検出する画像検出装置の構成を示した斜視図であ
る。

【図３０】従来の位置検出装置を用いて光スポットの
座標を検出する画像検出装置の断面構成図である。

【図３１】従来の文字認識機能を有する画像装置の構
成図である。

【符号の説明】

１センサセルアレイ、２スキャナ１、３
スキャナ２、４スキャナ３、５マルチプレクサ
（ＭＵＸ）、６制御回路、７アンプ、
８Ａ／Ｄ変換器、９しきい値処理回路、10
領域決定回路、 11 読み出しＭＵＸ、 12 読
み出し端子、13、13a、13b、13c センサセル、 14
Ｈ端子、 15 Ｌ端子、16 Ｃ端子、
17 ＯＵＴ端子、 18 出力電流、19 フォトデ
ィテクタ、 20 入射光Ｗij、21 チャージ用トラン
ジスタ、 22 ＡＭＩトランジスタ、23 ｈｉ−ＳＷ
（ハイスイッチ）トランジスタ、24 ｌｏ−ＳＷ（ロー
スイッチ）トランジスタ、25 ミラートランジスタ、
26 Ｄ端子、 27 Ｑ端子、28 Ｓ端子、 29
Ｒ端子、 30 クロック（ＣＬＫ）、31 クロッ
ク（ＣＬＫ）、 32 伝送ゲート、 33 ＮＯＲゲー
ト、34 Ｄ型フリップフロップ、 35 制御ベクトルパ
ターン、36 ランダムスキャナ、 37 ゲートトラン
ジスタ、 38 部分画像、39 ロジック回路、 40
メモリ、 41 重心計算回路、42 光源、 43
拡散スクリーン、 44 レンズ、45 画像検出装置、
46メモリ、 47 文字認識手段 51 リセット端子、 52 読み出し時間設定回路、
53 メモリ、54 演算回路、 55 光学系補正手段、
56 ｌｏ−ｏｕｔ（ローアウト）トランジスタ、 57
ｎＭＯＳトランジスタ、 58 四角の画像、 59 二重
線の画像、 60 発散光 101 画素、 102 フォトダイオード、 103 トラン
スファゲート、104 垂直電荷転送素子（ＣＣＤ）、 1
05 出力アンプ、106 水平電荷転送素子（ＣＣＤ）、
107 レーザ光源、 108 光ビーム、109 イメージ
センサ、 110 画素アドレス信号発生器、111 出力信
号処理ブロック、 112 光ビーム位置演算ブロック、1
13 乗算器、 114 加算累計器、 115 除算器、
116 位置、117 抵抗層、 118 光電変換層、
119 導電層、 120 基板、121 出力電極１、
122 出力電極２、 123 スキャナ、124 パソ
コン、 125 並列処理チップ、 126 ユーザインタフ
ェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新田嘉一尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社半導体基礎研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を吸収し生成された電荷を蓄積する受
光素子と受光素子の電荷を初期状態に設定する手段と出
力回路へ出力させる信号の正負の極性を制御する手段と
を備えた受光素子回路を二次元アレイ状に配置した受光
部と、該受光部で生成された電荷に応じた大きさの信号
を制御信号によって出力回路に出力させる制御回路とを
備えた画像検出装置において、前記二次元アレイ状に配置した受光素子回路の制御回路
と接続され前記制御信号が転送される制御端子を行毎に
共通にし、前記二次元アレイ状に配置した受光素子回路の出力回路
と接続され受光素子で生成された電荷に応じた大きさの
信号を転送する出力端子を列毎に共通にし、前記制御回路に複数の受光素子のうち特定の受光素子の
信号を出力回路へ転送する手段を備え、前記出力回路に複数の受光素子のうち特定の受光素子の
信号を読み出す外部へと出力するための手段を備え、前記受光部の特定の領域の信号を前記出力回路から外部
へ出力させるための領域設定手段を出力回路と制御回路
との間に設け、前記領域設定手段により設定した領域情報をもとに、前
記制御回路に備えた特定の受光素子の信号を出力回路へ
転送する手段及び前記出力回路に備えた特定の受光素子
の信号を出力回路から外部へと出力させる手段を介し
て、受光部の特定の領域の信号を出力させることを特徴
とする画像検出装置。
【請求項２】制御回路に備えた特定の受光素子の信号
を出力回路へ転送する手段が、受光素子の信号を出力回
路へ転送するための複数の制御信号を時系列に受光素子
回路の制御端子へ送出する回路から構成されることを特
徴とする請求項１に記載の画像検出装置。
【請求項３】受光素子の信号を出力回路へ転送するた
めの複数の制御信号を時系列に受光素子回路の制御端子
へ送出する回路が、ロジック回路から構成されることを
特徴とする請求項１に記載の画像検出装置。
【請求項４】受光素子の信号を出力回路へ転送するた
めの複数の制御信号を時系列に受光素子回路の制御端子
へ送出する回路が、特定の受光素子回路の正の出力端子
に制御信号を送出する第１のスキャナと、受光素子回路
の負の出力端子に制御信号を送出する第２のスキャナ
と、受光素子の電荷を初期状態に設定するリセット端子
に制御信号を送出する第３のスキャナとを備えたことを
特徴とする請求項２に記載の画像検出装置。
【請求項５】第２のスキャナが特定の受光素子回路の
負の出力端子に制御信号を送出するスキャナであること
を特徴とする請求項４に記載の画像検出装置。
【請求項６】出力回路が、複数の受光素子のうち特定
の受光素子の信号を読み出すマルチプレクサ回路と、該
マルチプレクサに接続された増幅器と、該増幅器に接続
されたアナログデジタル変換器と、該アナログデジタル
変換器の出力を演算する演算回路とを備えたことを特徴
とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像検出
装置。
【請求項７】出力回路に備えた演算回路が閾値処理を
行う演算回路であって、該閾値処理を行う演算回路の出
力により領域設定手段での領域が設定されることを特徴
とする請求項６に記載の画像検出装置。
【請求項８】閾値処理を行う演算回路に閾値レベル設
定手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の画像
検出装置。
【請求項９】出力回路に備えた演算回路が最大値処理
あるいは最小値処理を行う演算回路であって、該処理を
行う演算回路の出力により領域設定手段での領域が設定
されることを特徴とする請求項６に記載の画像検出装
置。
【請求項１０】制御回路に、受光素子に電荷を蓄積す
る時間を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項
１乃至９のいずれか１項に記載の画像検出装置。
【請求項１１】出力回路に、出力された信号を記憶さ
せるメモリとメモリ内の信号間あるいは出力された信号
とメモリ内の信号との間で演算を行う演算装置とをさら
に備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか
１項に記載の画像検出装置。
【請求項１２】受光部を構成する複数の受光素子の少
なくとも一部に色フィルタを配置したことを特徴とする
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像検出装
置。
【請求項１３】受光部を構成する複数の受光素子が
赤、緑、青のいずれかのフィルタを搭載した受光素子で
あることを特徴とする請求項１２項に記載の画像検出装
置。
【請求項１４】出力回路に備えたメモリ内の信号間あ
るいは出力された信号とメモリ内の信号との間で演算を
行う演算装置に画像座標位置検出手段を備えたことを特
徴とする請求項１１に記載の画像検出装置。
【請求項１５】点光源から発せられ、スクリーン上で
拡散させられた発散光による画像を受光部で結像させる
光学レンズをスクリーンと受光部との間に配置したこと
を特徴とする請求項１４に記載の画像検出装置。
【請求項１６】画像の受光部での全強度を検出する手
段をさらに備えたことを特徴とする請求項１４または１
５に記載の画像検出装置。
【請求項１７】画像の受光部での全強度を検出する手
段にメモリを備え、強度変化を演算する演算装置を備え
たことを特徴とする請求項１６に記載の画像検出装置。
【請求項１８】画像座標位置検出手段によって検出さ
れた座標を記憶するメモリと該メモリに記憶された座標
データをもとにパターン認識を行う手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に
記載の画像検出装置。
【請求項１９】光を吸収し生成された電荷を蓄積する
受光素子と該受光素子の電荷を初期状態に設定する手段
と出力回路へ出力させる信号の正負の極性を制御する手
段とを備えた受光素子回路を二次元アレイ状に配置した
受光部と、該受光部で生成された電荷に応じた大きさの
信号を制御信号によって出力回路に出力させる制御回路
とを備えた画像検出装置を用いた画像検出方法におい
て、受光素子の電荷を初期状態にリセットする第１のステッ
プ、照射された画像により受光素子内に生成された電荷を蓄
積する第２のステップ、蓄積電荷量を各要素とする行列と注視画像に対応するベ
クトルとの相関演算を実行する第３のステップ、相関演算の結果を用いて特定の演算処理を行う第４のス
テップ、第４のステップの演算処理の結果から注視画像を含むよ
うに画像の出力領域を決定する第５のステップ、及び決定した出力領域の各画像信号を読み出す第６のス
テップを備えたことを特徴とする画像検出方法。
【請求項２０】第４のステップにおいて、相関演算の
結果を用いて行う特定の演算処理が閾値処理であること
を特徴とする請求項１９に記載の画像検出方法。
【請求項２１】第４のステップにおいて、相関演算の
結果を用いて行う特定の演算処理が最大値処理あるいは
最小値処理であることを特徴とする請求項１９に記載の
画像検出方法。
【請求項２２】相関演算を実行する第３のステップに
おいて相関演算を複数の受光素子回路単位（画素）で行
い、低い分解能とし、決定した領域の各画素信号を読み
出す第６のステップにおいて第３のステップよりも高い
分解能とすることを特徴とする請求項１９乃至２１のい
ずれか１項に記載の画像検出方法。
【請求項２３】第６のステップの後に、読み出された
画像信号のばらつきを受光素子特性により補正する第７
のステップを備えたことを特徴とする請求項１９乃至２
２のいずれか１項に記載の画像検出方法。
【請求項２４】第６のステップの後に、読み出された
画像信号を記憶するステップと、該記憶された信号を用
いて演算するステップとをさらに備えたことを特徴とす
る請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載の画像検出
方法。
【請求項２５】記憶された信号を用いて演算するステ
ップにおいて、演算が平均化処理であることを特徴とす
る請求項２４に記載の画像検出方法。
【請求項２６】記憶された信号を用いて演算するステ
ップにおいて、演算が画像の位置を計算する演算である
ことを特徴とする請求項２４に記載の画像検出方法。
【請求項２７】記憶された信号を用いて演算するステ
ップにおいて、演算がさらに画像の全強度を検出するた
めの加算であることを特徴とする請求項２６に記載の画
像検出方法。
【請求項２８】計算された画像位置の結果と検出され
た画像の全強度のデータとを用いて、画像の強度変化及
び画像位置の変化を検出するステップを備えたことを特
徴とする請求項２７に記載の画像検出方法。
【請求項２９】計算された画像位置の結果を用いて、
パターン認識処理を行うステップをさらに備えたことを
特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の
画像検出方法。