JPH10262187A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 用途に応じて選択的な信号読み出しを可能と
し、これにより画像メモリの小容量化と画像処理速度の
高速化を図る。 【解決手段】 二次元撮像領域１１０に、垂直並列算術
論理ユニット１２０および水平並列算術論理ユニット１
３０を設け、制御回路１４０から上記各並列算術論理ユ
ニット１２０，１３０に対しコード化された選択制御信
号ＶＣＳ，ＨＣＳをそれぞれ供給し、各並列算術論理ユ
ニット１２０，１３０において上記コード化された選択
制御信号ＶＣＳ，ＨＣＳをもとに垂直選択パルス、リセ
ット選択パルスおよび水平選択パルスを生成して二次元
撮像領域１１０に与えるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号電荷をセル内
で増幅する増幅型ＭＯＳセンサを用いた固体撮像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像装置の一つとして、増幅
型ＭＯＳセンサを用いた固体撮像装置が提案されてい
る。この種の固体撮像装置は、各セル毎にフォトダイオ
ードで検出した信号をトランジスタで増幅するものであ
り、高感度という特徴を持つ。

【０００３】図１２は、増幅型ＭＯＳセンサを用いた従
来の固体撮像装置を示す回路構成図である。フォトダイ
オード１（１−１−１，１−１−２，〜，１−３−３）
の検出信号を増幅する増幅トランジスタ２（２−１−
１，２−１−２，〜，２−３−３）、信号を読み出すラ
インを選択する垂直選択トランジスタ３（３−１−１，
３−１−２，〜，３−３−３）、信号電荷をリセットす
るリセットトランジスタ４（４−１−１，４−１−２，
〜，４−３−３）からなる単位セルが行列２次元状に配
列されている。なお、図では３×３個のセルが配列され
ているが、実際にはこれより多くの単位セルが配列され
ている。

【０００４】垂直シフトレジスタ５から水平方向に配線
されている水平アドレス線６（６−１，６−２，６−
３）は垂直選択トランジスタ３のゲートに接続され、信
号を読み出すラインを決めている。この水平アドレス線
６は信号を読み出すラインを垂直方向に選択することか
ら垂直選択線とも呼ばれる。同様に、垂直シフトレジス
タ５から水平方向に配線されているリセット線７（７−
１，７−２，７−３）は、リセットトランジスタ４のゲ
ートに接続されている。増幅トランジスタ２のソースは
列方向に配置された垂直信号線８（８−１，８−２，８
−３）に接続され、その一端には負荷トランジスタ９
（９−１，９−２，９−３）が設けられている。

【０００５】垂直信号線８の他端は、水平シフトレジス
タ１０の選択パルスにより駆動される水平選択トランジ
スタ１９（１９−１，１９−２，１９−３）を介して水
平信号線１１に接続されている。

【０００６】図１３は、このデバイスの動作を示すタイ
ミングチャートである。水平アドレス線６−１をハイレ
ベルにするアドレスパルス１０１を印加すると、このラ
インの垂直選択トランジスタ３のみオンし、このライン
の増幅トランジスタ２と負荷トランジスタ９でソースホ
ロア回路が構成される。そして、増幅トランジスタ２の
ゲート電圧、即ちフォトダイオード１の電圧とほぼ同等
の電圧が垂直信号線８に現れる。

【０００７】次いで、水平シフトレジスタ１０から水平
選択パルス１０２（１０２−１，〜，１０２−３）を水
平選択トランジスタ１９に順次印加し、水平信号線１１
から１ライン分の信号を順次取り出す。１ライン分の信
号の読み出しが終わるとリセット線７−１をハイレベル
にするリセットパルス１０３を印加し、このラインのリ
セットトランジスタ４をオンして信号電荷をリセットす
る。

【０００８】この動作を、次のライン、その次のライン
と順次続けることにより、２次元状全ての信号を読み出
すことができる。ここで、フォトダイオード１の電位の
変化分とほぼ同等の変化分の電圧が垂直信号線８に現れ
る。フォトダイオード１の容量をＣｓ、垂直信号線８の
容量をＣｖとすると、信号電荷はＣｖ／Ｃｓ倍に増幅さ
れる。一般には、ＣｖはＣｓに比べ非常に大きい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の装置にあっては次のような問題があった。すなわち、
各セルの選択およびリセットを行うための水平アドレス
線６とリセット線７、および垂直信号線８はそれぞれ垂
直シフトレジスタ５および水平シフトレジスタ１０に接
続されている。そして、各セルの信号を読み出す際に
は、上記垂直シフトレジスタ５および水平シフトレジス
タ１０によりセルを順次選択することで、各セルの信号
を順次走査して読み出すようにしている。すなわち、各
セルの信号読み出し動作が撮像領域の全域にわたって順
次走査となるように一義的に定められる。このことは、
一般的な風景や人物像、原稿、図面などを単に画像情報
として読み出す場合には何ら問題を生じないが、用途に
よっては必ずしも適当ではない場合がある。

【００１０】例えば、半導体製品の製造行程において部
品の位置認識のために撮像情報を使用する場合には、部
品全体の画像は必要なくエッジ部分の画像さえ得られれ
ばよい。この場合、理想的には全撮像領域のうちの特定
領域の画像のみを読み出すことができさえすればよい
が、前記従来の固体撮像装置ではこのような読み出し領
域を部分的に特定した読み出しを行うことができない。

【００１１】そこで従来では、全撮像領域の信号を順次
走査によりもれなく読み出して画像メモリに一旦記憶
し、この画像メモリに記憶された画像信号を選択的に読
み出すことで所望の部分画像を得るようにしている。と
ころが、このような構成では、少なくとも１フレーム分
の画像信号を記憶するための大容量の画像メモリが必要
となり、これにより装置構成の大型化とコストアップを
招く。また、全撮像領域の信号を一旦画像メモリに全て
取り込んだ後に、選択的に読み出して画像認識などの必
要な画像処理を行うようにしているため、最終的な認識
情報等が得られるまでに多くの時間がかかり、処理速度
の高速化を図り難い。

【００１２】この発明は上記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、用途に応じて選択的な
信号読み出しを可能とし、これにより画像メモリの小容
量化と画像処理速度の高速化を図ることができる固体撮
像装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は次のような手段を講じたものである。 （１）半導体基板上に、光電変換のためのフォトダイオ
ード，このフォトダイオードの出力をゲートに入力する
増幅トランジスタ，この増幅トランジスタと直列に接続
された垂直選択トランジスタ，及びフォトダイオードの
信号を排出するリセットトランジスタからなる単位セル
を行列２次元状に配列してなる撮像領域と、前記垂直選
択トランジスタのゲートに接続され行方向に配置された
複数の垂直選択線と、前記増幅トランジスタの電流を読
み出す列方向に配置された複数の垂直信号線と、これら
の垂直信号線の一端に設けられた複数の負荷トランジス
タと、前記垂直信号線の他端に設けられた複数の水平選
択トランジスタと、前記水平選択トランジスタを介して
前記垂直信号線から信号電流を読み出す水平信号線とを
設けた固体撮像装置において、ランダム駆動制御回路を
設け、この回路により、予め与えられた選択制御情報に
応じて、前記複数の垂直選択線をランダムに駆動すると
ともに前記複数の水平選択トランジスタのゲートにラン
ダムに選択パルス信号を与えるようにしたものである。

【００１４】このようにすることで、撮像領域の各セル
を位置的にあるいは順序的にランダムに選択してその信
号を読み出すことが可能となり、これにより用途に応じ
た最適な信号読み出しを行うことができる。

【００１５】（２）前記ランダム駆動制御回路は、前記
撮像領域を部分的に特定して、この特定した領域に対応
する垂直選択線および水平選択トランジスタをそれぞれ
順次駆動することを特徴とする。このようにすること
で、全撮像領域のうち必要な領域の画像信号のみを読み
出すことができる。これにより画像メモリの小容量化を
図ることができる。

【００１６】（３）前記ランダム駆動制御回路は、前記
撮像領域中の垂直方向、水平方向および斜め方向のうち
少なくとも一方向の線状領域を特定して、この特定した
線状領域に対応する垂直選択線および水平選択トランジ
スタをそれぞれ順次駆動することを特徴とする。このよ
うにすることで、全撮像領域のうち必要とする線状部分
の画像信号のみを特定して読み出すことができる。この
線状領域の画像信号はそのまま、例えば部品のエッジの
位置認識に使用することができる。

【００１７】（４）前記ランダム駆動制御回路は、前記
撮像領域を三角形状、四角形状、それよりも角数の多い
多角形状、円形状およびリング状のうち少なくとも一つ
の形状に特定して、この特定した形状の領域に対応する
垂直選択線および水平選択トランジスタをそれぞれ順次
駆動することを特徴とする。このようにすることで、全
撮像領域中から必要とする種々様々な形状の領域を部分
的に選択してその画像信号のみを読み出すことができ
る。

【００１８】（５）前記ランダム駆動制御回路は、前記
撮像領域の全域もしくは特定領域をジグザグにスキャン
するべく、この対象領域に対応する垂直選択線および水
平選択トランジスタをそれぞれ駆動することを特徴とす
る。このようにすることで、画像メモリ上をジグザグス
キャンした場合と全く等価な画像信号を撮像領域から直
接読み出すことが可能となる。このジグザグスキャンに
より得られた画像信号は、例えばＪＰＥＧ（joint phot
ographic coding experts group ）やＭＰＥＧ２（movi
ng picture experts group２）等の画像符号化方式を採
用した符号器に入力すると、そのまま離散コサイン変換
（ＤＣＴ：discrete cosine transform ）処理を行うこ
とができ、これにより高速度の画像符号化が実現でき
る。

【００１９】（６）前記ランダム駆動制御回路は、前記
撮像領域の全域もしくは特定領域を所定のセル間隔で間
引きしてスキャンするべく、この対象領域に対応する垂
直選択線および水平選択トランジスタをそれぞれ駆動す
ることを特徴とする。このようにすることで、撮像領域
から画像信号を読み出した時点で既に画素の間引きがな
された低解像度の画像信号を得ることができる。これ
は、それほど高解像度の画像信号を必要としない用途に
使用する場合に好適である。

【００２０】（７）前記ランダム駆動制御回路は、予め
与えられた選択制御情報に応じてコード化された垂直駆
動制御信号および水平駆動制御信号をそれぞれ発生する
制御信号発生回路と、この制御信号発生回路から発生さ
れた垂直駆動制御信号を前記垂直選択線に対応する数の
駆動信号に変換し、この駆動信号を各垂直選択線に与え
るための垂直駆動信号変換回路と、前記制御信号発生回
路から発生された水平駆動制御信号を前記水平選択トラ
ンジスタに対応する数の選択パルス信号に変換し、この
選択パルス信号を各水平選択トランジスタのゲートに与
えるための水平駆動信号変換回路とを備えたことを特徴
とする。

【００２１】このようにする構成すると、制御信号発生
回路から垂直駆動信号変換回路および水平駆動信号変換
回路に供給する駆動制御信号のビット数を、撮像領域を
構成するセルの行数および列数よりも少なくすることが
でき、これにより駆動制御信号を制御信号発生回路から
垂直選択線および水平選択トランジスタに供給するため
の信号ライン数を低減して、回路構成の簡単小型化を図
ることができる。

【００２２】（８）前記ランダム駆動制御回路は、前記
撮像領域、垂直選択線、垂直信号線、負荷トランジス
タ、水平選択トランジスタおよび水平信号線と共に、共
通の半導体基板上に設けられることを特徴とする。この
ようにすることで、駆動制御回路を一体化したより小型
の個体撮像装置を提供とすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は、この発明に係わる増幅型Ｍ
ＯＳセンサを使用した固体撮像装置の第１の実施形態を
示す要部構成図である。なお、同図において前記図１２
図と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略す
る。

【００２４】各水平アドレス線６−１，６−２，６−３
にはそれぞれアドレス選択トランジスタ２３−１，２３
−２，２３−３が接続されている。また同様に各リセッ
ト線７−１，７−２，７−３にはそれぞれリセット選択
トランジスタ２４−１，２４−２，２４−３が接続され
ている。これらのアドレス選択トランジスタ２３−１，
２３−２，２３−３およびリセット選択トランジスタ２
４−１，２４−２，２４−３のゲートはそれぞれ垂直選
択端子２０（２０−１，２０−２，２０−３）およびリ
セット選択端子２１（２１−１，２１−２，２１−３）
に接続されている。

【００２５】これらの選択端子２０−１，２０−２，２
０−３、２１−１，２１−２，２１−３には、図示しな
い制御回路から発生される垂直選択パルスおよびリセッ
ト選択パルスが個別に入力される。この垂直選択パルス
およびリセット選択パルスの入力により、アドレス選択
トランジスタ２３（２３−１，２３−２，２３−３）お
よびリセット選択トランジスタ２４（２４−１，２４−
２，２４−３）は個別にオンとなり、これにより対応す
る水平アドレス線６−１，６−２，６−３およびリセッ
ト線７−１，７−２，７−３が個別に選択される。

【００２６】一方各垂直信号線８−１，８−２，８−３
と水平信号線１１との間に挿入された水平選択トランジ
スタ１９−１，１９−２，１９−３のゲートにはそれぞ
れ水平選択端子２２（２２−１，２２−２，２２−３）
が接続されている。これらの水平選択端子２２−１，２
２−２，２２−３には前記制御回路から発生される水平
選択パルスが個別に入力される。この水平選択パルスの
入力により、水平選択トランジスタ１９−１，１９−
２，１９−３が個別にオンとなって垂直信号線８−１，
８−２，８−３が個別に選択される。

【００２７】制御回路は、予め設定された選択制御情報
に応じて、前記撮像領域の各セルをランダムに個別選択
するための垂直選択パルス、リセット選択パルスおよび
水平選択パルスを発生する。そして、これらの垂直選択
パルス、リセット選択パルスおよび水平選択パルスをそ
れぞれ上記垂直選択端子２０−１，２０−２，２０−
３、リセット選択端子２１−１，２１−２，２１−３お
よび水平選択端子２２−１，２２−２，２２−３に入力
する。

【００２８】上記選択制御情報には、例えば撮像領域の
各セルを垂直方向、水平方向または斜め方向に連続的に
選択するための第１の情報や、撮像領域中の特定の領域
を任意の形状（三角形や四角形、五角形以上の多角形、
円形、リング形、円弧形、さらにはこれらの形状を選択
的に組み合わせて形成した形などが含まれる）で部分的
に選択し、この選択された特定領域の各セルを順次選択
するための第２の情報、撮像領域の各セルを垂直方向お
よび水平方向に所定間隔で間引きして選択するための第
３の情報、これらの情報を選択的に組み合わせた第４の
情報がある。

【００２９】次に以上のように構成された装置の動作を
説明する。例えば製品の組立行程において、部品の位置
認識を行う際にそのエッジを検出する場合がある。エッ
ジは一般に直線状であり、これが例えば図２（ａ）に示
すように撮像領域上において垂直方向の黒い直線として
撮像されるものとすると、この黒い直線（０００）を直
接的に認識するには撮像領域を垂直方向に順次走査すれ
ばよい。

【００３０】そこで、この場合には撮像領域の各セルを
１−１−１，１−２−１，１−３−１，１−１−２，１
−２−２，１−３−２，１−１−３，１−２−３，１−
３−３の順に選択するように、制御回路から垂直選択パ
ルス、リセット選択パルスおよび水平選択パルスを発生
して、それぞれ垂直選択端子２０−１，２０−２，２０
−３、リセット選択端子２１−１，２１−２，２１−３
および水平選択端子２２−１，２２−２，２２−３に入
力する。このようにすると、撮像領域からは上記した順
序で各セルが選択されて、その画素信号が図２（ｂ）に
示すように水平信号線１１に出力される。このため、こ
のセンサ出力信号をそのまま例えば位置認識回路に入力
すれば、位置認識回路では上記センサ出力信号の“００
０”より即時直線エッジを認識することが可能となる。

【００３１】ちなみに、上記撮像領域を従来の方式で読
み出し走査すると、図２（ｃ）に示すようなセンサ出力
信号が得られる。この信号から垂直方向の直線エッジを
直接的に認識することは不可能であり、認識するには上
記センサ出力信号を一旦画像メモリ上に展開させ、しか
るのち形状認識のための読み出し処理を行うことが不可
欠である。

【００３２】次に例えば図３（ａ）に示すように撮像領
域上に斜め方向の黒い直線として撮像されるものを認識
する場合について説明する。この黒い直線“０００”を
直接的に認識するには撮像領域を斜め方向に走査すれば
よい。

【００３３】そこで、この場合には撮像領域の各セルを
１−３−１，１−２−１，１−３−２，１−１−１，１
−２−２，１−３−３，１−１−２，１−２−３，１−
１−３の順に選択するように、制御回路から垂直選択パ
ルス、リセット選択パルスおよび水平選択パルスを発生
して、それぞれ垂直選択端子２０−１，２０−２，２０
−３、リセット選択端子２１−１，２１−２，２１−３
および水平選択端子２２−１，２２−２，２２−３に入
力する。このようにすると、撮像領域からは上記した順
序で各セルが選択されて、その画素信号が図３（ｂ）に
示すように水平信号線１１に出力される。このため、こ
のセンサ出力信号をそのまま例えば位置認識回路に入力
すれば、位置認識回路では上記センサ出力信号中の“０
００”より即時斜め方向に撮像される直線エッジを認識
することが可能となる。

【００３４】ちなみに、上記撮像領域を従来の方式で読
み出し走査すると、図３（ｃ）に示すようなセンサ出力
信号が得られる。この信号から斜め方向の直線エッジを
直接的に認識することは不可能であり、この斜め方向の
直線エッジを認識するには、前記垂直方向の直線エッジ
を認識する場合と同様に、センサ出力信号を一旦画像メ
モリ上に展開させ、しかるのち形状認識のための読み出
し処理を行うことが不可欠である。

【００３５】以上述べたようにこの実施形態では、各水
平アドレス線６−１，６−２，６−３および各リセット
線７−１，７−２，７−３にそれぞれアドレス選択トラ
ンジスタ２３−１，２３−２，２３−３およびリセット
選択トランジスタ２４−１，２４−２，２４−３を設け
て、これらの選択トランジスタに対し制御回路から予め
設定された選択制御情報に応じてランダムに選択パルス
を供給して駆動し、かつ水平選択トランジスタ１９−
１，１９−２，１９−３のゲートにも制御回路からラン
ダムに選択パルスを供給して駆動するようにしている。

【００３６】したがって、撮像領域の各セルをランダム
に選択してその画素信号を読み出すことができ、これに
より撮像領域上に垂直方向あるいは斜め方向に撮像され
た直線パターンをセンサ出力信号から直接的に認識する
ことが可能となる。このため、撮像してから形状の認識
に要する時間を短縮して処理速度の高速化を図ることが
可能となる。またセンサ出力信号を一旦全て記憶するた
めの画像メモリは不要になり、これにより回路構成を簡
単小型化して装置のコストダウンを図ることができる。

【００３７】（第２の実施形態）上記第１の実施形態で
は、二次元撮像領域の各セルをランダムに選択するため
に、アドレス選択トランジスタ２３−１，２３−２，２
３−３およびリセット選択トランジスタ２４−１，２４
−２，２４−３を設けると共に、これらの選択トランジ
スタおよび水平選択トランジスタ１９−１，１９−２，
１９−３に一対一に対応付けて選択端子を設け、制御回
路において生成した選択パルスを上記各選択端子に個別
入力するようにした。

【００３８】ところが、このような構成では垂直、リセ
ットおよび水平の各選択トランジスタと、その各選択端
子をそれぞれ撮像領域のセル数と同数だけ設けなければ
ならない。このため、撮像領域周辺の回路構成が複雑で
大型のものになると共に、上記セル数に相当する選択パ
ルスを生成しなければならない制御回路の負担も極めて
大きなものとなる。

【００３９】そこで、この発明の第２の実施形態は、図
４に示すように二次元撮像領域１１０に、垂直並列算術
論理ユニット１２０および水平並列算術論理ユニット１
３０を設け、制御回路１４０から上記各並列算術論理ユ
ニット１２０，１３０に対しコード化された選択制御信
号ＶＣＳ，ＨＣＳをそれぞれ供給し、各並列算術論理ユ
ニット１２０，１３０において上記コード化された選択
制御信号ＶＣＳ，ＨＣＳをもとに垂直選択パルス、リセ
ット選択パルスおよび水平選択パルスを生成して二次元
撮像領域１１０に与えるようにしたものである。

【００４０】制御回路１４０には入力回路１５０、出力
回路１６０およびメモリ１７０が付属して設けられてお
り、上記二次元撮像領域１１０の各セルをランダムに選
択するための選択制御情報はこの入力回路１５０を介し
て制御回路１４０に入力されてメモリ１７０に記憶され
る。

【００４１】制御回路１４０は、二次元撮像領域１１０
から画像信号を読み出す際に、上記メモリ１７０に記憶
されている選択制御情報に応じてコード化された選択制
御信号ＶＣＳ，ＨＣＳをそれぞれ生成する。そしてこれ
らの選択制御信号ＶＣＳ，ＨＣＳをそれぞれ各並列算術
論理ユニット１２０，１３０に供給する。そうすると、
各並列算術論理ユニット１２０，１３０では、上記選択
制御信号ＶＣＳ，ＨＣＳをもとに垂直選択パルス、リセ
ット選択パルスおよび水平選択パルスが生成され、これ
らの選択パルスがそれぞれ水平アドレス線６−１，６−
２，６−３、リセット線７−１，７−２，７−３および
水平選択トランジスタ１９−１，１９−２，１９−３の
ゲートにそれぞれ個別に供給される。

【００４２】したがって、前記第１の実施形態と同様に
二次元撮像領域１１０の各セルを選択制御情報に応じて
ランダムに選択してその画素信号を読み出すことが可能
となる。この読み出された画素信号列ＰＳは、制御回路
１４０に一旦取り込まれた後出力回路１６０を介して外
部の認識回路などに転送される。

【００４３】なお、本実施形態の固体撮像装置１００
は、制御回路１４０、入出力回路１５０，１６０および
メモリ１７０が、二次元撮像領域１１０、各並列算術論
理ユニット１２０，１３０とともに共通の半導体基板１
８０上に形成されている。

【００４４】以上のような構成であるから、前記第１の
実施形態と同様に二次元撮像領域１１０の各セルを選択
制御信号に応じてランダムに選択してその画素信号を読
み出すことができる。

【００４５】しかも本実施形態では、二次元撮像領域１
１０の垂直側および水平側にそれぞれ並列算術論理ユニ
ット１２０，１３０を設け、制御回路１４０からコード
化した選択制御信号ＶＣＳ，ＨＣＳを出力し、これらの
選択制御信号ＶＣＳ，ＨＣＳをもとに上記各並列算術論
理ユニット１２０，１３０で選択パルスを生成して二次
元撮像領域１１０に与えるようにしているので、二次元
撮像領域１１０周辺のセル選択のための回路構成を大幅
に簡単小型化することができ、これにより装置の小型化
が可能となる。制御回路１４０はセル数の相当する数の
選択パルスを生成する必要がなくなるので、低速処理が
可能になるなど、セル選択に係わる処理負担が大幅に軽
減される。

【００４６】さらに本実施形態では、制御回路１４０、
入出力回路１５０，１６０およびメモリ１７０を、二次
元撮像領域１１０、各並列算術論理ユニット１２０，１
３０とともに共通の半導体基板１８０上に形成している
ので、固体撮像装置を１チップで構成することができ、
これにより極めて小型で高機能の固体撮像装置を提供す
ることが可能となる。

【００４７】

【実施例】次に、この発明の固体撮像装置を使用した種
々実施例を説明する。 （実施例１）図５はこの発明に係わる固体撮像装置を使
用した遠隔監視システムの概略構成図である。なお、こ
こでは病院においてＩＣＵなどに収容されている患者Ｈ
１の様子を遠隔監視する場合を例にとって説明する。

【００４８】監視対象側Ｒである病室には、固体撮像装
置１００が設置されており、またこの固体撮像装置１０
０には制御装置２００およびモデム装置２２０が付属し
て設けられている。固体撮像装置１００には例えば図４
に示したものが使用される。

【００４９】制御装置２００は例えばマイクロコンピュ
ータからなり、その制御機能として読出しエリア指定手
段２０１と、映像送信制御手段２０２と、動き検出手段
２０３とを有している。

【００５０】動き検出手段２０３は、一定の時間間隔で
固体撮像装置１００からセンサ出力信号を取り込み、こ
の取り込んだセンサ出力信号を前回取り込んだセンサ出
力信号と比較してその変化の有無を検出する。そして、
所定時間が経過しても患者Ｈ１に全く動きがない場合、
あるいは患者Ｈ１の動きが所定量以上の場合に、異常と
判断して異常検出信号を作成し、この異常検出信号をモ
デム装置２２０から通信網ＮＷを介して後述する監視セ
ンタＬへ送信する。

【００５１】映像送信制御手段２０２は、監視センタＬ
から画像送信要求が到来した場合に、固体撮像装置１０
０で撮像された患者Ｈ１の全体像を表す画像信号をモデ
ム装置２２０から監視センタＬに向け送信する。

【００５２】読出しエリア指定手段２０１は、後述する
監視センタＬから通信網ＮＷを介して送られた読出しエ
リア指定情報に応じて選択制御情報を作成し、この選択
制御情報を固体撮像装置１００に与えることで、撮像領
域中の読出しエリアを指定する。

【００５３】一方監視センタＬには、制御装置３００
と、通信網ＮＷを介して前記病室のモデム装置２２０と
の間で通信を行うためのモデム装置３１０とが設置され
ており、制御装置３００にはアラームを発生するための
スピーカ３２１、患者Ｈ１の画像を表示するための表示
装置３２２、および読出しエリアや画像送信要求等を入
力するための入力装置３２３が接続されている。

【００５４】制御装置３００は例えばパーソナルコンピ
ュータからなり、その制御機能として異常報知制御手段
３０１と、画像受信表示制御手段３０２と、読出しエリ
ア遠隔指定制御手段３０３とを有している。

【００５５】異常報知制御手段３０１は、前記病室の制
御装置２００から異常検出信号が送られた場合に、患者
Ｈ１に異常が発生したと判断してスピーカ３２１からア
ラームを発生させると共に、異常発生メッセージを表示
装置３２２に表示させる。異常発生メッセージの内容
は、例えば異常が発生した旨のメッセージと、病室番号
や患者名等により構成される。

【００５６】画像受信表示制御手段３０２は、異常発生
時に画像送信要求を送信し、これに対し病室の制御装置
２００から患者Ｈ１の様態を表す画像信号が送られた場
合に、この画像情報を受信して上記表示装置３２２に表
示させる。

【００５７】読出しエリア遠隔指定制御手段３０３は、
監視者が入力装置３２３において読出しエリアを表す座
標情報を入力した場合に、読み出しエリア指定情報を生
成してモデム装置装置３１０から病室の制御装置２００
に向け送信する。

【００５８】次に以上のように構成されたシステムの動
作を説明する。患者Ｈ１の容態監視を開始する際に、監
視者はまず入力装置３２３を操作して制御装置３００か
ら病室の制御装置２００に向け患者Ｈ１の全体像の送信
要求を送る。そうすると病室の制御装置２００は、固体
撮像装置１００に対し全撮像領域を読出しエリアとして
指定し、固体撮像装置１００を駆動する。このため固体
撮像装置１００からは患者Ｈ１の全体像の画像信号が出
力され、この画像信号は例えばＭＰＥＧ２などの画像符
号化方式で符号化されたのち、モデム装置２２０から通
信網ＮＷを介して監視センタＬへ向け送信される。な
お、通信網ＮＷには、監視センタＬが病院内に設置され
ている場合にはＬＡＮが用いられるが、病院外に設置さ
れている場合には公衆網が使用される。

【００５９】監視センタＬの表示装置３２２に患者Ｈ１
の全体像が表示されると、監視者はこの全体像のうち監
視すべき領域、つまり読出しエリアを指定する。例え
ば、図６に示すように患者Ｈ１の全体像Ａのうち顔のみ
を含むエリアａを指定する。

【００６０】なお、この読出しエリアの指定は、座標情
報をキー入力ことにより行うことができるが、他に次の
ような指定方式が便利である。すなわち、表示装置３２
２に表示中の患者Ｈ１の全体像にウインドウパターンを
重ねて表示する。そして、このウインドウパターンの位
置を表示画像上の希望する部分に移動させると共に、ウ
インドウパターンの大きさおよび形状をカーソル操作に
より可変し、このウインドウパターンの位置、大きさお
よび形状が決定したところで確定操作を行う。そうして
読出しエリアの指定が行われると、制御装置３００は上
記読出しエリアの指定情報を通信網ＮＷを介して病室の
制御装置２００へ向け送信する。

【００６１】上記監視センタＬから読出しエリア指定情
報が到来すると、病室の制御装置２００は読出しエリア
指定制御手段２０１により選択制御情報を作成して固体
撮像装置１００に与える。そうすると以後固体撮像装置
１００では、撮像画像の読出し時に制御回路１４０から
各並列算術論理回路１２０，１３０に対し選択制御信号
ＶＣＳ，ＨＣＳが与えられ、この選択制御信号ＶＣＳ，
ＨＣＳをもとに各並列算術論理ユニット１２０，１３０
から選択パルスが発生されて二次元撮像領域１１０に与
えられる。このため、二次元撮像領域１１０では、前記
選択制御情報により指定された領域のセルのみから画素
信号が読み出され、制御装置２００に入力される。すな
わち、この場合には図６に示したように顔部分に相当す
る領域ａの画像信号のみが、二次元撮像領域１１０から
選択的に読み出されて制御装置２００に入力される。

【００６２】制御装置２００では、固体撮像装置１００
から一定時間間隔で画像信号が入力されるごとに、いま
入力された画像情報が前回入力された画像情報と比較さ
れ、その差が検出される。そして、この差の検出結果を
もとに患者Ｈ１の顔が所定時間にわたって変化していな
いかどうかと、所定量以上変化したかどうかがそれぞれ
判定される。もし仮に患者Ｈ１の顔が所定時間内に全く
変化しなかったとすれば、患者Ｈ１が昏睡状態に陥って
いる可能性があると判断されて異常検出信号が発生さ
れ、この異常検出信号が通信網ＮＷを介して監視センタ
Ｌへ送られる。また同様に、患者Ｈ１の顔が所定量以上
変化した場合には、患者Ｈ１が苦しがっていると判断さ
れてこの場合にも異常検出信号が発生され、監視センタ
Ｌへ送られる。

【００６３】監視センタＬでは、病室から異常検出信号
が到来すると、スピーカ３２１からアラームが発生され
るとともに、表示装置３２２に異常検出メッセージが表
示される。したがって、監視者はこれらの異常報知によ
り患者Ｈ１の異常を知ることができる。

【００６４】そして、この状態で監視者が入力装置３２
３を操作して画像送信要求を入力すると、画像送信要求
信号が、読出しエリアを顔部分から全体に変更するため
の読出しエリア指示信号とともに病室の制御装置２００
へ送られる。これを受けると病室の制御装置２００は、
読出しエリア指定制御手段２０１において読出しエリア
を全体に変更するための選択制御情報を生成して固体撮
像装置１００に与える。このため、以後固体撮像装置１
００では、制御回路１４０から各並列算術論理ユニット
１２０，１３０に対し読出しエリアを全撮像領域に設定
するための選択制御信号が与えられ、これにより二次元
撮像領域１１０はその全域が選択されて患者Ｈ１の全体
像を表す画像信号が読み出される。そして、この全体像
を表す画像信号は、制御装置２００で符号化されたのち
監視センタＬへ送信され、監視センタＬの表示装置３２
２に表示される。このため、監視者は異常が生じた患者
Ｈ１の全体像を即時確認することができる。

【００６５】以上のように本実施例では、患者Ｈ１の容
態監視用に本発明に係わるランダム読み出しが可能な固
体撮像装置１００を使用し、監視センタＬに設けた制御
装置３００から通信網ＮＷを介して上記固体撮像装置１
００に対し読出しエリアの遠隔指定を行っている。そし
て、通常監視時には全撮像領域のうち患者Ｈ１の顔部分
に相当する限定された撮像領域の画像信号のみを読み出
して異常監視を行い、異常検出時には固体撮像装置１０
０の読出しエリアを全撮像領域に切り替え、これにより
患者Ｈ１の全体像の画像信号を読み出してこれを監視セ
ンタＬへ伝送して表示装置３２２に表示するようにして
いる。

【００６６】したがって、固体撮像装置１００におい
て、通常監視時には患者Ｈ１の顔部分の画像信号のみが
撮像領域から限定的に読み出されて異常判定に供される
ので、常に患者Ｈ１の全体画像を撮像領域から読み出し
て監視する場合に比べて、大容量の画像メモリを使用す
ることなく短時間に異常検出を行うことができる。ま
た、患者Ｈ１の異常を検出したときには、固体撮像装置
１００読出しエリアが顔部分から全体に切り替えられ、
全撮像領域の画像信号が読み出されて監視センタＬに伝
送されるので、監視者は患者Ｈ１の容態変化をその全体
像から明確に把握することが可能になる。

【００６７】（実施例２）実施例２は、上記実施例１で
述べた遠隔監視システムを防犯監視に使用したものであ
る。すなわち、例えばオフィスに固体撮像装置１００を
設置し、この固体撮像装置１００により例えば図７に示
すように扉と金庫を撮像する。そして、通常時には固体
撮像装置１００読出しエリアを全撮像領域Ａのうち扉の
みが含まれるエリアｂ１と金庫のみが含まれるエリアｂ
２に設定し、これらの部分読出しエリアｂ１，ｂ２から
定期的に画像信号を読出してその変化を監視する。そし
て、この状態で上記各部分エリアｂ１，ｂ２のうち少な
くとも一方のエリアの画像に所定量以上の変化が検出さ
れれば、異常検出信号を生成して監視センタＬへ送信し
アラームを発生させる。

【００６８】一方、上記異常検出がなされた場合には、
監視センタＬからの遠隔指定機能もしくは制御装置２０
０による自動変更機能により固体撮像装置１００の読出
しエリアを部分から全体に切り替える。そうすると、以
後固体撮像装置１００からは撮像領域全域の画像信号が
読み出されて監視センタＬへ伝送され、表示装置３２２
に表示される。このため警備員はこの全体画像から室内
の様子をくまなく把握することができる。

【００６９】なお、上記説明では固体撮像装置１００読
出しエリアを全撮像領域Ａのうち扉のみが含まれるエリ
アｂ１と金庫のみが含まれるエリアｂ２に設定した。し
かし、他の手段として読出しエリアを図７に示すように
扉および金庫の一部ｂ１１，ｂ２１のみとし、これらの
エリアｂ１１，ｂ２１の画像信号を固体撮像装置１００
の撮像領域から読み出して、この画像信号より反射光の
強度や色の変化を監視して異常判定を行うようにしても
よい。

【００７０】（実施例３）図８は、この発明の固体撮像
装置を使用した半導体製造システムの概略構成図であ
る。基台４００上にはＸ−Ｙテーブル４０１が設けられ
ており、このＸ−Ｙテーブル４０１のステージ上に半導
体部品４１０，４２０が配置される。Ｘ−Ｙテーブル４
０１はステップモータを有する駆動機構４０２により駆
動されて半導体部品４１０，４２０を二次元移動させ
る。また上記基台４００上には支柱４３０が立設されて
おり、この支柱４３０には作業ヘッド４４０が取り付け
られている。この作業ヘッド４４０は図示しない起動機
能により支柱４３０に対し上下動可能となっている。

【００７１】ところで、上記ステージの上方位置には固
体撮像装置１００が配設されている。この固体撮像装置
１００は前記図４に示したようにランダム読み出し機能
を備えたもので、ステージ上に配置された半導体部品４
２０，４３０を撮像する。

【００７２】制御装置４５０は、上記Ｘ−Ｙテーブル４
０１の駆動機構４０２および作業ヘッド４４０の駆動機
構を駆動制御して半導体部品４２０，４３０に対し例え
ばワイヤボンディングを行うもので、ボンディング位置
の認識のために上記固体撮像装置１００の撮像画像を利
用している。

【００７３】例えば、ステージにおける半導体部品４１
０の位置を認識するために、撮像画像中から“＋”マー
クを位置認識により検出し、このマークの認識位置をも
とに基準位置に対するずれを検出する。また、部品４１
０，４２０の端子の位置を固体撮像装置１００の撮像画
像中から位置認識により検出し、その検出結果をもとに
上記各駆動機構を駆動してボンディングを行わせる。

【００７４】ところで、上記“＋”マークおよび端子位
置の認識を行う際に、制御装置４５０は固体撮像装置１
００に対し読出しエリア指定情報を与えて撮像領域の読
出しエリアを指定する。例えば、図９に示すように、全
撮像領域のうち上記“＋”マークを含む小領域ｃ１，ｃ
２と、各端子を個々に含む小領域ｃ３，ｃ３，…とをそ
れぞれ指定する。

【００７５】このため、固体撮像装置１００では、制御
回路１４０から上記指定された小領域ｃ１，ｃ２，ｃ３
のセルを選択するための選択制御信号が出力され、これ
を受けて各並列算術論理ユニット１２０，１３０から二
次元撮像領域１１０に選択パルスが与えられる。したが
って、全撮像領域のうち上記指定された小領域ｃ１，ｃ
２，ｃ３に対応するセルの画像信号のみが選択的に読み
出され、制御装置４５０に入力される。

【００７６】したがって、制御装置４５０は、全体画像
Ｃから上記“＋”マークおよび端子を見つけだす必要が
なくなり、上記各小領域ｃ１，ｃ２，ｃ３の撮像画像信
号をもとに“＋”マークおよび端子位置の認識を高速度
に能率良く行うことが可能となる。

【００７７】（実施例４）図１０は、この発明に係わる
固体撮像装置を使用した画像符号化装置の概略構成図で
ある。符号化器５００は例えばＪＰＥＧ方式により画像
符号化を行うものであり、ＤＣＴ変換回路５０１と、量
子化回路５０２と、エントロピー符号化回路５０３とか
ら構成される。

【００７８】このうちＤＣＴ変換回路５０１では、入力
画像の８×８画素ブロックごとに図１１に示すようにジ
グザクスキャンによる二次元ＤＣＴ変換処理が行われ、
これにより上記８×８（６４個）の画素データは８×８
（６４個）のＤＣＴ係数に変換される。すなわち、通常
のＤＣＴ変換では、入力画像を８×８の画像ブロックに
分割する処理と、この分割された８×８の画像ブロック
ごとにジグザクスキャンしてＤＣＴ係数に変換する処理
とが必要となり、そのためには少なくとも１フレーム分
の画像メモリが必要となる。

【００７９】しかし、もし仮に固体撮像装置から出力さ
れた画像信号が既に８×８画素ブロックに分割されてお
り、かっ各画素ブロックごとの画素信号の読み出し順序
が上記ジグザクスキャンされたものとなっていたとする
と、ＤＣＴ変換回路では入力画像信号を直接ＤＣＴ係数
へ変換することができる。

【００８０】そこで本実施例では、固体撮像装置１００
に対し、二次元撮像領域１１０からの画像信号の読出し
を、図１１に示すように８×８画素ブロックごとにジグ
ザクスキャンして行うように指定するための選択制御情
報を予め与えている。

【００８１】したがって、固体撮像装置１００では、二
次元撮像領域１１０の各セルが上記選択制御信号に応じ
て８×８画素ブロックごとにジグザクスキャンしたかの
ように順次選択されてその画素信号が読み出される。そ
して、この８×８画素ブロックごとのジグザクスキャン
選択により読み出された画像信号はそのまま符号器５０
０に入力され、ここでＤＣＴ変換処理、量子化処理およ
びエントロピー符号化処理が順次行われる。

【００８２】このため、符号化器５００では、入力画像
信号をシリアルにそのままＤＣＴ係数に変換することが
可能となり、これによりＤＣＴ変換のために１フレーム
分の入力画像を８×８の画像ブロックに分割したのちこ
の画像ブロックごとにジグザクスキャンして画素を読み
出すといった処理を省略することができ、これにより符
号化処理の高速化を図ることができる。またこの処理の
ための大容量の画像メモリを不要にすることができ、こ
れにより符号化装置の回路構成を小型化することができ
る。

【００８３】なお、この発明は以上述べた各実施形態お
よび各実施例に限定されるものではない。例えば、携帯
端末に画像データを伝送して表示させる場合や、カメラ
のファインダのような小型の表示装置に撮像画像を表示
させる場合には、高解像度の撮像画像をそのまま表示す
ることが難しい。そこでこのような場合には、固体撮像
装置の撮像領域から撮像画像を読み出す際に、各セルを
一定のセル間隔で間引きするように選択するとよい。こ
のようにすれば、固体撮像装置から読み出された後の画
像信号の間引き処理や、そのための画像メモリを不要に
することができる。

【００８４】その他、撮像領域に対し指定する読出しエ
リアの形状やセルの走査順序、駆動制御信号変換回路の
構成、撮像領域を構成するセル数、撮像領域の回路構
成、固体撮像装置の適用例等についても、この発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
増幅型ＭＯＳセンサを使用した固体撮像装置において、
ランダム駆動制御回路を設け、この回路により、予め与
えられた選択制御情報に応じて、複数の垂直選択線をラ
ンダムに駆動するとともに複数の水平選択トランジスタ
のゲートにランダムに選択パルス信号を与えるようにし
たことによって、用途に応じて選択的な信号読み出しを
可能とし、これにより画像メモリの小容量化と画像処理
速度の高速化を図ることができる固体撮像装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わる増幅型ＭＯＳセンサを使
用した固体撮像装置の第１の実施形態を示す要部回路構
成図。

【図２】 図１に示した固体撮像装置の動作例を説明
するための図。

【図３】 図１に示した固体撮像装置の他の動作例を
説明するための図。

【図４】 この発明に係わる増幅型ＭＯＳセンサを使
用した固体撮像装置の第２の実施形態を示す要部ブロッ
ク構成図。

【図５】 この発明に係わる固体撮像装置を遠隔監視
システムに使用した場合の一実施例を示すブロック構成
図。

【図６】 図５に示した遠隔監視システムの動作を説
明するための図。

【図７】 この発明に係わる固体撮像装置を遠隔監視
システムに使用した場合の他の実施例を説明するための
図。

【図８】 この発明に係わる固体撮像装置を半導体製
造システムに使用した場合の実施例を示すブロック構成
図。

【図９】 図８に示したシステムの動作を説明するた
めの図。

【図１０】 この発明に係わる固体撮像装置を画像符号
化装置に使用した場合の実施例を示すブロック構成図。

【図１１】 図１０に示したシステムの動作を説明する
ための図。

【図１２】 増幅型ＭＯＳセンサを使用した固体撮像装
置の従来例を示す回路構成図。

【図１３】 図１２に示した固体撮像装置の動作を説明
するためのタイミング図。

【符号の説明】

１…フォトダイオード ２…増幅トランジスタ ３…垂直選択トランジスタ ４…リセットトランジスタ ６…水平アドレス線 ７…リセット線 ８…垂直信号線 ９…負荷トランジスタ １１…水平信号線 １９…水平選択トランジスタ ２０…垂直選択端子 ２１…リセット選択端子 ２２…水平選択端子 ２３…アドレス選択トランジスタ ２４…リセット選択トランジスタ １００…固体撮像装置 １１０…二次元撮像領域 １２０…垂直並列算術論理ユニット １３０…水平並列算術論理ユニット １４０…制御回路 １５０…入力回路 １６０…出力回路 １７０…メモリ １８０…半導体基板 Ｒ…監視対象側の病室 Ｌ…監視センタ ＮＷ…通信網 ＣＨ１，ＣＨ２…通信回線 ２００…監視対象側の制御装置 ２０１…読出しエリア指定手段 ２０２…映像送信制御手段 ２０３…動き検出手段 ２１０…メモリ装置 ２２０…モデム装置 ３００…監視センタの制御装置 ３０１…異常報知制御手段 ３０２…画像受信表示制御手段 ３０３…読出しエリア遠隔指定制御手段 ３１０…モデム装置 ３２１…アラーム発生用のスピーカ ３２２…表示装置 ３２３…入力装置 ４００…基台 ４０１…Ｘ−Ｙテーブル ４０２…駆動機構 ４１０，４２０…半導体部品 ４３０…支柱 ４４０…作業ヘッド ４５０…制御装置 ５００…符号器 ５０１…ＤＣＴ変換回路 ５０２…量子化回路 ５０３…エントロピー符号化回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に、光電変換のためのフォ
   トダイオード，このフォトダイオードの出力をゲートに
   入力する増幅トランジスタ，この増幅トランジスタと直
   列に接続された垂直選択トランジスタ，及びフォトダイ
   オードの信号を排出するリセットトランジスタからなる
   単位セルを行列２次元状に配列してなる撮像領域と、前
   記垂直選択トランジスタのゲートに接続され行方向に配
   置された複数の垂直選択線と、前記増幅トランジスタの
   電流を読み出す列方向に配置された複数の垂直信号線
   と、これらの垂直信号線の一端に設けられた複数の負荷
   トランジスタと、前記垂直信号線の他端に設けられた複
   数の水平選択トランジスタと、前記水平選択トランジス
   タを介して前記垂直信号線から信号電流を読み出す水平
   信号線とを設けた固体撮像装置において、 予め与えられた選択制御情報に応じて、前記複数の垂直
   選択線をランダムに駆動するとともに前記複数の水平選
   択トランジスタのゲートにランダムに選択パルス信号を
   与えるランダム駆動制御回路を備えたことを特徴とする
   固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記ランダム駆動制御回路は、前記撮像
   領域を部分的に特定して、この特定した領域に対応する
   垂直選択線および水平選択トランジスタをそれぞれ順次
   駆動することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装
   置。
3. 【請求項３】 前記ランダム駆動制御回路は、前記撮像
   領域中の垂直方向、水平方向および斜め方向のうち少な
   くとも一方向の線状領域を特定して、この特定した線状
   領域に対応する垂直選択線および水平選択トランジスタ
   をそれぞれ順次駆動することを特徴とする請求項２記載
   の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 前記ランダム駆動制御回路は、前記撮像
   領域を三角形状、四角形状、それよりも角数の多い多角
   形状、円形状およびリング状のうち少なくとも一つの形
   状に特定して、この特定した形状の領域に対応する垂直
   選択線および水平選択トランジスタをそれぞれ順次駆動
   することを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
5. 【請求項５】 前記ランダム駆動制御回路は、前記撮像
   領域の全域もしくは特定領域をジグザグにスキャンする
   べく、この対象領域に対応する垂直選択線および水平選
   択トランジスタをそれぞれ駆動することを特徴とする請
   求項１記載の固体撮像装置。
6. 【請求項６】 前記ランダム駆動制御回路は、前記撮像
   領域の全域もしくは特定領域を所定のセル間隔で間引き
   してスキャンするべく、この対象領域に対応する垂直選
   択線および水平選択トランジスタをそれぞれ駆動するこ
   とを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
7. 【請求項７】 前記ランダム駆動制御回路は、予め与え
   られた選択制御情報に応じてコード化された垂直駆動制
   御信号および水平駆動制御信号をそれぞれ発生する制御
   信号発生回路と、この制御信号発生回路から発生された
   垂直駆動制御信号を前記垂直選択線に対応する数の駆動
   信号に変換し、この駆動信号を各垂直選択線に与えるた
   めの垂直駆動信号変換回路と、前記制御信号発生回路か
   ら発生された水平駆動制御信号を前記水平選択トランジ
   スタに対応する数の選択パルス信号に変換し、この選択
   パルス信号を各水平選択トランジスタのゲートに与える
   ための水平駆動信号変換回路とを備えたことを特徴とす
   る請求項１記載の固体撮像装置。
8. 【請求項８】 前記ランダム駆動制御回路は、前記撮像
   領域、垂直選択線、垂直信号線、負荷トランジスタ、水
   平選択トランジスタおよび水平信号線と共に、共通の半
   導体基板上に設けられることを特徴とする請求項１記載
   の固体撮像装置。