JPS6223287A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、移動物体の監視、検出をし、その移動物体
をぼけることなく撮像する固体撮像装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第４図は従来の光学像遮断用シャッタ付監視用チンピカ
メラの一例を示すブロック図である。この図において、
１は光学像を収束させる光学手段。

２は光学像を光電変換装置へ照射するための光路を開閉
し、その照射時間を制御する機械式シャッタ、３は光学
像を電気信号に変換する光電変換装置、４は元！変換さ
れた電気信号を映像信号に変換する映像信号処理装置、
５は映像信号を記憶する記憶装置、６は記憶された信号
を取り出す出力端子である。

次に動作について説明する。入射光は光学像を収束する
光学手段１により光電変換装置３の受光面に結像され、
電気信号に変換する。そして、光学手段１と光電変換装
置３との間に、光学像連断用の機械式シャッタ２を配置
することＫより光学像が光電変換装＠３に照射される時
間を制御する構成罠なっている。

機械式シャッタ２により光電変換装ｆｉ３に照射される
時間を制御された光学像は、光電変換装置３で電気信号
に変換され、さらに映像信号処理装置４で映像信号に変
換され、記憶装＠Ｓで一画面の信号が記憶される。その
後、出力端子６より一画面分の信号が取り出され、モニ
タテ／ビ等で静止画として見ることができるようになっ
ている。

移動物体を撮像する場合は、高速で移動するものは長時
間の光学像を受光し￥ｌＬ気信角信号換すると移動物体
の移動距離か大きくなり、静止画像として見たとき移動
物体の部分の画像は、はっきりとは再現できない、いわ
ゆるぼけた像となるため、光学手段１と光電変換装置３
との間に配置しである機械式シャッタ２により入射光の
光電変換装置３への照射時間を制御して、移動物体の移
動しているある瞬間の光学像のみを光ｉｔ：変換装置３
へ照射することにより高速の移動物体もはっきりした（
与現像としプモニタテンビに受像することができるよう
になっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のような構成では、移動物体が画面内に入り受像し
ようとするたびに機械式シャッタ２を開閉しなくてはな
らず、移動物体の多い場所、例えば生産ラインでの物品
監視や道路での交通量の監視等では機械式シャッタ２の
信頼性か大きな問題となっている。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、機械式シャッタと同様な機能を純電子式に
行い、信頼性の高い移動物体監視用のカメラとして移動
物体を的確に監視できる装置を得ることを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る固体撮像装置は、２分光された光学像を
電気信号に変換する２つの固体撮像素子と、この２つの
固体撮像素子から得られる映像信号のうちの１つを遅延
させる信号遅延手段と、２つの映像信号を減算する差信
号検出回路と、２つの固体撮像素子を駆動する駆動信号
発生回路と、２つの固体撮像素子相互の駆動開始時間を
制御する時間差制御回路とからなるものである。

またこの発明の第２の発明は、差信号検出回路からの信
号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力信号と、遅延
されない方の映像信号とを加算する加算器とをさらに具
備したものである。

〔作用〕

この発明においては、固体撮像素子の駆動開始時間に時
間差をつけることにより、それぞれの映像信号に時間差
により移動物体の移動量に対する映像信号の差が生じ、
この差を差信号検出回路で検出することで監視を行う。

またこの発明の２番目の発明は、加算器の出力にぼけの
ない移動物体の映像信号が得られる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すものである。

第１図において、１１は光学像を収束させる光学手段で
、光学Ｖンズ系で構成されている。１２は前記収束させ
た光学像を２分光させる分光器、１３゜１４は光学像を
電気信号に変換する２つの固体撮像素子、１５．１６は
２つの電気信号を映像信号に変換する映像信号処理回路
、１７は信号遅延回路、１８は前記映像信号処理回路１
６と信号遅延回路１７との差信号を得るための差信号検
出回路、１９は前記差信号検出回路１Ｂから出力される
差信号の出力端子、２０は前記固体撮像素子１３゜１４
を駆動するための駆動（ｇ号光生回路、２１は前記固体
撮像素子１４への駆動信号を固体撮像累子１３への駆動
信号に対して時間差を持たせるようにするための時間差
制御回路である。２２は前記差信号検出回路１８の出力
を増幅する増幅器、２３はＮ記増幅器２２の出力と、映
像信号処理回路１６の出力を加算する加算器、２４は前
記加算器２３から出力される信号の出力端子である。

次に、この発明による固体撮像装置の動作について説明
する。第１図に示す構成において、光学像を収束させる
光学手段１１で収束された光学像は、分光器１２により
２分党され固体撮像素子１３゜１４へ導かれ電気信号に
変換される。このとき、固体撮像素子１３．１４は駆動
信号発生回路２０により駆動されるが、固体撮像素子１
４への駆動信号は５時間差制御回路２１により時間差を
持たせて遅らせているので、固体撮像素子１４は固体撮
像素子１３よりも遅れて動作を開始することＫなるＯ 固体撮像装置を固定し移動物体を監視、検出しようとす
る場合、操作スイッチを操作すると、初めに固体撮像素
子１３が動作し電気信号を発生、映像信号に変換され、
信号遅延回路１７に送出される。時間差制御回路２１の
ため固体撮像素子１４は固体撮像素子１３よりも連れて
動作を開始し、映像信号処理回路１６へ映像信号な送出
する。これら送出された２つの映像信号は差信号検出回
路１Ｂで減算処理をするが、ここで１両４Ｍ号の画面上
の位置を正確に合わせておく必要がある。そのために信
号遅延回路１７？：入れてあり、この信号遅延回路ＩＴ
によって両信号の画面上の位置を正確に合わすことがで
きるよ５になっている。この信号遅延回路１７は、例え
ばビデオ信号遅延用のＣＣＤ型の遅延線を使用する。

さて、静止物体をこの固体撮像装置で撮像した場合、固
体撮像素子１３で得られる電気信号と、ある時間差を持
って固体撮像素子１４で得られる電気信号との間には全
く差がなく、映像信号処理回路１５より得られる映像信
号と映像信号処理回路１６で得られる映像信号の画面上
の位置合わせな信号遅延回路１７で調整し、差信号検出
回路１８で検出すると出力端子１９で得られる差信号は
無イ百号となる。

ところが、移動物体をこの固体撮像装置で撮像した場合
、固体撮像素子１３の動作開始時間と固体撮像素子１４
の動作開始時間に差かあるため、異なった光学像を一画
面ずつそれぞれ固体撮像素子１３．１４で撮像すること
になる。信号遅延回路１７で画面の位置合わせなして差
信号検出回路１Ｂで検出すると、移動物体の移動に応じ
た信号が出力端子１９から出力される。上記のように、
出力端子１９からの信号により、移動物体の有無の検出
ができる。

次に、画像のぼけを補正する処理について説明する。固
体撮像素子の光電変換原理は、読み出しの周期の間の光
量に応じた電荷を蓄積し、読み出しの時刻において、そ
の蓄積された電荷を信号として出力するものである。第
２図にその概念を示す。

第２図は周期Ｔで読み田される画素について入力される
元の７ベルの時間変化ｆ（ｔ）と、読み出しのタイミン
グを示した図である。時刻Ｔにお（する信号Ｓ１は１時
刻Ｏから時刻Ｔまでに入力した元の積分となる。光電変
換率をＡとして信号ＳＩは次式で与えられる。

Ｓ、＝Ａ　ｆ　　ｔ　（ｔ）ｃｔ　ｔ　　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）この積分
の作用により、動きの速い光像に対する画像のはけか生
じるのである。

第２図を用いて説明した画素を前記固体撮像素子１４の
画素と考え、その画素と元学上同−の位置にある固体撮
像素子１３の画素について、第２図と同様の図を第３図
に示した。

第３図において、時刻Ｔ−ΔＴにおける信号Ｐｌは、信
号Ｓ１　　と同じ考え方より次式で与えられる。

Ｐ、＝Ａｆｆ（ｔ）ｄｔ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（２）そして、この信号Ｐ、は信
号遅延回路１７により、差信号検出回路１８に入力され
るのは時刻がＴのときである。差信号検出回路１Ｂの出
力信号はｓ、　−ｐ、　　であり、第（１１，（２１式
により、下記第（３）式となる。

Ｓ、−Ｐ、＝ＡｆＴｆ（ｔ）ｄｔ−ＡＪ’ｆ（ｔ）ｄｔ
・・・（３１Ｔ−ｊＴ　　　　　　　　　　　　　ｊ丁
ここで入力される光の変化は、−ΔＴくｔくＴにおいて
、ｔに関する一次関数で近似されるものとし、次式で表
す。

ｆ　（ｔ）　＝ａ　ｔ　十ｂ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）ただし、
ａｅｂは定数 この第（４）式に前記第（４式を代入して計算すると。

Ｓ、−Ｐ、　ｓｍＡ−Ｔ−ΔＴ−ａ　　・・・・・・・
・・−１５１となる。これＫより、ａが求まる。

次に、ｂを求めるために次式を計算する。

Ｓ、−Ａ　ｆＴｆ（ｔ）　ｄｔ こｔｔＫよりｂが求まる。

第（１３ｉ７１式で得られたａ−ｂの値を用いて、時刻
Ｔにおけるｆ（ｔ）の値ｆ　（Ｔ）を求める。

１　　　　　　Ｔ ””　、、、　（ｓ＋＋、、　（ｓ＋　−ｐｔ　）　ｌ
　・・・・・・・・・・・・・・・（９１このｆ（Ｔ）
もしくはｆ（Ｔ）の定数倍の信号は、′ｒ 映像信号処理回路１６０田力信号と、７倍の利得を持つ
増幅器２２の出力信号との和、すなわち、加算器２３か
らの出力信号である。ｆ　（Ｔ）は入力される光像の時
刻ＴＫおける瞬時の値であり、出力端子２４にモニタを
つないだ場合、その画像はぼけのない画像となる。

なお、上記実施例では、信号遅延回路１７で両信号の画
面上の位置を合わせることＫしているが。

これは映像信号処理回路１６の出力信号を基準にして、
この信号に合わせ込むようにするためのものであり、別
の同期信号発生器により両信号の位相合わせなしてもよ
く、要は２つの映像信号のうちの１つを遅延させること
ができる信号遅延手段であればよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、光学像を２分光し、そ
れぞれに分けられた光学像を２つの固体撮像素子でそれ
ぞれ光電変換し、映像信号を得て。

この２つの映像信号相互の駆動開始時間と２つの画面上
の位置関係とを制御することにより移動物体の監視を行
うようＫしたので、従来のように機械式シャッタを用い
ずに純電子式に処理ができ。

したがって、信頼性の高い、かつ移動物体をぼけること
なく撮像できる監視用の固体撮像装置が得られる。

またこの発明の２番目の発明は、差信号検出回路からの
信号を増幅した信号と、遅延されない方の映像信号とを
加算して出力信号するようにしたので、ぼけのない移動
物体の映像信号が得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図、第３図はこの発明の動作を説明するための図、
第４図は従来の機械式シャッタ付監視用テレビカメラの
構成を示すブロック図である。 図において、１１は光学手段、１２は分光器、１３．１
４は固体撮像素子、１５．１６は映像信号処理回路、１
７は信号遅延回路、１８は差信号検出回路、２０は躯動
侶号発生回路、２１は時間差制菌回路、２２は増幅器、
２３は加算器である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学像を収束させる光学手段と、前記収束された
   光学像を２分光する分光器と、前記２分光された光学像
   を電気信号にそれぞれ変換する２つの固体撮像素子と、
   前記変換された２つの電気信号を映像信号に変換する映
   像信号処理手段と、前記２つの映像信号のうち１つの映
   像信号を遅延させる信号遅延手段と、前記２つの映像信
   号を減算する差信号検出回路と、前記２つの固体撮像素
   子を駆動する駆動信号発生回路と、さらに前記２つの固
   体撮像素子相互の駆動開始時間を制御する時間差制御回
   路とを備えたことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）光学像を収束させる光学手段と、前記収束された
   光学像を２分光する分光器と、前記２分光された光学像
   を電気信号にそれぞれ変換する２つの固体撮像素子と、
   前記変換された２つの電気信号を映像信号に変換する映
   像信号処理手段と、前記２つの映像信号のうち１つの映
   像信号を遅延させる信号遅延手段と、前記２つの映像信
   号を減算する差信号検出回路と、前記差信号検出回路か
   らの信号を増幅する増幅器と、この増幅器の出力信号と
   前記２つの映像信号のうち遅延されない信号を加算し出
   力信号とする加算器と、前記２つの固体撮像素子を駆動
   する駆動信号発生回路と、さらに前記２つの固体撮像素
   子相互の駆動開始時間を制御する時間差制御回路とを備
   えたことを特徴とする固体撮像装置。