(57)【要約】【課題】撮影タイミングを決定するためのトリガ信号を発生する機能を有した高速度撮像素子を提供する。【解決手段】ＩＳＩＳ−ＣＣＤの画素の一部を輝度比較型のセンサー画素に置き換え、センサー画素ではフォトダイオードの電荷をＣＣＤメモリやキャパシタに記録し、所定の時間（所定フレーム）後の電荷とその大きさ（輝度）を比較する。その結果、差がある程度大きい場合被写体に変化があったと判定し、変化検知信号を出力する。それをイメージセンサーから取り出しトリガ信号として駆動回路へ入力し、撮像素子の動作を制御することで撮影タイミングを逃すことなく超高速度撮影を行うことができるようになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素をアレイ状に配置したイメージエリアを有する高速度撮像素子において、
前記イメージエリア内に少なくとも１つのセンサー画素を備え、
前記センサー画素から得られた被写体に変化があったことを示す信号を基に、トリガ信号を生成し、
前記トリガ信号を、高速撮影動作の撮影開始又は撮影停止のタイミング信号として用いることを特徴とする高速度撮像素子。
【請求項２】
前記センサー画素は、所定の時間前後で受光した画像の輝度を比較し、その差が設定された閾値より大きい場合に、被写体に変化があったと判定して信号を出力することを特徴とする、請求項１記載の高速度撮像素子。
【請求項３】
前記センサー画素は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を記録するＣＣＤメモリ又はキャパシタと、前記光電変換部で生成された現在の電荷の量と前記ＣＣＤメモリ又はキャパシタに記録された電荷の量とを比較する比較回路と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の高速度撮像素子。
【請求項４】
前記センサー画素は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷量をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号を入力する遅延回路と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号と前記遅延回路の出力信号とを比較する比較回路と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の高速度撮像素子。
【請求項５】
前記高速度撮像素子は、光電変換部に隣接して画像記録部を備えたＩＳＩＳ（In-situ Storage Image Sensor）−ＣＣＤであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の高速度撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超高速度撮影に利用する撮像素子に関するものであり、特に、被写体の変化を高速で捉え、撮影タイミングを決定するためのトリガ信号を発生する機能を有した高速度撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の超高速度撮影の要求の高まりに対して、数１００万〜数１０００万ｆｐｓ（frames per second）の撮影速度を持つＩＳＩＳ（In-situ Storage Image Sensor）と呼ばれる高速度撮像素子が開発され、利用されている。ＩＳＩＳは、撮像素子の受光面内において、各フォトダイオードに隣接して画像情報（映像信号）を記録する画像記録部を備えており、画素周辺記録型撮像素子とも呼ばれる。撮影中は画像情報を撮像素子から読み出さずに、画像記録部に連続的に蓄積しておき、撮影後に画像情報を順次出力する方法を採用しており、記録枚数に制約はあるが、フォトダイオードから隣接する画像記録部への転送時間の限界まで、画像１枚当たりの撮影速度を高めることができる。
【０００３】
ＩＳＩＳのうち、フォトダイオードに隣接して、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）構造の画像記録部を設けたものをＩＳＩＳ−ＣＣＤと呼び、このＩＳＩＳ−ＣＣＤを用いた超高速度カメラが実用化されている。（特許文献１）
【０００４】
ＩＳＩＳ−ＣＣＤからなる撮像素子の構造と動作について簡単に説明する。
【０００５】
図６は、ＩＳＩＳ−ＣＣＤの平面構造の一例である。ＩＳＩＳ−ＣＣＤは、図示されたイメージエリアの領域において、縦横にアレイ状に配置された、光電変換部としてのフォトダイオード１と、その一端が各フォトダイオード１に隣接し、フォトダイオードの配列方向に対して斜め方向に配列された画像記録部２と、縦方向に配置された垂直転送部３とを備えている。
【０００６】
画像記録部２はｎ個の記録要素２１〜２ｎから構成される。具体的にはｎ段の転送部を備えたＣＣＤ構造をしており、信号電荷を移動させつつ、常にｎフレーム分の信号電荷（画像）を記録している。画像記録部２を構成する記録要素２１〜２ｎの数ｎは必要に応じて設計可能であり、記録要素数ｎを増大すれば記録できる画像（フレーム数）を増やすことができ、高速度現象の撮影を容易化できるが、コストの増大や実装面積の制限等の問題から、一般に数十から１００程度が選択される。なお、ＩＳＩＳ−ＣＣＤは、イメージエリアの内部に画像記録部２を備えていることから、単位画素領域（縦方向をフォトダイオードの繰り返し単位の長さとし、横方向を垂直転送部３の繰り返し単位の幅とする領域）は比較的大きく、例えば５０μｍ×５０μｍ程度で設計される。
【０００７】
次に、ＩＳＩＳ−ＣＣＤの動作について説明する。まず、撮像段階では、クロックにより、フォトダイオード１及び画像記録部２（２１〜２ｎ）が駆動され、フォトダイオード１で生成された信号電荷が画像記録部２（２１〜２ｎ）に順次転送され蓄積される。撮像段階では、蓄積された信号電荷は、例えば画像記録部２の末端に設けられた排出部（図示せず）から古い順に捨てられることで、画像記録部２にはいつも最新の映像（画像情報）が蓄積される。
【０００８】
撮像動作終了後の信号電荷の読出段階では、クロックにより、画像記録部２（２１〜２ｎ）に蓄積されていた信号電荷を、垂直転送部３に順次移し、その後、垂直転送部３により信号電荷が縦方向に転送される。なお、垂直転送部３により縦方向に転送された電荷は、図示しない水平転送部により横方向に転送され、出力回路において信号処理される。
【０００９】
ところで、特に数１０万ｆｐｓを超えるような超高速度撮影においては、撮影枚数の制約などから、現象の発生を通知し、適切なタイミングでカメラの撮影動作を開始／停止させるために外部からトリガ信号を入力することが不可欠となる。例えば、撮影したい現象に同期したトリガ信号を利用し、トリガ信号から予め設定されたフレーム数分の撮影を行った後、撮像動作を終了するといった方法が採用される。現象の発生を外部から制御できるのであれば必要なタイミングでトリガ信号を生成・入力すればよいが、そうでないときは現象の発生を捉えて、遅延なくトリガ信号を生成しなければならない。
【００１０】
従来、被写体が高速度で一瞬変化する現象を検出してトリガ信号を発生することが試みられてきた。例えば、被写体の輝度の変化を捉え、それを元にトリガ信号を生成する装置がある（特許文献２）。このトリガ信号発生装置は、所定の波長の参照光を被写体に照射する光照射手段と、被写体から反射された反射光を受光する反射光受光手段と、被写体の輝度変化を検出する輝度変化検出手段と、輝度変化に基づいてトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段とを備えており、被写体の変化を捉えてトリガ信号を高速で生成できる。
【００１１】
また、撮像装置が捕らえた被写体の映像信号を基に、画像処理を用いて現象の発生（被写体の変化）を捉えてトリガ信号を生成する装置も検討されている（特許文献３）。この装置では、予め、Ｍ×Ｎ個の画素データからなり、各画素の濃度がｓ（ｉ，ｊ）である標準画像を用意しておき、撮像素子から、各画素の濃度がｆ（ｉ，ｊ）であるＭ×Ｎ個の画像データを順次受け取りつつ、所定の計算式によりｓ（ｉ，ｊ）とｆ（ｉ，ｊ）の相関値を算出し、相関値が閾値を超えている場合にトリガ信号を出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−１６５７５０号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４７０３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７１８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献２に記載の装置は、撮像装置以外に光照射手段や反射光受光手段が必要であり、撮像のためのシステムが大型化する傾向がある。また、これらの各手段を適切に設置できない場合などは、トリガ信号を得ることができない。
【００１４】
上記の装置に限らず、被写体からの光（映像）の一部をトリガ信号の発生に利用する方法は、例えば顕微鏡の撮影や特殊なチャンバー内の現象をのぞき窓から観察するなど、撮像装置としてのカメラ以外の機器に被写体からの光を分けることが難しいとき、もしくは光を分けることで撮像装置の映像が暗くなってしまうというデメリットを許容できないときなどは、利用することができない。何らかの方法を用いてトリガ信号発生装置をカメラの光学系内に設置したとしても、光を分けることは変わらないため、カメラの映像は暗くなってしまうという欠点があった。
【００１５】
また、特許文献３に記載の装置は、多くの画素データの相関値を計算するため、画像処理に必要な時間を考慮すると数１０００ｆｐｓ程度の撮影速度までしか対応できないと考えられる。また、処理速度を上げるために、処理対象となるＭ×Ｎ個の画素データの領域を小さくすれば、撮像された画像の小さな区画の画像のみしか使用しないことになり、トリガ信号の生成が不正確になる可能性がある。
【００１６】
さらに、上記の撮像素子から得られる映像信号を順次計算処理する手段を、例えばＩＳＩＳ−ＣＣＤに適用しようとしても、ＩＳＩＳ−ＣＣＤは超高速度撮影中は映像信号が外部に出力されないため、映像信号を元にした判定は不可能であった。
【００１７】
本件発明は、このような従来技術の欠点を解決することを課題とするものであって、数１０万ｆｐｓ〜１０００万ｆｐｓといった超高速度の撮影において、撮影タイミングを決定するためのトリガ信号を外部から得られないような状況であっても、被写体の光学的な変化を検知して、撮像素子自身がトリガ信号を生成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために本発明に係る高速度撮像素子は、複数の画素をアレイ状に配置したイメージエリアを有する高速度撮像素子において、前記イメージエリア内に少なくとも１つのセンサー画素を備え、前記センサー画素から得られた被写体に変化があったことを示す信号を基に、トリガ信号を生成し、前記トリガ信号を、高速撮影動作の撮影開始又は撮影停止のタイミング信号として用いることを特徴とする。
【００１９】
前記センサー画素は、所定の時間前後で受光した画像の輝度を比較し、その差が設定された閾値より大きい場合に、被写体に変化があったと判定して信号を出力することが望ましい。
【００２０】
前記センサー画素は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を記録するＣＣＤメモリ又はキャパシタと、前記光電変換部で生成された現在の電荷の量と前記ＣＣＤメモリ又はキャパシタに記録された電荷の量とを比較する比較回路と、を備えることが望ましい。
【００２１】
前記センサー画素は、光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷量をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号を入力する遅延回路と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号と前記遅延回路の出力信号とを比較する比較回路と、を備えることが望ましい。
【００２２】
前記高速度撮像素子は、光電変換部に隣接して画像記録部を備えたＩＳＩＳ（In-situ Storage Image Sensor）−ＣＣＤであることが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、撮像素子のイメージエリアに設けた輝度比較型のセンサー画素からの信号に基づいてトリガ信号を作成するので、超高速撮影動作中でも、撮像素子が受光した被写体映像の変化を捉えて撮影開始、又は撮影停止のタイミングを駆動回路へ通知することができるようになる。また、撮像素子とセンサーが一体型化しているので被写体からの光を別途センサー用に分ける必要がなくなり、明るい映像信号が取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の撮像素子のセンサー画素の配置例を示す平面図である。
【図２】本発明のセンサー画素のブロック図である。
【図３】本発明のセンサー画素周辺の構造を示す平面図である。
【図４】本発明のセンサー画素の構成例である。
【図５】本発明のセンサー画素の動作のフローチャートである。
【図６】ＩＳＩＳ−ＣＣＤの画素構造の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態）
図１は本発明の撮像素子のセンサー画素の配置例を示す平面図である。本発明は、任意の撮像素子に適用可能であるが、実施形態においては、本発明を効果的に利用できる高速度撮像素子であるＩＳＩＳ−ＣＣＤを例として説明する。
【００２７】
撮像素子１０は、イメージエリア２０を備えており、イメージエリア２０には、多数の画素（個々には図示せず）がアレイ状に配置されている。イメージエリア２０内において、縦横それぞれ数１０〜数１００画素おきに、撮像素子の画素を置き換えてセンサー画素３０を配置する。後に詳しく説明するが、センサー画素３０は、受光した映像の輝度の変化を捉えて、被写体に変化があったことを検知する機能を備えている画素である。なお、図１はセンサー画素の配置を概念的に示したものであって、センサー画素３０の大きさや形状等は、正確に描かれたものではない。
【００２８】
図１のセンサー画素３０の配置は一例であり、センサー画素の個数をさらに増やしても、また減らしても良く、最低限、イメージエリアに少なくとも１つのセンサー画素３０を設ければ良い。また、配置も図１のようなマトリクス配置に限るものではない。センサー画素３０は、被写体の変化の検出感度との関係を考慮しながら、適宜配置することができる。
【００２９】
なお、センサー画素３０を配置した場所においては、映像信号を撮影画像のデータとして利用できなくなるが、センサー画素３０に置き換えた画素の映像データは周辺画素からの演算処理で補完することで、撮影画像に欠陥が生じることを防ぐことができる。
【００３０】
図２は、本発明のセンサー画素のブロック図である。センサー画素３０は、フォトダイオード等からなる光電変換部３１と、信号電荷又は当該信号電荷を対応する電圧値等に変換した輝度信号の蓄積部３２と、比較・変化検知信号出力部３３とからなる。
【００３１】
光線変換部３１は、任意の受光素子で構成することができるが、他の画素のフォトダイオード１と同一の構造とすると、製造工程が共通化できて有利である。光電変換部３１で生成された被写体の画像情報である電荷は、信号電荷として、或いは当該信号電荷の量に基づく輝度信号となって、蓄積部３２に移動する。
【００３２】
蓄積部３２は、光線変換部３１から出力された信号電荷又は当該信号電荷の量に基づく輝度信号を、所定時間（すなわち、所定フレーム数の間）蓄積する機能を有している。蓄積部３２の機能を実現するためには、様々な手段が考えられるが、代表的には、ＣＣＤセル等を用いる電荷蓄積方式と、遅延回路等を用いる信号遅延方式の２種類がある。電荷蓄積方式では、蓄積部３２内に１又は複数フレーム分の信号電荷を蓄積し、１又は複数フレーム前の信号電荷、或いは当該信号電荷の量に基づく輝度信号を順次出力する。撮像素子がＩＳＩＳ−ＣＣＤである場合は、フォトダイオードに隣接するＣＣＤ構造の画像記録部２の一部を、蓄積部３２として利用できる。また、信号遅延方式は、光電変換部３１で生成された被写体の画像情報（輝度信号）を、蓄積部３２内の遅延回路により一定時間遅らせて出力するものである。蓄積部３２の出力は、比較・変化検知信号出力部３３に入力される。
【００３３】
比較・変化検知信号出力部３３は、光電変換部３１から出力される現在フレームの輝度信号と、蓄積部３２から出力される１又は複数フレーム前の輝度信号とを比較し、両者の差（すなわち、輝度の差が所定の閾値を超えたか否か）に基づいて被写体に変化があったことを判定し、変化検知信号を出力する。
【００３４】
このように、各センサー画素３０は、輝度信号から被写体の輝度の変化を検知し、変化検知信号として出力することができる。
【００３５】
センサー画素３０からの出力は、撮像素子全体で集約され、１個若しくは所定個数のセンサー画素３０から変化検知信号が出力されたとき、撮像素子に対するトリガ信号が生成されるように処理される。例えば、イメージエリア２０内のセンサー画素３０を順次走査し、変化検出信号が出力されているものがあった時に、その信号を取り出してトリガ信号として駆動回路へ入力し、撮像素子の動作を制御する。これにより、撮影タイミングを逃すことなく超高速度撮影を行うことができるようになる。なお、走査は、全センサー画素を均一に順次走査する方法に限られず、イメージエリア２０のうち被写体の動きを検出しやすい一部領域を集中的に走査して変化検知信号を取得しても良い。
【００３６】
撮影開始又は撮影停止のタイミング信号として対応できるようにするためには、センサー画素３０からの信号は、撮影動作を行っているかどうかに関わらず読み出しが可能であることが望ましい。このため、この変化検知信号は、撮像素子の通常の画素の映像信号とは異なる手段で読み出される。
【００３７】
図３に、ＩＳＩＳ−ＣＣＤのセンサー画素周辺の構造を示す。図６と同じ部分は、同じ符号を付して、説明を省略する。通常部分の画素は、図６のように、光電変換部であるフォトダイオード１とＣＣＤ構造の画像記録部２で構成されるが、センサー画素３０は、光電変換部（フォトダイオード）３１に信号処理回路を加えたものとなる。
【００３８】
図３（ａ）は、電荷蓄積方式の蓄積部３２を用いた場合であって、フォトダイオード３１と、ＣＣＤメモリからなる蓄積部３２及び比較回路を含む比較・変化検知信号出力部３３とにより、センサー画素３０が構成される。なお、蓄積部３２において電荷を保存する手段は、ＣＣＤメモリに限られず、例えば、キャパシタ等の他の電荷蓄積手段を用いても良いが、通常画素の画像記録部２で用いられるＣＣＤ構造の一部を利用すると、製造工程が共通化できて有利である。
【００３９】
図３（ｂ）は、信号遅延方式の蓄積部３２’を用いた場合であって、フォトダイオード３１と、遅延回路を含む蓄積部３２’及び比較回路を含む比較・変化検知信号出力部３３とにより、センサー画素３０が構成される。
【００４０】
センサー画素３０からの出力は、隣接する画像記録部２に送られることなく、直ちに撮像素子から出力される。例えば、センサー画素３０の出力は、フォトダイオード１に隣接して縦又は横方向に延びる金属又は透明導電性材料等からなる配線（図示せず）に接続され、撮像素子外部に直ちに出力することができる。複数のセンサー画素３０を共通の配線で接続して、変化検知信号をまとめて取得しても良く、また、走査回路を用いて、センサー画素３０の出力を順次走査して、変化検知信号を取得しても良い。変化検知信号を出力しているセンサー画素３０があった場合に、トリガ信号を発生させる。
【００４１】
センサー画素３０においては、本来、フォトダイオード３１に対応して形成されていた、画像記録部２としてのＣＣＤメモリ（図３で、ハッチングを付したＣＣＤ構造部）は、使用されない。なお、使用されないＣＣＤメモリに誤って電荷が入り、転送されてノイズとなるのを防止するため、使用されないＣＣＤメモリの転送路入り口に、電荷排出用のドレイン領域４を設けることが望ましい。
【００４２】
図４は、本発明のセンサー画素の構成例であり、センサー画素３０を含む単位画素領域の模式図である。図４（ａ）は、ＣＣＤメモリ３４を有するセンサー画素３０を表している。センサー画素３０は、フォトダイオード３１と、ＣＣＤメモリ３４１、３４２と、比較回路３５と、選択スイッチ３６とからなる。なお、図３からも明らかなように、単位画素領域には、センサー画素の周辺にある他の画素の画像記録部（ＣＣＤメモリ）２が、その一部を通過するように配列されている。
【００４３】
図４（ａ）では、ＣＣＤメモリ３４が２個示されているが、ＣＣＤメモリの数は、１個でも良く、また３個以上であっても良い。信号電荷を蓄積する期間（フレーム数）に対応した数のＣＣＤメモリを設ける。ＣＣＤメモリ３４が１個の場合は、実線で描かれた矢印に従って、ＣＣＤメモリ３４１に蓄積された１フレーム前の信号電荷の量と、フォトダイオード３１で生成された現在のフレームの信号電荷の量とが比較回路３５で比較される。なお、比較にあたっては、フォトダイオード３１及びＣＣＤメモリ３４には電荷（信号電荷）として画像情報が蓄積されているため、フォトダイオード３１及びＣＣＤメモリ３４のそれぞれの出力又は比較回路３５の入り口に電荷−電圧変換部（例えば、キャパシタ等）を設けて、信号電荷の量に対応した輝度信号（電圧信号）に変換し、この輝度信号を比較回路３５で比較することが望ましい。
【００４４】
ＣＣＤメモリ３４が２個の場合は、破線で描かれた矢印に従って、ＣＣＤメモリ３４２に蓄積された２フレーム前の信号電荷の量（又は輝度信号）と、現在のフレームの信号電荷の量（又は輝度信号）が比較回路３５で比較される。ＣＣＤメモリ３４がｎ個設けられた場合は、ｎフレーム前の信号電荷の量（又は輝度信号）と、現在のフレームの信号電荷の量（又は輝度信号）を比較回路３５で比較することができる。例えば、これらの比較結果が所定の閾値を超えた場合に、比較回路は出力信号を出すように設計できる。
【００４５】
また、フォトダイオード３１で生成された現在の信号電荷の量と、ＣＣＤメモリ３４１に蓄積された１フレーム前の信号電荷の量と、ＣＣＤメモリ３４２に蓄積された２フレーム前の信号電荷の量との３つの相関関係を調べて、被写体の変化を検知してもよい。変化を検出するための演算は、適切なものを選択できる。
【００４６】
撮像素子の制御部は、例えば選択スイッチ３６を利用して、センサー画素を順次走査し、変化検出信号が出ているものがあった時に被写体に変化があったと判定し、トリガ信号を生成することができる。
【００４７】
図４（ｂ）は、ＣＣＤメモリの代わりに遅延回路を有するセンサー画素３０の一例である。センサー画素３０は、フォトダイオード３１と、キャパシタ（図示せず）及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３７と、遅延回路３８と、比較回路３５と、選択スイッチ３６とからなる。なお、単位画素領域には、センサー画素の周辺にある他の画素の画像記録部（ＣＣＤメモリ）２が、通過するように配列されている。
【００４８】
図４（ｂ）において、フォトダイオード３１で生成された被写体の映像信号である信号電荷は、キャパシタ（図示せず）等により電圧信号に変換され、さらにアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３７によりデジタル信号に変換される。デジタル化された信号（画像の輝度情報）は、比較回路３５と、遅延回路３８にそれぞれ出力される。遅延回路３８において、１又は複数フレームの画像を生成するのに相当する時間、信号を遅延させて比較回路３５に出力する。比較回路３５は、現在のフレームの画像の信号電荷量に基づくデジタル化された信号と、遅延回路３８で遅延された１又は複数フレーム前の画像の信号電荷量に基づくデジタル化された信号とを比較し、例えば、これらの比較結果が所定の閾値を超えた場合に、比較回路３５は出力信号を出すように設計できる。
【００４９】
撮像素子の制御部は、例えば選択スイッチ３６を利用して、センサー画素を順次走査し、変化検出信号が出ているものがあった時に被写体に変化があったと判定し、トリガ信号を生成することができる。
【００５０】
次に、本発明のセンサー画素の動作について、図５に示すフローチャートにより説明する。なお、図４のセンサー画素３０の構成を参照しながら説明する。
【００５１】
最初のステップ（Ｓ０：ステップ０）で、蓄積部３２から信号を全て排出する。これにより、ノイズや誤認識の原因となる不要な信号を除去する。
【００５２】
次のステップ（Ｓ１：ステップ１）で、フォトダイオード３１で生成された映像信号（被写体の前フレームの映像信号に相当）を、フォトダイオード３１から蓄積部３２に移動する。なお、映像信号は、フォトダイオードの生成した信号電荷でも、当該信号電荷の量に基づく輝度信号であってもよい。信号の移動は、クロックにより制御されて１フレームごとに行なわれる。
【００５３】
次のステップ（Ｓ２：ステップ２）で、フォトダイオード３１において光電変換を行うとともに、生成された被写体の映像信号である電荷を、フォトダイオード３１に蓄積する。なお、この間、前フレームの信号は蓄積部３２に蓄積されている。また、蓄積部３２のＣＣＤメモリ３４が複数段ある場合、又は蓄積部３２の遅延回路３８において複数フレーム分の遅延処理を行なう場合は、上記ステップ１とステップ２を複数回繰り返して良い。このとき、蓄積部３２においては、ＣＣＤの転送機能を利用して、ＣＣＤメモリ３４１からＣＣＤメモリ３４２に信号電荷が移動する。
【００５４】
次のステップ（Ｓ３：ステップ３）で、フォトダイオード３１から、フォトダイオード３１に蓄積された信号電荷量に対応した信号を出力し、また、蓄積部３２から蓄積された信号電荷量に対応した信号を、若しくは遅延処理された信号を出力し、両者を比較回路３５に入力して、フォトダイオード３１と蓄積部３２の信号を比較する。
【００５５】
次に（Ｓ４：ステップ４）、フォトダイオード３１と蓄積部３２の信号を比較した結果について、所定の閾値を超える変化の有無を判断する。
【００５６】
所定の閾値を越える超える変化がなかった場合（Ｓ５：ステップ５）は、被写体に変化は無いと判断して、変化検知信号をＯＦＦにする。
【００５７】
所定の閾値を越える超える変化があった場合（Ｓ６：ステップ６）は、被写体に変化があったと判断して、変化検知信号をＯＮにする。すなわち、変化検出信号は、被写体の画像の現在の輝度と過去の輝度との差が予め決めた閾値以上になったときに、センサー画素から出力される。
【００５８】
上記所定の閾値は、撮像素子（センサー画素）の外部から任意の値に設定できることが望ましい。
【００５９】
ステップ５，６の後、最初のステップに戻る。
【００６０】
以上のとおり、本発明は、イメージエリア内の画素の一部をセンサー画素とし、センサー画素から得られた変化検知信号を基に、高速度撮像素子の撮影タイミングを決定するトリガ信号を生成できる。
【００６１】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１：光電変換部（フォトダイオード）
２：画像記録部
３：垂直転送部
４：ドレイン領域
１０：撮像素子
２０：イメージエリア
３０：センサー画素
３１：光電変換部（フォトダイオード）
３２：蓄積部
３３：比較・変化検知信号出力部
３４：ＣＣＤメモリ
３５：比較回路
３６：選択スイッチ
３７：Ａ／Ｄ変換器
３８：遅延回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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