(57)【要約】【課題】大容量の記憶部を必要とすることなく、光信号の点滅パターンが既知であることを必要とすることなく、点滅信号を受光している画素部を特定することができる点滅信号検出装置を提供する。【解決手段】点滅信号検出装置１は、受光部１０、行選択部２０、読出部３０、検出部４０および制御部５０を備える。行選択部２０により、第１期間に受光部１０における第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積され、第２期間に受光部１０における第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積される。検出部４０により、読出部３０から出力された画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎのデータＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。【選択図】図１
2011035533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するためのスイッチと、を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎが、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
共通の時間幅の第１期間および第２期間を相前後して設定し、前記第１期間に前記受光部における第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに対して前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第２期間に前記受光部における第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎに対して前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させて、前記第１期間および前記第２期間の後に前記受光部における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎに対して前記スイッチを閉じることで前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させる行選択部と、
前記行選択部により選択された前記受光部における各行の各画素部Ｐｍ,ｎから出力されたデータを入力して、各画素部Ｐｍ,ｎの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎを出力する読出部と、
前記読出部から出力された各データＤｍ,ｎを入力して、データＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する検出部と、
を備えることを特徴とする点滅信号検出装置（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数、ｉは１以上(Ｍ／２)以下の整数）。
【請求項２】
前記行選択部が、前記受光部における第(２ｉ−１)行および第２ｉ行を同時に選択して、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎの前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させ、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎの前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させ、
前記読出部が、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤ２ｉ−１,ｎ、および、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤ２ｉ,ｎを、同時に出力し、
前記検出部が、前記読出部から同時に出力されたデータＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉの差を演算する、
ことを特徴とする請求項１に記載の点滅信号検出装置。
【請求項３】
入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するためのスイッチと、を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎが、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、
共通の時間幅の第１〜第４の期間を順に設定し、前記第１期間に前記受光部における第(４ｊ−３)行の各画素部Ｐ４ｊ−３,ｎに対して前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第２期間に前記受光部における第(４ｊ−２)行の各画素部Ｐ４ｊ−２,ｎに対して前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第３期間に前記受光部における第(４ｊ−１)行の各画素部Ｐ４ｊ−１,ｎに対して前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させ、前記第４期間に前記受光部における第４ｊ行の各画素部Ｐ４ｊ,ｎに対して前記フォトダイオードで発生した電荷を前記電荷蓄積部に蓄積させて、前記第４期間の後に前記受光部における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎに対して前記スイッチを閉じることで前記電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させる行選択部と、
前記行選択部により選択された前記受光部における各行の各画素部Ｐｍ,ｎから出力されたデータを入力して、各画素部Ｐｍ,ｎの前記フォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎを出力する読出部と、
前記読出部から出力された各データＤｍ,ｎを入力して、データＤ４ｊ−３,ｎ，Ｄ４ｊ−１,ｎの差とデータＤ４ｊ−２,ｎ，Ｄ４ｊ,ｎの差との和に基づいて、画素部Ｐ４ｊ−３,ｎ，Ｐ４ｊ−２,ｎ，Ｐ４ｊ−１,ｎ，Ｐ４ｊ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する検出部と、
を備えることを特徴とする点滅信号検出装置（ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数、ｍは１以上Ｍ以下の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数、ｊは１以上(Ｍ／４)以下の整数）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点滅信号検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、フォトダイオードおよび電荷蓄積部を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,ＮがＭ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、受光部の各画素部Ｐｍ,ｎに対して或る期間にフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させるとともに行毎に各画素部Ｐｍ,ｎの当該蓄積電荷量に応じたデータを出力させる行選択部と、受光部の各画素部Ｐｍ,ｎから出力されたデータを入力して各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードにおける発生電荷量に応じたデータを出力する読出部とを備え、また、この読出部から出力されたデータをＡＤ変換してデジタル値を出力するＡＤ変換部を更に備える場合がある。
【０００３】
このような固体撮像装置は、受光部の各画素部Ｐｍ,ｎに到達した光の強度を検出して撮像することができる。また、近年では、このような固体撮像装置を用いて撮像だけでなく光通信を行うことが試みられている。例えば、特許文献１に開示された発明では、固体撮像装置による撮像で得られた画像データに基づいて、受光部における全ての画素部それぞれの時間的強度変化が所定パターンであるか否かが検出され、時間的強度変化が所定パターンであると判断された画素部が光信号を受光していると特定される。そして、その特定された画素部からのデータが光信号データとされて、これにより光通信が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された発明では、受光部におけるＭ×Ｎ個の画素部のうち光信号を受光している画素部を特定するために、複数フレーム分の画像データを記憶するための大容量の記憶部が必要である。また、特許文献１に開示された発明では、光信号を受光している画素部を特定するために、光信号の点滅パターンが既知であることが必要である。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、大容量の記憶部を必要とすることなく、また、光信号の点滅パターンが既知であることを必要とすることなく、光信号のような点滅信号を受光している画素部を特定することができる点滅信号検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る点滅信号検出装置は、(1) 入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部と、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するためのスイッチと、を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎが、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、(2) 共通の時間幅の第１期間および第２期間を相前後して設定し、第１期間に受光部における第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、第２期間に受光部における第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させて、第１期間および第２期間の後に受光部における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎに対してスイッチを閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させる行選択部と、(3) 行選択部により選択された受光部における各行の各画素部Ｐｍ,ｎから出力されたデータを入力して、各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎを出力する読出部と、(4) 読出部から出力された各データＤｍ,ｎを入力して、データＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する検出部と、を備えることを特徴とする。ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の整数であり、ｉは１以上(Ｍ／２)以下の整数である。
【０００８】
本発明に係る点滅信号検出装置では、行選択部により、共通の時間幅の第１期間および第２期間が相前後して設定され、第１期間に受光部における第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積され、第２期間に受光部における第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積されて、第１期間および第２期間の後に受光部における各行が選択されて行毎に各画素部Ｐｍ,ｎのスイッチが閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータが出力される。読出部では、行選択部により選択された受光部における各行の各画素部Ｐｍ,ｎから出力されたデータが入力されて、各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎが出力される。そして、検出部では、読出部から出力された各データＤｍ,ｎが入力されて、データＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【０００９】
本発明に係る点滅信号検出装置は、行選択部が受光部における第(２ｉ−１)行および第２ｉ行を相前後して選択し、読出部がデータＤ２ｉ−１,ｎおよびデータＤ２ｉ,ｎを相前後して出力してもよい。より好適には、本発明に係る点滅信号検出装置は、(a) 行選択部が、受光部における第(２ｉ−１)行および第２ｉ行を同時に選択して、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎの電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させ、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎの電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させ、(b) 読出部が、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤ２ｉ−１,ｎ、および、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤ２ｉ,ｎを、同時に出力し、(c) 検出部が、読出部から同時に出力されたデータＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉの差を演算する。なお、行選択部として第１行選択部および第２行選択部が設けられ、読出部として第１読出部および第２読出部が設けられて、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎのデータの読出の動作が第１行選択部および第１読出部により行われ、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎのデータの読出の動作が第２行選択部および第２読出部により行われ、第１行選択部および第１読出部によるデータ読出動作と第２行選択部および第２読出部によるデータ読出動作とが並列的に行われてもよい。
【００１０】
或いは、本発明に係る点滅信号検出装置は、(1) 入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部と、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力するためのスイッチと、を各々有するＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎが、Ｍ行Ｎ列に２次元配列された受光部と、(2) 共通の時間幅の第１〜第４の期間を順に設定し、第１期間に受光部における第(４ｊ−３)行の各画素部Ｐ４ｊ−３,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、第２期間に受光部における第(４ｊ−２)行の各画素部Ｐ４ｊ−２,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、第３期間に受光部における第(４ｊ−１)行の各画素部Ｐ４ｊ−１,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させ、第４期間に受光部における第４ｊ行の各画素部Ｐ４ｊ,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させて、第４期間の後に受光部における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎに対してスイッチを閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させる行選択部と、(3) 行選択部により選択された受光部における各行の各画素部Ｐｍ,ｎから出力されたデータを入力して、各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎを出力する読出部と、(4) 読出部から出力された各データＤｍ,ｎを入力して、データＤ４ｊ−３,ｎ，Ｄ４ｊ−１,ｎの差とデータＤ４ｊ−２,ｎ，Ｄ４ｊ,ｎの差との和に基づいて、画素部Ｐ４ｊ−３,ｎ，Ｐ４ｊ−２,ｎ，Ｐ４ｊ−１,ｎ，Ｐ４ｊ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する検出部と、を備えることを特徴とする。ただし、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の整数であり、ｊは１以上(Ｍ／４)以下の整数である。
【００１１】
本発明に係る点滅信号検出装置では、行選択部により、共通の時間幅の第１〜第４の期間が順に設定され、第１期間に受光部における第(４ｊ−３)行の各画素部Ｐ４ｊ−３,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積され、第２期間に受光部における第(４ｊ−２)行の各画素部Ｐ４ｊ−２,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積され、第３期間に受光部における第(４ｊ−１)行の各画素部Ｐ４ｊ−１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積され、第４期間に受光部における第４ｊ行の各画素部Ｐ４ｊ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷が電荷蓄積部に蓄積されて、第４期間の後に受光部における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎのスイッチが閉じることで電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータが出力される。読出部では、行選択部により選択された受光部における各行の各画素部Ｐｍ,ｎから出力されたデータが入力されて、各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎが出力される。そして、検出部では、読出部から出力された各データＤｍ,ｎが入力されて、データＤ４ｊ−３,ｎ，Ｄ４ｊ−１,ｎの差とデータＤ４ｊ−２,ｎ，Ｄ４ｊ,ｎの差との和に基づいて、画素部Ｐ４ｊ−３,ｎ，Ｐ４ｊ−２,ｎ，Ｐ４ｊ−１,ｎ，Ｐ４ｊ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る点滅信号検出装置は、大容量の記憶部を必要とすることなく、また、光信号の点滅パターンが既知であることを必要とすることなく、光信号のような点滅信号を受光している画素部を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の読出部３０の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の画素部Ｐｍ,ｎおよび保持部３１ｎの回路構成を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の差演算部３３の回路構成を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の行選択部２０の構成の一部を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の検出部４０の構成を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の動作を説明する図である。
【図９】第２実施形態に係る点滅信号検出装置２の概略構成を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る点滅信号検出装置２の第１読出部３０１および第２読出部３０２それぞれの構成を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る点滅信号検出装置２の画素部Ｐｍ,ｎおよび第１読出部３０１の保持部３１ｎの回路構成を示す図である。
【図１２】第３実施形態に係る点滅信号検出装置３の概略構成を示す図である。
【図１３】第３実施形態に係る点滅信号検出装置３の検出部４０Ｂの構成を示す図である。
【図１４】第３実施形態に係る点滅信号検出装置３の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
【００１６】
図１は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の概略構成を示す図である。この図に示される点滅信号検出装置１は、受光部１０、行選択部２０、読出部３０、検出部４０および制御部５０を備える。
【００１７】
受光部１０はＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎを含む。Ｍ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎは、共通の構成を有していて、Ｍ行Ｎ列に２次元配列されている。各画素部Ｐｍ,ｎは第ｍ行第ｎ列に位置している。ここで、Ｍ，Ｎは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の各整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。
【００１８】
各画素部Ｐｍ,ｎは、入射光量に応じた量の電荷を発生するフォトダイオードと、該電荷を蓄積する電荷蓄積部とを有する。各画素部Ｐｍ,ｎは、行選択部２０から制御信号線を介して受け取った各種の制御信号に基づいて、フォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積し、その電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌｎへ出力する。
【００１９】
行選択部２０は、受光部１０の各画素部Ｐｍ,ｎの動作を制御するための各種の制御信号を出力する。より具体的には、行選択部２０は、第１期間に受光部１０における第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させる。また、行選択部２０は、第２期間に受光部１０における第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させる。そして、行選択部２０は、第１期間および第２期間の後に受光部１０における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎに対して電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させる。ここで、第１期間および第２期間は相前後する期間であって共通の時間幅を有し、ｉは１以上(Ｍ／２)以下の各整数である。
【００２０】
読出部３０は、Ｎ本の読出信号線Ｌ１〜ＬＮと接続され、行選択部２０により選択された受光部１０における第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎから読出信号線Ｌｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎを検出部４０へ出力する。
【００２１】
検出部４０は、読出部３０から出力された各データＤｍ,ｎを入力して、データＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する。
【００２２】
制御部５０は、行選択部２０，読出部３０および検出部４０それぞれの動作を制御することで、点滅信号検出装置１全体の動作を制御する。より具体的には、制御部５０は、行選択部２０における受光部１０への各種の制御信号の送出、読出部３０における各画素部Ｐｍ,ｎからのデータの入力、読出部３０における各データＤｍ,ｎの出力、および、検出部４０における処理、それぞれの動作タイミングを制御する。
【００２３】
図２は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の読出部３０の構成を示す図である。この図では、受光部１０においてはＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎのうち第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐｍ,ｎが代表して示され、また、読出部３０においては該画素部Ｐｍ,ｎに関連する構成要素が示されている。
【００２４】
読出部３０は、Ｎ個の保持部３１１〜３１Ｎ，列選択部３２および差演算部３３を含む。Ｎ個の保持部３１１〜３１Ｎは共通の構成を有している。各保持部３１ｎは、受光部１０における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎと読出信号線Ｌｎを介して接続されていて、行選択部２０により選択された第ｍ行の画素部Ｐｍ,ｎから読出信号線Ｌｎへ出力されたデータを入力して、そのデータを保持し、その保持したデータを出力することができる。各保持部３１ｎは、ノイズ成分が重畳された信号成分のデータを入力して保持するとともに、ノイズ成分のみのデータを入力して保持するのが好適である。
【００２５】
Ｎ個の保持部３１１〜３１Ｎは、列選択部３２から受け取った各種の制御信号に基づいて、同一タイミングでデータをサンプリングして保持し、その保持したデータを順次に出力することができる。差演算部３３は、Ｎ個の保持部３１１〜３１Ｎそれぞれから順次に出力されたデータを入力し、ノイズ成分が重畳された信号成分のデータからノイズ成分のみのデータを差し引いて、信号成分に応じたデータＤｍ,ｎを出力する。差演算部３３は、信号成分に応じたデータをアナログデータとして出力してもよいし、ＡＤ変換機能を有していてデジタルデータを出力してもよい、このようにして、読出部３０は、第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎを出力することができる。
【００２６】
図３は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の画素部Ｐｍ,ｎおよび保持部３１ｎの回路構成を示す図である。この図でも、受光部１０においてはＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎのうち第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐｍ,ｎが代表して示され、また、読出部３０においては該画素部Ｐｍ,ｎに関連する保持部３１ｎが示されている。
【００２７】
各画素部Ｐｍ,ｎは、ＡＰＳ（Active Pixel Sensor）方式のものであって、フォトダイオードＰＤおよび５個のＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を含む。この図に示されるように、トランジスタＴ１，トランジスタＴ２およびフォトダイオードＰＤは順に直列的に接続されていて、トランジスタＴ１のドレイン端子に基準電圧が入力され、フォトダイオードＰＤのアノ−ド端子が接地されている。トランジスタＴ１とトランジスタＴ２との接続点は、トランジスタＴ５を介してトランジスタＴ３のゲート端子に接続されている。
【００２８】
トランジスタＴ３のドレイン端子に基準電圧が入力される。トランジスタＴ３のソース端子は、トランジスタＴ４のドレイン端子と接続されている。各画素部Ｐｍ,ｎのトランジスタＴ４のソース端子は、読出信号線Ｌｎに接続されている。読出信号線Ｌｎには定電流源が接続されている。
【００２９】
各画素部Ｐｍ,ｎのリセット用のトランジスタＴ１のゲート端子は、行選択部２０から出力されるReset(m)信号が入力される。各画素部Ｐｍ,ｎの転送用のトランジスタＴ２のゲート端子は、行選択部２０から出力されるTrans(m)信号が入力される。各画素部Ｐｍ,ｎのホールド用のトランジスタＴ５のゲート端子は、行選択部２０から出力されるHold(m)信号が入力される。各画素部Ｐｍ,ｎの出力選択用のトランジスタＴ４のゲート端子は、行選択部２０から出力されるAddress(m)信号が入力される。これらの制御信号（Reset(m)信号，Trans(m)信号，Hold(m)信号，Address(m)信号）は、行選択部２０から第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎに対して共通に入力される。
【００３０】
Reset(m)信号，Trans(m)信号およびHold(m)信号がハイレベルであるとき、フォトダイオードＰＤの接合容量部が放電され、また、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）が放電される。Trans(m)信号がローレベルであるとき、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は接合容量部に蓄積されていく。Reset(m)信号がローレベルであって、Trans(m)信号およびHold(m)信号がハイレベルであると、フォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていた電荷は、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に転送され蓄積される。
【００３１】
Address(m)信号がハイレベルであるとき、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に蓄積されている電荷量に応じたデータ（ノイズ成分が重畳された信号成分のデータ）が、トランジスタＴ４を経て読出信号線Ｌｎへ出力される。すなわち、トランジスタＴ４は、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌｎへ出力するためのスイッチとして作用する。なお、電荷蓄積部が放電状態にあるときには、ノイズ成分のみのデータがトランジスタＴ４を経て読出信号線Ｌｎへ出力される。
【００３２】
各保持部３１ｎは、２つの容量素子Ｃ１，Ｃ２、および、４つのスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２を含む。この保持部３１ｎでは、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２は、直列的に接続されて読出信号線Ｌｎと配線Ｈline_sとの間に設けられ、容量素子Ｃ１の一端は、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ１２との間の接続点に接続され、容量素子Ｃ１の他端は接地されている。また、スイッチＳＷ２１およびスイッチＳＷ２２は、直列的に接続されて読出信号線Ｌｎと配線Ｈline_nとの間に設けられ、容量素子Ｃ２の一端は、スイッチＳＷ２１とスイッチＳＷ２２との間の接続点に接続され、容量素子Ｃ２の他端は接地されている。
【００３３】
この保持部３１ｎでは、スイッチＳＷ１１は、列選択部３２から供給されるset_s信号のレベルに応じて開閉する。スイッチＳＷ２１は、列選択部３２から供給されるset_n信号のレベルに応じて開閉する。set_s信号およびset_n信号は、Ｎ個の保持部３１１〜３１Ｎに対して共通に入力される。スイッチＳＷ１２，ＳＷ２２は、列選択部３２から供給されるhshift(n)信号のレベルに応じて開閉する。
【００３４】
この保持部３１ｎでは、set_n信号がハイレベルからローレベルに転じてスイッチＳＷ２１が開くときに画素部Ｐｍ,ｎから読出信号線Ｌｎへ出力されていたノイズ成分が、それ以降、容量素子Ｃ２により電圧値out_n(n)として保持される。set_s信号がハイレベルからローレベルに転じてスイッチＳＷ１１が開くときに画素部Ｐｍ,ｎから読出信号線Ｌｎへ出力されていたノイズ成分が重畳された信号成分が、それ以降、容量素子Ｃ１により電圧値out_s(n)として保持される。そして、hshift(n)信号がハイレベルになると、スイッチＳＷ１２が閉じて、容量素子Ｃ１により保持されていた電圧値out_s(n)が配線Ｈline_sへ出力され、また、スイッチＳＷ２２が閉じて、容量素子Ｃ２により保持されていた電圧値out_n(n)が配線Ｈline_nへ出力される。これら電圧値out_s(n)と電圧値out_n(n)との差が、画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードＰＤで発生した電荷の量に応じた電圧値を表す。
【００３５】
図４は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の差演算部３３の回路構成を示す図である。この図に示されるように、差演算部３３は、アンプＡ１〜Ａ３、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、および、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４を含む。アンプＡ３の反転入力端子は、抵抗器Ｒ１を介してバッファアンプＡ１の出力端子と接続され、抵抗器Ｒ３を介して自己の出力端子と接続されている。アンプＡ３の非反転入力端子は、抵抗器Ｒ２を介してバッファアンプＡ２の出力端子と接続され、抵抗器Ｒ４を介して接地電位と接続されている。バッファアンプＡ１の入力端子は、配線Ｈline_sを介してＮ個の保持部３１１〜３１Ｎと接続され、スイッチＳＷ１を介して接地電位と接続されている。バッファアンプＡ２の入力端子は、配線Ｈline_nを介してＮ個の保持部３１１〜３１Ｎと接続され、スイッチＳＷ２を介して接地電位と接続されている。
【００３６】
差演算部３３のスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、列選択部３２から供給されるhreset信号により制御されて開閉動作する。スイッチＳＷ１が閉じることで、バッファアンプＡ１の入力端子に入力される電圧値がリセットされる。スイッチＳＷ２が閉じることで、バッファアンプＡ２の入力端子に入力される電圧値がリセットされる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２が開いているときに、Ｎ個の保持部３１１〜３１Ｎのうちの何れかの保持部３１ｎから配線Ｈline_s，Ｈline_nへ出力された電圧値out_s(n)，out_n(n)が、バッファアンプＡ１，Ａ２の入力端子に入力される。バッファアンプＡ１，Ａ２それぞれの増幅率を１とし、４個の抵抗器Ｒ１〜Ｒ４それぞれの抵抗値が互いに等しいとすると、差演算部３３の出力端子から出力される電圧値は、配線Ｈline_sおよび配線Ｈline_nそれぞれを経て入力される電圧値の差を表し、ノイズ成分が除去されたものとなる。
【００３７】
図５は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の行選択部２０の構成の一部を示す図である。行選択部２０は、Ｍ段のシフトレジスタを有する他、同図（ａ）に示される回路を各々の奇数行（第(２ｉ−１)行）に対して有し、同図（ｂ）に示される回路を各々の偶数行（第２ｉ行）に対して有する。Ｍ段のシフトレジスタは、そのうちの第ｍ段からAddress(m)信号を出力して第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎに与える。
【００３８】
同図（ａ）に示されるように、Trans(2i-1)信号は、Address(2i-1)信号とS_odd信号との論理和と、Ｔ信号との論理積として、作成される。Reset(2i-1)信号は、Address(2i-1)信号とS_odd信号との論理和と、Ｒ信号との論理積として、作成される。Hold(2i-1)信号は、Address(2i-1)信号とS_odd信号との論理和と、Ｈ信号との論理積として、作成される。これらTrans(2i-1)信号，Reset(2i-1)信号およびHold(2i-1)信号は、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに与えられる。
【００３９】
同図（ｂ）に示されるように、Trans(2i)信号は、Address(2i)信号とS_even信号との論理和と、Ｔ信号との論理積として、作成される。Reset(2i)信号は、Address(2i)信号とS_even信号との論理和と、Ｒ信号との論理積として、作成される。Hold(2i)信号は、Address(2i)信号とS_even信号との論理和と、Ｈ信号との論理積として、作成される。これらTrans(2i)信号，Reset(2i)信号およびHold(2i)信号は、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎに与えられる。
【００４０】
S_odd信号，S_even信号，Ｒ信号，Ｔ信号およびＨ信号は、制御部５０から行選択部２０へ与えられる、このように構成される行選択部２０は、S_odd信号により指示される第１期間に、受光部１０における第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させることができる。また、行選択部２０は、S_even信号により指示される第２期間に、受光部１０における第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させることができる。そして、行選択部２０は、第１期間および第２期間の後に、Address(m)信号により受光部１０における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎに対して電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌｎへ出力させることができる。
【００４１】
図６は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の検出部４０の構成を示す図である。検出部４０は、読出部３０から行順に出力された各データＤｍ,ｎを入力する。検出部４０は、記憶部４１および演算部４２を含む。記憶部４１は、第(２ｉ−１)行のＮ個のデータＤ２ｉ−１,ｎおよび第２ｉ行のＮ個のＤ２ｉ,ｎのうち先に入力した第(２ｉ−１)行のＮ個のデータＤ２ｉ−１,ｎを記憶する。演算部４２は、後に入力した第２ｉ行のＮ個のＤ２ｉ,ｎを入力するとともに、記憶部４１により記憶されている第(２ｉ−１)行のＮ個のデータＤ２ｉ−１,ｎをも入力して、これらのデータＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差（Ｄ２ｉ−１,ｎ−Ｄ２ｉ,ｎ）を演算する。そして、検出部４０は、この差（Ｄ２ｉ−１,ｎ−Ｄ２ｉ,ｎ）に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する。ここで、記憶部４１に保持されるデータはデジタルデータに限らず、アナログ電圧の形で保持しておいて、差分をとってもよい。
【００４２】
図７は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。この図には、上から順に、点滅信号検出装置１の受光部１０への光信号入射の有無、制御部５０から行選択部２０へ与えられるS_odd信号，S_even信号，Ｒ信号，Ｔ信号およびＨ信号、読出部３０において列選択部３２から各保持部３１ｎへ与えられるset_s信号およびset_n信号、行選択部２０から第１行の各画素部Ｐ１,ｎへ与えられるAddress(1)信号、行選択部２０から第２行の各画素部Ｐ２,ｎへ与えられるAddress(2)信号、ならびに、読出部３０において列選択部３２から各保持部３１ｎへ与えられるhshift(1)信号〜hshift(N)信号、が示されている。
【００４３】
受光部１０へ光信号が入射している第１期間に、S_odd信号がハイレベルとなり、S_even信号がローレベルとなる。この第１期間において、或る一定期間に亘って、Ｒ信号，Ｔ信号およびＨ信号がハイレベルとなって、Reset(2i-1)信号，Trans(2i-1)信号およびHold(2i-1)信号がハイレベルとなり、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤの接合容量部が放電され、また、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）が放電される。第１期間において続く或る一定期間に亘って、Ｒ信号，Ｔ信号およびＨ信号がローレベルとなって、Reset(2i-1)信号，Trans(2i-1)信号およびHold(2i-1)信号がローレベルとなり、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は接合容量部に蓄積されていく。そして、第１期間において更に続く或る一定期間に亘って、Ｒ信号がローレベルでＴ信号およびＨ信号がハイレベルとなって、Reset(2i-1)信号がローレベルとなり、Trans(2i-1)信号およびHold(2i-1)信号がハイレベルとなって、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていた電荷は、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に転送され蓄積される。これらの動作は、受光部１０における全ての奇数行目の各画素部において並列的に行われる。
【００４４】
受光部１０へ光信号が入射していない第２期間に、S_odd信号がローレベルとなり、S_even信号がハイレベルとなる。この第２期間において、或る一定期間に亘って、Ｒ信号，Ｔ信号およびＨ信号がハイレベルとなって、Reset(2i)信号，Trans(2i)信号およびHold(2i)信号がハイレベルとなり、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤの接合容量部が放電され、また、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）が放電される。第２期間において続く或る一定期間に亘って、Ｒ信号，Ｔ信号およびＨ信号がローレベルとなって、Reset(2i)信号，Trans(2i)信号およびHold(2i)信号がローレベルとなり、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は接合容量部に蓄積されていく。そして、第２期間において更に続く或る一定期間に亘って、Ｒ信号がローレベルでＴ信号およびＨ信号がハイレベルとなって、Reset(2i)信号がローレベルとなり、Trans(2i)信号およびHold(2i)信号がハイレベルとなって、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていた電荷は、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に転送され蓄積される。これらの動作は、受光部１０における全ての偶数行目の各画素部において並列的に行われる。
【００４５】
第１期間および第２期間の後に、行選択部２０から第１行の各画素部Ｐ１,ｎへ与えられるAddress(1)信号がハイレベルとなる。Address(1)信号がハイレベルとなる期間において、各保持部３１ｎへ与えられるset_s信号が一定期間だけハイレベルとなり、続いてＲ信号およびＴ信号が一定期間だけハイレベルとなって第１行の各画素部Ｐ１,ｎの電荷蓄積部が放電され、更に続いて各保持部３１ｎへ与えられるset_n信号が一定期間だけハイレベルとなる。これにより、各画素部Ｐ１,ｎから読出信号線Ｌｎへ出力されていたノイズ成分が重畳された信号成分が、保持部３１ｎの容量素子Ｃ１により電圧値out_s(n)として保持される。また、各画素部Ｐ１,ｎから読出信号線Ｌｎへ出力されていたノイズ成分が、保持部３１ｎの容量素子Ｃ２により電圧値out_n(n)として保持される。その後、hshift(1)信号〜hshift(N)信号が順次にハイレベルとなって、保持部３１１〜３１Ｎそれぞれに保持されていた電圧値が順次に出力され、差演算部３３により、ノイズ成分が重畳された信号成分のデータからノイズ成分のみのデータが差し引かれて、第１行の各画素部Ｐ１,ｎの信号成分に応じたデータＤ１,１〜Ｄ１,Ｎが出力される。以降も同様にして、各行の各画素部Ｐｍ,ｎのデータＤｍ,ｎが行順に出力される。
【００４６】
そして、検出部４０では、先ず、第１行の各画素部Ｐ１,ｎのデータＤ１,ｎが入力されて記憶部４１により記憶される。次に、第２行の各画素部Ｐ２,ｎのデータＤ２,ｎが入力されるときに、そのデータＤ２,ｎが演算部４２に入力されるとともに、記憶部４１により記憶されているデータＤ１,ｎが演算部４２に入力されて、演算部４２において、これらのデータＤ１,ｎ，Ｄ２,ｎの差（Ｄ１,ｎ−Ｄ２,ｎ）が演算される。そして、検出部４０では、この差（Ｄ１,ｎ−Ｄ２,ｎ）に基づいて、画素部Ｐ１,ｎ，Ｐ２,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【００４７】
続いて、検出部４０では、第３行の各画素部Ｐ３,ｎのデータＤ３,ｎが入力されて記憶部４１により記憶される。次に、第４行の各画素部Ｐ４,ｎのデータＤ４,ｎが入力されるときに、そのデータＤ４,ｎが演算部４２に入力されるとともに、記憶部４１により記憶されているデータＤ３,ｎが演算部４２に入力されて、演算部４２において、これらのデータＤ３,ｎ，Ｄ４,ｎの差（Ｄ３,ｎ−Ｄ４,ｎ）が演算される。そして、検出部４０では、この差（Ｄ３,ｎ−Ｄ４,ｎ）に基づいて、画素部Ｐ３,ｎ，Ｐ４,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【００４８】
以降も同様にして、検出部４０では、データＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差（Ｄ２ｉ−１,ｎ−Ｄ２ｉ,ｎ）に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【００４９】
図８は、第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の動作を説明する図である。この図には、上から順に、光信号入射タイミング、受光部１０における第(２ｉ−１)行の画素部での電荷蓄積タイミングＡ、および、受光部１０における第２ｉ行の画素部での電荷蓄積タイミングＢ、が示されている。前の図７では、受光部１０における第(２ｉ−１)行の画素部での電荷蓄積タイミングＡは光信号入射タイミングと一致したが、この図８では、電荷蓄積タイミングＡ，Ｂの何れも一部が光信号入射タイミングと重なっている。電荷蓄積タイミングＡ，Ｂの各位相は２分の１周期だけ異なっている。
【００５０】
図中においてハッチで示した範囲は、電荷蓄積タイミングＡ，Ｂそれぞれと光信号入射タイミングとが重なっている範囲を表していて、データＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの大きさに相当する。点滅信号が画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達していて、電荷蓄積タイミングＡ，Ｂの間でハッチ範囲の大きさが異なっていれば、すなわち、差（Ｄ２ｉ−１,ｎ−Ｄ２ｉ,ｎ）が零でなければ、点滅信号が到達していることが検出部４０により検出され得る。一方、一定強度の光が画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達していれば、電荷蓄積タイミングＡ，Ｂの間でハッチ範囲の大きさが等しいので、点滅信号が到達していないことが検出部４０により検出され得る。
【００５１】
このように、本実施形態に係る点滅信号検出装置１は、１行分のデータを記憶する記憶部４１を備えるだけでよく、大容量の記憶部を必要としない。また、本実施形態に係る点滅信号検出装置１は、光信号の点滅パターンが既知であることを必要とすることなく、光信号のような点滅信号を受光している画素部を特定することができる。
【００５２】
なお、以上に説明したような点滅する光信号を検出するには、その光信号が少なくとも或る２個の画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達することが必要となる。その為には、受光部１０の前面に設けられる光学系による受光面１０への結像を意図的にぼかして、受光部１０の広い範囲に光信号が到達するようにしてもよい。また、受光部１０に到達する光の強度分布が隣接する行の間で異なると、光信号が到達したと誤って検出される場合があるが、光学系による受光面１０への結像を意図的にぼかすことで、このような誤検出を防止することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
【００５４】
図９は、第２実施形態に係る点滅信号検出装置２の概略構成を示す図である。この図に示される点滅信号検出装置２は、受光部１０、第１行選択部２０１、第２行選択部２０２、第１読出部３０１、第２読出部３０２、検出部４０Ａおよび制御部５０Ａを備える。
【００５５】
図１に示された第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の構成と比較すると、この図９に示された第２実施形態に係る点滅信号検出装置２は、受光部１０の各画素部Ｐｍ,ｎの構成が相違し、行選択部２０に替えて第１行選択部２０１および第２行選択部２０２を備える点で相違し、読出部３０に替えて第１読出部３０１および第２読出部３０２を備える点で相違し、検出部４０に替えて検出部４０Ａを備える点で相違し、また、制御部５０に替えて制御部５０Ａを備える点で相違する。
【００５６】
第１行選択部２０１および第１読出部３０１は、受光部１０における奇数行（第(２ｉ−１)行）の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに対して放電，電荷蓄積およびデータ読出を行う。第２行選択部２０２および第２読出部３０２は、受光部１０における偶数行（第２ｉ行）の各画素部Ｐ２ｉ,ｎに対して放電，電荷蓄積およびデータ読出を行う。第１行選択部２０１および第１読出部３０１と、第２行選択部２０２および第２読出部３０２とは、互いに並列的にデータ読出の動作をする。
【００５７】
制御部５０Ａは、上記の並列動作をするよう、第１行選択部２０１，第２行選択部２０２，第１読出部３０１および第２読出部３０２それぞれの動作を制御する。また、上記の並列動作をすることから、第２実施形態における検出部４０Ａは、第１実施形態における検出部４０と異なる構成を有している。また、上記の並列動作をする為に、第２実施形態における各画素部Ｐｍ,ｎは、第１実施形態における各画素部と異なる構成を有している。
【００５８】
図１０は、第２実施形態に係る点滅信号検出装置２の第１読出部３０１および第２読出部３０２それぞれの構成を示す図である。この図では、受光部１０においてはＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎのうち第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐｍ,ｎが代表して示され、また、第１読出部３０１および第２読出部３０２それぞれにおいては該画素部Ｐｍ,ｎに関連する構成要素が示されている。
【００５９】
第１読出部３０１および第２読出部３０２それぞれは、第１実施形態における読出部３０と同様の構成を有している。ただし、第１読出部３０１の各保持部３１ｎは、受光部１０における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎと読出信号線Ｌ１ｎを介して接続されていて、第１行選択部２０１により選択された第ｍ行の画素部Ｐｍ,ｎから読出信号線Ｌ１ｎへ出力されたデータを入力して、そのデータを保持し、その保持したデータを出力することができる。また、第２読出部３０２の各保持部３１ｎは、受光部１０における第ｎ列のＭ個の画素部Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎと読出信号線Ｌ２ｎを介して接続されていて、第２行選択部２０２により選択された第ｍ行の画素部Ｐｍ,ｎから読出信号線Ｌ２ｎへ出力されたデータを入力して、そのデータを保持し、その保持したデータを出力することができる。
【００６０】
図１１は、第２実施形態に係る点滅信号検出装置２の画素部Ｐｍ,ｎおよび第１読出部３０１の保持部３１ｎの回路構成を示す図である。この図でも、受光部１０においてはＭ×Ｎ個の画素部Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎのうち第ｍ行第ｎ列の画素部Ｐｍ,ｎが代表して示され、また、第１読出部３０１においては該画素部Ｐｍ,ｎに関連する保持部３１ｎが示されている。
【００６１】
各画素部Ｐｍ,ｎは、ＡＰＳ（Active Pixel Sensor）方式のものであって、フォトダイオードＰＤおよび６個のＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ５を含む。この図に示されるように、トランジスタＴ１，トランジスタＴ２およびフォトダイオードＰＤは順に直列的に接続されていて、トランジスタＴ１のドレイン端子に基準電圧が入力され、フォトダイオードＰＤのアノ−ド端子が接地されている。トランジスタＴ１とトランジスタＴ２との接続点は、トランジスタＴ５を介してトランジスタＴ３のゲート端子に接続されている。
【００６２】
トランジスタＴ３のドレイン端子に基準電圧が入力される。トランジスタＴ３のソース端子は、トランジスタＴ４１，Ｔ４２それぞれのドレイン端子と接続されている。各画素部Ｐｍ,ｎのトランジスタＴ４１のソース端子は、読出信号線Ｌ１ｎに接続されている。各画素部Ｐｍ,ｎのトランジスタＴ４２のソース端子は、読出信号線Ｌ２ｎに接続されている。読出信号線Ｌ１ｎおよび読出信号線Ｌ２ｎそれぞれには定電流源が接続されている。
【００６３】
各画素部Ｐｍ,ｎの転送用のトランジスタＴ２のゲート端子は、制御信号線ＬＴｍと接続され、第１行選択部２０１または第２行選択部２０２から出力されるTrans(m)信号が入力される。各画素部Ｐｍ,ｎのリセット用のトランジスタＴ１のゲート端子は、制御信号線ＬＲｍと接続され、第１行選択部２０１または第２行選択部２０２から出力されるReset(m)信号が入力される。各画素部Ｐｍ,ｎのホールド用のトランジスタＴ５のゲート端子は、制御信号線ＬＨｍと接続され、第１行選択部２０１または第２行選択部２０２から出力されるHold(m)信号が入力される。
【００６４】
各画素部Ｐｍ,ｎの出力選択用のトランジスタＴ４１のゲート端子は、制御信号線ＬＡ１ｍと接続され、第１行選択部２０１から出力されるAddress1(m)信号が入力される。各画素部Ｐｍ,ｎの出力選択用のトランジスタＴ４２のゲート端子は、制御信号線ＬＡ２ｍと接続され、第２行選択部２０２から出力されるAddress2(m)信号が入力される。これらの制御信号（Reset(m)信号，Trans(m)信号，Hold(m)信号，Address1(m)信号，Address2(m)信号）は、第ｍ行のＮ個の画素部Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎに対して共通に入力される。
【００６５】
制御信号線ＬＴｍ，制御信号線ＬＲｍおよび制御信号線ＬＨｍは、行毎に設けられていて、第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎにおけるフォトダイオードＰＤの接合容量部および電荷蓄積部それぞれの放電ならびに電荷蓄積部による電荷蓄積を指示する制御信号（Reset(m)信号，Trans(m)信号，Hold(m)信号）を送る。これら制御信号線の第１端はスイッチを介して第１行選択部２０１に接続され、また、これら制御信号線の第２端はスイッチを介して第２行選択部２０２に接続されている。これら制御信号線それぞれの両端に設けられた２つのスイッチは、同時に閉じることはなく、常に少なくとも一方が開いている。なお、これらのスイッチに替えてトライステートバッファが用いられてもよく、この場合、これら制御信号線それぞれの両端に設けられた２つのトライステートバッファは、同時に導通状態になることはなく、常に少なくとも一方がハイインピーダンス状態にある。
【００６６】
制御信号線ＬＡ１ｍおよび制御信号線ＬＡ２ｍは、行毎に設けられていて、第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎにおける読出信号線Ｌ１ｎまたは読出信号線Ｌ２ｎへのデータ出力を指示する制御信号（Address1(m)信号，Address2(m)信号）を送る。各制御信号線ＬＡ１ｍは第１行選択部２０１に接続されている。各制御信号線ＬＡ２ｍは第２行選択部２０２に接続されている。Address1(m)信号とAddress2(m)信号とは同時にハイレベルとなることはなく、トランジスタＴ４１とトランジスタＴ４２とは同時にオン状態となることはない。
【００６７】
Reset(m)信号，Trans(m)信号およびHold(m)信号がハイレベルであるとき、フォトダイオードＰＤの接合容量部が放電され、また、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）が放電される。Trans(m)信号がローレベルであるとき、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は接合容量部に蓄積されていく。Reset(m)信号がローレベルであって、Trans(m)信号およびHold(m)信号がハイレベルであると、フォトダイオードＰＤの接合容量部に蓄積されていた電荷は、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に転送され蓄積される。
【００６８】
Address1(m)信号がハイレベルであるとき、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に蓄積されている電荷量に応じたデータ（ノイズ成分が重畳された信号成分のデータ）が、トランジスタＴ４１を経て読出信号線Ｌ１ｎへ出力され、第１読出部３０１の保持部３１ｎへ入力される。すなわち、トランジスタＴ４１は、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１ｎへ出力するための第１スイッチとして作用する。なお、電荷蓄積部が放電状態にあるときには、ノイズ成分のみのデータがトランジスタＴ４１を経て読出信号線Ｌ１ｎへ出力される。
【００６９】
Address2(m)信号がハイレベルであるとき、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に蓄積されている電荷量に応じたデータ（ノイズ成分が重畳された信号成分のデータ）が、トランジスタＴ４２を経て読出信号線Ｌ２ｎへ出力され、第２読出部３０２の保持部３１ｎへ入力される。すなわち、トランジスタＴ４２は、電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ２ｎへ出力するための第２スイッチとして作用する。なお、電荷蓄積部が放電状態にあるときには、ノイズ成分のみのデータがトランジスタＴ４２を経て読出信号線Ｌ２ｎへ出力される。
【００７０】
第１行選択部２０１および第２行選択部２０２それぞれは、Ｍ段のシフトレジスタを有する。第１行選択部２０１のＭ段のシフトレジスタは、そのうちの第ｍ段からAddress1(m)信号を制御信号線ＬＡ１ｍへ出力して第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎに与える。第２行選択部２０２のＭ段のシフトレジスタは、そのうちの第ｍ段からAddress2(m)信号を制御信号線ＬＡ２ｍへ出力して第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎに与える。また、第１行選択部２０１は、図５（ａ）に示される回路を各々の奇数行（第(２ｉ−１)行）に対して有し、第２行選択部２０２は、図５（ｂ）に示される回路を各々の偶数行（第２ｉ行）に対して有する。
【００７１】
第１行選択部２０１は、S_odd信号により指示される第１期間に、受光部１０における第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させることができる。また、第２行選択部２０２は、S_even信号により指示される第２期間に、受光部１０における第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎに対してフォトダイオードで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させることができる。各画素部Ｐ２ｉ,ｎにおける放電および電荷蓄積のタイミングは、第１実施形態の場合と同様である。
【００７２】
第１行選択部２０１は、第１期間および第２期間の後に、Address1(2i-1)信号により受光部１０における奇数行（第(２ｉ−１)行）を選択して行毎に各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎに対して電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ１ｎへ出力させることができる。第２行選択部２０２は、第１期間および第２期間の後に、Address2(2i)信号により受光部１０における偶数行（第２ｉ行）を選択して行毎に各画素部Ｐ２ｉ,ｎに対して電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを読出信号線Ｌ２ｎへ出力させることができる。第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎから読出信号線Ｌ１ｎおよび第１読出部３０１を経て検出部４０Ａへのデータ読出と、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎから読出信号線Ｌ２ｎおよび第２読出部３０２を経て検出部４０Ａへのデータ読出とは、互いに並列的に行われる。
【００７３】
すなわち、第１行選択部２０１および第２行選択部２０２は、受光部１０における第(２ｉ−１)行および第２ｉ行を同時に選択して、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎの電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させ、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎの電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させる。第１読出部３０１および第２読出部３０２は、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤ２ｉ−１,ｎ、および、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤ２ｉ,ｎを、同時に検出部４０Ａへ出力する。
【００７４】
検出部４０Ａは、読出部３０１，３０２から同時に出力されたデータＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉの差を演算し、この差に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する。
【００７５】
第２実施形態に係る点滅信号検出装置２は、以下のように動作する。受光部１０へ光信号が入射している第１期間に、第１行選択部２０１により、第(２ｉ−１)行の各画素部Ｐ２ｉ−１,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に転送され蓄積される。これらの動作は、受光部１０における全ての奇数行目の各画素部において並列的に行われる。
【００７６】
また、受光部１０へ光信号が入射していない第２期間に、第２行選択部２０２により、第２ｉ行の各画素部Ｐ２ｉ,ｎにおいて、フォトダイオードＰＤで発生した電荷は、トランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域（電荷蓄積部）に転送され蓄積される。これらの動作は、受光部１０における全ての偶数行目の各画素部において並列的に行われる。
【００７７】
これらの各画素部Ｐｍ,ｎにおける電荷蓄積のタイミングは、第１実施形態の場合と同様である。第２実施形態におけるデータ読出動作のタイミングは、第１実施形態の場合と異なる。
【００７８】
第２実施形態では、第１期間および第２期間の後に、第１行選択部２０１から第１行の各画素部Ｐ１,ｎへ与えられるAddress1(1)信号と、第２行選択部２０２から第２行の各画素部Ｐ２,ｎへ与えられるAddress2(2)信号と、が同じ期間にハイレベルとなる。そして、第１読出部３０１からの第１行の各画素部Ｐ１,ｎのデータＤ１,ｎの出力と、第２読出部３０２からの第２行の各画素部Ｐ２,ｎのデータＤ２,ｎの出力と、が同時に行われる。検出部４０Ａでは、第１行の各画素部Ｐ１,ｎのデータＤ１,ｎと第２行の各画素部Ｐ２,ｎのデータＤ２,ｎとが同時に入力されて、これらのデータＤ１,ｎ，Ｄ２,ｎの差（Ｄ１,ｎ−Ｄ２,ｎ）が演算される。そして、検出部４０Ａでは、この差（Ｄ１,ｎ−Ｄ２,ｎ）に基づいて、画素部Ｐ１,ｎ，Ｐ２,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【００７９】
続いて、第１行選択部２０１から第３行の各画素部Ｐ３,ｎへ与えられるAddress1(3)信号と、第２行選択部２０２から第４行の各画素部Ｐ４,ｎへ与えられるAddress2(4)信号と、が同じ期間にハイレベルとなる。そして、第１読出部３０１からの第３行の各画素部Ｐ３,ｎのデータＤ３,ｎの出力と、第２読出部３０２からの第４行の各画素部Ｐ４,ｎのデータＤ４,ｎの出力と、が同時に行われる。検出部４０Ａでは、第３行の各画素部Ｐ３,ｎのデータＤ３,ｎと第４行の各画素部Ｐ４,ｎのデータＤ４,ｎとが同時に入力されて、これらのデータＤ３,ｎ，Ｄ４,ｎの差（Ｄ３,ｎ−Ｄ４,ｎ）が演算される。そして、検出部４０Ａでは、この差（Ｄ３,ｎ−Ｄ４,ｎ）に基づいて、画素部Ｐ３,ｎ，Ｐ４,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【００８０】
以降も同様にして、検出部４０Ａでは、データＤ２ｉ−１,ｎ，Ｄ２ｉ,ｎの差（Ｄ２ｉ−１,ｎ−Ｄ２ｉ,ｎ）に基づいて、画素部Ｐ２ｉ−１,ｎ，Ｐ２ｉ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かが検出される。
【００８１】
第１実施形態に係る点滅信号検出装置１は、１行分のデータを記憶する記憶部４１を備える必要があったが、第２実施形態に係る点滅信号検出装置２は、そのような記憶部を備える必要がない。また、第２実施形態に係る点滅信号検出装置２は、第１実施形態の場合と同様に、光信号の点滅パターンが既知であることを必要とすることなく、光信号のような点滅信号を受光している画素部を特定することができる。
【００８２】
（第３実施形態）
【００８３】
図１２は、第３実施形態に係る点滅信号検出装置３の概略構成を示す図である。この図に示される点滅信号検出装置３は、受光部１０、行選択部２０Ｂ、読出部３０、検出部４０Ｂおよび制御部５０Ｂを備える。
【００８４】
図１に示された第１実施形態に係る点滅信号検出装置１の構成と比較すると、この図１２に示された第３実施形態に係る点滅信号検出装置３は、行選択部２０に替えて行選択部２０Ｂを備える点で相違し、検出部４０に替えて検出部４０Ｂを備える点で相違し、また、制御部５０に替えて制御部５０Ｂを備える点で相違する。
【００８５】
行選択部２０Ｂは、受光部１０の各画素部Ｐｍ,ｎの動作を制御するための各種の制御信号を出力する。より具体的には、行選択部２０Ｂは、第１期間に受光部１０における第(４ｊ−３)行の各画素部Ｐ４ｊ−３,ｎに対してフォトダイオードＰＤで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させる。行選択部２０Ｂは、第２期間に受光部１０における第(４ｊ−２)行の各画素部Ｐ４ｊ−２,ｎに対してフォトダイオードＰＤで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させる。
【００８６】
行選択部２０Ｂは、第３期間に受光部１０における第(４ｊ−１)行の各画素部Ｐ４ｊ−１,ｎに対してフォトダイオードＰＤで発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させる。また、行選択部２０Ｂは、第４期間に受光部１０における第４ｊ行の各画素部Ｐ４ｊ,ｎに対してフォトダイオードでＰＤ発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積させる。そして、行選択部２０Ｂは、第４期間の後に受光部１０における各行を選択して行毎に各画素部Ｐｍ,ｎに対して電荷蓄積部における蓄積電荷量に応じたデータを出力させる。ここで、第１〜第４の期間は、この順に設定され、共通の時間幅を有する。また、ｊは１以上(Ｍ／４)以下の各整数である。
【００８７】
読出部３０は、Ｎ本の読出信号線Ｌ１〜ＬＮと接続され、行選択部２０により選択された受光部１０における第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎから読出信号線Ｌｎへ出力されたデータを入力して、第ｍ行の各画素部Ｐｍ,ｎのフォトダイオードで発生した電荷の量に応じたデータＤｍ,ｎを検出部４０Ｂへ出力する。
【００８８】
検出部４０Ｂは、読出部３０から出力された各データＤｍ,ｎを入力して、データＤ４ｊ−３,ｎ，Ｄ４ｊ−１,ｎの差とデータＤ４ｊ−２,ｎ，Ｄ４ｊ,ｎの差との和に基づいて、画素部Ｐ４ｊ−３,ｎ，Ｐ４ｊ−２,ｎ，Ｐ４ｊ−１,ｎ，Ｐ４ｊ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する。
【００８９】
制御部５０Ｂは、行選択部２０Ｂ，読出部３０および検出部４０Ｂそれぞれの動作を制御することで、点滅信号検出装置１全体の動作を制御する。より具体的には、制御部５０Ｂは、行選択部２０Ｂにおける受光部１０への各種の制御信号の送出、読出部３０における各画素部Ｐｍ,ｎからのデータの入力、読出部３０における各データＤｍ,ｎの出力、および、検出部４０Ｂにおける処理、それぞれの動作タイミングを制御する。
【００９０】
図１３は、第３実施形態に係る点滅信号検出装置３の検出部４０Ｂの構成を示す図である。検出部４０Ｂは、読出部３０から行順に出力された各データＤｍ,ｎを入力する。検出部４０Ｂは、記憶部４１１〜４１３および演算部４３を含む。記憶部４１１は、第(４ｊ−３)行のＮ個のデータＤ４ｊ−３,ｎを記憶する。記憶部４１２は、第(４ｊ−２)行のＮ個のデータＤ４ｊ−２,ｎを記憶する。記憶部４１３は、第(４ｊ−１)行のＮ個のデータＤ４ｊ−１,ｎを記憶する。
【００９１】
演算部４３は、第４ｊ行のＮ個のＤ４ｊ,ｎを入力するとともに、記憶部４１１〜４１３により記憶されている第(４ｊ−３)行のＮ個のデータＤ４ｊ−３,ｎ，第(４ｊ−２)行のＮ個のデータＤ４ｊ−２,ｎおよび第(４ｊ−１)行のＮ個のデータＤ４ｊ−１,ｎをも入力する。そして、演算部４３は、データＤ４ｊ−３,ｎ，Ｄ４ｊ−１,ｎの差とデータＤ４ｊ−２,ｎ，Ｄ４ｊ,ｎの差との和Ｓ（＝｜Ｄ４ｊ−３,ｎ−Ｄ４ｊ−１,ｎ｜＋｜Ｄ４ｊ−２,ｎ−Ｄ４ｊ,ｎ｜を求めて、この演算結果Ｓに基づいて、画素部Ｐ４ｊ−３,ｎ，Ｐ４ｊ−２,ｎ，Ｐ４ｊ−１,ｎ，Ｐ４ｊ,ｎに到達した光が点滅信号であるか否かを検出する。
【００９２】
図１４は、第３実施形態に係る点滅信号検出装置３の動作を説明する図である。この図には、上から順に、光信号入射タイミング、受光部１０における第(４ｊ−３)行の画素部での電荷蓄積タイミングＡ、受光部１０における第(４ｊ−２)行の画素部での電荷蓄積タイミングＢ、受光部１０における第(４ｊ−１)行の画素部での電荷蓄積タイミングＣ、および、受光部１０における第４ｊ行の画素部での電荷蓄積タイミングＤ、が示されている。この図では、電荷蓄積タイミングＡ〜Ｄおよび光信号入射タイミングは同一周期であって、電荷蓄積タイミングＡ〜Ｄの何れも一部が光信号入射タイミングと重なっている。電荷蓄積タイミングＡ〜Ｄの各位相は４分の１周期ずつ異なっている。
【００９３】
図中においてハッチで示した範囲は、電荷蓄積タイミングＡ〜Ｄそれぞれと光信号入射タイミングとが重なっている範囲を表していて、データＤ４ｊ−３,ｎ，Ｄ４ｊ−２,ｎ，Ｄ４ｊ−１,ｎ，Ｄ４ｊ,ｎの大きさに相当する。点滅信号が画素部Ｐ４ｊ−３,ｎ，Ｐ４ｊ−２,ｎ，Ｐ４ｊ−１,ｎ，Ｐ４ｊ,ｎに到達していれば、演算部４３による演算結果Ｓが零ではないので、点滅信号が到達していることが検出部４０Ｂにより検出され得る。一方、一定強度の光が画素部Ｐ４ｊ−３,ｎ，Ｐ４ｊ−２,ｎ，Ｐ４ｊ−１,ｎ，Ｐ４ｊ,ｎに到達していれば、演算部４３による演算結果Ｓが零であるので、点滅信号が到達していないことが検出部４０Ｂにより検出され得る。
【００９４】
特に、本実施形態では、演算部４３による演算結果Ｓは、光信号入射タイミングと電荷蓄積タイミングＡ〜Ｄとの間の位相差に依らない。したがって、本実施形態では、この位相差に拘わらず高感度の点滅信号検出をすることができる。
【００９５】
このように、本実施形態に係る点滅信号検出装置３は、３行分のデータを記憶する記憶部４１１〜４１３を備えるだけでよく、大容量の記憶部を必要としない。また、本実施形態に係る点滅信号検出装置３は、光信号の点滅パターンが既知であることを必要とすることなく、光信号のような点滅信号を受光している画素部を特定することができる。
【００９６】
また、本発明は、第１〜第３の各実施形態に限られるわけではない。例えば、上記実施形態では電荷蓄積部としてトランジスタＴ３のゲート端子に接続される拡散領域があげられているが、フォトダイオードが電荷蓄積部をかねてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１〜３…点滅信号検出装置、１０…受光部、２０，２０１，２０２，２０Ｂ…行選択部、３０，３０１，３０２…読出部、３１１〜３１Ｎ…保持部、３２…列選択部、３３…差演算部、４０，４０Ａ，４０Ｂ…検出部、４１，４１１〜４１３…記憶部、４２，４３…演算部、５０，５０Ａ，５０Ｂ…制御部、Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎ…画素部、Ｌ１〜ＬＮ，Ｌ１１〜Ｌ１Ｎ，Ｌ２１〜Ｌ２Ｎ…読出信号線、ＬＴ１〜ＬＴＭ，ＬＲ１〜ＬＲＭ，ＬＨ１〜ＬＨＭ，ＬＡ１１〜ＬＡ１Ｍ，ＬＡ２１〜ＬＡ２Ｍ…制御信号線。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011035533.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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