(57)【要約】【課題】確実に安価に、動体を検知して動体の撮像を行える撮像装置を提供する。また、確実に安価に、動体を検知して動体追尾を行うのに適する撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子１０と、撮像素子１０に被写体像を導く光学系２０と、光学系２０を所定の状態に設定するための光学系操作部３０と、撮像素子１０の撮像モードの切替え及び光学系操作部３０の動作を制御するための制御装置４０とを備えている。制御装置４０は、動体検知モードに設定された撮像素子１０の出力に応じて撮像素子１０の撮像モード及び光学系操作部３０で設定される光学系２０の状態のうち少なくとも一方を変更する。【選択図】  図１
2004304375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を導く光学系と、
前記光学系を所定の状態に設定するための光学系操作部と、
前記撮像素子の撮像モードの切替え及び前記光学系操作部の動作を制御するための制御装置と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記光学系操作部を前記光学系が所定パターンで動かされるように制御するとともに、所定タイミングで前記撮像素子を前記動体検知モードに設定し、また、動体が検出されると前記所定パタンーン動作が解除されるように前記光学系操作部を制御する請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記動体検知モードに設定された前記撮像素子が動体を検出すると該撮像素子を前記通常撮像モードに切り替える請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記動体検知モードに設定された前記撮像素子が動体を検出すると該撮像素子を前記通常撮像モードに切り替えて撮像を行わせたのち、該撮像素子を前記動体検知モードに切り替える請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を導く光学系と、
前記撮像素子の撮像モードの切替え及び駆動を制御するための制御装置とを備えており、
該制御装置は所定の時間間隔で撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとの間で交互に切り替えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動体を検出し、所定の撮像を行える撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動体を検出する方法として、被撮像領域を撮像し、それにより得られる画像データから背景差分法やフレーム差分法等によって動体の有無を検知する方法が知られている。
【０００３】
また、動体の有無を検知し、動体が検出されたときその動体を撮像する方法として、動体の有無を検知するカメラと、検出された動体を撮像するカメラを含む複数台のカメラを用いる方法と、１台のカメラで動体有無の検知及び動体撮像の両方を行う方法が知られている。
【０００４】
後者方法は前者方法に比べると、カメラの使用台数が少なく、それだけコス  ト安に済み、消費エネルギーが低く済むので有利である。さらに、動体撮像を行うカメラ自身の視野内に動体を捕捉しているので、動体検出から動体撮像開始までに要する時間を短くするのに有利であり、それだけ動体を撮り逃がす恐れが少ないと言える。
【０００５】
後者方法、すなわち１台のカメラで動体有無の検知及び動体撮像の両方を行う方法は例えば特開平５−１４５８２３号公報及び特開平５−１５３４５９号公報や特開平９−２１２７７０号公報に開示されている。特開平５−１４５８２３号公報及び特開平５−１５３４５９号公報に開示された方法によると、カメラが動体を検出すると、該検出情報に基づいてカメラ駆動部がカメラを動かし、それにより動体が追尾される。特開平９−２１２７７０号公報に開示された方法によると、カメラが動体を検出すると、該カメラの撮像方向や撮像倍率が該動体撮像のために制御され、それにより動体が撮像される。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１４５８２３号公報
【特許文献２】特開平５−１５３４５９号公報
【特許文献２】特開平９−２１２７７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の動体検知手法は既述のように背景差分法やフレーム差分法等によるものであり、これら方法は複雑な画像処理を必要とし、そのため動体の検知に時間がかかり、たとえ１台のカメラで動体動体有無の検知及び動体撮像の両方を行う場合でも、動体を十分追尾できない場合がある。特に、高速で移動する動体を追尾したり、動体を拡大撮像状態のまま追尾することは困難である。
【０００８】
そこで本発明は、先ず、確実に安価に、動体を検知して動体の撮像を行える撮像装置を提供することを課題とする。
また本発明は、確実に安価に、動体を検知して動体追尾を行うのに適する撮像装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明者の一人は、撮像モードを動体検知モードと通常撮像モードとで切り替え可能の撮像素子を開発した（特願平２００２−３７５０２９）。この撮像素子は複雑な画像処理を必要とすることなく、簡単、迅速に動体の有無を検知することができる。このような撮像素子を用いれば、動体を検知し動体撮像を開始するまでの処理を迅速に行うことができる。
【００１０】
そこで本願第１発明は、前記課題を解決するため、
撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を導く光学系と、
前記光学系を所定の状態に設定するための光学系操作部と、
前記撮像素子の撮像モードの切替え及び前記光学系操作部の動作を制御するための制御装置と、
を備えた撮像装置を提供する。
【００１１】
ここで「撮像モードを動体検知モードと通常撮像モードとで切り替え可能の撮像素子」とは、動体検知モードにおいて、該撮像素子による撮像領域中に動体により輝度が変化する部分があるとき該部分について該撮像領域中の輝度が変化しない他の部分を示す画像信号（画像データ）とは異なるレベルの動体存在を示す画像信号（画像データ）を出力し、通常撮像モードにおいては撮像領域の通常撮像データを出力し、これら動体検知モードと通常撮像モード間で切り替え可能の撮像素子である。
また、「光学系の状態」とは、光学系による広角撮像状態、望遠（拡大）撮像状態、撮像倍率、撮像方向、撮像位置等のうち１又は２以上のことである。
本願第１発明に係る撮像装置によると、１台の撮像素子を用いて、或いは該撮像素子を含む１台のカメラを用いて、確実に安価に、動体を検知することができるとともに、動体検知モードに設定された該撮像素子の出力に基づいて光学系操作部を制御し光学系を適切な状態に設定することで、確実に動体を撮像することができ、また、動体の追尾に適した構成となる。
【００１２】
また、本願第２発明は、前記課題を解決するため、
撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を導く光学系と、
前記撮像素子の撮像モードの切替え及び駆動を制御するための制御装置とを備えており、
該制御装置は所定の時間間隔で撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとの間で交互に切り替える撮像装置を提供する。
この撮像装置によると、通常撮像と動体検出とが実質的に常時行われることになり、モード切替えのための制御が簡素化され、また、動体が検知されない間も通常撮像を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本願第１発明の実施形態に係る撮像素子は基本的に、撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を導く光学系と、前記光学系を所定の状態に設定するための光学系操作部と、前記撮像素子の撮像モードの切替え及び前記光学系操作部の動作を制御するための制御装置とを備えている。
【００１４】
該撮像素子は、動体検知モードにおいて、該撮像素子による撮像領域中に動体により輝度が変化する部分があるとき該部分について該撮像領域中の輝度が変化しない他の部分を示す画像信号（画像データ）とは異なるレベルの動体存在を示す画像信号（画像データ）を出力し、通常撮像モードにおいては撮像領域の通常撮像データを出力し、これら動体検知モードと通常撮像モード間で切り替え可能の撮像素子である。
【００１５】
該制御装置は、動体検知モードに設定された前記撮像素子の出力に応じて前記撮像素子の撮像モード及び前記光学系操作部による前記光学系の状態のうち少なくとも一方を変更する。
【００１６】
前記光学系操作部としては、代表例として、前記撮像素子による撮像を広角撮像と望遠撮像とで切り替え可能のものを挙げることができる。
かかる光学系操作部を採用する場合、前記制御装置は、動体検知にあたり、前記撮像素子を前記動体検知モードに設定するとともに前記光学系操作部を前記撮像素子の撮像状態が前記広角撮像状態に設定されるように制御し、該撮像素子が動体を検出すると、前記光学系操作部を前記撮像素子の撮像状態が前記望遠撮像状態に切り替え設定されるように制御してもよい。
【００１７】
ここで「広角撮像状態」とは広い領域を撮像する状態であり、「望遠撮像状態」とはズーム機構等により撮像倍率を大きくして拡大撮像する状態である。
このような光学系操作部及び制御装置を採用すると、動体を詳細に撮像することができる。
【００１８】
前記制御装置は、前記光学系操作部を前記光学系が所定パターンで動かされるように制御するとともに、所定タイミングで前記撮像素子を前記動体検知モードに設定し、また、動体が検出されると前記所定パタンーン動作が解除されるように前記光学系操作部を制御してもよい。
ここで「所定パターン」とは、予め定められた規則に沿って実行される、旋回（回転）や首振り、移動、撮像倍率の変更等の動作を意味し、間欠的な動きだけでなく連続的な動きも含まれる。
【００１９】
かかる制御装置を採用すると、広角な光学系を採用しなくても、光学系を所定パターンで動かして広い領域にわたり動体検知を行うことが可能となる。また、高解像度の画像を得やすい。
この場合、光学系が停止している間だけ撮像素子を動体検知モードに設定してもよいし、光学系が動いている間も撮像素子を動体検知モードに設定するようにしてもよい。後者の場合、誤動作を防止するために、光学系が動いているときと、光学系停止中とで動体有無の判定方法を異ならせるようにしてもよい。
【００２０】
前記制御装置は、前記動体検知モードに設定された前記撮像素子が動体を検出すると、該撮像素子を前記通常撮像モードに切り替え設定するものでもよい。このように動体を通常撮像モードで撮像できるようにすることで動体の正体を把握し易くなる。
【００２１】
前記制御装置は、前記動体検知モードに設定された前記撮像素子が動体を検出すると、該撮像素子を前記通常撮像モードに切り替えて撮像を行わせたのち、該撮像素子を前記動体検知モードに切り替えるものでもよい。
この場合、動体が検出されるごとに通常撮像が実施され、その後再び動体検知モードが設定されるので、動体追尾が可能となる。
【００２２】
また、本願第２発明の実施形態に係る撮像装置は、撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を導く光学系と、前記撮像素子の撮像モードの切替え及び駆動を制御するための制御装置とを備えている。
動体追尾を可能とするするため、前記の制御装置は、所定の時間間隔で撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとの間で交互に切り替える。より具体的には撮像素子を連続する所定数フレーム（例えば所定複数フレーム）通常撮像モードに設定し、その後所定数フレーム（コマ落ちにならない範囲のフレーム数、例えば１フレーム）動体検知モードに設定し、これを繰り返すものでもよい。
【００２３】
前記撮像素子の代表例は次のものである。すなわち、
それぞれが光電変換素子、該光電変換素子の出力を該素子への入射光量の対数値に比例する電気信号に変換するための対数変換用トランジスタを含む対数変換部及び該対数変換部からの出力を蓄積するための積分回路を備える複数の画素と、
前記対数変換用トランジスタに与える電圧を制御するための電圧制御部と、
前記各画素からの信号を受け取って出力するための出力回路とを備えており、
前記電圧制御部は、
撮像時に前記対数変換用トランジスタに撮像のための第１電圧を印加した状態で、前記光電変換素子から対数変換部を介して出力される第１信号を前記積分回路に蓄積させ、該対数変換用トランジスタのリセット時に該対数変換用トランジスタに第２電圧を印加して該トランジスタをリセットして該リセットにより得られる第２信号を前記積分回路に蓄積させ、動体検知モードにおいては、該第２電圧を前記第１電圧との差の絶対値が通常撮像状態が得られる場合の値より小さくなるように設定することで撮像領域中に動体により輝度が変化する部分があるとき該部分については前記積分回路にそれぞれ蓄積された前記第１信号と前記第２信号との差分が該撮像領域中の輝度が変化しない他の部分についてのそれとは異なるものとなる動体抽出撮像状態を実現し、
前記出力回路は前記第１信号と前記第２信号との差分に相当する信号を出力する撮像素子である。
【００２４】
この撮像素子は前記出力回路からの出力信号に基づいて動体の有無を判断し、動体の有無を示す信号を出力する動体判定部を備えていてもよい。
かかる動体判定部は撮像素子外に設けられてもよい。
【００２５】
いずれにしても、かかる動体判定部としては、例えば前記出力回路からの差分処理後の出力信号を所定の閾値と比較して動体有無を示す信号を出力するものを挙げることができる。
【００２６】
ところで、被撮像領域中を動体が移動する場合において例えば該動体のエッジ部に着目すると、動体エッジ部が移動することで該エッジ部に対する静止背景部の輝度が撮像素子から見て変化する。従って、動体により輝度が変化する被撮撮像領域中の部分は、該動体の少なくとも一部を示していると言える。
【００２７】
そこで、いま述べた撮像素子の電圧制御部に係わる
「撮像領域中に動体により輝度が変化する部分があるとき該部分については前記積分回路にそれぞれ蓄積される前記第１信号と前記第２信号との差分が該撮像領域中の輝度が変化しない他の部分についてのそれとは異なるものとなる動体抽出撮像状態を実現し、」との点は、
「撮像領域に動体が含まれるとき該動体の少なくとも一部については前記積分回路にそれぞれ蓄積される前記第１信号と前記第２信号との差分が該撮像領域に含まれる静止背景部についてのそれとは異なるものとなる動体抽出撮像状態を実現し、」と、或いは
「撮像領域に動体が含まれるとき該動体の少なくとも一部を該撮像領域に含まれる静止背景部とは異なる濃度で表示できる撮像信号を生成する動体抽出撮像状態を実現し、」と言い換えることができる。
【００２８】
いずれにしてもかかる撮像素子における前記電圧制御部は、前記第１電圧と第２電圧の差の絶対値が、例えば、通常撮像状態が実現される場合の略半分の値となるように該第２電圧を制御することで動体抽出撮像状態を実現してもよい。
なお、動体検知モードにおいて、前記のように第２電圧を第１電圧との差の絶対値が通常撮像状態が得られる場合の値より小さくなるように設定することに代えて、例えば、第２電圧の大きさは変更せずに、該第２電圧の印加期間（第２電圧のパルス幅）を、対数変換用トランジスタにリセット残しが生じるように通常撮像状態が得られる場合より短く設定してもよい。
【００２９】
また、前記光電変換素子と対数変換用トランジスタとを電気的に接離するためのスイッチをさらに備えていてもよい。その場合、電圧制御部として該スイッチをオフした状態で該対数変換用トランジスタに前記第２電圧を印加することによって該トランジスタをリセットするものを採用してもよい。
【００３０】
次に図面を参照して撮像装置の幾つかの例について説明する。
以下に説明する撮像装置はいずれも基本的には図１に示す構成のものである。しかし、制御装置４０の動作が各撮像装置によって異なっている。
【００３１】
図１に示す撮像装置構成は、撮像モードを通常撮像モードと動体検知モードとで切り替え可能の撮像素子１０と、撮像素子１０に被写体像を導く光学系２０と、光学系２０を所定の状態に設定するための光学系操作部３０と、アナログ／デジタルコンバータＡ／Ｄと、マイクロコンピュータ等で構成された制御装置４０と、画像メモリ５０と、画像処理部６０とを含んでいる。これらにより撮像装置（カメラ）が構成されている。
【００３２】
制御装置４０及び画像処理部６０はインターフエースＩ／Ｆ及び通信回線７０を介して制御元部８０と接続される。撮像装置を例えば不法侵入者の監視に使用するのであれば、撮像素子１０等は不法侵入者を監視すべき場所に設置し、制御元部８０は監視員等が居る監視所等に設置することが考えられる。
【００３３】
光学系操作部３０により設定される光学系２０の状態とは、ここでは撮像素子１０による撮像方向、広角・望遠撮像、望遠撮像における撮像倍率等である。さらに言えば、光学系操作部３０は光学系駆動部３０１並びに撮像素子１０による撮像方向を制御するチルト駆動部３０２及びパン駆動部３０３を含んでいる。
【００３４】
光学系駆動部３０１は光学系２０の焦点調整（ピント調整）及びズーム調整（撮像倍率調整）を行う。該ズーム調整には望遠撮像（拡大撮像）と広角撮像の切り替えも含まれる。
【００３５】
チルト駆動部３０２は撮像素子１０を光学系駆動部３０１とともにチルト動作（上下方向の首振り動作）させるものであり、パン駆動部３０３は撮像素子１０を光学系駆動部３０１とともにパン動作（左右方向乃至水平方向の首振り乃至回転動作）させるものである。なおここでは、パン・チルト・回転等の撮像方向を変える例を挙げているが、これだけでなく、例えばガイドに沿って撮像装置を移動させるなどして撮像位置を変更するものであってもよい。
【００３６】
制御装置４０は、マイクロコンピュータを構成する中央演算処理装置ＣＰＵ、これに接続されたＲＯＭ及びＲＡＭを含んでいる。制御装置４０はさらに、ＣＰＵの指示に基づいて撮像素子１０の駆動を制御するコントローラＣＯＮＴ１、ＣＰＵの指示に基づいて光学系操作部３０の各部動作を制御するコントローラＣＯＮＴ２及び動体有無を判定する判定部ＪＧ等を含んでいる。該判定部ＪＧは、ここでは撮像素子１０から画像メモリ５０を介して供給される信号を所定の閾値と比較して動体有無を判断するものである。
【００３７】
ＲＯＭは各種プログラムやパラメータを記憶している。後述するように動体検知モードにおいて撮像素子１０を動体検知のために所定パターンで動かすときにはその動作パターンに関するデータも記憶させておく。
【００３８】
撮像素子１０の撮像モードの切替え及び駆動（撮像動作）並びに光学系操作部３０の各部（３０１、３０２、３０３）の動作等は制御装置４０、特にその中央演算処理装置ＣＰＵの指示のもとになされる。
【００３９】
撮像素子１０からの信号はアナログ／デジタルコンバータＡ／Ｄによりデジタル化され、画像メモリ５０に格納される。画像メモリ５０に格納された画像データは、動体検知モードにおいてはＣＰＵの指示のもとでの前記判定部ＪＧによる動体有無の判定や、動体存在エリア、動体の移動速度及び方向を求めること等に供され、通常撮像モードでは、ＣＰＵの指示のもとに画像処理部６０に読み出され、該処理部において所定の画像処理（色補間処理、ＡＥ（露出制御）処理、γ補正処理等のうち１又は２以上）が施された後、通信回線７０を介して制御元部８０に送信される。
【００４０】
制御元部８０は、マイクロコンピュータを構成する中央演算処理装置ＣＰＵ’、これに接続されたＲＯＭ’及びＲＡＭ’を含んでいる。制御元部８０はさらに、画像処理部８０１、画像メモリ８０２、ディスプレイモニター８０３、ビデオレコーダ８０４及び操作パネル８０５を含んでいる。
【００４１】
カメラ側から送信されてきた画像データはＣＰＵ’の指示のもとに画像処理部８０１にて必要な処理が施されたのち画像メモリ８０２に格納され、格納された画像データは一方でモニター８０３に表示され、他方では必要に応じ、ＣＰＵ’の指示のもとにビデオレコーダ８０４において記録媒体に記録される。カメラ側の各部は制御元部８０の操作パネル８０５からの指示により制御できる。
【００４２】
次に図２から図６を参照して撮像素子１０を詳細に説明する。図２は撮像素子１０の全体構成を示すブロック図、図３は画素の配列された画素部等の構成を示す図、図４は一つの画素の構成を示す図、図５は通常撮像状態を実現するときの駆動電圧印加のタイミングチャートである。図６は動体抽出撮像状態を実現するときの駆動電圧印加のタイミングチャートである。
【００４３】
撮像素子１０は、図２に示すとおり、画素部Ｇ、これに接続された垂直走査回路１及び出力回路８を備えており、出力回路８には水平走査回路２が接続されているとともに出力アンプＡｍが接続されている。この出力アンプＡｍから前記の画像メモリ５０へ画像データが出力される。
【００４４】
撮像素子１０はまた、画素部Ｇ等へ電圧レギュレータＲｇを介して所定の各種電圧信号等を供給するための電圧制御部ＶＣを備えている。各部を所定のタイミングで動作させるためのタイミングジェネレータＴＧも備えている。
【００４５】
この撮像素子１０は、前記の制御装置４０からの指示に基づきコントローラＣＯＮＴ１（図１参照）にて電圧制御部ＶＣに内蔵された通常撮像状態と動体抽出撮像状態との切換え回路に指示して、通常撮像状態（通常撮像モード）と動体抽出撮像状態（動体検知モード）との切り替えを行うことができる。
【００４６】
画素部Ｇには、図３に示すように、撮像用の画素Ｇ１１〜Ｇｍｎが行列配置（マトリクス配置）されている。垂直走査回路１は、各画素に走査用信号φＶを与える行（ロウ）ライン３１、３２、・・・３ｎを順次走査していくとともに、ライン４１、４２、・・・４ｎを介して各画素の後述するキャパシタＣに電圧φＶＤを供給する。
【００４７】
水平走査回路２は、各画素から出力信号線６１、６２、・・・６ｍに導出される光電変換信号を画素ごとに水平方向（行方向）に順次読み出す。図３において５は電源ラインである。
なお、後ほど説明する図４においては行（ロウ）ラインは３で、φＶＤ供給ラインは４で、出力信号線は６で示してある。
【００４８】
各画素には、以上述べたライン３１、３２、・・・３ｎ、４１、４２、・・・４ｎ、出力信号線６１、６２、・・・６ｍ、電源ライン５だけでなく、他のライン（例えば、クロックラインやバイアス供給ライン等）も接続されるが、図３ではこれらの図示を省略している。
【００４９】
図２に示す出力回路８は、図３に示す定電流電源７１、７２、・・・７ｍ、選択回路８１、８２、・・・８ｍ及び補正回路９を含んでいる。
【００５０】
定電流電源７１、７２、・・・７ｍは出力信号線６１、６２、・・・６ｍにそれぞれ接続されている。選択回路８１、８２、・・・８ｍは信号線６１〜６ｍを介して画素Ｇ１１〜Ｇｍｎから与えられる映像信号とノイズ信号をサンプルホールドする回路である。補正回路９は選択回路８１、８２、・・・８ｍから映像信号及びノイズ信号が順に送出されてくると、補正処理、すなわち映像信号とノイズ信号との差分を該映像信号から差し引く処理を行い、ノイズ除去された映像信号を外部に出力して画像表示に供する。なお、定電流源７１〜７ｍのそれぞれの一端には直流電圧ＶＰＳが印加される。
【００５１】
かかる固体撮像素子１０においては、画素Ｇａｂ（ａ：１≦ａ≦ｍの自然数、ｂ：１≦ｂ  ≦ｎの自然数）からの出力である映像信号及びノイズ信号が、それぞれ、出力信号線６ａを介して出力されるとともに、この出力信号線６ａに接続された定電流電源７ａによって増幅される。そして、画素Ｇａｂから出力された映像信号及びノイズ信号が順番に選択回路８ａに送出されるとともに、この選択回路８ａにおいて、該映像信号及びノイズ信号がサンプルホールドされ、その後、選択回路８ａより、サンプルホールドされた映像信号が補正回路９に送出された後、同じくサンプルホールドされたノイズ信号が補正回路９に送出される。
【００５２】
補正回路９では、選択回路８ａより与えられた映像信号を、同じく選択回路８ａより与えられたノイズ信号に基づいて補正処理して、ノイズ除去した映像信号を出力アンプＡｍを介して増幅して外部に出力する。選択回路８１〜８ｍ及び補正回路９のそれぞれの構成例として、本出願人が特開平２００１−２２３９４８号公報において提示した構成などが挙げられる。なお、選択回路８１、８２、・・・８ｍに補正回路を含ませてもよい。
【００５３】
次に画素Ｇ１１〜Ｇｍｎのそれぞれの１例を図４を参照して説明する。
図４に示す画素は、光電変換素子の１例であるフォトダイオードＰＤ、該フォトダイオードＰＤの出力をそれへの入射光量の対数値に比例する電気信号に変換するための対数変換用ＭＯＳトランジスタＴ２を含む対数変換部Ｌ及び対数変換部Ｌの出力を蓄積するためのキャパシタＣを含む積分回路ＩＴ等を備えている。
【００５４】
さらに説明すると、各画素においては、アノード電位をＶＰＤとした（接地電位でもよい）フォトダイオードＰＤのカソードにスイッチング用のＭＯＳトランジスタＴ１のドレインが接続され、トランジスタＴ１のソースに対数変換用のＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びドレインとＭＯＳトランジスタＴ３のゲートが接続されている。トランジスタＴ３は対数変換された信号に相当する電流を流すためのものである。
【００５５】
また、ＭＯＳトランジスタＴ３のソースにソースフォロワ増幅用のＭＯＳトランジスタＴ５のゲート及びキャパシタリセット用のＭＯＳトランジスタＴ４のドレインが接続され、ＭＯＳトランジスタＴ５のソースにスイッチング用（信号読み出し用）のＭＯＳトランジスタＴ６のドレインが接続されている。そして、ＭＯＳトランジスタＴ６のソースが出力信号線６（図３の出力信号線６１〜６ｍに相当）に接続されている。なお、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ６はいずれもＰチャンネル型のトランジスタである。
【００５６】
対数変換用ＭＯＳトランジスタＴ２のソースには信号φＶＰＳが入力される。ＭＯＳトランジスタＴ３、Ｔ５のドレインの電位はＶＰＤとされる。なお、該ドレインは接地されていてもよい。ＭＯＳトランジスタＴ３のソースにはキャパシタＣが接続され、該キャパシタＣにはフォトダイオードＰＤからの電気信号をキャパシタＣで積分するための参照電圧（信号φＶＤ）が入力される。
【００５７】
また、ＭＯＳトランジスタＴ４のソースには直流電圧ＲＳＢが入力され、該トランジスタＴ４のゲートに信号φＲＳＴが入力される。さらに、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲートにはトランジスタＴ１のオン、オフ操作のための信号φＳが、ＭＯＳトランジスタＴ６のゲートにはトランジスタＴ６のオン、オフ操作のための信号φＶが入力される。
【００５８】
このように構成された画素において、ＭＯＳトランジスタＴ６及び出力信号線６を介して、−端に直流電圧ＶＰＳが印加された定電流電源７（図３の定電流電源７１〜７ｍに相当する）が、ＭＯＳトランジスタＴ５のソースに接続される。従って、ＭＯＳトランジスタＴ６がオンのとき、ＭＯＳトランジスタＴ５はソースフオロワのＭＯＳトランジスタとして動作し、定電流電源７によって増幅された電圧信号を出力信号線６に出力する。
【００５９】
このようにソースフオロワ回路を構成することにより、信号を大きく出力する増幅回路が構成される。従って、この増幅回路により十分大きく増幅された信号が得られるため、後続の信号処理回路（図示せず）での処理が容易になる。また、増幅回路の負荷抵抗部分を構成する定電流電源７１〜７ｍを画素内に設けずに、列（カラム）方向に配置された複数の画素が接続される出力信号線６１〜６ｍ毎に設けることにより、負荷抵抗又は定電流電源の数を低減でき、半導体チップ上で増幅回路が占める面積を少なくできる。
【００６０】
次に、先ず、以上説明した撮像素子による通常の撮像動作及び各画素の感度バラツキ検出動作について説明し、そのあと動体存在の検出動作について説明する。
【００６１】
対数変換用ＭＯＳトランジスタＴ２のソースに供給する信号φＶＰＳは通常撮像状態を得るときにはハイ（Ｈｉｇｈ）  とロー（Ｌｏｗ）  の電圧信号を用いる。すなわち、映像信号及び感度バラツキによるノイズ信号のそれぞれを読み出すときにはトランジスタＴ２をサブスレッショルド領域で動作させるための電圧をロー（Ｌｏｗ）とし、トランジスタＴ２をリセットするときには、該電圧よりも高くトランジスタＴ２にローの信号φＶＰＳを与えた時よりも大きい電流が流れ得るようにするハイ（Ｈｉ）の電圧を採用する。
なお、後述するように、ノイズ信号読出し後キャパシタＣをリセットするときには、光電変換素子の残像信号除去のために、トランジスタＴ２のソースにハイとローの中間程度の値の電圧を印加する。
【００６２】
しかし、動体の存在検出のための動体抽出撮像状態を得るときには、トランジスタＴ２をリセットするとき、前記ハイ電圧に代えて、ここではロー電圧とハイ電圧の中間程度の値の電圧を採用する（図６参照）。
【００６３】
キャパシタＣに与える参照電圧φＶＤについては、通常撮像状態、動体抽出撮像状態のいずれにおいても３値の電圧信号を採用する。すなわち、キヤパシタＣを積分動作させる際の電圧値を最も高いＶｈとし、映像信号読み出し時の電圧値をＶｈよりも低いＶｍとし、ノイズ信号読み出し時の電圧値をＶｍよりもさらに低いＶｌとする。
【００６４】
以下の説明において、画素等に与える電圧信号等は電圧制御部ＶＣが電圧レギュレータＲｇを介して行う。
（１）通常撮像状態での撮像動作
先ず、撮像素子１０を通常撮像状態（通常撮像モード）に設定する。
【００６５】
（１−１）映像信号（画像信号）出力
以下の説明において、ＭＯＳトランジスタＴ１をオン、オフする信号φＳは撮像動作の間、常にロー（Ｌｏｗ）であり、トランジスタＴ１はオン状態である。また、キャパシタリセット用トランジスタＴ４へ与える信号φＲＳＴをハイ（Ｈｉ）としてトランジスタＴ４をオフとする。そしてＭＯＳトランジスタＴ２がサブスレッシヨルド領域で動作するように、トランジスタＴ２のソースに与える信号φＶＰＳをローとするとともにキャパシタＣに与える信号φＶＤの電圧値をＶｈとしてキャパシタＣによる積分動作を可能とする。
【００６６】
このような状態においてフォトダイオードＰＤに被撮像領域からの光が入射されると、光電流が発生し、トランジスタＴ２のサブスレッショルド特性により、トランジスタＴ２、Ｔ３のゲートに光電流を、入射光量に対して自然対数的に変化するように変換した値に相当する電圧が発生する。
【００６７】
この入射光量に対して自然対数的に変化する電圧に基づき、トランジスタＴ３で電流増幅されたドレイン電流がキヤパシタＣから流れて、キヤパシタＣが放電する。よって、ＭＯＳトランジスタＴ５のゲート電圧が、入射光量の積分値の自然対数値に比例した電圧となる。そして、キヤパシタＣが積分動作を行うことで得られる映像信号を読み出すために、信号φＶＤの電圧値をＶｍとするとともに、ＭＯＳトランジスタＴ６にローのパルス信号φＶを与える。これによりＭＯＳトランジスタＴ５のゲート電圧に応じたソース電流がＭＯＳトランジスタＴ６を介して出力信号線６へ流れる。
【００６８】
このとき、トランジスタＴ５がソースフオロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、出力信号線６には映像信号が電圧信号としてあらわれる。その後、信号φＶをハイにしてトランジスタＴ６をオフするとともに、信号φＶＤの電圧値をＶｈとする。このようにトランジスタＴ５、Ｔ６を介して出力される映像信号は、トランジスタＴ５のゲート電圧に比例した値となり、そのためフォトダイオードＰＤへの入射光量の積分値の自然対数値に比例した信号となる。
【００６９】
（１−２）感度バラツキ検出（ノイズ信号出力）
図５に示すように、電圧値Ｖｍのパルス信号φＶＤとローのパルス信号φＶが与えられて映像信号が出力されると、信号φＶＤをＶｈとした後、信号φＳをハイにしてトランジスタＴ１をオフにしてリセット動作を開始させる。このとき、トランジスタＴ２のソース側より正の電荷が流れ込み、トランジスタＴ２のゲート及びドレイン、そしてトランジスタＴ３のゲートに蓄積された負の電荷が再結合され、ある程度まで、トランジスタＴ２のゲート及びドレインのポテンシャルが上がる。
【００７０】
しかし、トランジスタＴ２のゲート及びドレインのポテンシャルがある値まで上がると、そのリセット速度が遅くなる。特に、明るい被撮像領域が急に暗くなった場合にこの傾向が顕著となる。よって、次に、トランジスタＴ２のソースに与える信号φＶＰＳをハイにする。このように、トランジスタＴ２のソース電圧を高くすることで、トランジスタＴ２のソース側から流入する正の電荷の量が増加し、トランジスタＴ２のゲート及びドレイン、そしてトランジスタＴ３のゲートに蓄積された負の電荷が速やかに再結合される。このとき、信号φＲＳＴをローとしてトランジスタＴ４をオンにして、キヤパシタＣとトランジスタＴ５のゲートとの接続ノードの電圧を初期化する。
【００７１】
そして、信号φＶＰＳをハイにすることで、トランジスタＴ２のゲート及びドレインのポテンシャルがさらに高くなると、トランジスタＴ２のソースに与える信号φＶＰＳをローにして、トランジスタＴ２のポテンシャル状態をもとの状態に戻す。このように、トランジスタＴ２のポテンシャルの状態がもとの状態にリセットされると、信号φＲＳＴをハイにして、トランジスタＴ４をオフにする。
【００７２】
すると、キヤパシタＣが積分動作を行って、キヤパシタＣとトランジスタＴ５のゲートとの接続ノードの電圧が、リセットされたトランジスタＴ２のゲート電圧に応じたものとなる。そこで、パルス信号φＶをトランジスタＴ６のゲートに与えてトランジスタＴ６をオンにするとともに信号φＶＤの電圧値をＶｌにする。これにより、トランジスタＴ２、Ｔ３の特性のバラツキに起因する各画素の感度のバラツキを表す出力電流が出力信号線６に流れる。
【００７３】
このとき、トランジスタＴ５がソースフオロワ型のＭＯＳトランジスタとして動作するため、出力信号線６にはノイズ信号が電圧信号としてあらわれる。その後、φＳをローにしてトランジスタＴ１を導通させてトランジスタＴ２のソースに与える電圧をハイとローの中間程度の値の電圧とし、パルス信号φＲＳＴをトランジスタＴ４に与えて、キヤパシタＣとトランジスタＴ５のゲートとの接続ノードの電圧をリセットし、撮像動作が行える状態にする。
【００７４】
以上の説明においては、光電変換により得られた電気信号を積分するためにキャパシタＣに与える電圧φＶＤをＶｈ、Ｖｍ、Ｖｌの３値としたが、該電気信号積分のためにキャパシタＣに与える電圧φＶＤは一定であっても構わない。しかし、前記のような３値を採用することで、ノイズが除去された映像信号におけるオフセットを低くすることができ、それにより、撮像素子の後段に接続されるアナログ／デジタル変換器等の動作範囲を有効に利用することができる。なお、映像信号読み出し時にキヤパシタＣに与える信号φＶＤの電圧値を積分時に与える電圧値より高くするようにしても構わない。
【００７５】
また、以上説明した撮像素子では、ＰチヤンネルのＭＯＳトランジスタを用いて各画素を構成したが、画素をＮチヤンネルのＭＯＳトランジスタを用いて構成しても構わない。このとき、各素子の極性が逆になる。固体撮像素子に設けられる定電流電源７１〜７ｍについても、図３と逆の極性となる。このようなこと以外は既に説明した撮像素子と実質上同様である。
【００７６】
（２）動体抽出撮像状態での撮像動作
撮像素子１０を動体抽出撮像状態（動体検知モード）に設定する。
映像信号出力のための動作は前記通常撮像状態の場合と同様である。しかし、ノイズ信号出力動作において、ＭＯＳトランジスタＴ２のリセット処理において採用する信号φＶＰＳとして、前記通常撮像状態の場合におけるノイズ信号出力の場合のハイの信号φＶＰＳに代えて、図６に示すように、ハイとローの中間程度の値の電圧信号が採用される。これにより動体抽出を行える。それ以外は通常撮像状態におけるノイズ出力処理と同様である。なお、通常撮像状態の場合におけるノイズ信号出力の場合のロー信号φＶＰＳに代えてハイとローの中間程度の値の電圧信号を採用するようにしてもよい。
【００７７】
この動体抽出撮像状態においても、通常撮像状態の場合と同様に、φＶＰＳをローにして撮像を行ったときに各画素から出力される映像信号と、φＶＰＳをハイとローの中間程度の値にしてＭＯＳトランジスタＴ２をリセットしたとき各画素から出力される雑音信号（ノイズ信号）との差分が、補正回路９による差分処理により該映像信号から差し引かれて出力される。
【００７８】
しかし、ＭＯＳトランジスタＴ２のリセット処理において採用する信号φＶＰＳとして、通常撮像状態の場合におけるノイズ信号出力の場合のハイの信号φＶＰＳに代えて、ハイとローの中間程度の値の電圧信号が採用される結果、ＭＯＳトランジスタＴ２にリセット残しが生じる。しかも、該リセット残しはＭＯＳトランジスタＴ２の特性により入射光量の多かった画素ほど多く、入射光量の少なかった画素ほど小さくなる。従って、前記差分処理後の映像信号は、輝度が変化しない被撮像領域部分を撮像した各画素については同様の値となる。かくして被撮像領域における静止背景部については略一様にグレー表示可能の信号が出力される。これを用いて静止背景部については略一様にグレーで表示させることが可能である。
【００７９】
一方、動体については、輝度が「暗」→「明」、「暗」→「明」→「暗」、「明」→「暗」、「明」→「暗」→「明」などと映像信号の積分期間中に変化する。
【００８０】
輝度が「暗」→「明」に変化し、リセット期間の開始まで「明」状態のままであった場合、映像信号は、積分期間中常時「明」状態であったときと比較して高くなる。雑音信号はリセット開始時の積分回路入力部の電圧にのみ依存した値となるため、リセット開始時は「明」状態であるので、雑音信号は常時「明」状態のときと同じである。すると、差分処理後の映像信号出力は減少し、素子１０への入射光が「暗」→「明」に変化した部分を暗く表示できるものとなる。また、常時「暗」状態であったときと比較すると、映像信号は低く、雑音信号も低くなるが、雑音信号が低くなる量より映像信号が低くなる量の方が少なく、差分処理後の映像信号出力は減少する。
【００８１】
輝度が「暗」→「明」→「暗」に変化し、リセット期間の開始まで「暗」状態のままであった場合、映像信号は、積分期間中常時「暗」状態であったときと比較して低くなる。雑音信号はリセット開始時の積分回路入力部の電圧にのみ依存した値となるため、リセット開始時は「暗」状態であるので、雑音信号は常時「暗」状態のときと同じである。すると、差分処理後の映像信号出力は増加し、素子１０への入射光が「暗」→「明」→「暗」に変化した部分を明るく表示できるものとなる。
【００８２】
輝度が「明」→「暗」に変化する場合は、同様の理由で、差分処理後の映像信号出力は増加し、輝度変化部分を明るく表示できるものとなる。
輝度が「明」→「暗」→「明」に変化する場合は、差分処理後の映像信号出力は減少し、輝度変化部分を暗く表示できるものとなる。
このような現象により入射光が変化した部分を抽出でき、これにより動体の存在を検出できる。
【００８３】
撮像素子１０を通常撮像モードに設定して動体を含む撮像領域を撮像してディスプレイに表示するとすれば、例えば、図７（Ａ）に示すような画像となり、素子１０を動体検知モードに設定して動体を含む撮像領域を撮像してディスプレイに表示するとすれば、例えば、図７（Ｂ）に示すような画像となる。
【００８４】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、動体は黒いボールであり、白い壁の前に置いたテーブルの上を図中右から左へ転動している。例えばボールの左右のエッジ部分に着目すると、ボールの左側のエッジ部分の左方への移動により撮像素子から見ると輝度が「明」から「暗」に変化する撮像領域部分が幅と向きを持った明るい部分Ｐとして表示され、ボールの右側のエッジ部分の左方への移動により撮像素子から見ると輝度が「暗」から「明」に変化する撮像領域部分が幅と向きを持った暗い部分Ｑとして表示される。
【００８５】
次に、以上説明した撮像装置構成を用い、しかし、制御装置４０の制御がそれぞれ異なる幾つかの撮像装置（カメラ）について、制御装置４０の動作を示すフローチャート等を参照しながら説明する。
【００８６】
＜撮像装置例１＞
図８はこの撮像装置による撮像の例を示しており、図９はこの撮像装置における制御装置４０の動作のフローチャートを示している。
この撮像装置は、図８（Ａ）に示すように撮像素子１０を広角撮像状態に設定するとともに動体検知モードに設定し（ステップＳ１１１、Ｓ１１２）、広い範囲にわたり動体の出現を監視する。動体が検出されると（ステップＳ１１３）、動体の存在エリア（換言すれば動体存在位置と動体の大きさ）、移動速度及び方向を判定し（ステップＳ１１４）、撮像モードを通常撮像モードに切り替える（ステップＳ１１５）。次いで、光学系操作部３０により、図８（Ｂ）に示すように、先に求めた動体の存在エリア、移動速度及び方向に基づいて撮像方向及び撮像倍率を動体撮像用に変更して動体をクローズアップで通常撮像開始し（ステップＳ１１６）、所定フレーム数の撮像後（ステップＳ１１７）、図８（Ｃ）に示すように再び撮像素子１０を広角撮像状態に設定するとともに動体検知モードに設定し（ステップＳ１１１、Ｓ１１２）、新たに動体の出現を待つ。
【００８７】
通常撮像モードへの切り替えは制御装置４０における判定部ＪＧによる動体有りの判定に基づいてなされる。動体の存在エリアは、動体検知モードにおいて画像メモリ５０に記憶される画像データから求められる。動体の移動速度及び移動方向は、画像メモリ５０に記憶された画像データ中における少なくとも動体の一部をある幅及び方向で「明」又は「暗」で表示できる画像データから求められる。何故なら、「明」又は「暗」の幅は動体の移動速度を示し、該幅の方向は動体の移動方向を示しているからである。
この撮像装置によると、かなりの高速で移動する動体でなければ、静止画で、又は一定時間の動画で動体を撮像できる。
【００８８】
＜撮像装置例２＞
図１０はこの撮像装置による撮像の例を示しており、図１１はこの撮像装置における制御装置４０の動作のフローチャートを示している。
【００８９】
図１０（Ａ）に示すように、撮像素子１０を広角撮像状態に設定するとともに動体検知モードに設定し（ステップＳ２１１、Ｓ２１２）、広い範囲にわたり動体の出現を監視する。動体が検出されると（ステップＳ２１３）、動体の存在エリア、移動速度及び方向を判定し（ステップＳ２１４）、撮像モードを通常撮像モードに切り替える（ステップＳ２１５）。次に、光学系操作部３０により、図１０（Ｂ）に示すように、先に求めた動体の存在エリア、移動速度及び方向に基づいて撮像方向及び撮像倍率を動体撮像用に変更して動体を通常撮像開始し（ステップＳ２１６）、所定フレーム数の撮像を行う（ステップＳ２１７）。
【００９０】
所定フレーム数の撮像後は撮像素子１０を動体検知モードに戻し（ステップＳ２１８）、再度動体情報が得られるようにする。これにより再び動体が検出されると（ステップＳ２１９）、動体の存在エリア、移動速度及び方向を判定し（ステップＳ２２０）、撮像モードを通常撮像モードに切り替える（ステップＳ２２１）。そして光学系操作部３０により、図１０（Ｃ）に示すように、撮像方向及び撮像倍率を動体撮像用に変更して動体を通常撮像開始し（ステップＳ２２２）、所定フレーム数の撮像後（ステップＳ２２３）、再び撮像素子１０を動体検知モードに切り替える（ステップＳ２１８）。このようにして図１０（Ｃ）及び図１０（Ｄ）に示すように動体を追尾撮像する。所定時間動体が検出されなくなると（ステップＳ２２４）、図１０（Ｅ）に示すように当初の状態に戻って新たな動体検出に備える（ステップＳ２１１、Ｓ２１２）。
【００９１】
＜撮像装置例３＞
図１２はこの撮像装置による撮像の例を示しており、図１３はこの撮像装置における制御装置４０の動作のフローチャートを示している。
この撮像装置は動体検知にあたり撮像素子１０等を所定パターンで動作させ、より詳しくは、撮像素子１０等を旋回させ、動体が検出されると、該動体を撮像するものである。
【００９２】
図１２（Ａ）に示すように、撮像素子１０を広角撮像状態に設定するとともに動体検知モードに設定し、撮像方向を一定にして動体検知を行う（ステップＳ３１１、Ｓ３１２、Ｓ３１３）。動体が検出されないまま所定時間が経過すると（ステップＳ３１４）、光学系操作部３０により撮像素子１０等を所定量旋回させる（ステップＳ３１５）。このようにして図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように動体が検出されるまで、所定時間経過する毎に撮像素子１０等を所定量ずつ旋回させ、広い領域にわたり動体検知を行う。
【００９３】
図１２（Ｃ）に示すように動体が検出されると（ステップＳ３１３）、動体の存在エリア、移動速度及び方向を判定し（ステップＳ３１６）、撮像モードを通常撮像モードに切り替える（ステップＳ３１７）。次いで光学系操作部３０により、図１２（Ｄ）に示すように、先に求めた動体の存在エリア、移動速度及び方向に基づいて撮像方向及び撮像倍率を動体撮像用に変更して動体を通常撮像開始し（ステップＳ３１８）、所定フレーム数の撮像後（ステップＳ３１９）、撮像素子１０を動体検知モードに切り替える（ステップＳ３２０）。
【００９４】
これにより再び動体が検出されると（ステップＳ３２１）、動体の存在エリア、移動速度及び方向を判定し（ステップＳ３２２）、撮像モードを通常撮像モードに切り替える（ステップＳ３２３）。そして光学系操作部３０により、図１２（Ｄ）に示すように、撮像方向及び撮像倍率を動体撮像用に変更して動体を通常撮像開始し（ステップＳ３２４）、所定フレーム数の撮像後（ステップＳ３２５）、再び撮像素子１０を動体検知モードに切り替える（ステップＳ３２０）。このようにして動体を追尾撮像する。所定時間動体が検出されなくなると（ステップＳ３２６）、当初の状態に戻って次の動体検出に備える（ステップＳ３１１、Ｓ３１２）。
【００９５】
撮像素子１０等の旋回動作に関連して次の三つの状態のうち何れかを採用することができる。
（ａ）撮像素子１０等の旋回、停止を繰り返すとき、動体検知は撮像素子１０等の停止状態のとき行う。旋回中は通常撮像モードにしておくか、動体検知モードを維持したままで判定部ＪＧによる判定を行わないようにする。これにより、旋回することで静止体を動体と認識してしまうことを防止する。
【００９６】
（ｂ）撮像素子１０等の旋回、停止を繰り返すとき、動体検知は撮像素子１０等の停止状態のときだけでなく、旋回中も行う。旋回中の動体検知において静止体を動体と認識してしまうことを防止するため、停止中とは動体有無の判定方法を異ならせる。すなわち、撮像素子等の旋回方向と旋回速度とから旋回によるいわゆる尾引きを特定し、尾引きが旋回に起因するものであれば動体とみなさず、旋回によるものとは異なる尾引きが検出されると動体有りと判定する。なお、撮像素子等の旋回方向と旋回速度に関するデータは予め制御装置４０に記憶させておけばよく、判定部ＪＧを演算処理部ＣＰＵの指示のもとにこのような判定を行うものに構成しておけばよい。
【００９７】
（ｃ）撮像素子１０等を常時旋回させ、旋回中も動体検知を行う。この場合、撮像素子１０等を所定方向に一定速度で旋回させることにより静止体については一様な尾引きが生じるようにしておき、その尾引きとは長さや方向が異なる尾引きが検出されると動体有りと判定するようにしてもよい。
【００９８】
＜撮像装置例４＞
図１４はこの撮像装置による撮像の例を示しており、図１５はこの撮像装置における制御装置４０の動作のフローチャートを示している。
この撮像装置は撮像装置例３において、ステップＳ３１９とステップＳ３２０との間に撮像素子１０を広角撮像状態に切り替えるか、又はそれ以前の撮像倍率より倍率を小さく変更するステップＳ３００を挿入したものであり、それ以外は撮像装置例３と同じである。
【００９９】
例えばステップＳ３１８、Ｓ３１９において動体を通常撮像した後、動体を追尾すべく再び撮像素子１０を動体検知モードに切り替えるとき、図１４（Ａ）に示すように動体が撮像可能領域外へ出ようとする、又は出たときに備えて、ステップＳ３００で撮像素子１０を広角撮像状態に切り替えるか、又はそれ以前の撮像倍率より倍率を小さく変更して、図１４（Ａ）及び（Ｃ）に示すように動体を見失うことを防止するものである。それだけこの撮像装置は動体を追尾し易い。
【０１００】
なお、動体を検出すると該動体を通常撮像した後、動体を追尾すべく再び撮像素子１０を動体検知モードに切り替えるときに、動体が撮像可能領域外へ出ようとする、又は出たときに備えて、撮像素子１０を広角撮像状態に切り替えるか、又はそれ以前の撮像倍率より倍率を小さく変更するという手法は、撮像装置を手動操作して動体を追尾する場合にも適用できる。
【０１０１】
＜撮像装置例５＞
図１６に示すように、所定タイミングで動体検知モードにする、より詳しくは、通常撮像モードで所定フレーム数を撮像する毎に１フレーム分動体検知モードに切り替えることを繰り返して動体検知を行う（以下、「中間モード」という。）撮像装置である。図１７のフローチャートはこの撮像装置における制御装置４０の動作を示している。通常撮像モードで所定フレーム数を撮像する毎に１フレーム分動体検知モードに切り替え、再び通常撮像モードに切り替える操作は、撮像素子１０の駆動電圧波形を変更するだけで行えるので、かかる高速の切り替えは可能である。
このようにすると、動体が検知されるか否かに拘らず、実質的に常時動体検知及び通常撮像が行われることになる。従って、モード切替えのための制御が簡素化される。また、動体が検知されていない間も観察対象の撮像を行うことかできる。なお、モードの切替えは、撮像素子１０に内蔵されたタイミングジエネレータＴＧ、或いはＣＰＵに内蔵されたタイマ等に基づいて行われる。
【０１０２】
図１７に示すように、撮像素子１０を広角撮像状態に設定するとともに中間モードに設定し、撮像方向を一定にして動体検知を行う（ステップＳ５１１、Ｓ５１２、Ｓ５１３）。動体が検出されないまま所定時間が経過すると（或いは所定数フレームの撮像が終了すると）（ステップＳ５１４）、光学系操作部３０により撮像素子１０等を所定量旋回させる（ステップＳ５１５）。このようにして動体が検出されるまで、所定時間経過する毎に（或いは所定数フレームの撮像が終了する毎に）撮像素子１０等を所定量ずつ旋回させ、広い領域にわたり動体検知を行う。
【０１０３】
動体が検出されると（ステップＳ５１３）、動体の存在エリア、移動速度及び方向を判定し（ステップＳ５１６）、次いで光学系操作部３０により、先に求めた動体の存在エリア、移動速度及び方向に基づいて撮像方向及び撮像倍率を動体撮像用に変更し、撮像素子１０が通常撮像モードにあるフレームでは被写体の拡大映像を撮像させ、動体抽出モード（動体検知モード）にあるフレームでは動体検知情報を出力させる（ステップＳ５１７）。
【０１０４】
その後動体が検出されなくなると（ステップＳ５１８）、光学操作部３０を当初状態にリセットして撮像方向及び撮像倍率を当初状態に戻すとともに撮像素子１０を広角撮像状態に戻し（ステップＳ５１９、Ｓ５２０）、ステップＳ５１３へ戻る。
【０１０５】
なお、撮像装置例５において、通常撮像データのコマ落ちが許容される範囲内で、動体検知モードで動作する期間を複数フレームとし、動体検知の精度を高めるようにしてもよい。また、固体撮像素子のフレームレートを十分高くできる場合や、通常撮像データにあまり高いフレームレートが要求されない（換言すれば、コマ送りのような動画になっても許される用途などの）場合、通常撮像モードでのフレーム数を動体検知モードでのフレーム数以下になるようにしてもよい。さらに、各モードのフレーム数を可変にしてもよく、例えば動体を検知したときには動体検知モードのフレーム数が多くなるように変更してもよい。
【０１０６】
また、上記各撮像装置例において、動体が検出されない間はビデオレコーダ８０４における記録媒体への撮像データの記録を停止しておき、動体が検出されている間だけ画面表示や記録媒体への記録を行うようにしてもよい。こうすると、動体が撮像されているシーンのみを記録することができ、後で記録内容を確認する際に、動体撮像シーンの確認が容易になる。また、記録媒体を無駄に消費することが抑制される。勿論ビデオレコーダ８０４を常時作動状態としてもよい。この場合、特に撮像装置例５の中間モードのように、所定時間間隔で二つのモードを交互に切り替える場合において、動体が検知されない間の様子も通常撮像したい場合に適する。また、モニタ８０３への表示についても、目的に合わせて、常時表示・動体検知時のみ表示のどちらかの態様を採用すればよい。
【０１０７】
さらに、カメラに対して撮像モードの切り替えを指示する信号を送るためのケーブルに電源供給機能を持たせるようにし、このケーブルへの供給電圧の変更により、撮像モードを切り替えるようにして１本のケーブルで電源供給と信号送信とを行えるようにしてもよい。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、確実に安価に、動体を検知して動体の撮像を行える撮像装置を提供することができる。
また本発明によると、確実に安価に、動体を検知して動体追尾を行うのに適した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】撮像装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】撮像素子例の全体構成を示すブロック図である。
【図３】画素の配列された画素部等の構成を示す図である。
【図４】一つの画素の構成を示す図である。
【図５】図２から図４に示す撮像素子において通常撮像状態（通常撮像モード）を実現する素子駆動電圧印加の様子を示すタイミングチャートである。
【図６】図２から図４に示す撮像素子において動体抽出撮像状態（動体検知モード）を実現する素子駆動電圧印加の様子を示すタイミングチャートである。
【図７】図７（Ａ）は通常撮像状態による、動体（ボール）を含む被撮像領域の撮像例を示し、図７（Ｂ）は動体抽出撮像状態による、動体を含む被撮像領域の撮像例を示している。
【図８】図８（Ａ）から図８（Ｃ）は撮像装置の１例による動体検知の説明図である。
【図９】図８に示す動体検知を行う撮像装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（Ａ）から図１０（Ｅ）は撮像装置の他の例による動体検知の説明図である。
【図１１】図１０に示す動体検知を行う撮像装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２（Ａ）から図１２（Ｄ）は撮像装置のさらに他の例による動体検知の説明図である。
【図１３】図１２に示す動体検知を行う撮像装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４（Ａ）から図１４（Ｃ）は撮像装置のさらに他の例による動体検知の説明図である。
【図１５】図１４に示す動体検知を行う撮像装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１６】撮像モードの切替えのさらに他の例を示す図である。。
【図１７】図１６に示す撮像モード切替えを行う撮像装置の制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  撮像素子                              ６０  画像処理部
２０  光学系                                Ｉ／Ｆ  インターフエース
３０  光学系操作部                          ７０  通信回線
３０１  光学系駆動部                        ８０  制御元制御部
３０２  チルト駆動部                        ＣＰＵ’中央演算処理装置
３０３  パン駆動部                          ８０１  画像処理部
Ａ／Ｄ  アナログ／デジタルコンバータ        ８０２  画像メモリ
４０  制御装置                              ８０３  モニタ
ＣＰＵ  中央演算処理装置                    ８０４  ビデオレコーダ
ＪＧ  判定部                                ８０５  操作パネル
５０  画像メモリ
Ｇ  画素部                                  ８１〜８ｍ  選択回路
１  垂直走査回路                            ９  補正回路
２  水平走査回路                            １０  電圧制御部
３、３１〜３ｎ  行（ロウ）ライン            Ａｍ  出力アンプ
４、４１〜４ｎ  ライン                      Ｒｇ  電圧レギュレータ
５  電源ライン                              ＴＧ  タイミングジエネレータ
６、６１〜６ｍ  出力信号線                  Ｇ１１〜Ｇｍｎ  画素
７１〜７ｍ  定電流電源                      ＰＤ  フォトダイオード
８  出力回路
Ｔ１  スイッチング用ＭＯＳトランジスタ
Ｔ２  対数変換用ＭＯＳトランジスタ
Ｔ３  ＭＯＳトランジスタ
Ｔ４  キャパシタリセット用ＭＯＳトランジスタ
Ｔ５  ソースフォロワ増幅用ＭＯＳトランジスタ
Ｔ６  信号読出し用ＭＯＳトランジスタ
Ｃ  キャパシタ（積分用コンデンサ）
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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