(57)【要約】【課題】撮像装置から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してから２組の記憶装置に記憶したのち、差動増幅器に加えて差分イメージ信号を得ていたが、ダイナミックレンジが低く、デジタル機器によるシステム構成が大掛かりの割には良い画像情報が得られなかった。【解決手段】１つの受光素子に対し２組のアナログ信号蓄積部分を持たせ、この２組のアナログ信号蓄積部分に蓄積した２組の画像信号を比較して差分イメージ信号を得る回路構成により、ダイナミックレンジの広い差分イメージ信号を撮像装置及び撮像素子から直接得ることが出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光学像を撮像して得た、１フレーム分の第１の撮像信号と前記第１の撮像信号の直前に存在する１フレーム分の第２の撮像信号とを１組にして、１フレーム分の時間差がある前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号との差分を検出して、前記差分に係る撮像信号のみを出力する撮像装置であって、
前記被写体光学像を受光して光電変換出力するための画素を、マトリクス状に多数配置した受光手段と、
前記受光手段の各前記画素にそれぞれ接続されており、各前記画素から出力しかつ前記１組の前記第１、第２の撮像信号に係る光電変換出力をそれぞれ、１フレーム分の帰線消去期間内に、１フレーム分の時間差で順次交互に書き換え可能なように記憶し、書き換え可能なように記憶しかつ１フレーム分の時間差のある前記１組の前記第１、第２の撮像信号に係る光電変換出力を同時に読み出す記憶手段と，
前記記憶手段から同時に読み出した前記光電変換出力から、前記１組の前記第１、第２の撮像信号を生成し、生成した前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号との差分を前記差分に係る撮像信号として出力する差動手段とを、有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載された撮像装置に用いられる撮像素子であって、
前記受光手段と、前記記憶手段とを有しており、
前記記憶手段は、
前記受光手段の各前記画素にそれぞれ接続されており、各前記画素から出力する前記１組の前記第１、第２の撮像信号に係る光電変換出力をそれぞれ書き換え可能なように記憶する２つのメモリであることを特徴とする撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光入力信号の１フレーム分前後の差分イメージ信号（以下変動分と記す）を検出して、この変動分のみを画像として出力する撮像装置及び撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光入力信号の変動分を抽出するシステムは、光入力信号の変動分を検出するために、撮像装置１に接続されるデジタル機器による信号処理を主体としており、このデジタル機器は図６の点線部で囲って示すようなＡ／Ｄ変換回路ＡＤＣ２、２フレーム分のメモリー容量を持ち１フレーム分の遅延信号を得るためのフレームメモリー３ａ，３ｂ、ＡＤＣ２とフレームメモリー３ａ，３ｂから出力されるデータの差分をとり変動分を検出する差動増幅器４とから構成されていた。
【０００３】
この従来の光入力信号の変動分を抽出するデジタル機器の動作例を以下に説明する。まず、光入力信号としての被写体光学像を撮像装置１で撮像しアナログ電気信号Ｓ０に変換する。このアナログ電気信号Ｓ０をＡ／Ｄ変換回路ＡＤＣ２に送りデジタル信号Ｓ１に変換した後フレームメモリー３ａ，３ｂに送り１フレーム分のメモリーを２つ用いて交互にＷｒｉｔｅ／Ｒｅａｄを繰り返しデジタル信号Ｓ１から１フレーム分時間差のあるデジタル信号Ｓ２を出力する。デジタル信号Ｓ２をデジタル信号Ｓ１と共に差動増幅器４へ入力し差分イメージ信号Ｓ３（＝Ｓ２−Ｓ１）を得る。この差分イメージ信号Ｓ３をデジタル信号処理５に入力して信号レベル、輪郭情報、色情報等による差分イメージ信号の特徴を抽出する（下記の特許文献１に記載）。
【０００４】
光入力信号を得るための撮像装置１の概要図を図７に示す。撮像装置１は被写体光学像を撮像素子６に結像するためのレンズ７、被写体光学像を受光しアナログ電気信号Ｓ０に変換する撮像素子６、撮像素子６を駆動するためのパルス列を供給する駆動回路９、撮像素子６と駆動回路９に電源を供給する電源回路８から構成され、撮像装置１は被写体光学像をレンズ７により撮像素子６に結像し、この撮像素子６に結像された被写体光学像をアナログ電気信号Ｓ０に変換して撮像装置１から出力する。
【０００５】
次に図６における各信号波形図を図８に示す。同図の（ａ）〜（ｇ）における信号レベルは白を１００％とし黒を０％として示したものである。
図８の（ａ）は撮像装置１から出力されるアナログ電気信号Ｓ０を１フレーム順にＳ０ａ，Ｓ０ｂ，Ｓ０ｃ，Ｓ０ｄ，．．として示したもので、このうちＳ０ｂのＬ１，Ｈ１部分に変動分を含んでいる。撮像装置１からのアナログ電気信号出力Ｓ０としては信号出力に反転現象（１００％を超えた光入力がある場合電気信号への変換が過剰飽和になり１００％以下の信号出力となる現象）を防ぐために実際の飽和レベルは４００％以上に設定している。観視用の画像情報のみに用いる場合は、１００％〜４００％の信号レベルを１２０％程度に圧縮して用いている。しかし、画像情報から変動分としての差分イメージ信号を正確に得るためには圧縮を外して用いるのが一般的である。従って、図８（ａ）の１００％近い光入力信号を被写体光学像として撮像した撮像装置１から出力されるアナログ電気信号Ｓ０に対しＨ１部に示すような１００％を越す変動分が含まれても圧縮やカットはされずそのまま次のＡＤＣ２へ送られる。
【０００６】
図８（ｂ）は前記したアナログ電気信号Ｓ０（Ｓ０ａ，Ｓ０ｂ，Ｓ０ｃ，．．）をデジタル信号Ｓ１（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ，．．）に変換した図である。
このＡ／Ｄ変換回路ＡＤＣ２では入力レベルを１００％に設定しておりそれ以上のレベルの信号が入力されると図８（ｂ）のＳ１ｂにおけるＨ１の塗りつぶし部分に示すように出力時に出力データがカットされ、正確な変動分が得られない。
【０００７】
次にＡＤＣ２でデジタル信号に変換されたデジタル信号Ｓ１をフレームメモリー３ａ，３ｂに加えこの２フレーム分の容量のメモリーを１フレームずつＷｒｉｔｅ／Ｒｅａｄ交互に用いてデジタル信号Ｓ１から１フレーム遅れたデジタル信号Ｓ２（図８の（ｃ））を形成しデジタル信号Ｓ１とともに差動増幅器４へ送る。この時間差のあるデジタル信号Ｓ１とデジタル信号Ｓ２とを差動増幅器４ではＳ３（＝Ｓ２−Ｓ１）となるような減算を行い差分イメージ信号Ｓ３として形成し出力する。
この差分イメージ信号Ｓ３においても図８（ｄ）に示されるように１００％以上のレベルのＨ１部はカットされたままの状態で出力されるから変動分情報の欠如した差分イメージ信号Ｓ３しか得られない。
【０００８】
前述した図８（ａ〜ｄ）は変動分を出来るだけ大きく得ようとして信号レベルを１００％近くに設定したものである。次に述べる図８の（ｅ）〜（ｇ）は変動分をカットしないように光入力信号レベルを５０％に設定した場合で（ｅ）はデジタル信号Ｓ１，（ｆ）はデジタル信号Ｓ２、（ｇ）は差分イメージ信号Ｓ３を示す。このように光入力信号レベルを下げると，変動分を含めても１００％以上とならないから変動分はカットされずカット分のない差分イメージ信号Ｓ３が得られるが、光入力信号レベルが低いので差分イメージ信号レベルも少なくなりこれをＡＤＣ２に入力すると差分イメージ信号Ｓ３の分解能は半分に低下してしまう。
【０００９】
このため、光入力信号をアナログ電気信号からデジタル信号に変換しデジタル処理により差分イメージ信号を検出しようとすると光入力信号レベルの影響を受けて飽和分がカットされたり、分解能が低下したりしてデジタル信号処理５で十分な変動分の解析を行うことが出来なかった。
【００１０】
次に撮像装置１における撮像素子６の構成については図９のブロック図を用いて更に詳細に説明する。撮像素子６は垂直選択回路６ａ，水平選択回路６ｂ，画素構成部６ｃを有する。
この撮像素子６は被写体光学像を受光しアナログ電気信号に変換するマトリクス状に複数の画素が配列された画素構成部６ｃ、画素構成部６ｃへ垂直ラインの画素列を選択するパルス列を送る垂直選択回路６ａ、水平画素を選択するスイッチ列からなる水平選択回路６ｂから構成される。
【００１１】
前記した撮像素子６の動作としては，被写体光学像が結像され被写体光学像の光量に応じた電荷を蓄積した画素（０，０），（０，１），．．．（ｎ，ｍ−１），（ｎ，ｍ）を垂直選択回路６ａから出力されるパルス列ｒｏｗ０，ｒｏｗ１，．．．ｒｏｗｎで垂直ラインの画素列を選択しＳｏｕｔ０，Ｓｏｕｔ１，．．．Ｓｏｕｔｍ−１，Ｓｏｕｔｍを水平選択回路５ｂへ送り水平選択回路でこの水平方向のＳｏｕｔ０，Ｓｏｕｔ１，．．．Ｓｏｕｔｍ−１，Ｓｏｕｔｍを順次選択して被写体光学像のアナログ電気信号Ｓ０として撮像素子６から出力する。
【００１２】
撮像素子６の画素構成部６ｃを構成する１画素の回路例を図１０に示し、この１画素の動作例を説明すると、まずトランジスタＴｒ１をｒｅｓｅｔパルスによりＯＮにしてフォトダイオードＰＤ１の電荷をリセットする。次にＴｒ１をＯＦＦにする。この状態でフォトダイオードＰＤ１に被写体光像による光を結像すると、被写体光像の光量に応じてフォトダイオードＰＤ１に電荷が蓄積される。
【００１３】
この電荷を所定時間（例えば１フレーム）蓄積した後、垂直選択回路６ａから供給されるｒｏｗパルスによりトランジスタＴｒ１１をＯＮにしてフォトダイオードＰＤ１に蓄積された電荷をＴｒ１０，Ｔｒ１１経由で被写体光学像の電気信号に変換された出力信号Ｓｏｕｔとして取りだし図１０に示される水平選択回路６ｂに加える。
【００１４】
水平選択回路６ｂでは水平方向の画素の出力信号Ｓｏｕｔを選択すると共に図示しないＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）回路により雑音の一部を除去したのち撮像素子６からアナログ電気信号Ｓ０として出力する。フォトダイオードＰＤ１に蓄積された電荷はＴｒ１１がＯＮになると同時に出力信号として放出されるから一度の読み出しで消滅する。
【００１５】
【特許文献１】
「特開２０００−３２３４７号広報」
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の光入力信号の変動分をデジタル信号処理主体で抽出する場合、例えば照明量を増やしたり，撮像装置の絞りを開けることにより、変動分のない時の光入力信号の設定を１００％付近に設定して、出来るだけ変動分を大きく得ようとする方法がある。
この方法によれば大きな変動分が得られるはずであるが、光入力信号レベルを１００％付近に設定しているので、１００％を超えた明るい方へ変動分が発生した場合、Ａ／Ｄ変換部でデジタル信号出力が飽和してしまい、この結果変動分を抽出出来ないという問題がある。
【００１７】
また反対に照明量を落としたり，撮像装置の絞りや利得を下げて変動分を含めた光入力信号レベルが１００％を越さないように変動分のない時の入力信号レベル全体を５０％以下に低く設定する方法がある。
しかし，この方法によれば入力信号レベルが低くなることにより、小さな変動分しか得られずＡ／Ｄ変換部でデジタル信号に変換する際の分解能が低下してしまう問題がある。
【００１８】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、例えば、光入力信号の変動分のみをアナログ信号のまま抽出出来る撮像装置及び撮像素子により、前記課題を解決することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための第１の手段は、被写体光学像を撮像して得た、１フレーム分の第１の撮像信号と前記第１の撮像信号の直前に存在する１フレーム分の第２の撮像信号とを１組にして、１フレーム分の時間差がある前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号との差分を検出して、前記差分に係る撮像信号のみを出力する撮像装置であって、前記被写体光学像を受光して光電変換出力するための画素を、マトリクス状に多数配置した受光手段（フォトダイオードＰＤ１）と、前記受光手段の各前記画素にそれぞれ接続されており、各前記画素から出力しかつ前記１組の前記第１、第２の撮像信号に係る光電変換出力をそれぞれ、１フレーム分の帰線消去期間内に、１フレーム分の時間差で順次交互に書き換え可能なように記憶し、書き換え可能なように記憶しかつ１フレーム分の時間差のある前記１組の前記第１、第２の撮像信号に係る光電変換出力を同時に読み出す記憶手段（浮遊容量Ｃ１，Ｃ２）と，前記記憶手段から同時に読み出した前記光電変換出力から、前記１組の前記第１、第２の撮像信号を生成し、生成した前記第１の撮像信号と前記第２の撮像信号との差分を前記差分に係る撮像信号として出力する差動手段（差動ＡＭＰ１０ｄ）とを、有することを特徴とする撮像装置。
【００２０】
また上記の目的を達成するための第２の手段は、請求項１に記載された撮像装置に用いられる撮像素子であって、前記受光手段と、前記記憶手段とを有しており、前記記憶手段は、前記受光手段の各前記画素にそれぞれ接続されており、各前記画素から出力する前記１組の前記第１、第２の撮像信号に係る光電変換出力をそれぞれ書き換え可能なように記憶する２つのメモリであることを特徴とする撮像素子。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態についてもっとも好ましい実施例を持って図面と共に説明する。本発明による撮像装置及び撮像素子は、照明量を増やしたり，撮像装置の絞りを開けることにより、変動分のない時の光入力信号の設定を１００％付近に設定して、被写体光学像を撮像して得た各フレーム分の撮像信号と直前の１フレーム分の撮像信号との差分を飽和のない変動分として検出し、この変動分のみの画像を出力するものである。
【００２２】
図１は本発明になる撮像装置及び撮像素子の基本回路構成図を示す。この基本回路構成図は画素＋メモリー部１０ｃ、ＣＤＳ部１０ｂ（水平選択回路に含まれる相関二重サンプリング回路）、差動増幅部１０ｄからなる。
【００２３】
画素＋メモリー部１０ｃは撮像素子１０における１画素分の構成であり、まず被写体光学像の光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードＰＤ１、二つのアナログメモリーとして用いられる浮遊容量Ｃ１，Ｃ２が主体となる。
【００２４】
この動作を説明すると、まずトランジスタＴｒ１をｒｅｓｅｔパルスによりＯＮにしてフォトダイオードＰＤ１の電荷をリセットする。次にｒｅｓｅｔパルスをＯＦＦにし、被写体光像の光量による電荷を最初の１フレーム分フォトダイオードＰＤ１に蓄積する。最初の１フレーム分の電荷蓄積終了直前にパルスｏｒｓｔによりトランジスタＴｒ８を瞬間的にＯＮにして浮遊容量Ｃ１の電荷をリセットしておく。
【００２５】
次にパルスｇｘｌｏによりトランジスタＴｒ２を最初の１フレーム期間のＰＤ１における電荷蓄積が終了すると同時にＯＮにし、フォトダイオードＰＤ１に蓄積された最初の１フレーム分の電荷を浮遊容量Ｃ１に移動する。次にパルスｇｘｌｏによりトランジスタＴｒ２を２フレーム分の期間ＯＦＦにする。以上により浮遊容量Ｃ１に最初の１フレーム分の電荷が２フレーム期間蓄積される。
【００２６】
再びトランジスタＴｒ１をｒｅｓｅｔパルスによりＯＮにしてフォトダイオードＰＤ１の電荷をリセットする。リセット終了後、被写体光像の光量による電荷を２番目の１フレーム分としてフォトダイオードＰＤ１に蓄積する。２番目の１フレーム分の電荷蓄積終了直前にパルスｅｒｓｔによりトランジスタＴｒ９を瞬間的にＯＮにして浮遊容量Ｃ２の電荷をリセットしておく。
【００２７】
次にパルスｇｘｌｅによりトランジスタＴｒ３を２番目の１フレーム期間の電荷蓄積が終了すると同時にＯＮにし、フォトダイオードＰＤ１に蓄積された２番目の１フレーム分の電荷を浮遊容量Ｃ２に移動する。次にパルスｇｘｌｅによりトランジスタＴｒ３をＯＦＦにする。以上により浮遊容量Ｃ２に２番目の１フレーム分の電荷が蓄積される。
【００２８】
このようにして最初の１フレーム分の電荷は浮遊容量Ｃ１に、２番目の１フレーム分の電荷は浮遊容量Ｃ２に蓄積される。そして、パルスｒｏｗによりＴｒ６、Ｔｒ７をそれぞれＯＮにして、浮遊容量Ｃ１の電荷はトランジスタＴｒ４，Ｔｒ６を、浮遊容量Ｃ２の電荷はトランジスタＴｒ５，Ｔｒ７を経由して１フレームの時間差のある２系統の被写体光学像を電気信号に変換した出力信号Ｓｏｕｔａ，Ｓｏｕｔｂを出力する。
【００２９】
この出力信号ＳｏｕｔａとＳｏｕｔｂをＣＤＳ部１０ｂに送る（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ．．．．相関二重サンプリング）。ＣＤＳ部１０ｂではこの入力したＳｏｕｔａとＳｏｕｔｂに応じた電流を電流源Ｉ１，Ｉ２に流し、この時生ずる電流変化を容量Ｃ３，Ｃ４に電荷として伝達する。スイッチＳ１，Ｓ２は電流源Ｉ１，Ｉ２に信号成分を供給する前にＯＮにし，容量Ｃ３，Ｃ４に残っている電荷をリセットしておく。次にスイッチＳ１，Ｓ２をＯＦＦにし、さらにスイッチＳ３，Ｓ４をＯＮにして電流変化の電荷を容量Ｃ３，Ｃ４経由で容量Ｃ５，Ｃ６に伝送する。そしてスイッチＳ３，Ｓ４をＯＦＦにすれば電流変化による電荷が容量Ｃ５，Ｃ６に蓄積されるからこれを増幅器ＡＭＰＡ１，Ａ２で増幅すれば直流分雑音の一部を除去した信号Ｓａ、Ｓｂを得る。
【００３０】
ＣＤＳ部１０ｂから出力された信号Ｓａ，Ｓｂを差動増幅部１０ｄのスイッチＳ５，Ｓ６に加える。信号Ｓａと信号Ｓｂはフレーム毎に記憶された光信号入力の時間が異なるため、常に早く記憶された信号から遅く記憶した時間を減算するようスイッチＳ５，Ｓ６のスイッチ位置を切り替えて差動増幅器Ａ３に信号Ｓａ，Ｓｂの信号を加え差分イメージ信号Ｓｄを抽出する。
このようにしてアナログ電気信号としての差動分を得ることが出来る。
【００３１】
次に抽出された差分イメージ信号Ｓｄを図１の点線部に示すような回路構成のＡ／Ｄ変換回路ＡＤＣ２へ加えてデジタル信号に変換する例について説明する。このＡＤＣ２へ差動増幅部１０ｄで抽出された差分イメージ信号Ｓｄを加えれば差分イメージ信号Ｓｄのデジタル信号Ｓ１を得る。アナログ状態の差分イメージ信号Ｓｄは変動分がないときは一定電圧であるから，この一定電圧をＡ／Ｄ変換する際にデジタル信号Ｓ１の中央レベル値となるよう制御電圧Ｒｅｆ１で調整する。
【００３２】
この本発明になる撮像装置及び撮像素子の基本回路を撮像素子１０に組み込んだ例を図２のイメージセンサーブロック図に、信号波形図を図３に示めし以下に説明する。
撮像素子１０は画素構成部１０ｃの垂直ラインを選択するパルス列（ｒｏｗ＝ｒｏｗ０，ｒｏｗ１，ｒｏｗ２，．．．ｒｏｗｎ）を発生する垂直選択回路１０ａ、画素構成部１０ｃの水平方向の画素を選択し図示しないＣＤＳ回路を付加した二つの水平選択回路Ａ，Ｂ、一つのフォトダイオードＰＤ１と二つのアナログメモリー（浮遊容量Ｃ１，Ｃ２）を１画素とした画素をマトリクス状に複数配列した画素構成部１０ｃ、差分信号を検出する差動ＡＭＰ１０ｄから構成される。（Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＣ２は必要に応じ付加する。）
【００３３】
撮像素子１０には１フレーム毎にフォトダイオードＰＤ１をリセットするｒｅｓｅｔパルス（図３の（ａ））、浮遊容量Ｃ１をリセットするｏｒｓｔパルス（図３の（ｂ））、フォトダイオードＰＤ１の１フレーム分の電荷を浮遊容量Ｃ１に転送するｇｘｌｏパルス（図３の（ｃ））、浮遊容量Ｃ２をリセットするｅｒｓｔパルス（図３の（ｄ））、フォトダイオードＰＤ１の１フレーム分の電荷を浮遊容量Ｃ２に転送するｇｘｌｅパルス（図３の（ｅ））が加えられる。
【００３４】
これらのパルスは全て撮像素子１０の帰線消去期間内（ＢＬ１，２，３，．．）でＯＮするよう設定される。ＯＮの順序は図３の（ａ）〜（ｅ）に示されるように（ｂ）のｏｒｓｔパルスにより浮遊容量Ｃ１の電荷をリセットした後（ｃ）のｇｘｌｏパルスによりフォトダイオードＰＤ１に蓄積された１フレーム分の電荷を浮遊容量Ｃ１に転送する。そして（ａ）のｒｅｓｅｔパルスでフォトダイオードＰＤ１の電荷をリセットした後、次の１フレーム期間被写体光学像の光量に応じた電荷をフォトダイオードＰＤ１に蓄積する。フォトダイオードＰＤ１に次の１フレーム分の電荷が蓄積されると今度は（ｄ）のｅｒｓｔパルスをＯＮにして浮遊容量Ｃ２の電荷をリセットした後（ｅ）のｇｘｌｅパルスをＯＮにして次の１フレーム分の電荷を浮遊容量Ｃ２に転送する。このようにすれば浮遊容量Ｃ１、浮遊容量Ｃ２には帰線消去期間内のパルス列により１フレーム分の時間差のある被写体光学像の電荷が蓄積される。
【００３５】
浮遊容量Ｃ１，浮遊容量Ｃ２に蓄積された被写体光学像の電荷は図３の（ｆ），（ｇ）に示すように２フレーム分の期間同一信号として２回分（例えばＳａ１，Ｓａ１及びＳｂ２，Ｓｂ２のように）、映像信号期間に読み出される。（ｆ）は最初に浮遊容量Ｃ１に蓄積された被写体光学像の電荷を信号Ｓａ１として２フレーム期間水平選択回路Ａから出力される。（ｇ）は次に浮遊容量Ｃ２に蓄積された被写体光学像の電荷をＳｂ２として２フレーム期間水平選択回路Ｂから出力される。続いて３番目の被写体光学像の電荷をＳａ３として，４番目の被写体光学像の電荷をＳｂ４として連続でそれぞれ２フレーム分出力する。
【００３６】
次に水平選択回路Ａ，Ｂから出力された信号は差動ＡＭＰ１０ｄにより差分イメージ信号に変換される。差動ＡＭＰ１０ｄでは、時間的に前のフレーム分の信号から後のフレームの信号を常に差し引くよう図３の（ｈ）のＳｄ１（＝Ｓａ１−Ｓｂ２），Ｓｄ２（＝Ｓｂ２−Ｓａ３），Ｓｄ３（＝Ｓａ３−Ｓｂ４）となるように水平選択回路Ａ，Ｂから出力された信号を交互に入れ替えて演算する。このようにして得られた差分イメージ信号Ｓｄ１，ｓｄ２，Ｓｄ３，．．のレベルは（ｉ）の点線部分で示すように少ない事が多いので必要に応じて（ｉ）の実線でに示すように差動ＡＭＰ１０ｄで１００％に近い出力レベルとなるよう増幅して出力する（Ｓｄ２‘＝Ｓｄ２ｘＧ０，Ｓｄ３’＝Ｓｄ３ｘＧ０．．．Ｇ０：増幅率）。
【００３７】
次に各部分の最大信号レベルとしては、図１の画素＋メモリー部１０ｃからＣＤＳ部１０ｂを経由して差動増幅部１０ｄまでは、十分な差分信号を得られるように４００％以上を確保する。このようにしておけば、例えば光入力信号が１００％に設定されていて、これに変動分が１００％重畳され最大レベルが２００％になったとしても、差分イメージ信号は１００％レベルとしてカットされずに抽出される。差動増幅部１０ｄでは変動分のレベルに合わせ最大値１００％になるよう増幅率Ｇ０を設定する。そしてＡ／Ｄ変換部２へ差分イメージ信号Ｓｄを供給する。
このようにすれば、例えば、光入力信号レベルを１００％付近に設定しても変動分は飽和しないから、変動分の大きい差分イメージ信号を得ることが出来る。
【００３８】
図４に本発明による撮像装置及び撮像素子を用いたシステム例と，図６にイメージセンサー１０を組み込んだ撮像装置１’を示す。
本発明による撮像装置及び撮像素子を用いた差分イメージ信号検出システム例は撮像装置１’、Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＣ２より構成され、従来必要であったフレームメモリー及び差動増幅器は撮像装置及び撮像素子に組み込まれたため不要となった。このため、デジタル機器の大幅な削減が可能となり，省資源に大きな効果を得ることが出来る。Ａ／Ｄ変換回路ＡＤＣ２を撮像装置及び撮像素子に組み込めばさらに省資源に効果があることはもちろんである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撮像装置及び撮像素子によれば、１００％付近に変動分のない時の光入力信号を設定しても、変動分による飽和がないので、被写体光像の照明量を増やし，撮像装置の絞りを開けて、変動分のない時の光入力信号の設定を１００％付近に設定することにより、被写体光学像を撮像して得た各フレーム分の撮像信号と直前の１フレーム分の撮像信号との差分を良好な変動分のみの画像として得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる撮像装置及び撮像素子の基本回路構成を示す図である。
【図２】本発明になる撮像素子全体のブロック図例を示す図である。
【図３】本発明の動作を説明する信号波形を示す図である。
【図４】本発明によるデジタル信号処理のシステム例を示す図である。
【図５】本発明による撮像装置例を示す図である。
【図６】従来のデジタル信号処理のシステム例を示す図である。
【図７】従来の撮像装置例を示す図である。
【図８】従来の動作を説明する信号波形を示す図である。
【図９】従来の撮像素子全体のブロック図例を示す図である。
【図１０】従来のイメージセンサーにおける１画素の回路例を示す図である。
【符号の説明】
１    撮像装置
２    ＡＤＣ
３    デジタル信号処理
４    フレームメモリー
５    デジタル信号処理
６    従来の撮像素子
６ａ  垂直選択回路
６ｂ  水平選択回路（ＣＤＳ部を含む）
６ｃ  画素構成部
７    レンズ
８    電源回路
９    駆動回路
１０    本発明による撮像素子
１０ａ  垂直選択回路
１０ｂ  水平選択回路（ＣＤＳ部を含む）
１０ｃ  画素構成部（画素＋メモリー部）
１０ｄ  差動ＡＭＰ（比較手段）
ＰＤ１  フォトダイオード（受光手段）
Ｃ１，Ｃ２  浮遊容量（記憶手段）
【図１】
2004356699.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004356699.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004356699.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004356699.tif 000011
【図１０】
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