(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのフォトダイオード、当該フォトダイオードの第１の端子にそれぞれの制御端子が接続され、それぞれの第１の出力端子が、当該フォトダイオードに於ける接地された第２の端子と接続され、それぞれの第２の出力端子が、光電変換セルアレイの垂直信号線及び水平信号線の何れか一方で、互いに異なる信号線に個別に接続されている第１と第２のアンプ用制御手段及び当該フォトダイオードの第１の端子に接続されているＩ／Ｖ変換用制御手段とから構成されている光電変換セルであって、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段は、当該フォトダイオードを流れる光電流を対数出力特性をもって電圧に変換する機能を有し、当該第１のアンプ用制御手段の第２の出力端子は、当該光電変換セルアレイの垂直信号線又は水平信号線の何れか一方に接続され、当該第２のアンプ用制御手段の第２の出力端子は、当該光電変換セルアレイの水平信号線又は垂直信号線の何れか一方に接続され、当該第１と第２のアンプ用制御手段に於ける双方の第２の出力端子から、当該フォトダイオードに照射される光の量に応答して、当該光の量に対応した、互いに同一量の電流が、同時に且つ常時出力される様に構成されている当該光電変換セルが複数個マトリックス状に配列された光電変換セルアレイと、当該光電変換セルアレイに接続された垂直負荷回路アレイと、水平負荷回路アレイと、垂直データ処理回路と、水平データ処理回路とが設けられていると同時に、当該垂直データ処理回路と水平データ処理回路とに接続された出力処理回路及び当該光電変換セルアレイと、垂直負荷回路アレイと、水平負荷回路アレイと、垂直データ処理回路と、水平データ処理回路と、出力処理回路とに接続されている制御回路とから構成されている物体撮像装置に於て、
当該光電変換セルにおいてそれぞれの第１のアンプ用制御手段に於けるそれぞれの第２の端子を列毎に水平信号線に共通に接続し、第２のアンプ用制御手段に於けるそれぞれの第２の端子を行毎に垂直信号線に共通に接続し、また、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段に於ける制御端子と一方の出力端子であるリセット端子はそれぞれ全ての光電変換セルで共通に接続され、
当該それぞれの垂直信号線の他方の端部には垂直データ処理回路セルが設けられ、当該それぞれの水平信号線の他方の端部には水平データ処理回路セルが設けられ、当該それぞれの垂直データ処理回路セル及び当該それぞれの水平データ処理回路セルには、常時、対応する垂直信号線若しくは水平信号線に接続されている複数個の光電変換セルのそれぞれがその時点で受光した光量の総和に対応する電圧値が入力される様に構成され、
当該垂直データ処理回路には垂直信号判定処理回路が設けられ、当該水平データ処理回路には水平信号判定処理回路が設けられ、当該垂直信号判定処理回路及び水平信号判定処理回路は、複数の垂直データ処理回路セル若しくは複数の水平データ処理回路セルのそれぞれのセルから出力される電圧波形を時系列的に記録する様に構成され、
当該出力処理回路は、当該垂直信号判定処理回路及び水平信号判定処理回路から常時出力される電圧波形プロファイルを時系列に記録し、その結果を、予め所定の移動方向或いは所定の形状を記憶させた基準情報と比較判断して、当該対象物体の移動方向或いはその形状を認識し、且つ当該識別情報を出力する様に構成される事を特徴とする物体撮像装置。
【請求項２】
当該それぞれの垂直信号線および水平信号線の一方の端部には、Ｉ／Ｖ変換機能を有する負荷回路セルが設けられており、当該負荷回路セルによって、当該垂直負荷回路アレイおよび水平負荷回路アレイが形成されている事を特徴とする請求項１に記載の物体撮像装置。
【請求項３】
当該請求項１又は２に記載された物体撮像装置に於て、当該光電変換セルアレイを構成する光電変換セルに於ける個々の当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段に於ける制御端子に一定の電圧を印加すると共に、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段に於ける一方の出力端子であるリセット端子にリセット信号を入力し、その後、当該垂直データ処理回路に於ける垂直信号判定処理回路が、個々の垂直信号線に接続されている当該個々の垂直データ処理回路セルから常時出力される電圧値を時系列的に記憶すると共に当該水平データ処理回路に於ける水平信号判定処理回路が、個々の水平信号線に接続されている当該個々の水平データ処理回路セルから常時出力される電圧値を時系列的に電圧波形として記憶させ、次いで当該出力処理回路が、当該垂直信号判定処理回路及び当該水平信号判定処理回路のそれぞれから得られた、当該垂直信号線及び水平信号線に於ける電圧波形から当該光電変換セルアレイ上を移動した或いは当該光電変換セルアレイ上に存在する被測定物体の移動方向或いは被測定物体の形状を識別する様に構成されている事を特徴とする物体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光電変換セルアレイを使用した物体撮像装置に関するものであり、特に詳しくは、複雑な構成を使用せずに、被写体、つまり対象物体の移動方向或いは当該対象物体の形状を認識する事が可能な光電変換セルアレイを使用した物体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来のＭＯＳ型固体撮像装置１１１の回路プロック図である。また図１２は図１１に示すＭＯＳ型固体撮像装置１１１の、マトリックス状に配列された光電変換セル１３１の構成図で、図１３は図１１のＭＯＳ型固体撮像装置１１１に照射された画像データを読み出すためのＭＯＳ型固体撮像装置の駆動信号タイミング図であり、さらに図１４は、図１１のＭＯＳ型固体撮像装置１１１に照射された画像データを読み出して被写体の移動方向情報を得るためのシステムブロック図である。
【０００３】
まず図１１を用いて、従来のＭＯＳ型固体撮像装置１１１の構成について説明する。
【０００４】
ＭＯＳ型固体撮像装置１１１は、マトリックス状に配列された光電変換セルアレイ１１３と、このマトリックス状に配列された光電変換セルアレイ１１３の行方向を選択するために光電変換セルアレイ１１３に接続された垂直選択回路１１７と、光電変換セルアレイ１１３からの出力データを選択するために光電変換セルアレイ１１３に接続された水平選択回路１１５と、光電変換セルアレイ１１３からのデータを読み出すために光電変換セルアレイ１１３に接続された負荷回路セルアレイ１１９と、さらにこのＭＯＳ型固体撮像装置１１１を制御するためのコントロール回路１２１と出力アンプ１２３にて構成され、コントロール回路１２１は水平選択回路１１５と垂直選択回路１１７と光電変換セルアレイ１１３に接続している。
【０００５】
そして水平選択回路１１５は出力アンプ１２３に接続し、光電変換セルアレイ１１３からの出力データは出力端子１２５より出力される。
【０００６】
次に図１２を用いてこの光電変換セルアレイ１１３を構成する光電変換セル１３１の構成について説明する。
【０００７】
即ち、リセット用ＭＯＳトランジスタ１３３のドレイン端子はリセット電圧端子１３５として全ての光電変換セル１３１で共通に接続され、リセット用ＭＯＳトランジスタ１３３のゲート端子はリセット信号端子１３７として全ての光電変換セル１３１で共通に接続している。
【０００８】
そしてリセット用ＭＯＳトランジスタ１３３のソース端子は光電変換であるフォトダイオード１３９のカソード端子と、及び寄生容量１４１の一端と、アンプ用ＭＯＳトランジスタ１４３のゲートに接続している。
【０００９】
一方、選択用ＭＯＳトランジスタ１４５のゲートは垂直選択端子１４７としてマトリックス状に配置された光電変換セル１３１の行ごとに共通に接続されて垂直選択回路１１７に接続し、選択用ＭＯＳトランジスタ１４５のドレインはデータ出力端子１５１としてマトリックス状に配置された光電変換セル１３１の列ごとに共通に接続されて、負荷回路セルアレイ１１９と水平選択回路１１５に接続している。また選択用ＭＯＳトランジスタ１４５のソースはアンプ用ＭＯＳトランジスタ１４３のドレインに接続している。
【００１０】
又、リセット用ＭＯＳトランジスタ１３３のバルクと、アンプ用ＭＯＳトランジスタ１４３のバルク及びソース、選択用ＭＯＳトランジスタ１４５のバルク、寄生容量１４１のもう一方の端子及び、フォトダイオード１３９のアノード端子は、全て共通にグランド電位１５１に接続している。
【００１１】
次に、図１１乃至図１３を用いてこのＭＯＳ型固体撮像装置１１１に照射された被写体の画像データを読み出す動作について説明する。
【００１２】
つまり、図１３は、Ｎフレーム１７１での画像データを取り込むタイミングである。まず全ての光電変換セル１３１のリセット信号端子１３７にリセット時間１７３のリセット信号１６１を入力する。
【００１３】
この動作により全ての光電変換セル１３１に配置される寄生容量１４１はリセット状態となる。そしてリセット時間１７３が終了してから蓄積時間１６３の期間にて各光電変換セル１３１の受光部である各フォトダイオード１３９に照射された画像データは、その入射光量により寄生容量１４１に蓄積される。
【００１４】
そしてこの寄生容量１４１に蓄積された画像データは各光電変換セル１３１に配置されるアンプ用ＭＯＳトランジスタ１４３により増幅され、選択用ＭＯＳトランジスタ１４５をオンすることにより負荷回路セルアレイ１１９に電圧変換され画像データとして読み出すことができる。
【００１５】
つまり全ての光電変換セル１３１に配置された各々の寄生容量１４１に蓄積された画像データを読み出すには、蓄積時間１６３が終了した後、垂直選択回路１１７からの垂直アドレス信号１６７が光電変換セルアレイ１１３のある一行の垂直選択端子１４７を選択し、これにより選択用MOSトランジスタ１４５がオンして負荷回路セルアレイ１１９に電圧変換された画像データがデータ出力端子１５１より出力信号１６９として出力される。
【００１６】
さらにある一行の垂直選択端子１４７が垂直アドレス信号１６７によって選択されている期間に水平選択回路１１５からの水平アドレス信号１６５により、この行に接続されている全ての光電変換セル１３１の画像データが順じ出力回路１２３に送られ、増幅されて出力端子１２５より出力される。
【００１７】
そして垂直アドレス信号１６７と水平アドレス信号１６５を順じ光電変換セルアレイ１１３に入力することにより、全ての光電変換セル１３１に配置された各々の寄生容量１４１に蓄積された画像データを順じデータ出力端子１５１より出力信号１６９として得ることができる。
【００１８】
上述の駆動方法にて、全ての光電変換セル１３１に蓄積された画像データは１フレーム期間１７１にてＭＯＳ型固体撮像装置１１１より出力される。
【００１９】
次にこの従来のＭＯＳ型固体撮像装置１１１を用いて被写体の移動方向情報を得る手段について図１４を用いて説明する。
【００２０】
図１４はＭＯＳ型固体撮像装置１１１を用いた画像処理システムの一例であり、ＭＯＳ型固体撮像装置１１１の出力端子１２５をＡ／Ｄ変換回路１８１に接続し、Ａ／Ｄ変換回路１８１の出力には第一のメモリ回路１８３の入力と第２のメモリ回路１８５の入力を接続する。
【００２１】
第１のメモリ回路１８３の出力と第２のメモリ回路１８５の出力にはデータ比較回路１８７を接続する。図１４には記載していないがこのシステムの制御を行なうためにマイクロコンピュータの様な制御回路も必要となる。
【００２２】
次にこの画像処理システムの動作について説明する。
【００２３】
まずＭＯＳ型固体撮像装置１１１より得られたＮフレームの画像データは、Ａ／Ｄ変換回路１８１によりデジタル化され、第一のメモリ回路１８３に入力され保管される。そして次にＭＯＳ型固体撮像装置１１１より得られたＮ＋１フレームの画像データはＡ／Ｄ変換回路１８１によりデジタル化され、第二のメモリ回路１８５に入力され保管される。そしてデータ比較回路１８７によりNフレームの画像データとN＋１フレームの画像データが比較され、比較データ出力端子１８９から出力される。この比較データ出力端子１８９からの出力信号により被写体の移動方向情報を知り得ることができる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭＯＳ型固体撮像装置は上述したように構成されて、また上述したように駆動して被写体の画像データを読み出しており、ＭＯＳ型固体撮像装置から画像データを読み出すためには選択用ＭＯＳトランジスタを選択するために垂直選択回路を順じ選択し、その間に水平選択回路を順じ選択して一画素、一画素のデータを順次読み出していた。
【００２５】
そして被写体の移動方向情報を得るシステムを構築するためにはＭＯＳ型固体撮像装置からの画像データ出力をＡ／Ｄ変換回路によりデジタル変換してフレーム毎に別々のメモリ回路に一時保管していた。そして被写体の移動情報を得るためには、Nフレームの画像データとN＋１フレームの画像データをそれぞれ別のメモリ回路に一時保管してからそれぞれのメモリデータの比較を行い、被写体の移動方向情報を得ていた。
【００２６】
つまり被写体の移動方向情報を得るには、ＭＯＳ型固体撮像装置において垂直選択回路と水平選択回路が必要で、光電変換セルにおいては選択用ＭＯＳトランジスタが必要であった。
【００２７】
そして画像情報を得るには一画素毎に順次画素データを読み出す必要があり、非常に時間がかかった。また垂直選択回路と水平選択回路等の回路によりチップ面積が大きくある問題があった。さらにＭＯＳ型固体撮像装置以外にもＡ／Ｄ変換回路や複数のメモリ回路が必要となり各回路の駆動方法が複雑になり、また処理時間もかかるという問題もあった。
【００２８】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を改良し、スキャン処理回路、アナログ／デジタル変換回路、逐次読み出し、書き込み回路等を必要とせず、簡易な構成でありながら、確実に且つ即時に所定の被検出物体の移動方向の判定或いは当該被検出物体の形状を認識できる小型化された光電変換セルアレイを使用した物体撮像装置を提供するものである。
【００２９】
つまり、本発明に於いては、従来の様な被写体を正確に高解像度を以て撮像する事は必要がない分野で、対象となる被検査物体の移動方向或いは当該被検査物体の形状がある程度のレベルで認識出来れば良い様な分野で使用する際に有用となるものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。即ち、本発明に係る第１の態様としては、１つのフォトダイオード、１つのＩ／Ｖ変換用制御手段、２つの互いに独立して当該フォトダイオードに接続されて配置されているアンプ用制御手段とから構成されている光電変換セルアレイ用の光電変換セルであり、又、本発明に於ける第２の態様としては、上記した光電変換セルが複数個マトリックス状に配列された光電変換セルアレイと、当該光電変換セルアレイに接続された垂直負荷回路アレイと、水平負荷回路アレイと、垂直データ処理回路と、水平データ処理回路とが設けられていると同時に、当該垂直データ処理回路と水平データ処理回路とに接続された出力処理回路及び当該光電変換セルアレイと、垂直負荷回路アレイと、水平負荷回路アレイと、垂直データ処理回路と、水平データ処理回路と、出力処理回路とに接続されている制御回路とから構成されている物体撮像装置である。
【００３１】
更に、本発明に於ける第３の態様としては、上記した物体撮像装置に於て、当該光電変換セルアレイを構成する光電変換セルに於ける個々の当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段に於ける制御端子に一定の電圧を印加すると共に、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段に於ける一方の出力端子であるリセット端子にリセット信号を入力し、その後、当該垂直データ処理回路に於ける垂直信号判定処理回路が、個々の垂直信号線に接続されている当該個々の垂直データ処理回路セルから常時出力される電圧値を時系列的に記憶すると共に当該水平データ処理回路に於ける水平信号判定処理回路が、個々の垂直信号線に接続されている当該個々の垂直データ処理回路セルから常時出力される電圧値を時系列的に電圧波形として記憶させ、次いで当該垂直信号判定処理回路及び当該水平信号判定処理回路のそれぞれから得られた、当該垂直信号線及び水平信号線に於ける電圧波形から当該光電変換セルアレイ上を移動した或いは当該光電変換セルアレイ上に存在する被測定物体の移動方向或いは被測定物体の形状を識別する様に構成されている物体撮像装置の駆動方法である。
【００３２】
【発明の実施の態様】
本発明に係る光電変換セル、当該光電変換セルアレイを用いた物体撮像装置及び当該物体撮像装置の駆動方法は、上記した様な技術構成を採用しているものであって、基本的には、マトリックス状に配列された光電変換セルの回路構成と読み出し方法の部分に特徴があり、より具体的には、マトリックスアレイ状に配置された各光電変換セルのデータを、全各光電変換セルの垂直方向と水平方向に同時に画像データ処理を行なう機能を備え、特に被写体の移動方向情報を容易に取得するのに適した構成の物体撮像装置である。
【００３３】
【実施例】
以下に、本発明に係る光電変換セル及び物体撮像装置の一具体例の構成を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
即ち、図１は、本発明にかかる光電変換セルの一具体例の構成を示す回路図であって、図中、１つのフォトダイオード３９、１つのＩ／Ｖ変換用制御手段３３、２つの互いに独立して当該フォトダイオード３９に接続されて配置されているアンプ用制御手段４３、４５とから構成されている光電変換セルアレイ用の光電変換セル３１が示されている。
【００３５】
本発明に於ける当該フォトダイオード３９は、従来公知のものが使用出来、又本発明に於ける当該アンプ用制御手段４３及び４５は、特に限定されるものではないが、フォトダイオード３９に流れる電流に応答した電流を増幅して、垂直信号線４９或いは水平信号線５１に出力しえる様な構成を有するものであれば如何なる構成のものでも使用可能である。
同様に、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段３３も特に限定されるものではないが、リセット機能を有し且つ、当該フォトダイオード３９を流れる光電流を対数出力特性をもって電圧に変換する機能を有するものであれば、如何なる構成のものでも使用可能である。
【００３６】
本発明に於ける上記したアンプ用制御手段４３、４５及びＩ／Ｖ変換用制御手段３３は、トランジスタを使用する事が可能であり、バイポーラ型トランジスタ或いはＦＥＴ型トランジスタ等を使用する事が出来る。
【００３７】
本発明に於て使用される当該光電変換セル３１のより詳細な構成を説明するならば、１つのフォトダイオード３９、当該フォトダイオード３９の第１の端子ｔ１にそれぞれの制御端子Ｓ１とＳ２が接続され、それぞれの第１の出力端子ｔ３及びｔ４が、当該フォトダイオード３９に於ける接地された第２の端子ｔ２と接続され、それぞれの第２の出力端子ｔ５とｔ６が、光電変換セルアレイ１１の垂直信号線４９及び水平信号線５１の何れか一方で、互いに異なる信号線に個別に接続されている第１と第２のアンプ用制御手段４３、４５及び当該フォトダイオード３９の第１の端子ｔ１に接続されているＩ／Ｖ変換用制御手段３３とから構成されているものである。
【００３８】
本発明に於いては、当該第１と第２のアンプ用制御手段４３と４５は、互いに同一のサイズに構成されている事が望ましい。
【００３９】
又、本発明に於いては、当該第１のアンプ用制御手段４３の第２の出力端子ｔ５は、例えば、当該光電変換セルアレイ１１の水平信号線５１に接続され、又当該第２のアンプ用制御手段４５の第２の出力端子ｔ６は、当該光電変換セルアレイ１１の垂直信号線４９に接続されているものである。
【００４０】
勿論、本発明に於いては、当該接続関係は逆で有っても構わない。
【００４１】
更に、本発明に於いては、当該第１と第２のアンプ用制御手段４３、４５に於ける双方の第２の出力端子ｔ５、ｔ６から、当該フォトダイオード３９に照射される光の量に応答して、当該光の量に対応した、互いに同一量の電流が、同時に且つ常時出力される様に構成されている事が必要である。
【００４２】
尚、図１中、４１は寄生容量である。
【００４３】
本発明に於ける当該第１と第２のアンプ用制御手段４３、４５は、例えば、いずれもＭＯＳトランジスタで構成されている事が望ましい。
【００４４】
その場合には、当該第１と第２のＭＯＳトランジスタ４３、４５は、互いに同一のサイズに形成されている事が好ましい。
【００４５】
一方、本発明に於いては、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段３３もＭＯＳトランジスタで構成されている事が好ましい。
【００４６】
従って、本発明にかかる光電変換セル３１のより好ましい具体例としては、１つのフォトダイオード３９、当該フォトダイオード３９の第１の端子ｔ１にそれぞれのゲート制御端子Ｓ１及びＳ２が接続され、それぞれの第１の出力端子ｔ３及びｔ４が、当該フォトダイオード３９に於ける接地された第２の端子ｔ２と接続され、それぞれの第２の出力端子ｔ５及びｔ６が、光電変換セルアレイ１１の垂直信号線４９及び水平信号線５１の何れか一方で、互いに異なる信号線に個別に接続されている第１と第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３、４５及び当該フォトダイオード３９の第１の端子ｔ１に接続されているＩ／Ｖ変換用ＭＯＳトランジスタ３３とから構成されている光電変換セル１１である。
【００４７】
更に、本発明に於ける当該Ｉ／Ｖ変換用ＭＯＳトランジスタ３３のソース端子ｔ７にフォトダイオード３９の第１の端子ｔ１と当該第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３のゲート端子Ｓ１と第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５のゲート端子Ｓ２とが接続され、当該Ｉ／Ｖ変換用ＭＯＳトランジスタ３３のバルクＢ１と第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３のソース端子ｔ３およびバルクＢ２と第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５のソース端子ｔ４およびバルクＢ３とフォトダイオード３９の第２の端子ｔ２とが共通に接続されて接地されている事が好ましい。
【００４８】
又、本発明に於ける当該光電変換セル３１に於ける当該Ｉ／Ｖ変換用ＭＯＳトランジスタ３３の当該ゲート端子Ｓ３には、予め定められたレベルの電圧（ＶＭ）が入力され、当該トランジスタ３３に於けるドレイン端子と称される一方の出力端子（以下リセット端子と言う）ｔ８に、所定のタイミングでリセット信号（ＶＲ）が印加される様に構成されている事も望ましい具体例である。
【００４９】
本発明に於ける上記した光電変換セル３１に於いては、当該フォトダイオード３９に照射される光の量に応じて、当該第１と第２のアンプ用制御手段４３、４５を介して、当該垂直信号線４９と当該水平信号線５１の双方に、当該フォトダイオード３９の受光量に対応した同一の量の電流が、同時に且つ常時出力される事になる。
【００５０】
次に、本発明に於ける物体撮像装置の構成に付いて、図２及び図３を参照しながら詳細に説明する。
【００５１】
即ち、図２は、本発明にかかる光電変換セルアレイの一具体例の構成の概要を説明するブロックダイアグラムであって、図中、上記した本発明にかかる当該光電変換セル３１が複数個マトリックス状に配列された光電変換セルアレイ１３と、当該光電変換セルアレイ１３に接続された垂直負荷回路アレイ１５と、水平負荷回路アレイ１７と、垂直データ処理回路１９と、水平データ処理回路２１とが設けられていると同時に、当該垂直データ処理回路１９と水平データ処理回路２１とに接続された出力処理回路２３及び当該光電変換セルアレイ１３と、垂直負荷回路アレイ１５と、水平負荷回路アレイ１７と、垂直データ処理回路１９と、水平データ処理回路２１と、出力処理回路２３とに接続されている制御回路２７とから構成されている物体撮像装置１１が示されている。
【００５２】
本発明に於ける当該物体撮像装置１１に於いては、当該光電変換セルアレイ１３は、図１に例示されている様な当該複数の光電変換セル３１を垂直方向及び水平方向にそれぞれ任意の数となる様にマトリックス状に配置する事が可能である。
【００５３】
つまり、当該光電変換セルアレイ１３に於いては、垂直方向に配列される当該複数の光電変換セル３１の数と水平方向に配列される当該複数の光電変換セル３１の数とは異なる様に構成する事も可能であり、又、好ましくは、垂直方向及び水平方向にそれぞれ配列される複数の光電変換セル３１の数が共に同じ数となる様に配列されているものである。
【００５４】
図３（Ａ）には、当該光電変換セルアレイ１３が、垂直方向に３個の当該光電変換セル３１が配置され、水平方向にも３個の当該光電変換セル３１が配置され、総計９個の当該光電変換セル３１でマトリックスが形成されている例を示している。
【００５５】
更に、本発明に於ける当該光電変換セル１３において、それぞれの第１のアンプ用制御手段４３に於けるそれぞれの第２の端子ｔ５を列毎に水平信号線５１に共通に接続し、一方、第２のアンプ用制御手段４５に於けるそれぞれの第２の端子ｔ６を行毎に垂直信号線４９に共通に接続しており、また、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段３３に於ける制御端子Ｓ３と当該リセット端子ｔ８とはそれぞれ全ての光電変換セル３１で共通に接続されているものである。
【００５６】
又、本発明に於ける当該物体撮像装置１１に於いては、当該それぞれの水平信号線５１の一方の端部には、Ｉ／Ｖ変換機能を有する負荷回路セル５７が設けられており、且つ当該複数の負荷回路セル５７によって、水平負荷回路アレイ１７が形成されている。
【００５７】
同様に、当該それぞれの垂直信号線４９の一方の端部には、Ｉ／Ｖ変換機能を有する負荷回路セル５３が設けられており、当該複数の負荷回路セル５３によって、垂直負荷回路アレイ１５が形成されている。
【００５８】
上記した垂直信号線４９及び水平信号線５１のそれぞれに設けられた当該負荷回路セル５３、５７によって、当該垂直信号線４９及び水平信号線５１のそれぞれに流れる電流が電圧値に変換される事になる。
【００５９】
本発明に於ける当該負荷回路セル５３、５７は、電流を電圧に変換する機能を有しているものであれば、如何なる回路素子でも使用可能であって、例えば、図３（Ａ）に示す様な抵抗で有ってもよく、或いはトランジスタ素子を使用するもので有っても良い。
【００６０】
又、本発明に於ける当該それぞれの垂直信号線４９の他方の端部には、当該各垂直信号線４９に接続されている個々の光電変換セル３１が出力する電流量の総和をＩ／Ｖ変換して得られた電圧値を検出する垂直データ処理回路セル６２が設けられていると共に当該複数の垂直データ処理回路セル６２によって垂直データ処理回路１９が形成されており、同様に、当該それぞれの水平信号線５１の他方の端部には、上記した様に、当該各水平信号線５１に接続されている個々の光電変換セル３１が出力する電流量の総和をＩ／Ｖ変換して得られた電圧値を検出する水平データ処理回路セル６３が設けられていると共に当該複数の水平データ処理回路セル６３によって水平データ処理回路２１が形成されている。
【００６１】
一方、本発明に於ける当該物体撮像装置１１に於いては、当該それぞれの垂直データ処理回路セル６２及び当該それぞれの水平データ処理回路セル６３には、常時、対応する垂直信号線４９若しくは水平信号線５１に接続されている複数個の光電変換セル３１のそれぞれがその時点で受光した光量の総和に対応する電圧値が入力される様に構成されている。
【００６２】
尚、本発明に於ける当該それぞれの垂直データ処理回路セル６２及び当該それぞれの水平データ処理回路セル６３は、図示の様に比較回路を使用する事も可能であるが、Ａ／Ｄ変換回路を使用するもので有っても良い。
【００６３】
更に、本発明に於いては、当該垂直データ処理回路１９には、当該個々の垂直データ処理回路セル６２からの出力を入力して対象物体の移動情報を作成する垂直信号判定処理回路６１が設けられており、同様に、当該水平データ処理回路２１には、当該個々の水平データ処理回路セル６３からの出力を入力して対象物体の移動情報を作成する水平信号判定処理回路６７が設けられている事も望ましい構成である。
【００６４】
本発明に於ける当該垂直信号判定処理回路６１及び水平信号判定処理回路６７は、複数の垂直データ処理回路セル６２若しくは複数の水平データ処理回路セル６３のそれぞれのセルから出力される電圧波形を時系列的に記録する様に構成されている事が望ましい。
【００６５】
一方、本発明に於ける当該物体撮像装置１１に於いては、当該出力処理回路２３は、当該垂直信号判定処理回路６１及び水平信号判定処理回路６７から出力される時系列的電圧波形情報から対象物体の移動方向或いは対象物体の形状を識別し、且つ当該識別情報を出力端子２５から出力する機能を有するもので有って、例えば、当該垂直信号判定処理回路６１及び水平信号判定処理回路６７から常時出力される電圧波形プロファイルを時系列に記録し、その結果を、予め所定の移動方向或いは所定の形状を記憶させた基準情報と比較判断して、当該対象物体の移動方向或いはその形状を識別する様に構成したもので有っても良い。
【００６６】
以下に上記した本発明にかかる光電変換セル３１と当該光電変換セルを使用した物体撮像装置１１の構成とその駆動方法のより詳細な具体例を説明する。
【００６７】
今、本発明に於ける当該光電変換セルアレイ３１が図３（Ａ）に示す様に、光電変換セル３１を３列、３行のマトリックスに配置し、各光電変換セル３１の垂直信号線４９は各行毎に共通に接続され、各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃはそれぞれ垂直負荷回路アレイ１５と垂直データ処理回路１９に接続してあるものとする。
【００６８】
又、上記したＩ／Ｖ変換用制御手段及びアンプ用制御手段が何れもＭＯＳトランジスタで構成されているものとする。
【００６９】
また各光電変換セル３１の水平信号線５１は各列毎に共通に接続され、各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃはそれぞれ水平負荷回路アレイ１７と水平データ処理回路２１に接続する。
【００７０】
さらに各光電変換セル３１のＶＲ端子３５は図３（Ａ）では詳細に示されていないが、全光電変換セル３１で共通に接続されて制御回路２７に接続している。
【００７１】
同様に各光電変換セル３１のＶＭ端子３７は図３（Ａ）では詳細に示されていないが、全光電変換セル３１で共通に接続されて制御回路２７に接続している。
【００７２】
そして垂直負荷回路アレイ１５は、光電変換セルアレイ１３を構成する光電変換セル３１の行方向の数と同数の垂直負荷回路セル５３で構成されている。この実施例では垂直負荷回路セル５３の一例として抵抗素子で構成しているが、ＭＯＳトランジスタなどを利用して垂直負荷回路セル５３を構成してもよい。
【００７３】
同様に水平負荷回路アレイ１７は、光電変換セルアレイ１３を構成する光電変換セル３１の列方向の数と同数の水平負荷回路セル５７で構成されている。この実施例では水平負荷回路セル５７の一例として抵抗素子で構成しているが、ＭＯＳトランジスタなどを利用して水平負荷回路セル５７を構成してもよい。また垂直負荷回路セル５３の負荷抵抗値と水平負荷回路セル５７の負荷抵抗値は同じ値である。
【００７４】
また各垂直負荷回路セル５３の一端は光電変換セルアレイ１３の各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃにそれぞれ接続し、各水平負荷回路セル５７の一端は光電変換セルアレイ１３の各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃにそれぞれ接続する。
【００７５】
そして各垂直負荷回路セル５３のもう一方の端子は垂直負荷回路アレイ１５の中で共通に接続され負荷基準電圧線５５に接続し、各水平負荷回路セル５７のもう一方の端子は水平負荷回路アレイ１７の中で共通に接続され負荷基準電圧線５５に接続する。そしてこの負荷基準電圧線５５は制御回路２７へ接続している。
【００７６】
垂直データ処理回路１９は、光電変換セルアレイ１３を構成する光電変換セル３１の行方向の数と同数の垂直コンパレータ回路セル６２と、垂直信号判定処理回路６１で構成されている。各垂直コンパレータ回路セル６２の一方の入力端子は光電変換セル３１の垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃにそれぞれ接続し、各垂直コンパレータ回路セル６２のもう一方の端子は全ての垂直コンパレータ回路セル６２で共通に接続し、コンパレータ基準電圧線７３として制御回路２７に接続している。
【００７７】
そして各垂直コンパレータ回路セル６２の各垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃはロジック回路で構成された垂直信号判定処理回路６１に接続し、さらに垂直信号判定処理回路６１の垂直信号判定処理回路出力６９は出力処理回路２３に接続する。
【００７８】
水平データ処理回路２１は、光電変換セルアレイ１３を構成する光電変換セル３１の列方向の数と同数の水平コンパレータ回路セル６３と、水平信号判定処理回路６７で構成されている。
【００７９】
各水平コンパレータ回路セル６３の一方の入力端子は光電変換セル３１の水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃにそれぞれ接続し、各水平コンパレータ回路セル６３のもう一方の端子は全ての水平コンパレータ回路セル６３で共通に接続し、コンパレータ基準電圧線７３として制御回路２７に接続している。
【００８０】
そして各水平コンパレータ回路セル６３の各水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃはロジック回路で構成された水平信号判定処理回路６７に接続し、さらに水平信号判定処理回路６７の水平信号判定処理回路出力７１は出力処理回路２３に接続する。
【００８１】
又、上記具体的とは異なり、本発明に於て、光電変換セルアレイ１３を構成する複数個の光電変換セル３１が垂直方向及び水平方向のそれぞれに於ける配列数が互いに異なる場合の構成例を図３（Ｂ）に示す。
【００８２】
上記具体例では、基本的な構成は、図３（Ａ）に示す構成と実質的に同じであるが、負荷基準電圧線５５及びコンパレータ基準電圧線７３をそれぞれ別系統として配置する必要があり、従って負荷基準電圧線５５−１と負荷基準電圧線５５−２並びにコンパレータ基準電圧線７３−１とコンパレータ基準電圧線７３−２とが個別に設けられる事になる。
【００８３】
次に上述した図３に示すＭＯＳ型撮像装置１１の駆動方法と動作原理について図４及び図５を用いて説明する。
【００８４】
即ち、全ての光電変換セル３１のＶＲ端子３５には、制御回路２７より電源電圧と等しいか、もしくは電源電圧以下の定電圧値Ｖｒ７５が印加され、ＶＭ端子３７には制御回路２７より定電圧値Ｖｍ７７が印加されている。
【００８５】
定電圧値Vm７７は、Ｉ／Ｖ変換用ＭＯＳトランジスタ３３がフォトダイオード３９に流れる電流を弱反転状態で対数出力特性をもって電圧に変換する動作をするような電圧に設定されている。
【００８６】
そしてＭＯＳ型撮像装置１１の電源が投入した時、もしくは撮像を開始する時にリセット時間７９の期間だけＶＲ端子３５の電圧を定電圧Ｖｒ７５からグランド電位まで下げるリセット動作を行なう。このリセット動作はＭＯＳ型撮像装置１１の電源が投入した時に自然とリセット状態となるのであえて行なう必要はないが動作を確実にするために行なうものである。
【００８７】
上述のようにＶＲ端子３５に定電圧のＶｒ７５と、ＶＭ端子３７に定電圧のVm７７を印加することによりＩ／Ｖ変換用ＭＯＳトランジスタ３３は、フォトダイオード３９に流れる電流を対数的な電圧に変換し、この電圧は第１のアンプ用トランジスタ４３と第２のアンプ用トランジスタ４５のそれぞれのゲートＳ１、Ｓ２に印加され、第１のアンプ用トランジスタ４３を流れる電流が水平負荷回路アレイ１７によりＩ／Ｖ変換されて光電変換セル３１の出力電圧として水平信号線５１より水平データ処理回路２１へ入力する。
【００８８】
同様に第２のアンプ用トランジスタ４５を流れる電流が垂直負荷回路アレイ１５によりＩ／Ｖ変換されて光電変換セル３１の出力電圧として垂直信号線４９より垂直データ処理回路１９へ入力する。
【００８９】
図５は、１つの光電変換セル３１のフォトダイオード３９の受光面の照度と、垂直負荷回路セル５３によりＩ／Ｖ変換されて垂直信号線４９に現れる光電変換セル３１の出力電圧値と、水平負荷回路セル５７によりＩ／Ｖ変換されて水平信号線５１に現れる光電変換セル３１の出力電圧値の関係ををグラフに示したものである。
【００９０】
ここで、第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５のトランジスタサイズが同じで、垂直負荷回路セル５３の負荷抵抗値と、水平負荷回路セル５７の負荷抵抗値が同じで、垂直負荷回路アレイ１５と水平負荷回路アレイ１７に接続する負荷基準電源が同じなので垂直信号線４９と水平信号線５１に現れる光電変換セル３１の出力電圧は同じ電圧値となる。
【００９１】
図５で示されるように、光電変換セル３１に光が照射されると、フォトダイオード３９に流れる光電流が多くなり、第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５のゲート電位が下がり、第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５には電流が流れなくなりその結果光電変換セル３１の出力電圧は高くなる。
【００９２】
また光電変換セル３１に光が照射されないと、フォトダイオード３９に流れる光電流は少なく、第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５のゲート電位が上がり、第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５には電流が流れその結果光電変換セル３１の出力電圧は高くなる。
【００９３】
つまり光が照射さた光電変換セル３１では第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５を介して光電変換セル３１電流が流れず、光が照射されない光電変換セル３１では第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５を介して光電変換セル３１電流が流れる。
【００９４】
本発明のＭＯＳ型固体撮像装置１１は上述のように設定し動作を行なうため、ＭＯＳ型固体撮像装置１１の光電変換セルアレイ１３を構成する各光電変換セル３１は一度リセット動作を行なった後は対数動作を開始し、その後はリセットを行なう必要がない。そして各光電変換セル３１は照度に反応した光電変換セル３１電流が流れて垂直信号線４９と水平信号線５１の出力電圧は変化をし続ける。
【００９５】
次に実際に撮像した場合の動作説明を行なう。各光電変換セル３１は垂直信号線４９と水平信号線５１により、行毎、列毎で共通に接続されている。従って各列に接続されている複数の光電変換セル３１の第１のアンプＭＯＳトンジスタ４３に流れる電流の加算した電流値が水平負荷回路セル５７に流れ、Ｉ／Ｖ変換されて水平信号線上５１に電圧値となって現れて水平データ処理回路２１へ入力する。
【００９６】
同様に各行に接続されている複数の光電変換セル３１の第ニのアンプＭＯＳトンジスタ４５に流れる電流の加算した電流値が垂直負荷回路セル５３に流れ、Ｉ／Ｖ変換されて垂直信号線４９に電圧値となって現れて垂直データ処理回路１９に入力する。
【００９７】
つまり光電変換セルアレイ１３を構成する各光電変換セル３１全てに光が照射された場合には、各光電変換セル３１では電流が流れず各垂直信号線４９、各水平信号線５１の電位は負荷基準電圧線５５に印加される電圧値に近い電圧が現れる。
【００９８】
また光電変換セルアレイ１３を構成する一部の光電変換セル３１に光が照射された場合には、各列、各行に接続している光電変換セル３１で光が照射されない光電変換セル３１数の総和した電流が各垂直負荷回路セル５３と各水平負荷回路セル５７に流れるので、各垂直信号線４９、各水平信号線５１の電位は負荷基準電圧線５５に印加される電圧値より下がった電圧が現れる。
【００９９】
上述の動作について具体的な例を図６ａ、図６ｂを用いて説明する。図６ａは縦方向に長い長方形の物体が、光電変換セルアレイ１３上を左から右へ移動した様子を示している。黒い影が光電変換セルアレイ１３上の縦方向にでき、この影が左から右へと移動する。
【０１００】
そして図６ｂはこの縦方向に長い長方形の物体が、光電変換セルアレイ１３上を左から右へ移動した時の垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃの電圧変化と、水平信号線線５１ａ、５１ｂ、５１ｃの電圧変化と、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃの電圧変化と、水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃの電圧変化をしめしたもので、横軸は時間をしめしている。
【０１０１】
即ち、時刻Ｔ１では物体が光電変換セル３１（１，１）、（２，１）、（３，１）上にあり、時刻Ｔ２では物体が光電変換セル３１（１，２）、（２，２）、（３，２）上にあり、時刻Ｔ３では物体が光電変換セル３１（１，３）、（２，３）、（３，３）上にある。なお時刻Ｔ０は物体が光電変換セルアレイ１３上にまだ現れていない時刻で、時刻Ｔ４は物体が光電変換セルアレイ１３上を通り過ぎた時刻である。
【０１０２】
まず時刻Ｔ０では縦方向に長い長方形の物体が光電変換セルアレイ１３上にまだ現れておらず、光電変換セルアレイ１３の全ての光電変換セル３１に光が照射しているので、各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃに接続している三つの各光電変換セル３１の第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃに接続している第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５には電流が流れず、各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃと各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃの電位レベルは負荷基準電圧線５５に印加される電圧値に近いハイレベルとなる。このため、垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃと水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃはハイレベルとなっている。
【０１０３】
そして縦方向に長い長方形の物体が光電変換セルアレイ１３上に現れて時間とともに左から右へ移動間のすべてにおいて、各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃに接続している二つの光電変換セル３１には光が照射され、一つの光電変換セル３１には光が照射されないので各垂直負荷回路セル５３には、一つの光電変換セル３１の第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５に流れる電流値が流れるので、各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃの出力電圧の低下は少しでかつその電圧値は等しく、さらにその電圧値は時間とともに変化しない。従って、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃは縦方向に長い長方形の物体が光電変換セルアレイ１３上を左から右へ移動間のすべてにおいてハイレベルのまま変化しない。
【０１０４】
一方、水平信号線６３ａ、６３ｂ、６３ｃは縦方向に長い長方形の物体が時間とともに左から右へ移動するので、時刻Ｔ１では光電変換セル３１（１，１）、（２，１）、（３，１）の三つ全てに影ができ、三つの光電変換セル３１の各第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３に流れる総和電流値が、この光電変換セル３１（１，１）、（２，１）、（３，１）に接続する水平負荷回路セル５７に流れるため、水平信号線線６３ａの出力電圧は大きく低下する。
【０１０５】
そして水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａはローレベルとなる。しかし光電変換セル３１（１，２）、（２，２）、（３，２）と光電変換セル３１（１，３）、（２，３）、（３，３）には光が照射され、この光電変換セル３１（１，２）、（２，２）、（３，２）と光電変換セル３１（１，３）、（２，３）、（３，３）に接続する各水平負荷回路セル５７にはほとんど電流が流れないため水平信号線６３ｂ、水平信号線６３ｃの電位はほとんど低下せず水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ｂ、６５ｃはハイベルとなる。
【０１０６】
この結果、時刻Ｔ２では水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ｂがローレベルとなり水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｃはハイベルとなる。そして時刻Ｔ３では水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ｃがローレベルとなり水平コンパレータ回路セル出力６５ｂ、６５ｃはハイベルとなる。
【０１０７】
上述のように縦方向に長い長方形の物体が時間とともに左から右へ移動すると、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃはハイレベルのまま変化しないが、水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃは６５ａ、６５ｂ、６５ｃの順番でハイレベルからローレベルとなりまたハイレベルとなる。
【０１０８】
また、縦方向に長い長方形の物体が時間とともに上述とは逆に右から左へ移動すると、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃはハイレベルのまま変化しないが、水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃは６５ｃ、６５ｂ、６５ａの順番でハイレベルからローレベルとなりまたハイレベルとなる。
【０１０９】
この垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃがハイレベルのまま変化しないことと、水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃの電圧が６５ａ、６５ｂ、６５ｃの順番でもしくは６５ｃ、６５ｂ、６５ａの順番でハイレベルからローレベルとなりまたハイレベルとなるかを垂直信号判定処理回路６１と水平信号判定処理回路６７と出力処理回路２３で判定処理することにより、縦方向に長い長方形の物体が時間とともに左から右へ移動しているのか、右から左へ移動しているのかを判断することが可能となる。
【０１１０】
次に、図７ａ、図７ｂを用いて説明する。図７ａは横方向に長い長方形の物体が、光電変換セルアレイ１３上を上から下へ移動した様子を示している。黒い影が光電変換セルアレイ１３上の横方向にでき、この影が上から下へと移動する。
【０１１１】
そして図７ｂはこの横方向に長い長方形の物体が、光電変換セルアレイ１３上を上から下へ移動した時の垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃの電圧変化と、水平信号線線５１ａ、５１ｂ、５１ｃの電圧変化と、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃの電圧変化と、水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃの電圧変化を示したもので、横軸は時間を示している。
【０１１２】
時刻Ｔ１では物体が光電変換セル３１（１，１）、（１，２）、（１，３）上にあり、時刻Ｔ２では物体が光電変換セル３１（２，１）、（２，２）、（２，３）上にあり、時刻Ｔ３では物体が光電変換セル３１（３，１）、（３，２）、（３，３）上にある。なお時刻Ｔ０は物体が光電変換セルアレイ１３上にまだ現れていない時刻で、時刻Ｔ４は物体が光電変換セルアレイ１３上を通り過ぎた時刻である。
【０１１３】
まず時刻Ｔ０では横方向に長い長方形の物体が光電変換セルアレイ１３上にまだ現れておらず、光電変換セルアレイ１３の全ての光電変換セル３１に光が照射しているので、各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃに接続している三つの各光電変換セル３１の第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３と、各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃに接続している第２のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４５には電流が流れず、各垂直信号線４９ａ、４９ｂ、４９ｃと各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃの電位レベルは負荷基準電圧線５５に印加される電圧値に近いハイレベルとなる。このため、垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃと水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃはハイレベルとなっている。
【０１１４】
そして横方向に長い長方形の物体が光電変換セルアレイ１３上に現れて時間とともに上から下へ移動間のすべてにおいて、各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃに接続している２つの光電変換セル３１には光が照射され、一つの光電変換セル３１には光が照射されないので各水平負荷回路セル５７には、一つの光電変換セル３１の第１のアンプ用ＭＯＳトラジスタ４３に流れる電流値が流れるので、各水平信号線５１ａ、５１ｂ、５１ｃの出力電圧の低下は少しで、かつその電圧値は等しく、さらにその電圧値は時間とともに変化しない。従って、水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃは横方向に長い長方形の物体が光電変換セルアレイ１３上を上から下へ移動間のすべてにおいてハイレベルのまま変化しない。
【０１１５】
一方、垂直信号線５９ａ、５９ｂ、５９ｃは横方向に長い長方形の物体が時間とともに上から下へ移動するので、時刻Ｔ１では光電変換セル３１（１，１）、（１，２）、（１，３）の三つ全てに影ができ三つの光電変換セル３１の各第１のアンプ用ＭＯＳトランジスタ４３に流れる総和電流値が、この光電変換セル３１（１，１）、（１，２）、（１，３）に接続する垂直負荷回路セル５３に流れるため、垂直信号線線４９ａの出力電圧は大きく低下する。
【０１１６】
そして垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路出力セル５９ａはローレベルとなる。しかし光電変換セル３１（２，１）、（２，２）、（２，３）と光電変換セル３１（３，１）、（３，２）、（３，３）には光が照射され、この光電変換セル３１（２，１）、（２，２）、（２，３）と光電変換セル３１（３，１）、（３，２）、（３，３）に接続する各垂直負荷回路セル５３にはほとんど電流が流れないため垂直信号線４９ｂ、垂直信号線４９ｃの電位はほとんど低下せず垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ｂ、５９ｃはハイベルとなる。
【０１１７】
この結果、時刻Ｔ２では垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ｂがローレベルとなり垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｃはハイベルとなる。そして時刻T３では垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ｃがローレベルとなり垂直コンパレータ回路セル出力５９ｂ、５９ｃはハイベルとなる。
【０１１８】
上述のように横方向に長い長方形の物体が時間とともに上から下へ移動すると、水平データ処理回路２１の垂直コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃはハイレベルのまま変化しないが、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃは５９ａ、５９ｂ、５９ｃの順番でハイレベルからローレベルとなりまたハイレベルとなる。
【０１１９】
また、横方向に長い長方形の物体が時間とともに上述とは逆に下から上へ移動すると、水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力線６５ａ、６５ｂ、６５ｃはハイレベルのまま変化しないが、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃは５９ｃ、５９ｂ、５９ａの順番でハイレベルから１０レベルとなりまたハイレベルとなる。
【０１２０】
この水平データ処理回路２１の水平コンパレータ回路セル出力６５ａ、６５ｂ、６５ｃはハイレベルのまま変化しないことと、垂直データ処理回路１９の垂直コンパレータ回路セル出力５９ａ、５９ｂ、５９ｃの電圧が５９ａ、５９ｂ、５９ｃの順番でもしくは５９ｃ、５９ｂ、５９ａの順番でハイレベルからローレベルとなりまたハイレベルとなるかを垂直信号判定処理回路６１と水平信号判定処理回路６７と出力処理回路２３で判定処理することにより、横方向に長い長方形の物体が時間とともに上から下へ移動しているのか、下から上へ移動しているのかを判断することが可能となる。
【０１２１】
上述の説明は細長い移動する被写体が左右、上下方向の移動について説明したが、細長い移動する被写体が左上から右下へ斜め下方向への移動や、右下から左上へ斜め上方向への移動についても上述と同様な原理で移動方向を検出することが可能である。
【０１２２】
また上述の説明はでは、動作原理を分り易くするために細長い被写体にて説明したが、被写体の形状については、四角で、丸でも移動方向の検出は可能である。
【０１２３】
つまり、本発明に於いては、当該垂直信号線４９と討議水平信号線５１に常時連続的に出力される電圧値を時系列的に記録した電圧波形図を、予め特定の移動パターンを示す電圧波形図の組み合わせた基準パターン情報と比較して、個々の物体の移動方向を識別する様にしたものである。
【０１２４】
尚、図８乃至図１０には、当該物体撮像装置１１によって、特定の物体の形状を識別する場合の具体例が示されており、その原理は、前記した原理を実質的に同一である。
【０１２５】
即ち、図８ａ乃至図１０ａに示す様な形状を有する物体が、当該物体撮像装置１１の光電変換セルアレイ３１に載置されると、物体のある部分の当該光電変換セル３１には光が照射されず、物体のない部分に相当する光電変換セル３１には光が照射される事になるので、図８ｂ乃至図１０ｂに示す様に、それぞれの光電変換セルから出力される電流値の総和を示す各垂直信号線４９と水平信号線５１に於ける電圧波形はそれぞれ特有のパターンを示すので、当該パターンを予め記憶した各物体の形状に対応する基準パターンと比較する事によって、当該物体の形状を識別する事が可能となる。
【０１２６】
従って、本発明の物体撮像装置１１に於いては、光電変換素子セルアレイを構成する光電変換セルを一つづづ選択して画像データを取得するのではなく、全光電変換セルのデータを水平方向と垂直方向に同時にかつ一括して読み出することができ、さらに１フレーム毎にリセット、蓄積、読み出しを行なうとこなく、連続して読み出し動作を行なう様に構成されているものであるから、従来のＭＯＳ型固体撮像装置に於ける様な水平駆動回路や垂直駆動回路及びアナログ／デジタル変換回路及び関連する記憶回路が不要であり、従って、回路構成を簡素化し且つ縮小化する事が可能であるので、製造コストも大幅に低減させる事が可能である。
【０１２７】
本発明に於ける当該物体撮像装置１１の駆動方法の一例としては、例えば、上記した本発明に於ける物体撮像装置に於て、当該光電変換セルアレイを構成する光電変換セルに於ける個々の当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段に於ける制御端子に一定の電圧を印加すると共に、当該Ｉ／Ｖ変換用制御手段に於ける一方のリセット端子にリセット信号を入力し、その後、当該垂直データ処理回路に於ける垂直信号判定処理回路が、個々の垂直信号線に接続されている当該個々の垂直データ処理回路セルから常時出力される電圧値を時系列的に記憶すると共に当該水平データ処理回路に於ける水平信号判定処理回路が、個々の垂直信号線に接続されている当該個々の垂直データ処理回路セルから常時出力される電圧値を時系列的に電圧波形として記憶させ、次いで当該垂直信号判定処理回路及び当該水平信号判定処理回路のそれぞれから得られた、当該垂直信号線及び水平信号線に於ける電圧波形から当該光電変換セルアレイ上を移動した或いは当該光電変換セルアレイ上に存在する被測定物体の移動方向或いは被測定物体の形状を識別する様に操作するものである。
【０１２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は上記した様な技術構成を採用していることから、スキャン処理回路、アナログ／デジタル変換回路、逐次読み出し、書き込み回路等を必要とせず、簡易な構成でありながら、確実に且つ即時に所定の被検出物体の移動方向の判定或いは当該被検出物体の形状を認識できる小型化された光電変換セルアレイを使用した物体撮像装置及びかかる物体撮像装置に適した光電変換セルが容易に得られるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光電変換セルの構成の例を示す回路図である。
【図２】図２は、本発明に於ける物体撮像装置の一具体例の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図３】図３は、本発明に於ける物体撮像装置の一具体例の詳細な構成を示すブロックダイアグラムである。
【図４】図４は、本発明に於ける物体撮像装置の駆動方法を説明するタイミング図である。
【図５】図５は、本発明に於て使用されるＭＯＳ型固体撮像装置の光電変換セル特性説明する図である。
【図６】図６は、本発明の物体撮像装置に於ける物体が左右に移動する場合の検出方法を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の物体撮像装置に於ける物体が上下に移動する場合の検出方法を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の物体撮像装置に於ける物体の形状がロ字状である場合の検出方法を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の物体撮像装置に於ける物体の形状がコ字状である場合の検出方法を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の物体撮像装置に於ける物体の形状が逆コ字状である場合の検出方法を説明する図である。
【図１１】図１１は、従来のＭＯＳ型固体撮像装置のブロック回路図である。
【図１２】図１２は、従来のＭＯＳ型固体撮像装置の光電変換セル構成を説明する図である。
【図１３】図１３は、従来のＭＯＳ型固体撮像装置の駆動方法を説明するタイミング図である。
【図１４】図１４は、従来のＭＯＳ型固体撮像装置を使用した画像データの比較を行う装置の一例を示すブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
１１  物体撮像装置
１３  光電変換セルアレイ
１５  垂直負荷回路アレイ
１７  水平負荷回路アレイ
１９  垂直データ処理回路
２１．水平データ処理回路
２３．出力処理回路
２５．出力信号端子
２７．制御化回路
３１  光電変換セル
３３  Ｉ／Ｖ変換用制御手段
３９  フォトダイオード
４３  第１のアンプ用制御手段
４５  第２のアンプ用制御手段
４９  垂直信号線
５１  水平信号線
５３、５７  負荷回路セル
６１  垂直信号判定処理回路
６２  垂直データ処理回路セル
６３  水平データ処理回路セル
６７  水平信号判定処理回路
【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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【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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