運(yùn)動(dòng)檢測用固體攝像裝置以及運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對(duì)攝像畫面上的畫像的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測的運(yùn)動(dòng)檢測用固體攝像裝置以 及運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在固體攝像裝置市場中，近年來針對(duì)手機(jī)用照相機(jī)的CMOS傳感器型的數(shù)量急劇 增加。CMOS傳感器型固體攝像裝置的各像素部具備產(chǎn)生與入射光對(duì)應(yīng)的信號(hào)電荷的光電變 換部（以下稱為像素）和將該光電變換部的信號(hào)電荷變換為信號(hào)電壓并放大的放大部。
[0003] 固體攝像裝置除了單純地對(duì)畫像進(jìn)行攝像之外，有時(shí)在該固體攝像裝置的攝像畫 面上檢測被拍攝體的運(yùn)動(dòng)。例如用于運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)連續(xù)地對(duì)同一視野 進(jìn)行攝像，檢測人進(jìn)入該視野內(nèi)，對(duì)該人的進(jìn)入進(jìn)行響應(yīng)而控制各種設(shè)備，或報(bào)知該人的進(jìn) 入或進(jìn)行記錄等。
[0004] 作為檢測這樣的攝像畫面上的畫像的運(yùn)動(dòng)的方法，存在比較前后的幀間的同一像 素單位的信號(hào)輸出來檢測運(yùn)動(dòng)的方法1 (專利文獻(xiàn)1)。另外，存在設(shè)相鄰像素為一組改變積 分時(shí)間，調(diào)整增益通過差分信號(hào)輸出來檢測運(yùn)動(dòng)的方法2 (專利文獻(xiàn)2)。
[0005] 前者的方法1需要幀存儲(chǔ)器，因此電路規(guī)模變大，功率消耗增加。另外不能避免成 本上升。后者的方法2在被拍攝體的輪廓部分產(chǎn)生差分信號(hào)，或產(chǎn)生誤檢測信號(hào)，因此存在 運(yùn)動(dòng)檢測精度差的問題。
[0006] 特別地，在彩色攝像的情況下，當(dāng)應(yīng)用作為代表性的濾色器配置的拜耳（Bayer) 方式（設(shè)2X2像素為一組，將G(綠色）配置于對(duì)角，剩下的配置R(紅色）和B(藍(lán)色）的 濾色器）時(shí)，使用位于至少跨越1像素的位置的相同顏色的G的像素信號(hào)，因此誤檢測信號(hào) 增加，運(yùn)動(dòng)檢測精度進(jìn)一步劣化。
[0007] 另外，運(yùn)動(dòng)檢測工作通常進(jìn)行是否存在移動(dòng)的被拍攝體的檢測工作。因此，要求低 功率消耗的固體攝像裝置或運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011-166535號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平10-290400號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明要解決的問題
[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種降低功率消耗，同時(shí)提高運(yùn)動(dòng)檢測精度的運(yùn)動(dòng)檢測用 固體攝像裝置以及運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)。 解決問題所使用的技術(shù)手段
[0010] 為了解決所述問題，本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)檢測用攝像裝置具備：像素部，具有光電變換元 件；定時(shí)發(fā)生電路（Timing generation circuit)，用于驅(qū)動(dòng)像素部；多個(gè)存儲(chǔ)時(shí)間發(fā)生電 路，用于控制光電變換元件的存儲(chǔ)時(shí)間；垂直掃描電路，用于在垂直方向?qū)ο袼夭康母骶€進(jìn) 行掃描；垂直并列控制電路，用于同時(shí)驅(qū)動(dòng)多條像素部的垂直線；水平合成電路，用于在水 平方向合成由所述像素部的垂直信號(hào)線輸出的模擬信號(hào)， 在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)物體檢測工作時(shí)，控制用于檢測運(yùn)動(dòng)物體的光電變換元件的存儲(chǔ)時(shí)間，以 使得將像素部至少格子狀地分割成長時(shí)間存儲(chǔ)和短時(shí)間存儲(chǔ)之兩部分，使用垂直并列控制 電路或水平合成電路合成存儲(chǔ)時(shí)間的長度相同之所述多個(gè)光電變換元件的輸出信號(hào)并輸 出。
[0011] 運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)具備：攝像信號(hào)分離電路，用于將由運(yùn)動(dòng)檢測用攝像裝置攝影得到 的1畫面（即1個(gè)畫面，下同）的輸出信號(hào)分離成存儲(chǔ)時(shí)間的長度不同之?dāng)z像信號(hào)；差分信 號(hào)生成電路，生成分離的攝像信號(hào)間之差分信號(hào)；運(yùn)動(dòng)判定電路，根據(jù)由差分信號(hào)生成單元 生成的差分信號(hào)判定攝影畫面中的物體是否移動(dòng)；信號(hào)處理停止電路，根據(jù)由運(yùn)動(dòng)判定單 元判定的運(yùn)動(dòng)判定信號(hào)，使運(yùn)動(dòng)檢測圖像處理單元或所述畫像信號(hào)管理裝置的至少一部分 的電路停止。 發(fā)明效果
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，可以大幅度地降低在運(yùn)動(dòng)檢測中固體攝像裝置或運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的功 率消耗。另外，可以減少隨機(jī)噪聲（Random noise)，因此，提高低照度下的運(yùn)動(dòng)檢測靈敏度。 另外，通過抑制在輪廓中發(fā)生的假信號(hào)（噪聲），可以高精度地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測。
【附圖說明】
[0013] 圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖3是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖4是表示圖3的運(yùn)動(dòng)檢測用固體攝像裝置的實(shí)施例1的概略結(jié)構(gòu)的框圖 圖5是圖3的實(shí)施例1的攝像信號(hào)分離電路的結(jié)構(gòu)圖。 圖6是說明圖4的像素部的畫像信號(hào)讀出工作例的時(shí)序圖。 圖7(A)是表示圖4的像素部的像素合成讀出工作例1和2的概略的結(jié)構(gòu)圖。 圖7(B)是表示圖4的像素部的像素合成讀出工作例1和2的概略的另一個(gè)結(jié)構(gòu)圖。 圖8(A)是用于說明圖7(A)的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測工作時(shí)的讀出工作的時(shí)序圖。 圖8(B)是用于說明圖7(B)的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測工作時(shí)的讀出工作的時(shí)序圖。 圖9(A)是表示圖4的像素部的像素合成讀出工作例3和4的概略的結(jié)構(gòu)圖。 圖9(B)是表示圖4的像素部的像素合成讀出工作例3和4的概略的另一個(gè)結(jié)構(gòu)圖。 圖10(A)是用于說明圖9(A)的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測工作時(shí)的讀出工作的時(shí)序圖。 圖10(B)是用于說明圖9(B)的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測工作時(shí)的讀出工作的時(shí)序圖。 圖11是表示圖3的運(yùn)動(dòng)檢測用固體攝像裝置的實(shí)施例2的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖12是基于圖3的實(shí)施例2的信號(hào)處理的像素合成電路和攝像信號(hào)分離電路的結(jié)構(gòu) 圖。 圖13(A)是表示圖11的像素部的像素合成讀出工作例5和6的概略的結(jié)構(gòu)圖。 圖13⑶是表示圖11的像素部的像素合成讀出工作例5和6的概略的另一個(gè)結(jié)構(gòu)圖。 圖14(A)是說明圖13(A)的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測工作時(shí)的讀出工作的時(shí)序圖。 圖14(B)是說明圖13(B)的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測工作時(shí)的讀出工作的時(shí)序圖。 圖15是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖16是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖17是表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖18是表示圖17的運(yùn)動(dòng)檢測用體攝像裝置的實(shí)施例3的概略結(jié)構(gòu)的框圖 圖19是基于圖17的實(shí)施例3的信號(hào)處理的像素合成電路與攝像信號(hào)分離電路的構(gòu)成 例圖。 圖20是表示本發(fā)明的第7實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的框圖。 圖21是表示本發(fā)明的第7實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測用固體攝像裝置的概略結(jié)構(gòu)的 框圖。 圖22是表示圖21的像素部的像素合成讀出工作例7的概略的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下，參照附圖，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測用固體攝像裝置以及 運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)進(jìn)行說明。在以下的說明中，對(duì)同一部分添加同一符號(hào)以及處理名，最初說明 其細(xì)節(jié)，省略對(duì)于重復(fù)的同一部分的說明。
[0015] <運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的實(shí)施方式1 > 圖1參照表示本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的實(shí)施方式1所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu) 的框圖詳細(xì)地進(jìn)行說明。 本實(shí)施方式1的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)檢測照相機(jī)和畫像管理裝置30a構(gòu)成，所述運(yùn)動(dòng) 檢測照相機(jī)由具備攝像鏡頭11的攝像裝置12a和運(yùn)動(dòng)檢測圖像處理裝置IOa構(gòu)成。
[0016] 運(yùn)動(dòng)檢測圖像處理裝置IOa由以下部件構(gòu)成，即，幀存儲(chǔ)器（Frame memory) 20,用 于保存攝影得到的1畫面的攝像信號(hào)；差分信號(hào)生成電路13a，生成攝影時(shí)間不同的攝像 (像素）信號(hào)Sl與攝像（像素）信號(hào)S2之差分信號(hào)；運(yùn)動(dòng)判定電路14a，根據(jù)差分信號(hào)判 定在攝影得到的畫面中是否存在移動(dòng)的物體；運(yùn)動(dòng)判定用閾值設(shè)定電路19,設(shè)定用于判定 運(yùn)動(dòng)的判定等級(jí)；彩色信號(hào)處理電路21，進(jìn)行處理以使得攝像裝置12a的攝像信號(hào)S2成為 用于在顯示器中再生的畫像信號(hào)；時(shí)間發(fā)生電路（時(shí)鐘17)，用于對(duì)彩色處理得到的畫像信 號(hào)記錄攝影日期或攝影時(shí)間；時(shí)間加合電路18,用于將日期或時(shí)間的信號(hào)嵌入畫像信號(hào)； 畫像信號(hào)輸出電路16,用于輸出嵌入有時(shí)間的畫像信號(hào)1 ;運(yùn)動(dòng)判定信號(hào)輸出電路15,用于 輸出運(yùn)動(dòng)判定的判定結(jié)果。
[0017] 畫像管理裝置30a由以下部件構(gòu)成，即，運(yùn)動(dòng)判定信號(hào)輸入電路22、畫像信號(hào)輸入 電路23、用于記錄所輸入的畫像信號(hào)1的錄制服務(wù)器24、用于再生畫像信號(hào)1的畫像顯示 器27、用于向管理公司傳送畫像信號(hào)的LAN輸出裝置25、可以介由因特網(wǎng)通過手機(jī)或電腦 等接收畫像信號(hào)的Web輸出裝置26等。
[0018] 差分信號(hào)生成電路13a生成攝像信號(hào)Sl與攝像信號(hào)S2的差分信號(hào)。所生成的差 分信號(hào)輸出與正負(fù)的極性無關(guān)的絕對(duì)值的差分信號(hào)。當(dāng)在攝影得到的畫面中不存在運(yùn)動(dòng)的 物體時(shí)，輸出噪聲等級(jí)的差分信號(hào)。當(dāng)存在運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，產(chǎn)生大的差分信號(hào)。
[0019] 運(yùn)動(dòng)判定用閾值設(shè)定電路19以對(duì)噪聲等級(jí)的差分信號(hào)不進(jìn)行計(jì)數(shù)的方式設(shè)定計(jì) 數(shù)的等級(jí)閾值1，同時(shí)設(shè)定成為閾值2的計(jì)數(shù)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)數(shù)多于該閾值時(shí)，判定為存在運(yùn)動(dòng) 的物體。
[0020] 運(yùn)動(dòng)判定電路14a對(duì)差分信號(hào)生成電路13a的輸出信號(hào)的等級(jí)大于閾值1的等級(jí) 的發(fā)生次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。并且，當(dāng)計(jì)數(shù)數(shù)多于閾值2時(shí)判定為存在運(yùn)動(dòng)的物體，設(shè)判定信號(hào) ON/OFF1為HI等級(jí)。當(dāng)不存在運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)定為LO等級(jí)。 差分信號(hào)使用絕對(duì)值，但也可以只使用正或負(fù)的信號(hào)。
[0021] 當(dāng)使用由運(yùn)動(dòng)判定電路14a生成的運(yùn)動(dòng)判定信號(hào)（0N/0FF1)判定為不存在運(yùn)動(dòng) 時(shí)，通過停止彩色信號(hào)處理電路21、時(shí)間加合電路18、或畫像信號(hào)輸出電路16等的電路工 作或信號(hào)處理工作，從而可以降低運(yùn)動(dòng)檢測圖像處理裝置IOa的功率消耗。同樣地，通過使 后一級(jí)的畫像管理裝置30a的記錄服務(wù)器24、LAN輸出裝置25、Web輸出裝置26、或顯示器 27等處理停止，可以大幅度地降低運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)整體的功率消耗。另外，錄制服務(wù)器24不 記錄沒有運(yùn)動(dòng)的畫像信號(hào)，因此，可以實(shí)現(xiàn)由于錄制服務(wù)器的容量減少而導(dǎo)致的小型化?低 價(jià)格化、或可長時(shí)間錄制·保存存在運(yùn)動(dòng)的畫像信號(hào)。
[0022] 作為基于運(yùn)動(dòng)判定信號(hào)的電路或裝置的處理工作的停止方法1，遮斷（Cutoff)彩 色信號(hào)處理的輸入信號(hào)（攝像S2)。例如將輸入信號(hào)的IObit的數(shù)字值全部切換為零。彩 色信號(hào)處理電路以后的信號(hào)成為零，通過停止數(shù)字電路的開關(guān)工作（0^1切換）可以降低 電路工作的功率消耗。 作為停止方法2,在各電路或裝置中具備復(fù)位開關(guān)，該復(fù)位開關(guān)用于在發(fā)生誤工作時(shí)返 回到原來的狀態(tài)。通過將該復(fù)位開關(guān)保持在ON狀態(tài)來使各電路或裝置的電路處理停止，從 而可以削減功率消耗。 作為停止方法3,通過帶有截止功能的調(diào)節(jié)器IC截止想要停止的電路或裝置的電源供 給。另外，通過對(duì)電源設(shè)置繼電器電路，遮斷該繼電器電路，從而可以大幅度地削減功率消 耗。
[0023] <運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的實(shí)施方式2 > 圖2是表示本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的實(shí)施方式2所涉及的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的 框圖。本實(shí)施方式2的運(yùn)動(dòng)檢測系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)檢測照相機(jī)和畫像管理裝置30b構(gòu)成，所述運(yùn) 動(dòng)檢測照相機(jī)由具備攝像鏡頭11的攝像裝置12a和運(yùn)動(dòng)檢測圖像處理裝置IOb構(gòu)成。針 對(duì)與實(shí)施方式1不同的結(jié)構(gòu)工作進(jìn)行說明。
[0024] 運(yùn)動(dòng)檢測圖像處理裝置IOb的優(yōu)點(diǎn)在于，通過