JP2001268446A - 二次元撮像素子の駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平シフトレジスタの飽和による画像劣化を
回避しつつ、不要画像領域に相当する信号電荷を可及的
速やかに排出可能とした二次元撮像素子の駆動制御方法
を提供する。 【解決手段】 マトリクス状に配列された複数のフォト
センサと、各フォトセンサの信号電荷を列毎に垂直方向
へと転送する複数の垂直シフトレジスタと、各垂直シフ
トレジスタから転送されてくる信号電荷を水平方向へと
転送して外部へと出力する水平シフトレジスタとを有す
る二次元撮像素子の駆動制御方法であって、垂直シフト
レジスタを１水平期間内に複数段転送させる連続垂直転
送動作と、水平シフトレジスタを１水平期間内に１水平
ライン画素相当段転送させる連続水平転送動作とを、同
時並行的に規定水平期間回数だけ繰り返し実行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＣＤ撮像素子
に代表される二次元撮像素子の駆動制御方法に係り、特
に、水平シフトレジスタの飽和による画像劣化を回避し
つつ、不要画像領域に相当する信号電荷を可及的速やか
に排出して、有効画像の高速読み出しを可能とした二次
元撮像素子の駆動制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ撮像素子に代表される固体撮像素
子では、フォトダイオードやフォトトランジスタ等のフ
ォトセンサを複数個マトリクス状に配列し、各フォトセ
ンサ毎に入射された光情報に比例する信号電荷を蓄積す
ることにより、二次元画像データを生成している。各フ
ォトセンサに蓄積された信号電荷は、インターライン転
送方式やフレーム転送方式などの転送方法により一次元
の映像信号として外部に出力される。

【０００３】図１４は、インターライン転送方式型のＣ
ＣＤ撮像素子の基本構成を示すもので、ｍ行×ｎ列のマ
トリクス状に配列された複数個のフォトセンサＰｈと、
これらフォトセンサＰｈの列毎に配備されるｎ個の垂直
シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎと、各垂直シフトレジス
タＶＲ１〜ＶＲｎの出力側に配備される水平シフトレジ
スタＨＲとを、主要構成として備えている。なお、図中
１４は出力バッファである。

【０００４】各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎの各
転送部（ステージ）には、それぞれその転送部に電荷を
転送するフォトセンサＰｈがｍ行×ｎ列のマトリクスの
どの位置にあるかを示すアドレスが示してある。また水
平シフトレジスタＨＲの各転送部に示される数値は、そ
れぞれその転送部に何列目のフォトダイオードＰｈから
の電荷が転送されるかを示すものである。

【０００５】各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎ，水
平シフトレジスタＨＲは、ＣＣＤ（電荷結合素子）によ
り構成されており、各フォトセンサＰｈ，垂直シフトレ
ジスタＶＲ１〜ＶＲｎ，水平シフトレジスタＨＲは、そ
れぞれ図示しない駆動制御部よりビデオ規格に基づくタ
イミングで与えられる転送パルスＴＰ１（電荷取込パル
ス），ＴＰ２（垂直転送パルス），ＴＰ３（水平転送パ
ルス）を受けて、内部に蓄積された信号電荷を転送す
る。なお、それらの転送パルスＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３
は、この明細書では便宜的に単一のパルスで表されてい
るが、実際は、単一のパルスで構成されているものでは
なく、２相、３相、４相と言った多相パルスで構成され
るのが通例である。一例としては、各転送パルスの１段
の転送に要する多相一組のパルスの期間は、ＴＰ１では
約７．５μｓ以上、ＴＰ２では約８．０μｓ以上、ＴＰ
３では約４０ｎｓ以上である。

【０００６】図１５は、上記撮像素子から得られる映像
信号のフォーマットを示す。なお図中、１垂直期間毎の
映像信号（上段）の１ライン分の出力データには、それ
ぞれそのデータが何ライン目のフォトセンサＰｈに対応
するかを示す数値が、また各水平期間毎の詳細な映像信
号（下段）の１画素分の出力データには、そのデータに
対応するフォトセンサＰｈのアドレスが、それぞれ示さ
れている。

【０００７】まず最初の垂直期間が開始され、垂直ブラ
ンキング期間内に第１の転送パルスＴＰ１が出力され
る。この転送パルスＴＰ１は各フォトセンサＰｈに同時
に与えられ、それぞれのフォトセンサＰｈに蓄積された
電荷が対応する垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎに一
斉に転送される。

【０００８】次に、第１の水平期間が開始され、水平ブ
ランキング期間内に、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜Ｖ
Ｒｎに第２の転送パルスＴＰ２が与えられる。この転送
パルスＴＰ２により、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜Ｖ
Ｒｎ内の信号電荷は１画素ずつシフトされて、一番先頭
の１ライン分の信号電荷（図中、アドレス（１，１）
（１，２）・・・（１，ｎ）の画素に対応する電荷）が
水平シフトレジスタＨＲ側へと転送される。

【０００９】次いで、１水平期間が終了するまでの間
に、水平シフトレジスタＨＲに対し、第３の転送パルス
ＴＰ３が１水平ライン画素相当数であるｎ個連続して与
えられる。これにより水平シフトレジスタＨＲ内に蓄積
された１ライン分の信号電荷は１画素ずつシフトされ、
最前方の電荷より順次出力される。

【００１０】以下同様にして、各水平期間毎に各垂直シ
フトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎに転送パルスＴＰ２が与え
られて、１ライン分の信号電荷が水平シフトレジスタＨ
Ｒへと転送された後、水平シフトレジスタＨＲ側にｎ個
の転送パルスＴＰ３が与えられて前記転送された１ライ
ン分の信号電荷が１画素ずつ出力される。この水平期間
がｍ回繰り返されることにより１垂直期間が終了する。

【００１１】図１６は、上記の動作により生成された二
次元画像のデータ構成を示すもので、各フォトダイオー
ドＰｈに対応する各画素がフォトダイオードの配列状態
と同様のマトリクス状に配置された画像データが生成さ
れる。

【００１２】上記インターライン方式の固体撮像素子を
用いた撮像装置は、現行のビデオ規格に伴い、１フィー
ルド分の映像信号を１／６０秒の時間間隔で出力するよ
うに設定されている。したがってこの現行の方式により
出力される映像信号を画像処理装置に取り込んで処理を
行う場合、入力された映像信号をリアルタイムで処理し
ても１秒間に６０回の処理を行うのが限度であり、それ
以上の高速化は図れないという問題がある。

【００１３】特開平１０−１９１１７６号公報には、一
画面分の映像信号をより高速に読み出すことを可能とす
る技術が開示されている。この公報開示技術にあって
は、一画面を構成する信号電荷の中で、不要画像領域に
相当する信号電荷については通常よりも高速で読み出す
一方、有効画像領域に相当する信号電荷については必要
な分解能で読み出すようにしたものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の公報開示技術に
あっては、不要画像領域に相当する信号電荷を高速に読
み出すについて、垂直シフトレジスタを水平ブランキン
グ期間内に複数段転送させる連続垂直転送動作と、水平
シフトレジスタを水平ブランキング期間外に１水平ライ
ン画素相当段転送させる連続水平転送動作とを、交互に
規定水平期間回数だけ繰り返すと言う手法を採用してい
る。換言すれば、連続垂直転送動作中にあっては、水平
シフトレジスタの転送動作は停止され、複数行分の信号
電荷は水平シフトレジスタの各ステージにおいて列毎に
一括加算される。

【００１５】そのため、不要画像領域に輝度の高い画像
が存在したり、或いは、一括加算される水平ライン数が
多いと、水平シフトレジスタのいずれかのステージにお
いて信号電荷が飽和する確率が高くなり、スミヤの発生
等により読み出される画像が劣化すると言う問題点が指
摘されている。

【００１６】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たもので、その目的とするところは、水平シフトレジス
タの飽和による画像劣化を回避しつつ、不要画像領域に
相当する信号電荷を可及的速やかに排出可能とした二次
元撮像素子の駆動制御方法を提供することにある。

【００１７】この発明の他の目的とするところは、水平
シフトレジスタの飽和による画像劣化を回避しつつ、不
要画像領域に相当する信号電荷を可及的速やかに排出し
て、有効画像の高速読み出しを可能とした二次元撮像素
子の画像読出方法を提供することにある。

【００１８】この発明の他の目的とするところは、応答
速度の速いビジュアル計測（例えば、光切断法を利用し
た変位計測、三次元計測等）に好適な計測方法を提供す
ることにある。

【００１９】この発明の他の目的とするところは、応答
速度の速いビジュアル計測（例えば、光切断法を利用し
た変位計測、三次元計測等）に好適な撮像装置を提供す
ることにある。

【００２０】この発明の他の目的とするところは、応答
速度の速いビジュアル計測（例えば、光切断法を利用し
た変位計測、三次元計測等）に好適な計測装置を提供す
ることにある。

【００２１】この発明のさらに他の目的又は作用効果に
ついては、明細書の以下の記述により、当業者であれば
容易に理解されるであろう。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明の二次元撮像素
子の駆動制御方法は、マトリクス状に配列された複数の
フォトセンサと、各フォトセンサの信号電荷を列毎に垂
直方向へと転送する複数の垂直シフトレジスタと、各垂
直シフトレジスタから転送されてくる信号電荷を水平方
向へと転送して外部へと出力する水平シフトレジスタと
を有する二次元撮像素子を使用することを前提としてい
る。

【００２３】ここで、二次元撮像素子には、少なくと
も、ＣＣＤ撮像素子が含まれる。また、『水平』並びに
『垂直』の語は、この種の映像信号に関する技術用語に
ならったもので、物理的な意味での水平並びに垂直では
ないことは言うまでもない。

【００２４】この発明の要部は、垂直シフトレジスタを
１水平期間内に複数段転送させる連続垂直転送動作と、
水平シフトレジスタを１水平期間内に１水平ライン画素
相当段転送させる連続水平転送動作とを、同時並行的に
規定水平期間回数だけ繰り返し実行させる、と言う点に
ある。

【００２５】ここで、『同時並行的に』としたのは、連
続垂直転送動作と連続水平転送動作とを１水平期間内に
おいて時間帯をずらせて別々に行うようにした従来技術
との差異を明らかにするためである。『同時並行的』の
態様には、次の二つの態様が少なくとも含まれる。

【００２６】第１の態様では、連続水平転送動作の開始
前に１若しくは２以上の段数の垂直転送動作を行ない、
かつ連続水平転送動作の開始後に１若しくは２以上の段
数の垂直転送動作を行う。

【００２７】第２の態様では、連続水平転送動作の開始
前に垂直転送動作を行わず、かつ連続垂直転送動作の開
始後に２以上の段数の垂直転送動作を行う。

【００２８】ここで、『連続水平転送動作の開始前』と
は、例えば、１水平期間内の前部に位置するブランキン
グ期間が含まれる。

【００２９】このような構成によれば、各垂直シフトレ
ジスタにより連続垂直転送される複数個の信号電荷は、
水平シフトレジスタ上の２以上のステージに分散重畳し
て移送される。そのため、画面上の高輝度領域に対応し
て特定の垂直シフトレジスタの一連のステージに比較的
多量の信号電荷が格納されていても、そのような電荷は
水平シフトレジスタ上の複数のステージに分散して重畳
移送されるので、水平シフトレジスタ上のいずれかのス
テージにおいて信号電荷が飽和する確率が低くなり、水
平シフトレジスタの飽和による画像劣化を回避しつつ、
不要画像領域に相当する信号電荷を可及的速やかに排出
可能となる。

【００３０】次に、この発明の二次元撮像素子の画像読
出方法は、マトリクス状に配列された複数のフォトセン
サと、各フォトセンサの信号電荷を列毎に垂直方向へと
転送する複数の垂直シフトレジスタと、各垂直シフトレ
ジスタから転送されてくる信号電荷を水平方向へと転送
して外部へと出力する水平シフトレジスタとを有する二
次元撮像素子から撮影画像に相当する信号電荷を読み出
すものであることを前提としている。

【００３１】この発明の要部は、不要画像部分に相当す
る水平ライン帯については、先に説明した本発明の二次
元撮像素子の駆動制御方法を使用して信号電荷の高速読
み出しを行なう一方、有効画像部分に相当する水平ライ
ン帯については、垂直シフトレジスタを水平ブランキン
グ期間内に１若しくは複数段転送させる連続垂直転送動
作と、水平シフトレジスタを１水平期間内に１水平ライ
ン画素相当段転送させる連続水平転送動作とを、交互に
規定水平期間回数だけ繰り返し実行させる二次元撮像装
置の駆動制御方法を使用して信号電荷の読み出しを行
う、と言う点にある。

【００３２】ここで、『不要画像部分』並びに『有効画
像部分』の定義については、予め特定の水平ライン帯を
そのように割り付けてもよいし、実際の画像をモニタに
て確認後、手動若しくは自動で該当する水平ライン帯を
そのように割り付けてもよいであろう。

【００３３】このような構成によれば、水平シフトレジ
スタの飽和による画像劣化を回避しつつ、不要画像領域
に相当する信号電荷を可及的速やかに排出して、有効画
像を高速に読み出すことが可能となる。

【００３４】次に、この発明の計測方法は、マトリクス
状に配列された複数のフォトセンサと、各フォトセンサ
の信号電荷を列毎に垂直方向へと転送する複数の垂直シ
フトレジスタと、各垂直シフトレジスタから転送されて
くる信号電荷を水平方向へと転送して外部へと出力する
水平シフトレジスタとを有する二次元撮像素子から撮影
画像を読み出し、該読み出した撮影画像に対して画像処
理を施すことにより、計測対象量を求めることを前提と
している。

【００３５】この発明の要部は、前記画像処理に必要な
撮影画像の読み出し動作は、先に説明した画像読出方法
を使用して行われる、と言う点にある。

【００３６】このような構成によれば、応答速度の速い
ビジュアル計測（例えば、光切断法を利用した変位計
測、三次元計測等）が可能となる。

【００３７】この発明の撮像装置は、マトリクス状に配
列された複数のフォトセンサと、各フォトセンサの信号
電荷を列毎に垂直方向へと転送する複数の垂直シフトレ
ジスタと、各垂直シフトレジスタから転送されてくる信
号電荷を水平方向へと転送して外部へと出力する水平シ
フトレジスタとを有する二次元撮像素子と、前記二次元
撮像素子の各フォトセンサ，垂直シフトレジスタ，水平
シフトレジスタに対し、それぞれ保有する信号電荷を転
送させるための転送パルスを生成する転送パルス発生部
と、１水平期間内に何行分の画像データを出力するかを
示す転送ライン数を指定するための転送ライン数指定部
とを備える、ことを前提としている。

【００３８】加えて、この発明の要部は、前記転送パル
ス発生部は、各垂直期間の開始時に各フォトセンサの信
号電荷を垂直シフトレジスタ側に取り込むための第１の
転送パルスを送出する電荷取込用転送パルス送出処理
と、各水平期間毎に、各垂直シフトレジスタに対して、
前記転送ライン数指定部にて指定された転送ライン数分
の第２の転送パルスを送出する垂直転送パルス列送出処
理と、各水平期間毎に、前記水平シフトレジスタに対し
て、１ライン画素数分の第３の転送パルスを送出する水
平転送パルス列送出処理と、を実行すると共に、前記垂
直転送パルス列送出処理と前記水平転送パルス列送出処
理とは同時並行的に実行される、と言う点にある。

【００３９】この発明にあっても、『同時並行的』なる
概念には次のような少なくとも２つの態様が含まれる。

【００４０】第１の態様においては、第３の転送パルス
列の送出開始前に１若しくは２以上の個数の第２の転送
パルスを送出し、かつ第３の転送パルス列の送出開始後
に１若しくは２以上の個数の第２の転送パルスを送出す
る。

【００４１】第２の態様においては、第３の転送パルス
列の送出開始前に第２の転送パルスを送出せず、かつ第
３の転送パルス列の送出開始後に２以上の個数の第２の
転送パルスを送出する。なお、一般に良く知られている
ように、この種の二次元撮像素子（例えば、ＣＣＤ撮像
素子等）の第１、第２、及び第３の転送パルスは、それ
ぞれ２相、３相、４相と言った多相パルスで構成されて
いる場合が多い。そのため、このような多相パルス列が
使用される場合には、第２及び第３の転送パルスに関し
て言う『１個のパルス』とは、該当するシフトレジスタ
を１段転送乃至移送するために必要な多相一組のパルス
のことを意味している。

【００４２】このような構成によれば、応答速度の速い
ビジュアル計測（例えば、光切断法を利用した変位計
測、三次元計測等）に好適な撮像装置を提供できる。

【００４３】この発明の好ましい実施の形態において
は、転送ライン数指定部は、各水平期間毎の転送ライン
数を記憶する転送ライン数テーブルを具備し、各水平期
間毎にその期間に対応する転送ライン数を前記転送ライ
ン数テーブルより読み出して転送ライン数の指定を行
う。

【００４４】このような構成によれば、転送ライン数テ
ーブルの内容を外部から制御することにより、任意の水
平ライン帯に属する画像を水平シフトレジスタを飽和さ
せること無く、高速に読み出すことができる。

【００４５】この発明の計測装置は、先に説明した本発
明の撮像装置と、この撮像装置より出力された画像デー
タを入力して、所定の画像処理を実施する画像処理装置
とを備えてなるものである。

【００４６】このような構成によれば、応答速度の速い
ビジュアル計測（例えば、光切断法を利用した変位計
測、三次元計測等）が可能となる。

【００４７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施例にかかるビジ
ュアル計測装置（例えば、光切断法応用の変位センサ、
三次元センサ等）の構成を示すブロック図が図１に示さ
れている。

【００４８】同図に示されるように、ビジュアル計測装
置１００は、二次元画像の映像信号を生成して出力する
撮像装置１と、この撮像装置１から出力される映像信号
を取り込んで計測に必要な画像処理を実行する画像処理
装置２とを、主要構成として備えている。

【００４９】撮像装置１は、固体撮像素子としてのＣＣ
Ｄ撮像素子１１（図中「ＣＣＤ」と略す）と、転送パル
ス発生部１２と、転送ライン数指定部１３と、出力バッ
ファ１４と、転送ラインテーブル１５とを含んでいる。

【００５０】画像処理装置２は、撮像装置１からの映像
信号をＡ／Ｄ変換するための画像入力部２１と、変換処
理後のディジタル画像を用いて所定の計測のための画像
処理を実施する画像処理部２２と、この画像処理結果を
外部に出力するための出力部２３とを含んでいる。

【００５１】ＣＣＤ撮像素子１１は、前記した図１４の
ものと同様の構成を備えるもので、転送パルス発生部１
２より出力される第１〜第３の転送パルスＴＰ１〜ＴＰ
３を受けて動作する。すなわち第１の転送パルスＴＰ１
が与えられる毎に、各フォトセンサＰｈに蓄積された信
号電荷が垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎに転送さ
れ、第２の転送パルスＴＰ２が与えられる毎に、各垂直
シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎの蓄積電荷が１画素ずつ
シフトされて、先頭の１ライン分の信号電荷が水平シフ
トレジスタＨＲに転送される。さらに第３の転送パルス
ＴＰ３が与えられる都度、水平シフトレジスタＨＲに蓄
積された信号電荷が１画素ずつ走査され、先頭の信号電
荷が出力バッファ１４を介して画像処理装置２へと出力
される。

【００５２】後に詳細に説明するように、この実施形態
の撮像装置１は、１水平期間内に第２の転送パルスＴＰ
２を複数個出力することにより、垂直シフトレジスタを
１水平期間内に複数段転送させる連続垂直転送動作と、
１水平期間内に第３の転送パルスＴＰ３をｎ個出力する
ことにより、水平シフトレジスタを１水平期間内に１水
平ライン画素相当段転送させる連続水平転送動作とを、
同時並行的に規定水平期間回数だけ繰り返し実行するこ
とにより、不要画像に相当する信号電荷を高速に読み出
すことが可能に構成されている。

【００５３】転送ライン数指定部１３は、１水平期間内
に何ライン分の画像データを転送するかを設定するため
のもので、設定された転送ライン数は、２ビット構成の
転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２に変換されて、転送パルス
発生部４に出力される。

【００５４】転送ライン数毎の転送ライン数信号Ｌ１，
Ｌ２のデータ構成が図２に示されている。同図に示され
るように、１〜４までの各転送ライン数について、それ
ぞれ「００」，「１０」，「０１」，「１１」のコード
が割り当てられており、そのコードの上位ビットがＬ１
として、下位ビットがＬ２として、それぞれ設定されて
いる。

【００５５】転送パルス発生部１２における第２の転送
パルスＴＰ２の生成部の内部構成が図３に示されてい
る。同図に示されるように、第２の転送パルス生成部に
は、４個のタイミング発生部１２１，１２２，１２３，
１２４と、各タイミング発生部１２１〜１２４からのパ
ルス列を選択的に出力するマルチプレクサ１２５とが含
まれている。

【００５６】各タイミング発生部１２１〜１２４は、そ
れぞれ１〜４ライン分の転送用に用いられるもので、通
常のビデオ規格の水平期間と同じ長さの期間内に、対応
する転送ライン数分の第２の転送パルスＴＰ２を出力す
る。各タイミング発生部１２１〜１２４からの転送パル
スＴＰ２の出力態様が図４に示されている。なお、先に
説明したように、転送パルスＴＰ２は多相パルスで構成
されており、図中１個のパルスで表されている部分は、
実際は、垂直シフトレジスタを１段転送乃至移送させる
に必要な多相一組のパルスを意味している。この例で
は、転送パルスＴＰ２の１個のパルスに相当する多相一
組のパルスの出力期間は約８μｓ以上が必要であり、通
常の垂直ブランキング期間を想定すると、垂直ブランキ
ング期間内には約２個程度のパルスの出力が可能であ
る。

【００５７】同図に示されるように、１ライン転送用の
タイミング発生部１２１は、水平ブランキング期間内に
１個のパルスを出力する。なお、１個のパルスとは、多
相一組のパルスの意味である。以下、同様である。

【００５８】２ライン転送用のタイミング発生部１２２
は、水平ブランキング期間内に１個のパルスを、また水
平ブランキング期間外に１個のパルスを出力する。

【００５９】３ライン転送用のタイミング発生部１２３
は、水平ブランキング期間内に１個のパルスを、また水
平ブランキング期間外に２個のパルスを出力する。

【００６０】４ライン転送用のタイミング発生部１２４
は、水平ブランキング期間内に１個のパルスを、また水
平ブランキング期間外に３個のパルスを出力する。

【００６１】マルチプレクサ１２５は、これらタイミン
グ発生部１２１〜１２４の中から転送ライン数信号Ｌ
１，Ｌ２の示す転送ライン数用のタイミング発生部を選
択し、その信号の入力経路をＣＣＤ撮像素子１１への出
力経路に接続する。これにより選択されたタイミング発
生部の出力パルスが転送パルスＴＰ２として採用され、
ＣＣＤ撮像素子１１へと与えられる。

【００６２】なお、ここでは図示しないが、第１の転送
パルスＴＰ１の生成部も、上記と同様に、各転送ライン
数用の４個のタイミング発生部とマルチプレクサとによ
り構成される。このうち１ライン転送用のタイミング発
生部は、通常のビデオ規格に基づくタイミングでパルス
信号を１個出力するのに対し、２ライン〜４ライン転送
用の各タイミング発生部は、転送ライン数で定まる一画
面分の電荷の出力周期毎にパルス信号を１個出力する。
マルチプレクサが前記と同様に転送ライン数信号Ｌ１，
Ｌ２に対応するタイミング発生部を選択することによ
り、そのタイミング発生部の出力パルスが転送パルスＴ
Ｐ１として出力され、ＣＣＤ撮像素子１１に与えられ
る。

【００６３】ＣＣＤ撮像素子１１のより具体的な一例の
画素配列が図５に示されている。なお、説明の便宜上、
画素の大きさは実際よりもかなり誇張して描かれている
ことに注意されたい。

【００６４】同図において、Ｐｈは標準的なビデオカメ
ラの視野に対応して垂直方向５０１行×水平方向７００
列のマトリクス状に配列されたフォトセンサ群（画素
群）の各構成画素、ＶＲは画素群を構成する各画素Ｐｈ
の出力を各列毎に垂直方向へと移送する垂直シフトレジ
スタ、ＨＲは各列の垂直シフトレジスタＶＲから移送さ
れてくる電荷を受け取ると共にこれを水平方向へと移送
する水平シフトレジスタ、１４は水平シフトレジスタＨ
Ｒから移送されてくる電荷を外部へ出力するための出力
バッファである。

【００６５】画素Ｐｈの中で図中白抜きにて表された画
素Ｐｈ１は光感応画素であり、図中ハッチングにて塗り
つぶされて表された画素Ｐｈ２はオプティカルブラック
画素である。それらの画素Ｐｈ１，Ｐｈ２はいずれもフ
ォトダイオードを基本とした素子構造を有する。垂直並
びに水平シフトレジスタＶＲ，ＨＲはＣＣＤを基本とし
た素子構造を有する。

【００６６】当業者にはよく知られているように、オプ
ティカルブラック画素Ｐｈ２とは遮光マスクにより受光
不能としたり、受光しても電荷が蓄積されないようにし
たり、或いは受光により蓄積された電荷が取り出せない
ように改変した画素のことで、その出力は受光量に拘わ
らず常に規定の暗レベルとなる。光感応画素Ｐｈ１とは
そのような特別の改変を加えていない通常の画素のこと
で、その出力は受光量に応じた明レベルとなる。

【００６７】図５の例では、画素群を構成する画素Ｐｈ
の中で、画面上縁部近傍の１２本の水平ライン（水平画
素列の意味）に属する画素と画面下縁部近傍の３本の水
平ラインに属する画素は全てオプティカルブラック画素
Ｐｈ２とされている。それら上縁部１２本の水平ライン
並びに下縁部３本の水平ラインに挟まれた中央部に位置
する４８５本の水平ラインに属する画素Ｐｈの大部分は
光感応画素Ｐｈ１とされている。

【００６８】より厳密に言えば、中央部の４８５本の水
平ラインに属する画素Ｐｈの中で、画面左縁部近傍の３
本の垂直ライン（垂直画素列の意味）に属する画素Ｐｈ
と画面右縁部近傍の４０本の垂直ラインに属する画素Ｐ
ｈは全てオプティカルブラック画素Ｐｈ２とされてい
る。それら左縁部３本の垂直ライン並びに右縁部４０本
の垂直ラインに挟まれた中央部に位置する６５７本の垂
直ラインに属する画素Ｐｈは全て光感応画素Ｐｈ１とさ
れている。

【００６９】同ＣＣＤ撮像素子（ビデオカメラ用）にお
ける光感応画素領域とオプティカルブラック画素領域と
の関係が実際の画面縦横比で図６に示されている。同図
に示されるように、光感応画素領域（４８６行×６５７
列）は、受光面全体（５０１行×７００列）の大部分を
占めていることが理解される。

【００７０】今仮に、ビジュアル計測装置１００に必要
とされる光像が、図６に示される受光面上において、２
０２〜３０１ラインの水平ライン帯（点線にて囲まれた
領域）に存在するものと想定する。この場合、同図に記
述されているように、受光面上の２０２〜３０１ライン
の１００ラインが有効画像領域とされ、１〜２０１ライ
ンの２０１ライン並びに３０２〜５０１ラインの２００
ラインが前段及び後段の不要画像領域とされる。応答性
の良好なビジュアル計測装置を実現するためには、この
ような一画面分の画像データ（信号電荷）を、有効画像
領域のデータを壊すことなく、できる限り速やかに読み
出す必要がある。

【００７１】そこで、この実施形態においては、以下に
詳細に説明するように、不要画像領域に相当する水平ラ
イン帯（１〜２００ラインの２００ライン並びに３０２
〜５００ラインの１９９ライン）については、第１のＣ
ＣＤ駆動制御方法を使用して信号電荷の高速読み出しを
行なう。一方、有効画像部分に相当する水平ライン帯
（２０１〜３０１ラインの１００ライン）については、
第２のＣＣＤ駆動制御方法を使用して信号電荷の読み出
しを行う。水平ライン２０１および５０１については、
これらは不要画像領域の最後尾に位置するので、水平シ
フトレジスタＨＲの電荷を一掃するために、第２のＣＣ
Ｄ駆動制御方法を使用する。

【００７２】ここで、第１のＣＣＤ駆動制御方法では、
垂直シフトレジスタを１水平期間内に４段転送させる連
続垂直転送動作と、水平シフトレジスタを１水平期間内
に１水平ライン画素相当段転送させる連続水平転送動作
とを、同時並行的に規定水平期間回数だけ繰り返し実行
させる。これに対して、第２のＣＣＤ駆動制御方法で
は、１水平ラインづつ或いは複数ラインを列毎に加算し
て出力する二次元撮像装置の駆動制御方法を使用して信
号電荷の読み出しを行う。

【００７３】図６に示した画像に対する転送ライン数テ
ーブル１５の設定例が図７に示されている。同図に示さ
れるように、この転送ラインテーブル１５には、何度目
の水平期間であるかを示す水平期間カウンタ値に対応さ
せて、それぞれその水平期間における転送ライン数の設
定値が、転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の形式により記憶
されている。

【００７４】この例は、有効画像領域に対応する映像信
号を１ラインずつ転送し、他の背景等の不要画像領域に
対応する映像信号を４ラインずつ転送するように設定し
た例であって、カウンタ値０〜４９の５０回の水平期間
における転送ラインを４ラインとした後、つぎのカウン
タ値５０〜１５０の１０１回の水平期間における転送ラ
インを１ラインとし、カウンタ値１５１〜２００番目の
５０回の水平期間における転送ラインを再び４ラインに
設定している。

【００７５】図１に戻って、転送ライン数指定部１３
は、各水平期間毎に転送ライン数テーブル１５に記憶さ
れた各転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の設定値を読み込ん
で、各転送ライン数信号をその設定値に応じたレベルに
設定し、転送パルス発生部１２に出力する。転送パルス
発生部１２は、転送ライン数テーブル１５にセットされ
た水平期間カウンタのＭＡＸ値（図７及び図８では「２
０１」）に基づき第１の転送パルスの出力タイミングを
設定する（すなわちビデオ規格の垂直期間の２／５の時
間間隔で転送パルスＴＰ１を出力することになる）。

【００７６】この後、転送パルス発生部１２は、各水平
期間毎に、転送ライン数指定部１３より与えられた転送
ライン数信号Ｌ１，Ｌ２に基づき第２の転送パルスＴＰ
２の出力回数を設定して、ＣＣＤ撮像素子１１に対する
一連の制御を実施する。

【００７７】なお、画像処理装置２は、必要に応じて画
像処理部２２より転送ライン数テーブル１５の各転送ラ
イン数を設定するように構成される。

【００７８】図１の撮像装置１におけるＣＣＤ撮像素子
１１に対する１垂直期間内の動作制御の手順が図８のフ
ローチャートに示されている。一連の動作は、転送ライ
ン数指定部１３に内蔵される水平期間カウンタＬＣの値
に基づき行われる。

【００７９】垂直期間が開始されると、水平期間カウン
タＬＣがリセットされた後（ステップ８０１）、転送パ
ルス発生部１２より各フォトセンサＰｈに対する転送パ
ルスＴＰ１が出力される（ステップ８０２）。

【００８０】垂直ブランキング期間が終了して第１番目
の水平期間が開始されると（ステップ８０３）、転送ラ
イン数テーブル１５より水平期間カウンタＬＣの値（最
初は『０』）に対応する転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の
設定値を読み出して、転送パルス発生部１２に出力する
（ステップ８０４）。

【００８１】次に、転送パルス発生部１２は、転送ライ
ン数信号Ｌ１，Ｌ２に応じてマルチプレクサ１２５を切
り換えることにより、１水平期間内に設定された転送ラ
イン数分の転送パルスＴＰ２を生成し、ＣＣＤ撮像素子
１１の各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎ（図１４参
照）へと出力する。この処理により、各垂直シフトレジ
スタＶＲ１〜ＶＲｎから水平シフトレジスタＨＲに、そ
れぞれ転送パルスＴＰ２の数分の信号電荷が転送される
（ステップ８０５）。

【００８２】同時に、転送パルス発生部１２は、水平シ
フトレジスタＨＲに対し、第３の転送パルスＴＰ３を１
水平ライン分の画素数ｎだけ生成して出力する。これに
よりステップ８０５で水平シフトレジスタＨＲに転送さ
れた信号電荷が１画素ずつシフトされ、先頭より順に出
力される（ステップ８０６）。すなわち、ステップ８０
５の転送パルス（ＴＰ２）の送出処理とステップ８０６
の転送パルス（ＴＰ３）の送出処理とは、同時並行的に
実行される。

【００８３】以下、各水平期間毎に上記ステップ８０４
〜８０７の処理が繰り返し実行されることにより、水平
期間カウンタＬＣの値が歩進されてゆき、水平期間カウ
ンタＬＣの値が転送ライン数テーブルのＭＡＸ値に達し
た段階で、ステップ８０８が「ＹＥＳ」となり、１垂直
期間が終了する。

【００８４】上記手順が図７の転送ライン数テーブルの
設定値に基づき行われた場合の映像信号の出力態様が水
平期間カウンタＬＣのカウント値並びに転送パルス列
（ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３）と関連づけて図９に示され
ている。なお、それらの転送パルスＴＰ１，ＴＰ２，Ｔ
Ｐ３は、便宜的に単一のパルスで表されているが、実際
は、単一のパルスで構成されているものではなく、２
相、３相、４相と言った多相パルスで構成されるのが通
例である。一例としては、各転送パルスの１段の転送に
要する期間は、ＴＰ１では約７．５μｓ以上、ＴＰ２で
は約８．０μｓ以上、ＴＰ３では約４０ｎｓ以上が必要
である。

【００８５】垂直期間が開始された後、最初の水平期間
では水平期間カウンタＬＣの値が「０」であるから、転
送ライン数テーブル１５によれば、転送ライン数信号Ｌ
１は「１」，Ｌ２は「１」にそれぞれ設定されている
（すなわち転送ライン数は「４」となる）。したがっ
て、このカウント値「０」の水平期間では、図１０
（ａ）に示されるように、水平ブランキング期間内に１
個及び水平ブランキング期間以外に３個の垂直転送パル
スＴＰ２が出力される。一方、２〜４個目の垂直転送パ
ルスＴＰ２が出力される時点では、既に、水平転送パル
スＴＰ３の出力が開始されている。そのため、各垂直シ
フトレジスタＶＲ１〜ＶＲｎよりそれぞれ出力される４
画素分の信号電荷は、水平シフトレジスタＨＲの一連の
ステージへと１画素ずつ４つに分散して格納されること
となり、同一垂直シフトレジスタの電荷同士が相互に加
算される事態が回避される。その結果、画面の一部に局
部的高輝度領域が存在したり、或いは多数の水平ライン
を１水平期間に連続的に出力した場合にも、水平シフト
レジスタの特定ステージで電荷飽和の生ずる確率が低く
なり、水平シフトレジスタの飽和による画像劣化を回避
しつつ、不要画像領域に相当する信号電荷を可及的速や
かに排出できることとなる。

【００８６】以下、カウンタＬＣの値が４９に達するま
で転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の値は保持されるから、
この５０回の水平期間毎に前記ステップ８０４〜８０７
の処理を実施することにより、４ライン分ずつの映像信
号が分散重畳された信号が出力される。これにより前段
不要画像領域については、ライン数を標準画像の１／４
の５１本に減縮された画像データとして高速に読み出す
ことができる。

【００８７】次の水平期間が開始されてカウンタＬＣが
５０になったとき、転送ライン数テーブル１５の転送ラ
イン数信号Ｌ１，Ｌ２の設定値がいずれも「１」から
「０」に切り替わる。これを受けてこの水平期間では、
図１０（ｂ）に示されるように、転送パルス信号ＴＰ２
が１個だけ発生し、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲ
ｍからはそれぞれ１画素分の信号電荷が単独で出力され
る。

【００８８】以下、カウンタＬＣが１４９に達するま
で、転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の設定値が固定されて
いるので、５０回目〜１５０目の計１０１回の水平期間
においては、標準画像と同様の形態の映像信号が出力さ
れる。これにより有効画像領域について標準画像の解像
度が維持された画像データが生成される。

【００８９】次に、カウンタＬＣが１５１になると、転
送ライン数テーブル１５の転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２
の設定値が再びいずれも「１」に復帰する。これを受け
て、転送パルス発生部１２は、再び各水平期間毎に４個
の転送パルスＴＰ２を出力するので、この水平期間で
は、４ライン分の映像信号が分散重畳された信号が、１
ライン分の映像信号として出力される。

【００９０】以下、カウンタＬＣがＭＡＸ値の２０１に
なるまで、同様の形態の映像信号が出力されることによ
り、後段不要画像領域についても、ライン数を標準画像
の１／４の５０本に減縮された画像データとして高速に
読み出すことができる。

【００９１】上記処理により生成された画像データが画
像処理装置２に取り込まれると、画像処理部２２は、有
効画像領域の画像データに対し、例えば、２値化処理，
エッジ抽出処理などの手法を用いて画像上の対象物を抽
出した後、抽出された対象物について、面積，重心位置
などの特徴量を計測する。

【００９２】このとき、前段並びに後段の不要画像領域
の合計４０１ライン分の画像データが通常の約４分１の
時間で取り込まれるので、画像入力にかかる時間が大幅
に短縮され、処理効率が向上する。しかも、水平シフト
レジスタＨＲ上で電荷が飽和することがないため、飽和
によるスミヤ発生により有効画像領域の画像が劣化する
虞もない。加えて、詳細な処理が必要な有効画像領域に
ついては、通常のビデオ規格で生成された画像データと
同様の解像度の画像データを取得できるので、計測処理
の精度を維持できる。

【００９３】その後、さらに必要に応じてこの計測結果
をあらかじめ設定された基準値と比較して対象物の良否
を判定する。この計測結果や判定結果は、出力部２３を
介してモニタなどの外部装置に出力される。

【００９４】なお上記の実施例は、いずれの水平期間で
転送ライン数を切り換えるかが既知であることを前提と
しているが、この切り換え時期が不明な場合、画像処理
装置２側に通常のビデオ規格により生成された標準画像
を取り込んで、前記転送ライン数テーブルの各設定デー
タを作成すればよい。

【００９５】図１１は、制御処理装置２に取り込まれた
標準画像をモニタに表示させて、オペレータが画像上で
転送ラインの切換え位置を指定することにより転送ライ
ン数の設定データを作成する手順を示す。なおここで
は、前記の例と同様に、計測対象となる有効画像領域に
対応する画像データは１ラインずつ転送し、不要画像で
ある背景等の画像データは４ラインずつ転送するように
設定するものとする。

【００９６】まず撮像装置１を通常モードに設定して、
所定の観測位置に位置決めされた対象物のモデルを撮像
する。この場合、転送ライン数指定部１３により指定さ
れる転送ライン数は「１」となるから、転送パルス発生
部４からは、ビデオ規格に基づくタイミングで転送パル
スＴＰ１が出力されるとともに、各水平ブランキング期
間毎に、単独の転送パルスＴＰ２が出力される。

【００９７】この結果、各水平期間毎に１ライン分の映
像信号が出力されて、順次、制御処理部の画像入力部２
１に入力されるもので、取り込まれた画像信号は順次Ａ
／Ｄ変換されて図示しない画像メモリに格納されるとと
もに、図示しないモニタ上に出力される（ステップ１１
０１）。

【００９８】１フレーム分の映像信号により、モニタに
対象物の画像が表示されると、オペレータは、この表示
された画像上で、マウスなどのポインティングデバイス
を用いて計測領域の上限位置および下限位置を指定する
（ステップ１１０２）。図１２は、この指定操作画面の
一例を示すもので、対象物の画像が位置する上限および
下限の各座標位置Ｖ１，Ｖ２が指定されている。

【００９９】次に、画像処理部２２は、この指定された
座標位置Ｖ１，Ｖ２を取り込んだ後、１フィールド分の
標準画像上で、これら座標Ｖ１，Ｖ２に対応する座標を
認識し、これら座標間の領域を計測対象である有効画像
領域として、またこの計測領域の上方および下方の各領
域を前段及び後段の不要画像領域として、それぞれ設定
する。さらに画像処理部２２は、有効画像領域について
領域内のライン数分の水平期間を、前段並びに後段の不
要画像領域背景の領域についてそれぞれ領域内のライン
数の４分の１の水平期間を、それぞれ設定した後、各領
域毎に、その水平期間の設定数分の水平期間カウンタ値
を確保して、それぞれのカウンタ値に前記設定した転送
ライン数を対応づけし、転送ライン数テーブルを作成す
る。（ステップ１１０４）。

【０１００】こうして作成された転送ライン数テーブル
は、撮像装置１側へ転送される（ステップ１１０５）。
これにより以後、撮像装置１を計測モードに切り換える
ことにより、撮像装置１は、転送されたテーブルの設定
値に基づき、前記図８のフローチャートと同様の手順で
動作する。

【０１０１】図１３は、画像処理部２２により画像上の
転送ライン数の切換え位置を自動的に抽出するようにし
た場合の制御手順を示す。なおこの例についても、前記
と同様、有効画像領域に対する転送ライン数を「１」
に、前段並びに後段の不要画像領域に対する転送ライン
数を「４」に、それぞれ設定することを前提として説明
する。

【０１０２】まず、撮像装置１を通常モードに設定して
対象物を撮像し、出力された標準画像の映像信号を入力
する。入力された映像信号は、画像入力部２１で順次Ａ
／Ｄ変換され、画像メモリ内に格納される（ステップ１
３０１）。

【０１０３】画像メモリに１フレーム分のディジタル画
像が格納されると、画像処理部２２は、このディジタル
画像を所定のしきい値で２値化処理し、たとえば対象物
の画像を黒画素、背景の画像を白画素とする２値画像を
生成する（ステップ１３０２）。

【０１０４】次に、画像処理部２２は、２値画像上の各
ラインを順次走査して対象物を示す黒画素をサーチし、
画像上の対象物の位置する上限および下限位置を特定し
た後、その特定された座標位置に基づき、有効画像領域
と不要画像領域とを設定する（ステップ１３０３）。

【０１０５】この後、画像処理部２２は、前記と同様に
して、転送ライン数テーブルを作成し、これを撮像装置
１へと転送する（ステップ１３０４〜１３０６）。

【０１０６】このように撮像装置１を通常モードに設定
して得られた対象物の画像上で計測領域を設定し、その
設定結果に基づき転送ライン数テーブルを自動生成する
ことが可能であるので、計測対象の大きさや形状に応じ
て撮像装置１の動作態様を自在に設定でき、汎用性の高
い装置を提供することができる。

【０１０７】なお、本発明においては、１水平期間内に
出力される複数の垂直転送パルスＴＰ２は、全て水平ブ
ランキング期間外に出力するようにしてもよい。また、
水平ブランキング期間に出力されるパルスＴＰ２（実際
には多相パルス）の個数は２個以上でもよい。

【０１０８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
の二次元撮像素子の駆動制御方法は、垂直シフトレジス
タを１水平期間内に複数段転送させる連続垂直転送動作
と、水平シフトレジスタを１水平期間内に１水平ライン
画素相当段転送させる連続水平転送動作とを、同時並行
的に規定水平期間回数だけ繰り返し実行させるものであ
るから、水平シフトレジスタの飽和による画像劣化を回
避しつつ、不要画像領域に相当する信号電荷を可及的速
やかに排出可能なる。

【０１０９】そのため、水平シフトレジスタの飽和によ
る画像劣化を回避しつつ、不要画像領域に相当する信号
電荷を可及的速やかに排出して、有効画像の高速読み出
しを可能とした二次元撮像素子の画像読出方法、応答速
度の速いビジュアル計測（例えば、光切断法を利用した
変位計測、三次元計測等）に好適な計測方法、応答速度
の速いビジュアル計測（例えば、光切断法を利用した変
位計測、三次元計測等）に好適な撮像装置、さらには、
応答速度の速いビジュアル計測（例えば、光切断法を利
用した変位計測、三次元計測等）に好適な計測装置を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るビジュアル計測装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２と転送ライン数と
の関係を示す図である。

【図３】転送パルス発生部内の第２の転送パルスＴＰ２
の生成部の構成を示すブロック図である。

【図４】水平転送用パルス（ＴＰ２）の出力態様を示す
タイムチャートである。

【図５】撮像素子における受光面上の画素配列を模式的
に示す図である。

【図６】撮像素子の受光面上における有効画像領域と不
要画像領域の関係を示す図である。

【図７】転送ライン数テーブルの構成を示す図である。

【図８】１垂直期間内で転送ラインを切り換える場合の
撮像装置の動作手順を示すフローチャートである。

【図９】１垂直期間分の映像信号と転送パルスとの関係
を示すタイムチャートである。

【図１０】転送パルスと映像信号との関係を拡大して示
すタイムチャートである。

【図１１】画像処理部における転送ライン数テーブルの
作成手順を示すフローチャートである。

【図１２】オペレータによる座標位置の指定画面の一例
を示す説明図である。

【図１３】画像処理部における転送ラインテーブルの作
成手順を示すフローチャートである。

【図１４】撮像素子における電荷移送動作を説明するた
めのブロック図である。

【図１５】従来の撮像装置における映像信号のフォーマ
ットを示す図である。

【図１６】従来の撮像素子における１画面分の画像デー
タの構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２ 画像処理装置 １１ ＣＣＤ撮像素子 １２ 転送パルス発生部 １３ 転送ライン指定部 １４ 出力バッファ １５ 転送ラインテーブル ２１ 画像入力部 ２２ 画像処理部 ２３ 出力部 １００ ビジュアル計測装置 １２１ １ライン垂直転送用のタイミング発生部 １２１ ２ライン垂直転送用のタイミング発生部 １２１ ３ライン垂直転送用のタイミング発生部 １２１ ４ライン垂直転送用のタイミング発生部 Ｌ１，Ｌ２ 転送ライン数信号 ＴＰ１ 電荷取り込み用の転送パルス ＴＰ２ 垂直転送用の転送パルス ＴＰ３ 水平転送用の転送パルス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA09 AA53 DD06 FF01 FF02 FF09 JJ03 JJ26 MM22 NN11 QQ03 QQ04 QQ12 QQ24 4M118 AB01 BA10 BA13 CA02 CA17 DA01 DB03 DB07 FA06 5C024 CX12 GY04 GZ18 GZ25 GZ38 GZ39 GZ40 JX09 JX24

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配列された複数のフォト
   センサと、各フォトセンサの信号電荷を列毎に垂直方向
   へと転送する複数の垂直シフトレジスタと、各垂直シフ
   トレジスタから転送されてくる信号電荷を水平方向へと
   転送して外部へと出力する水平シフトレジスタとを有す
   る二次元撮像素子の駆動制御方法であって、 垂直シフトレジスタを１水平期間内に複数段転送させる
   連続垂直転送動作と、水平シフトレジスタを１水平期間
   内に１水平ライン画素相当段転送させる連続水平転送動
   作とを、同時並行的に規定水平期間回数だけ繰り返し実
   行させる、二次元撮像素子の駆動制御方法。
2. 【請求項２】 連続水平転送動作の開始前に１若しくは
   ２以上の段数の垂直転送動作を行ない、かつ連続水平転
   送動作の開始後に１若しくは２以上の段数の垂直転送動
   作を行う、請求項１に記載の二次元撮像素子の駆動制御
   方法。
3. 【請求項３】 連続水平転送動作の開始前に垂直転送動
   作を行わず、かつ連続垂直転送動作の開始後に２以上の
   段数の垂直転送動作を行う、請求項１に記載の二次元撮
   像素子の駆動制御方法。
4. 【請求項４】 マトリクス状に配列された複数のフォト
   センサと、各フォトセンサの信号電荷を列毎に垂直方向
   へと転送する複数の垂直シフトレジスタと、各垂直シフ
   トレジスタから転送されてくる信号電荷を水平方向へと
   転送して外部へと出力する水平シフトレジスタとを有す
   る二次元撮像素子から撮影画像に相当する信号電荷を読
   み出す方法であって、 不要画像部分に相当する水平ライン帯については、請求
   項１〜３に記載の二次元撮像素子の駆動制御方法を使用
   して信号電荷の読み出しを行なう、一方有効画像部分に
   相当する水平ライン帯については、垂直シフトレジスタ
   を水平ブランキング期間内に１若しくは複数段転送させ
   る連続垂直転送動作と、水平シフトレジスタを１水平期
   間内に１水平ライン画素相当段転送させる連続水平転送
   動作とを、交互に規定水平期間回数だけ繰り返し実行さ
   せる二次元撮像装置の駆動制御方法を使用して信号電荷
   の読み出しを行う、二次元撮像素子の画像読出方法。
5. 【請求項５】 マトリクス状に配列された複数のフォト
   センサと、各フォトセンサの信号電荷を列毎に垂直方向
   へと転送する複数の垂直シフトレジスタと、各垂直シフ
   トレジスタから転送されてくる信号電荷を水平方向へと
   転送して外部へと出力する水平シフトレジスタとを有す
   る二次元撮像素子から撮影画像を読み出し、該読み出し
   た撮影画像に対して画像処理を施すことにより、計測対
   象量を求める計測方法であって、 前記画像処理に必要な撮影画像の読み出し動作は、請求
   項４に記載の画像読出方法を使用して行われる、計測方
   法。
6. 【請求項６】 マトリクス状に配列された複数のフォト
   センサと、各フォトセンサの信号電荷を列毎に垂直方向
   へと転送する複数の垂直シフトレジスタと、各垂直シフ
   トレジスタから転送されてくる信号電荷を水平方向へと
   転送して外部へと出力する水平シフトレジスタとを有す
   る二次元撮像素子と、 前記二次元撮像素子の各フォトセンサ，垂直シフトレジ
   スタ，水平シフトレジスタに対し、それぞれ保有する信
   号電荷を転送させるための転送パルスを生成する転送パ
   ルス発生部と、 １水平期間内に何行分の画像データを出力するかを示す
   転送ライン数を指定するための転送ライン数指定部とを
   備え、 前記転送パルス発生部は、 各垂直期間の開始時に各フォトセンサの信号電荷を垂直
   シフトレジスタ側に取り込むための第１の転送パルスを
   送出する電荷取込用転送パルス送出処理と、 各水平期間毎に、各垂直シフトレジスタに対して、前記
   転送ライン数指定部にて指定された転送ライン数分の第
   ２の転送パルスを送出する垂直転送パルス列送出処理
   と、 各水平期間毎に、前記水平シフトレジスタに対して、１
   ライン画素数分の第３の転送パルスを送出する水平転送
   パルス列送出処理と、を実行すると共に、 前記垂直転送パルス列送出処理と前記水平転送パルス列
   送出処理とは同時並行的に実行される、撮像装置。
7. 【請求項７】 第３の転送パルス列の送出開始前に１若
   しくは２以上の個数の第２の転送パルスを送出し、かつ
   第３の転送パルス列の送出開始後に１若しくは２以上の
   個数の第２の転送パルスを送出する、請求項６に記載の
   撮像装置。
8. 【請求項８】 第３の転送パルス列の送出開始前に第２
   の転送パルスを送出せず、かつ第３の転送パルス列の送
   出開始後に２以上の個数の第２の転送パルスを送出す
   る、請求項６に記載の撮像装置。
9. 【請求項９】 転送ライン数指定部は、各水平期間毎の
   転送ライン数を記憶する転送ライン数テーブルを具備
   し、各水平期間毎にその期間に対応する転送ライン数を
   前記転送ライン数テーブルより読み出して転送ライン数
   の指定を行う請求項６〜８に記載の撮像装置。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれかに記載の撮像
    装置と、この撮像装置より出力された画像データを入力
    して、所定の画像処理を実施する画像処理装置とを備え
    てなる計測装置。