JP2001285719A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JP2001285719A
JP2001285719A JP2000096816A JP2000096816A JP2001285719A JP 2001285719 A JP2001285719 A JP 2001285719A JP 2000096816 A JP2000096816 A JP 2000096816A JP 2000096816 A JP2000096816 A JP 2000096816A JP 2001285719 A JP2001285719 A JP 2001285719A
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JP
Japan
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horizontal
transfer
shift register
vertical
column
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Application number
JP2000096816A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kawachi
雅弘 河内
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup device capable of photographing a long and narrow visual field at a high speed without degrading image quality and being manufactured at a low cost. SOLUTION: For the drive control of a two-dimensional image pickup element for which a photosensitive pixel area where the specified horizontal line band of a width sufficiently narrower than the total number of horizontal lines is surrounded by optical black pixels is formed, at the beginning of each vertical period, a signal charge fetch processing from light receiving pixels to the vertical shift registers of respective columns, a preceding stage optical black pixel area coping processing for dropping signal charges on the vertical shift registers of the respective columns fetched from a preceding stage optical black pixel area to a horizontal shift register and a photosensitive pixel area coping processing for reading the signal charges on the vertical shift registers of the respective columns fetched from the photosensitive pixel area to the outside by appropriately linking the transfer of the vertical shift registers of the respective columns and the transfer of the horizontal shift register are repeated without interposing the post stage optical pixel area coping processing of an operation similar to a preceding stage in the middle and a one-screen read cycle is shortened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、変位センサ、3
Dセンサ、測長センサ、バーコードリーダ等の細長い視
野を必要とするビジュアル計測装置に好適な撮像装置に
係り、特に、高速撮影に好適でありかつ低コストに製造
が可能な撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement sensor,
The present invention relates to an imaging device suitable for a visual measurement device requiring an elongated field of view, such as a D sensor, a length measurement sensor, and a barcode reader, and more particularly to an imaging device suitable for high-speed imaging and capable of being manufactured at low cost.

【0002】[0002]

【従来の技術】昨今、変位センサ、3Dセンサ、測長セ
ンサ、バーコードリーダ等のビジュアル計測装置に、従
来の一次元撮像素子やPSDに代えて、二次元撮像素子
を使用したいとする要望がある。例えば、光切断法応用
の変位センサに二次元撮像素子を使用すれば、単に変位
情報のみならず、測定対象物の画像そのもの、或いは測
定ビームのスポット形状等も確認することができ、測定
に際する位置合わせに便利であるほか、例えばバーコー
ドリーダ等にあっては、コードの並び方向に対応する受
光画素列方向と直交する方向の受光画素列について、積
算処理、ピーク抽出処理等の適宜な画像処理技術を適用
することにより、この種のビジュアル計測装置に新たな
機能(検出感度向上等)を付加することも期待されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for using a two-dimensional image sensor instead of a conventional one-dimensional image sensor or PSD for a visual measurement device such as a displacement sensor, a 3D sensor, a length measurement sensor, and a bar code reader. is there. For example, if a two-dimensional image sensor is used as a displacement sensor to which the light-section method is applied, not only displacement information but also the image itself of the measurement object or the spot shape of the measurement beam can be confirmed. For example, in a bar code reader or the like, for a light receiving pixel array in a direction orthogonal to the light receiving pixel array direction corresponding to the code arrangement direction, for example, in a bar code reader or the like, appropriate processing such as integration processing and peak extraction processing is performed. By applying image processing technology, it is expected that a new function (improvement in detection sensitivity, etc.) will be added to this type of visual measurement device.

【0003】ところで、この種のビジュアル計測装置内
蔵の撮像装置に使用される二次元撮像素子としては、コ
ストダウンの観点から比較的安価な普及型二次元撮像素
子が使用される。このような普及型二次元撮像素子の受
光画素配列は、一般に、標準的な撮像装置(例えば、一
般用デジタルスチルカメラ、TV用やHDTV用等のビ
デオカメラ)の視野縦横比に対応したものとされてい
る。
By the way, as a two-dimensional image pickup device used in an image pickup device having a built-in visual measurement device of this kind, a relatively inexpensive popular two-dimensional image pickup device is used from the viewpoint of cost reduction. The light-receiving pixel array of such a popular two-dimensional image sensor generally corresponds to a view aspect ratio of a standard image pickup device (for example, a general-purpose digital still camera, a video camera for TV or HDTV). Have been.

【0004】普及型二次元撮像素子であるデジタルスチ
ルカメラ用CCD撮像素子の受光画素配列の一例が図1
7に模式的に示されている。なお、説明の便宜のため
に、受光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。
FIG. 1 shows an example of a light receiving pixel array of a CCD image pickup device for a digital still camera which is a popular two-dimensional image pickup device.
This is schematically shown in FIG. It should be noted that, for convenience of explanation, the size of the light receiving pixel is exaggerated considerably from the actual size.

【0005】同図において、Phは標準的な撮像装置の
視野に対応して垂直方向788行×水平方向1077列
のマトリクス状に配列された受光画素群の各受光画素、
VR(VR1〜VRn)は受光画素群を構成する各受光
画素Phの出力を各列毎に垂直方向へと転送するn本
(この例では、n=1077)の垂直シフトレジスタ、
HRは各列の垂直シフトレジスタVRから転送されてく
る電荷を受け取ると共にこれを水平方向へと転送する水
平シフトレジスタ、Aoutは水平シフトレジスタHR
から転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。
In FIG. 1, Ph represents each light-receiving pixel of a light-receiving pixel group arranged in a matrix of 788 rows in the vertical direction and 1077 columns in the horizontal direction, corresponding to the field of view of a standard imaging device.
VR (VR1 to VRn) are n (in this example, n = 1077) vertical shift registers for transferring the output of each light receiving pixel Ph constituting the light receiving pixel group in the vertical direction for each column;
HR is a horizontal shift register that receives charges transferred from the vertical shift registers VR of each column and transfers the charges in the horizontal direction. Aout is a horizontal shift register HR.
This is an output buffer for outputting the charges transferred from the device to the outside.

【0006】受光画素Phの中で図中白抜きにて表され
た受光画素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受光画素Ph2はオプティ
カルブラック画素である。それらの受光画素Ph1,P
h2はいずれもフォトダイオードやフォトトランジスタ
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。
[0006] Among the light receiving pixels Ph, the light receiving pixels Ph1 shown in white in the figure are photosensitive pixels, and the light receiving pixels Ph2 shown in hatching in the figure are optical black pixels. Those light receiving pixels Ph1, P
Each of h2 has an element structure based on a photodiode or a phototransistor. The vertical and horizontal shift registers VR, HR have a CCD-based element structure.

【0007】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、製造プロセスによ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素子構造を改変した受光画素
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受光画素のことで、その出力は
受光量に応じた明レベルとなる。
[0007] As is well known to those skilled in the art, the optical black pixel Ph2 cannot be received with a light-shielding mask, does not accumulate charge even when light is received by a manufacturing process, or is accumulated by light reception. It is a light receiving pixel whose element structure is modified so that electric charge cannot be taken out, and its output is always at a specified dark level regardless of the amount of received light. The light-sensitive pixel Ph1 is a normal light-receiving pixel to which no such special modification has been made, and its output has a light level corresponding to the amount of received light.

【0008】図17の例では、受光画素群を構成する受
光画素Ph(m,n){m=1〜788,n=1〜10
77}の中で、画面上縁部近傍の7本の水平ライン(水
平画素列の意味)に属する受光画素と画面下縁部近傍の
2本の水平ラインに属する受光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7本の
水平ライン並びに下縁部2本の水平ラインに挟まれた中
央部に位置する779本の水平ラインに属する受光画素
Phの大部分は光感応画素Ph1とされている。
In the example of FIG. 17, the light receiving pixels Ph (m, n) {m = 1 to 788, n = 1 to 10 which constitute the light receiving pixel group
In 77 °, the light receiving pixels belonging to seven horizontal lines (meaning horizontal pixel columns) near the upper edge of the screen and the light receiving pixels belonging to two horizontal lines near the lower edge of the screen are all optical black pixels Ph2. It has been. Most of the light receiving pixels Ph belonging to the 779 horizontal lines located at the center between the seven horizontal lines at the upper edge and the two horizontal lines at the lower edge are the photosensitive pixels Ph1.

【0009】より厳密に言えば、中央部の779本の水
平ラインに属する受光画素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)に属する受光
画素Phと画面右縁部近傍の40本の垂直ラインに属す
る受光画素Ph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1
034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。
Strictly speaking, among the light receiving pixels Ph belonging to the 779 horizontal lines at the center, light receiving pixels Ph belonging to three vertical lines (meaning vertical pixel columns) near the left edge of the screen. The light receiving pixels Ph belonging to the 40 vertical lines near the right edge of the screen are all optical black pixels Ph2.
It has been. 1 is located at the center between the three vertical lines on the left edge and the 40 vertical lines on the right edge.
The pixels Ph belonging to the 034 vertical lines are all light-sensitive pixels Ph1.

【0010】同CCD撮像素子(デジタルスチルカメラ
用)における光感応画素領域とオプティカルブラック画
素領域との大小関係が実際の画面縦横比で図18に示さ
れている。同図に示されるように、光感応画素領域(7
79行×1034列)は、受光面全体(788行×10
77列)の大部分を占めていることが理解される。
FIG. 18 shows the relationship between the size of the photosensitive pixel area and the size of the optical black pixel area in the CCD image pickup device (for a digital still camera) in terms of the actual screen aspect ratio. As shown in the figure, as shown in FIG.
79 rows × 1034 columns) correspond to the entire light receiving surface (788 rows × 1034 columns).
77 columns).

【0011】このようなCCD撮像素子において、外部
から第1の転送パルス(図19,20のTP1参照)が
与えられると、各垂直ラインに属する受光画素Phの出
力(光感応画素Ph1の場合は電子シャッタ開期間の蓄
積電荷、又オプティカルブラック画素Ph2の場合には
規定の暗レベル相当のほぼゼロ電荷)は隣接する垂直シ
フトレジスタVRの該当ステージへと転送される。外部
から第2の転送パルス(図19,20のTP2参照)が
与えられると、各垂直シフトレジスタVRは図中上方へ
1ステージ分だけシフトされ、各垂直シフトレジスタV
Rの先頭ステージに格納された電荷は水平シフトレジス
タHRの該当ステージへと転送される。外部から第3の
転送パルス(図19,20のTP3参照)が与えられる
と、水平シフトレジスタHRは1ステージ分だけ図中左
方へシフトされ、水平シフトレジスタHRの先頭ステー
ジに格納された電荷は出力部Aoutを介して外部へと
出力される。
In such a CCD image pickup device, when a first transfer pulse (see TP1 in FIGS. 19 and 20) is given from the outside, the output of the light receiving pixel Ph belonging to each vertical line (in the case of the photosensitive pixel Ph1, The accumulated charge during the electronic shutter open period, or, in the case of the optical black pixel Ph2, almost zero charge corresponding to a prescribed dark level) is transferred to the corresponding stage of the adjacent vertical shift register VR. When a second transfer pulse (see TP2 in FIGS. 19 and 20) is applied from the outside, each vertical shift register VR is shifted upward by one stage in the figure, and each vertical shift register V
The charge stored in the first stage of R is transferred to the corresponding stage of the horizontal shift register HR. When a third transfer pulse (see TP3 in FIGS. 19 and 20) is applied from the outside, the horizontal shift register HR is shifted by one stage to the left in the figure, and the charge stored in the first stage of the horizontal shift register HR Are output to the outside via the output unit Aout.

【0012】なお、図20では、第1乃至第3の転送パ
ルスTP1〜TP3はそれぞれ単相1個のパルスとして
描かれているが、実際には、それらの転送パルスTP1
〜TP3はいずれも多相パルスで構成されることが多
い。そのため、多相パルスで構成されている場合には、
1個のパルスと言う表現は、単相1個のパルスと等価な
一連の多相パルスのことを意味するものと理解された
い。
In FIG. 20, each of the first to third transfer pulses TP1 to TP3 is depicted as a single-phase one pulse.
TP3 is often composed of multiphase pulses. Therefore, when it is composed of polyphase pulses,
The expression one pulse is to be understood as meaning a series of multi-phase pulses equivalent to one single-phase pulse.

【0013】このようにして、二次元撮像素子から得ら
れる映像信号のフォーマットが図20に示されている。
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
の受光画素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受光画素分の出力
データには、そのデータに対応する受光画素Phの座標
を示すアドレスが、それぞれ付されている。
FIG. 20 shows the format of the video signal obtained from the two-dimensional image pickup device.
In the drawing, the output data for one line of the video signal (upper stage) for each vertical period includes a numerical value indicating which line of the light receiving pixel Ph corresponds to the data, and the output data for each horizontal period. The output data of one light receiving pixel of the detailed video signal (lower) is assigned an address indicating the coordinates of the light receiving pixel Ph corresponding to the data.

【0014】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は各受光画素Phに同時に与
えられ、それぞれの受光画素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(この例で
は、n=1077)に一斉に転送される。
First, the first vertical period is started, and the first transfer pulse TP1 is output during the vertical blanking period. The transfer pulse TP1 is applied to each of the light receiving pixels Ph at the same time, and the charges accumulated in each of the light receiving pixels Ph are simultaneously transferred to the corresponding vertical shift registers VR1 to VRn (n = 1077 in this example).

【0015】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)の受光画素に対応する電
荷)が水平シフトレジスタHR側へと転送される。
Next, a first horizontal period is started, and each of the vertical shift registers VR1 to VR1 is set within a horizontal blanking period.
A second transfer pulse TP2 is given to Rn. The transfer pulse TP2 causes each of the vertical shift registers VR1 to VR
The signal charges in Rn are shifted one pixel at a time, and the signal charges for the first line (address (1, 1) in the figure)
(1,2)... (Charges corresponding to the (1, n) light receiving pixels) are transferred to the horizontal shift register HR.

【0016】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。
Next, until one horizontal period is completed, n third transfer pulses TP3 are continuously supplied to the horizontal shift register HR. As a result, the signal charges for one line accumulated in the horizontal shift register HR are shifted one pixel at a time, and are sequentially output from the foremost charge.

【0017】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(この例では、m=788)回繰り返されることに
より1垂直期間が終了する。
Similarly, a transfer pulse TP2 is applied to each of the vertical shift registers VR1 to VRn for each horizontal period, and signal charges for one line are transferred to the horizontal shift register H.
After the transfer to R, n transfer pulses TP3 are given to the horizontal shift register HR, and the transferred signal charges for one line are output one pixel at a time. One vertical period ends when the horizontal period is repeated m times (m = 788 in this example).

【0018】ところで、この種のCCD撮像素子の使わ
れ方には、CCD撮像素子の受光面全体(全本数の水平
ライン領域)を有効画像領域とする場合と、受光面の一
部(特定本数部分の水平ライン領域)のみを有効画像領
域とする場合とがある。前者は例えば風景画像生成のた
めの一般用カメラによる撮影の場合であり、後者は例え
ば垂直方向に比べて水平方向に大きな分解能を要する計
測用画像生成のための計測用カメラ(例えば、変位セン
サ、3Dセンサ、測長センサ、バーコードリーダの検出
ヘッド部に相当)による撮影の場合である。
By the way, this kind of CCD image pickup device is used when the entire light receiving surface (horizontal line area) of the CCD image pickup device is used as an effective image area, or when a part of the light receiving surface (specific number of lines) is used. In some cases, only the horizontal line area of a portion is set as the effective image area. The former is, for example, a case of shooting with a general-purpose camera for generating a landscape image, and the latter is, for example, a measuring camera for generating a measuring image that requires a larger resolution in the horizontal direction than in the vertical direction (for example, a displacement sensor, 3D sensor, a length measuring sensor, and a detection head unit of a barcode reader).

【0019】上述のCCD撮像素子にあっては、受光面
全体の画像が不要な後者の場合においても、一コマの撮
影が完了する毎に、全水平ライン上の電荷を全て残らず
外部へ出力乃至排出せねばならない。前回コマの撮影時
の電荷が垂直若しくは水平シフトレジスタVR,HR上
に残っていれば、次回コマの撮影時に新たな電荷が重畳
されて、所謂二重撮りが生ずるからである。このこと
は、全水平ライン上の電荷を1水平ラインずつ順次に出
力する手法を採用し、かつ1水平ライン当たりの出力時
間を一定とする限り、相前後するコマ撮りの間には水平
ライン総数に比例した一定時間が必要となり、連続撮影
におけるコマ撮り周期にはおのずと限界があることを意
味している。
In the above-mentioned CCD image pickup device, even in the latter case where an image of the entire light receiving surface is unnecessary, every time one frame is photographed, all charges on all horizontal lines are output to the outside. Or must be discharged. This is because, if the electric charge at the time of photographing the previous frame remains on the vertical or horizontal shift registers VR and HR, a new electric charge is superimposed at the time of photographing the next frame, so-called double photographing occurs. This means that as long as the method of sequentially outputting the charges on all the horizontal lines one by one horizontal line is adopted, and the output time per one horizontal line is fixed, the total number of horizontal lines between successive frames is taken. This means that a constant time proportional to the time is required, which naturally imposes a limit on the frame shooting cycle in continuous shooting.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】より高速な撮影を可能
とするための一つの解決策としては、そのような計測用
の細長い長方形視野に合うような、水平ライン総数の少
ない(例えば、60〜70本程度)専用のCCD撮像素
子を使用することが挙げられる。しかし、このようなC
CD撮像素子は特注品となるため、開発費が大きいこと
に加えて、開発期間も長く、コストアップとなることは
避けがたい。
One solution for enabling higher-speed imaging is to reduce the total number of horizontal lines (for example, 60 to 60) to fit such an elongated rectangular field of view for measurement. The use of a dedicated CCD image sensor (about 70 lines). However, such a C
Since the CD imaging device is a custom-made product, the development cost is large and the development period is long, so that it is unavoidable that the cost is increased.

【0021】他の解決策としては、特開平10−191
176号公報に開示された撮像装置のように、受光面全
体の画像のうちで不要な部分に相当する画像について
は、複数水平ライン分の電荷を水平シフトレジスタ上で
加算して一括出力することが挙げられる。
Another solution is disclosed in JP-A-10-191.
As in the image pickup apparatus disclosed in Japanese Patent No. 176, for an image corresponding to an unnecessary portion in the image of the entire light receiving surface, charges for a plurality of horizontal lines are added on a horizontal shift register and output collectively. Is mentioned.

【0022】しかし、このような手法を採用したとして
も、不要画像領域には撮影された受光電荷が存在する以
上、一度に加算可能な水平ライン数は精々数ライン程度
に過ぎず、これを越えると水平シフトレジスタの電荷飽
和によりスミヤが発生して画像劣化の原因となる。この
ため、変位センサや3Dセンサ等に好適な有効画像領域
が水平ライン総数の例えば20%程度と言った極めて細
長い有効画像領域(換言すれば、大部分が不要画像領
域)を想定すると、さほど、撮影速度の高速化には寄与
しない。
However, even if such a method is employed, the number of horizontal lines that can be added at one time is only a few lines at most, and exceeds the number, because there is a photographed photoreceptor charge in the unnecessary image area. In this case, smear occurs due to charge saturation of the horizontal shift register, which causes image deterioration. Therefore, assuming that the effective image area suitable for the displacement sensor, the 3D sensor, or the like is an extremely elongated effective image area (in other words, most of the unnecessary image area), for example, about 20% of the total number of horizontal lines, It does not contribute to increasing the shooting speed.

【0023】この発明は、上述の問題点に着目してなさ
れたものであり、その目的とするところは、細長い視野
を画質劣化を来すことなく高速に撮影することができ、
しかも低コストに製造が可能な撮像装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to enable a long and narrow field of view to be photographed at high speed without deteriorating the image quality.
In addition, an object of the present invention is to provide an imaging device that can be manufactured at low cost.

【0024】この発明の他の目的とするところは、細長
い視野から必要な解像度で高速に画像データを取得して
高速応答で計測処理を実施することができ、しかも低コ
ストに製造が可能なビジュアル計測装置(例えば、光切
断法応用の変位センサ、3Dセンサ、測長センサ、バー
コードリーダ等)を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a visual processing device capable of acquiring image data at a required resolution at a high speed from a long and narrow field of view and executing a measurement process with a high speed response, and which can be manufactured at low cost. It is an object of the present invention to provide a measuring device (for example, a displacement sensor using a light-section method, a 3D sensor, a length measuring sensor, a barcode reader, and the like).

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、本
発明者等が提案した新規な構成を有する二次元撮像素子
と、この撮像素子を駆動するための専用の駆動制御部と
を備えている。
An image pickup apparatus according to the present invention includes a two-dimensional image pickup device having a novel structure proposed by the present inventors, and a dedicated drive control unit for driving the image pickup device. ing.

【0026】二次元撮像素子は、標準的な撮像装置の視
野に対応してマトリクス状に配列された受光画素群、各
列の垂直シフトレジスタ、並びに、各列の垂直シフトレ
ジスタの出力を一括して受け取る水平シフトレジスタを
有する。
The two-dimensional image pickup device collectively collects light-receiving pixel groups arranged in a matrix corresponding to the field of view of a standard image pickup device, vertical shift registers of each column, and outputs of the vertical shift registers of each column. A horizontal shift register for receiving the data.

【0027】『標準的な撮像装置』には、少なくとも、
一般用のデジタルスチルカメラやビデオカメラ等が含ま
れる。現行製品について見ると、デジタルスチルカメラ
用の二次元撮像素子の一例としては、垂直方向788画
素×水平方向1077画素の受光画素配列を有するもの
が存在する。同様にして、ビデオカメラ用の二次元突像
素子の一例としては、垂直方向500行×水平方向50
0〜700列の受光画素配列を有するものが存在する。
The “standard image pickup device” includes at least
General-purpose digital still cameras and video cameras are included. Looking at current products, there is an example of a two-dimensional imaging device for a digital still camera having a light receiving pixel array of 788 pixels in the vertical direction × 1077 pixels in the horizontal direction. Similarly, as an example of a two-dimensional image projection device for a video camera, 500 rows in the vertical direction × 50 in the horizontal direction
Some have a light receiving pixel array of 0 to 700 columns.

【0028】二次元撮像素子の受光面上における水平ラ
イン総数よりも十分に幅の狭い特定水平ライン帯には、
周囲をオプティカルブラック画素領域とすることによ
り、光感応画素領域が形成されている。
A specific horizontal line band having a width sufficiently smaller than the total number of horizontal lines on the light receiving surface of the two-dimensional image pickup device includes:
By defining the surrounding area as an optical black pixel area, a photosensitive pixel area is formed.

【0029】ここで言う『十分に幅の狭い』とは、本発
明素子が使用される変位センサ、3Dセンサ、測長セン
サ、バーコードリーダ等の細長い長方形視野を考慮して
定義したものである。変位センサや3Dセンサに関する
現行製品を想定すると、特定水平ライン帯を構成するラ
イン本数は水平ライン総数の約20%以下とされること
が多い。このような細長い視野を長手方向の解像度を維
持しつつ高速に撮影できれば、光切断法を基本原理とす
る変位センサ、3Dセンサ、測長センサ、バーコードリ
ーダの撮像素子として極めて好適なものとなる。ここ
で、3Dセンサは、光切断法応用の変位センサを用い、
変位センサと計測対象物とを変位センサのスリットビー
ムの長手方向に対して垂直方向に相対移動させつつ各部
の高さ情報を取得することにより、計測対象物の表面の
三次元的形状を計測するセンサである。測長センサは、
平行光線からなるスリットビームを形成し、このスリッ
トビームを二次元撮像素子の受光面に投影し、計測対象
物がスリットビームの一部を遮光した場合に受光面上に
生じる影の領域の長さから対象物のスリットビームを遮
光した部分の長さを計測するセンサである。
The term "sufficiently narrow" is defined in consideration of an elongated rectangular field of view such as a displacement sensor, a 3D sensor, a length measuring sensor, a bar code reader, etc. in which the element of the present invention is used. . Assuming current products related to displacement sensors and 3D sensors, the number of lines constituting a specific horizontal line band is often less than about 20% of the total number of horizontal lines. If such an elongated visual field can be photographed at high speed while maintaining the resolution in the longitudinal direction, it will be extremely suitable as an image sensor for a displacement sensor, a 3D sensor, a length measuring sensor, and a bar code reader based on the light-section method. . Here, the 3D sensor uses a displacement sensor applied to the light cutting method,
The three-dimensional shape of the surface of the measurement object is measured by acquiring the height information of each part while relatively moving the displacement sensor and the measurement object in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slit beam of the displacement sensor. It is a sensor. The length measurement sensor
Form a slit beam consisting of parallel rays, project this slit beam on the light receiving surface of the two-dimensional image sensor, and measure the length of the shadow area generated on the light receiving surface when the measurement object blocks part of the slit beam. Is a sensor that measures the length of the portion of the target that shields the slit beam.

【0030】例えば、変位センサの課題として、計測状
態のスポット光(スリット光の場合もある)画像が視認
できないことから、正常に計測できているか不安があっ
たが、このような細長い視野を有する二次元撮像素子を
使用すると、スポット光、ワークの生画像、スポ
ット光と生画像との重ね合わせ等が自在に可能となるた
め、計測状態の視覚的な確認が可能となる。その他の変
位センサとしての効果としては、長手方向と直交する方
向へと画像を平均化することで、ワーク表面のヘアライ
ン等の影響が低減され、計測結果が安定すること等が挙
げられる。
For example, as a problem of the displacement sensor, since it is not possible to visually recognize the spot light (or slit light) image in the measurement state, there is a concern that the measurement can be performed normally. The use of a two-dimensional image sensor enables a spot light, a raw image of a work, a superposition of a spot light and a raw image, and the like, so that the measurement state can be visually confirmed. Other effects of the displacement sensor include, for example, averaging the image in a direction orthogonal to the longitudinal direction, thereby reducing the influence of a hairline or the like on the work surface and stabilizing the measurement result.

【0031】また、『オプティカルブラック画素』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受光画素のこ
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。一方、『光感応画素』とは、そのような特別の
改変を加えていない通常の受光画素のことで、その出力
は受光量に応じた明レベルとなる。
An "optical black pixel" is a light-receiving pixel which has been modified so that light cannot be received by a light-shielding mask, no charge is accumulated even when light is received, or the charge accumulated by light reception cannot be taken out. Thus, the output is always at the prescribed dark level regardless of the amount of received light. On the other hand, a "photosensitive pixel" is a normal light receiving pixel without such special modification, and its output is a light level corresponding to the amount of received light.

【0032】駆動制御部の基本的な機能は、受光画素か
ら各列の垂直シフトレジスタへの信号電荷の取込、各列
の垂直シフトレジスタによる信号電荷の垂直転送、並び
に、水平シフトレジスタによる信号電荷の水平転送を制
御するものである。
The basic functions of the drive control unit are to take in signal charges from the light receiving pixels to the vertical shift registers of each column, to vertically transfer signal charges by the vertical shift registers of each column, and to perform signal transfer by the horizontal shift registers. It controls the horizontal transfer of charges.

【0033】より詳細には、この駆動制御部には、毎垂
直期間の初めに、受光画素から各列の垂直シフトレジス
タへと信号電荷を取り込ませる信号電荷取込処理と、前
段オプティカルブラック画素領域から取り込まれた各列
の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフトレジス
タへと落し込ませる前段オプティカルブラック画素領域
対応処理と、光感応画素領域から取り込まれた各列の垂
直シフトレジスタ上の信号電荷を、各列の垂直シフトレ
ジスタの転送と水平シフトレジスタの転送とを適宜に連
繋して外部に読み出させる光感応画素領域対応処理と
を、後段オプティカルブラック画素領域から取り込まれ
た各列の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフト
レジスタへと落し込ませる後段オプティカルブラック画
素領域対応処理を途中に挟むことなく繰り返すように構
成されている。
More specifically, the drive control section includes a signal charge taking-in process for taking in signal charges from the light receiving pixels to the vertical shift registers of each column at the beginning of each vertical period, and a pre-stage optical black pixel area. The signal charge on the vertical shift register of each column taken from the vertical shift register and the signal charge on the vertical shift register of each column taken from the photosensitive pixel area to drop the signal charge on the vertical shift register of each column into the horizontal shift register The light-sensitive pixel area corresponding process for reading out the external shift by appropriately linking the transfer of the vertical shift register and the transfer of the horizontal shift register of each column to the outside is performed. The process for the post-stage optical black pixel area that causes the signal charges on the shift register to fall into the horizontal shift register And it is configured to repeat without sandwiched.

【0034】以上の構成よりなる撮像装置によれば、光
感応画素領域に属する受光画素群は、撮影対象となる細
長い被写体領域からの光像に感応して受光量に対応した
電荷を生成する。前段および後段オプティカルブラック
画素領域に属する受光画素群は、撮影対象となる細長い
被写体領域以外から到来する光像には感応しないから、
電荷を全く又は殆ど生成しない。
According to the imaging apparatus having the above-described configuration, the light receiving pixel group belonging to the light sensitive pixel area generates an electric charge corresponding to the amount of received light in response to the light image from the elongated object area to be photographed. The light receiving pixels belonging to the first and second optical black pixel regions are insensitive to light images arriving from other than the elongated subject region to be photographed,
Generates no or little charge.

【0035】各列の垂直シフトレジスタのステージのう
ちで、光感応画素領域に位置するステージには受光量に
対応した電荷が転送格納される。前段および後段オプテ
ィカルブラック画素領域に位置するステージには全く又
は殆ど電荷が転送格納されない。
Of the stages of the vertical shift register in each column, the charge corresponding to the amount of received light is transferred and stored in the stage located in the photosensitive pixel area. No or almost no charge is transferred and stored in the stages located in the first and second optical black pixel regions.

【0036】駆動制御部が動作すると、前段オプティカ
ルブラック画素領域に続いて光感応画素領域からの電荷
が全て読み出された時点で、後段オプティカルブラック
画素領域からの電荷読み出しを待つことなく、直ちにシ
ャッタを開いて上書き露光が行なわれ、以後、前段オプ
ティカルブラック画素領域および光感応画素領域からの
電荷読み出しと後段オプティカルブラック画素領域から
の電荷に対する上書き露光とが繰り返される。
When the drive control unit operates, when all the charges from the photosensitive pixel area have been read following the preceding optical black pixel area, the shutter is immediately started without waiting for the charge to be read from the subsequent optical black pixel area. And overwriting exposure is performed, and thereafter, the reading of charges from the preceding optical black pixel region and the photosensitive pixel region and the overwriting exposure to the charges from the following optical black pixel region are repeated.

【0037】このとき、光感応画素領域の電荷を全て読
み出してしまうと、後段オプティカルブラック画素領域
に属する垂直シフトレジスタの各ステージの電荷は殆ど
ゼロの状態となるから、その上から上書き露光を行って
も、実質的に二重撮りの問題は生じない。
At this time, if all the charges in the photosensitive pixel area are read out, the charges in each stage of the vertical shift register belonging to the subsequent optical black pixel area become almost zero. However, the problem of double shooting does not substantially occur.

【0038】そのため、後段オプティカルブラック画素
領域の電荷読み出しを行わない分だけ1画面分の電荷の
読み出し所要時間を短縮することで、コマ撮り周期を短
縮して一層の高速撮影を行うことが可能となる。加え
て、二次元撮像素子それ自体は既存の素子に軽微な改造
を加えるだけであるから、低コストに製造可能であり、
撮像装置全体の価格を押し上げることもない。
For this reason, by shortening the time required to read the charges for one screen by the amount that the charges are not read from the subsequent optical black pixel area, it is possible to shorten the frame shooting cycle and perform higher-speed shooting. Become. In addition, the two-dimensional imaging device itself can be manufactured at low cost because it only involves minor modifications to existing devices.
There is no increase in the price of the entire imaging device.

【0039】本発明撮像装置の好ましい実施の形態にお
いては、光感応画素領域が設けられる特定水平ライン帯
は、水平シフトレジスタに近接して配置される。
In a preferred embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention, the specific horizontal line band in which the photosensitive pixel area is provided is arranged close to the horizontal shift register.

【0040】水平シフトレジスタと特定水平ライン帯
(光感応画素領域)との間に挟まれて存在する前段オプ
ティカルブラック画素領域については、全ラインを一纏
めにするにせよ、或いは複数ライン毎に何回かに分ける
にせよ、その全てを必ず読み出さねばならない。したが
って、前段オプティカルブラック画素領域のライン総数
が少ないほど、有効画像読み出し開始に至る時間が短縮
化される。また、十分に幅の狭い特定水平ライン帯が水
平レジスタに近接して配置されているので、電荷読み出
し時間の発生しない後段オプティカルブラック画素領域
が水平ライン総数の大部分を占めることになり、1画面
分の電荷の読み出し所要時間が大幅に短縮される。
Regarding the former-stage optical black pixel area sandwiched between the horizontal shift register and the specific horizontal line band (photosensitive pixel area), whether all the lines are put together or how many times every plural lines Even if you divide them, you have to read them all. Therefore, the smaller the total number of lines in the preceding optical black pixel area, the shorter the time required to start effective image reading. In addition, since the specific horizontal line band having a sufficiently small width is arranged close to the horizontal register, the subsequent optical black pixel area in which the charge readout time does not occur occupies most of the total number of horizontal lines. The time required to read out the minute charges is greatly reduced.

【0041】本発明撮像装置の好ましい実施の形態にお
いては、前段オプティカルブラック画素領域対応処理
は、1水平期間毎に複数段の連続垂直転送を行う動作
を、1若しくは2以上の水平期間に亘り、繰り返し行わ
せる処理を含んでいる。これにより、前段オプティカル
ブラック画素領域から得られる不要画像を水平シフトレ
ジスタへと高速に排出することができる。
In a preferred embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention, the preceding-stage optical black pixel region corresponding processing performs an operation of performing continuous vertical transfer of a plurality of stages every one horizontal period over one or more horizontal periods. It includes processing to be performed repeatedly. As a result, unnecessary images obtained from the preceding optical black pixel area can be discharged to the horizontal shift register at high speed.

【0042】さらに、好ましい実施の形態においては、
この水平シフトレジスタへの電荷落とし込みは、1水平
期間毎に複数段の連続垂直転送を行う動作を、水平シフ
トレジスタの転送を当該水平期間中に亘り停止したまま
で行なわれる。これにより、目的とする複数ラインの落
とし込み完了毎に、蓄積された電荷が映像信号中に出力
されるため、映像信号に基づく画像処理が簡単となる。
Further, in a preferred embodiment,
The dropping of charges into the horizontal shift register is performed while the operation of performing a plurality of stages of continuous vertical transfer every horizontal period is stopped while the transfer of the horizontal shift register is stopped during the horizontal period. Thus, the accumulated charges are output in the video signal each time the desired dropping of a plurality of lines is completed, so that image processing based on the video signal is simplified.

【0043】本発明撮像装置の好ましい実施の形態にお
いては、光感応画素領域対応処理は、1若しくは2以上
の段数の連続垂直転送動作と1水平ライン画素数に相当
する段数の連続水平転送動作とを、1水平期間内におい
て時間帯を前後にずらして行わせる処理を含んでいる。
これにより、同一列同士の電荷を必要段数重畳しつつ、
目的とする有効画像を所望の解像度や輝度で取得するこ
とが可能となる。
In a preferred embodiment of the image pickup apparatus of the present invention, the light-sensitive pixel area corresponding processing includes a continuous vertical transfer operation of one or more stages and a continuous horizontal transfer operation of a stage number corresponding to one horizontal line pixel. Is performed by shifting the time zone back and forth within one horizontal period.
As a result, the electric charges of the same column are superimposed on the required number of stages,
It is possible to obtain a desired effective image at a desired resolution and brightness.

【0044】本発明のビジュアル計測装置は、以上述べ
た撮像装置と、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。これにより、細長い視野
から必要な解像度で高速に画像データを取得して高応答
で計測処理を実施することができ、しかも低コストに製
造が可能なビジュアル計測装置(例えば、光切断法応用
の変位センサ、3Dセンサ、測長センサ、バーコードリ
ーダ等)を提供することができる。
A visual measurement device according to the present invention includes the above-described imaging device, and an image processing device that receives image data output from the imaging device and performs predetermined image processing. is there. This makes it possible to acquire image data at a required resolution at high speed from a long and narrow field of view and perform measurement processing with high response. Sensors, 3D sensors, length measuring sensors, barcode readers, etc.).

【0045】本発明の他の撮像装置は、同様にして、本
発明者等が提案した新規な構成を有する二次元撮像素子
と、この撮像素子を駆動するための専用の駆動制御部と
を備えている。
Similarly, another image pickup apparatus of the present invention includes a two-dimensional image pickup device having a novel configuration proposed by the present inventors, and a dedicated drive control unit for driving this image pickup device. ing.

【0046】二次元撮像素子は、標準的な撮像装置の視
野に対応してマトリクス状に配列された受光画素群、各
列の垂直シフトレジスタ、並びに、各列の垂直シフトレ
ジスタの出力を一括して受け取る水平シフトレジスタを
有する。
The two-dimensional image pickup device collectively collects the light receiving pixel groups arranged in a matrix corresponding to the field of view of a standard image pickup device, the vertical shift registers of each column, and the outputs of the vertical shift registers of each column. A horizontal shift register for receiving the data.

【0047】二次元撮像素子の受光面上における水平ラ
イン総数よりも十分に幅の狭い特定水平ライン帯には、
周囲をオプティカルブラック画素領域とすることによ
り、光感応画素領域が形成されている。
In a specific horizontal line band having a width sufficiently smaller than the total number of horizontal lines on the light receiving surface of the two-dimensional image sensor,
By defining the surrounding area as an optical black pixel area, a photosensitive pixel area is formed.

【0048】駆動制御部の基本的な機能は、受光画素か
ら各列の垂直シフトレジスタへの信号電荷の取込、各列
の垂直シフトレジスタによる信号電荷の垂直転送、並び
に、水平シフトレジスタによる信号電荷の水平転送を制
御するものである。
The basic functions of the drive control unit are to take in signal charges from the light receiving pixels to the vertical shift registers of each column, to vertically transfer signal charges by the vertical shift registers of each column, and to perform signal transfer by the horizontal shift registers. It controls the horizontal transfer of charges.

【0049】より詳細には、この駆動制御部には、毎垂
直期間の初めに、受光画素から各列の垂直シフトレジス
タへと信号電荷を取り込ませる信号電荷取込処理と、前
段オプティカルブラック画素領域から取り込まれた各列
の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフトレジス
タへと高速に落し込ませる前段オプティカルブラック画
素領域対応処理と、光感応画素領域から取り込まれた各
列の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を、各列の垂直シ
フトレジスタの転送と水平シフトレジスタの転送とを適
宜に連繋して外部に読み出す光感応画素領域対応処理
と、後段オプティカルブラック画素領域から取り込まれ
た各列の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフト
レジスタへと高速に落し込ませる後段オプティカルブラ
ック画素領域対応処理とを、繰り返し実行するように構
成されている。
More specifically, at the beginning of each vertical period, the drive control section includes a signal charge taking-in process for taking in signal charges from the light receiving pixels to the vertical shift registers of each column, and a pre-stage optical black pixel area. The front-stage optical black pixel area corresponding processing to quickly drop the signal charge on the vertical shift register of each column taken into the horizontal shift register from the vertical shift register, and the processing on the vertical shift register of each column taken from the photosensitive pixel area A signal-sensitive pixel area corresponding process for reading out signal charges to the outside by appropriately linking the transfer of the vertical shift register and the transfer of the horizontal shift register of each column to the outside, and the vertical shift of each column taken from the subsequent optical black pixel region Subsequent optical black pixel area processing to quickly drop the signal charge on the register into the horizontal shift register The door, and is configured to repeatedly execute.

【0050】以上の構成よりなる撮像装置によれば、光
感応画素領域に属する受光画素群は、撮影対象となる細
長い被写体領域からの光像に感応して受光量に対応した
電荷を生成する。前段および後段オプティカルブラック
画素領域に属する受光画素群は、撮影対象となる細長い
被写体領域以外から到来する光像には感応しないから、
電荷を全く又は殆ど生成しない。
According to the imaging apparatus having the above configuration, the light receiving pixel group belonging to the light sensitive pixel area generates an electric charge corresponding to the amount of received light in response to the light image from the elongated object area to be photographed. The light receiving pixels belonging to the first and second optical black pixel regions are insensitive to light images arriving from other than the elongated subject region to be photographed,
Generates no or little charge.

【0051】各列の垂直シフトレジスタのステージのう
ちで、光感応画素領域に位置するステージには受光量に
対応した電荷が転送格納される。前段および後段オプテ
ィカルブラック画素領域に位置するステージには全く又
は殆ど電荷が転送格納されない。
Among the stages of the vertical shift register in each column, the charge corresponding to the amount of received light is transferred and stored in the stage located in the photosensitive pixel area. No or almost no charge is transferred and stored in the stages located in the first and second optical black pixel regions.

【0052】駆動制御部が動作すると、前段および後段
のオプティカルブラック画素領域の電荷については、複
数水平ライン分を纏めて一括読み出しされる。このと
き、各列の垂直シフトレジスタの前段および後段オプテ
ィカルブラック画素領域に属するステージの格納電荷は
殆どゼロであるから、原理的には、水平シフトレジスタ
の各ステージにおいて何ライン分の電荷を加算しても、
水平シフトレジスタのいずれかのステージにおいて電荷
が飽和する虞はない。そのため、不要な水平ラインの電
荷については一纏めに加算して可及的速やかに読み出す
一方、光感応画素領域である特定水平ライン帯の電荷に
ついては1ライン乃至数ラインづつ好みの精度で読み出
すことにより、1画面分の電荷の読み出し所要時間を短
縮することで、コマ撮り周期を短縮して高速撮影を行う
ことが可能となる。
When the drive control unit operates, the electric charges in the optical black pixel regions in the preceding and subsequent stages are read out collectively for a plurality of horizontal lines. At this time, the stored charges of the stages belonging to the optical black pixel region at the former stage and the latter stage of the vertical shift register of each column are almost zero. Therefore, in principle, the charge of several lines is added at each stage of the horizontal shift register. Even
There is no risk of charge saturation at any stage of the horizontal shift register. Therefore, while unnecessary charges on horizontal lines are added together and read out as quickly as possible, charges on a specific horizontal line band, which is a photosensitive pixel area, are read out one by one or several lines at a desired accuracy. First, by shortening the time required to read the charges for one screen, it is possible to shorten the frame shooting cycle and perform high-speed shooting.

【0053】本発明撮像装置の好ましい実施の形態にお
いては、前段オプティカルブラック画素領域対応処理、
および/または、後段オプティカルブラック画素領域対
応処理は、1水平期間毎に複数段の連続垂直転送を行う
動作を、1若しくは2以上の水平期間に亘り、繰り返し
行わせる処理を含んでいる。これにより、前段および/
または後段オプティカルブラック画素領域から得られる
不要画像を水平シフトレジスタへと高速に排出すること
ができる。
In a preferred embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention, a pre-stage optical black pixel region corresponding process,
And / or the subsequent-stage optical black pixel region corresponding process includes a process of repeatedly performing an operation of performing a plurality of stages of continuous vertical transfer every one horizontal period over one or more horizontal periods. Thereby, the former stage and / or
Alternatively, the unnecessary image obtained from the subsequent optical black pixel area can be discharged to the horizontal shift register at high speed.

【0054】さらに、好ましい実施の形態においては、
この水平シフトレジスタへの電荷落とし込みは、1水平
期間毎に複数段の連続垂直転送を行う動作を、水平シフ
トレジスタの転送を当該水平期間中に亘り停止したまま
で行なわれる。これにより、目的とする複数ラインの落
とし込み完了毎に、蓄積された電荷が映像信号中に出力
されるため、映像信号に基づく画像処理が簡単となる。
Further, in a preferred embodiment,
The dropping of charges into the horizontal shift register is performed while the operation of performing a plurality of stages of continuous vertical transfer every horizontal period is stopped while the transfer of the horizontal shift register is stopped during the horizontal period. Thus, the accumulated charges are output in the video signal each time the desired dropping of a plurality of lines is completed, so that image processing based on the video signal is simplified.

【0055】本発明撮像装置の好ましい実施の形態にお
いては、有効画像対応処理は、1若しくは2以上の段数
の連続垂直転送動作と1水平ライン画素数に相当する段
数の連続水平転送動作とを、1水平期間内において時間
帯を前後にずらして行わせる処理を含んでいる。これに
より、同一列同士の電荷を必要段数重畳しつつ、目的と
する有効画像を所望の解像度で取得することが可能とな
る。
In a preferred embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention, the effective image correspondence processing includes a continuous vertical transfer operation of one or more stages and a continuous horizontal transfer operation of a stage corresponding to one horizontal line pixel number. The processing includes shifting the time zone back and forth within one horizontal period. This makes it possible to obtain a desired effective image at a desired resolution while superimposing the electric charges of the same column by the required number of stages.

【0056】本発明のビジュアル計測装置は、以上述べ
た撮像装置と、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。これにより、細長い視野
から必要な解像度で高速に画像データを取得して高応答
で計測処理を実施することができ、しかも低コストに製
造が可能なビジュアル計測装置(例えば、光切断法応用
の変位センサ、3Dセンサ、測長センサ、バーコードリ
ーダ等)を提供することができる。
A visual measurement device according to the present invention includes the above-described imaging device, and an image processing device that inputs image data output from the imaging device and performs predetermined image processing. is there. This makes it possible to acquire image data at a required resolution at high speed from a long and narrow field of view and perform measurement processing with high response. Sensors, 3D sensors, length measuring sensors, barcode readers, etc.).

【0057】[0057]

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態であるビジ
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)の電気的なハードウェア構成を示す
ブロック図が図1に示されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A visual measuring device according to an embodiment of the present invention (for example, a displacement sensor using a light section method,
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical hardware configuration of a three-dimensional sensor or the like.

【0058】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。
As shown in the figure, a visual measuring device 100 generates an image signal of a two-dimensional image and outputs the image signal, and captures the image signal output from the image capturing device 1 to perform measurement. And an image processing apparatus 2 for executing various image processing.

【0059】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、転送制御部13と、出力バッファ14
と、転送仕様テーブル15とを含んでいる。そして、転
送パルス発生部12と転送制御部13と転送仕様テーブ
ル15とによって、本発明の駆動制御部が構成されてい
る。
The image pickup apparatus 1 has a CC as a solid-state image pickup device.
D image sensor 11 (abbreviated as “CCD” in the figure), transfer pulse generator 12, transfer controller 13, output buffer 14
And a transfer specification table 15. The transfer pulse generator 12, the transfer controller 13, and the transfer specification table 15 constitute a drive controller of the present invention.

【0060】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。
The image processing device 2 performs image processing for predetermined measurement using the image input unit 21 for A / D converting the video signal from the imaging device 1 and the digital image after the conversion process. It includes an image processing unit 22 and an output unit 23 for outputting the image processing result to the outside.

【0061】CCD撮像素子11は、本発明者が提案し
た新規な構成を有する。CCD撮像素子の受光面の画素
配列の一例が図2に模式的に示されている。なお、この
例にあっても、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。
The CCD image pickup device 11 has a novel configuration proposed by the present inventor. An example of a pixel array on the light receiving surface of the CCD image sensor is schematically shown in FIG. It should be noted that, even in this example, the size of the pixel is considerably exaggerated from the actual size.

【0062】同図において、Phは標準的な撮像装置で
あるデジタルスチルカメラの視野に対応して垂直方向7
88行×水平方向1077列のマトリクス状に配列され
た受光画素群を構成する各受光画素、VRは受光画素群
を構成する各受光画素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、A
outは水平シフトレジスタHR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。
In the figure, Ph denotes a vertical direction corresponding to the visual field of a digital still camera which is a standard image pickup device.
Each of the light receiving pixels constituting a light receiving pixel group arranged in a matrix of 88 rows × 1077 columns in the horizontal direction, and VR is a vertical line for vertically transferring the output of each light receiving pixel Ph constituting the light receiving pixel group for each column. The shift register HR receives a charge transferred from the vertical shift register VR in each column and transfers the charge in the horizontal direction.
Out is an output buffer for outputting the charges transferred from the horizontal shift register HR to the outside.

【0063】受光画素Phの中で図中ハッチングにて塗
りつぶされた受光画素Ph2は所謂オプティカルブラッ
ク画素(OB画素)であり、図中ハッチングにて塗りつ
ぶされていない白抜きの受光画素Ph1は光感応画素で
ある。それらの受光画素Ph1,Ph2はいずれもフォ
トダイオードを基本とする素子構造を有する。垂直並び
に水平シフトレジスタVR,HRはCCDを基本とする
素子構造を有する。
Among the light receiving pixels Ph, the light receiving pixel Ph2 filled with hatching in the figure is a so-called optical black pixel (OB pixel), and the white light receiving pixel Ph1 that is not filled with hatching in the figure is photosensitive. Pixel. Each of the light receiving pixels Ph1 and Ph2 has an element structure based on a photodiode. The vertical and horizontal shift registers VR and HR have an element structure based on a CCD.

【0064】先に述べたように、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した受光
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(殆どゼロ電荷相当)に固定されている。光感
応画素Ph1とはそのような特別の構造を採用しない通
常の受光画素のことで、その出力は受光量に応じた明レ
ベルとなる。
As described above, light cannot be received from the optical black pixel Ph2 by the light-shielding mask, no charge is accumulated even when light is received, or the charge accumulated by light reception is not taken out. The output of the pixel is always fixed to a prescribed dark level (corresponding to almost zero charge) regardless of the amount of received light. The photosensitive pixel Ph1 is a normal light receiving pixel that does not employ such a special structure, and its output is a light level corresponding to the amount of received light.

【0065】目的とする画素を、光感応画素Ph1では
なくて、オプティカルブラック画素Ph2とするための
方法としては、様々な方法が考えられる。第1の方法と
しては、目的とする受光画素を構成する光電変換素子
(例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等)
を遮光マスクで覆った構造とすることが挙げられる。具
体的には、半導体製造プロセスにおいて、受光画素を構
成するフォトダイオードの上に光を透過しないメタルマ
スクを形成することで遮光マスクを実現することができ
る。半導体製造プロセスの終了後の段階(例えば、製品
購入後の段階)において、デバイスの受光面上に光を透
過しないマスク(例えば、アルミ箔等)を張り付けるこ
とによっても、遮光マスクを実現することができる。
Various methods are conceivable as a method for making the target pixel an optical black pixel Ph2 instead of the photosensitive pixel Ph1. As a first method, a photoelectric conversion element (for example, a photodiode, a phototransistor, or the like) constituting a target light-receiving pixel is used.
Is covered with a light shielding mask. Specifically, in a semiconductor manufacturing process, a light-shielding mask can be realized by forming a metal mask that does not transmit light on a photodiode constituting a light-receiving pixel. Realizing a light-shielding mask also by pasting a light-impermeable mask (for example, aluminum foil) on the light-receiving surface of the device at a stage after the end of the semiconductor manufacturing process (for example, after a product purchase). Can be.

【0066】第2の方法としては、半導体製造プロセス
において、目的とする受光画素を構成するフォトダイオ
ードの素子構造それ自体を改変することで、当該素子を
受光不可乃至光電変換作用不能とすることが挙げられ
る。
As a second method, in a semiconductor manufacturing process, the element structure itself of a photodiode constituting a target light receiving pixel is modified so that the element cannot receive light or cannot perform photoelectric conversion. No.

【0067】第3の方法としては、半導体製造プロセス
において、目的とする受光画素を構成するフォトダイオ
ードから垂直シフトレジスタへの電荷移動路を切断する
ことが挙げられる。
A third method is to cut off a charge transfer path from a photodiode constituting a target light receiving pixel to a vertical shift register in a semiconductor manufacturing process.

【0068】第1乃至第3のいずれの方法を採用したと
しても、計測用の細長い長方形視野に合うような、水平
ライン総数の少ない(例えば、60〜70本程度)専用
のCCD撮像素子を初めから設計し直す場合よりは、設
計費用と設計時間を大幅に節減することができる。な
お、第1乃至第3の方法の併用も可能であることは言う
までもない。
Even if any of the first to third methods is adopted, a dedicated CCD image pickup device having a small number of horizontal lines (for example, about 60 to 70 lines), which fits into a long and narrow rectangular view for measurement, is first used. Design cost and design time can be greatly reduced compared to the case of redesigning from the beginning. It goes without saying that the first to third methods can be used together.

【0069】図2に戻って、マトリクス状に配列された
受光画素群は、水平ライン総数(788本)に比べて十
分に少ないライン本数(60本)の特定水平ライン帯H
LBに属する第1の画素群と、特定水平ライン帯HLB
に属さない第2の画素群とに分けられている。
Returning to FIG. 2, the light receiving pixel group arranged in a matrix has a specific horizontal line band H having a sufficiently small number of lines (60 lines) compared to the total number of horizontal lines (788 lines).
The first pixel group belonging to LB and the specific horizontal line band HLB
And a second pixel group that does not belong to.

【0070】すなわち、この例では、画面最上段から第
8番目の水平ラインから第67番目の水平ラインに至る
60本の水平ラインが特定水平ライン帯HLBとされ、
この特定水平ライン帯HLBに含まれる画素群が第1の
画素群とされている。また、画面最上段から第1番目の
水平ラインから第7番目の水平ラインに至る7本の水平
ライン帯、並びに、第68番目の水平ラインから最下段
である第788番目の水平ラインに至る721本の水平
ライン帯に含まれる画素群が第2の画素群とされてい
る。
That is, in this example, 60 horizontal lines from the eighth horizontal line to the 67th horizontal line from the top of the screen are defined as the specific horizontal line band HLB,
A pixel group included in the specific horizontal line band HLB is a first pixel group. Also, seven horizontal line bands from the top of the screen to the first horizontal line to the seventh horizontal line, and 721 from the 68th horizontal line to the 788th horizontal line at the bottom A pixel group included in the horizontal line band of the book is a second pixel group.

【0071】第1の画素群を構成する画素Phの全部又
は大部分は光感応画素Ph1とされており、かつ前記第
2の画素群を構成する画素Phの全部又は大部分(この
例では、全部)はオプティカルブラック画素Ph2とさ
れている。
All or most of the pixels Ph constituting the first pixel group are light-sensitive pixels Ph1, and all or most of the pixels Ph constituting the second pixel group (in this example, All) are optical black pixels Ph2.

【0072】より厳密に言えば、特定水平ライン帯HL
Bを構成する60本の水平ラインに属する画素の中で、
画面左縁部近傍の3本の垂直ラインに属する画素と画面
右縁部近傍の40本の垂直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1034本の垂直ラインに
属する画素は全て光感応画素Ph1とされている。その
結果、光感応画素領域(60行×1034列)は、その
周囲をオプティカルブラック画素領域により囲まれ、有
効画像領域の輪郭が明確化される。
More specifically, the specific horizontal line band HL
Among the pixels belonging to the 60 horizontal lines constituting B,
Pixels belonging to three vertical lines near the left edge of the screen and pixels belonging to 40 vertical lines near the right edge of the screen are all optical black pixels Ph2. Pixels belonging to 1034 vertical lines positioned at the center between the three vertical lines on the left edge and the 40 vertical lines on the right edge are all light-sensitive pixels Ph1. As a result, the photosensitive pixel area (60 rows × 1034 columns) is surrounded by the optical black pixel area, and the outline of the effective image area is clarified.

【0073】同CCD撮像素子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大小関係が実際の
画面縦横比で図3に示されている。同図に示されるよう
に、光感応画素領域(60行×1034列)は、受光面
全体(788行×1077列)のほんの一部を占めるに
過ぎないことが理解される。また、光感応画素領域を構
成する特定水平ライン帯HLBは、水平シフトレジスタ
HRの存在する画面最上段に近接して配置されているこ
とも理解される。さらに、受光面全体(788行×10
77列)の大部分はオプティカルブラック画素領域によ
り占められていることも理解される。
FIG. 3 shows the relationship between the size of the photosensitive pixel area and the size of the optical black pixel area in the CCD image sensor in terms of the actual screen aspect ratio. As shown in the figure, it is understood that the photosensitive pixel area (60 rows × 1034 columns) occupies only a part of the entire light receiving surface (788 rows × 1077 columns). It can also be understood that the specific horizontal line band HLB constituting the photosensitive pixel area is arranged close to the top of the screen where the horizontal shift register HR exists. Further, the entire light receiving surface (788 rows × 10
It is also understood that the majority of the (77 columns) are occupied by the optical black pixel area.

【0074】CCD撮像素子11の回路構成は、先に図
19を参照して説明した従来素子のそれと同様であり、
後述する転送パルス発生部12より出力される第1〜第
3の転送パルスTP1〜TP3を受けて動作する。
The circuit configuration of the CCD image pickup device 11 is the same as that of the conventional device described above with reference to FIG.
It operates by receiving first to third transfer pulses TP1 to TP3 output from a transfer pulse generator 12 described later.

【0075】すなわち、同CCD撮像素子において、外
部から第1の移送パルスTP1が与えられると、各垂直
ラインに属する画素Phの出力(光感応画素Ph1の場
合はシャッタ開期間の蓄積電荷、又オプティカルブラッ
ク画素Ph2の場合には規定の暗レベル相当のほぼゼロ
電荷)は隣接する垂直シフトレジスタVR1〜VRnの
該当ステージへと移送される。
That is, in the CCD image pickup device, when a first transfer pulse TP1 is given from the outside, the output of the pixel Ph belonging to each vertical line (in the case of the photosensitive pixel Ph1, the accumulated charge during the shutter open period, In the case of the black pixel Ph2, almost zero charge corresponding to a prescribed dark level) is transferred to the corresponding stage of the adjacent vertical shift register VR1 to VRn.

【0076】外部から第2の移送パルスTP2が与えら
れると、各垂直シフトレジスタVR1〜VRnは1ステ
ージ分だけシフトされ、各垂直シフトレジスタVR1〜
VRnの先頭ステージに格納された電荷は水平シフトレ
ジスタHRの該当ステージへと移送される。
When a second transfer pulse TP2 is externally applied, each of the vertical shift registers VR1 to VRn is shifted by one stage, and each of the vertical shift registers VR1 to VRn is shifted.
The charge stored in the first stage of VRn is transferred to the corresponding stage of the horizontal shift register HR.

【0077】外部から第3の移送パルスTP3が与えら
れると、水平シフトレジスタHRは1ステージ分だけシ
フトされ、水平シフトレジスタの先頭ステージに格納さ
れた電荷は出力部Aoutを介して外部へと出力され
る。
When a third transfer pulse TP3 is applied from the outside, the horizontal shift register HR is shifted by one stage, and the electric charge stored in the first stage of the horizontal shift register is output to the outside via the output section Aout. Is done.

【0078】次に、以上説明したCCD撮像素子の駆動
制御部の構成について説明する。この駆動制御部は、転
送パルス発生部12と転送制御部13とを主体として構
成されている。
Next, the configuration of the drive control section of the CCD image sensor described above will be described. This drive control unit is mainly configured by a transfer pulse generation unit 12 and a transfer control unit 13.

【0079】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、並びに、各水
平期間において第3の転送パルスTP3を1水平ライン
画素相当数だけ出力して外部へ画像データを出力するか
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、
又外部出力の有無は出力有無信号OEに変換され、転送
パルス発生部12に出力される。
The number-of-transfer-lines specifying unit 13 determines the number of lines of image data to be transferred in one horizontal period, and outputs the third transfer pulse TP3 in each horizontal period corresponding to one horizontal line pixel. This is for setting whether to output image data to the outside. The set number of transfer lines is 2
Are converted into bit line transfer line number signals L1 and L2,
The presence / absence of an external output is converted into an output presence / absence signal OE, which is output to the transfer pulse generator 12.

【0080】転送ライン数毎の転送ライン数信号L1,
L2並びに外部出力有無信号OEのデータ構成が図4
(a),(b)にそれぞれ示されている。同図に示され
るように、1,2,4,7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。また、出力有無信号OEについては、TP3
出力無しが「0」又TP3出力有りが「1」に設定され
ている。
The transfer line number signal L 1 for each transfer line number
FIG. 4 shows a data configuration of L2 and the external output presence / absence signal OE.
(A) and (b) respectively. As shown in the figure, for each of the number of transfer lines 1, 2, 4, and 7,
Codes “00”, “10”, “01”, and “11” are assigned, respectively, and the upper bit of the code is set as L1 and the lower bit is set as L2. Further, the output presence / absence signal OE is determined by TP3
No output is set to "0" and TP3 output is set to "1".

【0081】転送パルス発生部12における第1、第
2、第3の転送パルスTP1、TP2、TP3の生成部
の内部構成が図5に示されている。そのうち、第1の転
送パルス生成部には、外部から与えられる垂直期間開始
指令XVDに応答して画素電荷転用の第1の転送パルス
TP1を生成出力するタイミング発生部121が含まれ
ている。
FIG. 5 shows the internal configuration of the generation unit of the first, second, and third transfer pulses TP1, TP2, and TP3 in the transfer pulse generation unit 12. The first transfer pulse generator includes a timing generator 121 which generates and outputs a first transfer pulse TP1 for pixel charge conversion in response to an externally applied vertical period start command XVD.

【0082】第2の転送パルス生成部には、4個のタイ
ミング発生部122a,122b,122c,122d
と、各タイミング発生部122a〜122dからのパル
ス列を選択的に出力するマルチプレクサ123とが含ま
れている。
The second transfer pulse generator has four timing generators 122a, 122b, 122c, 122d.
And a multiplexer 123 for selectively outputting a pulse train from each of the timing generators 122a to 122d.

【0083】各タイミング発生部122a〜122d
は、それぞれ1,2,4,7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122a〜12
2dからの転送パルスTP2の出力態様が図6に示され
ている。
Each of the timing generators 122a to 122d
Are used for transfer of 1, 2, 4, and 7 lines, respectively, and within a period having the same length as the horizontal period of the normal video standard, the second transfer pulse TP2 corresponding to the number of corresponding transfer lines is used. Is output. Each of the timing generators 122a to 122
The output form of the transfer pulse TP2 from 2d is shown in FIG.

【0084】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122aは、水平ブランキング期間内
に1個のパルスを出力する。
As shown in the figure, the one-line transfer timing generator 122a outputs one pulse during the horizontal blanking period.

【0085】2ライン転送用のタイミング発生部122
bは、水平ブランキング期間内に2個のパルスを出力す
る。
Timing generator 122 for two-line transfer
b outputs two pulses during the horizontal blanking period.

【0086】4ライン転送用のタイミング発生部122
cは、水平ブランキング期間内に2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。
Timing generator 122 for 4-line transfer
c outputs two pulses during the horizontal blanking period and two pulses outside the horizontal blanking period.

【0087】7ライン転送用のタイミング発生部122
dは、水平ブランキング期間内に2個のパルスを、また
水平ブランキング期間外に5個のパルスを出力する。
Timing generator 122 for 7-line transfer
d outputs two pulses during the horizontal blanking period and five pulses outside the horizontal blanking period.

【0088】マルチプレクサ123は、これらタイミン
グ発生部122a〜122dの中から転送ライン数信号
L1,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。
The multiplexer 123 selects a timing generator for the number of transfer lines indicated by the transfer line number signals L1 and L2 from the timing generators 122a to 122d, and changes the input path of the signal to the CCD image pickup device 11. Connect to output path. As a result, the output pulse of the selected timing generator is adopted as the transfer pulse TP2 and is supplied to the CCD image sensor 11.

【0089】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〜7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1画
面分の電荷の出力期間毎にパルス信号を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。
Although not shown here, the generation unit of the first transfer pulse TP1 is also composed of four timing generation units for each number of transfer lines and a multiplexer, similarly to the above. The one-line transfer timing generator outputs one pulse signal at a timing based on a normal video standard, whereas the two- to seven-line transfer timing generators are determined by the number of transfer lines. One pulse signal is output every output period of one screen charge.
As described above, the multiplexer outputs the transfer line number signal L1,
By selecting the timing generation section corresponding to L2, the output pulse of the timing generation section becomes the transfer pulse T
It is output as P1 and given to the CCD image sensor 11.

【0090】第3の転送パルス生成部には、1ライン画
素相当数分の第3の転送パルスTP3を生成出力するタ
イミング発生部124と、出力有無信号OEに応答して
第3の転送パルスTP3の外部出力可否を制御するゲー
ト回路125が含まれている。出力有無信号OEが
「1」のときにゲート125は開き、出力有無信号OE
が「0」のとき、ゲート125は閉じる。
The third transfer pulse generator includes a timing generator 124 for generating and outputting a third transfer pulse TP3 corresponding to one line pixel, and a third transfer pulse TP3 in response to the output presence / absence signal OE. , And a gate circuit 125 for controlling whether or not external output is possible. When the output presence / absence signal OE is “1”, the gate 125 opens, and the output presence / absence signal OE is output.
Is "0", the gate 125 is closed.

【0091】図2を参照して先に説明したように、この
実施形態のCCD撮像素子11にあっては、受光面上の
8〜67ラインの60ラインが光感応画素領域(有効画
像領域と)とされ、1〜7ラインの7ライン並びに68
〜788の720ラインが前段及び後段のオプティカル
ブラック画素領域(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。そのための高速画像読出方式としては、
2種類の方式が考えられる。
As described above with reference to FIG. 2, in the CCD image pickup device 11 of this embodiment, 60 lines of 8 to 67 lines on the light receiving surface are photosensitive pixel areas (effective image areas and ) And 7 lines 1 to 7 and 68
720 lines from 788 to 788 are optical black pixel areas (unnecessary image areas) in the first and second stages. In order to realize a visual measurement device with good responsiveness, it is necessary to read out such one-screen image data (signal charge) as quickly as possible without destroying the data of the effective image area. As a high-speed image reading method for that,
Two types are possible.

【0092】第1の高速画像読出方式では、前記駆動制
御部は、毎垂直期間の初めに、受光画素Phから各列の
垂直シフトレジスタVR1〜VRnへと信号電荷を取り
込ませる信号電荷取込処理と、前段オプティカルブラッ
ク画素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジスタ
VR1〜VRn上の信号電荷を水平シフトレジスタHR
へと落し込ませる前段オプティカルブラック画素領域対
応処理と、光感応画素領域から取り込まれた各列の垂直
シフトレジスタVR1〜VRn上の信号電荷を、各列の
垂直シフトレジスタVR1〜VRnの転送と水平シフト
レジスタHRの転送とを適宜に連繋して外部に読み出さ
せる光感応画素領域対応処理とを、後段オプティカルブ
ラック画素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジ
スタVR1〜VRn上の信号電荷を水平シフトレジスタ
HRへと落し込ませる後段オプティカルブラック画素領
域対応処理を途中に挟むことなく繰り返すように構成さ
れ、それにより、後段オプティカルブラック画素領域対
応処理を行わない分だけ、1画面読出周期を短縮する。
In the first high-speed image reading method, the drive control section performs a signal charge capturing process for capturing signal charges from the light receiving pixels Ph to the vertical shift registers VR1 to VRn of each column at the beginning of each vertical period. And the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken in from the preceding optical black pixel area are transferred to the horizontal shift register HR.
And the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column captured from the photosensitive pixel region are transferred to the vertical shift registers VR1 to VRn of each column and horizontally. The transfer of the shift register HR is appropriately linked to the light-sensitive pixel area corresponding processing for reading out to the outside, and the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken in from the subsequent optical black pixel area are horizontally transferred. The second-stage optical black pixel region corresponding process to be dropped into the shift register HR is configured to be repeated without being interposed therebetween, thereby shortening the one-screen read cycle by the amount that the second-stage optical black pixel region corresponding process is not performed. .

【0093】第2の高速画像読出方式では、前記駆動制
御部は、毎垂直期間の初めに、受光画素から各列の垂直
シフトレジスタVR1〜VRnへと信号電荷を取り込ま
せる信号電荷取込処理と、前段オプティカルブラック画
素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジスタVR
1〜VRn上の信号電荷を水平シフトレジスタHRへと
高速に落し込ませる前段オプティカルブラック画素領域
対応処理と、光感応画素領域から取り込まれた各列の垂
直シフトレジスタVR1〜VRn上の信号電荷を、各列
の垂直シフトレジスタVR1〜VRnの転送と水平シフ
トレジスタHRの転送とを適宜に連繋して外部に読み出
す光感応画素領域対応処理と、後段オプティカルブラッ
ク画素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジスタ
VR1〜VRn上の信号電荷を水平シフトレジスタHR
へと高速に落し込ませる後段オプティカルブラック画素
領域対応処理とを、繰り返し実行するように構成されて
おり、それにより、前段並びに後段のオプティカルブラ
ック画素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジス
タVR1〜VRn上の信号電荷を水平シフトレジスタH
Rに高速に落とし込ませる分だけ、1画面読出周期を短
縮する。
In the second high-speed image reading method, the drive control section performs a signal charge capturing process for capturing signal charges from the light receiving pixels to the vertical shift registers VR1 to VRn of each column at the beginning of each vertical period. , Vertical shift register VR of each column fetched from the preceding optical black pixel area
The first-stage optical black pixel area corresponding processing for rapidly dropping the signal charges on the horizontal shift register HR into the horizontal shift registers HR, and the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken in from the photosensitive pixel area. The transfer of the vertical shift registers VR1 to VRn of each column and the transfer of the horizontal shift register HR are appropriately connected to each other to read out the light-sensitive pixel region, and the vertical shift of each column taken from the subsequent optical black pixel region. The signal charges on the shift registers VR1 to VRn are transferred to the horizontal shift register HR.
And a subsequent stage optical black pixel region corresponding process for causing the vertical shift registers VR1 to VR1 of the respective columns taken in from the preceding stage and the subsequent stage optical black pixel regions. The signal charge on VRn is transferred to the horizontal shift register H
The one-screen reading cycle is shortened by the amount that is dropped into R at high speed.

【0094】第1の高速画像読出方式の具体的な一例を
図7〜図12を参照して説明する。この例にあっては、
駆動制御部(転送パルス発生部12と転送制御部13と
で構成される)は、信号電荷取込処理(A)と前段オプ
ティカルブラック画素対応処理(B)と光感応画素領域
対応処理(C)とを、後段オプティカルブラック画素領
域対応処理(D)を途中に挟むことなく繰り返す。
A specific example of the first high-speed image reading method will be described with reference to FIGS. In this example,
The drive control unit (constituted by the transfer pulse generation unit 12 and the transfer control unit 13) includes a signal charge capture process (A), a pre-stage optical black pixel process (B), and a photosensitive pixel region process (C). Are repeated without interposing the post-stage optical black pixel region correspondence processing (D).

【0095】ここで、信号電荷取込処理(A)とは、毎
垂直期間の初めに、受光画素Ph(m,n)から各列の
垂直シフトレジスタVR1〜VRnへと信号電荷を取り
込ませる処理である。
Here, the signal charge taking-in process (A) is a process of taking in signal charges from the light receiving pixels Ph (m, n) to the vertical shift registers VR1 to VRn of each column at the beginning of each vertical period. It is.

【0096】また、前段オプティカルブラック画素対応
処理(B)とは、前段オプティカルブラック画素領域
(1〜7ライン)から取り込まれた各列の垂直シフトレ
ジスタVR1〜VRn上の信号電荷を水平シフトレジス
タHRへと落し込ませる処理である。
The preceding-stage optical black pixel corresponding processing (B) means that the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken from the preceding-stage optical black pixel region (1 to 7 lines) are converted into horizontal shift registers HR. This is the process of dropping

【0097】また、光感応画素領域対応処理(C)と
は、光感応画素領域(8〜67ライン)から取り込まれ
た各列の垂直シフトレジスタVR1〜VRn上の信号電
荷を、各列の垂直シフトレジスタVR1〜VRnの転送
と水平シフトレジスタHRの転送とを適宜に連繋して外
部に読み出させる光感応画素領域対応処理である。
The photosensitive pixel area correspondence processing (C) means that the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken from the photosensitive pixel area (8 to 67 lines) are read out of each column. This is a light-sensitive pixel area corresponding process in which the transfer of the shift registers VR1 to VRn and the transfer of the horizontal shift register HR are appropriately linked to be read out to the outside.

【0098】さらに、後段オプティカル画素領域対応処
理(D)とは、後段オプティカルブラック画素領域(6
8〜788ライン)から取り込まれた各列の垂直シフト
レジスタVR1〜VRn上の信号電荷を水平シフトレジ
スタHRへと落し込ませる後処理である。
Further, the post-stage optical pixel region correspondence processing (D) is a process of the post-stage optical black pixel region (6).
This is post-processing in which signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken in from 8 to 788 lines) are dropped into the horizontal shift register HR.

【0099】前段オプティカルブラック画素領域対応処
理(B)は、この例では、1水平期間毎に7段の連続垂
直転送を行う動作を含んでいる。そして、この1水平期
間毎に7段の連続垂直転送を行う動作は、水平シフトレ
ジスタの転送を当該水平期間中に停止したまで行なわれ
る(図9参照、図10参照)。
The preceding-stage optical black pixel area correspondence processing (B) in this example includes an operation of performing seven-stage continuous vertical transfer every one horizontal period. The operation of performing the seven-stage continuous vertical transfer for each horizontal period is performed until the transfer of the horizontal shift register is stopped during the horizontal period (see FIGS. 9 and 10).

【0100】光感応画素領域対応処理(C)は、この例
では、2段の連続垂直転送動作と1水平ライン画素数に
相当する段数の連続水平転送動作とを、1水平期間内に
おいて時間帯を前後にずらして行わせる処理を含んでい
る。後述するように、この例では、2段の連続垂直転送
動作は水平ブランキング期間内に行われる(図9、図1
1参照)。
In this example, the light-sensitive pixel area correspondence processing (C) includes a two-stage continuous vertical transfer operation and a continuous horizontal transfer operation of the number of stages corresponding to one horizontal line pixel in a time zone within one horizontal period. Is shifted back and forth. As will be described later, in this example, the two-stage continuous vertical transfer operation is performed during the horizontal blanking period (see FIGS. 9 and 1).
1).

【0101】この第1の高速画像読出方式にて使用され
る転送仕様テーブル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、この転送仕様テーブル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
ライン数並びに出力有無の設定値が、転送ライン数信号
L1,L2の形式により記憶されている。
FIG. 7 shows a setting example of the transfer specification table 15 used in the first high-speed image reading method. As shown in FIG.
, The number of transfer lines and the set value of the presence / absence of output in each horizontal period are stored in the form of transfer line number signals L1 and L2 in association with the horizontal period counter value indicating the number of horizontal periods. ing.

【0102】この例は、前段オプティカルブラック画素
領域に対応する映像信号を1水平期間に7ライン連続し
て転送し、続く光感応画素領域に対応する映像信号を1
水平期間毎に2ラインずつ転送するように設定した例で
あって、最初の1回の水平期間における転送ライン数を
7ラインとした後、2〜31番目の水平期間における転
送ラインを2ラインに設定している。また、水平転送に
よる出力の有無については、最初の1回の水平期間にお
ける出力有無は『無し』、その後、2〜31番目の水平
期間における出力有無は『有り』とされる。
In this example, a video signal corresponding to the preceding optical black pixel region is transferred continuously for seven lines in one horizontal period, and a video signal corresponding to the following photosensitive pixel region is transferred to one line.
This is an example in which two lines are transferred every horizontal period. After setting the number of transfer lines in the first one horizontal period to seven, the transfer lines in the second to 31st horizontal periods are changed to two lines. You have set. Regarding the presence / absence of the output by the horizontal transfer, the presence / absence of the output in the first one horizontal period is “absent”, and the presence / absence of the output in the second to 31st horizontal periods is “present”.

【0103】図1に戻って、転送制御部13は、各水平
期間毎に転送仕様テーブル15に記憶された各転送ライ
ン数信号L1,L2並びに出力有無信号OEの設定値を
読み込んで、各転送ライン数信号L1,L2並びに出力
有無信号OE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、転送仕様テーブル15にセットされた水平期間カウ
ンタのMAX値(図7では「31」)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31/788の時間間隔で転送パル
スTP1を出力することになる)。
Returning to FIG. 1, the transfer control unit 13 reads the set values of the transfer line number signals L1 and L2 and the output presence / absence signal OE stored in the transfer specification table 15 for each horizontal period, and The line number signals L1 and L2 and the output presence / absence signal OE are set to levels according to the set values, and output to the transfer pulse generator 12. Transfer pulse generator 12
Sets the output timing of the first transfer pulse based on the MAX value ("31" in FIG. 7) of the horizontal period counter set in the transfer specification table 15 (that is, 31/788 of the vertical period of the video standard). The transfer pulse TP1 is output at time intervals).

【0104】転送パルス発生部12は、各水平期間毎
に、転送制御部13より与えられた転送ライン数信号L
1,L2並びに出力有無信号OEに基づき第2の転送パ
ルスTP2の出力回数並びに第3の転送パルスTP3の
出力有無を設定して、CCD撮像素子11に対する一連
の制御を実施する。
The transfer pulse generator 12 outputs the transfer line number signal L given by the transfer controller 13 for each horizontal period.
The number of outputs of the second transfer pulse TP2 and the presence or absence of the third transfer pulse TP3 are set based on 1, L2 and the output presence / absence signal OE, and a series of controls on the CCD image sensor 11 are performed.

【0105】なお、画像処理装置2は、必要に応じて画
像処理部22より転送仕様テーブル15の各転送ライン
数並びに出力有無の値を設定するように構成される。
The image processing apparatus 2 is configured to set the number of each transfer line in the transfer specification table 15 and the value of the presence or absence of output from the transfer specification table 15 as necessary.

【0106】転送制御部13において実行される転送制
御処理の概略が図8のフローチャートに示されている。
なお、この転送制御処理は、転送パルス発生部12から
到来する水平期間開始信号HD(図9参照)の到来に応
答して起動される。その後の一連の動作は、転送制御部
13に内蔵される水平期間カウンタLCの値に基づき周
期的に繰り返される。
The outline of the transfer control processing executed in the transfer control unit 13 is shown in the flowchart of FIG.
This transfer control process is started in response to the arrival of the horizontal period start signal HD (see FIG. 9) coming from the transfer pulse generator 12. A series of subsequent operations are periodically repeated based on the value of the horizontal period counter LC incorporated in the transfer control unit 13.

【0107】今仮に、水平期間カウンタLCがクリアさ
れていると想定する。この状態において、水平期間開始
信号HDが到来すると、図8の処理が起動されて、水平
期間カウンタLCの値は「0」から「1」へとカウント
アップされる(ステップ801)。
It is now assumed that the horizontal period counter LC has been cleared. In this state, when the horizontal period start signal HD arrives, the processing of FIG. 8 is started, and the value of the horizontal period counter LC is counted up from "0" to "1" (step 801).

【0108】水平期間カウンタLCの値が「1」になる
と、カウント値「1」を引数として転送仕様テーブル1
5が参照され、これにより転送ライン数信号L1,L2
並びに出力有無信号OEの設定値が読み出される。図4
の換算表から明らかように、このとき、転送ライン数は
「7」となり、水平転送による外部出力は「無し」とさ
れる(ステップ802)。
When the value of the horizontal period counter LC becomes "1", the transfer specification table 1 is used with the count value "1" as an argument.
5 is referred to, whereby the transfer line number signals L1, L2
The set value of the output presence / absence signal OE is read. FIG.
At this time, the number of transfer lines is "7", and the external output by horizontal transfer is "none" at this time (step 802).

【0109】転送仕様テーブル15から読み出された設
定値の内容に応じて、転送ライン数信号L1,L2並び
に水平転送有無信号OEの値は、L1=1,L2=1,
OE=0にそれぞれ設定される(ステップ803)。す
ると、図9並びに図10に示されるように、カウント値
「1」に対応する最初の水平期間では、水平転送用の第
3の転送パルスを出力することなく、垂直転送用の第2
の転送パルスだけが7個連続して転送パルス発生部12
から出力される。その結果、映像信号中にはなにも出力
されない(空状態)ものの、水平シフトレジスタHRの
各ステージには、1〜7ラインの7ライン分の電荷が落
とし込まれて重畳される。その後、処理は終了して(ス
テップ804NO)、次の水平期間開始信号HDの到来
を待機する状態となる。
According to the contents of the set values read from the transfer specification table 15, the values of the transfer line number signals L1, L2 and the horizontal transfer presence / absence signal OE are L1 = 1, L2 = 1,
OE = 0 is set (step 803). Then, as shown in FIGS. 9 and 10, in the first horizontal period corresponding to the count value “1”, the second transfer pulse for vertical transfer is not output without outputting the third transfer pulse for horizontal transfer.
The transfer pulse generator 12 has only seven transfer pulses
Output from As a result, although no signal is output in the video signal (empty state), charges of seven lines 1 to 7 are dropped and superimposed on each stage of the horizontal shift register HR. Thereafter, the process ends (NO in step 804), and a state is made to wait for the next horizontal period start signal HD to arrive.

【0110】2番目の水平期間開始信号HDが到来する
と、図8の処理が起動されて、水平期間カウンタLCの
値は「1」から「2」へとカウントアップされる(ステ
ップ801)。
When the second horizontal period start signal HD arrives, the process of FIG. 8 is started, and the value of the horizontal period counter LC is counted up from "1" to "2" (step 801).

【0111】水平期間カウンタLCの値が「2」になる
と、カウント値「2」を引数として転送仕様テーブル1
5が参照され、これにより転送ライン数信号L1,L2
並びに出力有無信号OEの設定値が読み出される。図4
の換算表から明らかように、このとき、転送ライン数は
「2」となり、水平転送による外部出力は「有り」とさ
れる(ステップ802)。
When the value of the horizontal period counter LC becomes "2", the transfer specification table 1 is used with the count value "2" as an argument.
5 is referred to, whereby the transfer line number signals L1, L2
The set value of the output presence / absence signal OE is read. FIG.
As is clear from the conversion table, the number of transfer lines is "2" at this time, and the external output by horizontal transfer is "present" (step 802).

【0112】転送仕様テーブル15から読み出された設
定値の内容に応じて、転送ライン数信号L1,L2並び
に水平転送有無信号OEの値は、L1=0,L2=1,
OE=1にそれぞれ設定される(ステップ803)。す
ると、図9並びに図11に示されるように、カウント値
「2」に対応する2番目の水平期間では、転送パルス発
生部12からは、垂直転送用の第2の転送パルスTP2
が水平ブランキング期間中に2個出力されたのち、水平
ブランキング期間の終了を待って、水平転送用の第3の
転送パルスTP3が1水平ライン画素相当数だけ出力さ
れる。
In accordance with the contents of the set values read from the transfer specification table 15, the values of the transfer line number signals L1, L2 and the horizontal transfer presence / absence signal OE are L1 = 0, L2 = 1,
OE = 1 is set (step 803). Then, as shown in FIGS. 9 and 11, in the second horizontal period corresponding to the count value “2”, the transfer pulse generation unit 12 outputs the second transfer pulse TP2 for vertical transfer.
Are output during the horizontal blanking period, and after the end of the horizontal blanking period, third transfer pulses TP3 for horizontal transfer are output by the number corresponding to one horizontal line pixel.

【0113】第2の転送パルスTP2が水平ブランキン
グ期間中に2個出力されると、水平シフトレジスタHR
の各ステージに蓄積された1〜7ラインの7ライン分の
電荷の上に、さらに、8,9ラインの2ライン分の電荷
が落とし込まれ、全体として1〜9ラインの9ライン分
の電荷が重畳される。その後、水平転送用の第3の転送
パルスTP3が1水平ライン画素相当数だけ出力される
と、上記の重畳された9ライン分の電荷は映像信号中に
出力される。図9にハッチングにて又図11に点線で囲
んで示されるように、この9ライン分の電荷が重畳され
た映像信号部分は、OB不要映像信号となる。結果とし
て、映像信号中の最初の2ラインは無効画像部分とな
る。その後、処理は終了して(ステップ804NO)、
次の水平期間開始信号HDの到来を待機する状態とな
る。
When two second transfer pulses TP2 are output during the horizontal blanking period, the horizontal shift register HR
In addition, two lines of 8, 9 lines are further dropped on the electric charges of 7 lines of 1 to 7 lines accumulated in each stage, and the electric charges of 9 lines of 1 to 9 lines as a whole are dropped. Are superimposed. Thereafter, when the third transfer pulse TP3 for horizontal transfer is output by the number corresponding to one horizontal line pixel, the above-described superimposed charges for nine lines are output in the video signal. As shown by hatching in FIG. 9 and surrounded by a dotted line in FIG. 11, the video signal portion on which the charges for the nine lines are superimposed becomes an OB unnecessary video signal. As a result, the first two lines in the video signal are invalid image portions. Thereafter, the process ends (step 804 NO),
It is in a state of waiting for the arrival of the next horizontal period start signal HD.

【0114】3番目の水平期間開始信号HDが到来する
と、図8の処理が起動されて、水平期間カウンタLCの
値は「2」から「3」へとカウントアップされる(ステ
ップ801)。
When the third horizontal period start signal HD arrives, the process of FIG. 8 is started, and the value of the horizontal period counter LC is counted up from "2" to "3" (step 801).

【0115】水平期間カウンタLCの値が「3」になる
と、カウント値「3」を引数として転送仕様テーブル1
5が参照され、これにより転送ライン数信号L1,L2
並びに出力有無信号OEの設定値が読み出される。図4
の換算表から明らかように、このときも転送ライン数は
「2」となり、水平転送による外部出力は「有り」とさ
れる(ステップ802)。
When the value of the horizontal period counter LC becomes "3", the transfer specification table 1 is used with the count value "3" as an argument.
5 is referred to, whereby the transfer line number signals L1, L2
The set value of the output presence / absence signal OE is read. FIG.
As is clear from the conversion table, the number of transfer lines is also "2" at this time, and the external output by horizontal transfer is determined to be "present" (step 802).

【0116】転送仕様テーブル15から読み出された設
定値の内容に応じて、転送ライン数信号L1,L2並び
に水平転送有無信号OEの値は、L1=0,L2=1,
OE=1にそれぞれ設定される(ステップ803)。す
ると、図9並びに図11に示されるように、カウント値
「3」に対応する3番目の水平期間では、転送パルス発
生部12からは、垂直転送用の第2の転送パルスTP2
が水平ブランキング期間中に2個出力されたのち、水平
ブランキング期間の終了を待って、水平転送用の第3の
転送パルスTP3が1水平ライン画素相当数だけ出力さ
れる。
According to the contents of the set values read from the transfer specification table 15, the values of the transfer line number signals L1, L2 and the horizontal transfer presence / absence signal OE are L1 = 0, L2 = 1,
OE = 1 is set (step 803). Then, as shown in FIG. 9 and FIG. 11, in the third horizontal period corresponding to the count value “3”, the transfer pulse generator 12 outputs the second transfer pulse TP2 for vertical transfer.
Are output during the horizontal blanking period, and after the end of the horizontal blanking period, third transfer pulses TP3 for horizontal transfer are output by the number corresponding to one horizontal line pixel.

【0117】第2の転送パルスTP2が水平ブランキン
グ期間中に2個出力されると、水平シフトレジスタHR
の空の状態にある各ステージには、10,11ラインの
2ライン分の電荷が落とし込まれて重畳される。このと
き、水平シフトレジスタHRの各ステージ上の電荷は、
2ライン分が重畳されているとは言え、未だ、原画像の
特徴を十分に残している。その後、水平転送用の第3の
転送パルスTP3が1水平ライン画素相当数だけ出力さ
れると、上記の重畳された2ライン分の電荷は映像信号
中に出力される。図9および図11に示されるように、
この10〜11の2ライン分の電荷が重畳された映像信
号部分は、有効映像信号となる。
When two second transfer pulses TP2 are output during the horizontal blanking period, the horizontal shift register HR
In each of the stages in the empty state, the electric charges of two lines of 10, 11 lines are dropped and superimposed. At this time, the charge on each stage of the horizontal shift register HR is:
Although the two lines are superimposed, the features of the original image still remain sufficiently. Thereafter, when the third transfer pulse TP3 for horizontal transfer is output by the number corresponding to one horizontal line pixel, the above-mentioned superposed charges for two lines are output in the video signal. As shown in FIGS. 9 and 11,
The video signal portion on which the charges for the two lines 10 to 11 are superimposed becomes an effective video signal.

【0118】以後、4番目〜31番目の水平期間開始信
号HDが到来したときの動作は、3番目の垂直期間開始
信号HDが到来したときの動作と同様である。そのた
め、4番目〜31番目の垂直期間開始信号HDの到来に
際しては、図9および図11に示されるように、12,
13ライン、14,15ライン、〜66,67ラインの
各2ラインが重畳された映像信号が順次に出力される。
Thereafter, the operation when the fourth to 31st horizontal period start signals HD arrive is the same as the operation when the third vertical period start signal HD arrives. Therefore, when the fourth to 31st vertical period start signals HD arrive, as shown in FIG. 9 and FIG.
Video signals in which two lines of 13 lines, 14, 15 lines, and 66 to 67 lines are superimposed are sequentially output.

【0119】31番目の水平期間開始信号が到来する
と、ラインカウンタLCの値が最大値に達して(ステッ
プ804YES)、垂直期間開始指令XVDが出力され
(ステップ805)、その後、水平期間カウンタLCの
内容は「0」にクリアされる(ステップ806)。この
垂直期間開始指令XVDを受けて、転送パルス発生部1
2から画素電荷取込用の第1の転送パルスTP1が出力
され、以後、68〜788ラインの信号電荷は垂直シフ
トレジスタVR1〜VRn上に取り残したまま、以上説
明した1番目乃至31番目の水平期間開始信号到来時の
処理が繰り返される。
When the 31st horizontal period start signal arrives, the value of the line counter LC reaches the maximum value (step 804 YES), and a vertical period start command XVD is output (step 805). The content is cleared to "0" (step 806). In response to the vertical period start command XVD, the transfer pulse generator 1
2 outputs a first transfer pulse TP1 for taking in pixel charges. Thereafter, the signal charges of lines 68 to 788 are left on the vertical shift registers VR1 to VRn while the first to 31st horizontal lines described above are left. The processing when the period start signal arrives is repeated.

【0120】2番目以降の画素電荷取込用の転送パルス
TP1が出力されると、各受光画素Ph(m,n)から
各列の垂直シフトレジスタVR1〜VRnに対して、再
び、信号電荷が取り込まれる。このとき、光感応画素領
域に位置する垂直シフトレジスタVR1〜VRnの各ス
テージには、後段オプティカルブラック画素領域から転
送されてきた電荷が存在する筈である。しかし、この後
段オプティカルブラック画素領域からの電荷は極めて僅
か若しくはゼロに等しいものであるから、その上に有効
画像電荷が取り込まれて重畳されたとしても、所謂二重
取り現象のために有効画像が劣化する虞はない。すなわ
ち、後段オプティカルブラック画素領域からの電荷の上
に上書きしても二重取り現象は生じないのである。
When the transfer pulse TP1 for capturing the second and subsequent pixel charges is output, the signal charges are again supplied from the light receiving pixels Ph (m, n) to the vertical shift registers VR1 to VRn in each column. It is captured. At this time, electric charges transferred from the subsequent optical black pixel region should exist in each stage of the vertical shift registers VR1 to VRn located in the photosensitive pixel region. However, since the charge from the subsequent optical black pixel region is very small or equal to zero, even if the effective image charge is taken in and superimposed thereon, the effective image is deteriorated due to the so-called double removal phenomenon. There is no fear. That is, even if the charge is overwritten on the charge from the subsequent optical black pixel region, the double take-off phenomenon does not occur.

【0121】したがって、この第1の高速画像読出方式
によれば、68〜788ラインの信号電荷を垂直シフト
レジスタVR1〜VRn上に取り残したまま、次の撮影
に移ることができるため、単位時間毎の撮影コマ数を増
加させて、所謂高速撮影が可能となる。
Therefore, according to the first high-speed image reading method, it is possible to proceed to the next photographing while leaving the signal charges of 68 to 788 lines on the vertical shift registers VR1 to VRn. By increasing the number of frames to be shot, so-called high-speed shooting becomes possible.

【0122】第1の高速画像読出方式を採用して取得さ
れた1画面分の画像データが図12に表にして示されて
いる。同図に示されるように、1〜2ラインの2ライン
分が無効画像とされ、3〜31ラインの29ライン分が
有効画像とされる。
FIG. 12 is a table showing image data for one screen obtained by adopting the first high-speed image reading method. As shown in the drawing, two lines of 1-2 lines are regarded as invalid images, and 29 lines of 3-31 lines are regarded as valid images.

【0123】このようにして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。なお、この特徴量計測処理の
具体的な内容は、ビジュアル計測装置が変位センサ、3
Dセンサ、測長センサ、バーコードリーダ等のいずれに
相当するかで決定される。
When the image data generated in this manner is taken into the image processing apparatus 2, the image processing section 22 applies, for example, a binarization process to the image data in the effective image area.
After extracting an object on the image by using a method such as an edge extraction process, feature amounts such as an area and a position of a center of gravity of the extracted object are measured. It should be noted that the specific contents of the feature amount measurement processing are as follows.
It is determined depending on which of the D sensor, the length measuring sensor, the bar code reader, and the like corresponds.

【0124】このとき、1画面分の画像データは通常の
約1/25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。
At this time, since the image data for one screen is taken in about 1/25 of the normal time, the time required for image input is greatly reduced, and the processing efficiency is improved. In addition, since the charges are not saturated on the horizontal shift register HR, there is no possibility that the image in the effective image area is deteriorated due to the occurrence of smear due to the saturation. In addition, for an effective image area that requires detailed processing, image data having the same resolution as image data generated by a normal video standard can be obtained, so that the accuracy of the measurement processing can be maintained.

【0125】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。
Thereafter, if necessary, the result of the measurement is compared with a preset reference value to judge the quality of the object. The measurement result and the determination result are output to an external device such as a monitor via the output unit 23.

【0126】つぎに、第2の高速画像読出方式の具体的
な一例を図13〜図15を参照して説明する。この例に
あっては、駆動制御部(転送パルス発生部12と転送制
御部13とで構成される)は、信号電荷取込処理(A)
と前段オプティカルブラック画素領域対応処理(B)と
光感応画素領域対応処理(C)と後段オプティカルブラ
ック画素領域対応処理(D)とを、繰り返し実行するよ
うに構成されており、それにより、前段並びに後段のオ
プティカルブラック画素領域(B),(D)から取り込
まれた各列の垂直シフトレジスタVR1〜VRn上の信
号電荷を水平シフトレジスタHRに高速に落とし込ませ
る分だけ、1画面読出周期を短縮する。
Next, a specific example of the second high-speed image reading method will be described with reference to FIGS. In this example, the drive control unit (including the transfer pulse generation unit 12 and the transfer control unit 13) performs the signal charge capturing process (A).
And the preceding optical black pixel region corresponding process (B), the photosensitive pixel region corresponding process (C), and the subsequent optical black pixel region corresponding process (D) are configured to be repeatedly executed. The one-screen read cycle is shortened by the amount that the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken in from the subsequent optical black pixel areas (B) and (D) are quickly dropped into the horizontal shift register HR. I do.

【0127】ここで、信号電荷取込処理(A)とは、毎
垂直期間の初めに、受光画素Ph(m,n)から各列の
垂直シフトレジスタVR1〜VRnへと信号電荷を取り
込ませる処理である。
Here, the signal charge taking-in process (A) is a process of taking in signal charges from the light receiving pixels Ph (m, n) to the vertical shift registers VR1 to VRn of each column at the beginning of each vertical period. It is.

【0128】前段オプティカルブラック画素領域対応処
理(B)とは、前段オプティカルブラック画素領域から
取り込まれた各列の垂直シフトレジスタVR1〜VRn
上の信号電荷を水平シフトレジスタHRへと高速に落し
込ませる処理である。
The preceding-stage optical black pixel area corresponding processing (B) means the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken in from the preceding-stage optical black pixel area.
This is a process of dropping the upper signal charge into the horizontal shift register HR at a high speed.

【0129】光感応画素領域対応処理(C)とは、光感
応画素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジスタ
VR1〜VRn上の信号電荷を、各列の垂直シフトレジ
スタVR1〜VRnの転送と水平シフトレジスタHRの
転送とを適宜に連繋して外部に読み出す処理である。
The photosensitive pixel area corresponding processing (C) is to transfer the signal charges on the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken from the photosensitive pixel area to the vertical shift registers VR1 to VRn of each column. This is a process of reading out to the outside by linking the transfer of the horizontal shift register HR appropriately.

【0130】後段オプティカルブラック画素領域対応処
理(D)とは、後段オプティカルブラック画素領域から
取り込まれた各列の垂直シフトレジスタVR1〜VRn
上の信号電荷を水平シフトレジスタHRへと高速に落し
込ませる処理である。
The post-stage optical black pixel region correspondence processing (D) means the vertical shift registers VR1 to VRn of each column taken in from the post-stage optical black pixel region.
This is a process of dropping the upper signal charge into the horizontal shift register HR at a high speed.

【0131】前段オプティカルブラック画素領域対応処
理(B)、および/または、後段オプティカルブラック
画素領域対応処理(D)は、この例では、1水平期間毎
に7段の連続垂直転送を行う動作を、1若しくは2以上
の水平期間に亘り、繰り返し行わせる処理を含んでい
る。そして、この1水平期間毎に7段の連続垂直転送を
行う動作は、水平シフトレジスタHRの転送を当該水平
期間中に亘り停止したまで行われる(図14参照)。
The first-stage optical black pixel region corresponding process (B) and / or the second-stage optical black pixel region corresponding process (D), in this example, perform an operation of performing seven-stage continuous vertical transfer every one horizontal period. It includes processing to be performed repeatedly over one or more horizontal periods. The operation of performing the seven-stage continuous vertical transfer for each horizontal period is performed until the transfer of the horizontal shift register HR is stopped during the horizontal period (see FIG. 14).

【0132】光感応画像領域対応処理(C)は、2段の
連続垂直転送動作と1水平ライン画素数に相当する段数
の連続水平転送動作とを、1水平期間内において時間帯
を前後にずらして行わせる処理を含んでいる(図14参
照)。
In the light-sensitive image area correspondence processing (C), the time zone is shifted forward and backward within one horizontal period between the continuous vertical transfer operation of two stages and the continuous horizontal transfer operation of the number of stages corresponding to one horizontal line pixel. (See FIG. 14).

【0133】この第2の高速画像読出方式にて使用され
る転送仕様テーブル15の設定例が図13に示されてい
る。同図に示されるように、この転送仕様テーブル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
ライン数並びに出力有無の設定値が、転送ライン数信号
L1,L2の形式により記憶されている。
FIG. 13 shows a setting example of the transfer specification table 15 used in the second high-speed image reading method. As shown in FIG.
, The number of transfer lines and the set value of the presence / absence of output in each horizontal period are stored in the form of transfer line number signals L1 and L2 in association with the horizontal period counter value indicating the number of horizontal periods. ing.

【0134】この例は、前段オプティカルブラック画素
領域に対応する映像信号を1水平期間に7ライン連続し
て転送し、続く光感応画素領域に対応する映像信号を1
水平期間毎に2ラインずつ転送するように設定し、続く
後段オプティカルブラック画素領域を1水平期間に7ラ
イン連続して転送した例であって、最初の1回の水平期
間における転送ライン数を7ラインとした後、2〜31
番目の水平期間における転送ラインを2ラインに設定
し、さらに、32〜134番目の水平期間における転送
ラインを7ラインに設定している。また、水平転送によ
る出力の有無については、最初の1回の水平期間におけ
る出力有無は『無し』、その後、2〜31番目の水平期
間における出力有無は『有り』、その後、32〜134
番目の水平期間における出力有無は再び『無し』とされ
る。
In this example, a video signal corresponding to the preceding optical black pixel area is transferred continuously for seven lines in one horizontal period, and a video signal corresponding to the subsequent photosensitive pixel area is converted to one.
In this example, two lines are set to be transferred every horizontal period, and the subsequent optical black pixel area is transferred seven lines continuously in one horizontal period. The number of transfer lines in the first horizontal period is set to seven. After setting the line,
The transfer lines in the second horizontal period are set to two lines, and the transfer lines in the 32nd to 134th horizontal periods are set to seven lines. Regarding the presence / absence of output by horizontal transfer, the presence / absence of output in the first one horizontal period is “absent”, then the presence / absence of output in the second to 31st horizontal periods is “present”, and thereafter, 32 to 134
The presence / absence of output in the second horizontal period is set to “none” again.

【0135】転送制御部13において実行される転送制
御処理は、基本的には図8のフローチャートに示されて
いるものと同様である。そのため、再度同フローチャー
トを参照しつつ、第2の高速画像読出方式について説明
する。
The transfer control processing executed by the transfer control unit 13 is basically the same as that shown in the flowchart of FIG. Therefore, the second high-speed image reading method will be described with reference to the flowchart again.

【0136】水平期間カウンタLCのカウント値「1」
〜「31」に至る間の動作は、第1の高速画像読出処理
と同様である。すなわち、カウント値「1」,「2」に
対応する水平期間(主として、前段オプティカルブラッ
ク画素領域)では、水平シフトレジスタHRの各ステー
ジに蓄積された1〜7ラインの7ライン分の電荷の上
に、さらに、8,9ラインの2ライン分の電荷が落とし
込まれ、全体として1〜9ラインの9ライン分の電荷が
重畳され、映像信号中のカウント値「2」の垂直期間に
出力される。この9ライン分の電荷が重畳された映像信
号部分は、OB不要映像信号となり、結果として、映像
信号中の最初の2ラインは無効画像部分となる(図14
のカウント値「1」,「2」参照)。
The count value “1” of the horizontal period counter LC
Operations up to "31" are the same as those in the first high-speed image reading process. That is, in the horizontal period corresponding to the count values “1” and “2” (mainly, the preceding optical black pixel area), the charge of seven lines of 1 to 7 lines accumulated in each stage of the horizontal shift register HR is increased. Further, charges for two lines of 8, 9 lines are dropped, and charges for nine lines of 1 to 9 lines are superimposed as a whole, and are output in the vertical period of the count value "2" in the video signal. You. The video signal portion on which the charges for nine lines are superimposed becomes an OB unnecessary video signal, and as a result, the first two lines in the video signal become an invalid image portion (FIG. 14).
Count values "1" and "2").

【0137】カウント値「3」〜「31」に対応する3
番目〜31番目の水平期間(主として、光感応画素領
域)では、10,11ライン、12,13ライン、1
4,15ライン、〜66,67ラインの各2ラインが重
畳された映像信号が順次に出力される。これらの2ライ
ン分の電荷が重畳された映像信号部分は、有効映像信号
となる(図14のカウント値「3」〜「31」参照)。
3 corresponding to the count values “3” to “31”
In the 3rd to 31st horizontal periods (mainly the photosensitive pixel area), lines 10, 11, 12, 13, 1
Video signals on which two lines of 4, 15 lines and ~ 66, 67 lines are superimposed are sequentially output. The video signal portion on which these two lines of charges are superimposed becomes an effective video signal (see count values “3” to “31” in FIG. 14).

【0138】カウント値「32」〜「134」に対応す
る32番目〜134番目の水平期間(主として、後段オ
プティカルブラック画素領域)では、転送パルス発生部
12からは、水平期間毎に垂直転送用の第2の転送パル
スTP2が水平ブランキング期間中に2個出力されるも
のの、水平ブランキング期間が終了しても、水平転送用
の第3の転送パルスTP3は出力されず、その結果、映
像信号中にはなにも出力されない(図14のカウント値
「32」〜「134」参照)。
In the 32nd to 134th horizontal periods corresponding to the count values “32” to “134” (mainly, the latter-stage optical black pixel area), the transfer pulse generating unit 12 outputs a vertical transfer signal every horizontal period. Although two second transfer pulses TP2 are output during the horizontal blanking period, even when the horizontal blanking period ends, the third transfer pulse TP3 for horizontal transfer is not output, and as a result, the video signal Nothing is output inside (see the count values “32” to “134” in FIG. 14).

【0139】第2の高速画像読出方式を採用して取得さ
れた1画面分の画像データが図15に表にして示されて
いる。同図に示されるように、1〜2ラインの2ライン
分が前段無効画像とされ、3〜31ラインの29ライン
分が有効画像とされ、32〜134ラインの103ライ
ン分が後段無効画像とされる。
FIG. 15 is a table showing image data for one screen obtained by adopting the second high-speed image reading method. As shown in the figure, two lines of 1 to 2 lines are regarded as a preceding invalid image, 29 lines of 3 to 31 lines are regarded as valid images, and 103 lines of 32 to 134 lines are regarded as a succeeding invalid image. Is done.

【0140】このようにして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。
When the image data generated in this way is taken into the image processing device 2, the image processing section 22 applies, for example, a binarization process to the image data in the effective image area.
After extracting an object on the image by using a method such as an edge extraction process, feature amounts such as an area and a position of a center of gravity of the extracted object are measured.

【0141】このとき、1画面分の画像データは通常の
約1/5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、
オプティカルブラック画素からの電荷を多数加算して
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。
At this time, since the image data for one screen is captured in about one-fifth of the normal time, the time required for image input is greatly reduced, and the processing efficiency is improved. Moreover,
Even if a large number of electric charges from the optical black pixels are added, the electric charge does not saturate on the horizontal shift register HR, and therefore, there is no possibility that the smear due to the saturation will deteriorate the image in the effective image area. In addition, for an effective image area that requires detailed processing, image data having the same resolution as image data generated by a normal video standard can be obtained, so that the accuracy of the measurement processing can be maintained.

【0142】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。
Thereafter, if necessary, the result of this measurement is compared with a preset reference value to determine the quality of the object. The measurement result and the determination result are output to an external device such as a monitor via the output unit 23.

【0143】上述の撮像装置1を構成するCCD撮像素
子11のベースとなる画素配列としては、標準的なデジ
タルスチルカメラの画面縦横比に対応した普及型CCD
撮像素子の画素配列をそのまま採用することができる。
そのため、特別な画素配列を新たに設計し直す必要はな
いことから、開発費用乃至開発期間を節減することがで
き、低コストに提供することができる。
A pixel array serving as a base of the CCD image pickup device 11 constituting the above-described image pickup apparatus 1 is a popular CCD corresponding to a screen aspect ratio of a standard digital still camera.
The pixel array of the image sensor can be used as it is.
Therefore, there is no need to newly design a special pixel array, so that the development cost or development period can be reduced and the cost can be reduced.

【0144】上述の撮像装置の好適な用途としては、光
切断法を検出原理とする変位センサ、3Dセンサ、測長
センサ、バーコードリーダ等が挙げられる。これらのセ
ンサに必要な被写体視野は細長くかつ長手方向への高い
分解能を必要とされる一方、これと直交する方向へもあ
る程度の分解能があれば、計測状態の生画像や計測光形
状等の確認もできる。上述のCCD撮像素子では、変位
測定に必要な長辺方向については1034画素の分解能
を得ることができ、また短辺方向については最大60画
素の分解能を得ることができる。
[0144] Preferable applications of the above-described imaging apparatus include displacement sensors, 3D sensors, length measurement sensors, bar code readers, and the like based on the light cutting method as a detection principle. The field of view required for these sensors is slender and requires a high resolution in the longitudinal direction. On the other hand, if there is a certain degree of resolution in the direction orthogonal to this, it is possible to check the raw image of the measurement state and the measurement light shape etc. Can also. In the above-described CCD imaging device, a resolution of 1034 pixels can be obtained in the long side direction necessary for displacement measurement, and a maximum resolution of 60 pixels can be obtained in the short side direction.

【0145】本発明の撮像装置を光切断法を検出原理と
する変位センサに使用した応用例が図16に概略的に示
されている。同図(a)は変位センサヘッド部の模式的
斜視図、同図(b)は変位センサヘッド部の模式的断面
図である。
FIG. 16 schematically shows an application example in which the image pickup apparatus of the present invention is used for a displacement sensor based on a light-section method as a detection principle. FIG. 2A is a schematic perspective view of the displacement sensor head, and FIG. 2B is a schematic sectional view of the displacement sensor head.

【0146】図において、3は測定対象物、4は測定用
のラインビーム(断面ライン状のビーム)、5は反射
光、6はレンズ系、7は二次元撮像素子、8は二次元撮
像素子の水平走査方向、9は二次元撮像素子の垂直走査
方向、10は二次元撮像素子の受光面上における特定水
平ライン帯である。なお、ラインビーム4としては、こ
の例では、0.1×5mmの線幅規格のものが使用され
ている。測定対象物3の高さ変位は、二次元撮像素子9
の水平走査方向におけるラインビーム反射光の光像位置
の変位として表れる。特定水平ライン帯10で構成され
る細長い視野はこの変位に沿った方向へと向けられてい
る。また、細長い視野の幅方向には、高さ変位の幅方向
分布がある程度の分解能で表れるから、ラインビームの
光像と測定対象物3の生画像との重ね合わせ視認により
測定点の位置合わせ等が容易となる。
In the figure, reference numeral 3 denotes an object to be measured, 4 denotes a line beam for measurement (a beam having a cross-sectional line shape), 5 denotes reflected light, 6 denotes a lens system, 7 denotes a two-dimensional image sensor, and 8 denotes a two-dimensional image sensor. Is a horizontal scanning direction, 9 is a vertical scanning direction of the two-dimensional image sensor, and 10 is a specific horizontal line band on the light receiving surface of the two-dimensional image sensor. In this example, a line beam having a line width of 0.1 × 5 mm is used as the line beam 4. The height displacement of the measurement target 3 is determined by the two-dimensional imaging device 9.
, In the horizontal scanning direction. The elongated field of view comprised of the particular horizontal line band 10 is oriented in a direction along this displacement. Further, in the width direction of the elongated visual field, the width direction distribution of the height displacement appears with a certain resolution, so that the position of the measuring point can be adjusted by visually recognizing the optical image of the line beam and the raw image of the measuring object 3. Becomes easier.

【0147】[0147]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
の撮像装置によれば、細長い視野を画質劣化を来すこと
なく高速に撮影することができ、しかも低コストに製造
が可能である。そのため、本発明によれば、細長い視野
から必要な解像度で高速に画像データを取得して高応答
で計測処理を実施することができ、しかも低コストに製
造が可能なビジュアル計測装置(例えば、光切断法応用
の変位センサ、3Dセンサ、測長センサ、バーコードリ
ーダ等)を提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the imaging apparatus of the present invention, a long and narrow field of view can be photographed at high speed without deteriorating the image quality, and can be manufactured at low cost. . Therefore, according to the present invention, a visual measurement device (for example, an optical A displacement sensor, a 3D sensor, a length measuring sensor, a bar code reader, etc., which are applicable to the cutting method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用されたビジュアル計測装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a visual measurement device to which the present invention has been applied.

【図2】本発明撮像装置の使用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。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a pixel array on a light receiving surface of a device used in the imaging apparatus of the present invention.

【図3】本発明撮像装置の使用素子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を実際の
画面縦横比で示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a photosensitive pixel area and an optical black pixel area in an element used in the image pickup apparatus of the present invention in an actual screen aspect ratio.

【図4】L1,L2,OEの意味内容を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing semantic contents of L1, L2, and OE.

【図5】転送パルス発生部の内部構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an internal configuration of a transfer pulse generator.

【図6】水平転送パルス(TP2)の出力態様を示すタ
イムチャートである。
FIG. 6 is a time chart showing an output mode of a horizontal transfer pulse (TP2).

【図7】転送仕様テーブルの構成を示す図(第1の高速
画像読出方式)である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a transfer specification table (first high-speed image reading method).

【図8】転送制御部の動作を示すフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a transfer control unit.

【図9】撮像素子の一駆動例を示すタイムチャート(第
1の高速画像読出方式)である。
FIG. 9 is a time chart (first high-speed image reading method) illustrating an example of driving the image sensor.

【図10】図9のタイムチャートの要部を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a main part of the time chart of FIG. 9;

【図11】図9のタイムチャートの要部を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a main part of the time chart of FIG. 9;

【図12】本発明素子の一駆動例における1画面分のデ
ータ構成を示す図(第1の高速画像読出方式)である。
FIG. 12 is a diagram (first high-speed image reading method) showing a data configuration of one screen in one driving example of the element of the present invention.

【図13】転送仕様テーブルの構成を示す図(第2の高
速画像読出方式)である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a transfer specification table (second high-speed image reading method).

【図14】撮像素子の一駆動例を示すタイムチャート
(第2の高速画像読出方式)である。
FIG. 14 is a time chart (second high-speed image reading method) illustrating one driving example of an image sensor.

【図15】本発明素子の一駆動例における1画面分のデ
ータ構成を示す図(第2の高速画像読出方式)である。
FIG. 15 is a diagram (second high-speed image reading method) showing a data configuration of one screen in one driving example of the element of the present invention.

【図16】本発明撮像装置の一応用例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an application example of the imaging apparatus of the present invention.

【図17】従来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。
FIG. 17 is a diagram schematically showing a pixel array on a light receiving surface in a conventional element.

【図18】従来素子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を実際の画面縦横比で示
す図である。
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between a photosensitive pixel area and an optical black pixel area in a conventional device in an actual screen aspect ratio.

【図19】従来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。
FIG. 19 is a block diagram for explaining a charge transfer operation in a conventional device.

【図20】従来の撮像装置から得られる映像信号のタイ
ムチャートである。
FIG. 20 is a time chart of a video signal obtained from a conventional imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撮像装置 2 画像処理装置 3 測定対象物 4 測定用のラインビーム(断面ライン状のビー
ム) 5 反射光 6 レンズ系 7 二次元撮像素子 8 二次元撮像素子の水平走査方向 9 二次元撮像素子の垂直走査方向 10 二次元撮像素子の受光面上における特定水平ラ
イン帯 11 CCD撮像素子 12 転送パルス発生部 13 転送制御部 14 出力バッファ 15 転送仕様テーブル 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 画素電荷取込用のタイミング発生部 122a 1ライン垂直転送用のタイミング発生部 122b 2ライン垂直転送用のタイミング発生部 122c 4ライン垂直転送用のタイミング発生部 122d 7ライン垂直転送用のタイミング発生部 123 マルチプレクサ 124 水平転送用のタイミング信号発生部 125 ゲート回路 L1,L2 転送ライン数信号 TP1 電荷取込用の転送パルス TP2 垂直転送用の転送パルス TP3 水平転送用の転送パルス
REFERENCE SIGNS LIST 1 imaging device 2 image processing device 3 object to be measured 4 line beam for measurement (beam in cross section line) 5 reflected light 6 lens system 7 two-dimensional image sensor 8 horizontal scanning direction of two-dimensional image sensor 9 of two-dimensional image sensor Vertical scanning direction 10 Specific horizontal line band on the light receiving surface of two-dimensional image sensor 11 CCD image sensor 12 Transfer pulse generator 13 Transfer controller 14 Output buffer 15 Transfer specification table 21 Image input unit 22 Image processing unit 23 Output unit 100 Visual Measuring device 121 Timing generator for taking in pixel charges 122a Timing generator for one-line vertical transfer 122b Timing generator for two-line vertical transfer 122c Timing generator for four-line vertical transfer 122d Timing for seven-line vertical transfer Generator 123 Multiplexer 124 Horizontal transfer Timing signal generating unit 125 gate circuits L1, L2 transfer pulse TP3 transfer pulse for horizontal transfer for the transfer pulse TP2 vertical transfer for the transfer line number signal TP1 charges taking

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 7/18 H04N 7/18 C Fターム(参考) 2F065 AA03 BB11 DD06 FF04 JJ26 QQ31 RR05 5B072 AA01 CC24 LL19 5C022 AA01 AA13 AA14 AB64 AC42 AC54 AC69 5C024 AX01 BX00 BX01 CX13 DX01 EX42 GY01 GZ36 HX02 HX18 HX23 HX28 HX29 HX31 JX21 JX35 5C054 CC00 EA01 EH00 FC05 FC14 FC15 FD00 HA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 7/18 H04N 7/18 CF term (Reference) 2F065 AA03 BB11 DD06 FF04 JJ26 QQ31 RR05 5B072 AA01 CC24 LL19 5C022 AA01 AA13 AA14 AB64 AC42 AC54 AC69 5C024 AX01 BX00 BX01 CX13 DX01 EX42 GY01 GZ36 HX02 HX18 HX23 HX28 HX29 HX31 JX21 JX35 5C054 CC00 EA01 EH00 FC05 FC14 FC15 FD00 HA05

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 標準的な撮像装置の視野に対応してマト
リクス状に配列された受光画素群、各列の垂直シフトレ
ジスタ、並びに、各列の垂直シフトレジスタの出力を一
括して受け取る水平シフトレジスタを有し、かつ周囲を
オプティカルブラック画素領域とすることにより、水平
ライン総数よりも十分に幅の狭い特定水平ライン帯に光
感応画素領域を形成してなる二次元撮像素子と、 受光画素から各列の垂直シフトレジスタへの信号電荷の
取込、各列の垂直シフトレジスタによる信号電荷の垂直
転送、並びに、水平シフトレジスタによる信号電荷の水
平転送を制御する駆動制御部と、を具備し、 前記駆動制御部は、 毎垂直期間の初めに、受光画素から各列の垂直シフトレ
ジスタへと信号電荷を取り込ませる信号電荷取込処理
と、 前段オプティカルブラック画素領域から取り込まれた各
列の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフトレジ
スタへと落し込ませる前段オプティカルブラック画素領
域対応処理と、 光感応画素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジ
スタ上の信号電荷を、各列の垂直シフトレジスタの転送
と水平シフトレジスタの転送とを適宜に連繋して外部に
読み出させる光感応画素領域対応処理とを、 後段オプティカルブラック画素領域から取り込まれた各
列の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフトレジ
スタへと落し込ませる後段オプティカルブラック画素領
域対応処理を途中に挟むことなく繰り返すように構成さ
れており、 それにより、後段オプティカルブラック画素領域対応処
理を行わない分だけ、1画面読出周期を短縮する、撮像
装置。
1. A light receiving pixel group arranged in a matrix corresponding to a field of view of a standard image pickup apparatus, a vertical shift register of each column, and a horizontal shift which collectively receives outputs of the vertical shift registers of each column. A two-dimensional image pickup element having a register and forming an optical black pixel area in a specific horizontal line band having a width sufficiently smaller than the total number of horizontal lines by making the periphery an optical black pixel area; A drive control unit that controls the incorporation of the signal charge into the vertical shift register of each column, the vertical transfer of the signal charge by the vertical shift register of each column, and the horizontal transfer of the signal charge by the horizontal shift register; At the beginning of each vertical period, the drive control unit performs a signal charge capturing process for capturing signal charges from the light receiving pixels to the vertical shift registers of each column; A preceding optical black pixel area processing for dropping the signal charges on the vertical shift register of each column taken from the cul black pixel area into the horizontal shift register, and a vertical shift register of each column taken from the photosensitive pixel area The signal charge above is read from the subsequent optical black pixel area, and the light sensitive pixel area corresponding processing for reading out the signal charge to the outside by appropriately linking the transfer of the vertical shift register and the transfer of the horizontal shift register of each column is read out. It is configured to repeat the post-stage optical black pixel region corresponding process of dropping the signal charges on the vertical shift register of each column into the horizontal shift register without intervening, thereby achieving the post-stage optical black pixel region corresponding process. An image pickup apparatus that shortens the one-screen readout cycle by not performing the operation.
【請求項2】 特定水平ライン帯が水平シフトレジスタ
に近接して配置された二次元撮像素子を使用する請求項
1に記載の撮像装置。
2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the specific horizontal line band uses a two-dimensional image pickup element arranged close to the horizontal shift register.
【請求項3】 前段オプティカルブラック画素領域対応
処理は、1水平期間毎に複数段の連続垂直転送を行う動
作を、1若しくは2以上の水平期間に亘り、繰り返し行
わせる処理を含む、請求項1若しくは2に記載の撮像装
置。
3. The pre-stage optical black pixel region corresponding process includes a process of repeatedly performing an operation of performing a plurality of stages of continuous vertical transfer every one horizontal period over one or more horizontal periods. Or the imaging device according to 2.
【請求項4】 1水平期間毎に複数段の連続垂直転送を
行う動作を、水平シフトレジスタの転送を当該水平期間
中に亘り停止したままで行う、請求項3に記載の撮像装
置。
4. The imaging apparatus according to claim 3, wherein the operation of performing continuous vertical transfer of a plurality of stages for each horizontal period is performed while the transfer of the horizontal shift register is stopped during the horizontal period.
【請求項5】 光感応画素領域対応処理は、1若しくは
2以上の段数の連続垂直転送動作と1水平ライン画素数
に相当する段数の連続水平転送動作とを、1水平期間内
において時間帯を前後にずらして行わせる処理を含む、
請求項1若しくは2に記載の撮像装置。
5. The light-sensitive pixel area corresponding processing includes a continuous vertical transfer operation of one or two or more stages and a continuous horizontal transfer operation of a number of stages corresponding to one horizontal line pixel in a time zone within one horizontal period. Including processing to be shifted back and forth,
The imaging device according to claim 1.
【請求項6】 請求項1〜6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
てなるビジュアル計測装置。
6. An image pickup apparatus according to claim 1, further comprising: an image processing apparatus that inputs image data output from the image pickup apparatus and performs predetermined image processing. Visual measurement device.
【請求項7】 ビジュアル計測装置が、光切断法応用の
変位センサ、三次元センサ、測長センサ、バーコードリ
ーダ等のような細長い視野を必要とするビジュアル計測
装置である請求項6に記載のビジュアル計測装置。
7. The visual measuring device according to claim 6, wherein the visual measuring device is a visual measuring device requiring an elongated visual field, such as a displacement sensor, a three-dimensional sensor, a length measuring sensor, a bar code reader, or the like to which a light section method is applied. Visual measurement device.
【請求項8】 標準的な撮像装置の視野に対応してマト
リクス状に配列された受光画素群、各列の垂直シフトレ
ジスタ、並びに、各列の垂直シフトレジスタの出力を一
括して受け取る水平シフトレジスタを有し、かつ周囲を
オプティカルブラック画素領域とすることにより、水平
ライン総数よりも十分に幅の狭い特定水平ライン帯に光
感応画素領域を形成してなる二次元撮像素子と、 受光画素から各列の垂直シフトレジスタへの信号電荷の
取込、各列の垂直シフトレジスタによる信号電荷の垂直
転送、並びに、水平シフトレジスタによる信号電荷の水
平転送を制御する駆動制御部と、を具備し、 前記駆動制御部は、 毎垂直期間の初めに、受光画素から各列の垂直シフトレ
ジスタへと信号電荷を取り込ませる信号電荷取込処理
と、 前段オプティカルブラック画素領域から取り込まれた各
列の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフトレジ
スタへと高速に落し込ませる前段オプティカルブラック
画素領域対応処理と、 光感応画素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジ
スタ上の信号電荷を、各列の垂直シフトレジスタの転送
と水平シフトレジスタの転送とを適宜に連繋して外部に
読み出す光感応画素領域対応処理と、 後段オプティカルブラック画素領域から取り込まれた各
列の垂直シフトレジスタ上の信号電荷を水平シフトレジ
スタへと高速に落し込ませる後段オプティカルブラック
画素領域対応処理とを、 繰り返し実行するように構成されており、 それにより、前段並びに後段のオプティカルブラック画
素領域から取り込まれた各列の垂直シフトレジスタ上の
信号電荷を水平シフトレジスタに高速に落とし込ませる
分だけ、1画面読出周期を短縮する、撮像装置。
8. A horizontal shift which collectively receives a group of light-receiving pixels arranged in a matrix corresponding to a field of view of a standard imaging device, a vertical shift register of each column, and outputs of the vertical shift registers of each column. A two-dimensional image pickup element having a register and forming an optical black pixel area in a specific horizontal line band having a width sufficiently smaller than the total number of horizontal lines by making the periphery an optical black pixel area; A drive control unit that controls the incorporation of the signal charge into the vertical shift register of each column, the vertical transfer of the signal charge by the vertical shift register of each column, and the horizontal transfer of the signal charge by the horizontal shift register; At the beginning of each vertical period, the drive control unit performs a signal charge capturing process for capturing signal charges from the light receiving pixels to the vertical shift registers of each column; The first-stage optical black pixel area corresponding processing to quickly drop the signal charges on the vertical shift register of each column taken from the cul black pixel area into the horizontal shift register, and the vertical processing of each column taken from the photosensitive pixel area The signal charge on the shift register is read out to the outside by appropriately linking the transfer of the vertical shift register and the transfer of the horizontal shift register of each column to the outside. The optical black pixel region corresponding processing at the subsequent stage, in which the signal charges on the vertical shift register of the column are dropped into the horizontal shift register at high speed, is repeatedly executed. The signal charge on the vertical shift register of each column taken from the area The flat shift register by an amount which dropped into the high-speed, shortening the one screen read cycle, the imaging apparatus.
【請求項9】 前段オプティカルブラック画素領域対応
処理、および/または、後段オプティカルブラック画素
領域対応処理は、1水平期間毎に複数段の連続垂直転送
を行う動作を、1若しくは2以上の水平期間に亘り、繰
り返し行わせる処理を含む、請求項8に記載の撮像装
置。
9. The first-stage optical black pixel region corresponding process and / or the second-stage optical black pixel region corresponding process include performing a plurality of stages of continuous vertical transfer every one horizontal period in one or more horizontal periods. The imaging device according to claim 8, further comprising a process for repeatedly performing the operation.
【請求項10】 1水平期間毎に複数段の連続垂直転送
を行う動作を、水平シフトレジスタの転送を当該水平期
間中に亘り停止したままで行う、請求項9に記載の撮像
装置。
10. The imaging apparatus according to claim 9, wherein the operation of performing continuous vertical transfer of a plurality of stages for each horizontal period is performed while the transfer of the horizontal shift register is stopped during the horizontal period.
【請求項11】 有効画像対応処理は、1若しくは2以
上の段数の連続垂直転送動作と1水平ライン画素数に相
当する段数の連続水平転送動作とを、1水平期間内にお
いて時間帯を前後にずらして行わせる処理を含む、請求
項8に記載の撮像装置。
11. The effective image correspondence processing includes a continuous vertical transfer operation of one or two or more stages and a continuous horizontal transfer operation of a number of stages corresponding to one horizontal line pixel before and after a time zone within one horizontal period. The imaging device according to claim 8, further comprising a process of performing a shift.
【請求項12】 請求項8〜11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
備えてなるビジュアル計測装置。
12. An image processing apparatus according to claim 8, further comprising: an image processing apparatus that inputs image data output from the image processing apparatus and performs predetermined image processing. Visual measurement device.
【請求項13】 ビジュアル計測装置が、光切断法応用
の変位センサ、三次元センサ、測長センサ、バーコード
リーダ等のような細長い視野を必要とするビジュアル計
測装置である請求項12に記載のビジュアル計測装置。
13. The visual measuring device according to claim 12, wherein the visual measuring device is a visual measuring device requiring an elongated visual field, such as a displacement sensor, a three-dimensional sensor, a length measuring sensor, a bar code reader, or the like to which the light section method is applied. Visual measurement device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7421091B2 (en) 2003-05-20 2008-09-02 Nissan Motor Co., Ltd. Image-capturing apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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