JP2005065077A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】等価シャッタ時間が１撮像期間より短い時間間隔で２枚の画像を撮影する。
【解決手段】ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点として撮像手段の１撮像期間を定義する。撮像装置は、撮像手段の１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段と、タイミングジェネレータを有する。１回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の後半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、２回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の前半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像することによって、撮像手段の１撮像期間より短い時間間隔で２枚の画像を撮影する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、時間的に連続した画像を撮影する装置に関する発明であり、主な産業上の利用分野は画像計測、３次元画像計測の分野である。

画像計測や３次元画像計測の分野においては、照明等の撮影条件を変えて２枚の画像を撮影し、その２枚の画像を元に画像処理を行う様々な方法が存在する（たとえば、非特許文献１参照）。これらの方法の大半は撮影物体が２枚の画像において変形や移動がないことを前提とするので計測対象は静止物体若しくはゆっくりとした動きの物体に限られる。

ところで、物体の移動または変形量が計測上無視できる程短い撮影時間間隔で２枚の画像を撮影できれば、動画の計測も可能となる。本特許では、この２枚の画像の撮影時間間隔を等価シャッタ時間と呼ぶことにする。

従来は、図１に示すように撮影に通常のＴＶカメラを用い、ある撮像フレームの画像を１枚目の画像とし、撮影条件を変えた後に撮像した後続フレームの画像を２枚目の画像としていた。

ここで、撮像手段の１撮像期間を、ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点とした期間と定義する。動画カメラの場合、１撮像期間は１フレーム期間と等しい。

すると、等価シャッタ時間は１１に示すように１撮像期間（１フレーム期間）の時間＋シャッタ時間となる。通常の３０フレーム／秒で撮像するＴＶカメラを使用する場合、等価シャッタ時間は約１／３０秒＋シャッタ時間である。

しかしながら、一般のカメラ撮影において、シャッタ時間１／１００秒程度の撮像では、動きの早い物体は露光期間内の動きが無視できず、ぶれて撮影されることが知られている。そのため、動きの速い物体を撮影するため、これらのカメラでは１／５００〜１／１０００秒のシャッタ時間を用意して対処している。

従って、等価シャッタ時間が約１／３０秒以上もある通常のＴＶカメラを用いる場合では、極めてゆっくりと動く物体以外は静止物体とみなして撮影することが出来なかった。また、等価シャッタ時間の大半は１フレーム期間の時間が占めるためＴＶカメラ自身のシャッタ時間を短くしても１２に示すようにほとんど等価シャッタ時間は短縮出来ない。

等価シャッタ時間を短くする方法として、撮影光軸を共通にした２台のカメラを用いて別々に画像を撮影する方法や、高速度カメラを用いて撮影する方法が考えられる。しかし、前者の場合、装置の大型化や高コスト化を招く。また、後者は１桁以上の非常な高コストとなる他、一般に画質が通常のカメラより悪く、カメラの種類も限られるため用途に応じた最適なカメラを選択できない等の問題がある。

特開２００３−４６８５７号公報（高ダイナミックレンジ映像の生成方法とその装置、及びこの方法の実行プログラムとこの実行プログラムの記録媒体） 米国特許第４，９３５，６１６号明細書（Scott, M.W.、「Range imaging laser radar」、1990） 波部斉、大矢崇、松山隆司、「動的環境における頑健な背景差分の実現法」、画像の認識・理解シンポジウム、MIRU '98, Vol.Ｉ, pp.467-472, 1998

本発明が解決する第１の課題は、複数のカメラや高速度カメラを使用するのではなく、通常のカメラを１台だけ使用して等価シャッタ時間が１撮像期間より短い時間間隔で２枚の画像を撮影することである。これによって、動きの速い物体の撮影であっても静止物体とみなして撮影できる小型かつ安価な撮影装置を提供することができる。

また、本発明が解決する第２の課題は、本特許の撮影装置で撮影した２枚の画像の平均撮影時刻と同時刻に別な画像も撮影できるようにすることである。これによって、１撮像期間より短い時間間隔で３枚以上の画像を撮影できる撮影装置を提供することができる。

また、本発明が解決する第３の課題は、第１の課題または第２の課題解決に必要となる、１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段を提供することである。

第１の課題を解決するため、本発明請求項１の装置は、１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段と、タイミングジェネレータを有する。

第２の課題を解決するため、本発明請求項２の装置は、１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する第１の撮像手段と、タイミングジェネレータと、第２の撮像手段を有する。

第３の課題を解決するために、撮像手段が前回撮像した画像データを出力する間、現在撮像し終えた画像データを光電変換部に受光動作だけを中断して保持する手段を有する。

第３の課題を解決するために、撮像手段が前回撮像した画像データを出力する間、現在撮像し終えた画像データを保持しておく記録手段を有する。

すなわち、第１の発明の撮像装置は、ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点として撮像手段の１撮像期間を定義する時、撮像手段の１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段と、タイミングジェネレータを有し、１回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の後半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、２回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の前半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像することによって、撮像手段の１撮像期間より短い時間間隔で２枚の画像を撮影することを特徴とする。

第２の発明の撮像装置は、ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点として撮像手段の１撮像期間を定義する時、撮像手段の１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する第１の撮像手段と、タイミングジェネレータと、第２の撮像手段を有し、１回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の後半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して第１の撮像手段を駆動して撮像し、２回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の前半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して第１の撮像手段を駆動して撮像し、上記２回の撮影平均時刻と第２の撮像手段の撮像の露光中心時間が一致するように、露光開始または露光終了または同期信号のいずれかまたは複数の制御信号をタイミングジェネレータで生成して第２の撮像手段を駆動して撮像することによって、第１の撮像手段の１撮像期間より短い時間間隔で２枚の画像を撮影し、かつ、２枚の画像の撮影平均時刻と同時刻に別な画像を第２の撮像手段で撮影することを特徴とする。

第３の発明の撮像装置は、第１または第２の発明において、露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、光学シャッタと撮像素子の組み合わせで構成されていることを特徴とする。

第４の発明の撮像装置は、第１または第２の発明において、露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、垂直転送ＣＣＤから蓄積ＣＣＤに電荷を転送するタイミングを任意に設定できるＦＩＴ−ＣＣＤであり、１回目撮像時の撮像データが蓄積ＣＣＤから全て出力された後に、垂直転送ＣＣＤに蓄積された２回目撮像時の時の撮像データを蓄積ＣＣＤに転送することを特徴とする。

第５の発明の撮像装置は、第１または第２の発明において、露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、垂直転送ＣＣＤを２重に持ち、撮像毎にいずれか一方を交互に使用することを特徴とするＩＴ−ＣＣＤであることを特徴とする。

第６の発明の撮像装置は、第１または第２の発明において、露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、各画素毎のアナログ記録手段を２重に持ち、撮像毎にいずれか一方を交互に使用することを特徴とするＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする。

第７の発明の撮像装置は、第１ないし第６のいずれかの発明において、１回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の終了直前になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、２回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の開始直後になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像することを特徴とする。

第８の発明の撮像装置は、長シャッタ撮影および短シャッタ撮影を交互に繰り返し、輝度の高い撮影領域は短シャッタ撮像画像データから、輝度の低い領域は長シャッタ撮像画像データから選択して合成することによって高ダイナミックレンジの撮影をする撮影装置において、ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点として撮像手段の１撮像期間を定義する時、撮像手段の１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段と、タイミングジェネレータを有し、１回目の撮影においては、露光期間の中心時間が撮像期間の中心時間になるように長シャッタ撮影または短シャッタ撮影の露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、２回目の撮影においては、露光期間の中心時間が撮像期間の中心時間になるように短シャッタ撮影または長シャッタ撮影の露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して、撮像手段を駆動して撮像することによって、長シャッタ撮影から短シャッタ撮影までの期間と短シャッタ撮影から長シャッタ撮影までの期間を等しくしたことを特徴とする。

第１の発明の装置により、撮影カメラを１台だけ使用しながら、等価シャッタ時間が該撮影カメラの撮影時間間隔より短い時間で撮影でき、動きの速い物体の撮影においても静止画として撮影できる装置が提供できる。

第２の発明の装置により、第１の発明の撮影装置で撮影した２枚の画像の平均撮影時刻と同時刻に別な画像も撮影でき、撮影時刻の違いに起因する動画像のぶれを生じぜずに撮影できる装置が提供できる。

第３の発明の装置により、既存の撮像デバイスをそのまま使用して第１または第２の発明の装置を構成できる。

第４の発明の装置により、既存のＦＩＴ−ＣＣＤをそのまま使用して、小型の第１または第２発明の装置を構成できる。

第５の発明の装置により、小型で低コストの第１または第２の発明２の装置を構成できる。特に画像出力信号を２系統持つ撮像素子である場合には。同時刻に２撮像画像を並列出力できるので等価シャッタ時間の更に小さい撮影装置が提供できる。

第６の発明の装置により、各画素毎のアナログ記録手段を２重に持ち、撮像毎にいずれか一方を交互に使用することによって、第１または第２の撮像装置を構成できる。

第７の発明の装置により、最適な等価シャッタ時間の第１ないし第６のうちのいずれかの撮像装置を構成できる。

第８の発明の装置により、動き補償動作の簡素化、動き補償動作の精度向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

［実施形態１］
以下、本発明の実施形態１について説明する。図２は実施形態１の装置の構成図である。２１は１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段を組み込んだカメラ、２２はタイミングジェネレータである。タイミングジェネレータ２２は図３に示すタイミングの同期信号３１と、シャッタ制御信号３２を生成してカメラ２１に出力する。カメラ２１は初めのフレーム３３の時刻３５から時刻３６の間シャッタ開放状態となって露光を行う。引き続きのフレーム３４においては時刻３７から時刻３８の間シャッタ開放状態となって露光を行う。

この作用の結果、２枚の画像の撮影時間間隔である等価シャッタ時間３９は時刻３５から時刻３８までとなる。この時間はカメラの１撮像フレーム時間３３に比べて十分短いので、動きの速い物体の撮影であっても等価シャッタ時間の間における物体の動きがほとんどなく、静止物体とみなして撮影できるようになる。本実施形態の図３と従来技術の図１とを比較すれば明らかなように、１回目の撮影においては露光期間が撮像期間（図３では初めのフレーム３３）の後半になるように制御し、２回目の撮影においては露光期間が撮影期間（図３では引き続きのフレーム３４）の前半になるように制御すれば、従来技術と比較して短い等価シャッタ時間３９を得ることができる。また、１回目の撮影においては露光期間が撮影期間の終了直前になるように制御し、２回目の撮影においては露光期間が撮影期間の開始直後になるように制御すれば特に短い等価シャッタ時間３９を得ることができる。このことは、以下の実施形態（ただし、実施形態４の変形例は除く。）および実施例においても同様である。

この等価シャッタ時間３９は、カメラ２１が毎秒６０フレーム／秒のプログレッシブカメラ、シャッタ時間１／２０００秒として、市販のカメラで約１／５００秒程度を得ることが出来る。一方、単にフレーム毎に撮影する従来の方法では等価シャッタ時間は１／６０＋１／２０００秒あるので、本発明の装置によって１桁以上等価シャッタ時間を短縮出来る。

また、高速度カメラを用いてこの等価シャッタ時間と同じ時間間隔で撮影する装置では、毎秒５００フレーム／秒で撮影できる高速度カメラが必要になる。この種の高速度カメラは数百万円するため大幅なコストアップを招いてしまう。

また、図４に示すように撮影光軸を共通にした２台のカメラを用いて別々に画像を撮影する方法では、同時に撮影することによって等価シャッタ時間を１台のカメラのシャッタ時間と同等にまで縮めることが可能なものの、撮像手段が２つ必要な他、撮影光軸を共通にするための光学系も必要とするので、やはりコストアップと装置の大型化を招いてしまう。

［実施形態２］
以下、本発明の実施形態２について説明する。図５は実施形態２の装置の構成図である。５１は１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段を組み込んだカメラ、５２はタイミングジェネレータ、５３はカメラ、５４はカメラ５１とカメラ５３の撮影光軸を共通にするための光学系である。タイミングジェネレータ５２は図６に示すタイミングの同期信号６１とシャッタ制御信号６２を生成してカメラ５１に出力し、同期信号６３とシャッタ制御信号６４を生成してカメラ５３に出力する。カメラ５１は初めのフレーム６５の時刻６７から時刻６８の間シャッタ開放状態となって露光を行う。引き続きのフレーム６６においては時刻６９から時刻６１０の間シャッタ開放状態となって露光を行う。

この作用の結果、２枚の画像の撮影時間間隔である等価シャッタ時間６１１は時刻６７から時刻６１０までとなる。この時間６１１はカメラの１撮影フレーム時間６５に比べて十分短いので、動きの速い物体の撮影であっても等価シャッタ時間の間における物体の動きがほとんどなく、静止物体とみなして撮影できるようになる。

一方、シャッタ制御信号６４はその中心時刻が時刻６７から時刻６１０の中心となる位置に生成される。また、同期信号６３はシャッタ制御信号６４がＯＮになっていない時間帯に同期信号パルスが発生するように生成する。なお、撮像期間内における露光終了時刻が同期信号パルスの位置から一意に決められている通常のカメラであればその決まった位置に同期パルスが来るように生成する。この場合、必ずしもシャッタ制御信号６４が必要でなく省略できる場合もある。

タイミングジェネレータ５２は生成した同期信号６３と必要であればシャッタ制御信号６４をカメラ５３に出力する。カメラ５３は時刻６１２から時刻６１３の間シャッタ開放状態となって露光を行う。

この作用の結果、カメラ５３で撮影される画像の撮影中心時刻は２枚の画像の撮影時間の中心時刻と正確に一致するので、動きのある物体を撮影する場合においても、カメラ５１とカメラ５２の画像内に映った物体の位置がぶれて撮影されることがない。

［実施形態３］
以下、本発明の実施形態３について説明する。図７は実施形態３の装置の構成図である。７１は光学的シャッタであり、撮像手段に入力する光の遮断機能を有する。メカニカルシャッタまたは光強度変調素子などが光学的シャッタに属する。７２は通常の撮像手段、７３はタイミングジェネレータである。

タイミングジェネレータ７３は、７４および７５に示すタイミングで同期信号７４とシャッタ制御信号７５を生成して、同期信号７４は撮像手段７２に、シャッタ制御信号７５は光学的シャッタ７１に出力する。光学的シャッタ７１は初めのフレーム７６の時刻７８から時刻７９の間シャッタ開放状態となって撮像手段に光を通す。引き続きのフレーム７７においては時刻７１０から時刻７１１の間シャッタ開放状態となって撮像手段に光を通す。この作用の結果、撮像手段７２が撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで行えない撮像手段であっても、撮像期間中常に露光状態と設定しておけば、１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像が光学的シャッタ７１を通して撮像することによって実現される。

これに対して、従来の撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定するランダムトリガシャッタ機能付き撮像手段では、１回目の撮像と２回目の撮像の間に１回目の画像の出力期間（通常１フレーム期間）を入れる必要があるため、等価シャッタ時間を短くすることが出来ない。

［実施形態４］
以下、本発明の実施形態４について説明する。図８は実施形態４の装置に用いる撮像手段の構成図である。８１はフォトダイオード、８２は垂直転送ＣＣＤ、８３は蓄積ＣＣＤ、８４は水平転送ＣＣＤ、８５は電圧変換回路、８６はＣＣＤ駆動のタイミングジェネレータである。ＣＣＤ駆動のタイミングジェネレータ８６は図９のタイミングチャートに従って信号を生成する。図９の８１〜８４で示しているグラフの縦軸は無次元量であり、この値は指定したユニットにデータが存在していることを表す。ここで１回目の撮像期間は９１、２回目の撮像期間は９２である。９１で撮像された画像は９２の期間中に外部に順次出力される。時刻９３においてＣＣＤ駆動のタイミングジェネレータ８６はオーバーフロードレイン信号をＯＦＦに露光開始状態とする。９３から９４の間、フォトダイオード８１は受光した光を光電変換して電荷を蓄積する。この期間が露光期間となる。時刻９４において蓄積された電荷を垂直転送ＣＣＤ８２に転送する。垂直転送ＣＣＤ８２に転送された電荷は時刻９５までに速やかに蓄積ＣＣＤ８３に転送される。次の撮像期間９２において、蓄積ＣＣＤ８３の電荷は順次水平転送ＣＣＤ８４に転送され、１ライン転送される毎に水平転送ＣＣＤ８４は電圧変換回路８５に電荷を転送し、電圧変換回路８５において電荷を電圧に変換をして外部に出力する。この１回目の電荷転送の動作タイミングは従来のＦＩＴ−ＣＣＤ（Frame Interline Transfer CCD）と同じである。一方、２回目の撮像期間において露光と電荷転送は以下の手順で行われる。時刻９５においてＣＣＤ駆動のタイミングジェネレータ８６はオーバーフロードレイン信号をＯＦＦにして露光開始状態とする。９５から９６の間、フォトダイオード８１は受光した光を光電変換して電荷を蓄積する。時刻９６において蓄積された電荷を垂直転送ＣＣＤ８２に転送する。この電荷は１回目に蓄積ＣＣＤ８３に蓄積された電荷が全て水平転送ＣＣＤ８４に転送された後の時刻９７までの間垂直転送ＣＣＤ８２において保持される。１回目の撮像データを外部に出力し終える時刻９７の後で、速やかに垂直転送ＣＣＤ８２から蓄積ＣＣＤ８３に電荷が転送される。蓄積ＣＣＤ８３に転送された電荷は次の撮像期間において順次水平転送ＣＣＤ８４、電圧変換回路８５を経由して電圧信号として外部に出力される。

本作用によって、電荷として記録される２回目の撮像画像データと、１回目に撮像し転送中である撮像データが蓄積ＣＣＤ８３において衝突することがない。一方、従来のＦＩＴ−ＣＣＤでは撮像終了直後に垂直転送ＣＣＤ８２から蓄積ＣＣＤ８３に速やかに電荷を転送するため蓄積ＣＣＤ８３において前回の撮像データとの衝突が起こる。そのため、１回目の撮像と２回目の撮像の間に１回目の画像の出力期間を入れなければならず、等価シャッタ時間を短くすることが出来ない。

また、本装置は従来のＦＩＴ−ＣＣＤであっても、垂直転送ＣＣＤ８２から蓄積ＣＣＤ８３への転送タイミングが外部制御できる端子を有しているなら、ＣＣＤ駆動信号を上記記載通りのタイミングで発生するタイミングジェネレータと接続することによって使用できるので、既存のＦＩＴ−ＣＣＤを有効活用できる利点も提供できる。

なお、本実施形態を変形すると次のような装置も構成できる。図１０は短シャッタ撮像と長シャッタ撮像を交互に繰り返し、輝度の高い撮影領域は短シャッタ撮像画像データから、輝度の低い領域は長シャッタ撮像画像データから両画像から選択して合成することによって高ダイナミックレンジの撮像をする撮影装置の動作図である。静止画は単純に合成して良いが、動画は撮影物体の位置が移動するため、時間を考慮した動き補償を行った後に画像合成する装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）
ところが、従来の撮像手段を用いると、長シャッタ撮像から短シャッタ撮像までの期間１０１と短シャッタ撮像から長シャッタ撮像までの期間１０２が異なる時間となってしまう。

そこで、本変形例においては、図１０の下段に示すように、１回目の撮影においては、露光期間の中心時間が撮像期間の中心時間になるように長シャッタ撮影の露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、２回目の撮影においては、露光期間の中心時間が撮像期間の中心時間になるように短シャッタ撮影の露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して、撮像手段を駆動して撮像する。なお、１回目の撮影を短シャッタ撮影とし、２回目の撮影を長シャッタ撮影としてもよい。

本変形例の撮像手段を用いれば長シャッタ撮像から短シャッタ撮像までの期間１０３と短シャッタ撮像から長シャッタ撮像までの期間１０４を等しくすることができ、最も長い撮像間隔も１０１から１０３に短縮できるので、動き補償動作の簡潔化、動き補償動作の精度向上を計ることができる。

［実施形態５］
以下、本発明の実施形態５について説明する。図１１は実施形態５の装置に用いる撮像手段の構成図である。１１１はフォトダイオード、１１２は第１の垂直転送ＣＣＤ、１１３は第２の垂直転送ＣＣＤ、１１４は水平転送ＣＣＤ、１１５は電圧変換回路である。本発明のＣＣＤは図１２のタイミングチャートに従って撮像を行う。図１２の１１１〜１１４で示しているグラフの縦軸は無次元量であり、この値は指定したユニットにデータが存在していることを表す。図１２において１回目の撮像期間は１２１、２回目の撮像期間は１２２であり、期間１２１で撮像された画像は１２２の期間中に外部に順次出力される。時刻１２３から１２４の間、フォトダイオード１１１は受光した光を光電変換して電荷を蓄積する。この期間が露光期間となる。時刻１２４において蓄積された電荷を第１の垂直転送ＣＣＤ１１２に転送する。第１の垂直転送ＣＣＤ１１２に転送された電荷は次の撮像期間１２２において、順次水平転送ＣＣＤ１１４に転送され、１ライン転送される毎に水平転送ＣＣＤ１１４は電圧変換回路１１５に電荷を転送し、１２５において電荷を電圧に変換して外部に出力する。この１回目の電荷転送の動作タイミングは従来のＩＴ−ＣＣＤ（Interline Transfer CCD）と同じである。一方、２回目の撮像期間において露光と電荷転送は以下の手順で行われる。時刻１２５から時刻１２６においてフォトダイオード１１１は受光した光を光電変換して電荷を蓄積する。時刻１２６において蓄積された電荷を第２の垂直転送ＣＣＤ１１３に転送する。第２の垂直転送ＣＣＤ１１３に転送された電荷は次回の撮像期間において順次水平転送ＣＣＤ１１４、電圧変換回路１１５を経由して電圧信号として外部に出力される。

本作用によって、電荷として記録される２回目の撮像画像データは第２の垂直転送ＣＣＤ１１３に、１回目に撮像し転送中である撮像データは第１の垂直転送ＣＣＤ１１２に蓄積されるため異なる撮像期間に撮像した画像データが衝突することがない。

一方、従来のＩＴ−ＣＣＤは第１の垂直転送ＣＣＤ１１２と第２の垂直転送ＣＣＤ１１３を共用しているため、時刻１２６においてフォトダイオード１１１から転送した電荷と前回撮像して得た電荷が合成されてしまい正しい出力画像を得ることが出来ない。そのため、１回目の撮像と２回目の撮像の間に１回目の画像の出力期間を入れる必要があるため、等価シャッタ時間を短くすることが出来ない。

なお、本ＣＣＤのバリエーションとして、図１３に示すように水平転送ＣＣＤと電圧変換回路も２重に備え、第１回目の撮像画像データと２回目の撮像画像データを別々の端子から出力するＣＣＤであっても良い。このＣＣＤを組み込んだカメラは１画像入力の画像入力装置を２台必要とする、または、複数画像入力可能な画像入力装置を必要とするが、２枚の画像データを並列に同時出力できるので、カメラと画像入力装置間の画像データ転送速度は半分で良い。また、第１の撮像期間と第２の撮像期間の間に垂直帰線期間１２７の時間をはさむ必要がなくなるので、等価シャッタ時間を更に小さくできる利点も提供できる。

［実施形態６］
以下、本発明の実施形態６について説明する。図１４は実施形態６の装置に用いる撮像手段の構成図である。１４１はフォトダイオード、１４２はコンデンサとアナログスイッチで構成される第１の電圧記録手段、１４３は第２の電圧記録手段、１４４は増幅回路である。本発明のＣＭＯＳセンサーは図１５のタイミングチャートに従って撮像を行う。図１５の１４１〜１４４で示しているグラフの縦軸は無次元量であり、この値は指定したユニットにデータが存在していることを表す。図１５において１回目の撮像期間は１５１、２回目の撮像期間は１５２であり、期間１５１で撮像された画像は１５２の期間中に外部に順次出力される。時刻１５３から１５４の間、フォトダイオード１４１は受光した光を光電変換して電荷を蓄積する。この期間が露光期間となる。時刻１５４において蓄積された電荷を各画素毎に電圧に変換して第１の電圧記録手段１４２で記録する。第１の電圧記録手段１４２に記録された画像データは次の撮像期間１５２において、走査順に増幅回路１４４に出力し、増幅回路１４４にて電圧調整、電力増幅された後外部に出力する。この１回目の信号の流れは従来のＣＭＯＳセンサーと同じである。一方、２回目の撮像期間において露光と出力は以下の手順で行われる。時刻１５５から時刻１５６においてフォトダイオード１４１は受光した光を光電変換して電荷を蓄積する。時刻１５６において蓄積された電荷を各画素毎に電圧に変換して第２の電圧記録手段１４３で記録する。第２の電圧記録手段１４３に記録された画像データは次回の撮像期間において増幅回路１４４から外部に出力する。

本作用によって、２回目の撮像画像データは第２の電圧記録手段１４３に、１回目に撮像し転送中である撮像データは第１の電圧記録手段１４２に蓄積されるため異なる撮像期間に撮像した画像データが衝突することはない。一方、従来のＣＭＯＳセンサーは第１の電圧記録手段１４２と第２の電圧記録手段１４３が独立せず１つであるため、時刻１５６においてフォトダイオード１４１から書き込まれると、まだ外部に出力されていない画素においては２回目の撮像データと置き換わってしまい、正しい出力画像を得ることが出来ない。そのため１回目の撮像と２回目の撮像の間に１回目の画像の出力期間を入れる必要があるため、等価シャッタ時間を短くすることが出来ない。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
実施形態１および実施形態３を用いた装置の一実施例を図１６を用いて説明する。本実施例の装置はベルトコンベア上を流れる物体から金属物を検出する装置である。１６１はカメラ、１６２はタイミングジェネレータ、１６３は偏光を照射する光源、１６４は光源１６３と同じ向きの偏光を遮断する偏光フィルター、１６５は画像データ記録メモリ、１６６はＣＰＵ、１６７は出力データ記録メモリ、１６８は電磁メカニカルシャッタである。また、１６９はベルトコンベア、１６１０は非金属の撮影物体、１６１１は金属の撮影物体である。

本装置の動作を説明する。タイミングジェネレータ１６２は光源１６３に照明信号を送りベルトコンベア１６９上を流れる物体を偏光照明させる。次に、タイミングジェネレータ１６２は１回目の撮像における露光期間が撮像期間の終了直前に設定した露光開始と露光終了の制御信号を生成して電磁メカニカルシャッタ１６８に出力する。カメラ１６１は電磁メカニカルシャッタ１６８を通して撮影することによって露光期間が設定される。カメラ１６１で撮影された画像は画像データ記録メモリ１６５に記録される。この画像を図１７の１７１に示す。次にタイミングジェネレータ１６２は照明信号を止めて光源１６３を消灯状態にする。次にタイミングジェネレータ１６２は引き続き行う撮像の露光期間が撮像期間の開始直後に設定した露光開始と露光終了の制御信号を生成して電磁メカニカルシャッタ１６８に出力する。カメラ１６１で撮影された画像は画像データ記録メモリ１６５に記録される。この画像を図１７の１７２に示す。ＣＰＵ１６６は画像１７１と画像１７２の差分画像１７３を求める。

すると、非金属の撮影物体１６１０は照明光の偏光が反射時に消失するので、反射光の半分が偏光フィルター１６４を通過して撮影される。その結果、差分画像上の非金属の撮影物体１６１０はその分だけ明るい像となる。これに対して、金属の撮影物体１６１１は照明光の偏光が反射時にも保存されるので、反射光は偏光フィルター１６４で全て遮断される。その結果、差分画像上の金属の撮影物１６１１の画素値はほとんど０となる。ＣＰＵ１６６は差分画像上の画素値が予め設定した閾値より小さい領域を１、それ以外を０とすることによって、金属が存在する領域１６１１だけが１となる２値画像１７４を生成し、出力データ記録メモリ１６７に出力する。

磁気などを用いた検出装置ではアルミや銅等の非磁性体を検出できないが、本装置は全ての金属を非接触で検出できる。また、本装置において２回の撮影の間に物体の位置が変わると誤動作を生じるが、本装置は２枚の画像の撮影時間間隔である等価シャッタ時間が小さいので２枚の画像の撮影期間中における物体の移動量を無視できるほど小さくすることが出来、このようなベルトコンベア上を流れる物体の撮影も可能となる。

なお、本実施例の装置が用いた方法は２枚の画像の差分を取る差分画像法（非特許文献１）と呼ばれるが、本発明の装置は実施例に示した以外の差分画像法を用いる装置の撮影装置にも適用できるのは言うまでもない。

また、本実施例の装置は、露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段の実現手段として電磁シャッタを用いた実施形態３の装置を用いたが、上記の撮像条件を満たせる撮影装置であるなら実施形態３の装置に限定するものではない。

（実施例２）
実施形態１および実施形態３を用いた装置の一実施例を図１８を用いて説明する。本実施例の装置は照明光による影を写さない撮影装置である。１８１はカメラ、１８２はタイミングジェネレータ、１８３は左側照明光源、１８４は右側照明光源、１８５は画像データ記録メモリ、１８６はＣＰＵ、１８７は出力データ記録メモリ、１８８は周辺に２ケ所撮影用の穴の空いた円盤である。また、１８９は撮影物体である。

本装置の動作を説明する。穴の空いた円盤１８８は２撮像周期毎に１回転の速度で回転し、カメラ１８１のカメラレンズの前を穴１８１０と穴１８１１が通過するように設定されている。また、１回転の間に起こるカメラの撮像周期の切り替わりの時間が位置１８１２と１８１３になるようにタイミングジェネレータ１８２からの同期信号に同期して回転する。また、本図では省略されているが、穴の空いた円盤１８８の穴がカメラレンズの前にない時、完全に遮光状態になるようにカバーがかけられている。この円盤を通してカメラ１８１で撮影することによって、実施形態１の露光タイミングでの撮像を実現する。

タイミングジェネレータ１８２は左側照明光源１８３に照明信号を送り撮影物体１８９を照明する。次に、１８１２がカメラレンズ前を通過した時点でカメラ１８１が第１回目の撮像を行う。これによって、露光期間が撮像期間の終了直前に設定した撮像が実現される。カメラ１８１で撮像された画像は画像データ記録メモリ１８５に記録される。この画像を図１９の１９１に示す。撮影物体の右側輪郭部には影１９２が発生している。次にタイミングジェネレータ１８２は左側照明光源１８３の照明信号を停止し右側照明光源１８４に照明信号を送って撮影物体１８９を照明する。カメラ１８１は位置１８１３のカメラレンズ前を通過する時間に２回目の撮像期間に入る。これによって、露光期間が撮像期間の開始直後に設定した撮像が実現される。カメラ１８１で撮像された画像は画像データ記録メモリ１８５に記録される。この画像を図１９の１９３に示す。撮影物体の左側輪郭部には影１９４が発生している。ＣＰＵ１８６は画像１９１と１９３の同位置の画素値を比較し、より大きな画素値を選ぶことによって画像１９５を生成して画像データ記録メモリ１８５に記録する。この作用の結果、画像１９５は、輪郭部以外はほとんど画像１９１と画像１９３の画素値が等しいのでどちらの画像から画素値が選ばれてもほとんど変わりないが、輪郭部の影領域は２枚のうちより明るい方の影のない画素値を選択することによって完全に消失する。

これに対して、両方の照明を同時に点灯して撮影しても画像１９６に示すように、影領域は左右の輪郭部共に半影として撮影されてしまうが、本装置を用いれば影を完全に消去することができるので、影による画像品質の劣化、特に人物撮影における影による人相の変化を抑制し、質感の高い映像撮影ができる利便が提供できる。一方、本装置において２回の撮影の間に物体の位置が変わると物体がぶれて撮影された画像を生成してしまうが、本装置は２枚の画像の撮影時間間隔である等価シャッタ時間が小さいので撮影期間中の物体の移動量を無視できるほど小さくすることが出来、通常の人物の動き程度であればぶれのない撮影が可能である。

動画を撮影する場合、回転板を用いたメカニカルシャッタは消費電力、寿命、騒音などの点で電磁シャッタより優れているが電磁シャッタを用いても同じことが実現できることは言うまでもない。また、本実施例の装置は、露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段の実現手段として回転板状のメカニカルシャッタを用いた実施形態３の装置を用いたが、上記の撮像条件を満たせる撮影装置であるなら実施形態３の装置との組み合わせに限定するものではない。

（実施例３）
実施形態１および実施形態４を用いた装置の一実施例を図２０を用いて説明する。図２０は撮影物体に照明を当てた画像と照明を当てない画像を入力し、明るさの変わらない領域を遠景、明るさの変わる領域を近景として２値の距離画像を生成し、該距離画像から滑らかな３次元画像を擬似的に生成する装置（本出願人による先行出願である特願２００２−２７５４７１「疑似３次元情報生成装置および生成方法並びにそのためのプログラムおよび記録媒体」参照）である。

２０１は垂直転送ＣＣＤから蓄積ＣＣＤに電荷を転送するタイミングが外部から指定できるＦＩＴ−ＣＣＤを組み込んだカメラ、２０２はタイミングジェネレータ、２０３は照明手段、２０４は画像データ記録メモリ、２０５はＣＰＵ、２０６は出力データ記録メモリである。また、２０７は撮影物体である。

本装置の動作を説明する。タイミングジェネレータ２０２は照明手段２０３に照明信号を送り撮影物体２０７を照明する。次に、タイミングジェネレータ２０２は１回目の撮影における露光期間が撮像期間の終了直前に設定した露光開始と露光終了の制御信号と、露光終了信号の直後に垂直転送ＣＣＤから蓄積ＣＣＤに電荷を転送する信号を生成して、カメラ２０１を制御することによって撮影物体２０７の１回目の撮像を行う。撮像された画像１は画像データ記録メモリ２０４に記録される。この画像１を図２１の２１１に示す。２１１に示すように、照明手段２０３に近い撮影物体２０７は明るく写り、照明手段２０３から遠い背景は暗く写る。次にタイミングジェネレータ２０２は照明手段２０３の照明信号を停止し照明手段２０３を消灯する。次にタイミングジェネレータ２０２は次の撮像期間中における露光期間が撮像期間の開始直後となるように設定した露光開始と露光終了の制御信号と、１回目の撮像画像データが蓄積ＣＣＤから全て読み出された直後に垂直転送ＣＣＤから蓄積ＣＣＤに電荷を転送する信号を生成して、カメラ２０１を制御することによって撮影物体２０７の２回目の撮像を行う。撮像された画像２は画像データ記録メモリ２０４に記録される。この画像２を図２１の２１２に示す。２１２に示すように、撮影物体２０７も背景も同じように暗く写る。ＣＰＵ２０５は画像１と画像２の差分画像を求め、差分画像の画素値が予め設定されたある閾値以上であるなら１そうでなければ０とした２値画像２１３を生成する。すると、近距離にある撮影物体は照明の有無で輝度差が生じるため２１４に示す画素値が１の領域となる。一方、背景を含む遠距離にある物体は照明光が遠距離において十分減衰しているので輝度差をほとんど生じず２１５に示す画素値が０の領域となる。次にＣＰＵ２０５は２１３において画素値が１である領域を周辺から中心に向かって値が大きくなるような画素値を生成して置き換えることによって３次元形状画像２１６を擬似的に生成し出力データ記録メモリ２０６に記録する。この画素値の演算方法の詳細は前記先行出願の明細書に記載されている。

本３次元入力装置は、１つの照明と１つのカメラだけで構成できるので、携帯端末にも組み込み可能な低コストで小型な３次元形状入力装置が実現できる。また、本装置において２回の撮影の間に撮影物体の位置が変わると正しい３次元画像が生成できなくなるが、本装置は２枚の画像の撮影間隔である等価シャッタ時間が小さいので、撮影期間中の撮影物体の移動量を無視できるほど小さくすることができ動きのある物体も正しく３次元形状化することが可能となる。

（実施例４）
実施形態２と実施形態５の装置を用いた一実施例を図２２を用いて説明する。この装置はTime Of Flight法（特許文献２）と呼ばれる光の往復時間を求めることによって撮影物体の３次元形状を求める装置である。

２２１は赤外線カメラであり、内部に、赤外光を受光し、増幅後、可視光として出力する光電増幅素子（イメージインテンシファイヤ）２２２と撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する実施形態５に基づくＩＴ−ＣＣＤ２２３が備わっている。２２４はタイミングジェネレータ、２２５は赤外光照明手段、２２６は色を撮影するカメラ、２２７はＩＴ−ＣＣＤ２２３とカメラ２２６の撮影光軸を同軸化するための光学系、２２８は画像データ記録メモリ、２２９はＣＰＵ、２２１０は出力データ記録メモリである。また、２２１１は撮影物体である。

本装置の動作を説明する。タイミングジェネレータ２２４は１回目の撮影における露光期間が撮像期間の終了直前に設定した露光開始と露光終了の制御信号を生成してＩＴ−ＣＣＤ２２３で撮影物体２２１１を撮影する。この期間中において、タイミングジェネレータ２２４はパルス長τ秒の極短パルスの繰り返し信号を生成して赤外光照明手段２２５をパルス発光させ撮影物体２２１１を照明する。撮影物体２２１１からの反射赤外光は光学系２２７にて分離され赤外光成分だけが光電増幅素子２２２に入力する。光電増幅素子２２２はパルス点灯している時間だけ光電子増幅を行って増幅・変換された可視光をＩＴ−ＣＣＤ２２３に出力する。

ＩＴ−ＣＣＤ２２３はタイミングジェネレータ２２４からの信号に基づいて露光動作を行い撮像した第１の画像を次の撮像期間に出力する。第１の画像は画像データ記録メモリ２２８で記録される。２回目の撮影においてタイミングジェネレータ２２４は撮像における露光期間が撮像期間の開始直後に設定した露光開始と露光終了の制御信号を生成して赤外線カメラ２２１で撮影物体２２１１を撮像する。この時、露光開始から赤外照明手段２２５をある設定された時間のパルス点灯を繰り返して撮影物体２２１１を赤外光で照明する。撮影物体２２１１からの反射赤外光は光学系２２７にて分離され赤外光は光電増幅素子２２２に入力される。赤外線カメラ２２１内の光電増幅素子２２２はパルス点灯時からτ秒遅れてτ秒間光電子増幅を行ってＩＴ−ＣＣＤ２２３に出力する。ＩＴ−ＣＣＤ２２３はタイミングジェネレータ２２４からの信号に基づいて露光動作を行い次の撮像期間に撮像した第２の画像を出力する。第２の画像は画像データ記録メモリ２２８に記録される。

ＣＰＵ２２９は第１の画像と第２の画像の同位置の各画素毎に、式１に示す演算を行って該画素位置における撮影物体２２１１までの距離Ｌを算出する。
式１ Ｌ＝ＣτＰ１／｛２（Ｐ１＋Ｐ２）｝
ただし、Ｐ１：１回目撮影時の画素値、Ｐ２：２回目撮影時の画素値、Ｃ：光速度
この演算を全画素行うことによって撮影物体２２１１の３次元画像を生成し出力データ記録メモリ２２１０に記録する。

また、タイミングジェネレータ２２４はカメラ２２６の撮像における露光期間の中心時間がＩＴ−ＣＣＤ２２３の上記２回の撮影の中心時間となるようなタイミングで同期信号を生成してカメラ２２６に出力する。カメラ２２６は光学系２２７から分離された可視光をこの同期信号に基づいて撮影した色画像を出力データ記録メモリ２２１０に記録する。

本実施例の装置によって物体の３次元データを入力する装置が実現される。本装置においてＩＴ−ＣＣＤ２２３の２回の撮影の間に物体の位置が変わると正しい３次元画像が計算できなくなるが、本装置は２枚の画像の撮影間隔である等価シャッタ時間が小さいので撮影期間中の物体の移動量を無視できるほど小さくすることができ動きのある物体も正しく計測可能となる。また、同時に取得した色画像の撮影期間とＩＴ−ＣＣＤ２２３の２回の撮影期間の中心時間が一致するので、動きのある撮影物体であっても３次元形状画像と色画像にずれが生じない。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態および実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態および実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

従来の撮影装置を用いた時の等価シャッタ時間を示すタイミング図である。 実施形態１の装置の構成図である。 実施形態１の装置を用いた時の等価シャッタ時間を示すタイミング図である。 従来の撮影装置を２台使って同時撮影を行う装置の構成図である。 実施形態２の装置の構成図である。 実施形態２の装置を用いた時の２台のカメラの撮像動作タイミングを示す図である。 実施形態３の装置の構成図とタイミング図である。 ＦＩＴ−ＣＣＤの回路ブロック図である。 実施形態４の装置の撮像素子（ＦＩＴ−ＣＣＤ）の撮像動作タイミング図である。 実施形態４の装置の撮像素子（ＦＩＴ−ＣＣＤ）を用いてフレーム毎に異なるシャッタ時間で撮像する場合（変形例）の動作タイミング図である。 実施形態５の装置の撮像素子の回路ブロック図である。 実施形態５の装置の撮像素子の撮像動作タイミング図である。 実施形態５の装置の撮像素子で出力が２系統ある素子の回路ブロック図である。 実施形態６の装置の撮像素子の回路ブロック図である。 実施形態６の装置の撮像素子の撮像動作タイミング図である。 実施形態１および実施形態３の装置の実施例１の構成図である。 実施例１の装置の動作を説明する図である。 実施形態１および実施形態３の装置の実施例２の構成図である。 実施例２の装置の動作を説明する図である。 実施形態１および実施形態４の装置の実施例３の構成図である。 実施例３の装置の動作を説明する図である。 実施形態２および実施形態５の装置の実施例４の構成図である。

符号の説明

１１，１２，３９，６１１…等価シャッタ時間、２１，５１，５３，７２，１６１，１８１，２０１…カメラ、２２，５２，７３，１６２，１８２，２０２，２２４…タイミングジェネレータ、３１，６１，６３，７４…同期信号、３２，６２，６４，７５…シャッタ制御信号、３３，６５，７６…初めのフレーム、３４，６６，７７…引き続きのフレーム、５４…光学系、７１…光学シャッタ、８１，１１１，１４１…フォトダイオード、８２…垂直転送ＣＣＤ、８３…蓄積ＣＣＤ、８４，１１４…水平転送ＣＣＤ、８５，１１５…電圧変換回路、８６…ＣＣＤ駆動のタイミングジェネレータ、９１，９２，１２１，１２２，１５１，１５２…撮影期間、１１２…第１の垂直転送ＣＣＤ、１１３…第２の垂直転送ＣＣＤ、１２７…垂直帰線期間、１４２…第１の電圧記録手段、１４３…第２の電圧記録手段、１４４…増幅回路、１６５，１８５，２０４，２２８…画像データ記録メモリ、１６６，１８６，２０５，２２９…ＣＰＵ、１６７，１８７，２０６，２２１０…出力データ記録メモリ、１６３…偏光を照射する光源、１６４…偏光フィルター、１６８…電磁メカニカルシャッタ、１６９…ベルトコンベア、１６１０…非金属の撮影物体、１６１１…金属の撮影物体、１８３…左側照明光源、１８４…右側照明光源、１８８…周辺に２ケ所撮影用の穴の空いた円盤、１８９，２０７，２２１１…撮影物体、１９２，１９４…影、２０３…照明手段、２２１…赤外線カメラ、２２２…光電増幅素子、２２３…ＩＴ−ＣＣＤ、２２５…赤外光照明手段、２２６…色を撮影するカメラ

Claims (8)

1. ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点として撮像手段の１撮像期間を定義する時、
   撮像手段の１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段と、タイミングジェネレータを有し、
   １回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の後半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、
   ２回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の前半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像することによって、
   撮像手段の１撮像期間より短い時間間隔で２枚の画像を撮影することを特徴とする撮影装置。
2. ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点として撮像手段の１撮像期間を定義する時、
   撮像手段の１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する第１の撮像手段と、タイミングジェネレータと、第２の撮像手段を有し、
   １回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の後半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して第１の撮像手段を駆動して撮像し、
   ２回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の前半になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して第１の撮像手段を駆動して撮像し、
   上記２回の撮影平均時刻と第２の撮像手段の撮像の露光中心時間が一致するように、露光開始または露光終了または同期信号のいずれかまたは複数の制御信号をタイミングジェネレータで生成して第２の撮像手段を駆動して撮像することによって、
   第１の撮像手段の１撮像期間より短い時間間隔で２枚の画像を撮影し、かつ、２枚の画像の撮影平均時刻と同時刻に別な画像を第２の撮像手段で撮影することを特徴とする撮影装置。
3. 露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、光学シャッタと撮像素子の組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影装置。
4. 露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、垂直転送ＣＣＤから蓄積ＣＣＤに電荷を転送するタイミングを任意に設定できるＦＩＴ−ＣＣＤであり、１回目撮像時の撮像データが蓄積ＣＣＤから全て出力された後に、垂直転送ＣＣＤに蓄積された２回目撮像時の時の撮像データを蓄積ＣＣＤに転送することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影装置。
5. 露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、垂直転送ＣＣＤを２重に持ち、撮像毎にいずれか一方を交互に使用することを特徴とするＩＴ−ＣＣＤであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影装置。
6. 露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段が、各画素毎のアナログ記録手段を２重に持ち、撮像毎にいずれか一方を交互に使用することを特徴とするＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影装置。
7. １回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の終了直前になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、
   ２回目の撮影においては、露光期間が撮像期間の開始直後になるように露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１項に記載の撮影装置。
8. 長シャッタ撮影および短シャッタ撮影を交互に繰り返し、輝度の高い撮影領域は短シャッタ撮像画像データから、輝度の低い領域は長シャッタ撮像画像データから選択して合成することによって高ダイナミックレンジの撮影をする撮影装置において、
   ある撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を起点とし、連続する次回の撮像動作における光電変換部の初期化動作開始時を終点として撮像手段の１撮像期間を定義する時、
   撮像手段の１撮像期間内における露光開始時点と露光終了時点を任意のタイミングで設定する撮像手段と、タイミングジェネレータを有し、
   １回目の撮影においては、露光期間の中心時間が撮像期間の中心時間になるように長シャッタ撮影または短シャッタ撮影の露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して撮像手段を駆動して撮像し、
   ２回目の撮影においては、露光期間の中心時間が撮像期間の中心時間になるように短シャッタ撮影または長シャッタ撮影の露光開始と露光終了の制御信号をタイミングジェネレータで生成して、撮像手段を駆動して撮像することによって、
   長シャッタ撮影から短シャッタ撮影までの期間と短シャッタ撮影から長シャッタ撮影までの期間を等しくしたことを特徴とする撮影装置。

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