JP4337281B2 - 撮像装置及び３次元形状計測装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の表面形状を非接触で計測する３次元形状計測装置等に適用可能な撮像装置及び３次元形状計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体の表面形状を非接触で計測する３次元形状計測装置等に適用される撮像装置では、一般に被写体（測定対象物）からの反射光を受光するための素子としてＣＣＤ（Charge-Coupled Device）等の固体撮像素子が用いられている。
【０００３】
ところが、ＣＣＤ等の固体撮像素子はダイナミックレンジが狭いため、撮像装置により例えば黒い髪の毛を有する人間の頭部を撮像するような場合、明るい顔の部分について適正な露光量になるように設定したときには顔の部分については鮮明な画像を得ることができるが、暗い髪の毛の部分については露出不足となり、正確な３次元形状が算出できない場合が生じる。また、暗い髪の毛の部分について適正な露光量になるように設定したときには髪の毛の部分については鮮明な画像を得ることができるが、明るい顔の部分については露出過度になり、この場合も正確な３次元形状が算出できない場合が生じる。
【０００４】
このため、固体撮像素子のダイナミックレンジを拡大する手段として、例えば２個のＣＣＤを用い、この２個のＣＣＤに入射される光量の比率をハーフプリズム等で変えることで一方のＣＣＤに明るい画像を結像させると共に、他方のＣＣＤに暗い画像を結像させ、これら各ＣＣＤで別々に撮像された画像を合成するようにしていた。これによれば、明るい顔の部分も暗い髪の部分も個別に鮮明な画像が得られ、これらを合成することで明るい顔の部分も暗い髪の毛の部分も共に鮮明な画像が得られることから正確な３次元形状が算出できることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方式では、ＣＣＤのダイナミックレンジを効果的に拡大することができるとはいうものの、入射光を分割するための光学系及び受光特性の一致した２個のＣＣＤが必要になることから構造的に複雑化することが避けられないうえ、２個のＣＣＤの画素ずれ補正等を行う必要があることから補正作業が煩雑化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、構造的に複雑化させることなく容易にダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置及びその撮像装置を用いた３次元形状計測装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の撮像装置は、被写体からの反射光を受光素子により受光することで画素信号に変換する固体撮像手段と、当該固体撮像手段から出力された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号のうち一方のラインの画素信号を他方のラインよりも大きい増幅率で増幅すると共に、他方のラインの画素信号を一方のラインよりも小さい増幅率で増幅する増幅手段と、当該増幅手段から出力された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号をＡ/Ｄ変換するＡ/Ｄ変換手段と、Ａ/Ｄ変換された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号に基づくフレーム画像を記憶する画像記憶手段と、Ａ/Ｄ変換された画素信号であって、大きい増幅率で増幅された一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えているか否かを各画素毎に判別する判別手段と、前記一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えていない場合に当該画素信号を前記画像記憶手段に転送して対応するアドレスに格納すると共に、前記一方のラインの画素信号のレベルが前記規定値を超えている場合に当該一方のラインに隣接する他方のラインのＡ/Ｄ変換された画素信号であって、垂直方向のアドレスが同一の画素信号を所定倍に増大した上で前記画像記憶手段に転送して対応するアドレスに格納する画像制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、固体撮像手段から出力された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号のうち、一方のライン（例えば、奇数ライン）の画素信号が他方のライン（例えば、偶数ライン）よりも大きい増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換され、他方のラインの画素信号が一方のラインよりも小さい増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換される。
【０００９】
そして、Ａ/Ｄ変換された画素信号であって、大きい増幅率で増幅された一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えていないときは、その画素信号が画像記憶手段に転送されて対応するアドレスに格納される。また、大きい増幅率で増幅された一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えているときは、その一方のラインに隣接する他方のラインのＡ/Ｄ変換された画素信号であって、垂直方向のアドレスが同一の画素信号が所定倍に増大された上で画像記憶手段に転送されて対応するアドレスに格納される。
【００１０】
このように、暗い被写体部分についてはＡ/Ｄ変換前に大きな増幅率で増幅された一方のラインの画素信号を用い、明るい被写体部分についてはＡ/Ｄ変換後に増大された他方のラインの画素信号を用いることで、構造的に複雑化させることなく容易にダイナミックレンジが拡大されることになる。
【００１１】
また、請求項２の撮像装置は、請求項１に係るものにおいて、前記固体撮像手段が、奇数ラインの画素信号を取り出す第１の出力手段と、偶数ラインの画素信号を取り出す第２の出力手段とを備え、前記増幅手段が、前記第１の出力手段から出力された奇数ラインの画素信号を増幅する第１の増幅手段と、前記第２の出力手段から出力された偶数ラインの画素信号を増幅する第２の増幅手段とを備え、当該第１の増幅手段と当該第２の増幅手段とが互いに異なる増幅率に設定されるものであることを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、奇数ラインの画素信号は第１の出力手段から取り出されて第１の増幅手段で増幅され、偶数ラインの画素信号は第２の出力手段から取り出されて第２の増幅手段で増幅される。このため、奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号に対する増幅処理及びＡ/Ｄ変換処理を並行して実行することが可能となり、信号処理の高速化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項３の撮像装置は、請求項１に係るものにおいて、前記固体撮像手段が、奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とをフィールド毎に取り出す１の出力手段を備え、前記増幅手段が、奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とを増幅する１の増幅手段からなり、当該１の増幅手段が奇数ラインと偶数ラインとで異なる増幅率に切換え設定されるものであることを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とが１の出力手段からフィールド毎に交互に出力され、奇数ラインの画素信号を増幅するときは１の増幅手段の増幅率が偶数ラインのときよりも大きな増幅率に設定され、偶数ラインの画素信号を増幅するときは同じ増幅手段の増幅率が奇数ラインのときよりも小さな増幅率に設定される。このため、回路的に構成が簡素化され、コストダウンを図ることが可能となる。
【００１５】
また、請求項４の撮像装置は、請求項１乃至３のいずれかに係るものにおいて、前記Ａ/Ｄ変換手段から出力された奇数ライン及び偶数ラインの画素信号を記憶する信号記憶手段を備え、前記判別手段が、前記信号記憶手段に記憶されている奇数ラインの画素信号について規定値を超えているか否かを各画素毎に判別するものであることを特徴としている。
【００１６】
この構成によれば、Ａ/Ｄ変換手段から出力された奇数ライン及び偶数ラインの画素信号は一旦信号記憶手段に記憶され、この信号記憶手段から読み出した奇数ラインの画素信号について規定値を超えているか否かが判別される。このため、各奇数ラインの画素信号について正確なタイミングで規定値を超えているか否かを判別することが可能になる。
【００１７】
また、請求項５の３次元形状計測装置は、被写体にスリット光を照射する投光手段と、請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置と、当該撮像装置の画像記憶手段に格納されている画素信号に基づいて被写体の３次元形状を算出し、この算出した被写体の３次元形状を表示手段に表示する表示制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、スリット光の照射された被写体が固体撮像手段により撮像され、画素信号が画像記憶手段に格納される。そして、この画像記憶手段に格納された画素信号に基づいて被写体の３次元形状が算出され、この算出された被写体の３次元形状が表示手段に表示される。このため、被写体に暗い部分と明るい部分とが存在していても、ダイナミックレンジが拡大されることで確実に被写体の３次元形状が算出され、表示手段に表示可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置が適用される非接触で物体の表面形状を計測する３次元形状計測装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図中における実線矢印は電気信号の流れを示し、破線矢印は光の流れを示している。すなわち、この図において、３次元形状計測装置１０は、投光側である第１の光学系１２と、受光側である第２の光学系１４と、受光することで生成される画素信号に対し所定の信号処理を行う信号処理部１６と、第１，第２の光学系１２，１４及び信号処理部１６の動作を制御する装置制御部１８と、装置制御部１８に対して計測指示を行うと共に、被写体（測定対象物）の３次元形状を算出して表示部に表示する画像計測表示部２０とを備えている。
【００２０】
なお、本発明に係る撮像装置は、主として第２の光学系１４、信号処理部１６及び装置制御部１８により構成されるもので、被写体からの反射光を受光した固体撮像素子により生成される画素信号に基づくフレーム画像を画像メモリに取り込むまでの動作を実行するものである。また、３次元形状計測装置は、画像メモリに取り込まれた複数のフレーム画像に基づき被写体の３次元形状を算出して表示部に表示する動作を実行するものである。
【００２１】
第１の光学系１２は、レーザ光を出力するためのレーザダイオードを含むレーザ発生部２２と、レーザ発生部２２から出力されるレーザ光をスリット光に変換する投光レンズ２４と、投光レンズ２４から出力されるスリット光が照射されるミラーを有するガルバノスキャナ２６と、ガルバノスキャナ２６のミラーを回転駆動させて被写体（測定対象物）にレーザ光を照射することにより被写体表面を走査する駆動部２８とを備えている。なお、本実施形態では、スリット光は、後述する固体撮像素子３４の垂直方向における５画素分の幅を有するものであり、１画素ピッチで上から下に向けて偏向される。
【００２２】
第２の光学系１４は、被写体からの反射光が入射される受光レンズ３２と、受光レンズ３２を透過した反射光を受光する測定用のモノクロの固体撮像素子３４とを備えている。
【００２３】
この固体撮像素子３４は、例えば図２の模式図に示すように、水平方向と垂直方向とに沿って配設された各画素を構成する複数の受光素子３４１と、垂直方向の各列の受光素子３４１に対応して配設された複数の垂直転送レジスタ３４２と、各受光素子３４１が被写体からの反射光を受光することにより各受光素子３４１で生成された画素信号のうち、奇数番目（第１番目、第３番目、第５番目、…）の水平走査ライン（以下、奇数ラインという。）の画素信号を取り出す第１の水平転送レジスタ３４３と、偶数番目（第２番目、第４番目、第６番目、…）の水平走査ライン（以下、偶数ラインという。）の画素信号を取り出す第２の水平転送レジスタ３４４とを有する全画素読出し方式のインターライン転送ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）からなるものである。
【００２４】
また、この固体撮像素子３４は、第１の水平転送レジスタ３４３から出力される奇数ラインの画素信号を増幅する第１の増幅器３４５と、第２の水平転送レジスタ３４４から出力される偶数ラインの画素信号を増幅する第２の増幅器３４６と、水平同期信号及び垂直同期信号を生成する同期信号発生部３４７（図１）と、出力される奇数ライン及び偶数ラインの各画素信号にアドレスデータを与えるアドレス付与部３４８（図１）とを備えている。
【００２５】
このように構成された固体撮像素子３４では、図３に示すように、フィールドシフト信号が出力されることで全奇数ライン（第１ライン、第３ライン、第５ライン、…）の各受光素子３４１の電荷（画素信号）と、全偶数ライン（第２ライン、第４ライン、第６ライン、…）の各受光素子３４１の電荷（画素信号）とが対応する垂直転送レジスタ３４２に一度に取り出される。そして、各垂直転送レジスタ３４２に取り出された奇数ライン及び偶数ラインの各画素信号は第１，第２の水平転送レジスタ３４３，３４４側に順に垂直転送され、奇数ラインの画像信号は第１の水平転送レジスタ３４３から第１の増幅器３４５を介して次段に出力され、偶数ライン画素信号は第２の水平転送レジスタ３４４から第２の増幅器３４６を介して次段に出力される。これらの奇数ライン及び偶数ラインの各受光素子３４１から取り出された画素信号には、同期信号発生部３４７で生成された水平同期信号に基づいて水平方向のアドレスが与えられ、同期信号発生部３４７で生成された垂直同期信号に基づいて垂直方向のアドレスが与えられる。
【００２６】
なお、本実施形態では、特開平１１−２８１３３５号公報にも記載されているように、被写体に照射されるスリット光がミラーの回転駆動により１画素ピッチで偏向される毎に被写体の撮像が順次実行される。この撮像は、スリット光が照射された被写体領域に対応する固体撮像素子３４の有効受光領域である垂直方向の画素数（本実施形態では、３２画素）分の回数（すなわち、３２回）だけ実行され、スリット光が照射された被写体領域に対応する固体撮像素子３４の有効受光領域（垂直方向の３２画素）についてのみ奇数ライン及び偶数ラインの各画素信号の取り出しが行われる。すなわち、本実施形態では、垂直方向の３２画素の各ラインで１のフレーム画像が形成される。
【００２７】
そして、この３２回の撮像により得られる各フレーム画像の画素信号に対する重心演算によって、１つの画素（注目画素）が睨む範囲の被写体表面をスリット光の光軸が通過するタイミング（時間重心）を求め、この求めたタイミングにおけるスリット光の被写体に対する照射方向と、注目画素に対するスリット光の入射方向との関係に基づいて被写体の固体撮像素子３４からの位置が算出される。この位置算出を被写体の全体に対して実行することで被写体の３次元形状が求められる。
【００２８】
また、第２の光学系１４は、第１の水平転送レジスタ３４３から出力される奇数ラインの各画素信号をアナログ信号から１０ビットのデジタル信号に変換する第１のＡ/Ｄコンバータ３６と、第２の水平転送レジスタ３４４から出力される偶数ラインの各画素信号をアナログ信号から１０ビットのデジタル信号に変換する第２のＡ/Ｄコンバータ３８と、第１のＡ/Ｄコンバータ３６から出力される奇数ラインの各画素信号及び第２のＡ/Ｄコンバータ３８から出力される偶数ラインの各画素信号を記憶するＦＩＦＯメモリ４０と、全体の動作を同期させるタイミングジェネレータ４２とを備えている。
【００２９】
第１のＡ/Ｄコンバータ３６は、タイミングジェネレータ４２から供給される制御信号により所定の増幅率に設定可能な第１の増幅器３６１を内蔵したものであり、第１の水平転送レジスタ３４３から出力される奇数ラインの各画素信号を設定された所定の増幅率で増幅し、この増幅された奇数ラインの画素信号をアナログ信号からデジタル信号に変換（Ａ/Ｄ変換）する。また、第２のＡ/Ｄコンバータ３８は、タイミングジェネレータ４２から供給される制御信号により所定の増幅率に設定可能な第２の増幅器３８１を内蔵したものであり、第２の水平転送レジスタ３４４から出力される偶数ラインの各画素信号を設定された所定の増幅率で増幅し、この増幅された偶数ラインの画素信号をアナログ信号からデジタル信号に変換（Ａ/Ｄ変換）する。本実施形態では、第１の増幅器３６１の増幅率は、第２の増幅器３８１の１０倍の値に設定されている。
【００３０】
これにより、固体撮像素子３４から出力された奇数ラインの画素信号のレベルは、偶数ラインの画素信号よりも大きな値になることから、奇数ラインについては偶数ラインよりも解像度が高められ、暗い被写体であっても鮮明な画像を得ることができる。
【００３１】
信号処理部１６は、ＦＩＦＯメモリ４０に記憶されている画素信号を読み出し、この読み出した画素信号に対して所定の処理を実行するデジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰという。）４６と、所定の処理の実行された画素信号をフレーム画像として記憶する画像メモリ（フレームメモリ）４８とを備えている。
【００３２】
このＤＳＰ４６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）４６１を備えており、ＦＩＦＯメモリ４０に順次記憶される奇数ライン（第１ライン、第３ライン、第５ライン、…）の画素信号を読み出してＲＡＭ４６１に順次記憶させると共に、ＦＩＦＯメモリ４０に順次記憶される偶数ライン（第２ライン、第４ライン、第６ライン、…）の画素信号を読み出してＲＡＭ４６１に順次記憶させる。
【００３３】
また、このＤＳＰ４６は、偶数ラインの画素信号を所定倍数に増大する乗算部４６２を備えると共に、ＲＡＭ４６１に記憶されている奇数ラインの画素信号の信号レベルが予め設定した規定値Ｓを超えているか否かを各画素毎に判別するレベル判別部４６３と、信号レベルが規定値Ｓを超えていない画素信号についてはその奇数ラインの画素信号を画像メモリ４８に転送し、その画素信号を対応するアドレスに書き込む一方、信号レベルが規定値Ｓを超えている画素信号については画像メモリ４８に転送せずにＲＡＭ４６１に記憶されている隣接する偶数ライン（例えば、奇数ラインが第５ラインである場合、偶数ラインは第６ライン）の同一の垂直アドレスにある画素信号を乗算部４６２により信号レベルが所定倍（本実施形態では１０倍）になるように増大して画像メモリ４８に転送し、その偶数ラインの画素信号を対応するアドレスに書き込む信号書込部４６４と、すべてのラインの画素信号がＲＡＭ４６１に取り込まれたか否かを判別すると共に、すべてのラインの画素信号に対する処理が終了したか否かを判別する終了判別部４６５としての各機能実現部を備えている。なお、規定値Ｓは、固体撮像素子３４の電気的特性や被写体の明るさ等により適宜設定されるもので、予め実験的に求められるものである。
【００３４】
図４は、このＤＳＰ４６の処理動作を概念的に説明するための固体撮像素子３４の撮像面を模式的に示す図であり、図５は、その固体撮像素子３４に対応する画像メモリ４８の画素面を模式的に示す図である。いずれも、水平方向をＨ、垂直方向をＶとし、左上隅の画素信号のアドレス（Ｈ，Ｖ）を（１，１）とする。また、被写体として黒い髪の部分ＨＲと明るい顔の部分ＦＣとを有する人間の頭部ＨＤが明るい空間を背景として撮像されているものとする。
【００３５】
なお、被写体の撮像は、本実施形態では、上述したように垂直方向の３２画素の各ラインで１のフレーム画像が形成されるようにしているが、ここでは便宜上全ラインの画素信号により１のフレーム画像を形成するものとして図示している。また、ＤＳＰ４６のＲＡＭ４６１の画素面も固体撮像素子３４の撮像面と同様に構成されており、このＲＡＭ４６１には図４に示す固体撮像素子３４の画素信号に対応する画素信号が記憶されているものとする。
【００３６】
ここで、ＤＳＰ４６のＲＡＭ４６１に記憶されている例えば第５番目の奇数ラインの画素信号（すなわち、図４に示す第５番目の奇数ラインの画素信号に対応する画素信号）と、この奇数ラインに隣接する第６番目の偶数ラインの画素信号（すなわち、図４に示す第６番目の奇数ラインの画素信号に対応する画素信号）とに対する処理動作について説明する。すなわち、第５番目の奇数ラインにおいて、例えば、アドレスが（１，５）から（４，５）までの領域の画素信号は、明るい背景部分であるため信号レベルがそれぞれ規定値Ｓを超えているものとすると、この領域については偶数ラインのアドレスが（１，６）から（４，６）までの領域の各画素信号のレベルを１０倍した上で、その画素信号を画像メモリ４８（図５）に転送し、画像メモリ４８の対応するアドレスに書き込む。
【００３７】
また、第５番目の奇数ラインのアドレスが（５，５）と（６，５）の領域の画素信号は、暗い髪の部分であるため信号レベルが規定値Ｓを超えていないとすると、その領域の奇数ラインの画素信号を画像メモリ４８に転送し、その画素信号を画像メモリ４８の対応するアドレスに書き込む。
【００３８】
さらに、第５番目の奇数ラインのアドレスが（７，５）から（１４，５）までの領域の画素信号は、明るい顔の部分であるため信号レベルが規定値Ｓを超えているものとすると、この領域については偶数ラインのアドレスが（７，６）から（１４，６）までの領域の各画素信号のレベルを１０倍した上で、その画素信号を画像メモリ４８に転送し、画像メモリ４８の対応するアドレスに書き込む。
【００３９】
また、第５番目の奇数ラインのアドレスが（１５，５）と（１６，５）の領域の画素は、暗い髪の部分であるため信号レベルが規定値Ｓを超えていないものとすると、その領域の奇数ラインの画素信号を画像メモリ４８に転送し、画像メモリ４８の対応するアドレスに書き込む。さらに、第５番目の奇数ラインのアドレスが（１７，５）から（Ｈｎ，５）までの領域の画素信号は、明るい背景部分であるため信号レベルがそれぞれ規定値Ｓを超えているものとすると、この領域については偶数ラインのアドレスが（１７，６）から（Ｈｎ，６）までの領域の各画素信号の信号レベルを１０倍した上で、その画素信号を画像メモリ４８に転送し、画像メモリ４８の対応するアドレスに書き込む。
【００４０】
このように、奇数ラインの画素信号のレベルが規定値Ｓを超えていない場合、その奇数ラインの画素信号をそのまま用い、奇数ラインの画素信号のレベルが規定値Ｓを超えている場合、その奇数ラインの画素信号を用いずに垂直方向のアドレスが同一である隣接する偶数ラインの画素信号を所定倍して用いる理由を図６に示す光量−出力特性図を参照して説明する。
【００４１】
この図６において、固体撮像素子３４から出力される画素信号（本実施形態では、偶数ラインの画素信号）を第２の増幅器３８により増幅した後にＡ/Ｄ変換したときの光量−出力特性を点線Ａで示す。この点線Ａで示す特性曲線において、１０ビットのデジタル値で表わしたときの最小出力値を「０」とし、最大出力値（あるいは飽和出力値）を「１０２３」とする。この場合、固体撮像素子３４から出力される画素信号（本実施形態では、奇数ラインの画素信号）を第１の増幅器３６により増幅した後にＡ/Ｄ変換したときの最小光量値から光量値Ｌ（この光量値Ｌは、規定値Ｓの出力に対応するもの）までの範囲における光量−出力特性は実線Ｂで示すものとなる。すなわち、光量の少ない領域においても出力値が増大されることで解像度が高められることになる。
【００４２】
また、固体撮像素子３４から出力される画素信号（本実施形態では、偶数ラインの画素信号）を第２の増幅器３８により増幅した後にＡ/Ｄ変換したときの値を１０倍したもので、光量値Ｌを超える範囲（規定値Ｓを超える出力に対応する範囲）での光量−出力特性は一点鎖線Ｃで示すものとなる。ここで、一点鎖線Ｃで示す特性曲線における最大出力値（あるいは飽和出力値）は、点線Ａで示す特性曲線の最大値である「１０２３」を１０倍した値である「１０２３０」となる。すなわち、実線Ｂで示す特性曲線と一点鎖線Ｃで示す特性曲線とを用いることで固体撮像素子３４のダイナミックレンジが「０〜１０２３」から見掛け上「０〜１０２３０」へと拡大されたことになり、暗い部分と明るい部分とが存在する被写体であっても全体が鮮明な画像を得ることができる。
【００４３】
なお、一点鎖線Ｃで示す特性曲線は、第２の増幅器３８により増幅した後にＡ/Ｄ変換したときの値を１０倍したものであるが、実線Ｂで示す特性曲線から読み出す出力値と一点鎖線Ｃで示す特性曲線から読み出す出力値とが光量値Ｌの前後で逆転しないようになっていれば倍数は「１０」に限るものではない。
【００４４】
このようにして、各奇数ラインの画素信号の信号レベルが規定値Ｓを超えているか否かを順次判別し、規定値Ｓを超えていないときはその奇数ラインの画素信号を画像メモリ４８に転送し、その画素信号を画像メモリ４８の対応するアドレスに書き込む一方、規定値Ｓを超えているときは同一の垂直アドレスにある隣接する偶数ラインの画素信号を１０倍した上で、その画素信号を画像メモリ４８に転送し、その画素信号を画像メモリ４８の対応するアドレスに書き込む。
【００４５】
これにより、画像メモリ４８には、それぞれ対となる互いに隣接する奇数ラインと偶数ラインのいずれか一方のラインの画素信号が記憶され、これによりフレーム画像が形成されることになる。このため、すべての奇数ラインと偶数ラインの画素信号（本実施形態では、垂直方向の３２画素分）によりフレーム画像が形成される場合に比べ、垂直方向の画素数が半分になることから垂直方向の解像度が低下することになるが、予め水平走査ライン数を多めに設定して垂直方向の画素数を増加させておく等することにより実用面での弊害を生じないようにすることができる。なお、上述したように、第１の光学系１２から出力されるスリット光により被写体表面が走査される１画素ピッチ毎に固体撮像素子３４により撮像が行われ、複数のフレーム画像が画像メモリ４８に順次記憶されることになる。
【００４６】
図１に戻り、装置制御部１８は、演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）５２と、処理プログラムやデータが記憶されているＲＯＭ（Read-Only Memory）５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５６とから構成されている。ＣＰＵ５２には、複数のフレーム画像に基づいて上述した時間重心を求める重心演算部５２１と、求めた時間重心やスリット光の入射方向等から被写体の位置を求めて３次元形状を算出する３次元形状算出部５２２としての各機能実現部を備えている。
【００４７】
画像計測表示部２０は、計測制御部６０１と形状表示部６０２とを有するパーソナルコンピュータ（パソコン）６０と、装置制御部１８とパソコン６０とを接続するＳＣＳＩコントローラ６２とを備えており、装置制御部１８で算出された被写体の３次元形状が計測制御部６０１の制御動作により形状表示部６０２に表示される。なお、装置制御部１８と計測制御部６０１とで被写体の３次元形状を算出すると共に、その算出した３次元形状を形状表示部６０２に表示する表示制御手段を構成する。
【００４８】
図７は、上記のように構成された３次元形状計測装置１０における撮像装置の１フレーム分の動作を説明するためのフローチャートである。まず、被写体の１フレームの撮像が行われ（ステップ＃１）、その後にパソコン６０の操作によりＣＰＵ５２を介して設定されたタイミングジェネレータ４２の制御信号により第１の増幅器３６１の増幅率が第２の増幅器３８１の増幅率の１０倍の値に設定され（ステップ＃３）、引き続いて第２の増幅器３８１の増幅率が所定（第１の増幅器３６１の増幅率の１０分の１）の値に設定される（ステップ＃５）。
【００４９】
次いで、固体撮像素子３４から奇数ライン及び偶数ラインの画素信号が取り出される一方、この取り出された奇数ラインの画素信号が第１の増幅器３６１で増幅されると共に、偶数ラインの画素信号が第２の増幅器３８１で増幅された上でＦＩＦＯメモリ４０に逐次格納される（ステップ＃７）。その後に、ＦＩＦＯメモリ４０から奇数ライン及び偶数ラインの画素信号が取り出され、ＤＳＰ４６のＲＡＭ４６１に順次格納される（ステップ＃９）。
【００５０】
次いで、ＲＡＭ４６１に格納されている各奇数ラインの画素信号のレベルが規定値（例えば、１００）を超えているか否かがレベル判別部４６３により各画素毎に判別される（ステップ＃１１）。このステップ＃１１での判別が否定されると、その画素信号が画像メモリ４８に転送され、対応するアドレスに格納される（ステップ＃１３）。また、ステップ＃１１での判別が肯定されると、その奇数ラインの画像信号と垂直アドレスが同一である隣接する偶数ラインの画素信号のレベルが乗算部４６２により１０倍に増大され（ステップ＃１５）、その増大された画素信号が画像メモリ４８に転送され、対応するアドレスに格納される（ステップ＃１７）。
【００５１】
次いで、１フレーム分のすべての奇数ラインの処理が終了したか否かが終了判別部４６５により判別される（ステップ＃１９）。このステップ＃１９での判別が肯定されると１フレーム分の撮像装置の動作は終了し、ステップ＃１９での判別が否定されるとステップ＃１１に戻って以降のステップが繰り返し実行される。
【００５２】
なお、１フレーム分の処理が終了すると、順次それに続く１フレーム分の撮像（本実施形態では、合計３２フレーム分の撮像）が行われると共に、各フレーム画像の画素信号に対して同様の処理が実行され、画像メモリ４８にすべてのフレーム画像の画素信号が格納されることで画像メモリ４８への画素信号の取り込み動作が終了する。そして、画像メモリ４８に格納された各フレーム画像の画素信号は、パソコン６０の操作により読み出されると共に、時間重心等の所定の演算処理が実行されて３次元形状が算出され、この算出された被写体の３次元形状が形状表示部６０２に表示される。
【００５３】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置が適用される３次元形状計測装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図１に示す第１の実施形態に係る３次元形状計測装置１０と同一の構成要素については同一の参照符号を付すことにより詳細な説明を省略すると共に、以下においては第１の実施形態に係る３次元形状計測装置１０との相違点を中心に説明する。図中における実線矢印は電気信号の流れを示し、破線矢印は光の流れを示している。
【００５４】
この第２の実施形態の３次元形状計測装置１０’は、投光側である第１の光学系１２´と、受光側である第２の光学系１４’と、受光することで生成される画素信号に対し所定の信号処理を行う信号処理部１６’と、第１，第２の光学系１２’，１４’及び信号処理部１６’の動作を制御する装置制御部１８’と、装置制御部１８’に対して計測指示を行うと共に、被写体（測定対象物）の３次元形状を表示する画像計測表示部２０’とを備えている。ここで、第１の光学系１２’、信号処理部１６’、装置制御部１８’及び画像計測表示部２０’は、第１の実施形態に係る３次元形状計測装置１０の第１の光学系１２、信号処理部１６、装置制御部１８及び画像計測表示部２０とそれぞれ同一の構成になるものであり、第２の光学系１４’の構成のみが第１の実施形態のものと相違する。
【００５５】
なお、この第２の実施形態においても、撮像装置は、第１の実施形態の場合と同様に主として第２の光学系１４’、信号処理部１６’及び装置制御部１８’により構成されるもので、被写体からの反射光を受けた固体撮像素子により生成されたフレーム画像を画像メモリに取り込むまでの動作を実行するものである。また、３次元形状計測装置は、画像メモリに取り込まれた複数のフレーム画像に基づき被写体の３次元形状を算出して表示部に表示する動作を実行するものである。
【００５６】
この第２の光学系１４’は、固体撮像素子３４’が水平転送レジスタを１つだけ有するものである点、及び、Ａ/Ｄコンバータ３６’を１つだけ有するものである点で第１の実施形態の固体撮像素子３４と相違している。すなわち、固体撮像素子３４’は、例えば図９の模式図に示すように、水平方向と垂直方向とに沿って配設された各画素を構成する複数の受光素子３４１’と、垂直方向の各列の受光素子３４１’に対応して配設された複数の垂直転送レジスタ３４２’と、各受光素子３４１’が被写体からの反射光を受光することで生成された画素信号を読み出す水平転送レジスタ３４３’とを有する２画素独立読出し方式のインターライン転送ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）からなるものである。
【００５７】
また、この固体撮像素子３４’は、水平転送レジスタ３４３’から出力される画素信号を増幅する増幅器３４５’と、水平同期信号及び垂直同期信号を生成する同期信号発生部３４７’（図８）と、出力される奇数ライン及び偶数ラインの各画素信号にアドレスデータを与えるアドレス付与部３４８’（図８）とを備えている。
【００５８】
このように構成された固体撮像素子３４’では、図１０に示すように、最初のフィールドシフトパルスが供給されることで有効受光領域の全奇数ライン（第１ライン、第３ライン、第５ライン、…）の各受光素子３４１’の電荷（画素信号）が対応する垂直転送レジスタ３４２’に一度に取り出され、各垂直転送レジスタ３４２’に取り出された画素信号は各ライン単位で水平転送レジスタ３４３’に順に垂直転送され、水平転送レジスタ３４３’から増幅器３４５’を介して次段に出力される。これら奇数ラインの各受光素子３４１’から取り出された各画素信号には、同期信号発生部３４７’で生成された水平同期信号に基づいて水平方向のアドレスデータが与えられ、同期信号発生部３４７’で生成された垂直同期信号に基づいて垂直方向のアドレスデータが与えられる。
【００５９】
また、次のフィールドシフトパルスが供給されることで有効受光領域の全偶数ライン（第２ライン、第４ライン、第６ライン、…）の各受光素子３４１’の電荷（画素信号）が対応する垂直転送レジスタ３４２’に一度に取り出され、各垂直転送レジスタ３４２’に取り出された画素信号は各ライン単位で水平転送レジスタ３４３’に順に垂直転送され、水平転送レジスタ３４３’から増幅器３４５’を介して次段に出力される。これら偶数ラインの各受光素子３４１’から取り出された各画素信号には、同期信号発生部３４７’で生成された水平同期信号に基づいて水平方向のアドレスデータが与えられ、同期信号発生部３４７’で生成された垂直同期信号に基づいて垂直方向のアドレスデータが与えられる。すなわち、この第２の実施形態に係る固体撮像素子３４’では、有効受光領域の全奇数ラインで構成される奇数フィールド及び有効受光領域の全偶数ラインで構成さる偶数フィールドのフィールド単位で画素信号が出力される。
【００６０】
また、Ａ/Ｄコンバータ３６’は、１つの増幅器３６１’を内蔵したものである。この増幅器３６１’は、タイミングジェネレータ４２から供給される制御信号に基づき、固体撮像素子３４’から奇数ライン（奇数フィールド）の画素信号が出力されるときと、固体撮像素子３４’から偶数ライン（偶数フィールド）の画素信号が出力されるときとで増幅率が異なるように構成されている。
【００６１】
図１１は、上記のように構成された３次元形状計測装置１０’における撮像装置の１フレーム分の動作を説明するためのフローチャートである。まず、被写体の１フレーム分の撮像が行われる（ステップ＃３１）。なお、固体撮像素子３４’からは、最初に奇数フィールドの画素信号が出力され、その後に偶数フィールドの画素信号が出力されるものとする。このため、増幅器３６１’の増幅率が、パソコン６０の操作によりＣＰＵ５２を介して設定されたタイミングジェネレータ４２の制御信号により偶数フィールドの画素信号の場合の１０倍の値に設定される（ステップ＃３３）。
【００６２】
次いで、固体撮像素子３４’から取り出された有効受光領域の奇数フィールドの画素信号がライン毎に増幅器３６１’で増幅された上でＡ/Ｄ変換され、このＡ/Ｄ変換された奇数ラインの画素信号がＦＩＦＯメモリ４０に逐次格納される（ステップ＃３５）。そして、ＦＩＦＯメモリ４０から奇数ラインの画素信号が取り出され、ＤＳＰ４６のＲＡＭ４６１に順次格納される（ステップ＃３７）。
【００６３】
次いで、有効受光領域における奇数フィールドの全ラインの画素信号がＲＡＭ４６１に取り込まれたか否かが終了判別部４６５で判別される（ステップ＃３９）。このステップ＃３９での判別が肯定されると、増幅器３６１’の増幅率がタイミングジェネレータ４２の制御信号により偶数フィールドの画素信号を増幅するための所定の値（奇数フィールドの１０分の１の値）に設定される（ステップ＃４１）。なお、ステップ＃３９での判別が否定されると、判別が肯定されるまで待機する。
【００６４】
次いで、固体撮像素子３４’から取り出された有効受光領域の偶数フィールドの画素信号がライン毎に増幅器３６１’で増幅された上でＡ/Ｄ変換され、このＡ/Ｄ変換された偶数ラインの画素信号がＦＩＦＯメモリ４０に逐次格納される（ステップ＃４３）。そして、ＦＩＦＯメモリ４０から偶数ラインの画素信号が取り出され、ＤＳＰ４６のＲＡＭ４６１に順次格納される（ステップ＃４５）。
【００６５】
次いで、ＲＡＭ４６１に格納されている各奇数ラインの画素信号のレベルが規定値を超えているか否かがレベル判別部４６３により各画素毎に判別される（ステップ＃４７）。このステップ＃４７での判別が否定されると、その画素信号が画像メモリ４８に転送され、対応するアドレスに格納される（ステップ＃４９）。また、ステップ＃４７での判別が肯定されると、その奇数ラインに隣接する偶数ラインであって、その奇数ラインの画像信号と垂直方向のアドレスが同一の画素信号のレベルが乗算部４６２により１０倍に増大され（ステップ＃５１）、その増大された画素信号が画像メモリ４８に転送され、対応するアドレスに格納される（ステップ＃５３）。
【００６６】
次いで、１フレーム分のすべての奇数ラインの処理が終了したか否かが終了判別部４６５により判別される（ステップ＃５５）。このステップ＃５５での判別が肯定されると１フレーム分の撮像装置の動作は終了し、ステップ＃５５での判別が否定されるとステップ＃４７に戻って以降のステップが繰り返し実行される。
【００６７】
なお、１フレーム分の処理が終了すると、順次それに続く１フレーム分の撮像（本実施形態では、合計３２フレーム分の撮像）が行われると共に、各フレーム画像の画素信号に対して同様の処理が実行され、画像メモリ４８にすべてのフレームの画素信号が格納されることで画像メモリ４８への画素信号の取り込み動作が終了する。そして、画像メモリ４８に格納された画素信号は、パソコン６０の操作により読み出されると共に、時間重心等の所定の演算処理が実行されて３次元形状が算出され、この算出された被写体の３次元形状が形状表示部６０２に表示される。
【００６８】
本発明の撮像装置及び３次元形状計測装置は、上記実施形態のように構成されているので、入射光を分割するための光学系や受光特性の一致した２個の固体撮像素子を必要としないことから構造的に複雑化することなく容易にダイナミックレンジを拡大することができる。なお、本発明の撮像装置及び３次元形状計測装置は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、以下に述べるような種々の変形態様を採用することができる。
【００６９】
（１）上記第１の実施形態における固体撮像素子３４は、２つの水平転送レジスタを有する全画素読出し方式のインターライン転送ＣＣＤからなるものであるが、これに限るものではない。奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とを分離して取り出すことができるものであれば如何なる構成のものであってもよい。また、第２の実施形態における固体撮像素子３４’は、１つの水平転送レジスタを有する２画素独立読出し方式のインターライン転送ＣＣＤからなるものであるが、これに限るものではない。この場合も、奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とを分離して取り出すことができるものであれば如何なる構成のものであってもよい。
【００７０】
（２）上記第１，第２の実施形態における固体撮像素子３４，３４’は、多数の受光素子３４１，３４１’が水平方向と垂直方向とにマトリックス状に配設されたエリアセンサからなるものであるが、これに限るものではない。例えば、多数の受光素子３４１，３４１’が水平方向にのみ一列に配設されてなるラインセンサからなるものであってもよい。この場合、ラインセンサを被写体に対し相対的に垂直方向に走査させることにより奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とを順次得るようにすればよい。
【００７１】
（３）上記第１の実施形態における第１，第２のＡ/Ｄコンバータ３６，３８は、それぞれ第１，第２の増幅器３６１，３８１を内蔵したものであるが、これに限るものではない。例えば、第１，第２の増幅器３６１，３８１をＡ/Ｄコンバータ３６，３８の前段にＡ/Ｄコンバータ３６，３８とは構造的に独立した状態で設けるようにしてもよい。上記第２の実施形態におけるＡ/Ｄコンバータ３６’も、増幅器３６１’を内蔵したものであるが、この増幅器３６１’についてもＡ/Ｄコンバータ３６’の前段にＡ/Ｄコンバータ３６’とは構造的に独立した状態で設けるようにすることができる。
【００７２】
（４）上記第１の実施形態における奇数ラインの画素信号を増幅する第１の増幅器３６１は、偶数ラインの画素信号を増幅する第２の増幅器３８１の１０倍の増幅率に設定するようにしているが、これに限るものではない。この第１の増幅器３６１の増幅率は、第２の増幅器３８１の増幅率よりも大きくなるように、固体撮像素子３４の電気的特性や被写体の明るさ等に応じて適宜設定すればよい。また、上記第２の実施形態における増幅器３６１’は、奇数ライン（奇数フィールド）の画素信号を増幅する場合に偶数ライン（偶数フィールド）の画素信号を増幅する場合の１０倍の増幅率に設定するようにしているが、これに限るものではない。この奇数ライン（奇数フィールド）の画素信号を増幅する場合の増幅率は、偶数ライン（偶数フィールド）の画素信号を増幅する場合よりも大きくなるように、固体撮像素子３４’の電気的特性や被写体の明るさ等に応じて適宜設定すればよい。
【００７３】
（５）上記第１，第２の実施形態では、奇数ライン（奇数フィールド）の画素信号を偶数ライン（偶数フィールド）の画素信号よりも大きな増幅率で増幅するようにしているが、これに限るものではない。偶数ライン（偶数フィールド）の画素信号を奇数ライン（奇数フィールド）の画素信号よりも大きな増幅率で増幅するようにしてもよい。要は、いずれか一方のライン（奇数ライン又は偶数ライン）の画素信号を残る他方のライン（偶数ライン又は奇数ライン）の画素信号よりも大きな増幅率で増幅するようにすればよい。
【００７４】
（６）上記第１，第２の実施形態では、固体撮像素子３４，３４’の撮像面における有効受光領域の奇数ライン及び偶数ラインの各画素信号によりフレーム画像を得るようにしているが、これに限るものではない。例えば、全奇数ライン及び全偶数ラインの各画素信号によりフレーム画像を得るようにしてもよい。なお、有効受光領域の画素信号によりフレーム画像を得る場合、画素信号の高速処理化を図ることができる。また、複数のフレーム画像から時間重心を求めて被写体の位置を算出することで被写体の３次元形状を求めるようにしているが、他の方法で被写体の３次元形状を求めることもできる。
【００７５】
（７）上記第１，第２の実施形態では、固体撮像素子３４，３４’としてＣＣＤを用いているが、これに限るものではない。例えば、ＭＯＳ型固体撮像素子を用いることも可能である。また、本発明に係る撮像装置は３次元形状計測装置に適用したものであるが、これに限るものではない。例えば、デジタルカメラ等に適用することも可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、固体撮像手段から出力された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号が大きい増幅率と小さい増幅率の互いに異なる増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換され、大きい増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換された一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えていない場合に当該画素信号を画像記憶手段に転送して対応するアドレスに格納すると共に、大きい増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換された一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えている場合に当該一方のラインに隣接する他方のラインの小さい増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換された画素信号であって、垂直方向のアドレスが同一の画素信号を所定倍に増大した上で画像記憶手段に転送して対応するアドレスに格納するように構成されているので、構造的に複雑化させることなく容易にダイナミックレンジを拡大することができる。
【００７７】
すなわち、画素信号のレベルが規定値を超えていない暗い被写体部分については、大きい増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換された一方のラインの画素信号を用いることにより、暗い被写体部分についても画素信号のレベルが増大されることで解像度が高められる一方、画素信号のレベルが規定値を超えている明るい被写体部分については、小さい増幅率で増幅されてＡ/Ｄ変換された後に乗算されることで画素信号のレベルが乗算値に対応して増大されることになる他方のラインの画素信号を用いることにより、明るい被写体部分についても画素信号のレベルがＡ/Ｄ変換で解像可能な範囲内になることから、構造的に複雑化させることなく容易にダイナミックレンジを拡大することができることになる。
【００７８】
また、このような撮像装置が適用される３次元形状計測装置によれば、被写体に暗い部分と明るい部分とが存在していても、ダイナミックレンジが拡大されることで被写体の３次元形状を確実に算出することができ、被写体の３次元形状を表示手段に容易に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置が適用される３次元形状計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す３次元形状計測装置に用いられる固体撮像素子の構造を模式的に示す図である。
【図３】 図２に示す固体撮像素子における画素信号の読み出しタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】 図１に示す３次元形状計測装置に用いられるＤＰＳの処理動作を概念的に説明するための固体撮像素子の撮像面を模式的に示す図である。
【図５】 図１に示す３次元形状計測装置に用いられるＤＰＳの処理動作を概念的に説明するための画像メモリの画素面を模式的に示す図である。
【図６】 図２に示す固体撮像素子から取り出された画素信号を増幅器で増幅した後の光量−出力特性図である。
【図７】 図１に示す３次元形状計測装置に適用される撮像装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置が適用される３次元形状計測装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】 図８に示す３次元形状計測装置に用いられる固体撮像素子の構造を模式的に示す図である。
【図１０】 図９に示す固体撮像素子における画素信号の読み出しタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】 図８に示す３次元形状計測装置に適用される撮像装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１０’ ３次元形状計測装置
１２，１２’ 第１の光学系（投光手段）
１４，１４’ 第２の光学系
１６，１６’ 信号処理部
１８，１８’ 装置制御部（表示制御手段）
２０，２０’ 画像計測表示部
３４，３４’ 固体撮像素子（固体撮像手段）
３６ 第１のＡ/Ｄコンバータ（第１のＡ/Ｄ変換手段）
３８ 第２のＡ/Ｄコンバータ（第２のＡ/Ｄ変換手段）
４０ ＦＩＦＯメモリ
４６ ＤＳＰ（画像制御手段）
４８ 画像メモリ（画像記憶手段）
３６’ Ａ/Ｄコンバータ（Ａ/Ｄ変換手段）
３４３ 第１の水平転送レジスタ（第１の出力手段）
３４４ 第２の水平転送レジスタ（第２の出力手段）
３６１ 第１の増幅器（第１の増幅手段）
３８１ 第２の増幅器（第２の増幅手段）
４６３ レベル判別部（判別手段）
３６１’ 増幅器（増幅手段）
６０１ 計測制御部（表示制御手段）
６０２ 形状表示部（表示手段）

Claims (5)

1. 被写体からの反射光を受光素子により受光することで画素信号に変換する固体撮像手段と、当該固体撮像手段から出力された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号のうち一方のラインの画素信号を他方のラインよりも大きい増幅率で増幅すると共に、他方のラインの画素信号を一方のラインよりも小さい増幅率で増幅する増幅手段と、当該増幅手段から出力された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号をＡ/Ｄ変換するＡ/Ｄ変換手段と、Ａ/Ｄ変換された奇数ラインの画素信号及び偶数ラインの画素信号に基づくフレーム画像を記憶する画像記憶手段と、Ａ/Ｄ変換された画素信号であって、大きい増幅率で増幅された一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えているか否かを各画素毎に判別する判別手段と、前記一方のラインの画素信号のレベルが規定値を超えていない場合に当該画素信号を前記画像記憶手段に転送して対応するアドレスに格納すると共に、前記一方のラインの画素信号のレベルが前記規定値を超えている場合に当該一方のラインに隣接する他方のラインのＡ/Ｄ変換された画素信号であって、垂直方向のアドレスが同一の画素信号を所定倍に増大した上で前記画像記憶手段に転送して対応するアドレスに格納する画像制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記固体撮像手段は、奇数ラインの画素信号を取り出す第１の出力手段と、偶数ラインの画素信号を取り出す第２の出力手段とを備え、前記増幅手段は、前記第１の出力手段から出力された奇数ラインの画素信号を増幅する第１の増幅手段と、前記第２の出力手段から出力された偶数ラインの画素信号を増幅する第２の増幅手段とを備え、当該第１の増幅手段と当該第２の増幅手段とは互いに異なる増幅率に設定されるものであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記固体撮像手段は、奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とをフィールド毎に取り出す１の出力手段を備え、前記増幅手段は、奇数ラインの画素信号と偶数ラインの画素信号とを増幅する１の増幅手段からなり、当該１の増幅手段は奇数ラインと偶数ラインとで異なる増幅率に切換え設定されるものであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記Ａ/Ｄ変換手段から出力された奇数ライン及び偶数ラインの画素信号を記憶する信号記憶手段を備え、前記判別手段は、前記信号記憶手段に記憶されている奇数ラインの画素信号について規定値を超えているか否かを各画素毎に判別するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 被写体にスリット光を照射する投光手段と、請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置と、当該撮像装置の画像記憶手段に格納されている画素信号に基づいて被写体の３次元形状を算出し、この算出した被写体の３次元形状を表示手段に表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする３次元形状計測装置。

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