JP4992462B2 - Imaging device, imaging apparatus, imaging system, imaging method, motion data generation system, motion data generation program, and motion data generation method - Google Patents
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Description
本発明は、光電変換素子からの電荷の読み出しを、破壊読み出し方式及び非破壊読み出し方式の両方を用いて行うことが可能な撮像装置及び当該撮像装置を利用したモーションデータ生成システムに関する。 The present invention relates to an imaging device capable of reading out charges from a photoelectric conversion element by using both a destructive readout method and a non-destructive readout method, and a motion data generation system using the imaging device.
従来、リアルな動きのCG(Computer Graphics)キャラクタが要求される映画やゲームなどの分野においては、例えば、人間の身体運動をコンピュータに取り込むモーションキャプチャが良く用いられる。モーションキャプチャの手法は幾つか存在するが、比較的ポピュラーな手法は光学式である。光学式とは、撮像装置(カメラ)でマーカを付けた対象物体(人間など)を撮影し、この撮影により得た画像データを画像処理してマーカの位置を検出し、対象物体の動き(モーション)データを取得(生成)する方法である。光学式においては、高速フレームレートの撮像装置(カメラ)が使用される。これはフレームレートが高ければ、1フレームあたりのマーカの移動量が小さくなり位置検出の精度が向上するためである。しかし、高速フレームレートのカメラを用いると露光時間が短くなるため、光量不足となり、撮影画像からマーカの位置を検出することが困難になる。そのため、モーションキャプチャ装置において対象物体の動作をキャプチャする際に、例えば、補助光装置(例えば、ストロボ)及び光を反射するマーカを組み合わせて光量不足となるのを防いでいる(特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1の従来技術にあっては、位置検出の精度を高めるために、高速なフレームレートで対象物体の撮影を行うと、光量の多いマーカは正確に撮影できても、対象物体の外観及び背景などを正確(精細)に撮影することができない。そのため、対象物体のモーションデータと共に対象物体の精細な外観及び背景などの画像が必要なときは、別途、対象物体の精細な外観及び背景などの画像が得られるフレームレート(通常フレームレート)で対象物体の撮影を行う必要がある。
However, in the prior art disclosed in
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、所定露光時間に対応した通常フレームレートの画像と、所定露光時間以下の複数種類の露光時間に対応した高速フレームレートの画像とを同時に撮像できる撮像素子、撮像装置、撮像システム及び撮像方法、並びに当該撮像装置、撮像システム又は撮像方法を利用したモーションデータ生成システム、モーションデータ生成プログラム及びモーションデータ生成方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and is an image having a normal frame rate corresponding to a predetermined exposure time and a plurality of types of images having a predetermined exposure time or less. Imaging device, imaging device, imaging system and imaging method capable of simultaneously imaging high-speed frame rate image corresponding to exposure time, motion data generation system using the imaging device, imaging system or imaging method, motion data generation program, and The object is to provide a method for generating motion data.
〔形態1〕 上記目的を達成するために、形態1の撮像素子は、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部と、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルと、を備え、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
[Embodiment 1] In order to achieve the above object, an image pickup device according to
A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, scanning is performed a plurality of times for each pixel constituting the photoelectric conversion element, and a plurality of types of exposure times equal to or less than the predetermined exposure time from each pixel in each scanning. A second reading means for reading out charges when exposed by a non-destructive reading method without resetting accumulated charges;
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
A second output channel for sequentially storing pixel data read by the second reading means in a memory for each scan in the plurality of scans, and sequentially outputting the pixel data stored in the memory in the stored order; Prepared,
The second reading unit is characterized in that the plurality of scans are performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
このような構成であれば、第1読出手段によって、前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行うことが可能であり、第2読出手段によって、前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行うことが可能である。 With such a configuration, the first readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reads out the charge when exposed from the scanned pixel for a predetermined exposure time. The destructive readout method with reset can be performed, and the second readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element a plurality of times during the predetermined exposure time, It is possible to read out charges from the respective pixels in scanning when exposure is performed for a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time by a nondestructive readout method without resetting accumulated charges.
更に、第1出力チャンネルによって、前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能であり、第2出力チャンネルによって、前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能である。 Further, pixel data composed of charges when exposed at the predetermined exposure time, which is read by the first reading means, is sequentially stored in the memory by the first output channel, and the pixel data stored in the memory is stored in the memory. The pixel data read by the second reading means is sequentially stored in the memory for each scan in the plurality of scans and stored in the memory by the second output channel. Pixel data can be sequentially output in the stored order.
なお更に、前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことが可能である。
つまり、第1読出手段によって、所定露光時間の露光で光電変換部の各画素から電荷の破壊読み出しを行い、一方、所定露光時間の露光が行われている期間中に、第2読出手段によって、前記光電変換部の画素のうち所定画素を間引いた残りの画素に対して、複数回の走査を行い、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光された画素の電荷の非破壊読み出しを行うことができる。更に、第1読出手段で走査し読み出した所定露光時間で露光した時の画素データは第1出力チャンネルから出力し、第2読出手段で走査し読み出した所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の画素データは第2出力チャンネルから出力するようにしたので、破壊読み出し方式で読み出した画素データと、非破壊読み出し方式で読み出した画素データとをそれぞれ独立に出力することができる。
Still further, the second reading means can perform the plurality of scans on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group constituting the plurality of photoelectric conversion elements.
That is, the first readout unit performs destructive readout of charges from each pixel of the photoelectric conversion unit by exposure for a predetermined exposure time, while the second readout unit performs the exposure for a predetermined exposure time. The remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels among the pixels of the photoelectric conversion unit are scanned a plurality of times, and the non-destructive readout of the charges of the pixels exposed at a plurality of types of exposure times less than the predetermined exposure time is performed. It can be carried out. Further, the pixel data when the exposure is performed with the predetermined exposure time scanned and read by the first reading means is output from the first output channel, and the exposure data is a plurality of types of exposure times less than the predetermined exposure time scanned and read by the second reading means. Since pixel data at the time of exposure is output from the second output channel, pixel data read by the destructive readout method and pixel data read by the non-destructive read method can be output independently.
また、第2読出手段においては、所定画素を間引きした残りの画素に対して走査を行うため、全画素に対して走査を行うよりも高速な走査が可能になる。更に、各画素からの電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うと共に、所定露光時間の露光期間中に、所定露光時間以下の複数種類の露光時間で複数回の走査を行うようにしたので、高速なフレームレートで電荷を読み出すことができる。これにより、被写体の高速な動きに追随して、所定露光時間では捉えきれない動作中(位置変位途中)の被写体画像を撮像することが可能となる。また、電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うことで、所定露光時間の露光期間において複数回の走査を行っても各画素の蓄積電荷量を維持することができる。 In the second reading means, since the remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels are scanned, scanning can be performed at a higher speed than when scanning is performed for all the pixels. Furthermore, the readout of charges from each pixel is performed by a nondestructive readout method, and scanning is performed a plurality of times with a plurality of types of exposure times less than or equal to a predetermined exposure time during the exposure period of a predetermined exposure time. Charges can be read out at various frame rates. As a result, it is possible to follow the high-speed movement of the subject and capture a subject image during operation (in the middle of position displacement) that cannot be captured within a predetermined exposure time. Further, by reading out charges by the non-destructive readout method, it is possible to maintain the accumulated charge amount of each pixel even if scanning is performed a plurality of times during the exposure period of a predetermined exposure time.
例えば、比較的輝度が高く且つ動きのある被写体(例えば、モーションキャプチャのマーカなど)及び比較的輝度の低い(暗い)背景から構成される撮像対象を撮像する場合に、第1読出手段で読み出した所定露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから、被写体及び背景が十分な露光時間で露光された鮮明な画像を得ることができると共に、第2読出手段で読み出した、複数回の走査による所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから、被写体の動きに追従し被写体の動きを正確に捉えた複数の画像を得ることができる。 For example, when imaging an imaging target composed of a relatively bright and moving subject (for example, a motion capture marker) and a relatively low (dark) background, read by the first reading means A plurality of scans that can obtain a clear image in which the subject and the background are exposed with a sufficient exposure time from pixel data composed of charges at the time of exposure with a predetermined exposure time, and that are read by the second reading means. From the pixel data composed of charges at the time of exposure with a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time, a plurality of images that follow the movement of the subject and accurately capture the movement of the subject can be obtained.
つまり、所定露光時間の露光期間において、撮像対象が鮮明に撮像された撮像画像と、被写体の動きを正確に捉えた複数の撮像画像とを同時に得ることができるという効果が得られる。
また、間引きする画素数を変更することによって、簡易にフレームレートを変更(高速化)することができるという効果も得られる。
That is, there is an effect that a captured image in which the imaging target is clearly captured and a plurality of captured images in which the movement of the subject is accurately captured can be obtained simultaneously in the exposure period of the predetermined exposure time.
Further, by changing the number of pixels to be thinned out, an effect that the frame rate can be easily changed (speeded up) can be obtained.
ここで、上記「光電変換部」は、例えば、CMOS技術を用いて構成されており、CMOS技術を利用した非破壊読み出し可能な撮像素子としては、閾値変調型撮像素子(例えば、VMIS(Threshold Voltage Modulation Image Sensor))などがある。以下、形態2の撮像素子、形態3及び6の撮像装置、形態13及び14の撮像システム、形態15及び16の撮像方法において同じである。
Here, the “photoelectric conversion unit” is configured using, for example, CMOS technology, and a non-destructive image sensor that uses CMOS technology is a threshold modulation type image sensor (for example, VMIS (Threshold Voltage). Modulation Image Sensor)). Hereinafter, the same applies to the imaging device of
また、上記「破壊読読み出し方式」は、撮像装置の撮像素子(光電変換部)を構成する光電変換素子から電荷(画素信号)を読み出すときに、当該光電変換素子に蓄積された電荷を空にするリセット処理を伴うものである。以下、形態2の撮像素子、形態3及び6の撮像装置、形態13及び14の撮像システム、形態15及び16の撮像方法において同じである。
In addition, the “destructive reading and reading method” empties the charge accumulated in the photoelectric conversion element when reading out the charge (pixel signal) from the photoelectric conversion element constituting the image pickup element (photoelectric conversion unit) of the image pickup apparatus. This is accompanied by reset processing. Hereinafter, the same applies to the imaging device of
また、上記「非破壊読み出し方式」は、前記光電変換素子から電荷(画素信号)を読み出すときに、当該光電変換素子に蓄積された電荷を空にせず蓄積状態を維持したままで読み出すものである。つまり、電荷読み出し時にリセット処理を伴わないため、設定された露光時間に至るまで、電荷の蓄積途中において、何度でも電荷の読み出しを行うことができる。以下、形態2の撮像素子、形態3及び6の撮像装置、形態13及び14の撮像システム、形態15及び16の撮像方法において同じである。
Further, the “non-destructive readout method” is to read out charges (pixel signals) from the photoelectric conversion elements while keeping the accumulated state without emptying the charges accumulated in the photoelectric conversion elements. . In other words, since no reset process is involved when reading the charge, the charge can be read any number of times during the charge accumulation until the set exposure time is reached. Hereinafter, the same applies to the imaging device of
〔形態2〕 また、上記目的を達成するために、形態2の撮像素子は、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部と、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記各画素に対して行う複数回の走査を所定の組み合わせでN個の組に分割し、前記所定露光時間の間に、前記分割した各組の走査を、各組間の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各組毎に独立したN個(Nは2以上の自然数)の第2〜第(N+1)出力チャンネルと、を備え、
前記第2読出手段は、前記各走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
[Embodiment 2] In order to achieve the above object, an image pickup device according to
A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
A plurality of scans performed on each pixel are divided into N groups in a predetermined combination, and the divided scans are divided into the same time during the predetermined exposure time. A non-destructive readout method in which charges are read out from each pixel in each scan during exposure at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time without resetting accumulated charges. Second reading means performed in
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
The pixel data read by the second reading means is sequentially stored in the memory for each scan, and the pixel data stored in the memory is sequentially output in the stored order. The N pieces are independent for each group (N is 2). The second to (N + 1) th output channels of the above natural number),
The second reading unit is characterized in that the scanning is performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
このような構成であれば、第1読出手段によって、前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行うことが可能であり、第2読出手段によって、前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行うことが可能である。 With such a configuration, the first readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reads out the charge when exposed from the scanned pixel for a predetermined exposure time. The destructive readout method with reset can be performed, and the second readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element a plurality of times during the predetermined exposure time, It is possible to read out charges from the respective pixels in scanning when exposure is performed for a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time by a nondestructive readout method without resetting accumulated charges.
更に、第1出力チャンネルによって、前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能であり、前記各組毎に独立した第2〜第(N+1)出力チャンネルによって、前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能である。 Further, pixel data composed of charges when exposed at the predetermined exposure time, which is read by the first reading means, is sequentially stored in the memory by the first output channel, and the pixel data stored in the memory is stored in the memory. The pixel data read by the second reading means are sequentially stored in the memory for each scan by the second to (N + 1) output channels independent for each set. The pixel data stored in the memory can be sequentially output in the stored order.
なお更に、前記第2読出手段は、前記各走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことが可能である。
つまり、第1読出手段によって、所定露光時間の露光で光電変換部の各画素から電荷の破壊読み出しを行い、一方、所定露光時間の露光が行われている期間中に、第2読出手段によって、前記光電変換部の画素のうち所定画素を間引いた残りの画素に対して、各組毎に走査を行い、各組毎に独立に前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光された画素の電荷の非破壊読み出しを行うことができる。更に、第1読出手段で走査し読み出した所定露光時間で露光した時の画素データは第1出力チャンネルから出力し、第2読出手段で走査し読み出した各組の所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の画素データは第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力するようにしたので、破壊読み出し方式で読み出した画素データと、非破壊読み出し方式で読み出した各組の画素データとをそれぞれ独立に出力することができる。
Still further, the second reading means can perform the respective scans on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
That is, the first readout unit performs destructive readout of charges from each pixel of the photoelectric conversion unit by exposure for a predetermined exposure time, while the second readout unit performs the exposure for a predetermined exposure time. The remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels among the pixels of the photoelectric conversion unit are scanned for each group, and each pixel is exposed independently for each group with a plurality of types of exposure times equal to or shorter than the predetermined exposure time. The non-destructive readout of the charges can be performed. Further, the pixel data when the exposure is performed with a predetermined exposure time scanned and read by the first reading means is output from the first output channel, and a plurality of types of data less than the predetermined exposure time of each set scanned and read by the second reading means. Since the pixel data at the time of exposure is output from the second to (N + 1) th output channels, the pixel data read by the destructive readout method and the pixel data of each set read by the non-destructive read method are used. Each can be output independently.
また、第2読出手段においては、所定画素を間引きした残りの画素に対して走査を行うため、全画素に対して走査を行うよりも高速な走査が可能になる。更に、各画素からの電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うと共に、所定露光時間の露光期間中に、所定露光時間以下の複数種類の露光時間で複数回の走査を行うようにしたので、高速なフレームレートで電荷を読み出すことができる。これにより、被写体の高速な動きに追随して、所定露光時間では捉えきれない動作中(位置変位途中)の被写体画像を撮像することが可能となる。また、電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うことで、所定露光時間の露光期間において複数回の走査を行っても各画素の蓄積電荷量を維持することができる。また、間引きする画素数を変更することによって、簡易にフレームレートを変更することが可能である。更に、出力チャンネル数を物理的に増やすことによって、走査回数を簡易に増加することができ、これにより、所定露光期間中における同一画素に対する電荷の読み出し回数を簡易に増加することが可能である。 In the second reading means, since the remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels are scanned, scanning can be performed at a higher speed than when scanning is performed for all the pixels. Furthermore, the readout of charges from each pixel is performed by a nondestructive readout method, and scanning is performed a plurality of times with a plurality of types of exposure times less than or equal to a predetermined exposure time during the exposure period of a predetermined exposure time. Charges can be read out at various frame rates. As a result, it is possible to follow the high-speed movement of the subject and capture a subject image during operation (in the middle of position displacement) that cannot be captured within a predetermined exposure time. Further, by reading out charges by the non-destructive readout method, it is possible to maintain the accumulated charge amount of each pixel even if scanning is performed a plurality of times during the exposure period of a predetermined exposure time. Further, it is possible to easily change the frame rate by changing the number of pixels to be thinned out. Further, by physically increasing the number of output channels, it is possible to easily increase the number of scans, and thus it is possible to easily increase the number of times of readout of charges for the same pixel during a predetermined exposure period.
例えば、比較的輝度が高く且つ動きのある被写体(例えば、モーションキャプチャのマーカなど)及び比較的輝度の低い(暗い)背景から構成される撮像対象を撮像する場合に、第1読出手段で読み出した所定露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから、被写体及び背景が十分な露光時間で露光された鮮明な画像を得ることができると共に、第2読出手段で読み出した、複数回の走査による所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから、被写体の動きに追従し被写体の動きを正確に捉えた複数の画像を得ることができる。 For example, when imaging an imaging target composed of a relatively bright and moving subject (for example, a motion capture marker) and a relatively low (dark) background, read by the first reading means A plurality of scans that can obtain a clear image in which the subject and the background are exposed with a sufficient exposure time from pixel data composed of charges at the time of exposure with a predetermined exposure time, and that are read by the second reading means. From the pixel data composed of charges at the time of exposure with a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time, a plurality of images that follow the movement of the subject and accurately capture the movement of the subject can be obtained.
つまり、所定露光時間の露光期間において、撮像対象が鮮明に撮像された撮像画像と、被写体の動きを正確に捉えた複数の撮像画像とを同時に得ることができるという効果が得られる。
また、間引き画素数や出力チャンネル数を増やすことによって、簡易に、より高速なフレームレートで電荷を読み出すことができるという効果も得られる。
That is, there is an effect that a captured image in which the imaging target is clearly captured and a plurality of captured images in which the movement of the subject is accurately captured can be obtained simultaneously in the exposure period of the predetermined exposure time.
Further, by increasing the number of thinned pixels and the number of output channels, it is possible to easily read out charges at a higher frame rate.
〔形態3〕 一方、上記目的を達成するために、形態3の撮像装置は、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部と、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する}第1出力チャンネルと、
前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
[Mode 3] On the other hand, in order to achieve the above object, an imaging apparatus according to
A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, scanning is performed a plurality of times for each pixel constituting the photoelectric conversion element, and a plurality of types of exposure times equal to or less than the predetermined exposure time from each pixel in each scanning. A second reading means for reading out charges when exposed by a non-destructive reading method without resetting accumulated charges;
The pixel data composed of the charges when exposed for the predetermined exposure time, read by the first reading means, are sequentially stored in the memory, and the pixel data stored in the memory are sequentially output in the stored order} An output channel,
Pixel data read by the second reading means is sequentially stored in a memory for each scan in the plurality of scans, and the pixel data stored in the memory is sequentially output in the stored order;
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
High-speed captured image data generating means for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on pixel data output from the second output channel,
The second reading unit is characterized in that the plurality of scans are performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
このような構成であれば、第1読出手段によって、前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行うことが可能であり、第2読出手段によって、前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行うことが可能である。 With such a configuration, the first readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reads out the charge when exposed from the scanned pixel for a predetermined exposure time. The destructive readout method with reset can be performed, and the second readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element a plurality of times during the predetermined exposure time, It is possible to read out charges from the respective pixels in scanning when exposure is performed for a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time by a nondestructive readout method without resetting accumulated charges.
更に、第1出力チャンネルによって、前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能であり、第2出力チャンネルによって、前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能であり、通常撮像画像データ生成手段によって、前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光時の撮像画像データを生成することが可能であり、高速撮像画像データ生成手段によって、前記第2出力チャンネルからそれぞれ出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成することが可能である。 Further, pixel data composed of charges when exposed at the predetermined exposure time, which is read by the first reading means, is sequentially stored in the memory by the first output channel, and the pixel data stored in the memory is stored in the memory. The pixel data read by the second reading means is sequentially stored in the memory for each scan in the plurality of scans and stored in the memory by the second output channel. Pixel data can be output sequentially in the stored order, and captured image data at the time of exposure is generated with a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel by the normal captured image data generation means Images output from the second output channel by the high-speed captured image data generation means. Based on the data, the captured image data for each scan of the plurality of times of scanning can be generated.
なお更に、前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことが可能である。
つまり、第1読出手段によって、所定露光時間の露光で光電変換部の各画素から電荷の破壊読み出しを行い、一方、所定露光時間の露光が行われている期間中に、第2読出手段によって、前記光電変換部の画素のうち所定画素を間引いた残りの画素に対して、複数回の走査を行い、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光された画素の電荷の非破壊読み出しを行うことができる。更に、第1読出手段で走査し読み出した所定露光時間で露光時の画素データは第1出力チャンネルから出力し、第2読出手段で走査し読み出した所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の画素データは、各走査毎に第2出力チャンネルからそれぞれ独立に出力するようにしたので、破壊読み出し方式で読み出した画素データと、非破壊読み出し方式で読み出した画素データとをそれぞれ独立に出力することができる。
Still further, the second reading means can perform the plurality of scans on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group constituting the plurality of photoelectric conversion elements.
That is, the first readout unit performs destructive readout of charges from each pixel of the photoelectric conversion unit by exposure for a predetermined exposure time, while the second readout unit performs the exposure for a predetermined exposure time. The remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels among the pixels of the photoelectric conversion unit are scanned a plurality of times, and the non-destructive readout of the charges of the pixels exposed at a plurality of types of exposure times less than the predetermined exposure time is performed. It can be carried out. Further, pixel data at the time of exposure with a predetermined exposure time scanned and read by the first reading means is output from the first output channel, and exposure is performed with a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time scanned and read by the second reading means. Since the pixel data at the time is output independently from the second output channel for each scan, the pixel data read by the destructive readout method and the pixel data read by the non-destructive read method are output independently. can do.
また、第2読出手段においては、所定画素を間引きした残りの画素に対して走査を行うため、全画素に対して走査を行うよりも高速な走査が可能になる。更に、各画素からの電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うと共に、所定露光時間の露光期間中に、所定露光時間以下の複数種類の露光時間で複数回の走査を行うようにしたので、高速なフレームレートで電荷を読み出すことができる。これにより、被写体の高速な動きに追随して、所定露光時間では捉えきれない動作中(位置変位途中)の被写体画像を撮像することが可能となる。また、電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うことで、所定露光時間の露光期間において複数回の走査を行っても各画素の蓄積電荷量を維持することができる。また、間引きする画素数を変更することによって、簡易にフレームレートを変更することが可能である。 In the second reading means, since the remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels are scanned, scanning can be performed at a higher speed than when scanning is performed for all the pixels. Furthermore, the readout of charges from each pixel is performed by a nondestructive readout method, and scanning is performed a plurality of times with a plurality of types of exposure times less than or equal to a predetermined exposure time during the exposure period of a predetermined exposure time. Charges can be read out at various frame rates. As a result, it is possible to follow the high-speed movement of the subject and capture a subject image during operation (in the middle of position displacement) that cannot be captured within a predetermined exposure time. Further, by reading out charges by the non-destructive readout method, it is possible to maintain the accumulated charge amount of each pixel even if scanning is performed a plurality of times during the exposure period of a predetermined exposure time. Further, it is possible to easily change the frame rate by changing the number of pixels to be thinned out.
例えば、比較的輝度が高く且つ動きのある被写体(例えば、モーションキャプチャのマーカなど)及び比較的輝度の低い(暗い)背景から構成される撮像対象を撮像する場合に、第1読出手段で読み出した所定露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから通常撮像画像データを生成するようにしたので、被写体及び背景が十分な露光時間で露光された鮮明な画像を得ることができる。更に、第2読出手段で読み出した、複数回の走査による所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから各走査毎の高速撮像画像データを生成するようにしたので、被写体の動きに追従し且つ被写体を鮮明に捉えた複数の画像を得ることができる。
つまり、所定露光時間の露光期間において、撮像対象が鮮明に撮像された撮像画像と、被写体の動きを正確に捉えた複数の撮像画像とを同時に得ることができるという効果が得られる。
For example, when imaging an imaging target composed of a relatively bright and moving subject (for example, a motion capture marker) and a relatively low (dark) background, read by the first reading means Since the normal captured image data is generated from the pixel data composed of the charges at the time of exposure with a predetermined exposure time, it is possible to obtain a clear image in which the subject and the background are exposed with a sufficient exposure time. Further, high-speed captured image data for each scan is generated from the pixel data composed of charges at the time of exposure with a plurality of types of exposure times less than or equal to a predetermined exposure time by a plurality of scans read by the second readout means. As a result, it is possible to obtain a plurality of images that follow the movement of the subject and clearly capture the subject.
That is, there is an effect that a captured image in which the imaging target is clearly captured and a plurality of captured images in which the movement of the subject is accurately captured can be obtained simultaneously in the exposure period of the predetermined exposure time.
〔形態4〕 更に、形態4の撮像装置は、形態3の撮像装置において、
前記第2出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていることを特徴としている。
このような構成であれば、所定の画素をライン単位で間引くことができるので、走査を行うライン数の調整が簡易であると共に、当該走査を行う画素のライン数の調整によって、フレームレートを簡易に変更することができるという効果が得られる。
[Mode 4] Furthermore, the imaging device of
The second output channel is configured to output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading means is characterized in that the plurality of scans are performed on pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from the pixel group.
With such a configuration, since predetermined pixels can be thinned out in units of lines, it is easy to adjust the number of lines to be scanned, and the frame rate can be simplified by adjusting the number of lines of pixels to be scanned. The effect that it can be changed to is obtained.
〔形態5〕 更に、形態5の撮像装置は、形態3又は4の撮像装置において、
前記高速撮像画像データ生成手段は、前記複数回の走査における各回の走査毎に、前記第2出力チャンネルから出力される画素データの画素値と、前記第2出力チャンネルから前記各回の走査の1つ前の回の走査において出力される画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該差分値に基づき、前記各回の走査にそれぞれ対応する撮像画像データを生成することを特徴としている。
[Mode 5] Further, the imaging device of
The high-speed captured image data generation means includes a pixel value of pixel data output from the second output channel and one of the scans from the second output channel for each scan in the plurality of scans. A difference value from the pixel value of the pixel data output in the previous scan is calculated, and captured image data corresponding to each of the scans is generated based on the difference value.
このような構成であれば、前記複数回の走査における各回の走査時に読み出した画素データとその1つ前の回の走査時に読み出した画素データとの差分値を算出することができるので、各回の走査毎にそれぞれ対応する画素データから、非破壊読み出し方式で問題となる固定パターンノイズを除去又は低減することが可能となる。
従って、固定パターンノイズを除去又は低減した画素データから撮像画像データを生成することができるので、固定パターンノイズによる画質劣化を防ぐ又は低減することができるという効果が得られる。
With such a configuration, it is possible to calculate the difference value between the pixel data read during each scan in the plurality of scans and the pixel data read during the previous scan. It becomes possible to remove or reduce fixed pattern noise that is a problem in the nondestructive readout method from pixel data corresponding to each scan.
Therefore, since the captured image data can be generated from the pixel data from which the fixed pattern noise is removed or reduced, an effect that the image quality deterioration due to the fixed pattern noise can be prevented or reduced can be obtained.
ここで、「固定パターンノイズ」には、長時間露光時に問題になる暗電流シェーディングや、画素ごとのセンサ感度の違いによって発生するものなどがある。以下、形態2の撮像素子、形態3及び6の撮像装置、形態13及び14の撮像システム、形態15及び16の撮像方法において同じである。
Here, “fixed pattern noise” includes dark current shading, which becomes a problem during long exposure, and noise generated due to a difference in sensor sensitivity for each pixel. Hereinafter, the same applies to the imaging device of
〔形態6〕 一方、上記目的を達成するために、形態6の撮像装置は、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部と、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記各画素に対して行う複数回の走査を所定の組み合わせでN個の組に分割し、前記所定露光時間の間に、前記分割した各組の走査を、各組間の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各組毎に独立したN個(Nは2以上の自然数)の第2〜第(N+1)出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2読出手段は、前記各走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
[Mode 6] On the other hand, in order to achieve the above object, an imaging apparatus according to
A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
A plurality of scans performed on each pixel are divided into N groups in a predetermined combination, and the divided scans are divided into the same time during the predetermined exposure time. A non-destructive readout method in which charges are read out from each pixel in each scan during exposure at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time without resetting accumulated charges. Second reading means performed in
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
The pixel data read by the second reading means is sequentially stored in the memory for each scan, and the pixel data stored in the memory is sequentially output in the stored order. The N pieces are independent for each group (N is 2). The second to (N + 1) th output channel of the above natural number),
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
High-speed captured image data generation means for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on pixel data output from the second to (N + 1) th output channels,
The second reading unit is characterized in that the scanning is performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
このような構成であれば、第1読出手段によって、前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行うことが可能であり、第2読出手段によって、前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行うことが可能である。 With such a configuration, the first readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reads out the charge when exposed from the scanned pixel for a predetermined exposure time. The destructive readout method with reset can be performed, and the second readout means scans each pixel constituting the photoelectric conversion element a plurality of times during the predetermined exposure time, It is possible to read out charges from the respective pixels in scanning when exposure is performed for a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time by a nondestructive readout method without resetting accumulated charges.
更に、第1出力チャンネルによって、前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能であり、前記各組毎に独立した第2〜第(N+1)出力チャンネルによって、前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力することが可能であり、通常撮像画像データ生成手段によって、前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光時の撮像画像データを生成することが可能であり、高速撮像画像データ生成手段によって、前記第2〜第(N+1)出力チャンネルからそれぞれ出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成することが可能である。 Further, pixel data composed of charges when exposed at the predetermined exposure time, which is read by the first reading means, is sequentially stored in the memory by the first output channel, and the pixel data stored in the memory is stored in the memory. The pixel data read by the second reading means are sequentially stored in the memory for each scan by the second to (N + 1) output channels independent for each set. It is possible to sequentially output the pixel data stored in the memory in the order in which they are stored, and the normal captured image data generating means generates a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel. Captured image data can be generated, and the second to (N + 1) th output channel is generated by the high-speed captured image data generation means. Based on the pixel data output from the captured image data for each scan of the plurality of times of scanning can be generated.
なお更に、前記第2読出手段は、前記各走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことが可能である。
つまり、第1読出手段によって、所定露光時間の露光で光電変換部の各画素から電荷の破壊読み出しを行い、一方、所定露光時間の露光が行われている期間中に、第2読出手段によって、前記光電変換部の画素のうち所定画素を間引いた残りの画素に対して、各組毎に走査を行い、各組毎に独立に前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光された画素の電荷の非破壊読み出しを行うことができる。更に、第1読出手段で走査し読み出した所定露光時間で露光した時の画素データは第1出力チャンネルから出力し、第2読出手段で走査し読み出した各組の所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の画素データは第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力するようにしたので、破壊読み出し方式で読み出した画素データと、非破壊読み出し方式で読み出した各組の画素データとをそれぞれ独立に出力することができる。
Still further, the second reading means can perform the respective scans on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
That is, the first readout unit performs destructive readout of charges from each pixel of the photoelectric conversion unit by exposure for a predetermined exposure time, while the second readout unit performs the exposure for a predetermined exposure time. The remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels among the pixels of the photoelectric conversion unit are scanned for each group, and each pixel is exposed independently for each group with a plurality of types of exposure times equal to or shorter than the predetermined exposure time. The non-destructive readout of the charges can be performed. Further, the pixel data when the exposure is performed with a predetermined exposure time scanned and read by the first reading means is output from the first output channel, and a plurality of types of data less than the predetermined exposure time of each set scanned and read by the second reading means. Since the pixel data at the time of exposure is output from the second to (N + 1) th output channels, the pixel data read by the destructive readout method and the pixel data of each set read by the non-destructive read method are used. Each can be output independently.
また、第2読出手段においては、所定画素を間引きした残りの画素に対して走査を行うため、全画素に対して走査を行うよりも高速な走査が可能になる。更に、各画素からの電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うと共に、所定露光時間の露光期間中に、所定露光時間以下の複数種類の露光時間で複数回の走査を行うようにしたので、高速なフレームレートで電荷を読み出すことができる。これにより、被写体の高速な動きに追随して、所定露光時間では捉えきれない動作中(位置変位途中)の被写体画像を撮像することが可能となる。また、電荷の読み出しを非破壊読み出し方式で行うことで、所定露光時間の露光期間において複数回の走査を行っても各画素の蓄積電荷量を維持することができる。また、間引きする画素数を変更することによって、簡易にフレームレートを変更することが可能である。更に、出力チャンネル数を物理的に増やすことによって、走査回数を簡易に増加することができ、これにより、所定露光期間中における同一画素に対する電荷の読み出し回数を簡易に増加することが可能である。 In the second reading means, since the remaining pixels obtained by thinning out the predetermined pixels are scanned, scanning can be performed at a higher speed than when scanning is performed for all the pixels. Furthermore, the readout of charges from each pixel is performed by a nondestructive readout method, and scanning is performed a plurality of times with a plurality of types of exposure times less than or equal to a predetermined exposure time during the exposure period of a predetermined exposure time. Charges can be read out at various frame rates. As a result, it is possible to follow the high-speed movement of the subject and capture a subject image during operation (in the middle of position displacement) that cannot be captured within a predetermined exposure time. Further, by reading out charges by the non-destructive readout method, it is possible to maintain the accumulated charge amount of each pixel even if scanning is performed a plurality of times during the exposure period of a predetermined exposure time. Further, it is possible to easily change the frame rate by changing the number of pixels to be thinned out. Further, by physically increasing the number of output channels, it is possible to easily increase the number of scans, and thus it is possible to easily increase the number of times of readout of charges for the same pixel during a predetermined exposure period.
例えば、比較的輝度が高く且つ動きのある被写体(例えば、モーションキャプチャのマーカなど)及び比較的輝度の低い(暗い)背景から構成される撮像対象を撮像する場合に、第1読出手段で読み出した所定露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから通常撮像画像データを生成するようにしたので、被写体及び背景が十分な露光時間で露光された鮮明な画像を得ることができる。更に、第2読出手段で読み出した、複数回の走査による所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光時の電荷から構成される画素データから各走査毎の高速撮像画像データを生成するようにしたので、被写体の動きに追従し且つ被写体を鮮明に捉えた複数の画像を得ることができる。 For example, when imaging an imaging target composed of a relatively bright and moving subject (for example, a motion capture marker) and a relatively low (dark) background, read by the first reading means Since the normal captured image data is generated from the pixel data composed of the charges at the time of exposure with a predetermined exposure time, it is possible to obtain a clear image in which the subject and the background are exposed with a sufficient exposure time. Further, high-speed captured image data for each scan is generated from the pixel data composed of charges at the time of exposure with a plurality of types of exposure times less than or equal to a predetermined exposure time by a plurality of scans read by the second readout means. As a result, it is possible to obtain a plurality of images that follow the movement of the subject and clearly capture the subject.
つまり、所定露光時間の露光期間において、撮像対象が鮮明に撮像された撮像画像と、被写体の動きを正確に捉えた複数の撮像画像とを同時に得ることができるという効果が得られる。
また、間引き画素数や出力チャンネル数を増やすことによって、簡易に、より高速なフレームレートで電荷を読み出すことができるという効果も得られる。
That is, there is an effect that a captured image in which the imaging target is clearly captured and a plurality of captured images in which the movement of the subject is accurately captured can be obtained simultaneously in the exposure period of the predetermined exposure time.
Further, by increasing the number of thinned pixels and the number of output channels, it is possible to easily read out charges at a higher frame rate.
〔形態7〕 更に、形態7の撮像装置は、形態6の撮像装置において、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていることを特徴としている。
このような構成であれば、所定の画素をライン単位で間引くことができるので、走査を行うライン数の調整が簡易であると共に、当該走査を行う画素のライン数の調整によって、フレームレートを簡易に変更することができるという効果が得られる。
[Mode 7] Furthermore, the imaging device of
The second to (N + 1) th output channels output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading means is characterized in that the plurality of scans are performed on pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from the pixel group.
With such a configuration, since predetermined pixels can be thinned out in units of lines, it is easy to adjust the number of lines to be scanned, and the frame rate can be simplified by adjusting the number of lines of pixels to be scanned. The effect that it can be changed to is obtained.
〔形態8〕 更に、形態8の撮像装置は、形態6又は7の撮像装置において、
前記高速撮像画像データ生成手段は、前記複数回の走査における各回の走査毎に、前記第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力される画素データの画素値と、前記第2〜第(N+1)出力チャンネルから前記各回の走査の1つ前の回の走査において出力される画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該差分値に基づき、前記各回の走査にそれぞれ対応する撮像画像データを生成することを特徴としている。
このような構成であれば、所定の画素をライン単位で間引くことができるので、走査を行うライン数の調整が簡易であると共に、当該走査を行う画素のライン数の調整によって、フレームレートを簡易に変更することができるという効果が得られる。
[Embodiment 8] Furthermore, the imaging apparatus of
The high-speed captured image data generation means includes a pixel value of pixel data output from the second to (N + 1) th output channels and each of the second to (N + 1) th times of the plurality of scans. A difference value with respect to the pixel value of the pixel data output in the previous scan of each of the scans from the output channel is calculated, and the captured image data corresponding to each of the scans based on the difference value It is characterized by generating.
With such a configuration, since predetermined pixels can be thinned out in units of lines, it is easy to adjust the number of lines to be scanned, and the frame rate can be simplified by adjusting the number of lines of pixels to be scanned. The effect that it can be changed to is obtained.
〔形態9〕 一方、上記目的を達成するために、形態9のモーションデータ生成システムは、
所定動作を行う動作体の動作内容を示すモーションデータを生成するモーションデータ生成システムであって、
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置を備え、
前記撮像装置は、位置検出用のマーカが付された前記動作体を含む撮像対象に対する、前記所定露光時間で露光時の画素データを前記第1読出手段によって読み出すと共に、前記複数種類の露光時間で露光時の画素データを前記第2読出手段によって読み出し、
前記撮像装置における前記高速撮像画像データ生成手段で生成された撮像画像データに基づき、前記マーカの位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づき前記モーションデータを生成するモーションデータ生成手段と、を備えることを特徴としている。
[Mode 9] On the other hand, in order to achieve the above object, the motion data generation system of
A motion data generation system that generates motion data indicating the operation content of an operating body that performs a predetermined operation,
An imaging apparatus according to any one of
The imaging device reads pixel data at the time of exposure with the predetermined exposure time for the imaging target including the operating body with a marker for position detection by the first reading unit, and at the plurality of types of exposure times. Read pixel data at the time of exposure by the second reading means,
Position detecting means for detecting the position of the marker based on the captured image data generated by the high-speed captured image data generating means in the imaging device;
Motion data generating means for generating the motion data based on the detection result of the position detecting means.
このような構成であれば、請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置において、位置検出用のマーカが付された前記動作体を含む撮像対象に対する、所定露光時間で露光時の画素データ及び複数種類の露光時間で露光時の画素データを読み出すことが可能である。
更に、位置検出手段によって、前記撮像装置における前記高速撮像画像データ生成手段で生成された撮像画像データに基づき、前記マーカの位置を検出することが可能であり、モーションデータ生成手段によって、前記位置検出手段の検出結果に基づき前記モーションデータを生成することが可能である。
If it is such a structure, in the imaging device of any one of
Furthermore, it is possible to detect the position of the marker based on the captured image data generated by the high-speed captured image data generation unit in the imaging apparatus by the position detection unit, and the position detection by the motion data generation unit The motion data can be generated based on the detection result of the means.
従って、高輝度のマーカを付された動作体に対して、高速なフレームレートで電荷を読み出すことができるので、動作体の動きに追随して、所定露光時間では捉えきれない変位中のマーカの画像を取得することが可能である。そして、このようなマーカの画像からマーカの位置を検出することができるので、動作体の動きに対して精度の高い位置検出を行うことが可能であり、これにより、動作体の動きに対してより正確なモーションデータを生成することができるという効果が得られる。また、所定露光時間に対応する撮像画像データからは、鮮明な背景画像(あるは他の動作体画像)のデータや、鮮明な動作体画像のデータが取得できるので、これらの画像データをモーションデータの生成とは別の用途に利用することが可能である。 Therefore, since the charge can be read out at a high frame rate with respect to the operating body provided with the high-intensity marker, the movement of the marker that is incapable of being caught in a predetermined exposure time following the movement of the operating body. An image can be acquired. And since the position of a marker can be detected from the image of such a marker, it is possible to perform highly accurate position detection with respect to the motion of the moving body, and thereby The effect that more accurate motion data can be generated is obtained. In addition, from the captured image data corresponding to the predetermined exposure time, clear background image (or other motion object image) data and clear motion object image data can be acquired. It can be used for purposes other than the generation of.
ここで、本システムは、単一の装置、端末その他の機器として実現するようにしてもよいし、複数の装置、端末その他の機器を通信可能に接続したネットワークシステムとして実現するようにしてもよい。後者の場合、各構成要素は、それぞれ通信可能に接続されていれば、複数の機器等のうちいずれに属していてもよい。 Here, this system may be realized as a single device, terminal, or other device, or may be realized as a network system in which a plurality of devices, terminals, or other devices are communicably connected. . In the latter case, each component may belong to any one of a plurality of devices and the like as long as they are connected so as to communicate with each other.
〔形態10〕 更に、形態10のモーションデータ生成装置は、形態9のモーションデータ生成装置において、
前記撮像装置における前記通常撮像画像データ生成手段で生成された撮像画像データから、前記動作体のテクスチャデータを抽出するテクスチャデータ抽出手段を備えることを特徴としている。
[Mode 10] Furthermore, the motion data generation device of
The image pickup apparatus includes a texture data extraction unit that extracts texture data of the operating body from the captured image data generated by the normal captured image data generation unit in the imaging apparatus.
このような構成であれば、テクスチャデータ抽出手段によって、前記撮像装置における前記通常撮像画像データ生成手段で生成された撮像画像データから、前記動作体のテクスチャデータを抽出することが可能である。
従って、高速なフレームレートで撮像した撮像画像データからはモーションデータを、動作体を鮮明に撮像した撮像画像データからテクスチャデータを生成することができるので、モーションキャプチャ用の撮像画像と、テクスチャーデータ取得用の撮像画像とを、それぞれを別々に撮像する手間を省くことができるという効果が得られる。
With such a configuration, it is possible to extract the texture data of the operating body from the captured image data generated by the normal captured image data generation unit in the imaging apparatus by the texture data extraction unit.
Therefore, motion data can be generated from captured image data captured at a high frame rate, and texture data can be generated from captured image data obtained by clearly capturing an action object. Therefore, it is possible to save the trouble of separately capturing the captured images separately.
〔形態11〕 また、上記目的を達成するために、形態11のモーションデータ生成プログラムは、
所定動作を行う動作体の動作内容を示すモーションデータを生成するためのモーションデータ生成プログラムであって、
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置における前記高速撮像画像データ生成手段で生成された、位置検出用のマーカが付された前記動作体を含む撮像対象に対する撮像画像データに基づき、前記マーカの位置を検出する位置検出ステップと、
前記位置検出ステップの検出結果に基づき前記モーションデータを生成するモーションデータ生成ステップとからなる処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを含むことを特徴としている。
このような構成であれば、コンピュータによってプログラムが読み取られ、読み取られたプログラムに従ってコンピュータが処理を実行すると、形態9のモーションデータ生成システムと同等の作用および効果が得られる。
[Mode 11] In order to achieve the above object, a motion data generation program according to
A motion data generation program for generating motion data indicating the operation content of an operating body that performs a predetermined operation,
9. The captured image data for the imaging target including the operating body with the position detection marker generated by the high-speed captured image data generation unit in the imaging apparatus according to
A program for causing a computer to execute processing including a motion data generation step for generating the motion data based on a detection result of the position detection step is included.
With such a configuration, when the program is read by the computer and the computer executes processing according to the read program, the same operation and effect as those of the motion data generation system according to
〔形態12〕 また、上記目的を達成するために、形態12のモーションデータ生成方法は、
所定動作を行う動作体の動作内容を示すモーションデータを生成するためのモーションデータ生成方法であって、
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置における前記高速撮像画像データ生成手段で生成された、位置検出用のマーカが付された前記動作体を含む撮像対象に対する撮像画像データに基づき、前記マーカの位置を検出する位置検出ステップと、
前記位置検出ステップの検出結果に基づき前記モーションデータを生成するモーションデータ生成ステップと、を含むことを特徴としている。
これにより、形態9のモーションデータ生成システムと同等の効果が得られる。
[Mode 12] In order to achieve the above object, the motion data generation method according to
A motion data generation method for generating motion data indicating an operation content of an operating body that performs a predetermined operation,
9. The captured image data for the imaging target including the operating body with the position detection marker generated by the high-speed captured image data generation unit in the imaging apparatus according to
And a motion data generation step of generating the motion data based on the detection result of the position detection step.
Thereby, an effect equivalent to that of the motion data generation system according to
〔形態13〕 一方、上記目的を達成するために、形態13の撮像システムは、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部と、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
[Mode 13] On the other hand, in order to achieve the above object, the imaging system of
A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, scanning is performed a plurality of times for each pixel constituting the photoelectric conversion element, and a plurality of types of exposure times equal to or less than the predetermined exposure time from each pixel in each scanning. A second reading means for reading out charges when exposed by a non-destructive reading method without resetting accumulated charges;
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
Pixel data read by the second reading means is sequentially stored in a memory for each scan in the plurality of scans, and the pixel data stored in the memory is sequentially output in the stored order;
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
High-speed captured image data generating means for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on pixel data output from the second output channel,
The second reading unit is characterized in that the plurality of scans are performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
これにより、形態3の撮像装置と同等の作用及び効果が得られる。
ここで、本システムは、単一の装置、端末その他の機器(この場合は、形態3の撮像装置と同等)として実現するようにしてもよいし、複数の装置、端末その他の機器を通信可能に接続したネットワークシステムとして実現するようにしてもよい。後者の場合、各構成要素は、それぞれ通信可能に接続されていれば、複数の機器等のうちいずれに属していてもよい。
Thereby, the same operation and effect as those of the imaging device of
Here, the present system may be realized as a single device, terminal, or other device (in this case, equivalent to the imaging device of form 3), or may communicate with a plurality of devices, terminals, and other devices. You may make it implement | achieve as a network system connected to. In the latter case, each component may belong to any one of a plurality of devices and the like as long as they are connected so as to communicate with each other.
〔形態14〕 また、上記目的を達成するために、形態14の撮像システムは、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部と、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記各画素に対して行う複数回の走査を所定の組み合わせでN個の組に分割し、前記所定露光時間の間に、前記分割した各組の走査を、各組間の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各組毎に独立したN個(Nは2以上の自然数)の第2〜第(N+1)出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2読出手段は、前記各走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
[Embodiment 14] In order to achieve the above object, an imaging system of
A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
A plurality of scans performed on each pixel are divided into N groups in a predetermined combination, and the divided scans are divided into the same time during the predetermined exposure time. A non-destructive readout method in which charges are read out from each pixel in each scan during exposure at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time without resetting accumulated charges. Second reading means performed in
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
The pixel data read by the second reading means is sequentially stored in the memory for each scan, and the pixel data stored in the memory is sequentially output in the stored order. The N pieces are independent for each group (N is 2). The second to (N + 1) th output channel of the above natural number),
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
High-speed captured image data generation means for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on pixel data output from the second to (N + 1) th output channels,
The second reading unit is characterized in that the scanning is performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
これにより、形態6の撮像装置と同等の作用及び効果が得られる。
ここで、本システムは、単一の装置、端末その他の機器(この場合は、形態6の撮像装置と同等)として実現するようにしてもよいし、複数の装置、端末その他の機器を通信可能に接続したネットワークシステムとして実現するようにしてもよい。後者の場合、各構成要素は、それぞれ通信可能に接続されていれば、複数の機器等のうちいずれに属していてもよい。
Thereby, the same operation and effect as those of the imaging device of
Here, this system may be realized as a single device, terminal, or other device (in this case, equivalent to the imaging device according to mode 6), or can communicate with a plurality of devices, terminals, and other devices. You may make it implement | achieve as a network system connected to. In the latter case, each component may belong to any one of a plurality of devices and the like as long as they are connected so as to communicate with each other.
〔形態15〕 一方、上記目的を達成するために、形態15の撮像方法は、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部を有する撮像装置に用いられる撮像方法であって、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出ステップと、
前記所定露光時間の間に、前記光電変換素子の構成する各画素に対して複数回の走査を行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出ステップと、
前記第1読出ステップで読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成ステップと、
前記第2読出ステップで読み出される画素データを、前記複数回の走査における各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成ステップと、を含み、
前記第2読出ステップは、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
これにより、形態3の撮像装置と同等の作用及び効果が得られる。
[Mode 15] On the other hand, in order to achieve the above object, the imaging method of
An imaging method used in an imaging device having a photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that convert exposed light into charges and store the matrix are arranged in a matrix,
A first reading step of scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out charges when exposed for a predetermined exposure time from each of the scanned pixels by a destructive reading method with reset of accumulated charges;
During the predetermined exposure time, scanning is performed a plurality of times for each pixel constituting the photoelectric conversion element, and a plurality of types of exposure times equal to or less than the predetermined exposure time from each pixel in each scanning. A second reading step in which reading of the charge at the time of exposure is performed by a non-destructive reading method without resetting the accumulated charge;
The first output that sequentially reads out the pixel data composed of the charges when exposed for the predetermined exposure time, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the stored order, which is read out in the first readout step. A normal captured image data generation step for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on pixel data output from the channel;
The pixel data read in the second reading step is sequentially stored in the memory for each scan in the plurality of scans, and the pixel data stored in the memory is output from the second output channel that sequentially outputs in the stored order. A high-speed captured image data generation step for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on the pixel data,
The second reading step is characterized in that the plurality of scans are performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group constituting the plurality of photoelectric conversion elements.
Thereby, the same operation and effect as those of the imaging device of
〔形態16〕 一方、上記目的を達成するために、形態16の撮像方法は、
露光した光を電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子がマトリクス状に配設された光電変換部を有する撮像装置に用いられる撮像方法であって、
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出ステップと、
前記各画素に対して行う複数回の走査を所定の組み合わせでN個の組に分割し、前記所定露光時間の間に、前記分割した各組の走査を、各組間の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、当該各走査における前記各画素からの、前記所定露光時間以下の複数種類の露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出ステップと、
前記第1読出ステップで読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成ステップと、
前記第2読み出しステップで読み出される画素データを各走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各組毎に独立したN個(Nは2以上の自然数)の第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成ステップと、を含み、
前記第2読出ステップは、前記各走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定の画素を間引いた残りの画素に対して行うことを特徴としている。
これにより、形態6の撮像装置と同等の作用及び効果が得られる。
[Mode 16] On the other hand, in order to achieve the above object, an imaging method according to
An imaging method used in an imaging device having a photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that convert exposed light into charges and store the matrix are arranged in a matrix,
A first reading step of scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out charges when exposed for a predetermined exposure time from each of the scanned pixels by a destructive reading method with reset of accumulated charges;
A plurality of scans performed on each pixel are divided into N groups in a predetermined combination, and the divided scans are divided into the same time during the predetermined exposure time. A non-destructive readout method in which charges are read out from each pixel in each scan during exposure at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time without resetting accumulated charges. A second reading step performed in
The first output that sequentially reads out the pixel data composed of the charges when exposed for the predetermined exposure time, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the stored order, which is read out in the first readout step. A normal captured image data generation step for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on pixel data output from the channel;
The pixel data read in the second reading step is sequentially stored in the memory for each scan, and the pixel data stored in the memory is sequentially output in the stored order. A high-speed captured image data generation step for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on pixel data output from the second to (N + 1) output channels of the above (natural number). ,
In the second reading step, each of the scans is performed on the remaining pixels obtained by thinning a predetermined pixel from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements.
Thereby, the same operation and effect as those of the imaging device of
〔第1の実施の形態〕
以下、本発明に係る撮像素子、撮像装置、撮像システム及び撮像方法の実施の形態(第1の実施の形態)を、図面に基づいて説明する。図1〜図8は、本発明に係る撮像素子、撮像装置、撮像システム及び撮像方法の第1の実施の形態を示す図である。
以下、図1に基づき、本発明に係る撮像装置1の概略構成を説明する。ここで、図1は、本発明に係る撮像装置1の概略構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment (first embodiment) of an imaging device, an imaging device, an imaging system, and an imaging method according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 8 are diagrams showing a first embodiment of an imaging device, an imaging apparatus, an imaging system, and an imaging method according to the present invention.
Hereinafter, a schematic configuration of the
撮像装置1は、図1に示すように、光電変換素子等から構成される撮像素子100(後述)と、撮像素子100からの画素信号を破壊読み出し方式及び非破壊読み出し方式の両方式を用いて読み出し、当該読み出した画素信号の画素データを出力する撮像処理部10と、撮像処理部10から出力される非破壊読み出し方式で読み出された画素データに基づき、高フレームレート画像データを生成する等の画像処理を行う画像処理部12と、撮像処理部10から出力される通常走査画素データ及び間引き走査画像データ、画像処理部12で生成される高フレームレート画像データ等の各種画像データを記憶するフレームメモリ14とを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
また、本実施の形態における撮像装置1は、不図示の外部装置(システムコントローラ)からの各種制御信号に基づき、後述する間引き走査処理等の各種処理が制御され且つ実行される。
撮像処理部10は、撮像素子100と、第1のAFE(Analog Front End)102と、第2のAFE104とを含んで構成される。
Further, the
The
撮像素子100は、被写体からの光を撮像レンズ(不図示)でセンサセルアレイ56(後述)に集光し、その集光量に応じた電荷をセンサセルアレイ56の各画素に蓄積させる。
また、撮像素子100は、駆動パルス発生器52(後述)から出力される駆動信号に基づいて、通常露光時間(ユーザ等によって任意の時間に設定可能)でセンサセルアレイ56の各画素列を順次走査(以下、通常走査と称す)する。そして、各走査された各画素列に蓄積されている電荷群を電圧群に変換して順次読み出すと共に、各画素列の蓄積電荷をリセット(蓄積電荷を空にする)する。更に、読み出した電圧群(画素信号)を、第1ラインメモリを含んで構成される第1出力チャンネル58(後述)を介して第1のAFE102に順次出力する。
The
The
また、撮像素子100は、駆動パルス発生器52(後述)から出力される駆動信号に基づいて、センサセルアレイ56を構成する画素列群を、システムコントローラから指定される間引き量に従って、所定量の画素列を間引きながら走査(以下、間引き走査と称す)する。そして、各走査された画素列から電圧群(画素信号)を読み出す(このとき、蓄積電荷のリセットは行わない)。なお、間引き走査は、通常露光時間の露光期間において複数回行う。つまり、1回の露光期間において、複数回の間引き走査における各走査時に蓄積された電荷群を順次電圧群に変換して読み出し、当該読み出した電圧群(画素信号)を、各走査毎に第2ラインメモリを含んで構成される第2出力チャンネル60(後述)を介して第2のAFE104に順次出力する。
In addition, the
このように、本実施の形態においては、破壊読み出し方式及び非破壊読み出し方式の両方式を併用して各画素からの電荷の読み出しを行うことによって、1回の露光期間(通常露光時間)において、各画素列の通常露光時間での露光時の画素信号を破壊読み出し方式で読み出すと共に、複数回の間引き走査による各画素列の通常露光時間以下の露光時間で露光時の画素信号を非破壊読み出し方式で読み出す。 As described above, in the present embodiment, by performing charge readout from each pixel by using both the destructive readout method and the non-destructive readout method, in one exposure period (normal exposure time), The pixel signal at the time of exposure at the normal exposure time of each pixel row is read out by the destructive readout method, and the pixel signal at the time of exposure is exposed at an exposure time less than the normal exposure time of each pixel row by thinning scanning multiple times. Read with.
更に、図2に基づき、撮像素子100の内部構成を説明する。ここで、図2は、撮像素子100の内部構成を示す図である。
撮像素子100は、図2に示すように、基準タイミング発生器50と、駆動パルス発生器52と、走査ラインスキャナ54と、センサセルアレイ56と、第1出力チャンネル58と、第2出力チャンネル60とを含んで構成される。
Further, the internal configuration of the
As shown in FIG. 2, the
基準タイミング発生器50は、画像処理部12のタイミング制御部12b(後述)からの垂直同期信号0及び水平同期信号に基づき、基準タイミング信号を発生する。
駆動パルス発生器52は、基準タイミング発生器50からの基準タイミング信号と、走査ラインスキャナ54からのリセットライン選択信号及び読出しライン選択信号とに基づき駆動パルスを発生してセンサセルアレイ56に供給する。
The
The
走査ラインスキャナ54は、画像処理部12の通信器12a(後述)からの間引き量の情報(駆動制御信号)に基づき、センサセルアレイ56の画素列群に対するリセットラインの位置を選択してリセットライン選択信号を生成すると共に、通常走査及び間引き走査に対する読み出しラインの位置をそれぞれ選択して読み出しライン選択信号を生成する。そして、これら生成した選択信号を駆動パルス発生器52に出力する。また、間引き走査に対する基準同期信号である垂直同期信号1を生成して、これを駆動パルス発生器52及び画像処理部12のタイミング制御部12b(後述)にそれぞれ出力する。
The
センサセルアレイ56は、CMOS技術を用いて各画素が構成されており、駆動パルス発生器52から供給される駆動パルスに基づき、各画素列を通常露光時間で露光し、当該露光により各画素列に蓄積された電荷群を、各画素列毎に破壊読み出し方式で順次読み出す。つまり、電荷群の読み出し後に蓄積電荷のリセットも行う。更に、各画素列毎にリセット直後の画素信号を、非破壊読み出し方式で読み出して第1出力チャンネル58に順次出力する。また、センサセルアレイ56は、この通常露光時間の露光期間において、複数回の間引き走査を行い、各走査毎に、各画素列に蓄積された電荷群を、各走査された画素列毎に順次非破壊読み出し方式で読み出して第2出力チャンネル60に順次出力する。
In the
第1出力チャンネル58は、センサセルアレイ56から読み出された通常露光時間に対応する画素信号データを各画素列毎に第1ラインメモリを構成する第1ラインメモリSに記憶すると共に、リセット直後の画素信号データを、各画素列毎に第1ラインメモリを構成する第1ラインメモリNに記憶する。そして、当該記憶した通常露光時間及びリセット直後の画素信号データを、差動増幅器62(図6に図示)にそれぞれ出力する。
The
差動増幅器62は、通常露光時間及びリセット直後の画素信号データに対して減算処理を行い、当該減算処理後の画素信号を第1のAFE102に出力する。
第2出力チャンネル60は、センサセルアレイ56から各走査毎にそれぞれ読み出された各走査時の露光時間に対応する画素信号データを、各走査毎に且つ各画素列毎に第2ラインメモリに記憶する。そして、当該記憶した画素信号データを第2のAFE104に出力する。
The
The
更に、図3に基づき、センサセルアレイ56の詳細構成を説明する。ここで、図3は、センサセルアレイ56の詳細構成を示す図である。
図3に示すように、センサセルアレイ56は、CMOSを用いて構成された複数のセンサセル(画素)56aをマトリクス状に配設し、各画素列毎に、各画素列を構成するセンサセル56aに対して、アドレス線、リセット線及び読出し線が共通に接続され、この3本の制御線を介して各種駆動信号が各画素列を構成するセンサセル56aに送信される。そして、アドレス線及び読出し線が有効になると、図3に示す信号線を介して蓄積電荷を第1又は第2出力チャンネル58又は60に転送する構成となっている。このような構成によって、アドレス線により、リセット動作又は読出し動作を行わせる画素列を有効に(選択)し、当該選択信号で選択した画素列の各センサセル56aに対して、リセット動作を行わせる場合はリセット線を介してリセット動作を指示する信号を入力し、画素信号の読出しを行わせる場合は、読出し線を介して蓄積電荷の転送を指示する信号を入力する。選択信号によって選択された各センサセル56aは、リセット動作を指示する信号が入力されたときはリセット動作を行い、蓄積電荷の転送を指示する信号が入力されたときは、信号線を介して第1又は第2出力チャンネル58又は60への蓄積電荷の転送を行う。
Further, a detailed configuration of the
As shown in FIG. 3, the
更に、図4に基づき、走査ラインスキャナ54の内部構成を説明する。ここで、図4は、走査ラインスキャナ54の内部構成を示す図である。
走査ラインスキャナ54は、図4に示すように、通常走査カウンタ54aと、通常走査アドレスデコーダ54bと、間引き走査カウンタ54cと、間引き走査アドレスデコーダ54dと、ORロジック54eとを含んで構成される。
Furthermore, the internal configuration of the
As shown in FIG. 4, the
通常走査カウンタ54aは、基準タイミング発生器50からの垂直同期信号0及び水平同期信号に基づいて、カウントアップ動作を繰り返す。ここで、カウンタの値は、通常走査時の各画素列のライン番号に対応しており、このライン番号は、通常走査アドレスデコーダ54bに出力される。
通常走査アドレスデコーダ54bは、通常走査カウンタ54aからのライン番号の画素列を「読み出しライン」として有効にし、それ以外の画素列を無効にする。更に、各画素列の有効/無効を示す読み出しライン制御信号をORロジック54eに出力すると共に、この読み出しライン制御信号をリセットライン選択信号として駆動パルス発生器52に出力する。
The
The normal
間引き走査カウンタ54cは、基準タイミング発生器50からの水平同期信号と、通信器12aからの間引き量を示す情報とに基づき、垂直同期信号1を生成し、当該生成した垂直同期信号1に基づきカウントアップ動作を繰り返す。ここで、カウンタの値は、間引き走査時の画素列のライン番号に対応しており、このライン番号は、間引き走査アドレスデコーダ54dに出力される。また、垂直同期信号1は、画像処理部12のタイミング制御部12bにも出力する。
The thinning
間引き走査アドレスデコーダ54dは、間引き走査カウンタ54cからのライン番号の画素列を「読み出しライン」として有効にし、それ以外の画素列を無効にする。更に、各画素列の有効/無効を示す読み出しライン制御信号をORロジック54eに出力する。
ORロジック54eは、通常走査アドレスデコーダ54bからの読み出しライン制御信号と、間引き走査アドレスデコーダ54dからの読み出しライン制御信号とに基づき、各ライン毎にOR演算を行い、通常走査に対する最終的な読み出しライン選択信号を生成すると共に、間引き走査に対する最終的な読み出しライン選択信号を生成する。これら生成した読み出しライン選択信号は駆動パルス発生器52に出力される。
The thinning
The OR
更に、図5に基づき、間引き走査について説明する。ここで、図5(a)は、間引き走査の一例を示す図であり、(b)は、(a)の間引き走査によってセンサセル56aから出力される画素信号のレベル(蓄積電荷量)の推移を示す図である。
図5(a)の例では、通常露光時間の露光期間において、第1ライン、第5ライン、第9ライン、第13ラインで一巡する間引き走査を4回行い、それぞれの走査時における蓄積電荷(画素信号)を読み出している。このように間引き走査を行うことにより、走査する画素列の数を1/4にする。このようにして、1回(1フレーム)の走査にかかる走査時間を短縮することにより、通常露光時間における走査回数を4倍にすることができるので、フレームレートを通常走査時の4倍に高速化できる。
Further, thinning scanning will be described with reference to FIG. Here, FIG. 5A is a diagram illustrating an example of the thinning scan, and FIG. 5B is a graph illustrating the transition of the level (accumulated charge amount) of the pixel signal output from the
In the example shown in FIG. 5A, thinning scanning is performed four times in the first line, the fifth line, the ninth line, and the thirteenth line in the exposure period of the normal exposure time, and the accumulated charge ( Pixel signal). By performing thinning scanning in this manner, the number of pixel columns to be scanned is reduced to ¼. In this way, by shortening the scanning time for one scan (one frame), the number of scans in the normal exposure time can be quadrupled, so the frame rate is four times faster than in normal scan. Can be
ここで、図5(a)の第1ラインにおける「ある画素」に着目すると、図5(b)に示すように、その画素の蓄積電荷量は、1回目の走査時と比較して、2回目、3回目、4回目と、走査が進むにつれ(時間の経過と共に)増加する。これは、間引き走査において、非破壊読み出し方式で各画素から電荷が読み出されるためで、蓄積電荷のリセットが行われないため、露光期間中に電荷の読み出しを何度行っても各画素の蓄積電荷量は維持された状態となる。つまり、図5(a)に示す間引き走査によって、図5(b)に示すように、(1)〜(4)の走査タイミングで電荷の読み出しを行っても、各タイミングまでに蓄積された電荷量はそのまま維持され、電荷の蓄積(露光)が継続される。 Here, paying attention to “a pixel” in the first line of FIG. 5A, as shown in FIG. 5B, the accumulated charge amount of the pixel is 2 as compared with the first scanning. It increases (with the passage of time) as the scanning proceeds, the third time, the fourth time, and the fourth time. This is because the charge is read from each pixel by the non-destructive readout method in the thinning scan, and the accumulated charge is not reset. Therefore, the accumulated charge of each pixel can be read out many times during the exposure period. The amount is maintained. That is, even if the charge is read at the scanning timings (1) to (4) by the thinning scanning shown in FIG. 5A, as shown in FIG. The amount is maintained as it is, and charge accumulation (exposure) is continued.
このような間引き走査を行うために、間引き走査カウンタ54cは、通信器12aから出力される間引き量を指定する駆動制御信号に基づき、カウントアップ動作を行い、間引き量に応じたカウント値を間引き走査アドレスデコーダ54dに出力する。図5(a)の例では、間引き量が「4」となっており、間引き走査カウンタ54cのカウント値は、1、5、9、13と「4」ずつカウントアップし、カウント値が13(最大値(間引き量及び画素の総ライン数によって変わる))になったときに、カウント値を、「1」(開始ライン番号に対応)に戻す(リセットする)と共に、垂直同期信号1をアクティブとする。つまり、間引き走査カウンタ54cは、カウント値が最大値になる毎に垂直同期信号1をアクティブとする。
In order to perform such decimation scanning, the
更に、図6に基づき、撮像素子100のセンサセルアレイ56における各画素列毎の露光及び画素信号の読み出し動作について説明する。ここで、図6は、撮像素子100のセンサセルアレイ56における各画素列毎の露光及び画素信号の読み出し動作の一例を示す図である。
図6に示すように、まず、通常走査によって、センサセルアレイ56における各画素列の通常露光時間で露光時の画素信号の読み出し及び当該画素信号の読み出し後に蓄積電荷のリセットを行う第1読み出しラインを選択すると共に、複数回の間引き走査によって、センサセルアレイ56における走査対象の画素列に対して、各走査時の露光時間で露光時の画素信号の非破壊読み出しを行う第2読み出しラインを選択する。そして、1回の露光期間(通常露光時間)において、通常走査による各画素列に対する通常露光時間で露光時の画素信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットと、複数回の間引き走査による各走査対象の画素列に対する各走査時の露光時間で露光時の画素信号の非破壊読み出しとをそれぞれ独立に実行する。
Further, based on FIG. 6, an exposure operation and a pixel signal readout operation for each pixel column in the
As shown in FIG. 6, first, a first readout line for performing readout of a pixel signal at the time of exposure with a normal exposure time of each pixel column in the
つまり、第1読み出しライン及び第2読み出しラインは、図6に示すように、全画素列(例えば、第1〜第12ライン)においては、これら画素列のいずれか1に通常露光時間分の電荷が蓄積されると、第1読み出しラインが当該画素列の画素信号を読み出すと共に、その蓄積電荷をリセットするように選択される。また、蓄積電荷のリセットされた画素列は、第1読み出しラインが他の画素列を走査後に再び走査されたときに、丁度通常露光時間分の露光が行われているように走査タイミングが制御される。なお、通常走査による各画素列の走査は、各フレーム毎に全画素列(例えば、第1〜第12ライン)をループしながら順次走査を行う。図6の例では、第1ライン(一番下のライン)から第12ライン(一番上のライン)に向かって1ライン毎に順次走査を行い、走査が第12ラインに到達すると1フレーム期間の走査が終了し、再び第1ラインから次フレームに対する同様の走査を行う。 That is, as shown in FIG. 6, the first readout line and the second readout line have charges corresponding to the normal exposure time in any one of these pixel columns (for example, the first to twelfth lines). Is stored, the first readout line is selected to read out the pixel signal of the pixel column and to reset the accumulated charge. In addition, the scanning timing of the pixel column whose accumulated charge has been reset is controlled so that when the first readout line is scanned again after scanning the other pixel column, the exposure for just the normal exposure time is performed. The Note that the scanning of each pixel column by the normal scanning is sequentially performed while looping through all the pixel columns (for example, the first to twelfth lines) for each frame. In the example of FIG. 6, scanning is sequentially performed for each line from the first line (bottom line) to the twelfth line (top line), and when the scanning reaches the twelfth line, one frame period. The scanning for the next frame is again performed from the first line.
一方、間引き走査においては、第1読み出しラインによる蓄積電荷のリセット後に、通常露光時間分の電荷が蓄積される間に各走査時の露光時間において走査対象の各画素列の画素信号を非破壊で順次読み出すように第2読み出しラインがそれぞれ選択される。これにより、第1読み出しラインによって走査対象の画素列の蓄積電荷がリセットされると、当該リセット後の画素列に対して、第2読み出しラインにおいて各走査時の露光時間で露光された画素の画素信号の非破壊読み出しが各走査順に順次行われる。なお、間引き走査においては、システムコントローラから指定される間引き量に従って、所定量の画素列を間引きながら走査が行われ、走査対象の画素列のうち最大番号の画素列に到達すると、走査対象の画素列のうち最小番号の画素列に戻り、通常走査と同様に、ループしながら順次走査を行う。但し、間引き走査においては、通常露光時間の1フレームにおいて、実行可能な(あるいは予め設定された)走査回数だけループが繰り返されることになる。 On the other hand, in the thinning-out scanning, the pixel signal of each pixel column to be scanned is non-destructively in the exposure time during each scanning while the charge corresponding to the normal exposure time is accumulated after the accumulated charge is reset by the first readout line. The second read lines are selected so as to read sequentially. Accordingly, when the accumulated charge in the pixel column to be scanned is reset by the first readout line, the pixel of the pixel exposed in the exposure time at each scanning in the second readout line with respect to the reset pixel column. Nondestructive readout of signals is performed sequentially in each scanning order. In the thinning scanning, scanning is performed while thinning out a predetermined number of pixel rows in accordance with the thinning amount designated by the system controller, and when the pixel row of the highest number is reached among the pixel rows to be scanned, the pixels to be scanned Returning to the lowest-numbered pixel row in the row, scanning is sequentially performed while looping, as in the normal scanning. However, in the thinning scanning, the loop is repeated by the number of scans that can be executed (or set in advance) in one frame of the normal exposure time.
なお、本実施の形態においては、図6に示すように、通常走査によって読み出された通常露光時間で露光時の画素信号(アナログデータ)は、第1出力チャンネル58(以下、CH1と称す)の第1ラインメモリSに読み出され、一方、リセット直後の画素信号は、CH1の第1ラインメモリNに読み出される。そして、これら読み出された画素信号は、図6に示すように、CH1の出力側に設けられた差動増幅器62に出力され、当該差動増幅器62において、リセット前及びリセット後のそれぞれ対応する画素信号同士の減算処理を行って信号レベルの検出及びノイズ除去を行う。そして減算処理後の画素信号は、第1のAFE102に出力されそこでデジタルデータ(画素データ)に変換される。一方、複数回の間引き走査によって読み出された各走査毎の画素信号は、第2出力チャンネル(以下、CH2と称す)の第2ラインメモリに各走査毎に読み出されて第2のAFE104に出力されそこでデジタルデータ(画素データ)に変換される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the pixel signal (analog data) at the time of exposure with the normal exposure time read by the normal scan is the first output channel 58 (hereinafter referred to as CH1). On the other hand, the pixel signal immediately after the reset is read out to the first line memory N of CH1. Then, as shown in FIG. 6, these read pixel signals are output to a
また、本実施の形態において、第1読み出しラインの画素信号の読み出しと、第2読み出しラインの画素信号の読み出しとがバッティングしたとき(例えば、双方が通常露光時間での読み出しを行うとき)には、例えば、水平同期信号によって設定される読み出し期間を2つの期間に分けて、一方の期間で第1読み出しラインによりCH1の第1ラインメモリに画素信号を読み出し、他方の期間で第2読み出しラインによりCH2の第2ラインメモリに画素信号を読み出すことで回避するようになっている。 Further, in this embodiment, when the pixel signal readout of the first readout line and the pixel signal readout of the second readout line are batting (for example, when both perform readout in the normal exposure time). For example, the readout period set by the horizontal synchronization signal is divided into two periods, the pixel signal is read out to the first line memory of CH1 by the first readout line in one period, and by the second readout line in the other period. This is avoided by reading out the pixel signal to the second line memory of CH2.
更に、図7に基づき、画像処理部12の内部構成を説明する。ここで、図7は、画像処理部12の内部構成を示す図である。
画像処理部12は、図7に示すように、通信器12aと、タイミング制御部12bと、高フレームレート画像生成部12cと、メモリアクセス部12dと、出力読出し部12eとを含んで構成される。
Further, the internal configuration of the
As shown in FIG. 7, the
通信器12aは、撮像素子100と画像処理部12とが各種データ通信を行うための手段であり、外部システムコントローラ(不図示)から、センサセルアレイ56の間引き走査に対する間引き量の情報を受信し、当該受信した間引き量の情報を撮像素子100の走査ラインスキャナ54に送信する。
タイミング制御部12bは、撮像素子100の駆動信号(ピクセルクロック、水平同期信号、垂直同期信号0)を生成し、これを撮像素子100の基準タイミング発生器50に出力する。また、タイミング制御部12bは、水平同期信号、垂直同期信号0から、撮像処理部10のCH1から出力される画素信号の、撮像素子100のセンサセルアレイ56における画素位置(画素列(ライン)番号、画素番号)が分かるので、その画素列(ライン)番号及び画素番号(以下、「アドレス情報」とも呼ぶ。)を生成し、そのアドレス情報をメモリアクセス部12dに出力する。また、タイミング制御部12bは、水平同期信号、走査ラインスキャナ54からの垂直同期信号1から、撮像処理部10のCH2からそれぞれ出力される画素信号の、撮像素子100のセンサセルアレイ56における画素位置(画素列(ライン)番号、画素番号)が分かるので、そのアドレス情報を生成し、当該アドレス情報を高フレームレート画像生成部12cに出力する。
The
The
高フレームレート画像生成部12cは、まず、フレームメモリ14に格納された、複数回の間引き走査における各回の走査毎に撮像処理部10の第2のAFE104から出力される画像データ(以下、間引き走査画像データと称す)と、当該各回の走査毎の間引き走査画像データに対応する、各回の走査(以下、現走査と称す)の1つ前の回の走査(以下、前走査と称す)において撮像処理部10の第2のAFE104から出力された間引き走査画像データとをメモリアクセス部12dを介して読み出す。次に、これら読み出した現走査の間引き走査画像データを構成する各画素データと、当該各画素データに対応する各画素データと同位置の前走査の間引き走査画像データを構成する各画素データとの差分値をそれぞれ算出し、当該差分値に基づき各回の間引き走査毎にそれぞれ対応する画像データ(以下、高フレームレート画像データと称す)を生成する。そして、当該生成した高フレームレート画像データをメモリアクセス部12dを介してフレームメモリ14に格納する(書き込む)。
First, the high frame rate
メモリアクセス部12dは、撮像処理部10、高フレームレート画像生成部12c、及び出力読出し部12eからの画像データの書き込み・読み出し命令に基づき、フレームメモリ14に格納された各画像データへアクセスする。つまり、3系統からのアクセス要求を調停し、フレームメモリ14に対して、画像データの読み出し及び画像データの書き込みを行う。本実施の形態において、メモリアクセス部12dは、撮像処理部10の、第1のAFE102から出力される通常走査画像データと、第2のAFE104から出力される間引き走査画像データとを、フレームメモリ14に書き込む。また、高フレームレート画像生成部12cからの、読み出し命令に応じて、各間引き走査及びこれらと対応する前走査の間引き走査画像データをフレームメモリ14から読み出したり、高フレームレート画像生成部12cからの書き込み命令に応じて、高フレームレート画像データをフレームメモリ14に書き込んだりする。
The
出力読出し部12eは、外部の出力装置(不図示)からの同期信号(ピクセルクロック、水平同期信号、垂直同期信号0)に同期して、フレームメモリ14内の画像データを出力する。具体的には、まず、メモリアクセス部12dに対して、高フレームレート画像データ及び通常走査画像データの読み出し要求(読み出し命令含む)を行い、高フレームレート画像データ及び通常走査画像データを取得する。そして、外部の出力装置に対して、当該出力装置からの同期信号に同期して、高フレームレート画像データ及び通常走査画像データを出力する。出力装置はこれらの出力データに基づき、表示処理や解析処理等の所定の処理を実行する。
The
フレームメモリ14は、図7に示すように、CH1を介して出力される通常走査画像データ、CH2を介して出力される各間引き走査及びこれらと対応する前走査の間引き走査画像データ、高フレームレート画像生成部12cで生成される高フレームレート画像データを格納可能な容量を有したメモリであり、メモリアクセス部12dから読み出し要求があると、その要求が示す画像データを読み出す。また、フレームメモリ14は、メモリアクセス部12dから書き込み要求があると、その書き込み要求が示す画像データを書き込む。
As shown in FIG. 7, the
次に、図8に基づき、本実施の形態の撮像装置1の実際の動作を説明する。ここで、図8(a)は、通常走査及び間引き走査の一例を示す図であり、(b)は、第10ラインのある画素に対する蓄積電荷量の推移を示す図である。
なお、説明の便宜上、センサセルアレイ56が第1〜第15ラインの15本の画素列で構成されているとする。
Next, the actual operation of the
For convenience of explanation, it is assumed that the
撮像装置1は、電源が投入され、且つ外部装置である不図示のシステムコントローラからの間引き量の情報を画像処理部12の通信器12aが受信すると、間引き量を指定する駆動制御信号を、撮像処理部10の走査ラインスキャナ54に出力する。一方、撮像処理部10は、CH1に対応する第1読み出しラインに対して通常露光時間を設定する。
また、画像処理部12は、タイミング制御部12bにおいて駆動信号(ピクセルクロック、水平同期信号、垂直同期信号0)を生成し、撮像素子100に出力する。
When the
In addition, the
撮像素子100は、駆動信号が供給されると、走査ラインスキャナ54の通常走査カウンタ54aにおいて、カウントアップ動作を開始し、カウント値を通常走査アドレスデコーダ54bに出力する。通常走査アドレスデコーダ54bは、通常走査カウンタ54aから出力されるライン番号のラインを「第1読み出しライン」として有効にし、それ以外のラインを無効にする。
When the drive signal is supplied, the
例えば、ライン番号1を第1読出しラインとして有効にした場合は、ライン番号1以外の残りのライン(第2ライン〜第15ライン)を無効にする。更に、ライン番号1が有効であることを示す第1読み出しライン制御信号をORロジック54eに出力する。
一方、間引き走査カウンタ54cは、タイミング制御部12bからの駆動信号(水平同期信号)及び通信器12aからの間引き量を指定する駆動制御信号に基づき、カウントアップ動作を開始し、カウント値を間引き走査アドレスデコーダ54dに出力する。また、間引き走査の基準同期信号である垂直同期信号1を生成してタイミング制御部12bに出力する。
For example, when the
On the other hand, the thinning-
ここで、指定された間引き量が「3」であり、且つカウント値の開始番号が「1」であるとすると、間引き走査カウンタ54cは、1、4、7、10、13とカウントアップを行う。つまり、指定された間引き量である「3」をカウントアップ時の増加量としたカウントアップを行う。そして、センサセルアレイ56の画素列数が15本であることから、カウント値が「13」(最大値)になると、カウント値を「1」に戻す(リセットする)と共に垂直同期信号1をアクティブにし、再び、カウント値「1」から間引き量「3」を増加量としたカウントアップを行う。間引き走査カウンタ54cは、このようなカウントアップ動作を、通常露光時間の露光期間において、間引き走査の回数に応じて繰り返し行う。ここでは、通常露光時間の露光期間において間引き走査を3回行うこととする。
Here, if the designated thinning-out amount is “3” and the start number of the count value is “1”, the thinning-
間引き走査アドレスデコーダ54dは、通常走査アドレスデコーダ54bと同様に、間引き走査カウンタ54cから出力されるライン番号のラインを「第2読み出しライン」として有効にし、それ以外のラインを無効にする。そして、第2読み出しライン制御信号をORロジック54eに出力する。
ORロジック54eは、通常走査アドレスデコーダ54bからの第1読み出しライン制御信号と、間引き走査アドレスデコーダ54dからの第2読み出しライン制御信号とに基づき、露光領域の各ライン位置毎にOR演算を行い、通常走査及び間引き走査に対する最終的な読み出しライン選択信号を生成する。そして、これら生成した第1読み出しライン選択信号及び第2読出しライン選択信号を駆動パルス発生器52に出力する。
Similar to the normal
The OR
これにより、図8(a)に示すように、センサセルアレイ56の全画素列に対して、第1読み出しラインの走査による通常露光時間で露光時の画素信号の破壊読み出しが行われ、一方、この破壊読み出しによって蓄積電荷がリセットされた第1ラインに対して、第2読み出しラインの間引き走査による画素信号の非破壊読み出しを行う。なお、各画素列の電荷の蓄積量は、各間引き走査の開始タイミングによって異なってくる。図8(a)の例では、時刻t4のタイミングで1回目の間引き走査を開始し、同様に、時刻t9、t14のタイミングで2回目、3回目の間引き走査をそれぞれ開始する。また、2回目の間引き走査は、1回目の間引き走査が終了してから開始され、3回目の間引き走査は2回目の間引き走査が終了してから開始される。
As a result, as shown in FIG. 8A, the destructive readout of the pixel signal at the time of exposure is performed for all the pixel columns of the
第1出力チャンネル58及び第2出力チャンネル60はそれぞれ内部のラインメモリを介して前記読み出した画素信号を第1のAFE102及び第2のAFE104にそれぞれ出力する。第1のAFE102及び第2のAFE104は、画素信号をデジタルデータである画素データに変換して、画像処理部12のメモリアクセス部12dに出力する。
一方、メモリアクセス部12dは、第1のAFE102及び第2のAFE104を介して出力される通常走査画像データ及び間引き走査画像データを、タイミング制御部12bからのアドレス情報に基づき、各画素データの位置情報を保持した状態でフレームメモリ14の所定領域に書き込ませる。
The
On the other hand, the
このようにして、例えば、現走査の間引き走査画像データ及び前走査の間引き走査画像データがフレームメモリ14に格納されると、高フレームレート画像生成部12cは、メモリアクセス部12dに対して、前記格納された現走査及び前走査の間引き走査画像データの読み出し要求を出力する。メモリアクセス部12dは、高フレームレート画像生成部12cからの読み出し要求に応じて、フレームメモリ14から現走査及び前走査の間引き走査画像データの読み出し、当該読み出した間引き走査画像データを高フレームレート画像生成部12cに出力する。
In this way, for example, when the thinned scanning image data of the current scan and the thinned scanned image data of the previous scan are stored in the
一方、高フレームレート画像生成部12cは、メモリアクセス部12dを介して取得した現走査及び前走査の間引き走査画像データの各画素データの示す画素値の差分値を算出する。具体的には、現走査の間引き走査画像データの各画素データの示す画素値から、当該各画素データと同位置の前走査の間引き走査画像データの各画素データの示す画素値を減算する。そして、この減算結果の各画素値に基づき高フレームレート画像データを生成する。例えば、図8(a)に示すように、第10ラインに着目すると、2回目の間引き走査においては、時刻t12で読み出された間引き走査画像データが前走査(1回目の間引き走査)の間引き走査画像データとなり、時刻t17で読み出された間引き走査画像データが現走査(2回目の間引き走査)の間引き走査画像データとなる。従って、時刻t17の間引き走査画像データの各画素データから、当該各画素データに対応する時刻t12の間引き走査画像データの各画素データを減算して差分値を求めることになる。一方、図8(a)に示すように、第10ラインに対する4回目の間引き走査(2回目の通常走査に対する1回目の間引き走査)においては、時刻t22で読み出された間引き走査画像データが前走査(3回目の間引き走査)の間引き走査画像データとなり、時刻t27で読み出された間引き走査画像データが現走査(4回目の間引き走査)の間引き走査画像データとなる。従って、時刻t27の間引き走査画像データの各画素データから、当該各画素データに対応する時刻t22の間引き走査画像データの各画素データを減算して差分値を求めることになる。しかし、この場合は、3回目の間引き走査が1回目の通常露光時間の露光期間に行われ、4回目の間引き走査が2回目の通常露光時間の露光期間に行われるため、電荷のリセットが発生し、第10ラインの各画素に蓄積される電荷量が、図8(b)に示すように、3回目の間引き走査における電荷の蓄積量より、4回目の間引き走査における電荷の蓄積量の方が少なくなる。そのため、差分値がマイナスの値となってしまう。このような場合、本実施の形態においては、差分値を無効とし、高フレームレート画像の画素値を「0」とする。
On the other hand, the high frame rate
このようにして生成された高フレームレート画像データは、メモリアクセス部12dを介してフレームメモリ14の所定領域に格納される。
また、メモリアクセス部12dは、外部機器からの通常走査画像データの出力要求を受信すると、フレームメモリ14に格納された通常走査画像データを読み出し、当該読み出した通常走査画像データを外部機器からの同期信号(ピクセルクロック、水平同期信号及び垂直同期信号)に同期して出力する。同様に、外部機器からの高フレームレート画像データの出力要求を受信すると、フレームメモリ14に格納された高フレームレート画像データを読み出し、当該読み出した高フレームレート画像データを外部機器からの同期信号(ピクセルクロック、水平同期信号及び垂直同期信号)に同期して出力する。
The high frame rate image data generated in this way is stored in a predetermined area of the
Further, when the
このように、本実施形態の撮像装置1では、通常露光時間で露光時の画素データから構成される通常走査画像データと、通常露光時間と同じ露光期間において、複数回の間引き走査によって高速なフレームレートで読み出された画素データから構成される複数の高速フレームレート画像データとを同時に得ることが可能である。つまり、適切な露光時間(通常露光時間)で露光され、撮像対象が鮮明に撮像された撮像画像と、動きのある被写体が鮮明且つ動きの内容が解る状態で撮像された複数の撮像画像とを同時に得ることができる。
As described above, in the
また、現走査の間引き走査画像データと、前走査の間引き走査画像データとの差分をとることで、高速フレームレート画像データを生成するようにしたので、これにより、固定パターンノイズを除去することが可能である。
上記第1の実施の形態において、通常走査画像データは、形態3、13及び15のいずれか1の通常撮像画像データ生成手段で生成された画像データ又は形態15の通常撮像画像データ生成ステップにおいて生成された画像データに対応し、高フレームレート画像データは、形態3、5、13及び15のいずれか1の高速撮像画像データ生成手段で生成された画像データ又は形態15の高速撮像画像データ生成ステップにおいて生成された画像データに対応し、センサセルアレイ56は、形態1、3、13及び15のいずれか1の光電変換部に対応し、撮像処理部10の撮像素子100における基準タイミング発生器50、走査ラインスキャナ54、駆動パルス発生器52によるセンサセルアレイ56からの通常露光時間で露光時の電荷の破壊読み出し処理は、形態1、3及び13のいずれか1の第1読出手段又は形態15の第1読出ステップに対応し、第1出力チャンネル58は、形態1、3、13及び15のいずれか1の第1出力チャンネルに対応し、撮像処理部10の撮像素子100における基準タイミング発生器50、走査ラインスキャナ54、駆動パルス発生器52によるセンサセルアレイ56からの複数回の間引き走査による電荷の非破壊読み出し処理は、形態1、3、4及び13のいずれか1の第2読出手段又は形態15の第2読出ステップに対応し、第2出力チャンネル60は、形態1、3、5、13及び15のいずれか1の第2出力チャンネルに対応する。
In addition, since the high-speed frame rate image data is generated by taking the difference between the thinned-out scanned image data of the current scan and the thinned-out scanned image data of the previous scan, it is possible to remove fixed pattern noise. Is possible.
In the first embodiment, the normal scanning image data is generated in the normal captured image data generation unit of any one of
また、上記第1の実施の形態において、画像処理部12における、タイミング制御部12b、高フレームレート画像生成部12c、メモリアクセス部12dによる高フレームレート画像データの生成処理は、形態3、5及び13のいずれか1の高速撮像画像データ生成手段又は形態15の高速撮像画像データ生成ステップに対応し、画像処理部12における、メモリアクセス部12dによる通常走査画像データのフレームメモリ14への書き込み処理は、形態3又は13の通常撮像画像データ生成手段又は形態15の通常撮像画像データ生成ステップに対応する。
〔第2の実施の形態〕
以下、本発明に係るモーションデータ生成システム、モーションデータ生成プログラム及びモーションデータ生成方法の実施の形態(第2の実施の形態)を、図面に基づいて説明する。図9〜図14は、本発明に係るモーションデータ生成システム、モーションデータ生成プログラム及びモーションデータ生成方法の第2の実施の形態を示す図である。
In the first embodiment, the generation processing of the high frame rate image data by the
[Second Embodiment]
Hereinafter, an embodiment (second embodiment) of a motion data generation system, a motion data generation program, and a motion data generation method according to the present invention will be described with reference to the drawings. 9 to 14 are diagrams showing a second embodiment of the motion data generation system, the motion data generation program, and the motion data generation method according to the present invention.
ここで、図9は、本発明に係るモーションデータ生成システム3の概略構成を示すブロック図である。
モーションデータ生成システム3は、上記第1の実施の形態における撮像装置1と、モーションデータ生成装置2とを含んで構成されるもので、撮像装置1によってマーカの付された動作体(人間、動物など)の撮像を行い、モーションデータ生成装置2によって、撮像装置1から出力される画像データから、モーションデータの生成及びテクスチャデータの抽出を行う。なお、撮像装置1とモーションデータ生成装置2とは、有線又は無線によって互いにデータ通信可能に接続されている。また、接続形態としては、ケーブルによる直接接続の他、LAN、WAN、インターネットを介した接続等どのような形態でも良い。
Here, FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of the motion
The motion
撮像装置1は、前述したように、上記第1の実施形態と基本的な構成は同じであり、撮像対象である反射型マーカの付された動作体(人間、動物など)を、上記第1の実施の形態で説明した通常走査及び間引き走査によって撮像し、通常走査によって得られる通常走査画像データと、間引き走査によって得られる間引き走査画像データから生成される高フレームレート画像データとをモーションデータ生成装置2に出力する。なお、撮像装置1は、図10において1台しか図示されていないが、動作体のモーションをキャプチャして3次元の動き情報を取得する場合(光学式のモーションキャプチャ)は、2台以上の構成とし(通常は6〜10台程度)、それぞれ別々の角度から動作体を撮像して、常に全てのマーカが2台以上の撮像装置で撮像されるようにすることが望ましい。
As described above, the
また、本実施の形態において、撮像装置1は、反射型マーカが光を反射して発光するためのライトを有している。これにより、反射型マーカを高速なフレームレートで撮像しても、光量不足によるマーカ画像の黒潰れ等の撮像不良を防ぐことができる。
モーションデータ生成装置2は、撮像装置1において生成される高フレームレート画像データに基づき動作体の動作内容を示すモーションデータを生成し、一方、撮像装置1から出力される通常走査画像データから動作体のテクスチャデータを抽出する。
In the present embodiment, the
The motion
以下、図10に基づき、モーションデータ生成装置2の詳細な構成を説明する。ここで、図10は、モーションデータ生成装置2の詳細構成を示すブロック図である。
モーションデータ生成装置2は、図10に示すように、撮像装置1からの各種画像データを取得する画像データ取得部2aと、画像データ取得部2aで取得した各種画像データを記憶する画像データ記憶部2bと、高フレームレート画像データからマーカの位置を検出する位置検出部2cと、マーカの検出結果に基づきモーションデータを生成するモーションデータ生成部2dと、通常走査画像データから動作体のテクスチャデータを抽出するテクスチャデータ抽出部2eと、モーションデータ及びテクスチャデータを記憶するモーションデータ記憶部2fとを含んだ構成となっている。
Hereinafter, based on FIG. 10, the detailed structure of the motion
As shown in FIG. 10, the motion
画像データ取得部2aは、駆動信号(ピクセルクロック、水平同期信号、垂直同期信号0)を撮像装置1に供給し、これら駆動信号に同期して撮像装置1から送られてくる通常走査画像データ及び高フレームレート画像データを取得する。そして、当該取得した通常走査画像データ及び高フレームレート画像データを画像データ記憶部2bに記憶する。
画像データ記憶部2bは、画像データ取得部2aで取得された通常走査画像データ及び高フレームレート画像データを記憶する。そして、位置検出部2c又はテクスチャデータ抽出部2eからの要求に応じて、高フレームレート画像データ又は通常走査画像データを読み出し、位置検出部2c又はテクスチャデータ抽出部2eにそれぞれ出力する。
The image
The image
位置検出部2cは、不図示のプロセッサからのモーションデータの生成指示に応じて、画像データ記憶部2bから高フレームレート画像データを取得し、当該取得した高フレームレート画像データに対して画像処理を行い、画像中のマーカの位置(座標)を検出する。そして、検出結果をモーションデータ生成部2dに出力する。
モーションデータ生成部2dは、位置検出部2cから入力される検出結果に基づき、各取り付け位置に対応するマーカ毎のモーションデータを生成する。そして、当該生成したモーションデータをモーションデータ記憶部2fに記憶する。
The
The motion
テクスチャデータ抽出部2eは、不図示のプロセッサからのテクスチャデータの抽出指示に応じて、画像データ記憶部2bから通常走査画像データを取得し、当該取得した通常走査画像データからテクスチャデータを抽出する。テクスチャデータの抽出は、不図示の操作部を介して人手により行っても良いし。画像処理によって、自動的に行っても良い。
また、テクスチャデータ抽出部2eは、抽出したテクスチャデータを動作体の種類毎にモーションデータ記憶部2fに記憶する。
The texture
In addition, the texture
モーションデータ記憶部2fは、モーションデータ生成部2dで生成されたモーションデータ、及びテクスチャデータ抽出部2eで抽出されたテクスチャデータを記憶する。各データは、例えば、動作体の種類毎、マーカの取り付け位置毎などに分類されて記憶される。
なお、本実施形態において、モーションデータ生成装置2は、図示しないプロセッサと、RAM(Random Access Memory)と、専用のプログラムの記憶されたROM(Read Only Memory)と、を備えており、プロセッサにより専用のプログラムを実行することにより上記各部の機能を果たす。ここで、上記各部は、専用のプログラムのみでその機能を果たすもの、専用のプログラムによりハードウェアを制御してその機能を果たすもの等が混在している。
The motion
In this embodiment, the motion
更に、図11に基づき、モーションデータ生成装置2におけるモーションデータの生成処理及びテクスチャデータの抽出処理の流れを説明する。ここで、図11は、モーションデータの生成処理及びテクスチャデータの抽出処理を示すフローチャートである。なお、モーションデータの生成処理及びテクスチャデータの抽出処理は、撮像装置1においてマーカを付した動作体の撮像が行われ、モーションデータ生成装置2の画像データ記憶部2bに各処理の実行に十分な量の画像データが蓄積されることによって実行可能となる。
Furthermore, a flow of motion data generation processing and texture data extraction processing in the motion
モーションデータの生成処理及びテクスチャデータの抽出処理は、図11に示すように、まずステップS100に移行し、位置検出部2cにおいて、プロセッサからのモーションデータの生成指示あるか否かを判定し、生成指示があると判定された場合(Yes)は、ステップS102に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS114に移行する。
ステップS102に移行した場合は、位置検出部2cにおいて、画像データ記憶部2bから、指示に対応した高フレームレート画像データを取得してステップS104に移行する。
As shown in FIG. 11, in the motion data generation process and the texture data extraction process, the process first proceeds to step S100, where the
When the process proceeds to step S102, the
ステップS104では、位置検出部2cにおいて、ステップS102で取得した高フレームレート画像データに基づき、各高フレームレート画像におけるマーカ画像の位置検出を行いステップS106に移行する。
ステップS106では、位置検出部2cにおいて、ステップS104の検出結果をモーションデータ生成部2dに出力してステップS108に移行する。
In step S104, the
In step S106, the
ステップS108では、モーションデータ生成部2dにおいて、位置検出部2cから入力されたマーカ位置の検出結果に基づきモーションデータを生成してステップS110に移行する。
ステップS110では、モーションデータ生成部2dにおいて、ステップS108で生成したモーションデータを、モーションデータ記憶部2fに記憶してステップS100に移行する。
In step S108, the motion
In step S110, the motion
一方、ステップS100において、モーションデータの生成指示がなくてステップS112に移行した場合は、テクスチャデータ抽出部2eにおいて、テクスチャデータの抽出指示があったか否かを判定し、抽出指示があったと判定された場合(Yes)は、ステップS114に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS100に移行する。
ステップS114に移行した場合は、テクスチャデータ抽出部2eにおいて、画像データ記憶部2bから、指示に対応した通常走査画像データを取得してステップS116に移行する。
On the other hand, in step S100, when there is no instruction to generate motion data and the process proceeds to step S112, the texture
When the process proceeds to step S114, the texture
ステップS116では、テクスチャデータ抽出部2eにおいて、ステップS116で取得した通常走査画像データからテクスチャデータを抽出してステップS118に移行する。
ステップS118では、テクスチャデータ抽出部2eにおいて、ステップS116で抽出したテクスチャデータを、モーションデータ記憶部2fに記憶してステップS100に移行する。
In step S116, the texture
In step S118, the texture
次に、図12〜図14に基づき、本実施の形態のモーションデータ生成システム3の実際の動作を説明する。ここで、図12(a)及び(b)は、通常走査画像及び高フレームレート画像の一例を示す図である。また、図13は、フレームレートの違いによる撮像結果についての説明図である。また、図14は、モーションデータの生成方法の一例を示す図である。
Next, the actual operation of the motion
まず、撮像装置1において(ここでは、説明の便宜上1台とする)、撮像対象であるマーカの付された動作体(例えば、人間)を撮像する。撮像装置1は、上記第1の実施の形態と同様に、付属のライトで動作体を照射し、当該ライトの照射された動作対を通常走査及び複数回の間引き走査によって撮像する(画素信号の読み出しを行う)。そして、これにより得られる通常走査画像データ及び間引き走査画像データを、メモリアクセス部12dを介してフレームメモリ14に格納する。更に、撮像装置1は、高フレームレート画像生成部12cにおいて、上記第1の実施の形態と同様に、現走査(現フレーム)の間引き走査画像データと、前走査(前フレーム)の間引き走査画像データとから高フレームレート画像データを生成し、当該生成した高フレームレート画像データを、メモリアクセス部12dを介してフレームメモリ14に格納する。
First, in the imaging device 1 (here, one unit is used for convenience of explanation), an action body (for example, a human) with a marker to be imaged is imaged. As in the first embodiment, the
また、撮像装置1は、モーションデータ生成装置2からの駆動信号に同期して、フレームメモリ14に格納された通常走査画像データ及び高フレームレート画像データを、モーションデータ生成装置2に出力する。
一方、モーションデータ生成装置2は、撮像装置1からの通常走査画像データ及び高フレームレート画像データを、画像データ取得部2aを介して取得し、当該取得した通常走査画像データ及び高フレームレート画像データを画像データ記憶部2bに記憶する。
Further, the
On the other hand, the motion
そして、モーションデータ生成装置2は、画像データ記憶部2bに所定量の画像データが蓄積後に、プロセッサからモーションデータの生成指示が送られてくると(ステップS100の「Yes」の分岐)、位置検出部2cにおいて、画像データ記憶部2bから、指示に応じた高フレームレート画像データを取得する(ステップS102)。そして、取得した高フレームレート画像データに基づき、マーカの位置検出を行う。
When the motion
以下、高フレームレート画像データからマーカの位置検出を行う理由を説明する。
動作体が素早い動きをした場合に、例えば、図12(a)に示すように、通常走査画像データの画像においては、現フレームとその1フレーム後とにおいて、マーカの位置が図示のように動くことになる。これに対し、高フレームレート画像データは、通常走査の1フレームの期間において3回の間引き走査が行われるため、図12(b)に示すように、通常走査画像データの現フレームの画像内容(マーカ位置)に至るまでのマーカの動きを3段階に捉えた画像となる。
The reason why the marker position is detected from the high frame rate image data will be described below.
When the moving body moves quickly, for example, as shown in FIG. 12A, in the image of the normal scanning image data, the position of the marker moves as shown in the current frame and one frame thereafter. It will be. On the other hand, since the high frame rate image data is thinned out three times during the period of one frame of normal scanning, as shown in FIG. 12B, the image content of the current frame of normal scanning image data ( This is an image in which the movement of the marker up to (marker position) is captured in three stages.
つまり、通常走査画像データより、高フレームレート画像データの方がフレームレートが3倍となるため、図12(a)に示す通常走査画像データのフレーム間のマーカ位置の変化量よりも、間引き走査の各フレーム間のマーカ位置の変化量を小さくできる。これにより、マーカの動きを精度良く捉えることが可能である。
例えば、現フレームにおいて、図13(a)に示す状態である矩形のマーカ画像が、通常露光時間の1フレーム後において時計回りに90°回転する動作をしたとする。この場合、通常露光時間のフレームレートよりも高いフレームレートであれば、図13(b)に示すように、回転途中の画像を得ることができるので、マーカが回転をしたことを判別できる。一方、通常露光時間のフレームレートで撮像される画像は、図13(c)に示すように、90°回転した後の画像となるので、マーカが回転をしたことを判別することができない。従って、本実施の形態において、マーカの動きを精度良く捉えるためには、できる限り間引き走査回数を増やすことが望ましい。
That is, since the frame rate of the high frame rate image data is three times that of the normal scan image data, the thinning scan is performed rather than the change amount of the marker position between frames of the normal scan image data shown in FIG. The amount of change in the marker position between each frame can be reduced. Thereby, it is possible to accurately capture the movement of the marker.
For example, assume that the rectangular marker image in the state shown in FIG. 13A is rotated 90 ° clockwise in the current frame one frame after the normal exposure time. In this case, if the frame rate is higher than the frame rate of the normal exposure time, an image in the middle of rotation can be obtained as shown in FIG. 13B, so that it can be determined that the marker has rotated. On the other hand, as shown in FIG. 13C, an image captured at the frame rate of the normal exposure time is an image after being rotated by 90 °, and thus it cannot be determined that the marker has rotated. Therefore, in this embodiment, in order to accurately capture the movement of the marker, it is desirable to increase the number of thinning scans as much as possible.
位置検出部2cは、画像データ記憶部2bから取得した高フレームレート画像データに対してマーカの位置検出が終了すると、当該検出結果をモーションデータ生成部2dに出力する(ステップS106)。マーカ位置の検出結果は、例えば、マーカの種別(付された位置)情報と、その座標情報とを含んで構成される。モーションデータ生成部2dは、位置検出部2cから入力された検出結果に基づき、マーカの種別毎に、その座標情報に基づきモーションデータを生成する(ステップS108)。ここで、図14に示すように、1つ前のフレームにおけるマーカの座標と、現フレームにおけるマーカの座標とから位置の変化量が算出できるので、ここでは、マーカの種別毎に、各フレームの座標情報と、位置の変化量の情報とを含むモーションデータを生成する。このようにして、モーションデータが生成されると、モーションデータ生成部2dは、生成したモーションデータをモーションデータ記憶部2fに記憶する(ステップS110)。
When the position detection of the marker is completed for the high frame rate image data acquired from the image
また、モーションデータ生成装置2は、プロセッサからテクスチャデータの抽出指示が送られてくると(ステップS112の「Yes」の分岐)、テクスチャデータ抽出部2eにおいて、画像データ記憶部2bから、指示に応じた通常走査画像データを取得する(ステップS114)。そして、取得した通常走査画像データからテクスチャデータを抽出する(ステップS116)。
In addition, when an instruction to extract texture data is sent from the processor (“Yes” in step S112), the motion
ここで、通常走査画像データの画像は、図12(a)に示すように、動作体及びマーカの双方が鮮明な画像となっており、一方、高フレームレート画像データの画像は、図12(b)に示すように、フレームレートを高速にする分、露光時間が短くなるために、光量の大きいマーカ以外の画像が黒潰れする。つまり、高フレームレートで撮像された画像からは、3次元コンピュータグラフィックスにおいてテクスチャマッピングに用いるテクスチャデータを得ることができない。本発明に係る撮像装置1においては、高フレームレート画像データと共に、通常露光時間で露光時の画像データも得られるので、通常走査画像データからテクスチャマッピングに用いることが可能なテクスチャデータの抽出を行うことができる。
Here, as shown in FIG. 12A, the image of the normal scanning image data is a clear image of both the operating body and the marker, while the image of the high frame rate image data is shown in FIG. As shown in b), since the exposure time is shortened as the frame rate is increased, the image other than the marker having a large light amount is crushed in black. That is, texture data used for texture mapping in three-dimensional computer graphics cannot be obtained from an image captured at a high frame rate. In the
テクスチャデータの抽出は、プログラムにより自動的に行っても良いし、ユーザによる不図示の操作部の操作によって手動で行っても良い。
テクスチャデータの抽出が終了すると、テクスチャデータ抽出部2eは、当該抽出したテクスチャデータをモーションデータ記憶部2fに記憶する(ステップS118)。
このように、本実施形態のモーションデータ生成システム3では、撮像装置1において、マーカの付された動作体に対して、通常露光時間で露光時の画素データから構成される通常走査画像データと、通常露光時間と同じ露光期間において、複数回の間引き走査によって高速なフレームレートで読み出された画素データから構成される複数の高速フレームレート画像データとを同時に得ることが可能である。
The extraction of the texture data may be automatically performed by a program, or may be manually performed by an operation of an operation unit (not shown) by a user.
When the texture data extraction is completed, the texture
As described above, in the motion
また、本実施形態のモーションデータ生成システム3では、モーションデータ生成装置2において、高速フレームレート画像データからマーカ位置情報を検出し、この検出結果からマーカの動きに対する精度の高いモーションデータを生成することが可能であり、通常走査画像データからテクスチャデータを抽出することが可能である。つまり、動作体に対する一度の撮像データから、モーションデータ及びテクスチャデータの両方を生成することが可能である。
In the motion
上記第2の実施の形態において、通常走査画像データは、形態3、10、13及び15のいずれか1の通常撮像画像データ生成手段で生成された画像データ又は形態15の通常撮像画像データ生成ステップにおいて生成された画像データに対応し、高フレームレート画像データは、形態3、5、8、9、11、12及び13のいずれか1の高速撮像画像データ生成手段で生成された画像データ又は形態15の高速撮像画像データ生成ステップにおいて生成された画像データに対応し、センサセルアレイ56は、形態1、3、13及び15のいずれか1の光電変換部に対応し、撮像処理部10の撮像素子100における基準タイミング発生器50、走査ラインスキャナ54、駆動パルス発生器52によるセンサセルアレイ56からの通常露光時間で露光時の電荷の破壊読み出し処理は、形態1、3、9及び13のいずれか1の第1読出手段又は形態15の第1読出ステップに対応し、第1出力チャンネル58は、形態1、3、13及び15のいずれか1の第1出力チャンネルに対応し、撮像処理部10の撮像素子100における基準タイミング発生器50、走査ラインスキャナ54、駆動パルス発生器52によるセンサセルアレイ56からの複数回の間引き走査による電荷の非破壊読み出し処理は、形態1、3、4、9及び13のいずれか1の第2読出手段又は形態15の第2読出ステップに対応し、第2出力チャンネル60は、形態1、3、5、13及び15のいずれか1の第2出力チャンネルに対応する。
In the second embodiment, the normal scanning image data is the image data generated by the normal captured image data generation unit of any one of
また、上記第2の実施の形態において、画像処理部12における、タイミング制御部12b、高フレームレート画像生成部12c、メモリアクセス部12dによる高フレームレート画像データの生成処理は、形態3、5、9、10、12及び13のいずれか1の高速撮像画像データ生成手段又は形態15の高速撮像画像データ生成ステップに対応し、画像処理部12における、メモリアクセス部12dによる通常走査画像データのフレームメモリ14への書き込み処理は、形態3、10及び13のいずれか1の通常撮像画像データ生成手段又は形態15の通常撮像画像データ生成ステップに対応する。
In the second embodiment, the generation processing of the high frame rate image data by the
また、上記第2の実施の形態において、位置検出部2cは、形態9の位置検出手段に対応し、モーションデータ生成部2dは、形態9のモーションデータ生成手段に対応し、テクスチャデータ抽出部2eは、形態10のテクスチャデータ抽出手段に対応する。
また、上記第2の実施の形態において、ステップS100〜ステップS106は、形態11又は12の位置検出ステップに対応し、ステップS108〜ステップS110は、形態11又は12のモーションデータ生成ステップに対応する。
In the second embodiment, the
In the second embodiment, steps S100 to S106 correspond to the position detection step of
なお、上記第1及び第2の実施の形態において、撮像装置1を、通常露光時の画素信号を破壊読み出しするための第1出力チャンネル1つと、複数の間引き走査において画素信号を非破壊読み出しするための第2出力チャンネル1つとの計2つの出力チャンネルを有する構成としたが、これに限らず、間引き走査をする回数に応じて、間引き走査によって非破壊読み出しをするための出力チャンネルを複数備える構成としても良い。
In the first and second embodiments, the
以下、図15〜図17に基づき、非破壊読み出しをする出力チャンネル数を1つ増やした場合の撮像装置の構成を説明する。ここで、図15は、2つの非破壊出力チャンネルを有する撮像装置4の概略構成を示す図である。また、図16は、撮像装置4における各画素列毎の露光及び画素信号の読み出し動作の一例を示す図である。また、図17は、2つの非破壊出力チャンネルを用いた間引き走査の一例を示す図である。
The configuration of the imaging apparatus when the number of output channels for nondestructive reading is increased by 1 will be described below with reference to FIGS. Here, FIG. 15 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
上記第1及び第2の実施の形態における撮像装置1に対して、非破壊読出しを行う第3出力チャンネルを加えた構成の撮像装置4は、図15に示すように、追加した第3出力チャンネル64から出力される画素信号をデジタルの画素データに変換する第3のAFE106が加わった構成となる。
具体的に、第3出力チャンネル64は内部のラインメモリを介して走査ラインスキャナ54で読み出した画素信号を第3のAFE106に出力する。第3のAFE106は、入力された画素信号をデジタルデータである画素データに変換して、画像処理部12のメモリアクセス部12dに出力する。
The
Specifically, the
一方、第3出力チャンネル64が加わることによって、撮像素子100のセンサセルアレイ56における各画素列毎の露光及び画素信号の読み出し動作が、図16に示すようになる。
図16に示すように、まず、通常走査によって、センサセルアレイ56における各画素列の通常露光時間で露光時の画素信号の読み出し及び当該画素信号の読み出し後に蓄積電荷のリセットを行う第1読み出しラインを選択すると共に、複数回(例えば、通常露光時間(T1〜T16)において8回)の間引き走査を2分して第1組(T1、T5、T9、T13の4回)及び第2組(T3、T7、T11、T15の4回)に分け、第1組に対する、センサセルアレイ56における走査対象の画素列に対して、各走査時の露光時間で露光時の画素信号の非破壊読み出しを行う第2読み出しラインを選択し、第2組に対する、センサセルアレイ56における走査対象の画素列に対して、各走査時の露光時間で露光時の画素信号の非破壊読み出しを行う第3読み出しラインを選択する。
On the other hand, when the
As shown in FIG. 16, first, a first readout line for performing readout of a pixel signal at the time of exposure at a normal exposure time of each pixel column in the
そして、1回の露光期間(通常露光時間)において、通常走査による各画素列に対する通常露光時間で露光時の画素信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットと、第1組における複数回の間引き走査による各走査対象の画素列に対する各走査時の露光時間で露光時の画素信号の非破壊読み出しと、第2組における複数回の間引き走査による各走査対象の画素列に対する各走査時の露光時間で露光時の画素信号の非破壊読み出しとをそれぞれ独立に実行する。 Then, in one exposure period (normal exposure time), the pixel signal is read out at the normal exposure time for each pixel column by the normal scan, the accumulated charge is reset, and the thinning scan is performed a plurality of times in the first set. Non-destructive readout of the pixel signal at the time of exposure with the exposure time at the time of each scanning with respect to the pixel row to be scanned, and exposure at the time of exposure at the time of each scanning with respect to each pixel row to be scanned by multiple thinning scanning in the second set The non-destructive readout of the pixel signals is independently performed.
つまり、第1読み出しライン、第2読み出しライン及び第3読み出しラインは、図16に示すように、全画素列(例えば、第1〜第20ライン)においては、これら画素列のいずれか1に通常露光時間分の電荷が蓄積されると、第1読み出しラインが当該画素列の画素信号を読み出すと共に、その蓄積電荷をリセットするように選択される。また、蓄積電荷のリセットされた画素列は、第1読み出しラインが他の画素列を走査後に再び走査されたときに、丁度通常露光時間分の露光が行われているように走査タイミングが制御される。なお、通常走査による各画素列の走査は、各フレーム毎に全画素列(例えば、第1〜第20ライン)をループしながら順次走査を行う。図16の例では、第1ライン(一番下のライン)から第20ライン(一番上のライン)に向かって1ライン毎に順次走査を行い、走査が第20ラインに到達すると1フレーム期間の走査が終了し、再び第1ラインから次フレームに対する同様の走査を行う。 That is, as shown in FIG. 16, the first readout line, the second readout line, and the third readout line are usually connected to any one of these pixel columns in all pixel columns (for example, the first to twentieth lines). When the charge for the exposure time is accumulated, the first readout line is selected to read out the pixel signal of the pixel column and reset the accumulated charge. In addition, the scanning timing of the pixel column whose accumulated charge has been reset is controlled so that when the first readout line is scanned again after scanning the other pixel column, the exposure for just the normal exposure time is performed. The In addition, the scanning of each pixel column by the normal scanning is sequentially performed while looping all the pixel columns (for example, the first to twentieth lines) for each frame. In the example of FIG. 16, scanning is sequentially performed for each line from the first line (bottom line) to the twentieth line (top line), and when the scanning reaches the twentieth line, one frame period is reached. The scanning for the next frame is again performed from the first line.
一方、間引き走査においては、第1読み出しラインによる蓄積電荷のリセット後に、通常露光時間分の電荷が蓄積される間に、第1組に対する、各走査時の露光時間において走査対象の各画素列の画素信号を非破壊で順次読み出すように第2読み出しラインがそれぞれ選択される。更に、通常露光時間分の電荷が蓄積される間に、第2組に対する、各走査時の露光時間において走査対象の各画素列の画素信号を非破壊で順次読み出すように第3読み出しラインがそれぞれ選択される。 On the other hand, in the thinning-out scanning, after the accumulated charge is reset by the first readout line, while the charge for the normal exposure time is accumulated, the exposure of each pixel column to be scanned is performed at the exposure time for each scan with respect to the first set. The second readout lines are selected so as to sequentially read out the pixel signals in a non-destructive manner. Furthermore, while the charge for the normal exposure time is accumulated, the third readout lines respectively read out the pixel signals of the respective pixel columns to be scanned sequentially in the exposure time for each scan with respect to the second set. Selected.
このとき、露光時間を揃えるために、第2読み出しラインと第3読み出しラインとの走査間隔(時間間隔)が同一となるように各読み出しラインが選択される。
これにより、第1読み出しラインによって走査対象の画素列の蓄積電荷がリセットされると、当該リセット後の画素列に対して、第1組に対する、第2読み出しラインにおいて各走査時の露光時間で露光された画素の画素信号の非破壊読み出しが各走査順に順次行われる。
At this time, in order to align the exposure time, each readout line is selected so that the scanning interval (time interval) between the second readout line and the third readout line is the same.
As a result, when the accumulated charge of the pixel column to be scanned is reset by the first readout line, the pixel row after the reset is exposed with the exposure time at each scanning in the second readout line for the first set. Nondestructive readout of the pixel signals of the pixels that have been performed is sequentially performed in the order of each scanning.
更に、第2読み出しラインによる走査が開始されると、図16に示すように、走査間隔が露光時間Tとなるように、第2組に対する、第3読み出しラインにおいて各走査時の露光時間で露光された画素の画素信号の非破壊読み出しが各走査順に順次行われる。
なお、間引き走査においては、システムコントローラから指定される間引き量に従って、所定量の画素列を間引きながら走査が行われ、走査対象の画素列のうち最大番号の画素列に到達すると、走査対象の画素列のうち最小番号の画素列に戻り、通常走査と同様に、ループしながら順次走査を行う。但し、間引き走査においては、通常露光時間の1フレームにおいて、実行可能な(あるいは予め設定された)走査回数だけループが繰り返されることになる。
Further, when scanning by the second readout line is started, exposure is performed at the exposure time at each scanning in the third readout line with respect to the second set so that the scanning interval becomes the exposure time T as shown in FIG. Nondestructive readout of the pixel signals of the pixels that have been performed is sequentially performed in the order of each scanning.
In the thinning scanning, scanning is performed while thinning out a predetermined number of pixel rows in accordance with the thinning amount designated by the system controller, and when the pixel row of the highest number is reached among the pixel rows to be scanned, the pixels to be scanned Returning to the lowest-numbered pixel row in the row, scanning is sequentially performed while looping, as in the normal scanning. However, in the thinning scanning, the loop is repeated by the number of scans that can be executed (or set in advance) in one frame of the normal exposure time.
そして、図16に示すように、通常走査によって読み出された通常露光時間で露光時の画素信号(アナログデータ)は、第1出力チャンネル58(CH1)の第1ラインメモリSに読み出され、一方、リセット直後の画素信号は、CH1の第1ラインメモリNに読み出される。一方、第1組に対する複数回の間引き走査によって読み出された各走査毎の画素信号は、第2出力チャンネル(CH2)の第2ラインメモリに各走査毎に読み出されて第2のAFE104に出力されそこでデジタルデータ(画素データ)に変換される。また、第2組に対する複数回の間引き走査によって読み出された各走査毎の画素信号は、第3出力チャンネル(CH3)の第3ラインメモリに各走査毎に読み出されて第3のAFE106に出力されそこでデジタルデータ(画素データ)に変換される。
Then, as shown in FIG. 16, the pixel signal (analog data) at the time of exposure with the normal exposure time read by the normal scan is read to the first line memory S of the first output channel 58 (CH1), On the other hand, the pixel signal immediately after the reset is read out to the first line memory N of CH1. On the other hand, the pixel signal for each scan read by the plurality of thinning scans for the first set is read for each scan to the second line memory of the second output channel (CH2) and sent to the
上記構成の撮像装置4であれば、例えば、図17に示すように、第2出力チャンネル(CH2)に対する4回の間引き走査とは別に、これと同じ露光期間において、第3出力チャンネル(CH3)に対する4回の間引き走査を行うことができるので、CH2だけでは通常走査時の4倍のフレームレートであったところを、その倍の8倍のフレームレートで画素信号を読み出すことができる。このように、物理的な出力チャンネルを追加することで、簡易にフレームレートを高速化することが可能である。
In the case of the
また、上記撮像装置4において、複数回の走査を複数の組に分けたときの、同一の走査間隔で行われる各組の走査において、間引き走査を行わない構成とすることも可能である。この場合は、間引きを行わないことになるので、単純に非破壊読出しを行うチャンネル数倍のフレームレートで画素信号を読み出すことができる。
また、上記撮像装置4においては、非破壊読出しを行うチャンネル数をCH2及びCH3の2つを有する構成としたが、これに限らず、3つ以上のチャンネル数を有する構成としてもよい。
The
In the
また、上記第2の実施の形態においては、本発明に係る撮像装置1をモーションキャプチャ技術に適用したが、本発明に係る撮像装置1は、高フレームレート画像データを、例えば、マシンビジョンにおける画像解析などの解析処理に用い、通常走査画像データを、例えば、表示用途などの鮮明な画像が必要な用途に用いるような、撮像対象の高フレームレート画像及び通常走査画像の双方が必要となるシステムであれば、どのようなシステムにでも応用することが可能である。
In the second embodiment, the
例えば、テレビ電話のカメラに本発明に係る撮像装置1を適用し、通常走査画像データを相手側のテレビ電話の表示用に、高フレームレート画像データをこちら側の話者の動作の解析用にそれぞれ用い、話者の動き(例えば、話者の指先の動き)に対応してテレビ電話の操作を行えるようなインターフェースを実現するテレビ電話システムなどに応用可能である。
For example, when the
また、自動車などにおいて、他の自動車、走行路面、ガードレール等を撮像するためのカメラに本発明に係る撮像装置1を適用し、通常走査画像データを運転手に撮像画像を見せるための表示用に、高フレームレート画像データを危険等を検知するための画像処理用にそれぞれ用い、走行中の危険監視を行う監視システムなどに応用可能である。また、監視対象を撮影するカメラに本発明に係る撮像装置1を適用し、通常走査画像データを表示用に、高フレームレート画像データを侵入者などの危険物の検知用にそれぞれ用いることで、様々な監視システムに応用することが可能である。
In addition, in an automobile or the like, the
1は撮像装置、2はモーションデータ生成装置、3はモーションデータ生成システム、10は撮像処理部、12は画像処理部、14はフレームメモリ、100は撮像素子、102は第1のAFE、104は第2のAFE、50は基準タイミング発生器、52は駆動パルス発生器、54は走査ラインスキャナ、56はセンサセルアレイ、58は第1出力チャンネル、60は第2出力チャンネル、54aは通常走査カウンタ、54bは通常走査アドレスデコーダ、54cは間引き走査カウンタ、54dは間引き走査アドレスデコーダ、54eはORロジック、12aは通信器、12bはタイミング制御部、12cは高フレームレート画像生成部、12dはメモリアクセス部、12eは出力読出し部、2aは画像データ取得部、2bは画像データ記憶部、2cは位置検出部、2dはモーションデータ生成部、2eはテクスチャデータ抽出部、2fはモーションデータ記憶部 1 is an imaging device, 2 is a motion data generation device, 3 is a motion data generation system, 10 is an imaging processing unit, 12 is an image processing unit, 14 is a frame memory, 100 is an imaging device, 102 is a first AFE, and 104 is Second AFE, 50 is a reference timing generator, 52 is a drive pulse generator, 54 is a scanning line scanner, 56 is a sensor cell array, 58 is a first output channel, 60 is a second output channel, 54a is a normal scan counter, 54b is a normal scanning address decoder, 54c is a thinning scanning counter, 54d is a thinning scanning address decoder, 54e is an OR logic, 12a is a communication device, 12b is a timing control unit, 12c is a high frame rate image generation unit, and 12d is a memory access unit. , 12e is an output reading unit, 2a is an image data acquisition unit, and 2b is an image data recording unit. Parts, 2c position detection unit, 2d is motion data generating unit, 2e texture data extraction unit, 2f is motion data storage unit
Claims (16)
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下の複数種類の露光時間で前記各画素に対して行う複数回の走査を、前記複数種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記複数種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルと、を備え、
前記第2出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていると共に、前記各画素に対する複数回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うようになっていることを特徴とする撮像素子。 A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, a plurality of scans performed with respect to each pixel at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time, and a scanning interval of each pixel by the plurality of types of exposure time is the same time interval made as performs the reading of the electric load from each of the pixels in each round of scanning for each exposure time of the plurality of types of exposure time, the second read performed by non-destructive readout schemes without resetting the accumulated charge Means,
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
The pixel data read by said second reading means, said plurality of sequentially stored in the memory for each scan of each round in the scan, and a second output channel for sequentially outputting pixel data stored in the memory in the order in which the stored With
The second output channel is configured to output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading unit is configured to perform the plurality of scans on the pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements. An image pickup device , wherein a plurality of scans for each pixel are performed, and a scan for each pixel is performed for the next time after the previous scan for each pixel is completed .
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下のN種類(Nは2以上の自然数)の露光時間で前記各画素に対して行うN回の走査を、前記N種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記N種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各回の走査毎に独立したN個の第2〜第(N+1)出力チャンネルと、を備え、
前記第2出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記N回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていると共に、前記各画素に対するN回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うようになっていることを特徴とする撮像素子。 A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, each of the pixels based on the N types of exposure times is scanned N times with respect to each of the pixels with N types of exposure times (N is a natural number of 2 or more) less than the predetermined exposure time. together with the scanning interval performed to have the same time interval, the N type of the reading of the electric load from each pixel in each round of scanning for each exposure time of the exposure time, without resetting the accumulated charge non A second reading means for performing destructive reading;
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
The pixel data read by said second reading means is stored in the sequential memory for each scanning of the times, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order in which the stored, N pieces of the independent for each scan of each round includes second to the (N + 1) th output channel, a,
The second output channel is configured to output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading unit is configured to perform the N scans on the pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from the pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements. An image pickup device , wherein each pixel is scanned N times, and after each previous pixel is scanned, each pixel is scanned the next time .
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下の複数種類の露光時間で前記各画素に対して行う複数回の走査を、前記複数種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記複数種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていると共に、前記各画素に対する複数回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うようになっていることを特徴とする撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, a plurality of scans performed with respect to each pixel at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time, and a scanning interval of each pixel by the plurality of types of exposure time is the same time interval made as performs the reading of the electric load from each of the pixels in each round of scanning for each exposure time of the plurality of types of exposure time, the second read performed by non-destructive readout schemes without resetting the accumulated charge Means,
Said read by the first reading means, the predetermined pixel data composed of a charge upon exposure exposure time stored sequentially in the memory, the first pixel data stored in the memory sequentially output in the order in which the stored An output channel,
The pixel data read by said second reading means, said plurality of sequentially stored in the memory for each scan of each round in the scan, and a second output channel for sequentially outputting pixel data stored in the memory in the order in which the stored ,
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
High-speed captured image data generating means for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on pixel data output from the second output channel,
The second output channel is configured to output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading unit is configured to perform the plurality of scans on the pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements. An imaging apparatus , wherein a plurality of scans for each pixel are performed, and a scan for each pixel is performed the next time after the previous scan for each pixel is completed .
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下のN種類(Nは2以上の自然数)の露光時間で前記各画素に対して行うN回の走査を、前記N種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記N種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各回の走査毎に独立したN個の第2〜第(N+1)出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記N回の走査における各回の走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記N回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていると共に、前記各画素に対するN回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うようになっていることを特徴とする撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, each of the pixels based on the N types of exposure times is scanned N times with respect to each of the pixels with N types of exposure times (N is a natural number of 2 or more) less than the predetermined exposure time. together with the scanning interval performed to have the same time interval, the N type of the reading of the electric load from each pixel in each round of scanning for each exposure time of the exposure time, without resetting the accumulated charge non A second reading means for performing destructive reading;
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
The pixel data read by said second reading means is stored in the sequential memory for each scanning of the times, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order in which the stored, N pieces of the independent for each scan of each round second to (N + 1) and output channels,
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
Based on the pixel data output from said second to (N + 1) output channel, and an high-speed image data generating means for generating respective image data of each round of each scan in the scanning of the N times,
The second to (N + 1) th output channels output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading unit is configured to perform the N scans on the pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from the pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements. An image pickup apparatus , wherein each pixel is scanned N times, and after each previous pixel is scanned, each pixel is scanned the next time .
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置を備え、
前記撮像装置は、位置検出用のマーカが付された前記動作体を含む撮像対象に対する、前記所定露光時間で露光時の画素データを前記第1読出手段によって読み出すと共に、前記N種類の露光時間で露光時の画素データを前記第2読出手段によって読み出し、
前記撮像装置における前記高速撮像画像データ生成手段で生成された撮像画像データに基づき、前記マーカの位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づき前記モーションデータを生成するモーションデータ生成手段と、を備えることを特徴とするモーションデータ生成システム。 A motion data generation system that generates motion data indicating the operation content of an operating body that performs a predetermined operation,
An imaging apparatus according to any one of claims 3 to 8, comprising:
The imaging apparatus reads out pixel data at the time of exposure with the predetermined exposure time for the imaging target including the operating body provided with a position detection marker by the first reading unit, and at the N types of exposure times. Read pixel data at the time of exposure by the second reading means,
Position detecting means for detecting the position of the marker based on the captured image data generated by the high-speed captured image data generating means in the imaging device;
And a motion data generation unit that generates the motion data based on a detection result of the position detection unit.
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置における前記高速撮像画像データ生成手段で生成された、位置検出用のマーカが付された前記動作体を含む撮像対象に対する撮像画像データに基づき、前記マーカの位置を検出する位置検出ステップと、
前記位置検出ステップの検出結果に基づき前記モーションデータを生成するモーションデータ生成ステップとからなる処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを含むことを特徴とするモーションデータ生成プログラム。 A motion data generation program for generating motion data indicating the operation content of an operating body that performs a predetermined operation,
9. The captured image data for the imaging target including the operating body with the position detection marker generated by the high-speed captured image data generation unit in the imaging apparatus according to claim 3. Based on the position detection step of detecting the position of the marker,
A motion data generation program, comprising: a program for causing a computer to execute a process including a motion data generation step of generating the motion data based on a detection result of the position detection step.
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の撮像装置における前記高速撮像画像データ生成手段で生成された、位置検出用のマーカが付された前記動作体を含む撮像対象に対する撮像画像データに基づき、前記マーカの位置を検出する位置検出ステップと、
前記位置検出ステップの検出結果に基づき前記モーションデータを生成するモーションデータ生成ステップと、を含むことを特徴とするモーションデータ生成方法。 A motion data generation method for generating motion data indicating an operation content of an operating body that performs a predetermined operation,
9. The captured image data for the imaging target including the operating body with the position detection marker generated by the high-speed captured image data generation unit in the imaging apparatus according to claim 3. Based on the position detection step of detecting the position of the marker,
And a motion data generation step of generating the motion data based on a detection result of the position detection step.
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下の複数種類の露光時間で前記各画素に対して行う複数回の走査を、前記複数種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記複数種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読出手段で読み出される画素データを、前記複数回の走査における各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていると共に、前記各画素に対する複数回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うようになっていることを特徴とする撮像システム。 A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, a plurality of scans performed with respect to each pixel at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time, and a scanning interval of each pixel by the plurality of types of exposure time is the same time interval made as performs the reading of the electric load from each of the pixels in each round of scanning for each exposure time of the plurality of types of exposure time, the second read performed by non-destructive readout schemes without resetting the accumulated charge Means,
Said read by the first reading means, the predetermined pixel data composed of a charge upon exposure exposure time stored sequentially in the memory, the first pixel data stored in the memory sequentially output in the order in which the stored An output channel,
The pixel data read by said second reading means, said plurality of sequentially stored in the memory for each scan of each round in the scan, and a second output channel for sequentially outputting pixel data stored in the memory in the order in which the stored ,
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
High-speed captured image data generating means for generating captured image data for each scan in the plurality of scans based on pixel data output from the second output channel,
The second output channel is configured to output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading unit is configured to perform the plurality of scans on the pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from a pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements. An imaging system , wherein each pixel is scanned a plurality of times, and after each previous pixel is scanned, each pixel is scanned the next time .
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出手段と、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下のN種類(Nは2以上の自然数)の露光時間で前記各画素に対して行うN回の走査を、前記N種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記N種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出手段と、
前記第1読出手段で読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルと、
前記第2読み出し手段で読み出される画素データを各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各回の走査毎に独立したN個の第2〜第(N+1)出力チャンネルと、
前記第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成手段と、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記N回の走査における各回の走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成手段と、を備え、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出手段は、前記N回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うようになっていると共に、前記各画素に対するN回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うようになっていることを特徴とする撮像システム。 A plurality of photoelectric conversion elements that convert the exposed light into electric charges and store the photoelectric conversion units arranged in a matrix; and
First readout means for scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out the charge when exposed for a predetermined exposure time from each scanned pixel by a destructive readout method with reset of accumulated charge;
During the predetermined exposure time, each of the pixels based on the N types of exposure times is scanned N times with respect to each of the pixels with N types of exposure times (N is a natural number of 2 or more) less than the predetermined exposure time. together with the scanning interval performed to have the same time interval, the N type of the reading of the electric load from each pixel in each round of scanning for each exposure time of the exposure time, without resetting the accumulated charge non A second reading means for performing destructive reading;
A first output that is read out by the first reading means and that sequentially stores pixel data composed of charges when exposed for the predetermined exposure time in a memory, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order of storage. Channel,
The pixel data read by said second reading means is stored in the sequential memory for each scanning of the times, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order in which the stored, N pieces of the independent for each scan of each round second to (N + 1) and output channels,
Normal captured image data generating means for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on the pixel data output from the first output channel;
Based on the pixel data output from said second to (N + 1) output channel, and an high-speed image data generating means for generating respective image data of each round of each scan in the scanning of the N times,
The second to (N + 1) th output channels output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading unit is configured to perform the N scans on the pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from the pixel group formed by the plurality of photoelectric conversion elements. An imaging system comprising: N scans for each pixel, and scans for each pixel of the next time after the previous scan for each pixel is completed .
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出ステップと、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下の複数種類の露光時間で前記各画素に対して行う複数回の走査を、前記複数種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記複数種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出ステップと、
前記第1読出ステップで読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成ステップと、
前記第2読出ステップで読み出される画素データを、前記複数回の走査における各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第2出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記複数回の走査における各回の走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成ステップと、を含み、
前記第2出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出ステップは、前記複数回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うと共に、前記各画素に対する複数回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うことを特徴とする撮像方法。 An imaging method used in an imaging device having a photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that convert exposed light into charges and store the matrix are arranged in a matrix,
A first reading step of scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out charges when exposed for a predetermined exposure time from each of the scanned pixels by a destructive reading method with reset of accumulated charges;
During the predetermined exposure time, a plurality of scans performed with respect to each pixel at a plurality of types of exposure times less than or equal to the predetermined exposure time, and a scanning interval of each pixel by the plurality of types of exposure time is the same time interval made as performs the reading of the electric load from each of the pixels in each round of scanning for each exposure time of the plurality of types of exposure time, the second read performed by non-destructive readout schemes without resetting the accumulated charge Steps,
The read in the first reading step, the predetermined pixel data composed of a charge upon exposure exposure time stored sequentially in the memory, the first pixel data stored in the memory sequentially output in the order in which the stored A normal captured image data generation step for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on pixel data output from the output channel;
The pixel data read by said second reading step, from the times of sequentially stored in the memory for each scan, a second output channel for sequentially outputting pixel data stored in the memory in the order in which the stored in the plurality of scans based on the pixel data output, anda high-speed image data generation step of generating each captured image data for each scan of each round in the plural scans,
The second output channel is configured to output the pixel data for each line of the pixels,
In the second reading step, the plurality of scans are performed on the pixels of the remaining lines obtained by thinning out pixels of a predetermined line from the pixel group constituting the plurality of photoelectric conversion elements, and the plurality of scans are performed on each pixel. In the imaging method, the scanning of each pixel of the next time is performed after the scanning of each pixel of the previous time is completed .
前記光電変換素子の構成する各画素を走査し、当該走査した各画素からの所定露光時間で露光した時の電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴う破壊読み出し方式で行う第1読出ステップと、
前記所定露光時間の間に、当該所定露光時間以下のN種類(Nは2以上の自然数)の露光時間で前記各画素に対して行うN回の走査を、前記N種類の露光時間による各画素の走査間隔が同じ時間間隔となるように行うと共に、前記N種類の露光時間の各露光時間に対応する各回の走査における前記各画素からの電荷の読み出しを、蓄積電荷のリセットを伴わない非破壊読み出し方式で行う第2読出ステップと、
前記第1読出ステップで読み出される、前記所定露光時間で露光した時の電荷から構成される画素データを順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する第1出力チャンネルから出力される画素データに基づき、所定露光時間で露光した時の撮像画像データを生成する通常撮像画像データ生成ステップと、
前記第2読み出しステップで読み出される画素データを各回の走査毎に順次メモリに記憶し、当該メモリに記憶した画素データを前記記憶した順に順次出力する、前記各回の走査毎に独立したN個の第2〜第(N+1)出力チャンネルから出力される画素データに基づき、前記N回の走査における各回の走査毎の撮像画像データをそれぞれ生成する高速撮像画像データ生成ステップと、を含み、
前記第2〜第(N+1)出力チャンネルは、前記画素のライン毎に前記画素データを出力するようになっており、
前記第2読出ステップは、前記N回の走査を、前記複数の光電変換素子の構成する画素群から所定ラインの画素を間引いた残りのラインの画素に対して行うと共に、前記各画素に対するN回の走査を、1つ前の回の各画素に対する走査が終了後に、次の回の各画素に対する走査を行うことを特徴とする撮像方法。 An imaging method used in an imaging device having a photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that convert exposed light into charges and store the matrix are arranged in a matrix,
A first reading step of scanning each pixel constituting the photoelectric conversion element, and reading out charges when exposed for a predetermined exposure time from each of the scanned pixels by a destructive reading method with reset of accumulated charges;
During the predetermined exposure time, each of the pixels based on the N types of exposure times is scanned N times with respect to each of the pixels with N types of exposure times (N is a natural number of 2 or more) less than the predetermined exposure time. together with the scanning interval performed to have the same time interval, the N type of the reading of the electric load from each pixel in each round of scanning for each exposure time of the exposure time, without resetting the accumulated charge non A second reading step performed by a destructive reading method;
The first output that sequentially reads out the pixel data composed of the charges when exposed for the predetermined exposure time, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the stored order, which is read out in the first readout step. A normal captured image data generation step for generating captured image data when exposed for a predetermined exposure time based on pixel data output from the channel;
The pixel data read by the second read step stored in the sequential memory for each scanning of the times, and sequentially outputs the pixel data stored in the memory in the order in which the stored, N pieces of the independent for each scan of each round based on the second to (N + 1) pixel data outputted from the output channel includes a high-speed image data generation step of generating each captured image data for each scan of each round in the N scans,
The second to (N + 1) th output channels output the pixel data for each line of the pixels,
The second reading step, the N times of scanning, performs a pixel of the remaining lines from the pixel group constituting thinned out pixels of a predetermined line of said plurality of photoelectric conversion elements, N times for each pixel In the imaging method, the scanning of each pixel of the next time is performed after the scanning of each pixel of the previous time is completed .
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