JP5462480B2

JP5462480B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5462480B2
Application number: JP2008323867A
Authority: JP
Inventors: 睦裕山中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: JP2010147877A

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に周囲光の影響を低減した画像を撮像するための撮像装置に関するものである。

本出願人は、発光ダイオードが発する赤外光を高速変調した変調光を対象領域に照射し、撮像素子で受光する当該変調光の反射光成分と周囲光の反射光成分とを区別して変調光だけの反射光成分を画素値とする画像（光変調画像）を生成する撮像装置を既に提案している（特許文献１参照）。かかる撮像装置を用いれば、周囲光の影響を低減した画像を撮像することができる。
特開２００６−１２１６１７号公報

ところで、特許文献１の従来例で用いられる撮像素子はデジタルカメラなどに用いられている一般の固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなど）と若干構造が異なっている。具体的には、一つの受光部に対して複数個の制御電極が設けられ、制御電圧を印加する制御電極の個数を変化させることで受光部の感度を調整可能な構造を有している。従って、特許文献１における撮像素子は、同じ寸法で比較したときに一般の撮像素子に比べて画素数が少ないために相対的に解像度が低くなってしまう。

一方、一般の撮像素子を用いて変調光が照射されているときの画像と変調光が照射されていないときの画像を交互に撮像して両画像の画素値の差分から光変調画像を生成した場合、撮像素子のフレームレートに制限されて２種類の画像を撮像するタイムラグが大きくなり、動きの速い被写体を撮像したときに被写体像がぶれてしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、周囲光の影響を低減するとともに小型化と高解像度化を両立し且つ動きの速い被写体をぶれずに撮像することができる撮像装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、対象空間に周期的に光を照射する光照射手段と、光照射手段が対象空間に光を照射しているときに対象空間を撮像して一つのフレームの画像を出力する第１の撮像素子と、光照射手段が対象空間に光を照射していないときに対象空間を撮像して一つのフレームの画像を出力する第２の撮像素子と、第１の撮像素子で撮像される第１の画像と第２の撮像素子で撮像される第２の画像の差分画像を生成する差分画像生成手段とを備え、第１の撮像素子が対象空間を撮像する撮像時間に同期して光照射手段が対象空間に光を照射し、第１の撮像素子と第２の撮像素子で交互に対象空間を撮像し、且つ第２の撮像素子の撮像時間よりも第１の撮像素子のフレームレートの方が長いことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、第１及び第２の撮像素子には従来例のように特殊な構造の撮像素子ではなく一般の撮像素子を用いることができるから、周囲光の影響を低減するとともに小型化と高解像度化を両立することができ、しかも、第１及び第２の撮像素子の撮像間隔がそれぞれの撮像素子のフレームレートに依存しないから、動きの速い被写体をぶれずに撮像することができる。

本発明によれば、周囲光の影響を低減するとともに小型化と高解像度化を両立し且つ動きの速い被写体をぶれずに撮像することができる。

本実施形態の撮像装置は、図１に示すように対象空間に周期的に光を照射する光照射部３と、光照射部３が対象空間に光を照射しているときに対象空間を撮像する第１の撮像部１と、光照射部３が対象空間に光を照射していないときに対象空間を撮像する第２の撮像部２と、第１の撮像部１で撮像される第１の画像と第２の撮像部２で撮像される第２の画像の差分画像を生成する差分画像生成手段とを備えている。

光照射部３は、赤外光を発する発光ダイオードと、当該発光ダイオードに直流電力を供給して発光させるＬＥＤ駆動回路とを具備している（但し、何れも図示せず）。

第１及び第２の撮像部１，２は、２次元ＣＣＤイメージセンサや２次元ＣＭＯＳイメージセンサなどの一般の撮像素子（第１の撮像素子並びに第２の撮像素子）と、撮像素子の受光面に光を集光するレンズと、撮像素子を駆動して第１及び第２の画像（濃淡画像）を出力する駆動回路とを具備している（但し、何れも図示せず）。尚、第１及び第２の撮像部１，２においては、撮像素子を露光する時間（露光時間）、並びに露光によって各受光部に生じる電荷（電子）を転送する時間（転送時間）が必要であるから、一つのフレームの画像を出力してから次フレームの画像を出力するまでに一定の時間がかかる。例えば、一般的な撮像素子のフレームレートが１５ｆｐｓ〜３０ｆｐｓとすると１／３０秒〜１／１５秒の時間（間隔）が必要である。

また本実施形態における差分画像生成手段は、マイクロコンピュータを主構成要素とする信号処理部４からなる。信号処理部４は、図２（ａ），（ｂ）に示すように第１の撮像部１と第２の撮像部２に交互に対象空間を撮像させるとともに、第１の撮像部１が対象空間を撮像する撮像時間Ｔ１に同期して光照射部３から対象空間に光（赤外光）を照射させている（図２（ｃ）参照）。そして、信号処理部４では、第１の撮像部１が出力する第１の画像と第２の撮像部２が出力する第２の画像との差分画像を生成する。このとき、第１の画像は光照射部３から照射される赤外光の反射光成分と周囲光の反射光成分を両方とも含む画像であり、第２の画像は周囲光の反射光成分のみを含む画像であるから、両画像の差分画像は光照射部３から照射される赤外光の反射光成分のみを含み、周囲光の影響が低減された画像となる。

ここで、一つの撮像部（例えば、第１の撮像部１）のみで光照射部３から光が照射されているときの画像（第１の画像）と光照射部３から光が照射されていないときの画像（第２の画像）を撮像した場合、図３に示すように第１の画像を撮像する撮像時間Ｔ１と第２の画像を撮像する撮像時間Ｔ２との間にはフレームレートに応じたタイムラグＴｘ’（１／３０秒〜１／１５秒）が生じてしまうので、動きの速い被写体（例えば、走行中の自動車など）を撮像したときに差分画像にぶれが生じてしまう虞がある。

しかしながら本実施形態の撮像装置では、２つの撮像部（第１の撮像部１と第２の撮像部２）で第１の画像と第２の画像をほぼ連続して撮像するために第１の画像と第２の画像のタイムラグＴｘ（≪Ｔｘ’）が非常に短くなり（図２（ａ），（ｂ）参照）、動きの速い被写体を撮像したときに差分画像にぶれが生じ難いという利点がある。

尚、本実施形態の撮像装置は、例えば、顔認証装置における顔画像の入力装置や監視カメラ、特に被写体を屋外の太陽光下で撮像する用途に用いるのに好適である。

本発明の実施形態１を示すブロック図である。同上の動作説明用のタイミングチャートである。同上の動作説明図である。

符号の説明

１第１の撮像部（第１の撮像素子）
２第２の撮像部（第２の撮像素子）
３光照射部（光照射手段）
４信号処理部（差分画像生成手段）

Claims

対象空間に周期的に光を照射する光照射手段と、光照射手段が対象空間に光を照射しているときに対象空間を撮像して一つのフレームの画像を出力する第１の撮像素子と、光照射手段が対象空間に光を照射していないときに対象空間を撮像して一つのフレームの画像を出力する第２の撮像素子と、第１の撮像素子で撮像される第１の画像と第２の撮像素子で撮像される第２の画像の差分画像を生成する差分画像生成手段とを備え、第１の撮像素子が対象空間を撮像する撮像時間に同期して光照射手段が対象空間に光を照射し、第１の撮像素子と第２の撮像素子で交互に対象空間を撮像し、且つ第２の撮像素子の撮像時間よりも第１の撮像素子のフレームレートの方が長いことを特徴とする撮像装置。