JPH10191176A - ２次元撮像素子の動作制御方法、その方法を用いた画像処理方法および撮像装置、ならびにその撮像装置を用いた画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 個体撮像素子の構成を変更することなく、映
像信号の生成に要する時間を大幅に削減して、画像処理
を高速化する。 【解決手段】 転送パルス発生部４よりＣＣＤ撮像素子
３の各フォトセンサに転送パルスＴＰ１が与えられる
と、各蓄積電荷が垂直シフトレジスタ側へと転送され
る。つぎに転送パルス発生部４は、各水平ブランキング
期間内に、転送ライン数指定部より入力された転送ライ
ン数信号Ｌ１，Ｌ２に基づく数だけ転送パルスＴＰ２を
生成し、各垂直シフトレジスタに出力する。これにより
各垂直シフトレジスタからは、与えられたパルス数分の
信号電荷が連続して出力される。これらの出力電荷は、
水平シフトレジスタ内に重畳されて蓄積された後、第３
の転送パルスＴＰ３を受けて、順次出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２次元画像を生成す
るための個体撮像素子に対する信号電荷の出力動作の制
御方法、およびその方法を実施して２次元画像データを
生成する撮像装置、ならびに前記方法により得られた２
次元画像データを処理するための画像処理方法および装
置に関連する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ撮像素子に代表される個体撮像素
子では、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの
フォトセンサを複数個マトリクス状に配列して、各フォ
トセンサ毎に入射された光情報に比例する信号電荷を蓄
積することにより、２次元画像データを生成している。
各フォトセンサに蓄積された信号電荷は、インターライ
ン転送方式やフレーム転送方式などの転送方法により１
次元の映像信号として外部に出力される。

【０００３】図１４は、インターライン転送方式型のＣ
ＣＤ撮像素子の基本構成を示すもので、ｍ列×ｎ行のマ
トリクス状に配列された複数個のフォトセンサＰｈと、
これらフォトセンサＰｈの列毎に配備されるｍ個の垂直
シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍと、各垂直シフトレジス
タＶＲ１〜ＶＲｍの出力側に配備される水平シフトレジ
スタＨＲとを、主要構成として備えている。

【０００４】なおこの図示例では、説明を簡易化するた
めに、１フィールド分の画像を生成するための構成のみ
を示してあり、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍの
各転送部には、それぞれその転送部に電荷を移送するフ
ォトセンサＰｈがｎ行×ｍ列のマトリクスのどの位置に
あるかを示すアドレスが示してある。また水平シフトレ
ジスタＨＲの各転送部に示される数値は、それぞれその
転送部に何列目のフォトダイオードＰｈからの電荷が転
送されるかを示すものである。また図中６は、出力バッ
ファを示す。

【０００５】各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍ，水
平シフトレジスタＨＲは、ＣＣＤ（電荷結合素子）によ
り構成されており、各フォトセンサＰｈ，垂直シフトレ
ジスタＶＲ１〜ＶＲｍ，水平シフトレジスタＨＲは、そ
れぞれ図示しない駆動部よりビデオ規格に基づくタイミ
ングで与えられる転送パルスＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３を
受けて、内部に蓄積された信号電荷を移送する。

【０００６】図１５は、上記構成における信号電荷の出
力動作のタイミングを示す。なお図中、１垂直期間毎の
出力タイミング（上段）の１ライン分の出力データに
は、それぞれそのデータが何ライン目のフォトセンサＰ
ｈに対応するかを示す数値が、また各水平期間毎の詳細
な出力タイミング（下段）の１画素分の出力データに
は、そのデータに対応するフォトセンサＰｈのアドレス
が、それぞれ示されている。

【０００７】まず最初の垂直期間が開始され、垂直ブラ
ンキング期間内に第１の転送パルスＴＰ１が出力され
る。この転送パルスＴＰ１は各フォトセンサＰｈに同時
に与えられ、それぞれのフォトセンサＰｈに蓄積された
電荷が対応する垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍに一
斉に移送される。

【０００８】つぎに第１の水平期間が開始され、水平ブ
ランキング期間内に、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜Ｖ
Ｒｍに第２の転送パルスＴＰ２が与えられる。この転送
パルスＴＰ２により、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜Ｖ
Ｒｍ内の信号電荷は１画素ずつシフトされて、一番先頭
の１ライン分の信号電荷（図中、アドレス（１，１）
（２，１）・・・（ｍ，１）の画素に対応する電荷）が
水平シフトレジスタＨＲ側へと移送される。

【０００９】ついで１水平期間が終了するまでの間に、
水平シフトレジスタＨＲに対し、第３の転送パルスＴＰ
３がｍ個連続して与えられる。これにより水平シフトレ
ジスタＨＲ内に蓄積された１ライン分の信号電荷は１画
素ずつシフトされ、最前方の電荷より順次出力される。

【００１０】以下同様にして、各水平期間毎に各垂直シ
フトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍに転送パルスＴＰ２が与え
られて、１ライン分の信号電荷が水平シフトレジスタＨ
Ｒへと移送された後、水平シフトレジスタＨＲ側にｍ個
の転送パルスＴＰ３が与えられて前記転送された１ライ
ン分の信号電荷が１画素ずつ出力される。この水平期間
がｎ回繰り返されることにより１垂直期間が終了する。

【００１１】図１６は、上記の動作により生成された２
次元画像のデータ構成を示すもので、各フォトダイオー
ドＰｈに対応する各画素がフォトダイオードの配列状態
と同様のマトリクス状に配置された画像データが生成さ
れる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記インターライン方
式の個体撮像素子を用いた撮像装置は、現行のビデオ規
格に伴い、１フィールド分の映像信号を１／６０秒の時
間間隔で出力するように設定されている。したがってこ
の現行の方式により出力される映像信号を画像処理装置
に取り込んで処理を行う場合、入力された映像信号をリ
アルタイムで処理しても１秒間に６０回の処理を行うの
が限度であり、それ以上の高速化は図れないという問題
がある。

【００１３】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たもので、現行の個体撮像素子の動作制御方法を工夫す
ることにより、個体撮像素子の構成を変更することな
く、映像信号の生成に要する時間を大幅に短縮して、画
像処理を高速化することを技術課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、マト
リクス状に配列された複数個のフォトセンサと、各フォ
トセンサの列毎に配備される複数の垂直シフトレジスタ
と、各垂直シフトレジスタの出力側に配備される水平シ
フトレジスタとから成る２次元撮像素子に対し、信号電
荷の出力動作を制御するための方法であって、各フォト
センサに第１の転送パルスを与えることによりその信号
電荷を垂直シフトレジスタ側に転送させて垂直期間を開
始した後、各水平期間毎に各垂直シフトレジスタにそれ
ぞれ第２の転送パルスを複数個与えて前記転送された信
号電荷を与えられたパルス数に相当するライン数分だけ
水平レジスタへ出力させるステップと、前記水平シフト
レジスタに第３の転送パルスを複数個与えて各垂直シフ
トレジスタから移送された信号電荷を順次出力させるス
テップとを、一連に実施することを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明の２次元撮像素子の動作制
御方法では、あらかじめ各水平期間毎に何行分の画像デ
ータを出力するかを示す転送ライン数を設定しておき、
各フォトセンサに第１の転送パルスを与えることにより
その信号電荷を垂直シフトレジスタ側に転送させて垂直
期間を開始した後、各水平期間毎に各垂直シフトレジス
タにそれぞれ前記転送ライン数の設定値分の第２の転送
信号を与えて転送された信号電荷を前記転送ライン数分
ずつ出力させるステップと、前記水平シフトレジスタに
第３の転送パルスを複数個与えて各垂直シフトレジスタ
から移送された電荷を順次出力させるステップとを、一
連に実施することを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、上記構成の２次元撮像
素子により画像データを生成した後、この画像データに
所定の計測処理を実施する画像処理方法において、前記
２次元撮像素子の信号電荷の出力動作を、請求項１また
は２に記載された動作制御方法により制御することを特
徴とする。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１の方法を実施
するための撮像装置において、２次元撮像素子の各フォ
トセンサ，垂直シフトレジスタ，水平シフトレジスタに
対し、それぞれ保有する信号電荷を転送させるための転
送パルスを生成する転送パルス発生部と、１水平期間内
に何行分の画像データを出力するかを示す転送ライン数
を決定して前記転送パルス発生部に出力する転送ライン
数指定部とを具備させている。前記転送パルス発生部
は、各垂直期間の開始時に各フォトセンサに第１の転送
パルスを出力してその信号電荷を垂直シフトレジスタ側
に転送させた後、各水平期間毎に、各垂直シフトレジス
タに前記転送ライン数指定部より入力した転送ライン数
分の第２の転送パルスを与えて前記転送された信号電荷
を前記パルス数ずつ出力させる処理と、前記水平シフト
レジスタに第３の転送パルスを複数個与えて各垂直シフ
トレジスタから転送された信号電荷を順次出力する処理
とを一連に実施するように構成される。

【００１８】請求項５の撮像装置では、請求項２の方法
を実施するために、前記転送ライン数指定部に、各水平
期間毎の転送ライン数を記憶する転送ライン数テーブル
を具備させ、各水平期間毎にその期間に対応する転送ラ
イン数を前記転送ライン数テーブルより読み出して前記
転送パルス発生部に出力するように構成する。

【００１９】請求項６の発明では、請求項４または５に
記載された撮像装置と、この撮像装置より出力された画
像データを入力して所定の処理を実施する制御処理装置
とにより画像処理装置を構成する。

【００２０】

【作用】第１の転送パルスにより、各フォトセンサに蓄
積された信号電荷が一斉に垂直シフトレジスタへと移送
されて垂直期間が開始されると、水平期間の開始に伴
い、各垂直シフトレジスタにそれぞれ第２の転送パルス
が複数個与えられる。これを受けて各垂直シフトレジス
タが第２の転送パルスの数分の信号電荷を出力すること
により、水平シフトレジスタに与えられたパルス数に相
当するライン数分の信号電荷が移送される。ついで水平
シフトレジスタに第３の転送パルスを複数個与えること
により、前記移送された信号電荷が順次外部に出力され
る。

【００２１】このような動作により、１水平期間毎に複
数ライン分の映像信号を出力して１垂直期間を短縮する
ことができるので、画像処理に必要な２次元画像データ
を高速で生成することができる。

【００２２】請求項２，５の発明では、あらかじめ各水
平期間毎に何ライン分の画像データを出力するかを示す
転送ライン数を設定しておき、各水平期間毎に、前記第
２の転送パルスを、その水平期間に設定された転送ライ
ン数分だけ生成して各垂直シフトレジスタに与えるの
で、１垂直期間の間に映像信号の出力分解能を切り換え
ることが可能となる。したがって画像上の計測領域の位
置などに応じて転送ライン数を切り換えるようにすれ
ば、計測領域など解像度を落としたくない画像領域につ
いて解像度の維持された画像データを得ることができ
る。

【００２３】

【実施例】図１は、この発明の１実施例にかかる画像処
理装置の構成を示すもので、２次元画像の映像信号を生
成して出力する撮像装置１と、この撮像装置１から出力
される映像信号を取り込んで所定の計測処理を実施する
制御処理装置２とを、主要構成として備えている。

【００２４】前記撮像装置１は、個体撮像素子としてＣ
ＣＤ撮像素子３（図中「ＣＣＤ」と略す）を具備するほ
か、転送パルス発生部４，転送ライン数指定部５，出力
バッファ６などを構成として備えている。

【００２５】制御処理装置２は、撮像装置１からの映像
信号をＡ／Ｄ変換するための画像入力部７，変換処理後
のディジタル画像を用いて所定の計測処理を実施する画
像処理部８，この画像処理結果を外部に出力するための
出力部９などにより構成される。

【００２６】ＣＣＤ撮像素子３は、前記した図１４と同
一の構成を備えるもので、転送パルス発生部４より出力
される第１〜第３の転送パルスＴＰ１〜ＴＰ３を受けて
動作する。すなわち第１の転送パルスＴＰ１が与えられ
る毎に、各フォトセンサＰｈに蓄積された信号電荷が垂
直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍに転送され、第２の転
送パルスＴＰ２が与えられる毎に、各垂直シフトレジス
タＶＲ１〜ＶＲｍの蓄積電荷が１画素ずつシフトされ
て、先頭の１ライン分の信号電荷が水平シフトレジスタ
ＨＲに転送される。さらに第３の転送パルスＴＰ３が与
えられる都度、水平シフトレジスタＨＲに蓄積された信
号電荷が１画素ずつ走査され、先頭の信号電荷が出力バ
ッファ６を介して制御処理装置２側へと出力される。

【００２７】この実施例の撮像装置１は、１水平ブラン
キング期間内に前記第２の転送パルスＴＰ２を複数個出
力することにより、１水平期間毎に複数ライン分の映像
信号を重畳して出力するように構成されている。前記転
送ライン数指定部５は、１水平期間内に何ライン分の画
像データを転送するかを設定するためのもので、設定さ
れた転送ライン数は、２ビット構成の転送ライン数信号
Ｌ１，Ｌ２に変換されて前記転送パルス発生部４に出力
される。

【００２８】図２は、前記転送ライン数毎の転送ライン
数信号Ｌ１，Ｌ２のデータ構成を示すもので、１〜４ま
での各転送ライン数について、それぞれ「００」「１
０」「０１」「１１」のコードが割り当てられて、その
コードの上位ビットがＬ１として、下位ビットがＬ２と
して、それぞれ設定されている。

【００２９】前記転送パルス発生部４における第２の転
送パルスＴＰ２の生成部は、図３に示すように、４個の
タイミング発生部１０ａ〜１０ｄと各タイミング発生部
１０ａ〜１０ｄに接続されるマルチプレクサ１１とによ
り構成される。

【００３０】前記各タイミング発生部１０ａ〜１０ｄ
は、それぞれ１〜４ライン分の転送用に用いられるもの
で、通常のビデオ規格の水平ブランキング期間と同じ長
さの期間内に、対応する転送ライン数分のパルス信号を
出力する（すなわち１水平ブランキング期間内に第１の
タイミング発生部１０ａは１個、第２のタイミング発生
部１０ｂは２個、第３のタイミング発生部１０ｃは３
個、第４のタイミング発生部１０ｄは４個のパルス信号
を、それぞれ出力する）。

【００３１】マルチプレクサ１１は、これらタイミング
発生部１０ａ〜１０ｄの中から前記転送ライン数信号Ｌ
１，Ｌ２の示す転送ライン数用のタイミング発生部を選
択し、その信号の入力経路をＣＣＤ撮像素子３への出力
経路に接続する。これにより選択されたタイミング発生
部の出力パルスが前記転送パルスＴＰ２として採用さ
れ、ＣＣＤ撮像素子３へと与えられる。

【００３２】なおここでは図示しないが、第１の転送パ
ルスＴＰ１の生成部も、上記と同様に、各転送ライン数
用の４個のタイミング発生部とマルチプレクサとにより
構成される。このうち１ライン転送用のタイミング発生
部は、通常のビデオ規格に基づくタイミングでパルス信
号を１個出力するのに対し、２ライン〜４ライン転送用
の各タイミング発生部は、通常の垂直期間に対しそれぞ
れ１／２，１／３，１／４の時間間隔毎にパルス信号を
１個出力する。マルチプレクサが前記と同様に転送ライ
ン数信号Ｌ１，Ｌ２に対応するタイミング発生部を選択
することにより、そのタイミング発生部の出力パルスが
転送パルスＴＰ１として出力され、ＣＣＤ撮像素子３に
与えられる。

【００３３】図４は、各水平期間毎に２ライン分の映像
信号を転送するように設定した場合の映像信号の出力タ
イミングを示す。なお図中、１垂直期間毎の出力タイミ
ング（上段）の１ライン分の出力データには、そのデー
タが何ライン目のフォトセンサＰｈに対応するデータで
あるかを示す数値が示されている。また各水平期間毎の
詳細な出力タイミング（下段）の１画素分の出力データ
には、そのデータに対応するフォトセンサＰｈのアドレ
スが示してある。

【００３４】転送パルス発生部４の転送信号ＴＰ１，Ｔ
Ｐ２の各生成部では、それぞれ転送ライン数信号Ｌ１，
Ｌ２に対応する２ライン転送用のタイミング制御部が選
択されている。まず選択されたタイミングで第１の転送
パルスＴＰ１が出力されると、前記ＣＣＤ撮像素子３の
各フォトセンサＰｈの蓄積電荷が対応する垂直シフトレ
ジスタＶＲ１〜ＶＲｍへと移送され、垂直期間が開始さ
れる。

【００３５】つぎに転送パルス発生部４は、最初の水平
ブランキング期間内に、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜
ＶＲｍに対し、それぞれ２個の転送パルスＴＰ２を出力
する。これにより各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍ
の蓄積電荷は２画素分ずつシフトされ、第１ライン目と
第２ライン目の信号電荷が連続して水平シフトレジスタ
ＨＲ側へと移送される。

【００３６】上記の動作により、水平シフトレジスタＨ
Ｒの各転送部には、同列の２画素分の信号電荷が重畳さ
れて蓄積される。つぎに転送パルス発生部４が、第３の
転送パルスＴＰ３をｍ個分生成して出力すると、水平シ
フトレジスタＨＲに蓄積された各重畳電荷が順次出力さ
れる。これにより最初の水平期間内では１ライン目と２
ライン目との２ライン分の映像信号が重畳された信号が
出力されることになる。

【００３７】以下各水平期間毎に同様の動作を繰り返す
ことにより、それぞれ２ライン分の映像信号が重畳され
て１ライン分の映像信号として出力される。この結果、
つぎの転送信号ＴＰ１が出力されるまでのｎ／２回の水
平期間により、各フォトセンサＰｈにより生成されたす
べての信号電荷が出力される。

【００３８】図５は、上記動作により制御処理装置２に
入力された２次元画像のデータ構成を示す。各ライン毎
の画像データは、本来の画像の２ライン分の画像データ
が加算されたデータに相当し、縦方向のライン数は本来
の１／２に減縮される。

【００３９】制御処理装置２の画像処理部８は、図５に
示した画像データに対し、例えば、２値化処理，エッジ
抽出処理などの手法を用いて画像上の対象物を抽出した
後、抽出された対象物について、面積，重心位置などの
特徴量を計測するもので、さらに必要に応じてこの計測
結果をあらかじめ設定された基準値と比較して対象物の
良否を判定する。この計測結果や判定結果は、出力部９
を介してモニタなどの外部装置に出力される。

【００４０】上記の処理は、前記したように、従来の１
／２の時間間隔で入力される画像データに対して行われ
るので、この画像入力のタイミングに合わせて計測処理
を実施することにより、計測処理を高速化できる。この
場合、入力画像の解像度は通常の画像の１／２に縮小さ
れているので、処理の負担は大幅に軽減される。

【００４１】しかしながら計測対象について精度の高い
処理を必要とする場合には、上記の処理による画像デー
タでは解像度が低くなるため不具合が生じるケースがあ
る。この場合、１垂直期間内で転送ライン数を切り換え
られるように設定すれば、計測領域に対応する映像信号
を１ラインずつ転送して、本来の計測精度を維持するこ
とが可能となる。

【００４２】図６は、転送ラインの切換え処理の必要な
対象物について、前記ＣＣＤ撮像素子３を通常の方法に
より駆動させて得られた１フィールド分の画像（以下こ
の画像を「標準画像」という）を示す。なおここでは説
明を簡単にするために、標準画像における総ライン数を
１５０本と想定している。

【００４３】図中、１２は、計測対象物の画像であっ
て、標準画像中、５１ライン目から１００ライン目まで
の領域に位置するものとする。したがってこの対象物１
２が存在する領域Ｒを計測領域として設定し、その計測
領域Ｒに対応する映像信号を１ラインずつ転送するとと
もに、計測領域外、すなわち１ライン目から５０ライン
目までの領域Ａおよび５１ライン目から１５０ライン目
までの領域Ｂに対応する映像信号を、複数ラインずつ転
送するように設定すれば、画像生成速度を通常より高速
化させるとともに、計測領域Ｒ内の画像データを本来の
解像度を維持したまま取得することができる。

【００４４】図７は、撮像装置１に上記転送ラインの切
換え機能を具備させた構成を示すもので、撮像装置１に
は、図１と同様の構成のほかに、各水平期間毎の転送ラ
イン数を記憶する転送ライン数テーブル１３が配備され
ている。

【００４５】図８は、前記図６に示した標準画像に対す
る転送ラインテーブル１３の設定例を示すもので、何度
目の水平期間であるかを示す水平期間カウンタ値に対応
させて、それぞれその水平期間における転送ライン数の
設定値が、転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の形式により記
憶されている。

【００４６】この図示例は、前記計測領域Ｒに対応する
映像信号を１ラインずつ転送し、他の背景の領域Ａ，Ｂ
に対応する映像信号を２ラインずつ転送するように設定
した例であって、最初の２５回の水平期間における転送
ラインを２ラインとした後、つぎの２６〜７５番目の水
平期間における転送ラインを１ラインとし、７６〜１０
０番目の水平期間における転送ラインを再び２ラインに
設定している。

【００４７】図７に戻って、転送ライン数指定部５は、
各水平期間毎に転送ライン数テーブル１３に記憶された
各転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の設定値を読み込んで、
各転送ライン数信号をその設定値に応じたレベルに設定
し、転送パルス発生部４に出力する。転送パルス発生部
４は、転送ライン数テーブル１３にセットされた水平期
間カウンタのＭＡＸ値（図８では「１００」）に基づき
第１の転送パルスの出力タイミングを設定する（すなわ
ちビデオ規格の垂直期間の２／３の時間間隔で転送パル
スＴＰ１を出力することになる）。

【００４８】この後、転送パルス発生部４は、各水平期
間毎に、転送ライン数指定部５より与えられた転送ライ
ン数信号Ｌ１，Ｌ２に基づき第２の転送パルスＴＰ２の
出力回数を設定して、ＣＣＤ撮像素子３に対する一連の
制御を実施する。

【００４９】なお制御処理装置２については、第１の実
施例と同様であるが、必要に応じて画像処理部８より前
記転送ライン数テーブルの各転送ライン数を設定するよ
うに構成される。

【００５０】図９は、前記図７の撮像装置１において、
ＣＣＤ撮像素子３に対する１垂直期間内の動作制御の手
順を示す。一連の動作は、転送ライン数指定部５にセッ
トされる水平期間カウンタＬＣの値に基づき行われるも
ので、垂直期間の開始に伴い、最初のステップ１（図中
各ステップは「ＳＴ」で示す）でこの水平期間カウンタ
ＬＣがリセットされた後、転送パルス発生部４より各フ
ォトセンサＰｈに対する転送パルスＴＰ１が出力される
（ステップ２）。

【００５１】この後、垂直ブランキング期間が終了して
第１番目の水平期間が開始されると、転送ライン数指定
部５は前記水平期間カウンタＬＣを１だけカウントアッ
プし、前記転送ライン数テーブルより前記カウンタＬＣ
の値に対応する転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の設定値を
読み出して、転送パルス発生部４に出力する（ステップ
３〜５）。

【００５２】つぎに転送パルス発生部４は、この転送ラ
イン数信号Ｌ１，Ｌ２に応じて前記マルチプレクサ１１
を切り換えることにより、水平ブランキング期間内に設
定された転送ライン数分の転送パルスＴＰ２を生成し、
ＣＣＤ撮像素子３の各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲ
ｍへと出力する。この処理により、各垂直シフトレジス
タＶＲ１〜ＶＲｍから水平シフトレジスタＨＲに、それ
ぞれ前記転送パルスＴＰ２の数分の信号電荷が転送され
る（ステップ６）。

【００５３】つぎに転送パルス発生部４は、水平シフト
レジスタＨＲに対し、第３の転送パルスＴＰ３を１水平
ライン分の画素数ｍだけ生成して出力する。これにより
前記ステップ６で水平シフトレジスタＨＲに移送された
信号電荷が１画素ずつシフトされ、先頭より順に出力さ
れる。

【００５４】以下、各水平期間毎に上記ステップ４〜７
の処理が繰り返し実行されるもので、水平期間カウンタ
ＬＣの値が前記転送ライン数テーブルのＭＡＸ値に達し
た段階で、ステップ７が「ＹＥＳ」となり、１垂直期間
が終了する。

【００５５】図１０は、上記手順が前記図８の転送ライ
ンテーブルの設定値に基づき行われた場合の映像信号の
出力タイミングを、前記水平期間カウンタ値および転送
ライン数信号Ｌ１，Ｌ２に対応させて示す。

【００５６】垂直期間が開始された後、最初の水平期間
では水平期間カウンタＬＣの値が「１」であるから、前
記転送ライン数テーブル１３によれば、転送ライン数信
号Ｌ１は「１」，Ｌ２は「０」にそれぞれ設定されてい
る（すなわち転送ライン数は「２」となる）。したがっ
てこの水平期間では、水平ブランキング期間内に２個の
転送パルスＴＰ２が出力されることになり、前記第１の
実施例と同様、各垂直シフトレジスタＶＲ１〜ＶＲｍよ
りそれぞれ２画素分の信号電荷が出力されて、水平シフ
トレジスタＨＲ内に重畳されて蓄積される。

【００５７】この後水平シフトレジスタＨＲに、第３の
転送パルスＴＰ３が１水平ライン分の画素数ｍ個分だけ
出力されることにより、前記水平シフトレジスタＨＲに
蓄積された重畳電荷が順次出力され、１ライン分の映像
信号として出力される。

【００５８】以下、カウンタＬＣの値が２５に達するま
で転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の値は保持されるから、
この２５回の水平期間毎に前記ステップ４〜７の処理を
実施することにより、２ライン分ずつの映像信号が重畳
された信号が出力される。これにより前記背景の領域Ａ
についてライン数が標準画像の半分の２５本に減縮され
た画像データが生成されることになる。

【００５９】つぎの水平期間が開始されてカウンタＬＣ
が２６になったとき、前記転送ライン数テーブル１３の
転送ライン数信号Ｌ１の設定値が「１」から「０」に切
り替わる。これを受けてこの水平期間では、転送パルス
信号ＴＰ２が１個だけ発生し、各垂直シフトレジスタＶ
Ｒ１〜ＶＲｍからはそれぞれ１画素分の信号電荷が単独
で出力される。

【００６０】以下、カウンタＬＣが７５に達するまで、
転送ライン数信号Ｌ１，Ｌ２の設定値が固定されている
ので、２５回目〜７５回目の計５０回の水平期間におい
ては、標準画像と同様の形態の映像信号が出力される。
これにより計測領域Ｒについて標準画像の解像度が維持
された画像データが生成される。

【００６１】つぎにカウンタＬＣが７６になると、転送
ライン数テーブルの転送ライン数信号Ｌ１の設定値が再
び「１」に復帰する。これを受けて、転送パルス発生部
４は、再び各水平期間毎に２個の転送パルスＴＰ２を出
力するので、この水平期間では、フォトセンサの１０１
ライン目と１０２ライン目との映像信号が重畳された信
号が、１ライン分の映像信号として出力される。以下、
カウンタＬＣがＭＡＸ値の１００になるまで、同様の形
態の映像信号が出力されることにより、背景の領域Ｂに
ついては、ライン数が標準画像の半分に減縮された画像
データが生成される。

【００６２】上記処理により生成された画像データが制
御処理装置２に取り込まれると、画像処理部８は、前記
計測領域Ｒの画像データに対し前記第１の実施例と同様
の計測処理を実施する。この場合、背景の領域Ａ，Ｂの
１００ライン分の画像データが通常の半分の時間で取り
込まれるので、画像入力にかかる時間が大幅に短縮さ
れ、処理効率が向上する。しかも詳細な処理が必要な計
測領域Ｒについては、通常のビデオ規格で生成された画
像データと同様の解像度の画像データを取得できるの
で、計測処理の精度を維持できる。

【００６３】なお上記の実施例は、いずれの水平期間で
転送ライン数を切り換えるかが既知であることを前提と
しているが、この切り換え時期が不明な場合、制御処理
装置２側に通常のビデオ規格により生成された標準画像
を取り込んで、前記転送ライン数テーブルの各設定デー
タを作成すればよい。

【００６４】図１１は、制御処理装置２に取り込まれた
標準画像をモニタに表示させて、オペレータが画像上で
転送ラインの切換え位置を指定することにより転送ライ
ン数の設定データを作成する手順を示す。なおここで
は、前記図８〜１０の例と同様に、計測領域に対応する
画像データは１ラインずつ転送し、背景の領域に対応す
る画像データは２ラインずつ転送するように設定するも
のとする。

【００６５】まず撮像装置１を通常モードに設定して、
所定の観測位置に位置決めされた対象物のモデルを撮像
する。この場合、転送ライン数指定部５により指定され
る転送ライン数は「１」となるから、転送パルス発生部
４からは、ビデオ規格に基づくタイミングで転送パルス
ＴＰ１が出力されるとともに、各水平ブランキング期間
毎に、単独の転送パルスＴＰ２が出力される。

【００６６】この結果、各水平期間毎に１ライン分の映
像信号が出力されて、順次、制御処理部の画像入力部７
に入力されるもので、取り込まれた画像信号は順次Ａ／
Ｄ変換されて図示しない画像メモリに格納されるととも
に、図示しないモニタ上に出力される（ステップ１）。

【００６７】１フレーム分の映像信号により、モニタに
対象物の画像が表示されると、オペレータは、この表示
された画像上で、マウスなどのポインティングデバイス
を用いて計測領域の上限位置および下限位置を指定する
（ステップ２）。図１２は、この指定操作画面の一例を
示すもので、対象物の画像が位置する上限および下限の
各座標位置Ｖ１，Ｖ２が指定されている。

【００６８】つぎのステップ３で、画像処理部８は、こ
の指定された座標位置Ｖ１，Ｖ２を取り込んだ後、１フ
ィールド分の標準画像上で、これら座標Ｖ１，Ｖ２に対
応する座標を認識し、これら座標間の領域を計測領域Ｒ
として、またこの計測領域の上方および下方の各領域を
背景の領域Ａ，Ｂとして、それぞれ設定する。さらに画
像処理部８は、計測領域Ｒについて領域内のライン数分
の水平期間を、背景の領域Ａ，Ｂについてそれぞれ領域
内のライン数の半数分の水平期間を、それぞれ設定した
後、各領域毎に、その水平期間の設定数分の水平期間カ
ウンタ値を確保して、それぞれのカウンタ値に前記設定
した転送ライン数を対応づけし、転送ライン数テーブル
を作成する。（ステップ４）。

【００６９】こうして作成された転送ライン数テーブル
は、撮像装置１側へ転送される（ステップ５）。これに
より以後、撮像装置１を計測モードに切り換えることに
より、撮像装置１は、転送されたテーブルの設定値に基
づき、前記図９と同様の手順で動作する。

【００７０】なお上記ステップ３において、計測領域Ｒ
と背景の領域との境界線が奇数ライン上に位置した場
合、背景の領域に対する転送ライン数が２ラインに設定
されていると、不具合が生じることになる。この場合、
画像処理部８は、その奇数ライン上の境界線を対象物と
反対側に１画素だけ移動させて不具合を解消する。また
はオペレータによる指定画面上のカーソルの移動幅を制
限して、必ず計測領域の上限および下限が偶数ライン上
に位置するようにしてもよい。

【００７１】図１３は、画像処理部８により画像上の転
送ライン数の切換え位置を自動的に抽出するようにした
場合の制御手順を示す。なおこの例についても、前記図
１１と同様、計測領域に対する転送ライン数を「１」
に、背景の領域に対する転送ライン数を「２」に、それ
ぞれ設定することを前提として説明する。

【００７２】まずステップ１で、図１１の実施例と同様
に、撮像装置１を通常モードに設定して対象物を撮像
し、出力された標準画像の映像信号を入力する。入力さ
れた映像信号は、画像入力部７で順次Ａ／Ｄ変換され、
画像メモリ内に格納される。

【００７３】画像メモリに１フレーム分のディジタル画
像が格納されると、画像処理部８は、このディジタル画
像を所定のしきい値で２値化処理し、たとえば対象物の
画像を黒画素、背景の画像を白画素とする２値画像を生
成する（ステップ２）。

【００７４】つぎに画像処理部８は、前記２値画像上の
各ラインを順次走査して対象物を示す黒画素をサーチ
し、画像上の対象物の位置する上限および下限位置を特
定した後、その特定された座標位置に基づき、計測領域
と背景の領域とを設定する（ステップ３）。なおこの場
合も、計測領域の上限，下限のいずれかが奇数ライン上
に特定された場合には、その特定位置を対象物と反対側
に１画素だけ移動させるように制御される。

【００７５】この後、画像処理部８は、前記図１１の実
施例と同様にして、転送ライン数テーブルを作成し、こ
れを撮像装置１へと転送する（ステップ４〜６）。

【００７６】このように撮像装置１を通常モードに設定
して得られた対象物の画像上で計測領域を設定し、その
設定結果に基づき転送ライン数テーブルを自動生成する
ことが可能であるので、計測対象の大きさや形状に応じ
て撮像装置１の動作態様を自在に設定でき、汎用性の高
い装置を提供することができる。

【００７７】

【発明の効果】この発明は上記の如く、２次元画像を生
成するための個体撮像素子に対し、各水平期間毎に複数
個の転送パルスを与えて複数ライン分の映像信号を出力
させるようにしたから、画像生成時間を大幅に短縮して
画像処理を高速化することができる。しかも従来と同様
の個体撮像素子が用いられるので、コストが大幅に増大
することなく、処理の高速化を実現できる。

【００７８】請求項２，５の発明では、各水平期間毎に
あらかじめ設定された転送ライン数分の映像信号を出力
するので、計測領域など解像度を落としたくない画像領
域について画像データの解像度を保持することが可能と
なり、画像処理の精度を落とさずに、処理を高速化する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる画像処理装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】転送ライン数信号のデータ構成を示す説明図で
ある。

【図３】転送パルス発生部内の第２の転送パルスＴＰ２
の発生にかかる構成を示すブロック図である。

【図４】図１の撮像装置により各水平ライン毎に２ライ
ン分の映像信号を出力する場合の動作を示すタイミング
チャートである。

【図５】図４の動作により得られる２次元画像のデータ
構成を示す説明図である。

【図６】対象物を通常のビデオ規格のタイミングで撮像
して得られた標準画像を示す説明図である。

【図７】画像処理装置の第２の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】転送ライン数テーブルの構成例を示す説明図で
ある。

【図９】１垂直期間内で転送ラインを切り換える場合の
撮像装置の動作手順を示すフローチャートである。

【図１０】図８の転送ライン数テーブルに基づき図９の
手順をを実施した場合の動作を示すタイミングチャート
である。

【図１１】画像処理部における転送ライン数テーブルの
作成手順を示すフローチャートである。

【図１２】オペレータによる座標位置の指定画面の一例
を示す説明図である。

【図１３】像画処理部における転送ライン数テーブルの
作成手順を示すフローチャートである。

【図１４】インターライン転送方式のＣＣＤ撮像素子の
概略構成を示すブロック図である。

【図１５】従来のＣＣＤ撮像素子の制御動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図１６】図１５の動作により得られる２次元画像のデ
ータ構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２ 制御処理装置 ３ ＣＣＤ撮像素子 ４ 転送パルス発生部 ５ 転送ライン指定部 ８ 画像処理部 １３ 転送ラインテーブル Ｌ１，Ｌ２ 転送ライン数信号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配列された複数個のフォ
   トセンサと、各フォトセンサの列毎に配備される複数の
   垂直シフトレジスタと、各垂直シフトレジスタの出力側
   に配備される水平シフトレジスタとから成る２次元撮像
   素子に対し、信号電荷の出力動作を制御するための方法
   であって、 各フォトセンサに第１の転送パルスを与えることにより
   その信号電荷を垂直シフトレジスタ側に転送させて垂直
   期間を開始した後、各水平期間毎に各垂直シフトレジス
   タにそれぞれ第２の転送パルスを複数個与えて前記転送
   された信号電荷を与えられたパルス数に相当するライン
   数分だけ水平レジスタへ出力させるステップと、前記水
   平シフトレジスタに第３の転送パルスを複数個与えて各
   垂直シフトレジスタから移送された信号電荷を順次出力
   させるステップとを、一連に実施することを特徴とする
   ２次元撮像素子の動作制御方法。
2. 【請求項２】 マトリクス状に配列された複数個のフォ
   トセンサと、各フォトセンサの列毎に配備される複数の
   垂直シフトレジスタと、各垂直シフトレジスタの出力側
   に配備される水平シフトレジスタとから成る２次元撮像
   素子に対し、信号電荷の出力動作を制御するための方法
   であって、 あらかじめ各水平期間毎に何行分の画像データを出力す
   るかを示す転送ライン数を設定しておき、 各フォトセンサに第１の転送パルスを与えることにより
   その信号電荷を垂直シフトレジスタ側に転送させて垂直
   期間を開始した後、各水平期間毎に各垂直シフトレジス
   タにそれぞれ前記転送ライン数の設定値分の第２の転送
   信号を与えて転送された信号電荷を前記転送ライン数分
   ずつ出力させるステップと、前記水平シフトレジスタに
   第３の転送パルスを複数個与えて各垂直シフトレジスタ
   から移送された電荷を順次出力させるステップとを、一
   連に実施することを特徴とする２次元撮像素子の動作制
   御方法。
3. 【請求項３】 マトリクス状に配列された複数個のフォ
   トセンサと、各フォトセンサの列毎に配備される複数の
   垂直シフトレジスタと、各垂直シフトレジスタの出力側
   に配備される水平シフトレジスタとから成る２次元撮像
   素子により画像データを生成した後、この画像データに
   所定の計測処理を実施する画像処理方法において、 前記２次元撮像素子の信号電荷の出力動作を、請求項１
   または２に記載された動作制御方法により制御すること
   を特徴とする画像処理方法。
4. 【請求項４】 マトリクス状に配列された複数個のフォ
   トセンサと、各フォトセンサの列毎に配備される複数の
   垂直シフトレジスタと、各垂直シフトレジスタの出力側
   に配備される水平シフトレジスタとから成る２次元撮像
   素子を具備して成る撮像装置において、 前記２次元撮像素子の各フォトセンサ，垂直シフトレジ
   スタ，水平シフトレジスタに対し、それぞれ保有する信
   号電荷を転送させるための転送パルスを生成する転送パ
   ルス発生部と、 １水平期間内に何行分の画像データを出力するかを示す
   転送ライン数を決定して前記転送パルス発生部に出力す
   る転送ライン数指定部とを備え、 前記転送パルス発生部は、各垂直期間の開始時に各フォ
   トセンサに第１の転送パルスを出力してその信号電荷を
   垂直シフトレジスタ側に転送させた後、各水平期間毎
   に、各垂直シフトレジスタに前記転送ライン数指定部よ
   り入力した転送ライン数分の第２の転送パルスを与えて
   前記転送された信号電荷を前記パルス数ずつ出力させる
   処理と、前記水平シフトレジスタに第３の転送パルスを
   複数個与えて各垂直シフトレジスタから転送された信号
   電荷を順次出力する処理とを一連に実施して成る撮像装
   置。
5. 【請求項５】 前記転送ライン数指定部は、各水平期間
   毎の転送ライン数を記憶する転送ライン数テーブルを具
   備し、各水平期間毎にその期間に対応する転送ライン数
   を前記転送ライン数テーブルより読み出して前記転送パ
   ルス発生部に出力する請求項４に記載された撮像装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載された撮像装置
   と、この撮像装置より出力された画像データを入力し
   て、所定の計測処理を実施する制御処理装置とを備えて
   成る画像処理装置。