JP2004147271A - ラインセンサカメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラインセンサカメラ装置による一次元の撮像信号ではビューファインダ機能が得られず、光学式ファインダを設けてこれを覗きながらの撮影位置及びレンズ等の設定は不便でありコスト高ともなる。これらの問題を解決するラインセンサカメラ装置を提供する。
【解決手段】エリアセンサであるＣＣＤ固体撮像素子をラインセンサとして特定の走査ラインのみの走査作用により一次元の撮像を行う制御手段と通常の二次元の撮像を行う制御手段とを備えてどちらか一方の前記手段を選択して撮像することにより、ラインセンサカメラ装置でありながらレンズ等の設定時にはエリアセンサとして動作させ、その撮像画像をビューファインダとして用いる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】エリアセンサであるＣＣＤ固体撮像素子をラインセンサとしても動作させるビューファインダ機能を有するラインセンサカメラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ライン状の固体撮像素子を用いたラインセンサカメラ装置は、繰返し一ラインの走査作用で撮像した一次元の映像信号により、被写体の動きに基づく二次元状の画像を生成できる。即ち、撮像したスリット状被写体の動きが、時間経過に基づき時系列の二次元状に連続した画像として得られる。
これは、前記映像信号に基づき、記憶手段を用いて時系列に二次元状の画像信号を生成して記録し、これを読み出して画像モニタに表示し、陸上競技／その他の着順判定等に利用される。または、ラインセンサカメラ装置をその走査と直角方向に移動しながら撮像し記憶することにより、継ぎ目の無い連続した長大画像を生成して道路面検査などに利用される。
ここで、前記撮像はスリット状撮像部分の撮像位置、及びレンズのフォーカス、ズーム及びアイリス等の設定が必要となるが、一次元である前記映像信号の観察だけでは前記設定はできない。または、前記生成した二次元画像をビューファインダに利用することは、該生成のための処理時間の問題、また、その都度被写体の動きが必要となることから実用的ではない。
そこで、従来は、レンズの撮像光軸に基づく被写体の撮像光をプリズム等で分岐し、固体撮像素子とは別に結像した被写体像を観察する光学式ファインダなどを用いて前記撮像位置およびレンズの前記設定を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の光学式ファインダの光学系は精密且つ複雑で製作費が高く、また、装置が大きくなる欠点がある。更に、レンズ等の前記設定は、その都度前記ファインダを覗く必要があって、ラインセンサカメラ装置の設置場所および設置条件が制限される。
本発明は、このような背景になされ、ラインセンサカメラ装置でありながら、レンズ等の設定時にはエリアセンサとして動作させてその撮像画像をビューファインダとして用い、光学式ファインダを覗くための設置場所および設置条件が制限されず、手許の画像モニタを見て被写体に対する撮像位置及びレンズの設定ができる小型ローコストのラインセンサカメラ装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記に鑑み鋭意研究の結果、次の手段によりこの問題を解決した。
（１）本発明は、レンズとエリアセンサであるＣＣＤ固体撮像素子とを備え、前記固体撮像素子を制御して被写体を撮像する制御回路とその撮像信号を入力して映像信号を出力する映像回路とを備えたカメラ装置であって、前記制御回路はそれぞれ通常の撮像を制御するエリアセンサ制御手段と一または複数の特定の走査ラインの走査作用により一次元の撮像を制御するラインセンサ制御手段とを有してどちらか一方が選択され、記憶手段を有して前記一次元の撮像に基づく映像信号を時系列に処理して二次元状の画像信号を生成する手段を備えた画像処理装置を具備することを特徴とするラインセンサカメラ装置である。
【０００５】
（２）ここで、前記固体撮像素子は市松模様等の色フィルタを有し、前記特定の走査ラインは２ラインであって、前記画像処理装置は該２ラインに係る垂直／水平の隣り合う２画素間の補間処理によりカラー信号である前記画像信号を生成することを特徴とする（１）項に記載のラインセンサカメラ装置である。
【０００６】
（３）また、前記特定の走査ラインは前記固体撮像素子の最下部に配列された画素の水平走査に係るラインであることを特徴とする（１）又は（２）項に記載のラインセンサカメラ装置とすることが望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１及び図２を参照して説明する。
図１は本発明一実施形態のラインセンサカメラ装置の要部構成図、図２は固体撮像素子の動作を説明する模式図、である。
図において、１は被写体、２はレンズ、３は固体撮像素子、４は制御回路、５は映像回路、６はコントローラ、７は画像モニタ、８は画像処理装置、９〜１１は端子、１２はカメラ部、１３は端子、１４は垂直転送ＣＣＤ、１５は垂直転送レジスタ、１６は画素、１７は水平転送レジスタ、１８は水平転送ＣＣＤ、１９は増幅器、２０は端子である。
【０００８】
図１の本発明の実施の一形態に示すラインセンサカメラ装置の要部は、レンズ２を備えて被写体１の被写体像が結像するＣＣＤエリアセンサである固体撮像素子３とこれを制御する制御回路４と映像回路５とかなるカメラ部１２と、コントローラ６、画像モニタ７、画像処理装置８を備えて構成されている。
【０００９】
本発明の特徴は、制御回路４は、エリアセンサであるインターライン型等のＣＣＤ固体撮像素子（以降は単に固体撮像素子と記載する）３に基づきそれぞれ通常の撮像を制御するエリアセンサ制御手段と、一または複数の特定の走査ラインの走査作用により一次元の撮像を制御するラインセンサ制御手段とを有してどちらか一方が選択され、記憶手段を有して前記一次元の撮像に基づく映像信号を時系列に処理して二次元状の画像信号を生成する手段を備えた画像処理装置８を具備する。また、前記選択はコントローラ６でコントロールすることができる。
固体撮像素子３は、その撮像面にレンズ２で被写体像が結像し、制御回路４が出力するフレームシフトパルス、転送ゲートパルス及びクロックパルス等の制御によりエリアセンサとしての水平／垂直の走査作用が行われ、通常のビデオカメラ装置と同様に被写体１の撮像信号を端子２０を介して出力する。
この撮像信号は、映像回路５で増幅その他の処理をされて映像信号として出力し、端子１０を介して画像モニタ７で画像表示される。また、コントローラ６は、制御回路４をコントロールしてレンズ２に係る前記設定もできる。
【００１０】
ここで、図２に示す模式図は、インターライン型のＣＣＤエリアセンサである固体撮像素子３の一例であり、各画素１６の信号電荷を転送することによる垂直／水平の走査作用の基本動作を説明する。撮像面の各画素１６の信号電荷は、これに対応したシフトレジスタである垂直転送レジスタ１５を備えた垂直転送ＣＣＤ１４に、フレームシフトパルスの印加により一斉に移される。
こうして移された各水平走査１ライン分の信号電荷は、更に、転送ゲートパルス毎に各垂直転送レジスタ１５のレジスタ単位で順次下方向に転送される。この場合、それぞれの垂直転送レジスタ１５の最下部レジスタからなる水平走査１ライン分の各画素の信号電荷は、順次１ライン毎に、これに対応した水平転送ＣＣＤ８の水平転送レジスタ６に並列に転送される。
上記転送された１ライン分の信号電荷は、クロックパルスにより水平転送ＣＣＤ８のレジスタ単位に順次、図の左方向に転送され、増幅器１９で増幅等の処理をした撮像信号が端子２０を介し出力される。このような転送に基づく垂直／水平の走査作用により、全ての画素１６の信号電荷は順次読み出される。
【００１１】
いま、前述した特定の走査ラインは、固体撮像素子３の撮像面の最下部に配列された画素の水平走査に係る１ラインとする。上述のように、フレームシフトパルスで各画素１６の信号電荷が一斉に移された直後の、垂直転送レジスタ１５の最下部の１ラインのレジスタには、前記撮像面の最下部の水平走査１ライン分の信号電荷が存在する。これは、前記転送ゲートパルスを１パルス印加することにより水平転送レジスタ６に並列に転送され、次にクロックパルスにより順次左方向に転送されて出力する。
ここで、前記転送ゲートパルスは前記１パルス以降は印加せずに、すなわち、それ以降の垂直走査作用をせずに、再びフレームシフトパルスを印加して上記の動作を繰返せば、前記撮像面の最下部の水平走査１ライン分の信号電荷のみが繰返し転送出力されることになり、これはラインセンサによる撮像と同様になる。
【００１２】
図１において、制御回路４は固体撮像素子３の前記特定の走査ラインのみの走査作用により一次元の撮像を制御する制御手段を有し、画像処理装置８は記憶手段を有して上記撮像した一次元の映像信号を時系列に処理し二次元状の画像信号を生成する手段を備える。
また、制御回路４は、それぞれ前記一次元の撮像を制御する制御手段と通常のエリアセンサに基づく撮像を制御する制御手段とを有してどちらか一方が選択され、この選択はコントローラ６でコントロールできる。
映像回路５の前記通常動作における二次元の映像信号出力は、端子１０を介して画像モニタ７に表示される。また、一次元のラインセンサの動作における映像信号は、端子１１を介して記憶手段を備えた画像処理装置８に入力し、前述したように、繰返し一ラインの映像信号を二次元状の時系列に配列して合成し、動きの時間的経過に基づく二次元の画像信号を生成して記録、またはこれを読み出して端子９を介して出力し、画像モニタに表示して判定等に利用する。
これにより、あらかじめ前記通常動作の状態で、画像モニタ７を見ながら被写体１に対する前記撮像位置およびレンズ２を前記設定してから、一次元のラインセンサとしての動作に切換えて撮影できる。
【００１３】
また、固体撮像素子３が市松模様等の色フィルタを有する単板式カラーカメラ用である場合、前記特定の走査ラインは２ラインとし、画像処理装置８は該２ラインに係る垂直／水平の隣り合う２画素間の補間処理によりカラー信号である前記画像信号を生成できる。
この場合、撮像面におけるＲＧＢの原色系またはＣＹＭＧの補色系の色フィルタの配列は、各画素単位で市松模様等に配列される。従って、垂直及び水平方向に相隣り合う２画素内に前記色フィルタに基づくそれぞれの色が存在し、該画素間の補間処理によりカラー信号である画像信号を生成できる。
前述のように、単板式カラーカメラ用の固体撮像素子３を用いてラインセンサとする場合、例えば前記撮像面の最下部の水平走査ラインの２ライン分のみを垂直走査する。前述のように、フレームシフトパルスを印加し、次に転送ゲートパルスを印加して、クロックにより水平転送してから２回目の転送ゲートパルスを印加することによる２ラインのみの垂直走査をする作用を繰り返す。
これにより、画像処理装置８で該２ラインを含む隣り合う２画素間の補間処理を行うことにより、カラー信号である画像信号を生成できる。
【００１４】
前述のラインセンサとしての動作説明は、前記撮像面の最下部のラインの信号電荷のみが繰返し転送出力するとした。この場合のラインの繰返し走査作用の制御は最も簡単で、高速にできる。
場合により、撮像面の中央等のラインを用いて前記ラインセンサとすることもできる。この場合、垂直走査作用のための時間が必要になるが、垂直走査作用が上記撮像面の中央等のラインに達するまでは、制御回路４より出力されるフレームシフトパルス、転送ゲートパルス及びクロックパルス等を高速パルスとして短時間で処理し、前記ラインセンサとしての繰返し走査作用を行う。
ラインセンサとして、前記撮像面の中央等のラインに基づく撮像信号を出力したら、フレームシフトパルスを印加し、再び上記垂直走査作用を繰り返す。
また、上述の垂直走査作用中の水平転送ＣＣＤの転送作用は休止し、その間の各ラインの信号電荷は水平転送ＣＣＤに重畳して蓄積されるが、これによる映像信号出力は画像処理装置８で除くようにすることができる。
更に、前述のラインセンサとしての動作において、撮像感度を上げる等のために、複数の前記ラインに基づく撮像信号を合成して一次元の画像信号として生成することもできる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が発揮できる。
エリアセンサであるＣＣＤ固体撮像素子を用いた前記ラインセンサカメラ装置は、特定の走査ラインの走査作用による一次元の撮像機能を有し、一次元の撮像手段と通常のエリアセンサの撮像手段とを選択できるので、ラインセンサカメラでありながらエリアセンサによる撮像画像をビューファインダに用いることができるので、撮影者が光学式ファインダを覗くための設置場所および設置条件が制限されず、手許の画像モニタを見て被写体に対する前記撮像位置およびレンズの設定ができるＣＣＤ固体撮像素子を用いた小型ローコストのラインセンサカメラ装置を提供することができる。
【００１６】
上記の効果に加え、前記固体撮像素子は市松模様の色フィルタを有し、前記特定の走査ラインは２ラインであって、該２ラインに係る垂直／水平の隣り合う２画素間の補間処理によりカラーの画像信号を生成することにより、カラー画像によって前項記載の効果が可能となるラインセンサカメラ装置を提供できる。
【００１７】
また、上記の効果に加え、前記特定の走査ラインは前記固体撮像素子の最下部に配列された画素の水平走査に係るラインであることにより、該ラインの繰返しの走査作用が最も簡単に、高速にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施形態のラインセンサカメラ装置の要部構成図。
【図２】固体撮像素子の動作を説明する模式図。
【符号の説明】
１：被写体　　　　　　　　　　　　　　２：レンズ
３：固体撮像素子　　　　　　　　　　　４：制御回路
５：映像回路　　　　　　　　　　　　　６：コントローラ
７：画像モニタ　　　　　　　　　　　　８：画像処理装置
９、１０、１１：端子　　　　　　　　　１２：カメラ部
１３：端子　　　　　　　　　　　　　　１４：垂直転送ＣＣＤ
１５：垂直転送レジスタ　　　　　　　　１６：画素
１７：水平転送レジスタ　　　　　　　　１８：水平転送ＣＣＤ
１９：増幅器　　　　　　　　　　　　　２０：端子

Claims (3)

1. レンズとエリアセンサであるＣＣＤ固体撮像素子とを備え、前記固体撮像素子を制御して被写体を撮像する制御回路とその撮像信号を入力して映像信号を出力する映像回路とを備えたカメラ装置であって、
   前記制御回路はそれぞれ通常の撮像を制御するエリアセンサ制御手段と一または複数の特定の走査ラインの走査作用により一次元の撮像を制御するラインセンサ制御手段とを有してどちらか一方が選択され、
   記憶手段を有して前記一次元の撮像に基づく映像信号を時系列に処理して二次元状の画像信号を生成する手段を備えた画像処理装置を具備することを特徴とするラインセンサカメラ装置。
2. 前記固体撮像素子は市松模様等の色フィルタを有し、前記特定の走査ラインは２ラインであって、前記画像処理装置は該２ラインに係る垂直／水平の隣り合う２画素間の補間処理によりカラー信号である前記画像信号を生成することを特徴とする請求項１記載のラインセンサカメラ装置。
3. 前記特定の走査ラインは前記固体撮像素子の最下部に配列された画素の水平走査に係るラインであることを特徴とする請求項１又は２に記載のラインセンサカメラ装置。

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