(57)【要約】【課題】撮像素子を用いた被写体の変異量計測において、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により測定精度を向上させる。【解決手段】第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とが所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を用いて、それぞれ露光時間の異なる第１の画像と第２の画像とを取得し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出して出力する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とが所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群の露光時間と前記第２の画素群の露光時間とを異なるように制御可能な撮像手段と、
一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出する検出手段と、
前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記第１の画素群の露光時間と前記第２の画素群の露光時間との差分、前記計測装置と被写体との距離、及び前記撮像レンズの焦点距離に基づいて前記変異する被写体の移動速度及び面積の変化量の少なくともいずれか一方を算出することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記出力手段は、表示手段に表示する手段、または記録手段に記録する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記記録手段に記録する手段は、前記第１の画像および／または前記第２の画像と関連付けて前記算出結果を前記記録手段に記録することを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記記録手段に記録する手段は、前記第１の画像および／または前記第２の画像のデータ上に埋め込んで前記算出結果を前記記録手段に記録することを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
【請求項６】
第１の画像〜第ｎの画像を構成する第１の画素群〜第ｎの画素群が所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群〜第ｎの画素群の露光時間をそれぞれ異なるように制御可能な撮像手段と、
一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像〜第ｎの画像の差分に基づいて変異する被写体を検出する検出手段と、
前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出手段と、
前記算出手段の算出結果を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする計測装置。
【請求項７】
第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とが所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群の露光時間と前記第２の画素群の露光時間とを異なるように制御可能な撮像手段を用いた計測方法であって、
一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出する検出工程と、
前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出工程と、
前記算出工程の算出結果を出力する出力工程と、
を備えたことを特徴とする計測方法。
【請求項８】
第１の画像〜第ｎの画像を構成する第１の画素群〜第ｎの画素群が所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群〜第ｎの画素群の露光時間をそれぞれ異なるように制御可能な撮像手段を用いた計測方法であって、
一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像〜第ｎの画像の差分に基づいて変異する被写体を検出する検出工程と、
前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出工程と、
前記算出工程の算出結果を出力する出力工程と、
を備えたことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測装置及び計測方法に係り、特に、単一の撮像素子を用いて露光時間の異なる２枚の画像を同時に撮影して移動被写体の速度等を計測する計測装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の撮像素子を使用した速度計測器では、多重露光により得られた画像より移動被写体の移動量を計測する方法と、異なる時間で撮影した２枚の画像より移動被写体の移動量を計測する方法がある。
【０００３】
特許文献１には、蛍光面の蛍光寿命を利用して、移動物体の二重露光像を蛍光面状に形成し、この二重露光像を光学的にフーリエ変換して相関ピーク像を取得し、この相関ピーク像から移動物体の変異量を求める技術が記載されている。特許文献１の技術によれば、極めて高速に移動する物体の変異量を測定することが可能となる。
【０００４】
また、特許文献２には、移動被写体を含む撮影画像と移動被写体を除いた背景画像とを撮影し、それぞれの画像を差分処理して移動被写体の像ブレ領域を抽出し、抽出した像ブレ領域の幅と高さ及び撮影倍率と電荷蓄積時間とに基づいて、移動被写体の速度を演算する技術が記載されている。特許文献２の技術によれば、従来のカメラの構成のまま、移動被写体の速度計測を行うことができる。
【特許文献１】特開平７−２５３３１４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術には、基準画像の露光後に移動量検出用の露光を開始するため、測定時間がシリアルに長くなるという欠点があった。また、変異量を求める場合も、二重露光画像よりコヒーレント像を求めてフーリエ変換を行うため、演算が煩瑣になるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、移動被写体が写っている撮影画像に加えて、基準画像として移動被写体が写っていない背景画像を改めて撮影する必要がある。そのため、撮影者が意識して新たに背景画像を撮影しなければならないという問題点があった。さらに、異なる時間で２枚の画像を取得するため、背景画像に差が生じやすく、結果的に変異量の計測制度が低下するという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により移動被写体の変異量の測定精度を向上させる計測装置及び計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために請求項１に記載の計測装置は、第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とが所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群の露光時間と前記第２の画素群の露光時間とを異なるように制御可能な撮像手段と、一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出する検出手段と、前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とが所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を用いて、それぞれ露光時間の異なる第１の画像と第２の画像とを取得し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出して出力するようにしたので、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により移動被写体の変異量の測定精度を向上することができる。
【００１０】
請求項２に示すように請求項１に記載の計測装置において、前記算出手段は、前記第１の画素群の露光時間と前記第２の画素群の露光時間との差分、前記計測装置と被写体との距離、及び前記撮像レンズの焦点距離に基づいて前記変異する被写体の移動速度及び面積の変化量の少なくともいずれか一方を算出することを特徴とする。
【００１１】
これにより、適切に移動速度や面積の変化量を算出することができる。
【００１２】
請求項３に示すように請求項１または２に記載の計測装置において、前記出力手段は、表示手段に表示する手段、または記録手段に記録する手段であることを特徴とする。
【００１３】
これにより、計測結果を適切に出力することができる。
【００１４】
請求項４に示すように請求項３に記載の計測装置において、前記記録手段に記録する手段は、前記第１の画像および／または前記第２の画像と関連付けて前記算出結果を前記記録手段に記録することを特徴とする。
【００１５】
これにより、計測結果を適切に記録することができる。
【００１６】
請求項５に示すように請求項３に記載の計測装置において、前記記録手段に記録する手段は、前記第１の画像および／または前記第２の画像のデータ上に埋め込んで前記算出結果を前記記録手段に記録することを特徴とする。
【００１７】
これにより、計測結果を適切に記録することができる。
【００１８】
前記目的を達成するために請求項６に記載の計測装置は、第１の画像〜第ｎの画像を構成する第１の画素群〜第ｎの画素群が所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群〜第ｎの画素群の露光時間をそれぞれ異なるように制御可能な撮像手段と、一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像〜第ｎの画像の差分に基づいて変異する被写体を検出する検出手段と、前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出手段と、前記算出手段の算出結果を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、一度の撮影において単一の撮像素子に配置されたｎ種類の画素の露光時間をそれぞれ異なるように制御して第１〜第ｎの画像として取り出し、第１〜第ｎの画像の差分に基づいて変異する被写体を検出し、検出した変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出して出力するようにしたので、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により移動被写体の変異量の測定精度を向上することができる。
【００２０】
前記目的を達成するために請求項７に記載の計測方法は、第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とが所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群の露光時間と前記第２の画素群の露光時間とを異なるように制御可能な撮像手段を用いた計測方法であって、一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出する検出工程と、前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出工程と、前記算出工程の算出結果を出力する出力工程とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とからなる単一の撮像素子を用いて、それぞれ露光時間の異なる第１の画像と第２の画像とを取得し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出して出力するようにしたので、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により移動被写体の変異量の測定精度を向上することができる。
【００２２】
前記目的を達成するために請求項８に記載の計測方法は、第１の画像〜第ｎの画像を構成する第１の画素群〜第ｎの画素群が所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を有し、一度の撮影において前記第１の画素群〜第ｎの画素群の露光時間をそれぞれ異なるように制御可能な撮像手段を用いた計測方法であって、一度の撮影において露光時間が異なるように撮影された第１の画像〜第ｎの画像の差分に基づいて変異する被写体を検出する検出工程と、前記差分に基づいて前記変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出する算出工程と、前記算出工程の算出結果を出力する出力工程とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、一度の撮影において単一の撮像素子に配置されたｎ種類の画素の露光時間をそれぞれ異なるように制御して第１〜第ｎの画像として取り出し、第１〜第ｎの画像の差分に基づいて変異する被写体を検出し、検出した変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出して出力するようにしたので、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により移動被写体の変異量の測定精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、第１の画像を構成する第１の画素群と第２の画像を構成する第２の画素群とが所定の配列形態にしたがって交互に配列された単一の撮像素子を用いて、それぞれ露光時間の異なる第１の画像と第２の画像とを取得し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体を検出し、第１の画像と第２の画像との差分に基づいて変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出して出力するようにしたので、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により移動被写体の変異量の測定精度を向上することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、一度の撮影において単一の撮像素子に配置されたｎ種類の画素の露光時間をそれぞれ異なるように制御して第１〜第ｎの画像として取り出し、第１〜第ｎの画像の差分に基づいて変異する被写体を検出し、検出した変異する被写体の画像内の位置、移動速度、移動方向、及び面積の変化量のうち少なくとも１つを算出して出力するようにしたので、非移動被写体の減算演算を簡素化し、減算精度の向上により移動被写体の変異量の測定精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２７】
図１は、計測装置１０の電気的構成の一例を示す図である。同図に示すように、計測装置１０は、レンズ１１、絞り１３、ＣＣＤ１５、ＣＣＤ駆動回路１６、タイミングジェネレータ１９、制御部２０、ＡＦユニット２２、測距用ＡＦ制御部２３、画像処理回路２７、差分処理回路２８、変異量検出演算処理回路３４、ＬＣＤパネル４２、メモリカード４５等を備えて構成される。
【００２８】
各部は制御部２０に制御されて動作し、制御部２０は、操作部２１からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、計測装置１０の各部を制御する。
【００２９】
計測装置１０は図示しないＲＯＭを備えており、ＲＯＭには制御部２０が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。制御部２０は、ＲＯＭに記録された制御プログラムをＲＡＭ２４に読み出し、逐次実行することにより、計測装置１０の各部を制御する。
【００３０】
操作部２１は、図示しない電源ボタン、計測モード切替スイッチ、計測スタートボタン等を備え、それぞれの操作に応じた信号を制御部２０に出力する。
【００３１】
レンズ１１は、被写体から入射する被写体光を透過し、ＣＣＤ１５の受光面に結像させる。レンズ１１は、図示しないズームレンズ、フォーカスレンズを含み、レンズ駆動回路１２に駆動されて、ズーミング、フォーカシングを行う。
【００３２】
絞り１３は、絞り駆動回路１４の指示に応じてその開口量（Ｆ値）を調整可能となっている。絞り駆動回路１４は、ＣＣＤ１５に結像される被写体光の露光量が適正露出となるように、絞り１３の開口量を変更する。
【００３３】
ＣＣＤ１５は、絞り１３の後段に配置されており、レンズ１１を透過した被写体光を受光する。
【００３４】
ＣＣＤ１５の受光面は、第１の画素（フォトダイオード）１５ａと第２の画素１５ｂとが交互に配置されている。また、各受光素子の上には三原色のカラーフィルタ（Ｒ＝赤、Ｇ＝緑、Ｂ＝青）が備えられており、縦方向に隣り合う第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂとでは同じ色のカラーフィルタが配置され、さらにＲ画素とＧ画素が交互に配置された列と、Ｂ画素とＧ画素が交互に配置された列とが交互に配列されている。
【００３５】
図２（ａ）は、ＣＣＤ１５の受光面の概略図である。同図に示す「Ｂ１」は、青のカラーフィルタが備えられた第１の画素１５ａを示しており、同様に「Ｇ２」は、緑のカラーフィルタが備えられた第２の画素１５ｂを示している。
【００３６】
また、それぞれ列毎に１つの垂直転送路１５ｃを備えており、第１の画素１５ａの垂直転送路１５ｃへの読み出しと第２の画素１５ｂの垂直転送路１５ｃへの読み出しは、個別の読み出しパルスによって独立して行うことが可能となっている。また、ＣＣＤ１５は、水平同期信号に同期してＣＣＤ駆動回路１６からＣＣＤ１５の図示しないオーバーフロードレイン電極に印加される電子シャッタパルスにより、第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂに蓄積された電荷をＣＣＤ１５内の基板側に排出することが可能となっている。
【００３７】
なお、ＣＣＤ１５の画素の配列は、この例に限定されるものではなく、第１の画素１５ａの垂直転送路１５への読み出しと第２の画素１５ｂの垂直転送路１５ｃへの読み出しとが独立に制御可能であれば、他の画素配列のＣＣＤを用いてもよい。
【００３８】
例えば、図２（ｂ）に示すような、各列が隣の列に対して１／２ピッチずつずらして配置された所謂ハニカム画素配列を用いてもよい。同図の例では、ＣＣＤ１５の受光面は、第１の画素１５ａの列と第２の画素１５ｂの列が交互に配列され、同図では省略されているが、それぞれ列毎に垂直転送路１５ｃを備えている。
【００３９】
このように構成されたＣＣＤ１５の受光面上に結像された被写体光は、各画素子によって信号電荷に変換され、蓄積される。
【００４０】
各画素に蓄積された信号電荷は、ＣＣＤ駆動回路１６から供給される第１の画素１５ａに対する読み出しパルス、及び第２の画素１５ｂに対する読み出しパルスによって、垂直転送路１５ｃに独立して読み出される。垂直転送路１５ｃは、この読み出された信号電荷をタイミングジェネレータ１９から供給されるクロックに同期して、１ラインずつ水平転送路１５ｄに転送する。さらに水平転送路１５ｄは、垂直転送路１５ｃから転送された１ライン分の信号電荷を、タイミングジェネレータ１９から供給されるクロックに同期して出力部１５ｅに入力する。
【００４１】
出力部１５ｅは、フローティングデフュージョンアンプ構成となっており、入力された信号電荷に対応する電圧信号を出力する。
【００４２】
ＣＣＤ１５から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器１７に入力され、Ａ／Ｄ変換器１７において、所定のゲインで増幅された後に所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換される。この画像信号は、いわゆるＲＡＷデータであり、画素毎にＲ、Ｇ、Ｂの濃度を示す階調値を有している。このデジタルの画像信号は、バッファメモリ１８に格納される。
【００４３】
画像入力部２５は、バッファメモリ１８に格納された画像データを取得し、Ｉ／Ｏゲート２６を介して画像処理回路２７に入力する。画像処理回路２７は、入力されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）を生成する。生成したＹ／Ｃ信号は、Ｉ／Ｏゲートを介してＲＡＭ２４に格納される。
【００４４】
圧縮伸張処理回路４３は、制御部２０からの圧縮指令に従い、ＲＡＭ２４に格納されたＹ／Ｃ信号に所定形式（たとえば、ＪＰＥＧ）の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。生成されたデータは、Ｒ／Ｗ回路４４を介してメモリカード４５に記録される。
【００４５】
なお、メモリカード４５は、計測装置１０の本体に設けられたカードスロットに装填されており、計測装置１０の本体に対して着脱自在となっている。
【００４６】
また、画像処理回路２７は、制御部２０からの指令に従い、ＬＣＤパネル４２への表示を制御する。すなわち、制御部２０からの指令に従い、バッファメモリ１８に格納された画像信号をＬＣＤパネル４２に表示するための映像信号（たとえば、ＮＴＳＣ信号やＰＡＬ信号、ＳＣＡＭ信号）に変換し、ＬＣＤドライバ４１を介してＬＣＤパネル４２に出力する。また、必要に応じてＬＣＤパネル４２に表示する文字、図形、記号等の信号を画像信号に混合して、ＬＣＤパネル４２に所定の文字、図形、記号等を表示させる。
【００４７】
さらに、画像処理回路２７には、差分処理回路２８が接続されている。差分処理回路２８は、画像処理回路２７に入力された第１の画素１５ａの信号に基づいて生成された第１の画像と、第２の画素１５ｂの信号に基づいて生成された第２の画像との差分を抽出する回路であり、特徴点検出部２９、閾値演算部３０、差分画像演算部３１、及び移動被写体検出部３２を備えている。
【００４８】
特徴点検出部２９は、第１の画像と第２の画像のそれぞれの画像から特徴点を検出する。差分画像演算部３１は、第１の画像と第２の画像とを、特徴点検出部２９において検出された特徴点を基準として重ね合わせ、この重ね合わせた画像の差分画像を生成する。
【００４９】
この差分画像は、速度等を計測しようとする移動物体とノイズ成分により構成されており、この移動物体とノイズ成分とを分離するために、差分画像に対して最適な閾値を決める処理を行う必要がある。閾値演算回路３０は、この最適な閾値を決定する。移動被写体検出部３２は、閾値演算回路３０によって決定された閾値に基づいて差分画像中のノイズ成分を除去し、純粋な移動物体の成分を取り出す。
【００５０】
ＡＦユニット２２は、被写体に赤外線を照射するための図示しない赤外線照射部、及び照射した赤外線の反射派を受光するための図示しない赤外線センサを備え、測距用ＡＦ制御部２３に制御されて赤外線の照射及び受光を行う。距離演算部３５は、ＡＦユニット２２が被写体に赤外線を照射してからその反射波が戻るまでの時間に基づいて、被写体と計測装置１０との距離を算出する。なお、被写体との距離を算出する方法は、この例に限定されるものではなく、例えば位相差検出を用いて算出する方法や、三角測距の原理を用いて算出する方法を使用してもよい。また、被写体が人物である場合は、人物の顔を検出し、検出した顔の大きさから距離を算出してもよい。
【００５１】
その他に、計測装置１０は、演算処理回路３３、変異量検出演算処理回路３４を備えている。変異量検出演算処理回路３４は、移動被写体検出部３２が抽出した移動被写体の変異量を検出する回路であり、距離演算部３５、時間演算部３６、軌跡演算部３７、位置演算部３８、速度演算部３９、及び面積演算部４０を備えている。
【００５２】
距離演算部３５は、前述したように、被写体と計測装置１０との距離を算出する。時間演算部３６は、第１の画像と第２の画像の露光時間の差を算出する。軌跡演算部３７、位置演算部３８、速度演算部３９、面積演算部４０は、それぞれ移動被写体の軌跡、位置、速度、面積を算出する。
【００５３】
＜第１の実施の形態＞
次に、図３を用いて、第１の実施の形態の計測装置１０の速度計測モードの動作について説明する。計測装置１０は、速度計測モードに設定されると、撮影された画像内に存在する移動被写体の移動速度を計測する。
【００５４】
計測装置１０は、操作部２１により電源がオンされると、ユーザによる撮影モードの選択が可能となる。制御部２０は、選択された撮影モードが速度計測モードであるか否かを判定する（ステップＳ１）。速度計測モード以外のモードが選択された場合は、選択された撮影モードに従った撮影処理を行う（ステップＳ２）が、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５５】
速度計測モードが選択された場合は、制御部２０は、第１の画素１５ａの露光時間をｔＳ秒、第２の画素１５ｂの露光時間をｔＬ秒に設定する（ステップＳ３）。ここでは、ｔＳ＜ｔＬとする。ここで重要なのは、露光時間の差（ｔＬ−ｔＳ）であり、この露光時間の差をユーザが設定できるように構成してもよい。ユーザは、速度を計測しようとする移動被写体の移動速度のオーダーに応じて、この値を設定する。なお、この露光時間の設定は、後述する測光処理の後に行なってもよい。
【００５６】
次に、制御部２０は、測光処理を実行する（ステップＳ４）。制御部２０は、バッファメモリ１８に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、積算値を算出する。また制御部２０は、積算値から輝度値を算出し、輝度値から露出値を求める。さらに、露出値から所定のプログラム線図に従って、ステップＳ３において設定した露光時間に応じた絞り値を決定する。ここでは、ｔＬ秒で露光される第２の画素１５ｂが適正露出となるように、絞り値を決定するが、第１の画素１５ａが適正露出となるように絞り値を決定してもよい。なお、露光時間の差（ｔＬ−ｔＳ）が大きい場合は、第１の画素１５ａが適正露出となるように絞り値を決定すると、第２の画素１５ｂが露出オーバーとなり、第２の画像が白トビする可能性があるので、このような場合は、第２の画素１５ｂが適正露出となるように絞り値を決定する必要がある。
【００５７】
制御部２０は、決定した絞り値に応じた絞りになるように、絞り駆動回路１４を制御して絞りを駆動する。
【００５８】
次に、制御部２０は、合焦処理を行う（ステップＳ５）。前述したように、測距用ＡＦ制御部２３は、ＡＦユニット２２により被写体に赤外線を照射し、その反射波を受光する。距離演算部３５は、照射から受光までの時間に基づいて被写体と計測装置１０との距離を算出する。制御部２０は、この算出した被写体までの距離に基づいて、レンズ駆動回路１２を介してレンズ１１の図示しないフォーカスレンズの焦点位置を駆動することにより、フォーカスレンズを合焦位置へと移動させる。
【００５９】
なお、合焦処理は、図示しないフォーカスレンズの焦点位置を駆動させ、その都度バンドパスフィルタの出力値等のＡＦ評価値を算出し、最もＡＦ評価値の高い焦点位置を合焦位置と判断してもよい。
【００６０】
次に、被写体と計測装置１０との距離を演算する（ステップＳ６）。本実施の形態では、ステップＳ５において算出した距離を用いる。
【００６１】
その後、ユーザによる操作部２１の計測スタートボタンの操作にしたがって、ＣＣＤ１５への露光を開始する（ステップＳ７）。制御部２０は、ＣＣＤ駆動回路１６を介して、露光開始からｔＳ秒経過後にＣＣＤ１５の第１の画素１５ａの読み出しを行い（ステップＳ８）、露光開始からｔＬ秒経過後に第２の画素１５ｂの読み出しを行い（ステップＳ９）、さらに、読み出した電荷の転送を行う（ステップＳ１０）。
【００６２】
このステップＳ７〜ステップＳ１０の動作について、図４、図５を用いて説明する。図４は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しタイミングと転送タイミングを示したタイミングチャートであり、図５は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しと転送の動作を示す模式図である。
【００６３】
ユーザの計測開始指示が入力されると、図４のタイミングｔ１〜ｔ２の期間において、前述の電子シャッタパルス（ＶＯＤ）により、第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂに蓄積された電荷が排出される。電荷の排出が終了するタイミングｔ２から、ＣＣＤ１５への露光が開始される。
【００６４】
露光開始であるタイミングｔ２からｔＳ秒経過してタイミングｔ３になると、第１の画素１５ａの読み出し電極であるφ２Ｂに読み出しパルスが印加され、図５（ａ）に示すように、第１の画素１５ａに蓄積された電荷だけが垂直転送路１５ｃに読み出される。
【００６５】
さらに、露光開始であるタイミングｔ２からｔＬ秒経過してタイミングｔ４になるまで、第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂに露光が継続し、図５（ｂ）に示すように、それぞれの画素に電荷が蓄積される。
【００６６】
タイミングｔ４になると、第２の画素１５ｂの読み出し電極であるφ２Ａに読み出しパルスが印加され、図５（ｃ）に示すように、第２の画素１５ｂに蓄積された電荷だけが垂直転送路１５ｃに読み出される。
【００６７】
その後、タイミングｔ５において、垂直転送（Ｖ転送）及び水平転送（Ｈ転送）を行い、図５（ｄ）に示すように、第１の画素１５ａから読み出した電荷及び第２の画素１５ｂから読み出した電荷を転送する。
【００６８】
以上のように、露光時間ｔＳ秒間に第１の画素１５ａに蓄積された電荷と、露光時間ｔＬ秒間に第２の画素１５ｂに蓄積された電荷を読み出すことができる。なお、この例では、第１の画素１５ａの露光と第２の画素１５ｂの露光とを同時に開始したが、それぞれ異なる露光時間で電荷を蓄積させるための露光タイミングは、この例に限定されるものではない。
【００６９】
この、露光タイミングの変形例の動作について、図６、図７を用いて説明する。図６は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しタイミングと転送タイミングを示したタイミングチャートであり、図７は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しと転送の動作を示す模式図である。
【００７０】
ユーザの計測開始指示が入力されると、図６のタイミングｔ１〜ｔ２の期間において、電子シャッタパルスにより、第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂに蓄積された電荷が排出される。電荷の排出が終了するタイミングｔ２から、ＣＣＤ１５への露光が開始される。
【００７１】
露光開始であるタイミングｔ２から（ｔＬ−ｔＳ）秒経過後のタイミングｔ３の直前に、第１の画素１５ａの読み出し電極であるφ２Ｂに読み出しパルスが印加され、図７（ａ）に示すように、第１の画素１５ａに蓄積された不要電荷が垂直転送路１５ｃに読み出される。その後、タイミングｔ３において読み出しパルスが終了し、第１の画素１５ａの露光が開始する。
【００７２】
さらに、露光開始であるタイミングｔ２からｔＬ秒経過してタイミングｔ４になるまでの間に高速で垂直転送を行い、図７（ｂ）に示すように、垂直転送路１５ｃに読み出された不要電荷の掃き出しを行う。また、この間に第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂに露光が継続し、それぞれの画素に電荷が蓄積される。
【００７３】
タイミングｔ４になると、第１の画素１５ａの読み出し電極であるφ２Ｂ及び第２の画素１５ｂの読み出し電極であるφ２Ａに読み出しパルスが共に印加され、図７（ｃ）に示すように、第１の画素１５ａに蓄積された電荷及び第２の画素１５ｂに蓄積された電荷が垂直転送路１５ｃに読み出される。
【００７４】
その後、タイミングｔ５において、垂直転送（Ｖ転送）及び水平転送（Ｈ転送）を行い、図７（ｄ）に示すように、第１の画素１５ａから読み出した電荷及び第２の画素１５ｂから読み出した電荷を転送する。
【００７５】
以上のように、第１の画素１５ａの露光と第２の画素１５ｂの露光とを同時に終了して、露光時間ｔＳ秒間に第１の画素１５ａに蓄積された電荷と、露光時間ｔＬ秒間に第２の画素１５ｂに蓄積された電荷を読み出してもよい。
【００７６】
なお、第１の画素１５ａに蓄積された電荷と第２の画素１５ｂに蓄積された電荷とをそれぞれ独立した電子シャッタパルスで基板側に排出可能に構成してもよい。このように構成することで、第１の画素１５ａの露光時間と第２の画素１５ｂの露光時間を簡単に異ならせることが可能となる。
【００７７】
図３の説明に戻り、ステップＳ１０において全ての電荷の転送が終了したら、画像処理回路２７は、バッファメモリ１８に格納された画像信号から、第１の画素１５ａにおいて撮影された画像（第１の画像）と第２の画素１５ｂにおいて撮影された画像（第２の画像）とをそれぞれ生成する（ステップＳ１１）。ここでは、第１の画像は、露光時間がｔＳ秒であり、適正露出となる露光時間ｔＬ秒よりも短いため、Ａ／Ｄ変換する前の増幅処理におけるゲインを露光時間に応じて高く設定してもよい。
【００７８】
この２枚の画像から、移動被写体検出部３２は、非移動被写体部分（背景部分）を減算して移動被写体の抽出を行い（ステップＳ１２）、変異量検出演算処理回路３４は、抽出した移動被写体の移動量を画素数単位で算出する。さらに、変異量検出演算処理回路３４は、レンズ１１の焦点距離を取得し、取得した焦点距離と移動画素数、及びステップＳ６で算出した計測装置１０と移動被写体との距離に基づいて、移動被写体の移動距離を算出する（ステップＳ１３）。
【００７９】
最後に、算出した実際の移動量と、第１の画素１５ａの露光時間と第２の画素１５ｂの露光時間の差分（ｔＬ−ｔＳ）秒とに基づいて、移動被写体の移動速度を算出し、算出した移動速度をＬＣＤパネル４２に表示する（ステップＳ１４）。
【００８０】
なお、ステップＳ１３で算出される移動距離は、移動被写体の実際の移動距離のうちＣＣＤ１５の受光面に対する平行成分を示す距離であり、ステップＳ１４で算出される移動速度は、移動被写体の実際の移動速度のうちＣＣＤ１５の受光面に対する平行成分を示す速度である。
【００８１】
図８は、計測装置１０の速度計測モードにおいて移動被写体１００を撮影した画像を示す図であり、図８（ａ）は第１の画像、図８（ｂ）は第２の画像を示している。同図に示すように、それぞれの画像は露光時間が異なるために、移動被写体１００の移動量が異なっている。図８（ａ）における移動被写体１００の移動量をｍ１画素分、図８（ｂ）における移動被写体の移動量をｍ２画素分とすると、これらの移動量の差は、ｘ＝（ｍ２−ｍ１）画素分となる。図８（ｃ）は、移動量の差ｘを示す図である。
【００８２】
この移動量の差に相当する実際の距離ｙを、事前に取得したレンズ１１の焦点距離と移動被写体１００との距離に基づいて算出する。このｙを移動した時間が露光時間の差△ｔ＝（ｔＬ−ｔＳ）秒であるから、移動被写体の速度は、ｙ÷△ｔとして算出される。算出した速度をＬＣＤパネル４２に表示することで、ユーザは、移動被写体１００の移動速度を知ることができる。
【００８３】
図３に戻り、次に、データの保存を行うか否かを判断する（ステップＳ１５）。データの保存の有無は、予め計測装置１０の仕様として決められておいてもよいし、速度計測のたびにユーザが選択してもよい。データの保存を行う場合は、制御部２０は、第１の画素１５ａの露光時間ｔＳ,第２の画素１５ｂの露光時間ｔＬ，算出した移動被写体の速度データ、移動被写体の画像内の位置座標等を第１の画像の画像データに埋め込んで、Ｒ／Ｗ回路４４を介してメモリカード４５に保存する（ステップＳ１６）。
【００８４】
これらの露光時間等のデータは、第１の画像データ内に埋め込むのではなく、第２の画像データ内に埋め込んでもよいし、第１の画像データや第２の画像データに関連付けて保存してもよい。また、保存するデータはこれらに限定されるものでなく、例えば計測装置１０と移動被写体との距離、速度計測を行った日時、ＧＰＳ情報等を保存してもよい。
【００８５】
最後に、計測装置１０の電源がオフされたか否かを判定し（ステップＳ１７）、電源がオフされていれば処理を終了し、オフされていない場合はステップＳ１に戻って処理を継続する。
【００８６】
このように、露光時間の異なる第１の画像と第２の画像を同時に撮影し、露光時間の差における移動被写体の移動量を算出することで、移動被写体の移動速度を計測することが可能となる。この露光時間の差は、図４に示すように、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しタイミングによって決定できるため、計測装置１０の速度計測の時間分解能は、ＣＣＤ１５の駆動パルスの最小周期（１ｆＨ）、即ちＣＣＤ１５の駆動周波数によって決まる。
【００８７】
図９に、ＣＣＤ１５の駆動周波数と時間分解能、及び転送画素数との関係を示す。同図に示すように、駆動周波数が３２ＭＨｚの場合には、最小周期である３１．３ｎｓが速度計測における時間分解能となる。同様に、駆動周波数が３６ＭＨｚの場合の時間分解能は２７．８ｎｓ、４０ＭＨｚの場合の時間分解能は２５ｎｓとなる。また、２枚の画像を同時に読み出した後に演算を行うため、時間分解能にはＣＣＤ１５の画素数による依存性はない。
【００８８】
また、図１０に、従来の速度計測可能な撮像装置の、時間分解能と転送画素数との関係について示す。同図に示すように、Ａ社のデジタルカメラのハイスピード動画モードでは、フレームレート１２００ｆｐｓで撮影を行っているため、連続する２枚の画像における移動被写体の移動量から移動速度を算出する場合の時間分解能は、１／１２００秒＝８３３μｓとなる。また、このときの転送画素数は３３６×９６ピクセルであり、画素数が増加すると、フレームレートが低下して時間分解能は下がると考えられる。
【００８９】
同様に、Ｂ社のハイスピードカメラでは、フレームレート５４００ｆｐｓで撮影を行っているため、時間分解能は１／５４００秒＝１８５μｓとなる。転送画素数は１０Ｍピクセルであるが、画素数が増加すると、同様にフレームレートが低下して時間分解能は下がると考えられる。
【００９０】
また、Ｃ社の１００万分の１秒ハイスピードカメラであっても、時間分解能は１／１００００００秒＝１μｓである。
【００９１】
このように、本発明によれば、従来の技術と比較して、移動被写体の変異量の測定精度を２桁程度向上することが可能となる。また、従来と比較して、２枚の画像を同時に撮影することにより非移動被写体（背景）の同時性が高くなるため、２枚の画像の差分を精度よく抽出することも可能となり、さらに測定精度を高めることができる。
【００９２】
ここで、図２（ｂ）に示すようなハニカム画素配列のＣＣＤ１５を用いた場合の、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂとで露光時間を異ならせる駆動について、図１１、図１２を用いて説明する。図１１は、ハニカム画素配列のＣＣＤ１５の第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しタイミングと転送タイミングを示したタイミングチャートであり、図１２は、ハニカム画素配列のＣＣＤ１５の第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しと転送の動作を示す模式図である。
【００９３】
ユーザの計測開始指示が入力されると、図１１のタイミングｔ１〜ｔ２の期間において、電子シャッタパルス（ＶＯＤ）により、第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂに蓄積された電荷が排出される。電荷の排出が終了するタイミングｔ２から、ＣＣＤ１５への露光が開始される。
【００９４】
露光開始であるタイミングｔ２からｔＳ秒経過してタイミングｔ３になると、第１の画素１５ａの読み出し電極であるφ３に読み出しパルスが印加され、図１２（ａ）に示すように、第１の画素１５ａに蓄積された電荷だけが垂直転送路１５ｃに読み出される。
【００９５】
さらに、露光開始であるタイミングｔ２からｔＬ秒経過してタイミングｔ４になるまで、第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂに露光が継続し、図１２（ｂ）に示すように、それぞれの画素に電荷が蓄積される。
【００９６】
タイミングｔ４になると、第２の画素１５ｂの読み出し電極であるφ１に読み出しパルスが印加され、図１２（ｃ）に示すように、第２の画素１５ｂに蓄積された電荷だけが垂直転送路１５ｃに読み出される。
【００９７】
その後、タイミングｔ５において、垂直転送（Ｖ転送）及び水平転送（Ｈ転送）を行い、図１２（ｄ）に示すように、第１の画素１５ａ及び第２の画素１５ｂから読み出した電荷を転送する。
【００９８】
このように、ハニカム画素配列のＣＣＤ１５においても、露光時間ｔＬ秒間に第１の画素１５ａに蓄積された電荷と、露光時間ｔＬ秒間に第２の画素１５ｂに蓄積された電荷を読み出すことが可能である。
【００９９】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態の計測装置１０の移動被写体検出の動作について説明する。第２の実施の形態の計測装置１０の電気的構成は、図１に示す第１の実施の形態の計測装置１０と同様であり、ＣＣＤ１５は、第１の画素１５ａに蓄積された電荷と第２の画素１５ｂに蓄積された電荷を異なるタイミングで読み出すことが可能となっている。
【０１００】
図１３は、移動被写体検出モードの動作について示したフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。計測装置１０は、移動被写体検出モードに設定されると、撮影画角の中に移動する被写体が存在するか否かを判断し、存在する場合はその移動する被写体の画像内の位置を検出する。
【０１０１】
制御部２０は、選択された撮影モードが移動被写体検出モードであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。移動被写体検出モード以外のモードが選択された場合は、選択された撮影モードに従った撮影処理を行う（ステップＳ２）。
【０１０２】
移動被写体検出モードが選択された場合は、第１の実施の形態と同様に、第１の画素１５ａの露光時間をｔＳ秒、第２の画素１５ｂの露光時間をｔＬ秒に設定し（ステップＳ３）、測光処理を実行し（ステップＳ４）、合焦処理を行う（ステップＳ５）。
【０１０３】
さらに、第１の実施の形態と同様に、操作部２１からのユーザの計測開始指示に従って、ＣＣＤ１５への露光を開始し（ステップＳ７）、露光開始からｔＳ秒経過後にＣＣＤ１５の第１の画素１５ａの読み出しを行い（ステップＳ８）、露光開始からｔＬ秒経過後に第２の画素１５ｂの読み出しを行い（ステップＳ９）、読み出した電荷の転送を行う（ステップＳ１０）。
【０１０４】
全ての電荷の転送が終了したら、画像処理回路２７は、第１の画素１５ａから読み出した電荷と第２の画素１５ｂから読み出した電荷から第１の画像と第２の画像とをそれぞれ生成する（ステップＳ１１）。この２枚の画像から、移動被写体検出部３２は、非移動被写体部分（背景部分）を減算して移動被写体の抽出を行う（ステップＳ１２）。
【０１０５】
ステップＳ１２において移動被写体が抽出された場合は、位置演算部３８は、抽出された移動被写体の画像内の座標を算出する（ステップＳ２２）。
【０１０６】
これらの処理が終了したら、移動被写体の有無と、移動被写体が抽出された場合は移動被写体の画像内の位置をＬＣＤパネル４２に表示する（ステップＳ２３）。移動被写体の画像内の位置は、ＸＹ座標の数値を表示してもよいし、ＬＣＤパネル４２に表示した第１の画像または第２の画像の上に、移動被写体部分にマーカを重ねて表示したり、移動被写体の色を変えて表示したりしてもよい。
【０１０７】
最後に、データの保存を行うか否かを判断する（ステップＳ１５）。データの保存を行う場合は、露光時間ｔＳ、ｔＬ，移動被写体の有無、移動被写体の画像内の位置座標等を第１の画像の画像データに埋め込んでメモリカード４５に保存する（ステップＳ２４）。
【０１０８】
このように、露光時間の異なる第１の画像と第２の画像を同時に撮影し、それぞれの画像の差分を算出することで、移動被写体の有無を検出することが可能となる。この２枚の画像は同時に撮影したものであるので、非移動被写体の同時性が高いため、非移動被写体の減算演算が簡素化できるうえ、演算精度が向上するため、移動被写体の検出精度も向上する。
【０１０９】
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態の計測装置１０の移動被写体の進行方向検出の動作について説明する。第３の実施の形態の計測装置１０の電気的構成は、図１に示す第１の実施の形態の計測装置１０と同様となっている。
【０１１０】
図１４は、移動被写体進行方向検出モードの動作について示したフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。計測装置１０は、移動被写体進行方向検出モードに設定されると、撮影された画像内の移動被写体の進行方向を検出する。
【０１１１】
制御部２０は、選択された撮影モードが移動被写体進行方向検出モードであるか否かを判定する（ステップＳ３１）。移動被写体進行方向検出モード以外のモードが選択された場合は、選択された撮影モードに従った撮影処理を行う（ステップＳ２）。
【０１１２】
移動被写体進行方向検出モードが選択された場合は、第２の実施の形態と同様に、第１の画素１５ａの露光時間をｔＳ秒、第２の画素１５ｂの露光時間をｔＬ秒として撮影を行う（ステップＳ３〜Ｓ１０）。
【０１１３】
全ての電荷の転送が終了したら、画像処理回路２７は、第１の画素１５ａから読み出した電荷と第２の画素１５ｂから読み出した電荷から第１の画像と第２の画像とをそれぞれ生成する（ステップＳ１１）。この２枚の画像から、移動被写体検出部３２は、非移動被写体部分（背景部分）を減算して移動被写体の抽出を行う（ステップＳ１２）。
【０１１４】
次に、軌跡演算部３７は、２枚の画像から抽出された移動被写体の軌跡を算出し、移動被写体の進行方向を検出する（ステップＳ３２）。
【０１１５】
これらの処理が終了したら、移動被写体の進行方向をＬＣＤパネル４２に表示する（ステップＳ３３）。移動被写体の進行方向は、移動被写体の進行方向の角度を表示してもよいし、ＬＣＤパネル４２に表示した第１の画像または第２の画像の上から、移動被写体部分に進行方向を示す矢印を表示してもよい。
【０１１６】
最後に、データの保存を行うか否かを判断する（ステップＳ１５）。データの保存を行う場合は、露光時間ｔＳ、ｔＬ，移動被写体の進行方向、移動被写体の画像内の位置座標、移動被写体の軌跡の座標等を第１の画像の画像データ内に埋め込んでメモリカード４５に保存する（ステップＳ３４）。
【０１１７】
このように、露光時間の異なる第１の画像と第２の画像を同時に撮影し、それぞれの画像の差分を算出することで、移動被写体の軌跡や進行方向を検出することが可能となる。この２枚の画像は同時に撮影したものであるので、非移動被写体の同時性が高いため、非移動被写体の減算演算が簡素化できるうえ、演算精度が向上するため、移動被写体の軌跡の検出精度も向上する。
【０１１８】
＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態の計測装置１０の移動被写体の面積変化検出の動作について説明する。第４の実施の形態の計測装置１０の電気的構成は、図１に示す第１の実施の形態の計測装置１０と同様となっている。
【０１１９】
図１５は、面積変化計測モードの動作について示したフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートと共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。計測装置１０は、面積変化計測モードに設定されると、撮影された画像内の移動被写体の２次元的な面積の変化量を計測する。
【０１２０】
制御部２０は、選択された撮影モードが面積変化計測モードであるか否かを判定する（ステップＳ４１）。面積変化計測モード以外のモードが選択された場合は、選択された撮影モードに従った撮影処理を行う（ステップＳ２）。
【０１２１】
面積変化計測モードが選択された場合は、第１の実施の形態と同様に、第１の画素１５ａの露光時間をｔＳ秒、第２の画素１５ｂの露光時間をｔＬ秒として撮影を行う（ステップＳ３〜Ｓ１０）。
【０１２２】
全ての電荷の転送が終了したら、画像処理回路２７は、第１の画素１５ａから読み出した電荷と第２の画素１５ｂから読み出した電荷とから第１の画像と第２の画像とをそれぞれ生成する（ステップＳ１１）。この２枚の画像から、移動被写体検出部３２は、非移動被写体部分（背景部分）を減算して移動被写体（面積が変化する被写体）の抽出を行う（ステップＳ１２）。
【０１２３】
次に、面積演算部４０は、２枚の画像それぞれにおける移動被写体の面積を算出し、算出した面積の差分を算出する。また、レンズ１１の焦点距離を取得し、取得した焦点距離と画像内の面積の差分、及びステップＳ６で算出した計測装置１０と移動被写体との距離に基づいて、被写体の実際の面積の差分を算出する。
【０１２４】
さらに、第１の画素１５ａの露光時間と第２の画素１５ｂの露光時間の差分（ｔＬ−ｔＳ）秒とに基づいて、移動被写体の実際の面積の変化量を算出し（ステップＳ４２）、算出した面積の変化量をＬＣＤパネル４２に表示する（ステップＳ４３）。
【０１２５】
図１６は、計測装置１０の面積変化量計測モードにおいて移動被写体１００を撮影した画像を示す図であり、図１６（ａ）は第１の画像、図１６（ｂ）は第２の画像を示している。同図に示すように、それぞれの画像は露光時間が異なるために、２次元的に面積が変化する被写体１０１の画面内の面積が異なっている。図１６（ａ）における被写体１０１の画像内の面積をｓ１、図１６（ｂ）における被写体の画像内の面積をｓ２とすると、これらの画像内の面積の差は、ｙ＝（ｓ２−ｓ１）となる。図１６（ｃ）は、画像内の面積の差ｙをグレー部分で示した図である。算出した面積の変化量を表示する際に、図１６（ｃ）のように面積の差ｙを示す画像を同時にＬＣＤパネル４２に表示してもよい。
【０１２６】
最後に、データの保存を行うか否かを判断する（ステップＳ１５）。データの保存を行う場合は、露光時間ｔＳ、ｔＬ，被写体の面積変化量、被写体の画像内の位置座標等を第１の画像の画像データ内に埋め込んでメモリカード４５に保存する（ステップＳ４４）。
【０１２７】
このように、露光時間の異なる第１の画像と第２の画像を同時に撮影し、それぞれの画像の差分を算出することで、被写体の面積の変化量を検出することが可能となる。この２枚の画像は同時に撮影したものであるので、背景の同時性が高いため、背景の減算演算が簡素化できるうえ、演算精度が向上するため、被写体の面積の変化量の検出精度も向上する。
【０１２８】
第１〜第４の実施の形態においては、図１７（ａ）に示すように、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂとを備えたＣＣＤ１５を用いて露光時間の異なる２枚の画像を取得したが、ＣＣＤ１５の画素の制御は３つ以上に分割して行なってもよい。
【０１２９】
例えば、図１７（ｂ）に示すＣＣＤ１５は、第１〜第４の画素の４つに分けて制御可能に構成されている。同図に示す「Ｒ３」は、赤のカラーフィルタが備えられた第３の画素１５ｆを示しており、同様に「Ｇ４」は、緑のカラーフィルタが備えられた第４の画素１５ｇを示している。
【０１３０】
このように、ＣＣＤ１５の受光面は、第１の画素１５ａと第３の画素１５ｆとが交互に配列された列と、第２の画素１５ｂと第４の画素１５ｇとが交互に配列された列を備えている。また、それぞれの列は、Ｒ画素とＧ画素が交互に配置された列と、Ｂ画素とＧ画素が交互に配置された列とから構成されている。
【０１３１】
また、それぞれ列毎に１つの垂直転送路１５ｃを備えており、第１〜第４の画素の垂直転送路１５ｃへの読み出しは、それぞれ独立して行うことが可能となっている。したがって、第１〜第４の画素の露光時間をそれぞれ異なるように制御し、露光時間の異なる４枚の画像を取得することが可能である。
【０１３２】
図１８に、第１〜第４の画素の露光時間をそれぞれ異なるように制御する場合のタイミングチャートを示す。第１〜第４の画素の読み出し電極をそれぞれφ７、φ５、φ３、φ１とすると、同図に示すように、露光開始からｔＸ１経過後にφ７、露光開始からｔＸ２経過後にφ５、露光開始からｔＸ３経過後にφ３、露光開始からｔＸ４経過後にφ１に対して読み出しパルスを印加することにより、第１の画素１５ａの露光時間をｔＸ１秒、第２の画素１５ｂの露光時間をｔＸ２秒、第３の画素１５ｆの露光時間をｔＸ３秒、第４の画素１５ｇの露光時間をｔＸ４秒とすることができる。すなわち、１度の撮影において、露光時間がｔＸ１秒、ｔＸ２秒、ｔＸ３秒、及びｔＸ４秒の４枚の画像を取得することができる。
【０１３３】
このように構成されたＣＣＤ１５を用いて４枚の画像を取得し、取得した４枚の画像から移動被写体の速度計測、移動被写体検出、移動方向検出、面積の変化量計測を行うことで、時間軸に対する測定点が増加し、測定精度を向上させることが可能となる。また、露光時間が異なる３枚以上の画像を用いることで、移動被写体のトラッキング（軌跡）を検出することや、移動被写体の加速度を算出することも可能となる。
【０１３４】
なお、第１〜第４の実施の形態では、それぞれ移動被写体の速度計測、移動被写体検出、移動方向検出、面積の変化量計測を行っているが、これらを適宜組み合わせて計測や検出を行い、計測結果や検出結果をＬＣＤパネル４２に表示し、メモリカード４５に保存してもよい。例えば、移動被写体の速度と移動方向を検出し、それぞれをＬＣＤパネル４２に表示する等が考えられる。
【０１３５】
また、第１〜第４の実施の形態においては、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを用いているが、ＣＭＯＳイメージセンサを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】図１は、計測装置１０の電気的構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、ＣＣＤ１５の受光面の概略図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態の計測装置１０の速度計測の動作について示したフローチャートである。
【図４】図４は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しタイミングと転送タイミングを示したタイミングチャートである。
【図５】図５は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しと転送の動作を示す模式図である。
【図６】図６は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しタイミングと転送タイミングを示したタイミングチャートである。
【図７】図７は、第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しと転送の動作を示す模式図である。
【図８】図８は、計測装置１０の速度計測モードにおいて移動被写体１００を撮影した画像を示す図である。
【図９】図９は、ＣＣＤ１５の駆動周波数と時間分解能・転送画素数との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の速度計測可能な撮像装置の、時間分解能と転送画素数との関係について示す図である。
【図１１】図１１は、ハニカム画素配列のＣＣＤ１５の第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しタイミングと転送タイミングを示したタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、ハニカム画素配列のＣＣＤ１５の第１の画素１５ａと第２の画素１５ｂの読み出しと転送の動作を示す模式図である。
【図１３】図１３は、移動被写体検出の動作について示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、移動被写体進行方向検出モードの動作について示したフローチャートである。
【図１５】図１５は、面積変化計測モードの動作について示したフローチャートである。
【図１６】図１６は、面積変化量計測モードにおいて移動被写体１００を撮影した画像を示す図である。
【図１７】図１７は、複数の画素に分割して読み出し制御可能に構成されているＣＣＤ１５を示す図である。
【図１８】図１８は、第１〜第４の画素の露光時間をそれぞれ異なるように制御する場合のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１３７】
１０…計測装置、１１…レンズ、１５…ＣＣＤ、１５ａ…第１の画素、１５ｂ…第２の画素、１５ｃ…垂直転送路、１５ｄ…水平転送路、１５ｅ…出力部、１５ｆ…第３の画素、１５ｇ…第４の画素、１６…ＣＣＤ駆動回路、２０…制御部、２１…操作部、２７…画像処理回路、２８…差分処理回路、２９…特徴点検出部、３０…閾値演算部、３１差分画像演算部、３２…移動被写体検出部、３４…変異量検出演算処理回路、３５…距離演算部、３６…時間演算部、３７…軌跡演算部、３８…位置演算部、３９…速度演算部、４０…面積演算部、４２…ＬＣＤパネル、４５…メモリカード、１００…移動被写体、１０１…２次元的に面積が変化する被写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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