(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２×２の画素のアレイからなる４つの画素上の何れかに、１画素以下の大きさで結像された目標の形状を認識するための装置であって、
前記目標を撮像し、前記４つの画素内の何れかに結像させるための撮像手段と、
前記撮像手段による結像に応じて得られる信号強度を、前記４つの画素の各画素毎に把握する強度把握手段と、
前記目標が結像される結像領域を、前記４つの画素内で移動させる移動手段と、
前記移動手段によって前記結像領域が移動された状態で、前記撮像手段によって前記目標が撮像されると、前記移動に応じた前記各画素毎の信号強度の変化量に基づいて、前記目標の形状を認識する認識手段と、
を備える形状認識装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記結像領域が、前記４つの画素のうちの少なくとも２つの画素をまたぐように、前記目標を撮像する、請求項１に記載の形状認識装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記４つの画素のうち、前記結像領域がまたいでいる任意の２つの画素間の境界に沿って、前記結像領域を移動させる、請求項２に記載の形状認識装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記結像領域を、前記アレイ内で回転移動させる、請求項１に記載の形状認識装置。
【請求項５】
前記移動手段は、印加される電圧パターンに応じてレンズ形状を変化させることが可能な液体レンズである、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の形状認識装置。
【請求項６】
前記移動手段は、前記撮像手段によって撮像された撮像信号の、前記アレイ側への入射方向を変化させるための方位調整機構が備けられたミラーである、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の形状認識装置。
【請求項７】
前記移動手段は、前記撮像手段を移動させる、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の形状認識装置。
【請求項８】
前記認識手段は、前記移動に応じた前記各画素毎の信号強度の変化量から得られる前記各画素毎の信号強度の変化率を用いて、前記目標の形状を認識する、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の形状認識装置。
【請求項９】
前記撮像手段は、赤外線カメラである、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の形状認識装置。
【請求項１０】
２×２の画素のアレイからなる４つの画素上の何れかに、１画素以下の大きさで結像された目標の形状を認識するための方法であって、
前記目標を撮像し、前記４つの画素内の何れかに結像させることと、
前記結像に応じて得られる信号強度を、前記４つの画素の各画素毎に把握することと、
前記目標が結像される結像領域を、前記４つの画素内で移動させることと、
前記結像領域が移動された状態で、前記目標が撮像されると、前記移動に応じた前記各画素毎の信号強度の変化量に基づいて、前記目標の形状を認識することと、
を備える形状認識方法。
【請求項１１】
前記撮像することは、前記結像領域が、前記４つの画素のうちの少なくとも２つの画素をまたぐように、前記目標を撮像する、請求項１０に記載の形状認識方法。
【請求項１２】
前記移動させることは、前記４つの画素のうち、前記結像領域がまたいでいる任意の２つの画素間の境界に沿って、前記結像領域を移動させる、請求項１１に記載の形状認識方法。
【請求項１３】
前記移動させることは、前記結像領域を、前記アレイ内で回転移動させる、請求項１０に記載の形状認識方法。
【請求項１４】
前記認識することは、前記移動に応じた前記各画素毎の信号強度の変化量から得られる前記各画素毎の信号強度の変化率を用いて、前記目標の形状を認識する、請求項１０乃至１３のうち何れか１項に記載の形状認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、２×２の画素のアレイからなる４つの画素上の何れかに、１画素以下の大きさで結像された目標の形状を認識するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば数キロ先のような遠方における目標の形状を認識するために、広角レンズによって捉えられた画像を、カメラ等の多素子センサによって撮像することがなされている。
【０００３】
しかしながら、このように広角レンズが用いられることにより、画素上に結像される画像は非常に小さくなってしまい、１画素以下の大きさで結像されることもある。
【０００４】
このように、１画素以下の微小な画像から、目標の形状を認識するための技術として、超解像技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８６０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような超解像技術は、複雑な画像処理を伴うので、必然的に計算負荷が大きくなってしまう。このため、認識結果が得られるまでに、相応の時間を要してしまい、リアルタイムで認識結果を取得することには適さないという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、１画素以下の大きさで結像された小型の目標の形状を、短時間で認識することが可能な形状認識装置および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】
実施形態の形状認識装置は、２×２の画素のアレイからなる４つの画素上の何れかに、１画素以下の大きさで結像された目標の形状を認識するための装置であって、目標を撮像し、４つの画素内の何れかに結像させるための撮像手段と、撮像手段による結像に応じて得られる信号強度を、４つの画素の各画素毎に把握する強度把握手段と、目標が結像される結像領域を、４つの画素内で移動させる移動手段と、移動手段によって結像領域が移動された状態で、撮像手段によって目標が撮像されると、移動に応じた各画素毎の信号強度の変化量に基づいて、目標の形状を認識する認識手段と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】（ａ）画素の配置例を示す概念図と、（ｂ）任意の２×２の画素のアレイからなる４つの画素の一例を示す概念図である。
【図３】液体レンズの概念を説明するための（ａ）正面図および（ｂ）横断面図の一例である。
【図４】液体レンズのレンズ本体における油と水溶液との間の境界のさまざまな形状を示す横断面図の一例である。
【図５】結像領域が、（ａ）１つの画素内に形成される場合、（ｂ）２つの画素にまたがって形成される場合、（ｃ）４つの画素のすべてにまたがって形成される場合を例示した概念図である。
【図６】液体レンズのレンズ本体における油と水溶液との間の境界を徐々に変化させた状態を示す横断面図の一例である。
【図７】液体レンズのレンズ本体における油と水溶液との間の境界を徐々に変化させた状態を示す横断面図の別の例である。
【図８】液体レンズのレンズ本体における油と水溶液との間の境界を徐々に変化させた状態を示す平面図の一例である。
【図９】４つの画素内における結像領域の任意の移動例を説明するための模式図である。
【図１０】４つの画素内における結像領域のｘ軸方向に沿った移動を説明するための模式図である。
【図１１】４つの画素内における結像領域の回転移動を説明するための模式図である。
【図１２】４つの画素内における結像領域の別の移動例を説明するための模式図である。
【図１３】図１１に対応する４つの画素毎の信号強度分布の一例を示す図である。
【図１４】画素Ｐｎ＋１，ｍの信号強度が１であり、その他の画素の信号強度が０である状態から、図中下方向に長方形の結像領域を移動させる移動例を説明するための模式図である。
【図１５】画素Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号強度が１であり、その他の画素の信号強度が０である状態から、図中左方向に結像領域を移動させる移動例を説明するための模式図である。
【図１６】画素Ｐｎ＋１，ｍの信号強度が１であり、その他の画素の信号強度が０である状態から、図中下方向に三角形状の結像領域を移動させる移動例を説明するための模式図である。
【図１７】結像領域を移動させながら、４つの画素の各画素毎の信号強度を蓄積するための動作例を示すフローチャートである。
【図１８】形状認識処理の動作例を示すフローチャートである。
【図１９】第２の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置の構成例を示すブロック図である。
【図２０】第３の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置を、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、同実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置の構成例を示すブロック図である。
【００１２】
すなわち、この形状認識装置１０は、図２に示すように、多くの画素Ｐ１，１〜ＰＮ，Ｍのうち、任意の２×２の画素のアレイからなる４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１上の何れかに、１画素以下の大きさで結像された目標の形状を認識するための装置であって、レンズ１２と、液体レンズ１４と、多素子センサ１８と、信号強度把握部２０と、液体レンズ制御部２２と、形状認識部２４とを備えている。
【００１３】
レンズ１２は、図１の左側にある図示しない目標の画像を捉え、液体レンズ１４に向けて集光する。
【００１４】
液体レンズ１４は周知であるので、詳細な説明は省略するが、図３を用いて、簡単に説明する。図３（ａ）は、液体レンズ１４の構成概念を示す正面図であり、図３（ｂ）は、同横断面図である。
【００１５】
液体レンズ１４は、レンズ本体１６と、その周囲に配置された複数の電極１５とからなる。図３（ａ）ではレンズ本体１６の周囲に９０°間隔で、４つの電極１５（＃１〜＃４）を備えた液体レンズ１４を例示している。
【００１６】
また、図３（ｂ）に示すように、レンズ本体１６は、油１６（＃ａ）と水溶液１６（＃ｂ）とが封入されてなる。そして、電極１５（＃１〜＃４）に印加する電圧をさまざまに変化させることによって、油１６（＃ａ）と水溶液１６（＃ｂ）との境界面１６（＃ｃ）の形状を任意に変化させることができる。
【００１７】
例えば、図３（ｂ）に示すように境界面１６（＃ｃ）を平坦な形状としたり、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように平坦な形状に傾斜角度を付けたりすることも可能である。
【００１８】
例えばデジタル・カメラである多素子センサ１８は、液体レンズ１４を介して目標を撮像し、図２（ｂ）に示すような任意の４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内の何れかに結像させる。
【００１９】
本発明では、前述したように、目標は、１画素以下の大きさで結像される。したがって、目標Ｍが、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内の何れかに結像される場合、図５に示すようなパターンが考えらえる。
【００２０】
図５（ａ）は、１つの画素（例えば、画素Ｐｎ＋１，ｍ）内に結像領域Ｊが形成される場合であり、図５（ｂ）は、２つの画素（例えば、Ｐｎ＋１，ｍとＰｎ＋１，ｍ＋１）にまたがって結像領域Ｊが形成される場合であり、図５（ｃ）は、４つの画素（Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１）のすべてにまたがって結像領域Ｊが形成される場合である。３つの画像にまたがって結像領域Ｊが形成される可能性も無い訳ではないが、可能性としては非常に低いので、図示していない。
【００２１】
信号強度把握部２０は、図５のような結像結果から得られる信号強度を、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎に把握する。そして、その結果を、形状認識部２４に出力するとともに、液体レンズ制御部２２に対して、液体レンズ１４の境界面１６（＃ｃ）の傾斜角度を少しずつ変化させるための角度指令を出力する。
【００２２】
これに応じて、液体レンズ制御部２２は、角度指令に応じて境界面１６（＃ｃ）の傾斜角度を変化させるような電圧パターンを、液体レンズ１４の電極１５（＃１〜＃４）に印加する。
【００２３】
このような電圧パターンが印加されることによって、初期状態では、図６（ａ）のように図中左方向に対して垂直になるように向いていた境界面１６（＃ｃ）を、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）の順に示すように、段階的に下方向に向かせることができる。逆に、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）の順に示すように、段階的に上方向に向かせることも可能となる。
【００２４】
あるいは、このような上下方向移動に限らず、図６（ａ）に示すように図中左方向に対して垂直になるように向いていた境界面１６（＃ｃ）を、上下方向の向きを変えることなく、左右方向の向きを変えることもできる。図８はそれを説明するための概念図であって、図８（ａ）は、図６（ａ）を丁度上側から見た場合におけるレンズ本体１６を示している。図８（ａ）から、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）の順に進むにつれて、図６（ａ）のような境界面１６（＃ｃ）が、徐々に図６における手前側を向くように移動する。
【００２５】
このように、液体レンズ１４の境界面１６（＃ｃ）を移動させることによって、目標が結像される結像領域Ｊも移動する。その結果、例えば、図９（ａ）に示すように、初期状態では、画素Ｐｎ＋１，ｍに形成されていた結像領域Ｊが、図９（ｂ）に示すように、画素Ｐｎ＋１，ｍと画素Ｐｎ，ｍとの境界をまたぐようになり、図９（ｃ）に示すように、４つすべての画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１にまたがるようになり、さらには図９（ｄ）になるとすべてが画素Ｐｎ，ｍ＋１において結像されるようになる。
【００２６】
このように、液体レンズ１４およびそれを制御する液体レンズ制御部２２は、目標が結像される結像領域Ｊを、４つの画素内で任意に移動させる移動手段として機能する。
【００２７】
このように、液体レンズ１４の境界面１６（＃ｃ）が移動し、これに伴って結像領域Ｊが移動するごとに、信号強度把握部２０は、結像結果から得られる信号強度を、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎に把握する。そして、その結果を、形状認識部２４に出力するとともに、液体レンズ制御部２２に対して、液体レンズ１４の境界面１６（＃ｃ）の角度を少しずつ変化させるための角度指令を出力することを繰り返す。
【００２８】
これによって、形状認識部２４には、角度指令に対応する結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度が蓄積される。形状認識部２４は、これら蓄積された情報に基づいて、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量を把握する。
【００２９】
このように各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量を得るためには、結像領域Ｊが、４つの画素毎の信号強度のうちの少なくとも２つの画素をまたぐように、移動させることが必要である。なお、図９に示す移動パターンは、単なる一例であり、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）の順に示すように、４つの画素のうち、結像領域Ｊがまたいでいる任意の２つの画素間の境界に沿って（すなわち、図１０の例では、図１０におけるｘ軸上に沿って）結像領域Ｊを移動させれば、各画素において、信号強度の変化を顕著に得ることができるので、好適である。
【００３０】
また、前述したように、液体レンズ１４の境界面１６（＃ｃ）の方向を任意に制御できることから、図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）、図１１（ｄ）の順に示すように、結像領域Ｊを、２×２の画素のアレイ内で回転移動させるようにしても良い。
【００３１】
あるいは、図１２に示すように、図１２（ａ）から図１２（ｂ）までは結像領域Ｊを下方向に移動させ、図１２（ｂ）から図１２（ｃ）および図１２（ｄ）へは左方向に移動させるようにしても良い。
【００３２】
いずれにせよ、結像領域Ｊが４つの画素内に収まっており、かつ何れか２つの画素をまたぐような移動パターンであれば、どのような移動パターンで移動させても、本願発明は達成される。
【００３３】
形状認識部２４は、このようにして把握した、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量に基づいて、目標の形状を把握する。
【００３４】
例えば、図１１（ａ）に示すように画素Ｐｎ＋１，ｍのみに結像領域Ｊが形成されている場合、各画素毎の信号強度分布は、図１３（ａ）のように、画素Ｐｎ＋１，ｍが１で、他の３つの画素は０となる。図１１（ｂ）に示すように画素Ｐｎ＋１，ｍに結像領域Ｊの７割が存在するものの、残りの３割が画素Ｐｎ＋１，ｍ＋１に存在する場合、図１３（ｂ）のように、画素Ｐｎ＋１，ｍが０．７、画素Ｐｎ＋１，ｍ＋１が０．３で、他の２つの画素は０となる。以下、図１３（ｃ）および図１３（ｄ）は、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）にそれぞれ対応している。
【００３５】
図１１および図１２は、結像領域Ｊの移動を、粗く例示しているにすぎず、結像領域Ｊの移動を、より微細に実行し、移動に伴う各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度を考慮することにより、結像領域Ｊの形状を把握できるようになる。
【００３６】
これを、例えば図１４および図１５を用いて説明する。画素Ｐｎ＋１，ｍの信号強度が１であり、その他の画素の信号強度が０である状態から、図中下方向に結像領域Ｊを移動させる移動例について説明する。この移動によって画素Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号強度が０より大きくなり始め、最終的に１になる。このような状態の一例は、図１４（ａ）に示すような状態から、図１４（ｂ）に示すような状態に移動したことに相当する。
【００３７】
また、画素Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号強度が１であり、その他の画素の信号強度が０である状態から、図中左方向に結像領域Ｊを移動させる移動例について説明する。この移動によって画素Ｐｎ，ｍ＋１の信号強度が０より大きくなり始め、最終的に１になる。このような状態の一例は、図１５（ａ）に示すような状態から、図１５（ｂ）に示すような状態に移動したことに相当する。
【００３８】
図１４（ａ）のような状態から、図１４（ｂ）のような状態に遷移するまでに要した移動量と、図１５（ａ）のような状態から、図１５（ｂ）のような状態に遷移するまでに要した移動量との比は、結像領域Ｊの縦横比、すなわち目標Ｍの縦横比に相当する。
【００３９】
図１４および図１５では、結像領域Ｊの形状は長方形である。結像領域Ｊの形状が長方形であり、図１４および図１５のように、長方形の一辺の方向と同じ方向に移動がなされる場合、移動に伴う信号強度の変化量は一定である。
【００４０】
なお、本実施形態では、結像領域Ｊの形状は長方形に限定されるものではなく、任意の形状に適用することが可能である。
【００４１】
例えば、図１６に示すような三角形状である結像領域Ｊの場合、図１６（ａ）のような状態から、図１６（ｂ）のような状態へと結像領域Ｊを移動させて行くと、画素Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号強度は、最初のうちは一度の移動でわずかしか増加しないが、徐々に、一度の移動でもたらされる増加量が大きくなる。このような、移動に応じた信号強度の変化量、すなわち信号強度の変化率の増加傾向から、先細り形状であると把握することができる。
【００４２】
以上は、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量に基づいて、目標の形状を把握する一例を説明したものであるが、このような原理を利用して、結像領域Ｊを少しずつ移動させながら得られる各画素の信号強度の変化から、任意の形状であっても、結像領域Ｊの形状を把握できるようになることは、当業者であれば容易に認識できるであろう。
【００４３】
次に、以上のように構成した同実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置の動作例を、図１７および図１８のフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
図１７は、結像領域Ｊを移動させながら、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎の信号強度を、形状認識部２４に蓄積するための動作例を示すフローチャートである。
【００４５】
レンズ１２によって、図１の左側にある図示しない目標の画像が捉えられ、液体レンズ１４に向けて集光される（Ｓ１）。
【００４６】
目標は、液体レンズ１４を介して、例えばデジタル・カメラである多素子センサ１８によって撮像され、図２（ｂ）に示すような任意の４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内の何れかに結像される（Ｓ２）。本実施形態において、目標は、１画素以下の大きさで結像される微小なものである。
【００４７】
図５は、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１のうちの何れかに結像された結像領域Ｊの一例を示す図である。
【００４８】
結像結果から、信号強度把握部２０によって、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎の信号強度が把握される。把握された信号強度は、信号強度把握部２０から、形状認識部２４に出力され、蓄積される（Ｓ３）。
【００４９】
次に、結像領域Ｊを移動させるために、信号強度把握部２０から、液体レンズ制御部２２に対して、液体レンズ１４の境界面１６（＃ｃ）の傾斜角度を少しずつ変化させるための角度指令が出力される。これに応じて、液体レンズ制御部２２によって、角度指令に応じて境界面１６（＃ｃ）の傾斜角度を変化させるような電圧パターンが、液体レンズ１４の電極１５（＃１〜＃４）に印加される。このような電圧パターンが電極１５（＃１〜＃４）に印加されることによって、液体レンズ１４の境界面１６（＃ｃ）の傾斜角度が移動し、それに伴い、例えば図９〜１２、１４〜１６に示すように、結像領域Ｊも移動する（Ｓ５）。
【００５０】
このように結像領域Ｊが移動した状態で、前述したステップＳ３の処理に戻り、この状態における４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎の信号強度が把握される。
【００５１】
このようにして、結像領域Ｊを移動させながら、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素における信号強度が把握され、形状認識部２４に蓄積される。
【００５２】
もはや移動する場所が無くなった場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００５３】
次に、図１８のフローチャートを用いて、形状認識部２４においてなされる形状認識処理の動作例について説明する。
【００５４】
なお、説明の都合上、図１７に示す処理と、図１８に示す処理とは個別に示しているが、図１８に示す処理は、図１７に示す処理と並行して行われ、図１７のステップＳ３において、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎の新たな信号強度が蓄積される毎に行うことが可能である。
【００５５】
すなわち、図１７のステップＳ３において、形状認識部２４に４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎の信号強度が蓄積されると、形状認識部２４では、これら蓄積された情報に基づいて、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量が把握される（Ｓ１１）。
【００５６】
このように各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量を得るためには、結像領域Ｊが、４つの画素毎の信号強度のうちの少なくとも２つの画素をまたぐように、移動させることが必要である。
【００５７】
結像領域Ｊが４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内に収まっており、かつ何れか２つの画素をまたぐような移動パターンであれば、どのような移動パターンで移動させても、本願発明は達成される。
【００５８】
形状認識部２４ではさらに、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量に基づいて、目標の形状が把握される（Ｓ１２）。
【００５９】
例えば、図１４および図１５に示すように、目標の形状が長方形である場合、図１４（ａ）のような状態から、図１４（ｂ）のような状態に遷移するまでに要した移動量と、図１５（ａ）のような状態から、図１５（ｂ）のような状態に遷移するまでに要した移動量との比から、目標Ｍの縦横比が把握される。なお、把握可能な形状は、長方形に限定されるものではなく、例えば図１６のような三角形状など、任意である。
【００６０】
上述したように、同実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置においては、上記のような作用により、超解像技術のような複雑な画像処理を伴うことなく、１画素以下の大きさで結像された小型の目標の形状を把握することができる。このため、装置の複雑化を伴うこともなく、目標の形状を短時間で把握することが可能となる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置を、図１９を参照して説明する。
【００６１】
第２の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置３０は、第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置１０の変形例である。したがって、ここでは、異なる点のみを説明し、重複説明を避ける。
【００６２】
すなわち、第２の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置３０は、第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置１０における液体レンズ１４に代えて、方位調整機構３３付きの可動ミラー３４と、固定ミラー３６とを備えている。また、液体レンズ制御部２２に代えて、可動ミラー方位制御部３２を備えている。
【００６３】
第１の実施形態の形状認識装置１０では、液体レンズ１４およびそれを制御する液体レンズ制御部２２が、目標Ｍが結像される結像領域Ｊを、４つの画素内で移動させる移動手段として機能していた。
【００６４】
それに対して、本実施形態では、その移動手段を、液体レンズ１４および液体レンズ制御部２２に代えて、図１９に示すように、方位調整機構３３と、可動ミラー３４とで実現する。
【００６５】
多素子センサ１８は、レンズ１２によって集光された目標の画像を、可動ミラー３４と固定ミラー３６とを介して撮像し、図２（ｂ）に示すような任意の４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内の何れかに結像させる。
【００６６】
信号強度把握部２０は、図５のような結像結果から得られる信号強度を、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎に把握する。そして、その結果を、形状認識部２４に出力するとともに、可動ミラー方位制御部３２に対して、可動ミラー３４の方位を少しずつ変化させるための移動指令を出力する。
【００６７】
これに応じて、可動ミラー方位制御部３２は、移動指令に応じて可動ミラー３４の方位を変化させるトリガ信号を、方位調整機構３３に入力する。
【００６８】
方位調整機構３３は、このトリガ信号に応じて、可動ミラー３４の方位を変化させる。これによって、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内において目標が結像される結像領域Ｊも移動する。
【００６９】
このような構成によっても、形状認識部２４には、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度が蓄積されるようになる。したがって、形状認識部２４では、第１の実施形態と同様に、これら蓄積された情報に基づいて、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量に基づいて、目標の形状が認識されるようになる。
【００７０】
以上説明したように、第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置１０における液体レンズ１４に代えて、方位調整機構３３付きの可動ミラー３４と、固定ミラー３６とを備え、液体レンズ制御部２２に代えて、可動ミラー方位制御部３２を備えるようにしても、第１の実施形態で奏されたものと同等の作用効果を奏することができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置を、図２０を参照して説明する。
【００７１】
第３の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置４０は、第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置１０の変形例である。したがって、ここでは、異なる点のみを説明し、重複説明を避ける。
【００７２】
すなわち、第３の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置４０は、第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置１０における液体レンズ１４を省略している。そして、レンズ１２によって集光された目標の画像を、多素子センサ１８が撮像することによって、図２（ｂ）に示すような任意の４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内の何れかに結像させる。
【００７３】
さらに、第３の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置４０は、第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置１０における液体レンズ制御部２２に代えて、多素子センサ方位制御部４２を備えている。
【００７４】
第１の実施形態の形状認識装置１０では、液体レンズ１４およびそれを制御する液体レンズ制御部２２が、目標が結像される結像領域Ｊを、４つの画素内で移動させる移動手段として機能していた。
【００７５】
それに対して、本実施形態では、その移動手段を、液体レンズ１４および液体レンズ制御部２２に代えて、図２０に示すように、方位調整機構４３と、多素子センサ１８とで実現する。
【００７６】
信号強度把握部２０は、図５のような結像結果から得られる信号強度を、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１の各画素毎に把握する。そして、その結果を、形状認識部２４に出力するとともに、多素子センサ方位制御部４２に対して、多素子センサ１８の方位を変化させるための移動指令を出力する。
【００７７】
これに応じて、多素子センサ方位制御部４２は、移動指令に応じて多素子センサ１８の方位を変化させるトリガ信号を、方位調整機構４３に入力する。
【００７８】
方位調整機構４３は、このトリガ信号に応じて、多素子センサ１８の方位を変化させる。これによって、４つの画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１内において目標が結像される結像領域Ｊも移動する。
【００７９】
このような構成によっても、形状認識部２４には、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度が蓄積されるようになる。したがって、形状認識部２４では、第１の実施形態と同様に、これら蓄積された情報に基づいて、結像領域Ｊの移動に応じた各画素Ｐｎ，ｍ，Ｐｎ＋１，ｍ，Ｐｎ，ｍ＋１，Ｐｎ＋１，ｍ＋１毎の信号強度の変化量に基づいて、目標の形状が認識されるようになる。
【００８０】
以上説明したように、第１の実施形態の形状認識方法が適用された形状認識装置１０における液体レンズ１４を省略し、液体レンズ制御部２２に代えて、多素子センサ方位制御部４２と方位調整機構４３とを設け、多素子センサ１８の方位を移動させるようにしても、第１の実施形態で奏されたものと同等の作用効果を奏することができる。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００８２】
例えば、目標の形状を認識する場合、上記実施形態では、結像領域の移動に応じた各画素毎の信号強度の変化量に基づいて目標の形状を認識していたが、移動に応じた各画素毎の信号強度の変化量からさらに、各画素毎の信号強度の変化率を算出し、変化量に代えて変化率を考慮することによって、目標の形状を認識するようにしても良い。
【００８３】
また、撮像手段としては、例えばデジタル・カメラである多素子センサに代えて、赤外線カメラを適用することもできる。赤外線カメラを用いた場合、夜間でも、目標の形状を認識することが可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０  形状認識装置、１２  レンズ、１４  液体レンズ、１５  電極、１６  レンズ本体、１６（＃ａ）  油、１６（＃ｂ）  水溶液、１６（＃ｃ）  境界面、１８  多素子センサ、２０  信号強度把握部、２２  液体レンズ制御部、２４  形状認識部、３０  形状認識装置、３２  可動ミラー方位制御部、３３  方位調整機構、３４  可動ミラー、３６  固定ミラー、４０  形状認識装置、４２  多素子センサ方位制御部、４３  方位調整機構
【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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【図１９】
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【図２０】
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