(57)【要約】【課題】撮像画面の一つの領域、あるいは、複数のライン幅しか選択できず、パーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラの用途も限られているのが現状であり、新しい用途を開拓できるパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラの実現が望まれている。【解決手段】対象物を撮影するカメラ部と、上記カメラ部を操作する操作部および上記カメラ部からの信号を出力する出力部を有し、上記カメラ部は、複数の画素を有する固体撮像素子と、上記固体撮像素子を駆動する駆動部と、上記固体撮像素子と上記駆動部を制御する制御部を有し、上記制御部は、画像情報を必要とする複数の領域と画像情報を必要としない複数の領域とを設定するパーシャルスキャン用位置選択部と、上記パーシャルスキャン用位置選択部からの制御信号に基づいて上記固体撮像素子を駆動する駆動部の走査速度を切替える水平、垂直パルス選択部を有するように構成される。【選択図】図１
2008042838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮影するカメラ部と、上記カメラ部を操作する操作部および上記カメラ部からの信号を出力する出力部を有し、上記カメラ部は、複数の画素を有する固体撮像素子と、上記固体撮像素子を駆動する駆動部と、上記固体撮像素子と上記駆動部を制御する制御部を有し、上記制御部は、上記操作部からの入力に従って、上記複数の画素を有する固体撮像素子の内、画像情報を必要とする複数の領域と画像情報を必要としない複数の領域とを設定するパーシャルスキャン用位置選択部と、上記パーシャルスキャン用位置選択部からの制御信号に基づいて上記固体撮像素子を駆動する駆動部の走査速度を切替える水平、垂直パルス選択部を有し、上記複数の画素を有する固体撮像素子の内、上記画像情報を必要とする複数の領域の走査速度と、上記画像情報を必要としない複数の領域の走査速度を異ならせたことを特徴とするテレビジョンカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビジョンカメラに関し、特に、パーシャルスキャン（株式会社  日立国際電気の登録商標）を行うテレビジョンカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からパーシャルスキャンと呼ばれる方式のテレビジョンカメラがある。このパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラとは、例えば、インターライン・トランスファーＣＣＤ（ＩＴ−ＣＣＤ：Interline Transfer-Charge Coupled Device 、以下、ＩＴ型ＣＣＤという。）を用い、撮像装置の受光画素領域の内の特定の受光画素領域、即ち、水平走査線方向のある走査線数分のみを部分的に読み出し、映像信号として取り出すテレビジョンカメラである。
【０００３】
このパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラには２種類の方法があり、撮像装置の受光画素領域の上から特定領域を読み出す方式と、撮像装置の受光画素領域の中央部分から特定領域を読み出す方式がある。本発明者らが検討したパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラについて図７および図８を用いて説明する。図７は、ＩＴ型ＣＣＤの概略構成を説明するための図であり、図８は、パーシャルスキャン方式を説明するための図である。
【０００４】
図７において、７０１は、フォトダイオード、７０２は、垂直転送用ＣＣＤ、７０３は、水平転送用ＣＣＤおよび７０４は、電荷検出部を示す。まず、図７（Ａ）は、フォトダイオード７０１からの読出しを説明するための図であり、フォトダイオード７０１に入射した光が光電変換され、フォトダイオード７０１に蓄積された信号電荷は、映像期間の垂直帰線期間に垂直転送用ＣＣＤ７０２に読み出される状態を示している。なお、黒丸は、信号電荷を表している。図７（Ｂ）は、映像期間の水平帰線期間に一段づつ垂直転送用ＣＣＤ７０２から水平転送用ＣＣＤ７０３に転送される状態を示している。図７（Ｃ）は、水平転送用ＣＣＤ７０３で、電荷検出部７０４に転送される状態を示し、ＣＣＤからの出力信号として出力される。そして、垂直転送用ＣＣＤ７０２から水平転送用ＣＣＤ７０３、そして電荷検出部７０４への信号電荷の転送は、繰り返し行なわれ、すべての信号電荷が出力され、１フレーム毎の映像信号が得られる。なお、垂直転送用ＣＣＤ７０２および水平転送用ＣＣＤ７０３は、通常パルス駆動され、垂直転送用ＣＣＤ７０２は、例えば、Ｔｖの周期のパルス間隔、例えば、ＮＴＳＣ方式の場合、１／３０秒間隔（１フレーム間隔）の転送パルスが使用される。また、水平転送用ＣＣＤ７０３は、Ｔｈの周期のパルス間隔、例えば、ＮＴＳＣ方式の場合、６４μsec間隔（１水平走査期間）の転送パルスが使用される。
【０００５】
以上の動作では、１フレーム毎の映像信号が得られるが、ここでパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラについて、図８を用いて説明する。図８（Ａ）は、パーシャルスキャンによる撮像画像８００を示し、撮像領域８０１および８０３は、画像信号として不要な領域、撮像領域８０２は、画像信号を必要とする領域を示している。このように撮像画像８００の内、画像信号として不要な領域８０１、８０３を除外し、画像信号として必要とする領域８０２を画像信号として出力するためにパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラが用いられる。そのための垂直転送パルスおよび水平転送パルスを図８（Ｂ）に示す。
【０００６】
図８（Ｂ）において、まず、撮像画像８００の内、画像信号として不要な領域８０１、即ち、期間ｔ１については、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送周期を、通常の垂直転送パルスの周期Ｔｖの（１／Ｎ）倍、例えば、１／１０倍の垂直転送パルス周期（Ｔｖ×１／１０）で電荷を転送すると、画像信号として不要な領域８０１の転送時間ｔ１は、１／１０の速度で水平転送用ＣＣＤ７０３に転送される。一方、水平転送用ＣＣＤ７０３は、通常の水平転送用パルスの周期は、Ｔｈであるが、垂直転送用ＣＣＤ７０２から通常の１０倍の転送速度で電荷が転送されてくるので、画像信号として不要な領域８０１の転送時間ｔ１は、例えば、１／１０倍の水平転送パルス周期（Ｔｈ×１／１０）で電荷を転送し、電荷検出部７０４に不要電荷を掃き出す。
【０００７】
次に、画像信号として必要とする領域８０２、即ち期間ｔ２については、通常の読出し速度、即ち、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送周期Ｔｖおよび水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期Ｔｈでそれぞれ１水平走査線毎に読み出すと、領域８０２の画像信号が出力される。
【０００８】
続いて、画像信号として不要な領域８０３、即ち、期間ｔ３については、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送速度を通常の垂直転送パルスの周期Ｔｖの（１／Ｎ）倍、例えば、１／１０倍の垂直転送パルス周期（Ｔｖ×１／１０）で電荷を転送すると、画像信号として不要な領域８０３の転送時間ｔ３は、１／１０の速度で水平転送用ＣＣＤ７０３に転送される。同様に、水平転送用ＣＣＤ７０３には、通常の水平転送用パルスの周期の１／１０倍の転送速度で電荷が転送されてくるので、画像信号として不要な領域８０３の転送時間ｔ３は、１／１０倍の水平転送パルス周期（Ｔｈ×１／１０）で電荷を転送し、電荷検出部７０４に不要電荷を掃き出すので、画像信号として不要な領域８０３の転送時間ｔ３は、１／１０の速度で電荷検出部７０４に不要電荷を掃き出す。このようにパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラでは、画像信号として不要な領域の電荷は、高速転送で、電荷を掃き出し、画像信号として必要な領域は、通常の速度で読み出すことにより効率的な映像信号を取得することができる。
【０００９】
しかしながらこのようなパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラでは、上述したように撮像装置の受光画素領域の上から特定領域を読み出すか、受光画素領域の中央部分から特定領域を読み出すかのいずれかであり、撮像画面の複数の所望の領域の撮像画面を入手することができない。例えば、図８（Ａ）において、領域８０２の内、領域８０２−１、８０２−３は、必要とする撮像画像であるが、領域８０２−２は、不要な撮像画像である場合でも、上述のパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラでは、領域８０２を全て入手する以外に方法がなかった。従って、パーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラの用途も限られているのが現状であり、用途を広げたり、新しい用途を開拓したりすることができるパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラの実現が望まれている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−４２１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の技術では、撮像画面の一つの領域のみ、あるいは、複数のライン幅しか選択できず、パーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラの用途も限られているのが現状であり、用途を広げたり、新しい用途を開拓したりすることができるパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラの実現が望まれている。
【００１２】
本発明の目的は、撮像画面の複数の所望の領域の撮像画面を入手することができるテレビジョンカメラを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、簡単な操作で所望の領域の撮像画面の切出しの設定ができるテレビジョンカメラを提供することである。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、撮像画面のフレームレートを向上することのできるテレビジョンカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のテレビジョンカメラは、対象物を撮影するカメラ部と、上記カメラ部を操作する操作部および上記カメラ部からの信号を出力する出力部を有し、上記カメラ部は、複数の画素を有する固体撮像素子と、上記固体撮像素子を駆動する駆動部と、上記固体撮像素子と上記駆動部を制御する制御部を有し、上記制御部は、上記操作部からの入力に従って、上記複数の画素を有する固体撮像素子の内、画像情報を必要とする複数の領域と画像情報を必要としない複数の領域とを設定するパーシャルスキャン用位置選択部と、上記パーシャルスキャン用位置選択部からの制御信号に基づいて上記固体撮像素子を駆動する駆動部の走査速度を切替える水平、垂直パルス選択部を有し、上記複数の画素を有する固体撮像素子の内、上記画像情報を必要とする複数の領域の走査速度と、上記画像情報を必要としない複数の領域の走査速度を異ならせるように構成される。
【００１６】
また、本発明のテレビジョンカメラにおいて、上記複数の画素を有する固体撮像素子の内、上記画像情報を必要とする複数の領域の走査速度を通常の読出し速度とし、上記画像情報を必要としない複数の領域の走査速度をＮ倍（Ｎ：正の整数）とする。
【００１７】
また、本発明のテレビジョンカメラにおいて、上記固体撮像素子は、二次元配列の複数の画素を有する固体撮像素子を有し、上記パーシャルスキャン用位置選択部は、上記固体撮像素子の垂直方向位置および水平方向位置を設定する機能を有し、上記パーシャルスキャン用位置選択部からの制御信号に基づいて上記固体撮像素子を駆動する駆動部の走査速度を切替える水平、垂直パルス選択部は、一水平走査線単位で上記画像情報を必要とする複数の領域の走査速度と、上記画像情報を必要としない複数の領域の走査速度を異ならせるように構成される。
【００１８】
また、本発明のテレビジョンカメラにおいて、更に、上記パーシャルスキャン用位置選択部は、上記一水平走査線の内、上記画像情報を必要とする領域の走査速度と、上記画像情報を必要としない領域の走査速度を異ならせるように位置指定するように構成される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、撮像画面の複数の所望の領域の情報を容易に入手することができ、また、簡単な操作で所望の領域の撮像画面の切出しの設定ができるので、製品の分別や不良品の認識等の画像処理システムや量産品の自動化システム等に広く適用することができる。更に、撮像画面のフレームレートを向上することができるので、画像処理システムや量産品の自動化システムの処理スピードを飛躍的に向上する等の優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。図６は、本発明が適応される製造ラインの一実施例を説明するための概略構成図を示す。なお、本発明が適応されるシステムは、物品の認識装置、検査装置、分別装置等の種々のシステムがあり、本実施例では一例として製品の分別ラインに適用した場合ついて説明するが、これに限定されるものではない。図６（Ａ）において、６０１−１、６０１−２、６０１−３、６０１−４は、分別したい対象製品（または対象物ともいう。）である。なお、対象製品を代表する場合は、対象製品６０１（または対象物６０１ともいう。）と称する。６０２は、対象製品６０１を搬送するベルトコンベア、６０３は、赤外線発光部６０３−１と赤外線受光部６０３−２で構成された赤外線センサ、６０３−３は、赤外線センサ６０３間の赤外線の光路を示す。６０４は、トリガー信号発生部、６０５は、撮像装置等のカメラ部、６０７は、画像処理部、６０８は、モニタ等の表示部、６０９は、判定部、６１０は、選別器、６１１は、選別器の選別アーム、６１２は、異種製品の出口である。図６（Ｂ）は、対象製品６０１をカメラ部６０５で撮像した場合に、表示部６０８に表示される対象製品６０１の所定範囲の表示画面を示す。
【００２１】
次に、図６に示すシステムの動作を説明する。ベルトコンベア６０２は、一定の速度で対象製品６０１を右から左方向に搬送するものとする。対象製品６０１が赤外センサ６０３の赤外線の光路６０３−３を横切ると、赤外線受光部６０３−２は、検知信号をトリガー信号発生部６０４に出力する。トリガー信号発生部６０４は、検知信号に応じてトリガー信号をカメラ部６０５に出力する。カメラ部６０５は、所定の時間Ｔ０後に所定の視野範囲の画像を撮像し、撮像した画像を映像信号に変換して画像処理部６０７に出力する。画像処理部６０７は、入力された映像信号を表示部６０８に表示させるための画像処理を施して、表示部６０８に出力する。
【００２２】
また、画像処理部６０７の出力の一部は、判定部６０９に送られ、ここで製品の種類を判定し、判定結果の制御信号を選別器６１０に出力する。選別器６１０は、例えば、ベルトコンベア６０２上に設けられた選別器の選別アーム６１１を動かし、ベルトコンベア６０２上の異種製品６０１は、異種製品の出口６１２から排出される。これについて図６（Ｂ）を用いて説明する。先に説明したように図６（Ｂ）は、対象製品６０１の所定範囲の表示画面である。例えば、対象製品６０１に添付されているラベルがカメラ部６０５で撮像され、表示部６０８に表示される。そして、ラベルには、製品名○○○の表示６１５およびバーコード表示６１６がなされており、これをカメラ部６０５で読取る。さて、判定部６０９では、画像処理部６０７から送られる映像信号からこれら製品名○○○の表示６１５およびバーコード表示６１６を自動的に解析し、読み取り、製品名○○○の表示６１５およびバーコード表示６１６の情報から異種製品６０１と判定されると、所定時間Ｔ１で選別器６１０の選別アーム６１１を駆動して異種製品６０１を異種製品の出口６１２から排出する。この所定時間Ｔ１は、例えば、対象製品６０１がベルトコンベア６０２上のカメラ部６０５で撮像された位置からベルトコンベア６０２で搬送され、選別器６１０の選別アーム６１１が機能する位置まで到達する時間である。なお、上記実施例では、製品名○○○の表示６１５およびバーコード表示６１６を例示したが、これに限られるものではなく、種々のＩＤやカラー情報等の認識や識別にも、また、２箇所以上の箇所にも同様に適用できることはいうまでもない。
【００２３】
さて、上述のように、この種システムでは、例えば、ベルトコンベアで運ばれてくる対象製品の製品名やバーコード等の情報を自動的に認識あるいは識別し、この結果に基づいて種々の処理工程が行われるが、そのような場合、できるだけ多数の対象製品を処理することが必要であり、対象製品の情報等の認識や識別を高速に行うことが要求される。これについて図１を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施例の原理を説明するための図であり、図６（Ｂ）で示される対象製品のラベルの２箇所の製品名○○○の表示６１５およびバーコード表示６１６を読取る方法を説明するための図である。図１（Ａ）において、１００は、撮像画像を示し、撮像領域１０１、１０３および１０５は、画像信号として不要な領域を示している。撮像領域１０２および１０４は、対象製品の製品情報を含んであり、確実にカメラ部で読取ることが必要な領域を示している。このように撮像画像１００の内、画像信号として不要な領域１０１、１０３および１０５を除外し、画像信号として必要とする領域１０２および１０４を高速で読取るのが本発明のパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラである。図１（Ｂ）は、このパーシャルスキャンを行うための垂直転送パルスおよび水平転送パルスを示している。なお、本発明で使用されるカメラ部を構成する撮像装置は、図７で説明したＩＴ型ＣＣＤが使用されるが、これに限定されるものではなく、ＦＩＴ（Frame Interline Transfer）型ＣＣＤ等の種々のＣＣＤを用いた撮像装置でも使用できることはいうまでもない。
【００２５】
図１（Ｂ）において、まず、撮像画像１００の内、画像信号として不要な領域１０１、即ち、期間ｔ４については、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの周期を、通常の垂直転送パルスの周期Ｔｖの（１／Ｎ）倍、例えば、１／１０倍の垂直転送パルスの周期（Ｔｖ×１／１０）で電荷を転送すると、画像信号として不要な領域１０１の転送時間ｔ４は、通常の転送速度の１０倍の速度で水平転送用ＣＣＤ７０３に転送される。一方、水平転送用ＣＣＤ７０３は、通常の水平転送用パルスの周期をＴｈとすると、垂直転送用ＣＣＤ７０２から通常の１０倍の転送速度で電荷が転送されてくるので、画像信号として不要な領域１０１の転送時間ｔ４は、例えば、１／１０、即ち、１／１０倍の水平転送パルスの周期（Ｔｈ×１／１０）で電荷を転送し、電荷検出部７０４に不要電荷を掃き出す。
【００２６】
次に、画像信号として必要とする領域１０２、即ち、期間ｔ５については、通常の読出し速度、即ち、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送周期Ｔｖおよび水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期Ｔｈでそれぞれ１水平走査線毎に読み出すと、領域１０２の部分画像信号が出力される。
【００２７】
以下同様に、不要な領域１０３および１０５も通常の転送時間Ｔｖ、Ｔｈの１／Ｎ、即ち、１／１０の転送時間で転送すると、転送時間ｔ６およびｔ８は、１０倍の速度で電荷検出部７０４に不要電荷を掃き出される。そして、画像信号として必要とする領域１０４、即ち、期間ｔ７については、通常の読出し速度、即ち、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送周期Ｔｖおよび水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期Ｔｈでそれぞれ１水平走査線毎に読み出すと、領域１０４の部分画像信号が出力される。
【００２８】
以上のように情報を必要とする複数の領域については、通常の画像の撮像と同様に垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送周期Ｔｖおよび水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期Ｔｈでそれぞれ１水平走査線毎に読み出し、情報を必要としない領域については、パルスの転送周期を１／Ｎにすることによって目的にあった速度で、適宜画像信号から必要な情報を高速度で入手することができる。更に、後述するように領域を適宜選択することによって任意の場所の情報を高速に入手できる利点がある。また、このように不要な領域の電荷を高速に掃き出すことにより入手する画像のフレームレートを上げることができるので、画面のちらつきを防止したり、より高速の処理ができるようになる等の特徴がある。以下、具体的に本発明について説明する。
【００２９】
図５は、図６に示されるシステムの要部の具体的構成を示すブロック図である。なお、図１および図６と同じものには同じ符号が付されている。５０１は、ＣＣＤ等の固体撮像素子であり、その概略的な構成を図２に示している。５０２は、カメラ部６０５の制御部、５０３は、固体撮像素子５０１を駆動する水平、垂直駆動回路、５０４は、固体撮像素子５０１からの映像信号を処理すると共にデジタル信号に変換する信号処理部、５０５は、各種の設定等を行うための操作部である。
【００３０】
制御部５０２は、パーシャルスキャン用位置選択部５０６および水平、垂直走査パルス選択部を有している。５０８は、デジタル信号出力ドライバであり、信号処理部５０４の出力を画像信号処理部を介して表示部６０８および判定部６０９に出力する。
【００３１】
パーシャルスキャン用位置選択部５０６は、操作部５０５の操作によって、例えば、図６（Ｂ）に示される領域、例えば、製品名○○○表示領域６１５およびバーコード表示領域６１６の位置、即ち、Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６を設定する機能を有する。
【００３２】
水平、垂直走査パルス選択部５０７は、図５（Ｂ）に具体的な構成を示している。図５（Ｂ）において、５１１は、パルス発生部、５１２は、パルス発生部５１１からのパルス信号を適宜逓倍する垂直走査パルス発生部、５１３は、パルス発生部５１１からのパルス信号を適宜逓倍する水平走査パルス発生部である。なお、垂直走査パルス発生部５１２は、端子ａ、ｂを有しており、例えば、端子ａからは周期Ｔｖの垂直転送パルスが出力され、端子ｂからは周期Ｔｖ×（１／Ｎ）（Ｎ：正の整数）の周期の垂直転送パルスが出力される。即ち、端子ｂからの垂直転送パルスは、後述するように信号電荷を高速に掃き出す場合に使用される垂直転送パルスである。また、水平走査パルス発生部５１３は、端子ｃ、ｄを有しており、例えば、端子ｃからは周期Ｔｈの水平転送パルスが出力され、端子ｄからは周期Ｔｈ×（１／Ｎ）の周期の水平転送パルスが出力される。即ち、端子ｄからの水平転送パルスは、後述するように信号電荷を高速に掃き出す場合に使用される水平転送パルスである。入力端子５１６は、パーシャルスキャン用位置選択部５０６からの信号が入力され、切替スイッチ５１７および５１８を制御する。即ち、図６（Ｂ）に示す設定位置Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６のタイミングで、切替スイッチ５１７および５１８が切替えられ、出力端子５１４からは端子ａか、または端子ｂからの垂直転送パルスが出力され、出力端子５１５からは端子ｃか、または端子ｄからの水平転送パルスが出力される。
【００３３】
図２は、固体撮像素子５０１の構成を示している。本発明の一実施例で使用される固体撮像素子５０１は、１６２８画素×１２３６画素のＩＴ型ＣＣＤを示している。そして、この固体撮像素子５０１は、プログレッシブタイプの出力を得るように構成されているものとすると、図６（Ｂ）に示される撮像画像の各位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、例えば、図２の固体撮像素子５０１の縦方向配列の画素位置（水平走査ライン）の０ライン、２０１ライン、３５１ライン、８０１ライン、１０５１ライン、１２３６ラインとが対応する。なお、これら対応関係は、前もって対象製品をカメラ部で撮像し、操作部５０５を操作することにより実験的に調節、設定し、設定値をパーシャルスキャン用位置選択部５０６に記憶しておく。そして、カメラ部６０５が動作すると、パーシャルスキャン用位置選択部５０６からの切替信号が水平、垂直走査パルス選択部５０７から図５（Ｂ）に示される入力端子５１６に供給され、切替スイッチ５１７および５１８を制御する。その結果、出力端子５１４からは、転送周期Ｔｖあるいは転送周期（Ｔｖ×１／Ｎ）（Ｎ：正の整数）の垂直転送パルスが出力され、また、出力端子５１５からは、転送周期Ｔｈあるいは転送周期（Ｔｈ×１／Ｎ）（Ｎ：正の整数）の水平転送パルスが出力される。出力端子５１４および５１５からの転送パルスは、水平、垂直操作駆動回路５０３に供給され、これによって固体撮像素子５０１の読出しが行われる。詳細については、後述する。
【００３４】
図３は、撮像画面の情報の必要な領域の映像信号を出力し、不要な領域の電荷を高速に掃き出すための動作を説明するためのＣＣＤの電荷検出部７０４の一部断面図を示している。図３において、３０１は、水平転送用ＣＣＤ７０３の最終段の転送ゲートを示し、３０２は、水平転送パルスが印加される端子である。３０３は、出力ゲート、３０４は、フローテイングキャパシタ（Floating Capacitor）であり、転送ゲート３０１の電位レベルにより信号電荷が次段の出力ゲート３０３を介してフローテイングキャパシタ３０４に転送される。そして、フローテイングキャパシタ３０４に転送された信号電荷が出力増幅部３０７で増幅され、出力端子３０８から映像信号が出力される。３０５は、リセットゲート（Reset Gate）または掃き出しゲート、３０６は、リセットドレイン（Reset Drain）または掃き出しドレインで、リセットゲート（掃き出しゲート）３０５の電位レベルに従って、フローテイングキャパシタ３０４に転送される信号電荷がリセットドレイン（掃き出しドレイン）３０６から掃き出され、出力端子３０８からは、映像信号が出力されないように構成されている。なお、図３では、掃き出しゲート３０５と掃き出しドレイン３０６との構成で、不要電荷の掃き出しを行う実施例を説明したが、これに限らず出力増幅部３０７の出力から不要な映像信号を除去する方法等、上記以外の方法でも実現できることはいうまでもない。
【００３５】
次に、本発明のパーシャルスキャン方式を用いたテレビジョンカメラの動作を図４に示すタイミングチャートを用いて説明する。まず、図４（Ａ）は、トリガーパルスＴＰを示す。このトリガーパルスＴＰは、図６（Ａ）に示すように対象製品６０１が赤外線センサ６０３で検出され、これによってトリガー信号発生部６０４で発生する信号である。図４（Ｂ）は、カメラ部６０５のフィールド期間を示し、例えば、１フィールドは、１／３０秒である。ＴＦＢは、帰線期間、ＴＶは、映像期間を表している。そして、前述したように対象製品６０１が赤外線センサ６０３で検出された後、対象製品６０１がカメラ部６０５の視野範囲に入るタイミング、即ち、Ｔ０時間後にカメラ部６０５が対象製品６０１、例えば、対象製品６０１−２の撮影を開始する。
【００３６】
図４（Ｃ）は、カメラ部６０５の露光時間ＴＥを示す。なお、露光時間ＴＥの間隔は、対象製品６０１を最適な明るさで撮影できるように前もって設定される。図４（Ｄ）は、撮影画面からパーシャルスキャンする画像位置、即ち、水平走査線位置Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６を示している。これら水平走査線位置Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６の設定は、図５に示される操作部５０５を操作して前もって図６（Ｂ）に示される領域、例えば、製品名○○○表示領域６１５およびバーコード表示領域６１６の位置、即ち、Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６を設定する。図２でも説明したように水平走査線位置Ｐ１は、０ライン（水平走査線の０番目に相当する。）、水平走査線位置Ｐ２は、２０１ライン（水平走査線の２０１番目に相当する。）、・・・・水平走査線位置Ｐ６は、１２３６ライン（水平走査線の１２３６番目に相当する。）に対応する。
【００３７】
図４（Ｅ）は、垂直転送用ＣＣＤ７０２に供給される垂直転送パルスを示している。図４（Ｅ）において、ＰＲは、フォトダイオード７０１に蓄積された信号電荷を垂直転送用ＣＣＤ７０２に読み出す信号を示す。図４（Ｆ）は、掃き出しゲート電圧、即ち、図３に示される掃き出しゲート３０５に供給される電圧を示し、制御部５０２から水平走査線位置Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６と同期して供給される。図４（Ｇ）は、水平転送用ＣＣＤ７０３供給される水平転送パルスを示している。そして、垂直転送用ＣＣＤ７０２および水平転送用ＣＣＤ７０３に読み出された信号は、パーシャルスキャン方式で撮影画像の必要な領域のみが映像信号として読み出される。以下これについて詳細に説明する。
【００３８】
まず、図２において、固体撮像素子５０１の水平走査線の０ラインから２００ラインの期間は、図４（Ｅ）に示されるｔ４期間であり、この期間は、映像信号が不要な期間であるので、高速転送を行う。即ち、先に図５（Ｂ）で説明したように期間ｔ４については、垂直走査パルス発生部５１２の端子ｂからの垂直転送パルスおよび水平走査パルス発生部５１３の端子ｄからの水平転送パルスが水平、垂直走査駆動回路５０３に供給される。従って、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの周期は、通常の垂直転送パルスの周期Ｔｖの（１／Ｎ）倍、例えば、１／１０倍の垂直転送パルスの周期（Ｔｖ×１／１０）で信号電荷が転送される。同様に、水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの周期は、図４（Ｇ）に示すように通常の水平転送用パルスの周期Ｔｈとすると、（１／Ｎ）倍、例えば、１／１０倍の水平転送パルスの周期（Ｔｈ×１／１０）で信号電荷が転送される。この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図４（Ｆ）に示す電圧Ｖ１が制御部５０２から期間ｔ４の間供給される。これによって水平転送用ＣＣＤ７０３で高速で転送された信号電荷は、掃き出しドレイン３０６から掃き出される。
【００３９】
次に、固体撮像素子５０１の水平走査線の２０１ラインから３５０ラインの期間は、図４（Ｅ）に示されるｔ５期間であり、この期間は、画像信号として必要とする期間であるので、通常の転送速度で信号電荷を転送する。即ち、先に図５（Ｂ）で説明したように期間ｔ５については、垂直走査パルス発生部５１２の端子ａからの垂直転送パルスおよび水平走査パルス発生部５１３の端子ｃから水平転送パルスが水平、垂直走査駆動回路５０３に供給される。従って、期間ｔ５については、通常の読出し速度、即ち、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送周期Ｔｖおよび水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期Ｔｈでそれぞれ１水平走査線の１画素毎に信号電荷がフローテイングキャパシタ３０４に転送され、出力増幅部３０７で増幅され、出力端子３０８から映像信号が出力される。なお、この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図４（Ｆ）に示す電圧Ｖ２が期間ｔ５の間、制御部５０２から供給されるため、信号電荷は、掃き出しドレイン３０６には転送されない。
【００４０】
固体撮像素子５０１の水平走査線の３５１ラインから８００ラインの期間は、図４（Ｅ）に示されるｔ６期間であり、この期間は、映像信号が不要な期間である。従って、図５（Ｂ）で説明したように期間ｔ６については、垂直走査パルス発生部５１２の端子ｂからの垂直転送パルスおよび水平走査パルス発生部５１３の端子ｄからの水平転送パルスが水平、垂直走査駆動回路５０３に供給されるので、通常のＮ倍、例えば、１０倍の高速転送が行われる。また、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図４（Ｆ）に示す電圧Ｖ１が期間ｔ６の間、制御部５０２から供給される。これによって水平転送用ＣＣＤ７０３で高速で転送された信号電荷は、掃き出しドレイン３０６から掃き出される。
【００４１】
以下同様に、固体撮像素子５０１の水平走査線の８０１ラインから１０５０ラインの期間は、図４（Ｅ）に示されるｔ７期間であり、この期間は、画像信号として必要とする期間である。従って、期間ｔ７については、図５（Ｂ）で説明したように垂直走査パルス発生部５１２の端子ａからの垂直転送パルスおよび水平走査パルス発生部５１３の端子ｃからの水平転送パリスが水平、垂直走査駆動回路５０３に供給される。従って、期間ｔ７については、通常の読出し速度、即ち、垂直転送用ＣＣＤ７０２の垂直転送パルスの転送周期Ｔｖおよび水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期Ｔｈでそれぞれ１水平走査線の１画素毎に信号電荷がフローテイングキャパシタ３０４に転送され、出力増幅部３０７で増幅され、出力端子３０８から映像信号が出力される。なお、この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図４（Ｆ）に示す電圧Ｖ２が期間ｔ７の間、制御部５０２から供給されるため、信号電荷は、掃き出しドレイン３０６には転送されない。
【００４２】
更に、固体撮像素子５０１の水平走査線の１０５１ラインから１２３６ラインの期間は、図４（Ｅ）に示されるｔ８期間であり、この期間は、映像信号が不要な期間である。従って、図５（Ｂ）で説明したように期間ｔ８については、垂直走査パルス発生部５１２の端子ｂからの垂直転送パルスおよび水平走査パルス発生部５１３の端子ｄからの水平転送パルスが水平、垂直走査駆動回路５０３に供給されるので、通常のＮ倍、例えば、１０倍の高速転送が行われる。また、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図４（Ｆ）に示す電圧Ｖ１が期間ｔ８の間、制御部５０２から供給される。これによって水平転送用ＣＣＤ７０３で高速で転送された信号電荷は、掃き出しドレイン３０６から掃き出される。
【００４３】
以上のようにして撮像画像をパーシャルスキャンし、必要な情報領域は、通常の速度で読出し、不必要な情報の部分は、不要電荷を高速に読出し、掃き出すことによって必要な領域の情報が表示部６０８の撮像画面１００上に領域１０２および１０４として表示される。なお、領域１０２および１０４の表示は、画素位置を含めた情報が画像処理部から出力できるので、撮像画面１００上には、領域１０２および１０４の表示のみなされ、領域１０１、１０３および１０５は、表示されない。
【００４４】
図９は、本発明の他の一実施例を示す図である。この実施例は、操作部５０５を、例えば、パソコンの表示画面上に、操作表示部をデザインし、図６に示すシステムの設定を容易に行えるようにしたものである。図９において、９００は、パソコンの表示画面を示し、９０１は、パーシャルスキャンする領域の設定部分である。本実施例では、パーシャルスキャンする領域を２箇所（１ＡＲＥＡ、２ＡＲＥＡで表示）設定でき、スタートする水平走査線（ＳＴＡＲＴ１、ＳＴＡＲＴ２）、およびパーシャルスキャンする領域の幅（ＷＩＤＴＨ１、ＷＩＤＴＨ２）を容易に設定できるようになされている。また、９０２は、トリガー信号のタイミングＴ０調節部分、９０３は、露光時間ＴＥ、即ち、カメラ部のシャッタ速度を設定する部分である。このように操作表示部をデザインすることによって極めて容易にパーシャルスキャンする領域から必要な情報を入手できる特徴がある。
【００４５】
図１０、図１１は、本発明の更に他の一実施例を説明するための図である。先に説明した実施例では、図２に示すように水平走査線単位で、パーシャルスキャンする領域の幅を設定する場合について説明したが、図１０、図１１で示す実施例では、水平走査線の中でも必要でない領域は、信号電荷を高速吐き出しし、必要な領域だけの情報を入手して、更に、必要な領域の情報を高速に入手することができるものである。以下詳細に説明する。図１０は、固体撮像素子５０１の概略平面図を示し、横方向には、例えば、１６２８画素を、縦方向には、水平走査線数１２３６ラインを示している。そして、１００１は、例えば、図６（Ｂ）の製品名○○○を示す領域６１５が対応し、１００２は、バーコードを示す領域６１６が対応するものとする。そして、位置Ｐ１〜Ｐ６は、図２で示すそれぞれの走査線に対応している。また、位置Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２は、それぞれ、画素位置０画素（０番目の画素を意味する。以下同様である。）、３０１画素、４０１画素、１２２７画素、１３２７画素、１６２８画素に対応する。この位置は、前述した場合と同様に図５（Ａ）に示す操作部５０５を走査して前もってモニタ６０８に表示された領域１００１、１００２を指定し、パーシャルスキャン用位置選択部５０６の記憶部に記憶しておく。
【００４６】
図１１は、水平、垂直走査パルス選択部５０７で選択される走査パルスのタイムチャートを示している。そして、この走査パルスが水平、垂直走査駆動回路５０３に供給され、固体撮像素子５０１を駆動し、パーシャルスキャンを行ない、領域１００１および１００２のみの情報を高速に入手することができる。これについて詳細に説明する。
【００４７】
図１１（Ａ）の垂直転送パルスおよび図１１（Ｂ）の水平転送パルスについては、図４で説明した場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す期間ｔ５の間の一水平期間の転送パルスを示す。図１１（Ｃ）において、２０１番目の水平走査ライン（Ｐ１に相当する。）から３５０番目の水平走査ラインの駆動について説明する。まず、期間ｔ９（０番目の画素Ｐ７〜３００番目の画素に相当する。）については、不要な情報領域であるので、水平走査パルス発生部５１３の端子ｄを選択する。これによって期間ｔ９では、水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期は、Ｔｈ／Ｎ（Ｎ：正の整数）、例えば、Ｔｈ／１０になり、１０倍の転送速度で、信号電荷が転送される。この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図１１（Ｄ）に示す電圧Ｖ１が制御部５０２から期間ｔ９の間供給される。これによって水平転送用ＣＣＤ７０３で高速で転送された信号電荷は、掃き出しドレイン３０６から掃き出される。
【００４８】
次に、必要な情報を入手する領域１００１について説明する。図１１（Ｃ）において、期間ｔ１０（３０１番目の画素Ｐ８〜１３２６番目の画素に相当する。）については、必要な情報領域であるので、水平走査パルス発生部５１３の端子ｃを選択する。これによって期間ｔ１０では、水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期は、Ｔｈとなり、通常の転送速度でフローテイングキャパシタ３０４に転送され、出力増幅部３０７で増幅され、出力端子３０８から映像信号が出力される。なお、この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図１１（Ｄ）に示す電圧Ｖ２が期間ｔ１０の間、制御部５０２から供給されるため、信号電荷は、掃き出しドレイン３０６には転送されない。
【００４９】
続いて、図１１（Ｃ）に示す期間ｔ１１（１３２７番目の画素Ｐ１１〜１６２８番目の画素Ｐ１２に相当する。）については、不要な情報領域であるので、水平走査パルス発生部５１３の端子ｄを選択する。これによって期間ｔ１１では、水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期は、Ｔｈ／Ｎ（Ｎ：正の整数）、例えば、Ｔｈ／１０になり、１０倍の転送速度で、信号電荷が転送される。この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図１１（Ｄ）に示す電圧Ｖ１が制御部５０２から期間ｔ１１の間供給される。これによって水平転送用ＣＣＤ７０３で高速で転送された信号電荷は、掃き出しドレイン３０６から掃き出される。上記のようにして２０１番目の水平走査ラインから３５０番目の水平走査ラインまで繰り返される。
【００５０】
同様に、情報として必要な領域１００２の読出しについて説明する。図１１（Ｅ）は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す期間ｔ７の間の一水平期間の転送パルスを示す。図１１（Ｅ）において、８０１番目の水平走査ライン（Ｐ４に相当する。）から１０５０番目の水平走査ラインの駆動について説明する。まず、期間ｔ１２（０番目の画素Ｐ７〜４００番目の画素に相当する。）については、不要な情報領域であるので、水平走査パルス発生部５１３の端子ｄを選択する。これによって期間ｔ１２では、水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期は、Ｔｈ／Ｎ（Ｎ：正の整数）、例えば、Ｔｈ／１０になり、１０倍の転送速度で、信号電荷が転送される。この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図１１（Ｆ）に示す電圧Ｖ１が制御部５０２から期間ｔ１２の間供給される。これによって水平転送用ＣＣＤ７０３で高速で転送された信号電荷は、掃き出しドレイン３０６から掃き出される。
【００５１】
図１１（Ｅ）において、期間ｔ１３（４０１番目の画素Ｐ９〜１２２６番目の画素に相当する。）については、必要な情報領域であるので、水平走査パルス発生部５１３の端子ｃを選択する。これによって期間ｔ１３では、水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期は、Ｔｈとなり、通常の転送速度でフローテイングキャパシタ３０４に転送され、出力増幅部３０７で増幅され、出力端子３０８から映像信号が出力される。なお、この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図１１（Ｆ）に示す電圧Ｖ２が期間ｔ１３の間、制御部５０２から供給されるため、信号電荷は、掃き出しドレイン３０６には転送されない。
【００５２】
期間ｔ１４（１２２７番目の画素Ｐ１０〜１６２８番目の画素Ｐ１２に相当する。）については、不要な情報領域であるので、水平走査パルス発生部５１３の端子ｄを選択する。これによって期間ｔ１４では、水平転送用ＣＣＤ７０３の水平転送パルスの転送周期は、Ｔｈ／Ｎ（Ｎ：正の整数）、例えば、Ｔｈ／１０になり、１０倍の転送速度で、信号電荷が転送される。この場合、図３に示される掃き出しゲート３０５には、図１１（Ｆ）に示す電圧Ｖ１が制御部５０２から期間ｔ１４の間供給される。これによって水平転送用ＣＣＤ７０３で高速で転送された信号電荷は、掃き出しドレイン３０６から掃き出される。上記のようにして８０１番目の水平走査ラインから１０５０番目の水平走査ラインまで繰り返される。
【００５３】
以上説明したように図１０、図１１で示す実施例では、水平走査線の中でも必要でない領域は、信号電荷を高速吐き出しし、必要な領域１００１および１００２だけの情報を入手でき、しかも、必要な領域の情報を高速に入手することができるものである。なお、上記各実施例では、必要な領域を簡単のため、２つの領域について説明したが、複数の領域についても適宜設定でき、高速に必要な情報を入手することができることはいうまでもない。
【００５４】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたテレビジョンカメラの実施例に限定されるものではなく、上記以外のテレビジョンカメラに広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明を説明するための固体撮像素子の構成を説明するための図である。
【図３】本発明の信号電荷の読取りと吐き出しを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例の動作を説明するためのタイムチャートを示す。
【図５】本発明の一実施例の具体的構成のブロック図を示す。
【図６】本発明を適応するシステムの一実施例を示す図である。
【図７】従来のＩＴ型ＣＣＤを説明するための概略構成図である。
【図８】本発明者らが検討したパーシャルスキャンを説明するための図でる。
【図９】本発明の他の一実施例を説明するための図である。
【図１０】本発明の更に他の一実施例を説明するための図である。
【図１１】図１０に示す更に他の一実施例の動作を説明するためのタイムチャートを示す。
【符号の説明】
【００５６】
１００、８００：撮像画像、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、８０１、８０２、８０３：撮像領域、３０１：転送ゲート、３０２：水平転送パルス印加端子、３０３：出力ゲート、３０４：フローテイングキャパシタ、３０５：掃き出しゲート、３０６：掃き出しドレイン、３０７：出力増幅部、３０８：出力端子、５０１：固体撮像素子、５０２：制御部、５０３：水平、垂直走査駆動回路、５０４：信号処理部、５０５：操作部、５０６：パーシャルスキャン用位置選択部、５０７：水平、垂直走査パルス選択部、５０８：デジタル信号出力ドライバ、５１１：パルス発生部、５１２：垂直走査パルス発生部、５１３：水平走査パルス発生部、５１４、５１５出力端子、５１６：入力端子、５１７、５１８：切替スイッチ、６０１：対象物、６０２：ベルトコンベア、６０３：赤外線センサ、６０４：トリガー信号発生部、６０５：カメラ部、６０７：画像処理部、６０８：表示部、６０９：判定部、６１０：選別器、６１１：選別アーム、６１２：出口、６１５、６１６、１００１、１００２：情報領域、７０１：フォトダイオード、７０２：垂直転送用ＣＣＤ、７０３：水平転送用ＣＣＤ、７０４：電荷検出部、９０１：パーシャルスキャン領域設定部、９０２：トリガー信号調節、９０３：露光時間設定部。
【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】
2008042838.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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