(57)【要約】【課題】  被写体が暗い場合にも画像を得ることができる撮像システムを提供する。【解決手段】  撮像システム１は、撮像装置２、ピーク位置検出部３、部分画像取得部４および部分画像演算部５を備える。撮像装置２は、受光部への入射光の強度の２次元分布を表す画像データを出力するとともに、該受光部における第１方向および第２方向それぞれについて入射光の強度の１次元分布を表す光強度プロファイルデータを出力する。ピーク位置検出部３は、撮像装置２から出力された光強度プロファイルデータに基づいて、撮像装置２の受光部への入射光の強度の２次元分布における光強度ピーク位置を検出する。部分画像取得部４は、撮像装置２により撮像され得る全体画像のうちから、ピーク位置検出部３により検出された光強度ピーク位置が全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像を取得する。部分画像演算部５は、その部分画像を積算する。【選択図】  図１
2005323190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元配列された受光部を有し、該受光部への入射光の強度の２次元分布を表す画像データを出力するとともに、該受光部における第１方向および第２方向それぞれについて前記入射光の強度の１次元分布を表す光強度プロファイルデータを出力する撮像装置と、
前記撮像装置から出力された前記第１方向および前記第２方向それぞれについての光強度プロファイルデータを取得し、この取得した光強度プロファイルデータに基づいて、前記撮像装置の前記受光部への入射光の強度の２次元分布における光強度ピーク位置を検出するピーク位置検出部と、
前記撮像装置により撮像され得る全体画像のうちから、前記ピーク位置検出部により検出された光強度ピーク位置が前記全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像を取得する部分画像取得部と、
前記部分画像取得部により取得された部分画像を積算する部分画像演算部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記ピーク位置検出部が、前記撮像装置の前記受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、
前記部分画像演算部が、これら複数の光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように前記部分画像を拡大または縮小して、その拡大または縮小した部分画像を積算する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項３】
前記ピーク位置検出部が、前記撮像装置の前記受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、
前記部分画像演算部が、これら複数の光強度ピーク位置を互いに結ぶ直線の方位が一定となるように前記部分画像を回転させて、その回転させた部分画像を積算する、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項４】
前記部分画像取得部が、前記撮像装置から読み出した画像データのうちから前記部分画像に相当する画像データのみを抽出することで前記部分画像を取得する、ことを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項５】
前記部分画像取得部が、前記撮像装置から前記部分画像に相当する画像データのみを読み出すことで前記部分画像を取得する、ことを特徴とする請求項１記載の撮像システム。
【請求項６】
前記部分画像取得部が前記撮像装置から前記部分画像を取得する期間と、前記ピーク位置検出部が前記撮像装置から前記光強度プロファイルデータを取得する期間とは、少なくとも一部が互いに重なっている、ことを特徴とする請求項５記載の撮像システム。
【請求項７】
複数の画素が２次元配列された受光部を有し、該受光部への入射光の強度の２次元分布を表す画像データを出力するとともに、該受光部における第１方向および第２方向それぞれについて前記入射光の強度の１次元分布を表す光強度プロファイルデータを出力する撮像装置を用い、
前記撮像装置から出力された前記第１方向および前記第２方向それぞれについての光強度プロファイルデータを取得し、この取得した光強度プロファイルデータに基づいて、前記撮像装置の前記受光部への入射光の強度の２次元分布における光強度ピーク位置を検出するピーク位置検出ステップと、
前記撮像装置により撮像され得る全体画像のうちから、前記ピーク位置検出ステップにおいて検出された光強度ピーク位置が前記全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像を取得する部分画像取得ステップと、
前記部分画像取得ステップにおいて取得された部分画像を積算する部分画像演算ステップと、
を備えることを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
前記ピーク位置検出ステップにおいて、前記撮像装置の前記受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、
前記部分画像演算ステップにおいて、これら複数の光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように前記部分画像を拡大または縮小して、その拡大または縮小した部分画像を積算する、
ことを特徴とする請求項７記載の撮像方法。
【請求項９】
前記ピーク位置検出ステップにおいて、前記撮像装置の前記受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、
前記部分画像演算ステップにおいて、これら複数の光強度ピーク位置を互いに結ぶ直線の方位が一定となるように前記部分画像を回転させて、その回転させた部分画像を積算する、
ことを特徴とする請求項７記載の撮像方法。
【請求項１０】
前記部分画像取得ステップにおいて、前記撮像装置から読み出した画像データのうちから前記部分画像に相当する画像データのみを抽出することで前記部分画像を取得する、ことを特徴とする請求項７記載の撮像方法。
【請求項１１】
前記部分画像取得ステップにおいて、前記撮像装置から前記部分画像に相当する画像データのみを読み出すことで前記部分画像を取得する、ことを特徴とする請求項７記載の撮像方法。
【請求項１２】
前記部分画像取得ステップにおいて前記撮像装置から前記部分画像を取得する期間と、前記ピーク位置検出ステップにおいて前記撮像装置から前記光強度プロファイルデータを取得する期間とは、少なくとも一部が互いに重なっている、ことを特徴とする請求項１１記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画素が２次元配列された受光部を有する撮像装置を用いた撮像システムおよび撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被写体が暗い場合に該被写体を撮像しようとする場合するには、該被写体に照明光を照射して該被写体を撮像する。特許文献１に開示された発明は、走行中の自動車のナンバープレートを撮像することを意図したものであり、被写体である自動車のナンバープレートが暗いときに点灯する照明装置を備えている。
【特許文献１】特開平６−６０２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示された撮像システムは、照明装置を設ける必要があることから、消費電力が多く、初期コストだけでなく維持コストも高い。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、被写体が暗い場合にも該被写体の画像を得ることができる低消費電力で低コストな撮像システムおよび撮像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】
【０００５】
本発明に係る撮像システムおよび撮像方法それぞれは、複数の画素が２次元配列された受光部を有し、該受光部への入射光の強度の２次元分布を表す画像データを出力するとともに、該受光部における第１方向および第２方向それぞれについて入射光の強度の１次元分布を表す光強度プロファイルデータを出力する撮像装置を用いるものである。
【０００６】
そして、本発明に係る撮像システムは、(1) 撮像装置から出力された第１方向および第２方向それぞれについての光強度プロファイルデータを取得し、この取得した光強度プロファイルデータに基づいて、撮像装置の受光部への入射光の強度の２次元分布における光強度ピーク位置を検出するピーク位置検出部と、(2) 撮像装置により撮像され得る全体画像のうちから、ピーク位置検出部により検出された光強度ピーク位置が全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像を取得する部分画像取得部と、(3) 部分画像取得部により取得された部分画像を積算する部分画像演算部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る撮像方法は、(1) 撮像装置から出力された第１方向および第２方向それぞれについての光強度プロファイルデータを取得し、この取得した光強度プロファイルデータに基づいて、撮像装置の受光部への入射光の強度の２次元分布における光強度ピーク位置を検出するピーク位置検出ステップと、(2) 撮像装置により撮像され得る全体画像のうちから、ピーク位置検出ステップにおいて検出された光強度ピーク位置が全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像を取得する部分画像取得ステップと、(3) 部分画像取得ステップにおいて取得された部分画像を積算する部分画像演算ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る撮像システム（撮像方法）では、ピーク位置検出部により（ピーク位置検出ステップにおいて）、撮像装置から出力された第１方向および第２方向それぞれについての光強度プロファイルデータに基づいて、撮像装置の受光部への入射光の強度の２次元分布における光強度ピーク位置が検出される。部分画像取得部により（部分画像取得ステップにおいて）、撮像装置により撮像され得る全体画像のうちから、ピーク位置検出部により（ピーク位置検出ステップにおいて）検出された光強度ピーク位置が全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像が取得される。そして、部分画像演算部により（部分画像演算ステップにおいて）、部分画像取得部が（部分画像取得ステップにおいて）取得した部分画像が積算される。
【０００９】
このように、その被写体を含む部分画像がピーク位置検出部および部分画像取得部により画定され、該部分画像が部分画像演算部により積算されて、該被写体の画像が得られる。したがって、被写体が暗い場合にも、その被写体の画像を得ることができる。しかも、本発明に係る撮像システムは、照明装置が設けられなくてもよいので、低消費電力で低コストである。
【００１０】
本発明に係る撮像システムは、(1) ピーク位置検出部が、撮像装置の受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、(2) 部分画像演算部が、これら複数の光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように部分画像を拡大または縮小して、その拡大または縮小した部分画像を積算するのが好適である。また、本発明に係る撮像方法は、(1) ピーク位置検出ステップにおいて、撮像装置の受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、(2) 部分画像演算ステップにおいて、これら複数の光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように部分画像を拡大または縮小して、その拡大または縮小した部分画像を積算するのが好適である。この場合には、例えば被写体が撮像装置に次第に近づいて来るようなときに、部分画像が拡大・縮小されて積算されることで、該被写体の画像が得られる。
【００１１】
本発明に係る撮像システムは、(1) ピーク位置検出部が、撮像装置の受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、(2) 部分画像演算部が、これら複数の光強度ピーク位置を互いに結ぶ直線の方位が一定となるように部分画像を回転させて、その回転させた部分画像を積算するのが好適である。また、本発明に係る撮像方法は、(1) ピーク位置検出ステップにおいて、撮像装置の受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出し、(2) 部分画像演算ステップにおいて、これら複数の光強度ピーク位置を互いに結ぶ直線の方位が一定となるように部分画像を回転させて、その回転させた部分画像を積算するのが好適である。この場合には、撮像される画像において被写体が回転しているようなときに、部分画像が回転されて積算されることで、該被写体の画像が得られる。
【００１２】
本発明に係る撮像システムは、部分画像取得部が、撮像装置から読み出した画像データのうちから部分画像に相当する画像データのみを抽出することで部分画像を取得するのが好適である。また、本発明に係る撮像方法は、部分画像取得ステップにおいて、撮像装置から読み出した画像データのうちから部分画像に相当する画像データのみを抽出することで部分画像を取得するのが好適である。
【００１３】
本発明に係る撮像システムは、部分画像取得部が、撮像装置から部分画像に相当する画像データのみを読み出すことで部分画像を取得するのが好適である。また、本発明に係る撮像方法は、部分画像取得ステップにおいて、撮像装置から部分画像に相当する画像データのみを読み出すことで部分画像を取得するのが好適である。
【００１４】
本発明に係る撮像システムでは、部分画像取得部が撮像装置から部分画像を取得する期間と、ピーク位置検出部が撮像装置から光強度プロファイルデータを取得する期間とは、少なくとも一部が互いに重なっているのが好適である。また、本発明に係る撮像方法では、部分画像取得ステップにおいて撮像装置から部分画像を取得する期間と、ピーク位置検出ステップにおいて撮像装置から光強度プロファイルデータを取得する期間とは、少なくとも一部が互いに重なっているのが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被写体が暗い場合にも該被写体の画像を得ることができ、しかも、低消費電力で低コストである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
先ず、本発明に係る撮像システムおよび撮像方法の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る撮像システム１の概略構成図である。この図に示される撮像システム１は、撮像装置２、ピーク位置検出部３、部分画像取得部４および部分画像演算部５を備える。撮像装置２は、複数の画素が２次元配列された受光部を有し、該受光部への入射光の強度の２次元分布を表す画像データを出力する。また、撮像装置２は、該受光部における第１方向および第２方向それぞれについて入射光の強度の１次元分布を表す光強度プロファイルデータを出力する。
【００１８】
ピーク位置検出部３は、撮像装置２から出力された第１方向および第２方向それぞれについての光強度プロファイルデータを取得する。そして、ピーク位置検出部３は、この取得した光強度プロファイルデータに基づいて、撮像装置２の受光部への入射光の強度の２次元分布における光強度ピーク位置を検出する。部分画像取得部４は、撮像装置２により撮像され得る全体画像のうちから、ピーク位置検出部３により検出された光強度ピーク位置が全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像を取得する。特に本実施形態では、部分画像取得部４は、撮像装置２から読み出した画像データのうちから部分画像に相当する画像データのみを抽出することで部分画像を取得する。また、部分画像演算部５は、部分画像取得部４により取得された部分画像を積算する。なお、ピーク位置検出部３、部分画像取得部４および部分画像演算部５は、制御部や記憶部等を含む装置（例えばコンピュータ）により実現され得る。
【００１９】
ピーク位置検出部３は、撮像装置２の受光部への入射光の強度の２次元分布における複数の光強度ピーク位置を検出するのが好適である。このとき、部分画像演算部５は、これら複数の光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように部分画像を拡大または縮小して、その拡大または縮小した部分画像を積算するのが好適である。また、部分画像演算部５は、これら複数の光強度ピーク位置を互いに結ぶ直線の方位が一定となるように部分画像を回転させて、その回転させた部分画像を積算するのが好適である。
【００２０】
図２は、撮像装置２の概略構成図である。この図に示されるように撮像装置２は、受光部１０、画像検出部２０、第１光強度プロファイル検出部３０および第２光強度プロファイル検出部４０を備える。受光部１０は、Ｍ×Ｎ個の画素Ｐ１,１〜ＰＭ,Ｎが２次元配列されたものであり、画素Ｐｍ,ｎが第ｍ行第ｎ列に位置する。ここで、Ｍ，Ｎそれぞれは２以上の整数であり、ｍは１以上Ｍ以下の任意の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数である。各画素Ｐｍ,ｎは共通の構成を有している。
【００２１】
画像検出部２０は、配線Ｌ０,１〜Ｌ０,Ｎを介して受光部１０と接続されていて、受光部１０への入射光の強度の２次元分布を表す画像データＶ０(ｍ,ｎ)を出力する。第１光強度プロファイル検出部３０は、配線Ｌ１,１〜Ｌ１,Ｎを介して受光部１０と接続されていて、受光部１０における第１方向について入射光の強度の１次元分布を表す第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)を出力する。また、第２光強度プロファイル検出部４０は、配線Ｌ２,１〜Ｌ２,Ｍを介して受光部１０と接続されていて、受光部１０における第２方向について入射光の強度の１次元分布を表す第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)を出力する。
【００２２】
図３は、撮像装置２の受光部１０に含まれる各画素Ｐｍ,ｎの回路図である。なお、この図では、簡略化して、４つの画素Ｐ１,１、Ｐ１,２、Ｐ２,１およびＰ２,２のみが示されている。この図において、各画素Ｐ１,１、Ｐ１,２、Ｐ２,１およびＰ２,２の同じ位置から延びる各配線はつながっている。各画素は、３つのフォトダイオード６１〜６３を含む。フォトダイオード６２および６３それぞれの光感応領域の形状は略三角形であり、フォトダイオード６２および６３それぞれの光感応領域を含む領域の全体形状は略矩形であり、また、フォトダイオード６１〜６３それぞれの光感応領域を含む領域の全体形状も略矩形である。
【００２３】
各画素中のフォトダイオード６２は、受光部１０における第１方向について入射光の強度の１次元分布を表す第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)を出力するためのものであり、シフトレジスタ３０Ａから出力される信号ｓｈｉｆｔ（Ｈｎ）により開閉動作するスイッチ２１を介して、アンプ２４に接続されている。アンプ２４，容量素子２５およびスイッチ２６は、入力した電荷を容量素子２５に蓄積して当該蓄積電荷量に応じた電圧値を出力する積分回路を構成している。シフトレジスタ３０Ａ，アンプ２４，容量素子２５およびスイッチ２６は、図２中の第１光強度プロファイル検出部３０を構成している。
【００２４】
各画素中のフォトダイオード６３は、受光部１０における第２方向について入射光の強度の１次元分布を表す第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)を出力するためのものである。シフトレジスタ４０Ａから出力される信号ｓｈｉｆｔ（Ｖｍ）により開閉動作するスイッチ３１を介して、アンプ３４に接続されている。アンプ３４，容量素子３５およびスイッチ３６は、入力した電荷を容量素子３５に蓄積して当該蓄積電荷量に応じた電圧値を出力する積分回路を構成している。シフトレジスタ４０Ａ，アンプ３４，容量素子３５およびスイッチ３６は、図２中の第２光強度プロファイル検出部４０を構成している。
【００２５】
各画素中のフォトダイオード６１は、受光部１０への入射光の強度の２次元分布を表す画像データＶ０(ｍ,ｎ)を出力するためのものである。フォトダイオード６１および４つの電界効果型トランジスタ８１〜８４は、アクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ：Active Pixel Sensor）を構成している。トランジスタ８１，８２の各ドレインが電源電圧に接続され、トランジスタ８１のソースとトランジスタ８２のゲートがトランジスタ８３のドレインに接続されている。トランジスタ８３のソースがフォトダイオード６１のカソードに接続されている。更に、トランジスタ８２のソースが、トランジスタ８４のドレイン、ソースを通してスイッチ５２に接続されている。トランジスタ８１のゲートには、シフトレジスタ２０Ｂからリセット信号Ｒｅｓｅｔ（ＶＩｍ）が与えられ、トランジスタ８３のゲートには、シフトレジスタ２０Ｂから信号ＳＷ（ＶＩｍ）が与えられる。また、トランジスタ８４のゲートには、シフトレジスタ２０Ｂから信号ｓｈｉｆｔ（ＶＩｍ）が与えられる。スイッチ５２は、シフトレジスタ２０Ａから出力される信号ｓｈｉｆｔ（ＨＩｎ）により開閉動作する。なお、シフトレジスタ２０Ａおよび２０Ｂは、図２中の画像検出部２０を構成している。
【００２６】
このアクティブピクセルセンサの動作について説明する。まず、トランジスタ８１のゲートにリセット信号Ｒｅｓｅｔ（ＶＩｍ）が印加され、トランジスタ８１がオンになり、トランジスタ８１のドレイン、ソースを介してフォトダイオード６１のカソードの電圧が電源電位にされる（リセットされる）。なお、このとき、トランジスタ８３はオンであり、トランジスタ８４はオフである。続いて、トランジスタ８１のゲートへのリセット信号Ｒｅｓｅｔ（ＶＩｍ）が消失してトランジスタ８１がオフとなり、これにより、フォトダイオード６１のカソード電位が電源電位に維持される。この状態で、フォトダイオード６１に光が照射され、フォトダイオード６１が入射光を光電変換して、照射光量（強度×時間）に比例した電荷Ｑがフォトダイオード６１に蓄積され、フォトダイオード６１のカソードの電位がＱ／Ｃなる電圧変化を起こす（ただし、Ｃはフォトダイオード６１の容量である）。その後、トランジスタ８３のゲートに信号ＳＷ（ＶＩｍ）が印加され、トランジスタ８４のゲートに信号ｓｈｉｆｔ（ＶＩｍ）が印加されることにより、フォトダイオード６１の上述したカソード電圧変化分が、トランジスタ８３、トランジスタ８２及びトランジスタ８４を通して画像信号として出力される。
【００２７】
図４は、撮像装置２の受光部１０に含まれる各画素Ｐｍ,ｎの他の回路図である。この図に示される各画素Ｐｍ,ｎは、３個のフォトダイオードＰＤ０〜ＰＤ２およびスイッチＳＷ０を有する。フォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２それぞれの光感応領域の形状は略三角形であり、フォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２それぞれの光感応領域を含む領域の全体形状は略矩形であり、また、フォトダイオードＰＤ０〜ＰＤ２それぞれの光感応領域を含む領域の全体形状も略矩形である。図２におけるフォトダイオード６１，６２，６３は、それぞれＰＤ０、ＰＤ１、ＰＤ２に当たる。
【００２８】
第ｎ列にあるＭ個の画素Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤ０は、各画素内のスイッチＳＷ０を介して、配線Ｌ０,ｎに共通に接続されている。各画素Ｐｍ,ｎに含まれるスイッチＳＷ０は、各行内では同一タイミングで開閉し、異なる行の間では順次に閉じる。第ｎ列にあるＭ個の画素Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤ１は、配線Ｌ１,ｎに共通に接続されている。また、第ｍ行にあるＮ個の画素Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤ２は、配線Ｌ２,ｍに共通に接続されている。そして、配線Ｌ０,ｎ，配線Ｌ１,ｎおよび配線Ｌ２,ｍそれぞれには、スイッチを介して、容量素子に電荷を蓄積して当該蓄積電荷量に応じた電圧値を出力する積分回路が接続されている。
【００２９】
第１光強度プロファイル検出部３０から出力される電圧値Ｖ１(ｎ)は、配線Ｌ１,ｎに共通に接続された第ｎ列にあるＭ個の画素Ｐ１,ｎ〜ＰＭ,ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤ１への入射光量の総和を表す。すなわち、この電圧値Ｖ１(ｎ)は、受光部１０における第１方向について入射光の強度の１次元分布を表す第１光強度プロファイルデータを表す。
【００３０】
第２光強度プロファイル検出部４０から出力される電圧値Ｖ２(ｍ)は、配線Ｌ２,ｍに共通に接続された第ｍ行にあるＮ個の画素Ｐｍ,１〜Ｐｍ,Ｎそれぞれに含まれるフォトダイオードＰＤ２への入射光量の総和を表す。すなわち、この電圧値Ｖ２(ｍ)は、受光部１０における第２方向について入射光の強度の１次元分布を表す第２光強度プロファイルデータを表す。
【００３１】
図５は、撮像装置２から出力される画像データＶ０(ｍ,ｎ)，第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)それぞれの説明図である。撮像装置２の画像検出部２０から出力される画像データＶ０(ｍ,ｎ)は、受光部１０への入射光の強度の２次元分布（すなわち、撮像により得られる画像Ａ０）を表す。撮像装置２の第１光強度プロファイル検出部３０から出力される第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)は、受光部１０における第１方向についての入射光強度の１次元分布Ａ１を表す。また、撮像装置２の第２光強度プロファイル検出部４０から出力される第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)は、受光部１０における第２方向についての入射光強度の１次元分布Ａ２を表す。
【００３２】
例えば、同図に示されるように、画像データＶ０(ｍ,ｎ)が表す画像Ａ０において、位置(ｍ０,ｎ０)に光強度ピークを有していて該位置から離れるほど光強度が小さくなるオブジェクトがあるとする。このとき、第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)が表す第１方向についての入射光強度分布Ａ１において、位置ｎ０における光強度Ｖ１(ｎ０)がピーク値となる。また、第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)が表す第２方向についての入射光強度分布Ａ２において、位置ｍ０における光強度Ｖ２(ｍ０)がピーク値となる。
【００３３】
なお、画像Ａ０中の光強度ピーク位置(ｍ０,ｎ０)は、画像データＶ０(ｍ,ｎ)から求めることもできるが、データ量が少ない第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)から求めるのが好適である。第１実施形態に係る撮像システム１および撮像方法は、このような撮像装置２から出力される画像データＶ０(ｍ,ｎ)，第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)に基づいて所要の処理をすることにより、被写体が暗い場合にも該被写体の画像を得ることができるものである。
【００３４】
次に、第１実施形態に係る撮像システム１の動作について説明するとともに、第１実施形態に係る撮像方法について説明する。図６は、第１実施形態に係る撮像システム１の動作を説明するフローチャートである。また、図７は、第１実施形態に係る撮像システム１により得られる画像Ａ０ならびに入射光強度分布Ａ１およびＡ２の例を示す図である。なお、以下では、夜間に走行している自動車のナンバープレートを撮影する場合について説明する。このとき、撮像装置２は、ヘッドライトを点灯して道路の走行車線を走行して次第に近づいて来る自動車の前面（少なくともヘッドライトおよびナンバープレートを含む領域）を撮影できるように、該走行車線の上方に配置される（図７参照）。
【００３５】
ステップＳ１では、第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)を出力するよう撮像装置２に対してピーク位置検出部３から指示が出される。そして、撮像装置２から出力された第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)は、ピーク位置検出部３により取得される。
【００３６】
続くステップＳ２では、ピーク位置検出部３により、第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)に基づいて、撮像装置２の受光部１０への入射光強度分布における光強度ピーク位置が２つ有るか否かが解析される。また、光強度ピーク位置の検出に際しては、ピーク値が所定の閾値を越える光強度ピーク位置が２つ有るか否かが解析されるのが好ましい。すなわち、撮像装置２による撮像で得られる画像Ａ０中に自動車の２つのヘッドライトが有るか否かが解析される。もし、２つの光強度ピーク位置が無ければ、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１およびＳ２が繰り返される。一方、２つの光強度ピーク位置が有れば、ステップＳ３に進む。
【００３７】
ステップＳ３では、ピーク位置検出部３により得られた２つの光強度ピーク位置（ｍ０,ｎ１）および位置（ｍ０,ｎ２）から、これら２つの位置の間の距離Δｎ（＝ｎ２−ｎ１）が算出される。すなわち、撮像装置２による撮像で得られる画像Ａ０中の２つのヘッドライトの間の距離が算出される。そして、２つの光強度ピーク位置（ｍ０,ｎ１）および位置（ｍ０,ｎ２）ならびに距離Δｎが記憶される。
【００３８】
続くステップＳ４では、画像データＶ０(ｍ,ｎ)を出力するよう撮像装置２に対して部分画像取得部４から指示が出される。そして、部分画像取得部４により、撮像装置２から出力された画像データＶ０(ｍ,ｎ)が解析され、画像データＶ０(ｍ,ｎ)が表す全体画像Ａ０から部分画像Ｂが抽出される。このとき、部分画像Ｂは、ピーク位置検出部３により検出された光強度ピーク位置が部分画像Ｂに対して特定位置となるように抽出される。また、この部分画像Ｂは、２つの光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように拡大または縮小される。そして、この部分画像Ｂが記憶される。
【００３９】
より具体的には、ステップＳ４において、全体画像Ａ０から得られる部分画像Ｂは、全体画像Ａ０中の４点（ｍ０−ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２−ｑΔｎ）、（ｍ０＋ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２−ｑΔｎ）、（ｍ０−ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２＋ｑΔｎ） および （ｍ０＋ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２＋ｑΔｎ） を頂点とする矩形領域とされる。すなわち、部分画像Ｂは、２つの光強度ピーク位置（すなわち、２つのヘッドライト位置）の間の中央点を中心位置（ｍ０，(ｎ１＋ｎ２)／２）とし、縦の長さが２ｐΔｎであり、横の長さが２ｑΔｎである。部分領域Ｂ内にナンバープレートが存在するように、ｐ，ｑの値が適切に設定される。Δｎの値に比例する係数で部分画像Ｂが拡大・縮小されると、その後の部分画像Ｂは一定の大きさとなり、その部分画像Ｂにおいて２つの光強度ピークは一定位置に存在し、その部分画像Ｂにおいて２つの光強度ピーク位置の間の距離は一定となる。なお、部分画像Ｂ中に光強度ピーク位置（すなわち、ヘッドライト位置）は存在してもよいし存在しなくてもよい。
【００４０】
続くステップＳ５では、ステップＳ１と同様の処理が行われる。また、更に続くステップＳ６では、ステップＳ２と略同様の処理が行われる。ステップＳ６において、もし、２つの光強度ピーク位置が有ればステップＳ３に戻り、一方、２つの光強度ピーク位置が無ければステップＳ７に進む。
【００４１】
ステップＳ７では、部分画像演算部５により、これまでに記憶された部分画像Ｂの全てが加算され、その加算結果として得られた積算画像が表示部に表示される。また、この積算画像が解析されて、ナンバープレートの表示領域が判別され、更に、ナンバープレートに表示された内容が認識される。以上の処理が終了すると、再びステップＳ１から処理が行われる。
【００４２】
以上のように、第１実施形態に係る撮像システムおよび撮像方法では、その被写体を含む部分画像がピーク位置検出部３および部分画像取得部４により画定され、該部分画像が部分画像演算部５により積算されて、該被写体の画像が得られる。したがって、被写体（上記の例ではナンバープレート）が暗い場合にも、その被写体の画像を得ることができる。しかも、第１実施形態に係る撮像システム１は、フラッシュライト等の撮像の為の特別な照明装置が設けられなくてもよいので、低消費電力で低コストである。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る撮像システムおよび撮像方法の第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態に係る撮像システム１Ａの概略構成図である。この図に示される撮像システム１Ａは、撮像装置２Ａ、ピーク位置検出部３、部分画像取得部４Ａおよび部分画像演算部５を備える。第２実施形態におけるピーク位置検出部３および部分画像演算部５それぞれは、前述の第１実施形態における同名の要素と構成および動作が同じである。
【００４４】
第２実施形態における撮像装置２Ａは、第１実施形態における撮像装置２と比較すると、フォトダイオード６１からの出力を記憶しておくデータメモリ用の容量を各画素内に有する点で異なる。
【００４５】
第２実施形態における部分画像取得部４Ａは、撮像装置２Ａにより撮像され得る全体画像のうちから、ピーク位置検出部３により検出された光強度ピーク位置が全体画像中の部分画像に対して特定位置となるように該部分画像を取得する。特に本実施形態では、部分画像取得部４Ａは、撮像装置２Ａから部分画像に相当する画像データのみを読み出すことで部分画像を取得する。
【００４６】
すなわち、本実施形態では、部分画像取得部４Ａは、ピーク位置検出部３により検出された光強度ピーク位置に基づいて、撮像装置２Ａにより撮像され得る全体画像のうちから取得すべき部分画像の範囲を決定する。そして、部分画像取得部４Ａは、撮像装置２Ａに対して、部分画像に相当する画像データＶ０(ｍ,ｎ)のみを出力するよう指示する。その指示を受けた撮像装置２Ａは、指示された部分画像に相当する画像データＶ０(ｍ,ｎ)のみを出力する。このとき、撮像装置２Ａでは、図３中のシフトレジスタ２０Ａ，２０Ｂそれぞれが、部分画像内にある画素のみを指定して画像データＶ０(ｍ,ｎ)を出力させる。例えば、シフトレジスタ２０Ａ，２０Ｂそれぞれは、ランダムアクセス機能を有していてもよい。また、シフトレジスタ２０Ａは、読出開始列から読出終了列までの範囲に対応する信号ｓｈｉｆｔ（ＨＩｎ）のみを順次にハイレベルとし、シフトレジスタ２０Ｂは、読出開始行から読出終了行までの範囲に対応する信号ｓｈｉｆｔ（ＶＩｍ）のみを順次にハイレベルとするようにしてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、部分画像取得部４Ａが撮像装置２Ａから部分画像を取得する期間と、ピーク位置検出部３が撮像装置２Ａから光強度プロファイルデータを取得する期間とは、少なくとも一部が互いに重なっているのが好適である。すなわち、撮像装置２Ａは、ピーク位置検出部３により検出された光強度ピーク位置に基づいて部分画像取得部４Ａにより決定された部分画像に相当する画像データＶ０(ｍ,ｎ)を出力する間に、第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)を出力するのが好適である。
【００４８】
次に、第２実施形態に係る撮像システム１Ａの動作について説明するとともに、第２実施形態に係る撮像方法について説明する。図９は、第２実施形態に係る撮像システム１Ａの動作を説明するフローチャートである。第１実施形態の場合と同様に、本実施形態においても、夜間に走行している自動車のナンバープレートを撮影する場合について説明する。
【００４９】
ステップＳ１１では、第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)を出力するよう撮像装置２Ａに対してピーク位置検出部３から指示が出される。そして、撮像装置２Ａから出力された第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)は、ピーク位置検出部３により取得される。
【００５０】
続くステップＳ１２では、ピーク位置検出部３により、第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)に基づいて、撮像装置２Ａの受光部１０への入射光強度分布における光強度ピーク位置が２つ有るか否かが解析される。また、光強度ピーク位置の検出に際しては、ピーク値が所定の閾値を越える光強度ピーク位置が２つ有るか否かが解析されるのが好ましい。すなわち、撮像装置２Ａによる撮像で得られる画像Ａ０中に自動車の２つのヘッドライトが有るか否かが解析される。もし、２つの光強度ピーク位置が無ければ、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１およびＳ１２が繰り返される。一方、２つの光強度ピーク位置が有れば、ステップＳ１３に進む。
【００５１】
このステップＳ１２の後に、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理とステップＳ１６，Ｓ１７の処理とが並列的に行われる。
【００５２】
ステップＳ１３では、ピーク位置検出部３により得られた２つの光強度ピーク位置（ｍ０,ｎ１）および位置（ｍ０,ｎ２）から、これら２つの位置の間の距離Δｎ（＝ｎ２−ｎ１）が算出される。すなわち、撮像装置２Ａによる撮像で得られる画像Ａ０中の２つのヘッドライトの間の距離が算出される。そして、２つの光強度ピーク位置（ｍ０,ｎ１）および位置（ｍ０,ｎ２）ならびに距離Δｎが記憶される。
【００５３】
ステップＳ１４では、部分画像取得部４Ａにより、２つの光強度ピーク位置（ｍ０,ｎ１）および位置（ｍ０,ｎ２）に基づいて、撮像装置２Ａにより撮像され得る全体画像のうちから取得すべき部分画像の範囲が決定される。そして、撮像装置２Ａに対して、部分画像に相当する画像データＶ０(ｍ,ｎ)のみを出力するよう指示が出される。
【００５４】
より具体的には、ステップＳ１４において、全体画像Ａ０のうちから取得すべき部分画像Ｂは、全体画像Ａ０中の４点（ｍ０−ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２−ｑΔｎ）、（ｍ０＋ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２−ｑΔｎ）、（ｍ０−ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２＋ｑΔｎ） および （ｍ０＋ｐΔｎ，(ｎ１＋ｎ２)／２＋ｑΔｎ） を頂点とする矩形領域とされる。すなわち、部分画像Ｂは、２つの光強度ピーク位置（すなわち、２つのヘッドライト位置）の間の中央点を中心位置（ｍ０，(ｎ１＋ｎ２)／２）とし、縦の長さが２ｐΔｎであり、横の長さが２ｑΔｎである。部分領域Ｂ内にナンバープレートが存在するように、ｐ，ｑの値が適切に設定される。撮像装置２Ａに対して、この矩形領域で表される部分画像に相当する画像データＶ０(ｍ,ｎ)のみを出力するよう指示が出される。
【００５５】
続くステップＳ１５では、部分画像に相当する画像データＶ０(ｍ,ｎ)のみが、撮像装置２Ａから出力され、部分画像取得部４Ａにより取得される。さらに、部分画像取得部４Ａにより、取得された部分画像は、２つの光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように拡大または縮小される。そして、この部分画像が記憶されて、部分画像読み出しの分岐処理は終了する。
【００５６】
ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理と並列的に、ステップＳ１６，Ｓ１７の処理が行われる。ステップＳ１６では、ステップＳ１１と同様の処理が行われる。そして、この後のステップＳ１７では、ステップＳ１６の処理結果に基づいて、ステップＳ１２と略同様の処理が行われる。ステップＳ１７において、もし、２つの光強度ピーク位置が有ればステップＳ１２の後に戻り、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理と並列的にステップＳ１６，Ｓ１７の処理を行い、一方、２つの光強度ピーク位置が無ければステップＳ１８に進む。
【００５７】
ステップＳ１８では、部分画像演算部５により、これまでに記憶された部分画像Ｂの全てが加算され、その加算結果として得られた積算画像が表示部に表示される。また、この積算画像が解析されて、ナンバープレートの表示領域が判別され、更に、ナンバープレートに表示された内容が認識される。以上の処理が終了すると、再びステップＳ１１から処理が行われる。
【００５８】
以上のように、第２実施形態に係る撮像システムおよび撮像方法は、前述の第１実施形態のものと同様の効果を奏することができる。加えて、第２実施形態に係る撮像システムおよび撮像方法では、撮像装置２Ａから必要な部分画像のみが読み出されるので、単位時間あたりに撮像装置２Ａから部分画像が読み出され得る回数が多い。また、撮像装置２Ａからの部分画像の取得は各画素内に設けたデータメモリ用の容量から行われる。このため、
撮像装置２Ａからの部分画像の取得と光強度プロファイルデータの取得とが並列的に行われるので、この点でも、単位時間あたりに撮像装置２Ａから部分画像が読み出され得る回数が多い。いいかえれば、ある部分画像と次の部分画像との間で被写体が少ししか動かない状態になるような頻度での部分画像の読み出しが可能となっていることになる。したがって、第２実施形態では、より多くの部分画像が積算され得るので、より鮮明な被写体の画像が得られる。
【００５９】
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、全体画像Ａ０から得て拡大・縮小した部分画像Ｂを、既に記憶されている部分画像に対して累積的に加算してもよい。また、全体画像Ａ０から得た部分画像Ｂを距離Δｎとともに記憶しておいて、後に纏めて部分画像Ｂを拡大・縮小して積算してもよい。さらに、各全体画像Ａ０を記憶しておいて、後に纏めて部分画像Ｂの抽出，拡大・縮小および積算をしてもよい。
【００６０】
さらに、上記において動作を説明する際に被写体として回転しない自動車を想定したが、もし被写体が回転するものである場合には、ピーク位置検出部により検出された複数の光強度ピーク位置に基づいて、部分画像が回転される。その後、部分画像演算部により、２つの光強度ピーク位置の間の距離が一定となるように拡大または縮小されて積算される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態に係る撮像システム１の概略構成図である。
【図２】撮像装置２の概略構成図である。
【図３】撮像装置２の受光部１０に含まれる各画素Ｐｍ,ｎの回路図である。
【図４】撮像装置２の受光部１０に含まれる各画素Ｐｍ,ｎの他の回路図である。
【図５】撮像装置２から出力される画像データＶ０(ｍ,ｎ)，第１光強度プロファイルデータＶ１(ｎ)および第２光強度プロファイルデータＶ２(ｍ)それぞれの説明図である。
【図６】第１実施形態に係る撮像システム１の動作を説明するフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る撮像システム１により得られる画像Ａ０ならびに入射光強度分布Ａ１およびＡ２の例を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る撮像システム１Ａの概略構成図である。
【図９】第２実施形態に係る撮像システム１Ａの動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ…撮像システム、２，２Ａ…撮像装置、３…ピーク位置検出部、４，４Ａ…部分画像取得部、５…部分画像演算部。
【図１】
2005323190.tif 000003
【図２】
2005323190.tif 000004
【図３】
2005323190.tif 000005
【図４】
2005323190.tif 000006
【図５】
2005323190.tif 000007
【図６】
2005323190.tif 000008
【図７】
2005323190.tif 000009
【図８】
2005323190.tif 000010
【図９】
2005323190.tif 000011