JP2000023014A - Image input device - Google Patents
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光伝播時間
測定法を用いて被計測物体の3次元形状等を検出すると
ともに、2次元画像を撮影することができる画像入力装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image input device capable of detecting a three-dimensional shape or the like of an object to be measured by using, for example, a light propagation time measuring method and capturing a two-dimensional image.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来被計測物体の3次元形状を検出する
ともに2次元画像を撮影することができる装置として、
国際公開97/01111号公報に開示されたものが知られてい
る。この装置では、被計測物体に赤外線を照射し、その
反射光を検出することによって、被計測物体までの距離
が三角測量の原理に従って計測される。また、この距離
計測と同時に、被計測物体の2次元画像が撮影可能であ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as an apparatus capable of detecting a three-dimensional shape of an object to be measured and photographing a two-dimensional image,
The one disclosed in WO 97/01111 is known. In this apparatus, the distance to the measured object is measured according to the principle of triangulation by irradiating the measured object with infrared rays and detecting the reflected light. At the same time as the distance measurement, a two-dimensional image of the measured object can be captured.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この従来装置は3次元
形状の計測を行なうことを前提として構成されており、
常に被写体に対して距離計測用の赤外線が照射される。
したがって2次元画像のみが必要な場合であっても、赤
外線の発光のために常に電力を消費するという問題を有
している。This conventional apparatus is configured on the premise that a three-dimensional shape is measured.
The subject is always irradiated with infrared rays for distance measurement.
Therefore, even when only a two-dimensional image is required, there is a problem that power is always consumed for emitting infrared light.
【0004】本発明は、被計測物体の3次元形状等を検
出するとともに2次元画像を撮影することが可能であ
り、電力消費をできるだけ抑えることができる画像入力
装置を提供することを目的としている。An object of the present invention is to provide an image input device capable of detecting a three-dimensional shape or the like of an object to be measured and photographing a two-dimensional image, and suppressing power consumption as much as possible. .
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の画像入力装置
は、被計測物体に対して測距光を照射するとともに、被
計測物体からの反射光を検出することによって、被計測
物体までの距離を計測する測距手段と、被計測物体の2
次元画像を撮影する撮影手段と、測距手段と撮影手段の
一方を選択的に駆動することができる制御手段とを備え
たことを特徴としている。An image input apparatus according to the present invention irradiates an object to be measured with distance measuring light and detects reflected light from the object to be measured, thereby obtaining a distance to the object to be measured. Distance measuring means for measuring
It is characterized by comprising a photographing means for photographing a two-dimensional image, and a control means capable of selectively driving one of the distance measuring means and the photographing means.
【0006】好ましくは制御手段は、撮影手段を駆動す
るとき測距光の照射を禁止する。測距手段は例えば、被
計測物体に測距光を照射する光源と、被計測物体からの
反射光を受け、受光量に応じた電荷が蓄積する複数の光
電変換素子と、光電変換素子に隣接して設けられた信号
電荷保持部と、光電変換素子に蓄積した不要電荷を光電
変換素子から掃出してその動作を中止することにより、
光電変換素子における信号電荷の蓄積動作を開始させる
蓄積電荷掃出手段と、光電変換素子に蓄積した信号電荷
を信号電荷保持部に転送する信号電荷転送手段と、蓄積
電荷掃出手段と信号電荷転送手段とを交互に駆動するこ
とにより信号電荷保持部において信号電荷を積分する信
号電荷積分手段とを備える。Preferably, the control means prohibits the irradiation of the distance measuring light when driving the photographing means. The distance measuring means includes, for example, a light source that irradiates the object to be measured with distance measuring light, a plurality of photoelectric conversion elements that receive reflected light from the object to be measured and accumulate electric charges according to the amount of received light, and are adjacent to the photoelectric conversion element. The signal charge holding unit provided as above, and unnecessary charges accumulated in the photoelectric conversion element are swept out of the photoelectric conversion element to stop the operation,
A stored charge sweeping means for starting a signal charge storage operation in the photoelectric conversion element, a signal charge transfer means for transferring the signal charge stored in the photoelectric conversion element to a signal charge holding unit, a stored charge sweeping means, and a signal charge transfer A signal charge integration means for integrating the signal charge in the signal charge holding unit by alternately driving the means.
【0007】光電変換素子は例えば電荷蓄積型であり、
かつ2次元的に配列される。この場合、光電変換素子が
基板に沿って形成され、蓄積電荷掃出手段が不要電荷を
基板側に掃出すように構成されることが好ましい。The photoelectric conversion element is, for example, a charge storage type,
They are arranged two-dimensionally. In this case, it is preferable that the photoelectric conversion element is formed along the substrate, and the accumulated charge sweeping means is configured to sweep unnecessary charges to the substrate side.
【0008】信号電荷保持部は好ましくは、信号電荷を
3次元画像入力装置の外部に出力するための垂直転送部
である。光電変換素子と信号電荷保持部は、例えば縦型
オーバフロードレイン構造のインターライン型CCDと
して構成される。[0008] The signal charge holding section is preferably a vertical transfer section for outputting the signal charge to the outside of the three-dimensional image input device. The photoelectric conversion element and the signal charge holding unit are configured as, for example, an interline CCD having a vertical overflow drain structure.
【0009】蓄積電荷掃出手段によって出力され、不要
電荷を掃出すための電荷掃出し信号と、信号電荷転送手
段によって出力され、信号電荷を転送するための電荷転
送信号とは、好ましくはそれぞれパルス信号である。こ
の場合、光源によって、所定のパルス幅を有するパルス
状の測距光が出力され、電荷掃出し信号が出力されてか
ら電荷転送信号が出力されるまでの第1の電荷蓄積期間
中、測距光のパルスが出力されることによって、距離情
報に対応した信号電荷が信号電荷保持部において積分さ
れる。The charge sweeping signal output by the accumulated charge sweeping means for sweeping out unnecessary charges and the charge transfer signal output by the signal charge transferring means for transferring signal charges are preferably pulse signals. It is. In this case, the light source outputs pulse-shaped ranging light having a predetermined pulse width, and during the first charge accumulation period from when the charge sweeping signal is output to when the charge transfer signal is output, the ranging light is output. Is output, the signal charge corresponding to the distance information is integrated in the signal charge holding unit.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態である
画像入力装置を備えたカメラの斜視図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a camera provided with an image input device according to an embodiment of the present invention.
【0011】カメラ本体10の前面において、撮影レン
ズ11の左上にはファインダ窓12が設けられ、右上に
はストロボ13が設けられている。カメラ本体10の上
面において、撮影レンズ11の真上には、測距光である
レーザ光を照射する発光装置(光源)14が配設されて
いる。発光装置14の左側にはレリーズスイッチ15と
液晶表示パネル16が設けられ、また右側にはモード切
替ダイヤル17とV/Dモード切替スイッチ18が設け
られている。カメラ本体10の側面には、PCカードを
挿入するためのカード挿入口19が形成され、また、ビ
デオ出力端子20とインターフェースコネクタ21が設
けられている。On the front of the camera body 10, a finder window 12 is provided at the upper left of the taking lens 11, and a flash 13 is provided at the upper right. A light emitting device (light source) 14 for irradiating a laser beam, which is a distance measuring light, is provided on the upper surface of the camera body 10 and directly above the taking lens 11. On the left side of the light emitting device 14, a release switch 15 and a liquid crystal display panel 16 are provided, and on the right side, a mode switching dial 17 and a V / D mode switching switch 18 are provided. A card insertion slot 19 for inserting a PC card is formed on a side surface of the camera body 10, and a video output terminal 20 and an interface connector 21 are provided.
【0012】図2は図1に示すカメラの回路構成を示す
ブロック図である。撮影レンズ11の中には絞り25が
設けられている。絞り25の開度はアイリス駆動回路2
6によって調整される。撮影レンズ11の焦点調節動作
およびズーミング動作はレンズ駆動回路27によって制
御される。FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the camera shown in FIG. An aperture 25 is provided in the taking lens 11. The opening of the aperture 25 is determined by the iris drive circuit 2.
Adjusted by 6. The focus adjustment operation and the zooming operation of the taking lens 11 are controlled by a lens drive circuit 27.
【0013】撮影レンズ11の光軸上には撮像素子(C
CD)28が配設されている。CCD28には、撮影レ
ンズ11によって被写体像が形成され、被写体像に対応
した電荷が発生する。CCD28における電荷の蓄積動
作、電荷の読出動作等の動作はCCD駆動回路30によ
って制御される。CCD28から読み出された電荷信号
すなわち画像信号はアンプ31において増幅され、A/
D変換器32においてアナログ信号からデジタル信号に
変換される。デジタルの画像信号は撮像信号処理回路3
3においてガンマ補正等の処理を施され、画像メモリ3
4に一時的に格納される。アイリス駆動回路26、レン
ズ駆動回路27、CCD駆動回路30、撮像信号処理回
路33はシステムコントロール回路35によって制御さ
れる。An image pickup device (C
CD) 28 is provided. A subject image is formed on the CCD 28 by the photographing lens 11, and charges corresponding to the subject image are generated. Operations such as a charge accumulation operation and a charge read operation in the CCD 28 are controlled by the CCD drive circuit 30. The charge signal, that is, the image signal, read from the CCD 28 is amplified by the amplifier 31 and the A / A
The analog signal is converted into a digital signal in the D converter 32. The digital image signal is output from the imaging signal processing circuit 3
In the image memory 3, processing such as gamma correction is performed.
4 is temporarily stored. The iris drive circuit 26, the lens drive circuit 27, the CCD drive circuit 30, and the imaging signal processing circuit 33 are controlled by a system control circuit 35.
【0014】画像信号は画像メモリ34から読み出さ
れ、LCD駆動回路36に供給される。LCD駆動回路
36は画像信号に応じて動作し、これにより画像表示L
CDパネル37には、画像信号に対応した画像が表示さ
れる。The image signal is read from the image memory 34 and supplied to the LCD drive circuit 36. The LCD drive circuit 36 operates in accordance with the image signal, and thereby the image display L
An image corresponding to the image signal is displayed on the CD panel 37.
【0015】また画像メモリ34から読み出された画像
信号はTV信号エンコーダ38に送られ、ビデオ出力端
子20を介して、カメラ本体10の外部に設けられたモ
ニタ装置39に伝送可能である。システムコントロール
回路35はインターフェース回路40に接続され、イン
ターフェース回路40はインターフェースコネクタ21
に接続されている。したがって画像メモリ34から読み
出された画像信号は、インターフェースコネクタ21に
接続されたコンピュータ41に伝送可能である。またシ
ステムコントロール回路35は、記録媒体制御回路42
を介して画像記録装置43に接続されている。したがっ
て画像メモリ34から読み出された画像信号は、画像記
録装置43に装着されたICメモリカード等の記録媒体
Mに記録可能である。The image signal read from the image memory 34 is sent to a TV signal encoder 38, and can be transmitted via a video output terminal 20 to a monitor device 39 provided outside the camera body 10. The system control circuit 35 is connected to the interface circuit 40, and the interface circuit 40 is connected to the interface connector 21.
It is connected to the. Therefore, the image signal read from the image memory 34 can be transmitted to the computer 41 connected to the interface connector 21. The system control circuit 35 includes a recording medium control circuit 42
Is connected to the image recording device 43 via the. Therefore, the image signal read from the image memory 34 can be recorded on a recording medium M such as an IC memory card mounted on the image recording device 43.
【0016】システムコントロール回路35には、発光
素子制御回路44が接続されている。発光装置14には
発光素子14aと照明レンズ14bが設けられ、発光素
子14aの発光動作は発光素子制御回路44によって制
御される。発光素子14aは測距光であるレーザ光を照
射するものであり、このレーザ光は照明レンズ14bを
介して被計測物体に照射される。被計測物体において反
射した光は撮影レンズ11に入射する。この光をCCD
28によって検出することにより、後述するように被計
測物体の3次元画像が計測される。A light emitting element control circuit 44 is connected to the system control circuit 35. The light emitting device 14 is provided with a light emitting element 14a and an illumination lens 14b, and the light emitting operation of the light emitting element 14a is controlled by a light emitting element control circuit 44. The light emitting element 14a irradiates a laser beam as a distance measuring beam, and this laser beam is radiated to an object to be measured via an illumination lens 14b. Light reflected from the object to be measured enters the photographing lens 11. This light is transferred to the CCD
The detection by 28 measures a three-dimensional image of the measured object as described later.
【0017】システムコントロール回路35には、レリ
ーズスイッチ15、モード切替ダイヤル17、V/Dモ
ード切替スイッチ18から成るスイッチ群45と、液晶
表示パネル46とが接続されている。The system control circuit 35 is connected to a switch group 45 including a release switch 15, a mode switching dial 17, and a V / D mode switching switch 18, and a liquid crystal display panel 46.
【0018】図3および図4を参照して、本実施形態に
おける距離測定の原理を説明する。なお図4において横
軸は時間tである。Referring to FIGS. 3 and 4, the principle of distance measurement in the present embodiment will be described. In FIG. 4, the horizontal axis is time t.
【0019】距離測定装置Bから出力された測距光は被
計測物体Sにおいて反射し、図示しないCCDによって
受光される。測距光は所定のパルス幅Hを有するパルス
状の光であり、したがって被計測物体Sからの反射光
も、同じパルス幅Hを有するパルス状の光である。また
反射光のパルスの立ち上がりは、測距光のパルスの立ち
上がりよりも時間δ・t(δは遅延係数)だけ遅れる。
測距光と反射光は距離計測装置Tと被計測物体Sの間の
2倍の距離rを進んだことになるから、その距離rは r=δ・t・C/2 ・・・(1) により得られる。ただしCは光速である。The distance measuring light output from the distance measuring device B is reflected by the measured object S and received by a CCD (not shown). The distance measuring light is a pulsed light having a predetermined pulse width H. Therefore, the reflected light from the measured object S is also a pulsed light having the same pulse width H. The rise of the reflected light pulse is delayed by a time δ · t (δ is a delay coefficient) from the rise of the distance measuring light pulse.
Since the distance measuring light and the reflected light have traveled twice the distance r between the distance measuring device T and the measured object S, the distance r is r = δ · t · C / 2 (1) ). Where C is the speed of light.
【0020】例えば測距光のパルスの立ち上がりから反
射光を検知可能な状態に定め、反射光のパルスが立ち下
がる前に検知不可能な状態に切換えるようにすると、す
なわち反射光検知期間Tを設けると、この反射光検知期
間Tにおける受光量Aは距離rの関数である。すなわち
受光量Aは、距離rが大きくなるほど(時間δ・tが大
きくなるほど)小さくなる。For example, a state in which reflected light can be detected from the rise of the pulse of distance measuring light is determined, and the state is switched to an undetectable state before the reflected light pulse falls, that is, a reflected light detection period T is provided. And the received light amount A during the reflected light detection period T is a function of the distance r. That is, the light receiving amount A decreases as the distance r increases (the time δ · t increases).
【0021】本実施形態では上述した原理を利用して、
CCD28に設けられ、2次元的に配列された複数のフ
ォトダイオード(光電変換素子)においてそれぞれ受光
量Aを検出することにより、カメラ本体10から被計測
物体Sの表面の各点までの距離をそれぞれ検出し、被計
測物体Sの表面形状に関する3次元画像のデータを一括
して入力している。In the present embodiment, utilizing the above-described principle,
The distance from the camera body 10 to each point on the surface of the object S to be measured is detected by detecting the amount of received light A at each of a plurality of photodiodes (photoelectric conversion elements) provided on the CCD 28 and arranged two-dimensionally. The data of the three-dimensional image relating to the surface shape of the measured object S is detected and input at a time.
【0022】図5は、CCD28に設けられるフォトダ
イオード51と垂直転送部52の配置を示す図である。
図6は、CCD28を基板53に垂直な平面で切断して
示す断面図である。このCCD28は従来公知のインタ
ーライン型CCDであり、不要電荷の掃出しにVOD
(縦型オーバーフロードレイン)方式を用いたものであ
る。FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the photodiode 51 and the vertical transfer unit 52 provided on the CCD 28.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the CCD 28 cut along a plane perpendicular to the substrate 53. This CCD 28 is a conventionally known interline type CCD, and uses a VOD for sweeping out unnecessary charges.
(Vertical overflow drain) method.
【0023】フォトダイオード51と垂直転送部(信号
電荷保持部)52はn型基板53の面に沿って形成され
ている。フォトダイオード51は2次元的に格子状に配
列され、垂直転送部52は所定の方向(図5において上
下方向)に1列に並ぶフォトダイオード51に隣接して
設けられている。垂直転送部52は、1つのフォトダイ
オード51に対して4つの垂直転送電極52a,52
b,52c,52dを有している。したがって垂直転送
部52では、4つのポテンシャルの井戸が形成可能であ
り、従来公知のように、これらの井戸の深さを制御する
ことによって、信号電荷をCCD28から出力すること
ができる。なお、垂直転送電極の数は目的に応じて自由
に変更できる。The photodiode 51 and the vertical transfer section (signal charge holding section) 52 are formed along the surface of the n-type substrate 53. The photodiodes 51 are two-dimensionally arranged in a lattice, and the vertical transfer units 52 are provided adjacent to the photodiodes 51 arranged in a line in a predetermined direction (vertical direction in FIG. 5). The vertical transfer unit 52 includes four vertical transfer electrodes 52 a and 52 for one photodiode 51.
b, 52c and 52d. Therefore, in the vertical transfer section 52, four potential wells can be formed, and signal charges can be output from the CCD 28 by controlling the depths of these wells as is conventionally known. The number of vertical transfer electrodes can be freely changed according to the purpose.
【0024】基板53の表面に形成されたp型井戸の中
にフォトダイオード51が形成され、p型井戸とn型基
板53の間に印加される逆バイアス電圧によってp型井
戸が完全空乏化される。この状態において、入射光(被
計測物体からの反射光)の光量に応じた電荷がフォトダ
イオード51において蓄積される。基板電圧Vsub を所
定値以上に大きくすると、フォトダイオード51に蓄積
した電荷は、基板53側に掃出される。これに対し、転
送ゲート部54に電荷転送信号(電圧信号)が印加され
たとき、フォトダイオード51に蓄積した電荷は垂直転
送部52に転送される。すなわち電荷掃出し信号によっ
て電荷を基板53側に掃出した後、フォトダイオード5
1に蓄積した信号電荷を、電荷転送信号によって垂直転
送部52側に転送することにより、いわゆる電子シャッ
タ動作が実現される。The photodiode 51 is formed in a p-type well formed on the surface of the substrate 53, and the p-type well is completely depleted by a reverse bias voltage applied between the p-type well and the n-type substrate 53. You. In this state, a charge corresponding to the amount of incident light (reflected light from the measured object) is accumulated in the photodiode 51. When the substrate voltage Vsub is increased to a predetermined value or more, the electric charge accumulated in the photodiode 51 is discharged to the substrate 53 side. On the other hand, when a charge transfer signal (voltage signal) is applied to the transfer gate unit 54, the charges accumulated in the photodiode 51 are transferred to the vertical transfer unit 52. That is, after the charges are discharged to the substrate 53 side by the charge discharge signal, the photodiode 5
The so-called electronic shutter operation is realized by transferring the signal charges accumulated in 1 to the vertical transfer unit 52 side by a charge transfer signal.
【0025】図7は、被計測物体の表面の各点までの距
離に関するデータを検出する距離情報検出動作のタイミ
ングチャートである。図1、図2、図5〜図7を参照し
て距離情報検出動作を説明する。FIG. 7 is a timing chart of a distance information detecting operation for detecting data relating to the distance to each point on the surface of the measured object. The operation of detecting distance information will be described with reference to FIGS.
【0026】垂直同期信号S1の出力に同期して電荷掃
出し信号(パルス信号)S2が出力され、これによりフ
ォトダイオード51に蓄積していた不要電荷が基板53
の方向に掃出される。電荷掃出し信号S2の出力の終了
と同時に発光装置14が起動され、一定のパルス幅を有
するパルス状の測距光S3が出力される。測距光S3は
被計測物体において反射し、CCD28に入射する。す
なわちCCD28によって被計測物体からの反射光S4
が受光される。測距光S3の出力から一定時間が経過し
たとき、電荷転送信号(パルス信号)S5が出力され、
これによりフォトダイオード51に蓄積された電荷が垂
直転送部52に転送される。なお、電荷転送信号S5の
出力は、測距光の出力の終了よりも前に行なわれる。An electric charge sweeping signal (pulse signal) S2 is output in synchronization with the output of the vertical synchronizing signal S1, whereby unnecessary charges accumulated in the photodiode 51 are removed from the substrate 53.
In the direction of The light emitting device 14 is activated simultaneously with the end of the output of the charge sweeping signal S2, and the pulse-shaped ranging light S3 having a constant pulse width is output. The distance measuring light S3 is reflected by the object to be measured and enters the CCD 28. That is, the reflected light S4 from the object to be measured by the CCD 28
Is received. When a certain time has elapsed from the output of the distance measuring light S3, a charge transfer signal (pulse signal) S5 is output,
Thereby, the charges accumulated in the photodiode 51 are transferred to the vertical transfer unit 52. The output of the charge transfer signal S5 is performed before the end of the output of the ranging light.
【0027】このように電荷掃出し信号S2の出力の終
了から電荷転送信号S5の出力開始までの期間TU1の
間、フォトダイオード51には、被計測物体までの距離
に対応した信号電荷が蓄積される。すなわち測距光S3
が出力される期間TS と電荷蓄積期間TU1は同時に開始
するが、電荷蓄積期間TU1の方が早く終了し、反射光S
4の一部のみがCCD28によって検知され、検知され
た光によって生じる信号電荷S6は被計測物体までの距
離に対応している。換言すれば、被計測物体からの反射
光S4のうち、電荷蓄積期間TU1内にフォトダイオード
51に到達した光に対応した信号電荷S6がフォトダイ
オード51に蓄積される。この信号電荷S6は、電荷転
送信号S5によって垂直転送部52に転送される。なお
測距光S3の出力期間TS は電荷蓄積期間TU1よりも早
く開始してもよい。As described above, during the period T U1 from the end of the output of the charge sweep signal S2 to the start of the output of the charge transfer signal S5, signal charges corresponding to the distance to the object to be measured are accumulated in the photodiode 51. You. That is, the distance measuring light S3
Although but the period T S and the charge accumulation period T U1 output is started at the same time, completed faster towards the charge accumulation period T U1, reflected light S
4 is detected by the CCD 28, and the signal charge S6 generated by the detected light corresponds to the distance to the measured object. In other words, of the reflected light S4 from the measured object, the signal charge S6 corresponding to the light that has reached the photodiode 51 during the charge storage period TU1 is stored in the photodiode 51. This signal charge S6 is transferred to the vertical transfer unit 52 by the charge transfer signal S5. Note that the output period T S of the distance measurement light S3 may start earlier than the charge accumulation period T U1 .
【0028】電荷転送信号S5の出力から一定時間が経
過した後、再び電荷掃出し信号S2が出力され、垂直転
送部52への信号電荷の転送後にフォトダイオード51
に蓄積された不要電荷が基板53の方向へ掃出される。
すなわち、フォトダイオード51において新たに信号電
荷の蓄積が開始する。そして、上述したのと同様に、電
荷蓄積期間TU1が経過したとき、信号電荷は垂直転送部
52へ転送される。After a predetermined time has passed from the output of the charge transfer signal S5, the charge sweeping signal S2 is output again, and after the transfer of the signal charge to the vertical transfer section 52, the photodiode 51
Unnecessary charges accumulated in the substrate 53 are swept toward the substrate 53.
That is, accumulation of signal charges in the photodiode 51 is newly started. Then, as described above, when the charge accumulation period T U1 has elapsed, the signal charge is transferred to the vertical transfer unit 52.
【0029】このような信号電荷S6の垂直転送部53
への転送動作は、次の垂直同期信号S1が出力されるま
で、繰り返し実行される。これにより垂直転送部52に
おいて、信号電荷S6が積分され、1フィールドの期間
(2つの垂直同期信号S1によって挟まれる期間)に積
分された信号電荷S6は、その期間被計測物体が静止し
ていると見做せれば、被計測物体までの距離情報に対応
している。The vertical transfer section 53 of such signal charges S6
Is repeatedly executed until the next vertical synchronization signal S1 is output. As a result, in the vertical transfer unit 52, the signal charge S6 is integrated, and in the signal charge S6 integrated during the period of one field (the period sandwiched between the two vertical synchronization signals S1), the measured object is stationary during that period. If it can be considered, it corresponds to the distance information to the measured object.
【0030】以上説明した信号電荷S6の検出動作は1
つのフォトダイオード51に関するものであり、全ての
フォトダイオード51においてこのような検出動作が行
なわれる。1フィールドの期間の検出動作の結果、各フ
ォトダイオード51に隣接した垂直転送部52の各部位
には、そのフォトダイオード51によって検出された距
離情報が保持される。この距離情報は垂直転送部52に
おける垂直転送動作におよび図示しない水平転送部にお
ける水平転送動作によってCCD28から出力され、被
計測物体の3次元画像データとして、3次元画像入力装
置の外部に取り出される。The operation of detecting the signal charge S6 described above is 1
One of the photodiodes 51 performs such a detection operation in all the photodiodes 51. As a result of the detection operation in one field period, the distance information detected by the photodiode 51 is held in each part of the vertical transfer unit 52 adjacent to each photodiode 51. This distance information is output from the CCD 28 by the vertical transfer operation in the vertical transfer unit 52 and the horizontal transfer operation in the horizontal transfer unit (not shown), and is taken out of the three-dimensional image input device as three-dimensional image data of the measured object.
【0031】図8は距離情報検出動作と2次元画像の撮
影動作とを実行するプログラムのフローチャートであ
る。図1、図2、図5、図7および図8を参照して、こ
れらの動作を説明する。FIG. 8 is a flowchart of a program for executing a distance information detecting operation and a two-dimensional image photographing operation. These operations will be described with reference to FIGS. 1, 2, 5, 7, and 8.
【0032】ステップ101においてレリーズスイッチ
15が全押しされていることが確認されるとステップ1
02が実行され、ビデオ(V)モードと距離測定(D)
モードのいずれが選択されているかが判定される。これ
らのモード間における切替はV/Dモード切替スイッチ
18を操作することによって行なわれる。When it is confirmed in step 101 that the release switch 15 is fully depressed, step 1 is executed.
02 is executed, video (V) mode and distance measurement (D)
It is determined which of the modes is selected. Switching between these modes is performed by operating the V / D mode switch 18.
【0033】Dモードが選択されているとき、ステップ
103において垂直同期信号S1が出力されるとともに
測距光制御が開始される。すなわち発光装置14が駆動
され、パルス状の測距光S3が断続的に出力される。次
いでステップ104が実行され、CCD28による検知
制御が開始される。すなわち距離情報検出動作が開始さ
れ、電荷掃出し信号S2と電荷転送信号S5が交互に出
力されて、距離情報の信号電荷S6が垂直転送部52に
おいて積分される。When the D mode is selected, in step 103, the vertical synchronizing signal S1 is output and the ranging light control is started. That is, the light emitting device 14 is driven, and the pulse-shaped ranging light S3 is output intermittently. Next, step 104 is executed, and the detection control by the CCD 28 is started. That is, the distance information detection operation is started, the charge sweeping signal S2 and the charge transfer signal S5 are alternately output, and the signal charge S6 of the distance information is integrated in the vertical transfer unit 52.
【0034】ステップ105では、距離情報検出動作の
開始から1フィールド期間が終了したか否か、すなわち
新たに垂直同期信号S1が出力されたか否かが判定され
る。1フィールド期間が終了するとステップ106へ進
み、距離情報の信号電荷S6がCCD28から出力され
る。この信号電荷S6はステップ107において画像メ
モリ34に一時的に記憶される。ステップ108では測
距光制御がオフ状態に切換えられ、発光装置14の発光
動作が停止する。In step 105, it is determined whether one field period has elapsed from the start of the distance information detection operation, that is, whether a new vertical synchronizing signal S1 has been output. When one field period ends, the routine proceeds to step 106, where the signal charge S6 of the distance information is output from the CCD. This signal charge S6 is temporarily stored in the image memory 34 in step 107. In step 108, the ranging light control is switched to the off state, and the light emitting operation of the light emitting device 14 is stopped.
【0035】ステップ109では、ステップ103〜1
08において得られた距離情報を用いて距離測定(D)
データの演算処理が行なわれ、ステップ110において
Dデータが出力されてこのプログラムは終了する。In step 109, steps 103 to 1
08 Distance measurement using the distance information obtained in (D)
Data processing is performed, and in step 110, D data is output, and this program ends.
【0036】一方、ステップ102においてVモードが
選択されていると判定されたとき、ステップ111にお
いて測距光制御がオフ状態に切換えられる。すなわちV
モードでは測距光の照射が禁止される。ステップ112
では、CCD28による通常の撮影動作(CCDビデオ
制御)がオン状態に定められ、2次元画像の撮影が行な
われて、このプログラムは終了する。On the other hand, when it is determined in step 102 that the V mode has been selected, in step 111, the distance measuring light control is switched to the off state. That is, V
In the mode, irradiation of distance measuring light is prohibited. Step 112
Then, the normal photographing operation (CCD video control) by the CCD 28 is set to the ON state, a two-dimensional image is photographed, and the program ends.
【0037】以上のように本実施形態によれば、被計測
物体の3次元形状を計測する距離情報検出動作と、被計
測物体の2次元画像の撮影動作とを選択的に実行するこ
とができる。そして撮影動作時には測距光(赤外レーザ
光)の発光が禁止されるので、電力消費を抑えることが
できる。As described above, according to the present embodiment, the distance information detecting operation for measuring the three-dimensional shape of the measured object and the photographing operation of the two-dimensional image of the measured object can be selectively executed. . Since the emission of distance measuring light (infrared laser light) is prohibited during the photographing operation, power consumption can be suppressed.
【0038】また本実施形態によれば、光シャッタを必
要としないので、3次元画像入力装置を小型化すること
ができ、かつ安価に製造することができる。また本実施
形態は、被計測物体までの距離を1回測定するために多
数の電荷掃出し信号(パルス信号)を出力して信号電荷
S6を積分するように構成されているので、十分に大き
い出力を得ることができる。Further, according to the present embodiment, since no optical shutter is required, the three-dimensional image input device can be reduced in size and can be manufactured at low cost. In addition, the present embodiment is configured to output a large number of charge sweeping signals (pulse signals) to measure the distance to the object to be measured once and integrate the signal charge S6, so that a sufficiently large output is obtained. Can be obtained.
【0039】さらに本実施形態によれば、被計測物体に
対して測距光を走査することなく、被計測物体の表面形
状に関する3次元画像のデータ、すなわち距離情報を一
括して計測することができる。したがって被計測物体の
3次元画像を得るまでの時間を大幅に短縮することが可
能となる。Further, according to the present embodiment, it is possible to collectively measure the data of the three-dimensional image relating to the surface shape of the measured object, that is, the distance information, without scanning the measured object with the distance measuring light. it can. Therefore, it is possible to greatly reduce the time required to obtain a three-dimensional image of the measured object.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被計測物
体の3次元形状等を検出するとともに2次元画像を撮影
することが可能であり、電力消費をできるだけ抑えるこ
とができる画像入力装置が得られる。As described above, according to the present invention, it is possible to detect a three-dimensional shape of a measured object and to capture a two-dimensional image, and to reduce power consumption as much as possible. Is obtained.
【図1】本発明の一実施形態である画像入力装置を備え
たカメラの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a camera provided with an image input device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示すカメラの回路構成を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the camera shown in FIG.
【図3】測距光による距離測定の原理を説明するための
図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of distance measurement using ranging light.
【図4】測距光、反射光、ゲートパルス、およびCCD
が受光する光量分布を示す図である。FIG. 4 Distance measuring light, reflected light, gate pulse, and CCD
FIG. 4 is a diagram showing a distribution of the amount of light received by the light source.
【図5】CCDに設けられるフォトダイオードと垂直転
送部の配置を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an arrangement of a photodiode and a vertical transfer unit provided in a CCD.
【図6】CCDを基板に垂直な平面で切断して示す断面
図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the CCD cut along a plane perpendicular to the substrate.
【図7】被計測物体までの距離に関するデータを検出す
る距離情報検出動作のタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart of a distance information detecting operation for detecting data relating to a distance to an object to be measured.
【図8】距離情報検出動作と2次元画像の撮影動作を実
行するプログラムのフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of a program for executing a distance information detecting operation and a two-dimensional image photographing operation.
10 カメラ本体 14 発光装置 15 レリーズスイッチ S 被計測物体 10 Camera body 14 Light emitting device 15 Release switch S Object to be measured
Claims (9)
ともに、前記被計測物体からの反射光を検出することに
よって、前記被計測物体までの距離を計測する測距手段
と、 前記被計測物体の2次元画像を撮影する撮影手段と、 前記測距手段と撮影手段の一方を選択的に駆動すること
ができる制御手段とを備えたことを特徴とする画像入力
装置。A distance measuring unit that irradiates a distance measurement light to the object to be measured and detects a reflected light from the object to be measured to measure a distance to the object to be measured; An image input apparatus comprising: a photographing unit that photographs a two-dimensional image of a measurement object; and a control unit that can selectively drive one of the distance measuring unit and the photographing unit.
るとき、前記測距光の照射を禁止することを特徴とする
請求項1に記載の画像入力装置。2. The image input apparatus according to claim 1, wherein the control unit prohibits the irradiation of the distance measuring light when driving the photographing unit.
荷が蓄積する複数の光電変換素子と、 前記光電変換素子に隣接して設けられた信号電荷保持部
と、 前記光電変換素子に蓄積した不要電荷を前記光電変換素
子から掃出してその動作を中止することにより、前記光
電変換素子における信号電荷の蓄積動作を開始させる蓄
積電荷掃出手段と、 前記光電変換素子に蓄積した信号電荷を前記信号電荷保
持部に転送する信号電荷転送手段と、 前記蓄積電荷掃出手段と前記信号電荷転送手段とを交互
に駆動することにより前記信号電荷保持部において前記
信号電荷を積分する信号電荷積分手段とを備えたことを
特徴とする請求項1に記載の画像入力装置。3. A light source for irradiating the object to be measured with distance measuring light, and a plurality of photoelectric conversion elements receiving reflected light from the object to be measured and accumulating charges corresponding to the amount of received light. And a signal charge holding unit provided adjacent to the photoelectric conversion element, and a signal in the photoelectric conversion element by sweeping unnecessary charges accumulated in the photoelectric conversion element from the photoelectric conversion element and stopping the operation. A stored charge sweeping means for starting a charge storage operation; a signal charge transferring means for transferring the signal charge stored in the photoelectric conversion element to the signal charge holding unit; a storage charge sweeping means and the signal charge transferring means 2. The image input device according to claim 1, further comprising: signal charge integration means for integrating the signal charge in the signal charge holding unit by alternately driving the signal charge.
かつ2次元的に配列されることを特徴とする請求項3に
記載の画像入力装置。4. The photoelectric conversion element is of a charge storage type,
The image input device according to claim 3, wherein the image input device is arranged two-dimensionally.
れ、前記蓄積電荷掃出手段が不要電荷を前記基板側に掃
出すことを特徴とする請求項4に記載の画像入力装置。5. The image input device according to claim 4, wherein said photoelectric conversion element is formed along a substrate, and said accumulated charge sweeping means sweeps out unnecessary charges toward said substrate.
次元画像入力装置の外部に出力するための垂直転送部で
あることを特徴とする請求項3に記載の画像入力装置。6. The signal charge holding section reduces the signal charge by three.
The image input device according to claim 3, wherein the image input device is a vertical transfer unit for outputting to the outside of the three-dimensional image input device.
縦型オーバフロードレイン構造のインターライン型CC
Dとして構成されることを特徴とする請求項3に記載の
画像入力装置。7. The photoelectric conversion element and a signal charge holding unit,
Interline CC with vertical overflow drain structure
The image input device according to claim 3, wherein the image input device is configured as D.
れ、前記不要電荷を掃出すための電荷掃出し信号と、前
記信号電荷転送手段によって出力され、前記信号電荷を
転送するための電荷転送信号とがそれぞれパルス信号で
あることを特徴とする請求項3に記載の画像入力装置。8. A charge sweeping signal output by the accumulated charge sweeping means and sweeping out the unnecessary charge, and a charge transfer signal output by the signal charge transferring means and transferring the signal charge. The image input device according to claim 3, wherein each of the image input devices is a pulse signal.
するパルス状の測距光が出力され、前記電荷掃出し信号
が出力されてから前記電荷転送信号が出力されるまでの
第1の電荷蓄積期間中、前記測距光のパルスが出力され
ることによって、距離情報に対応した信号電荷が前記信
号電荷保持部において積分されることを特徴とする請求
項8に記載の画像入力装置。9. A first charge accumulation period from when the light source outputs pulse-shaped ranging light having a predetermined pulse width and when the charge sweep signal is output until the charge transfer signal is output. 9. The image input device according to claim 8, wherein the signal charge corresponding to the distance information is integrated in the signal charge holding unit by outputting the pulse of the distance measuring light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10183719A JP2000023014A (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Image input device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10183719A JP2000023014A (en) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | Image input device |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=16140769
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000023014A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002296032A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Topcon Corp | Position detector |
JP2010091378A (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | Image acquisition device and method of acquiring image |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP10183719A patent/JP2000023014A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002296032A (en) * | 2001-03-29 | 2002-10-09 | Topcon Corp | Position detector |
JP2010091378A (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | Image acquisition device and method of acquiring image |
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