認識装置
【課題】認識対象である被検査体が動いているときでも、認識精度が高い認識装置を提供する。
【解決手段】被検査体の移動を一軸方向に限定されるように支持し、
被検査体検出手段（４１）の第１のセンサ（９）、第２のセンサ（１０）の順で
被検査体通過の検出を行い、算出した被検査体の移動速度から像ぶれ補正を行う際の電荷転送量（Ｐｎ）と電荷蓄積時間分割数（Ｎ）を決定し、像ぶれ補正を実施する。
【解決手段】被検査体の移動を一軸方向に限定されるように支持し、
被検査体検出手段（４１）の第１のセンサ（９）、第２のセンサ（１０）の順で
被検査体通過の検出を行い、算出した被検査体の移動速度から像ぶれ補正を行う際の電荷転送量（Ｐｎ）と電荷蓄積時間分割数（Ｎ）を決定し、像ぶれ補正を実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子を用いた認識装置に関し、より詳細には、静止画向けの像ぶれ補正機能を有し、像ぶれを軽減した静止画撮像が可能な認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年情報処理の分野においては、本人認証を目的として個人の指紋などの生体情報をデジタル方式のカメラで撮像した画像に画像処理を施し、蓄積済みの他の指紋データと照合したり、本人の写真が載ったパスポートや２次元コードが貼付されたカード、文字が印刷された紙などの非生体情報を同じくデジタル方式のカメラで撮像し、撮像画像に画像処理を施すことにより情報認識を行っている。
【０００３】
１次元のバーコードはラインセンサで認識が可能であるため１つのセル（白と黒のラインで表される２値データ）の検出のためには３×３画素以上の画像領域で可能であるが、より多くの情報を含有する２次元コードを認識するためにはコード領域全てを撮像することが必要となる。２次元コード認識や指紋認識、文字認識を行うには、認識に必要な領域の画像をＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子を用いて撮像する必要があり、撮像時に被写体となる被検査体としての指やカードが動いてしまうことにより、記録画像にぶれが発生して認識精度が低下することがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された認識装置は、ベルトコンベア上に搭載された被検査体としての製品などに貼付されたバーコードをＣＣＤイメージセンサ（カメラ）で読み取ることにより製品の種類や仕向け先を判別するものであるが、ベルトコンベアが移動することに起因する記録画像ぶれを抑圧するため、ベルトコンベアの移動速度を高速とする場合は、認識精度は一定を確保しつつ製品の移動量に対する撮像面上に投影された製品像の移動量が最小となるように製品とカメラを遠ざけるように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６７２２５号公報（第１−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の認識装置では、読み取るコードは１次元バーコードであり、そのため、読み取り方向は横方向（白黒ラインと交差する方向）であって、認識領域は５画素幅以上の画像切り出し領域でよく、そのために被検査体としての製品とカメラを遠ざけることが可能であった。読み取りコードが２次元コードの場合は、読み取り方向は横方向と縦方向の２方向であるため、より多くの画像認識領域を必要とする。そのため、１次元バーコードを用いる場合に比べて、被検査体とカメラを近づける必要がある。被検査体とカメラを近づけると、像ぶれを抑制するためにベルトコンベアの移動速度を低速にする必要があり、設備の処理能力を低下させる原因となる。
【０００７】
また、被検査体とカメラとを近づけることなく、ベルトコンベアの速度を高速に保つためには、ＣＣＤイメージセンサの画素数を増加させれば良いが、固体撮像素子変更によるコストの上昇と装置の大型化を伴う。
【０００８】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、特殊な機構やメモリを必要とせずに像ぶれ補正を実施することにより、小型で低コストの、非接触型の認識装置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】
【０００９】
本発明は、
移動する被検査体が所定の撮像位置を通過するときに、該被検査体からの光を受けて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を転送する転送部とを備えた固体撮像素子と、
前記被検査体が前記撮像位置に達する前に順に通過する第１の位置及び第２の位置において、前記被検査体の通過を検出する被検査体検出手段と、
前記被検査体検出手段より検出した第１の位置の検出信号及び第２の位置の検出信号をもとに、前記固体撮像素子の撮像面上での像ぶれ量を推定し、像ぶれ補正を行うタイミングを決定する演算制御手段と、
前記推定された像ぶれ量に応じて該像ぶれを打ち消すように、前記光電変換部で生成された電荷を前記転送部内で転送させながら、電荷蓄積を行っての画像電荷を形成させる撮像素子駆動手段とを備えた
ことを特徴とする認識装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特殊な機構やメモリを必要とせずに固体撮像素子内で像ぶれ補正を実施することにより小型で低コスト、かつ精度の高い認識装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における認識装置の基本構成を示す図である。図１に示すように、この認識装置は、非接触型のものであり、レンズ１と、固体撮像素子２と、アナログ信号処理部３と、画素信号Ａ／Ｄ変換部４と、信号処理部５と、表示手段６と、ＣＰＵ７と、タイミングジェネレータ８と、第１のセンサ９と、第２のセンサ１０と、積算部１１と、レンズ駆動部１２とを有する。
【００１２】
レンズ１と固体撮像素子２とで撮像部６０が構成される。レンズ１を通して入射した被検査体の光学像（被写体像）は固体撮像素子２で光電変換される。このレンズ１は焦点距離が可変なズームレンズとして機能する。レンズ駆動部１２からの制御信号によって、レンズ１は光軸１ｘ上で前後へ移動し、焦点距離を連続的に変えることができる。この制御信号はＣＰＵ７から出力される。
【００１３】
固体撮像素子２は、例えばＣＣＤイメージセンサで構成され、図２に示すように、複数の光電変換素子列２０を有する光電変換部１９と、それぞれ光電変換素子列２０に対応し、光電変換素子列２０に隣接して設けられた複数の垂直転送部２２と、光電変換素子列２０と垂直転送部２２の間に位置する読み出しゲート部２４と、水平転送部２７と、出力増幅器２８とを有する。
各光電変換素子列２０は、撮像画面上の第１の方向、例えば垂直方向に列をなす複数の画素位置に配置され、被検査体からの光を、レンズ１を介して受けて、光電変換を行なう複数の光電変換素子２１を有する。
【００１４】
各垂直転送部２２は、対応する光電変換素子列２０の光電変換素子２１にそれぞれ対応して設けられ、対応する光電変換素子２１で蓄積された電荷が、読み出しゲート部２４のそれぞれの読み出しゲート２５を介して転送され、かつ相互間で垂直方向に電荷の転送を行う複数の転送素子２３から成る。
水平転送部２７は、垂直転送部２２で転送され、垂直転送部２２から出力された電荷を受けて、第１の方向と直交する第２の方向、例えば水平方向に転送する。
出力増幅器２８は、水平転送部２７を転送され、水平転送部２７から出力された電荷を増幅して出力する。
【００１５】
光電変換部１９の光電変換素子２１における光電変換によって、光の強さに応じた量の電荷が蓄積され、読み出しパルスＴＧによって、電荷が読み出しゲート部２４を介して垂直転送部２２に取り出され、４相のパルスφＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４から成る垂直転送パルスＶＤＰによって水平転送部２７方向へ逐次転送される。水平転送部２７では１ライン分の画素が入るたびに２相のパルスφＨ１、φＨ２から成る水平転送パルスＨＤＰによって水平方向に電荷の転送を行ない、出力増幅器２８で信号電圧に変換して信号を出力する。
【００１６】
本願では簡単のため、垂直転送部２２内の転送を単に「垂直転送」と言い、水平転送部２７内の転送を単に「水平転送」と言うことがある。
【００１７】
上記の垂直転送パルスＶＤＰによって、垂直転送部２２内の電荷を水平転送部２７に向けた方向（図２の垂直転送部２２内の矢印ＦＷの方向。以下「順方向」と呼ぶことがある）へ転送するだけではなく、水平転送部２７とは反対の方向（図２の垂直転送部２２内の矢印ＦＷと反対方向。以下「逆方向」と呼ぶことがある）へ転送することも可能である。また、垂直転送パルスＶＤＰを印加しない時は、垂直転送部２２は読み出しゲート部２４を介して垂直転送部２２に取り出された電荷を、垂直転送部２２内で順方向にも逆方向にも移動させず、取り出された位置に保持することができる。
【００１８】
垂直転送部２２の各転送素子２３は、内部に保持されている電荷と、対応する光電変換素子２１から転送される電荷とを加算する。
【００１９】
図３は、図２における縦方向に並んだ４画素を拡大して示す図である。符号ＰＸは一つの画素を示す。各画素は、光電変換素子２１、読み出しゲート２５ならびに転送素子２３を備える。本実施の形態では４相の垂直転送パルスＶＤＰを用いており、１画素あたり４個の電極２６ａ〜２６ｄが存在する。光電変換素子２１にて光電変換されて蓄積された電荷は、読み出しゲート２５を介して転送素子２３に読み出される。以下に述べるように、４相の垂直転送パルスＶＤＰの電圧を所定の時系列で変化させることにより、垂直転送部２２内の電荷を所望の画素数分だけ順方向にも、逆方向にも転送することができる。
【００２０】
固体撮像素子２は色フィルタを備えない白黒センサであっても良く、また、例えば図４に示すベイヤ型に配置された色ファイルタを備えたカラーセンサであってもよい。色ファイルタを備えたカラーセンサでは、固体撮像素子の光電変換部１９の光電変換素子２１は、それぞれ異なる色の色フィルタで覆われ、該色フィルタが所定の繰り返しパターンで周期的に配列されている。ベイヤ型の色フィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色フィルタであり、Ｒ、Ｇ、Ｂの色フィルタで覆われた光電変換素子からは、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号が得られる。図４で、符号Ｈは、撮像画面上の横軸、即ち水平方向軸を示し、水平方向軸に沿う１、２、…ｍは水平方向軸上の座標値を表し、符号Ｖは、撮像画面上の縦軸、即ち垂直方向軸を示し、垂直方向軸に沿う１、２、…ｎは垂直方向軸上の座標値を表す。
【００２１】
ベイヤ型配列の場合には、図４に示すように、緑Ｇが市松状に配置され、その他の部分に赤Ｒ及び青Ｂが線順次に配置されている。例えば図４の３列目（Ｈ＝３）に注目すると、その画素の並びは上から下に向かってＲ、Ｇ、Ｒ、Ｇ、・・・、Ｇのようになっており、Ｒ画素、Ｇ画素ともに１画素おきに並んでいる。
【００２２】
そのため、後述のように分割した電荷蓄積期間（「分割蓄積期間」と言う）ごとに垂直転送部２２内で電荷を移動する際の移動量が順方向または逆方向に奇数画素分である場合、例えば移動させたＲ画素の電荷にＧ画素の電荷を加算することになったり、移動させたＧ画素の電荷にＲ画素の電荷を加算することになり、適切ではない。同じ色の画素の信号電荷同士を加算するためには、電荷の移動量を偶数画素分とする必要がある。そのため、本発明では上記したように、分割蓄積期間ごとの電荷移動量を色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する最小画素数としている。固体撮像素子２として色フィルタを備えない白黒センサを用いる場合は分割蓄積期間ごとの電荷移動量は１画素（１ライン）となる。
【００２３】
再び図１を参照し、固体撮像素子２として色フィルタを備えたカラー型のものを使用した場合の信号処理系統について述べる。固体撮像素子２から得られるＲ、Ｇ、Ｂの出力信号（画素信号）は、アナログ信号処理部３において、相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）ならびに自動利得制御増幅処理（ＡＧＣ）が施される。
固体撮像素子２に供給される、読み出しパルスＴＧ、垂直転送パルスＶＤＰ、及び水平転送パルスＨＤＰ、並びに後述のオーバーフロードレインパルスＯＦＤ（これらを総称して「固体撮像素子の駆動用パルス」と呼ぶことがある）、並びにアナログ信号処理部３に供給されるＣＤＳのためのサンプリングパルスＤＳＰは、タイミングジェネレータ８によって供給される。これらのパルスの発生のタイミングは、ＣＰＵ７によって制御される。また、アナログ信号処理部３におけるＡＧＣも、ＣＰＵ７からの制御信号によって行われる。
【００２４】
アナログ信号処理部３の出力信号は、画素信号Ａ／Ｄ変換部４にてデジタル信号に変換された後、信号処理部５にて映像信号処理され、表示手段６において表示可能な映像信号になる。信号処理部５では、ＲＧＢ信号から輝度色差信号（ＹＣｂＣｒ）への変換、ホワイトバランス補正、γ（ガンマ）補正、色補間処理および輪郭強調補正等の画像処理が行われる。ＬＣＤなどで構成された表示手段６は、信号処理部５から出力された映像信号を表示する。
認識装置の設置や調整に際し、作業者（調整者）は、表示手段６に映る被検査体の画像を見ながら固体撮像素子２の配置やレンズ１の焦点距離などを決める。
【００２５】
第１及び第２のセンサ９及び１０並びに撮像部６０は、例えば図５，図６、図７及び図８のように配置されている。図５は斜視図、図６は図５の線５０に沿う垂直断面図、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図８は部材相互間の距離を示すための概略平面図である。図示の例では、第１のセンサ９は、発光部５１と発光部５１が発する光を受けるように配置された受光部５２とから成る透過型フォトセンサ（フォトインタラプタ）で構成され、第２のセンサ１０は、発光部５３と発光部５３が発する光を受けるように配置された受光部５４とから成る透過型フォトセンサ（フォトインタラプタ）で構成されている。
【００２６】
発光部５１及び５３は、例えば発光ダイオード、例えば赤外線発光ダイオードで構成され、受光部５２及び５４は、例えばフォトトランジスタ、例えば赤外線発光ダイオード５１，５３が発生する光の波長域に感度を有するフォトトランジスタで構成されている。
【００２７】
発光部５１、５３は例えば図５及び図６に示すように第１の保持板５６に保持されて、下向きに光を発するように配置され、受光部５２，５４は第１の保持板５６の下側に第１の保持板５６に平行に配設された第２の保持板５７に保持されて、上からの光を受けるように配置されている。
【００２８】
第１の保持板５６の後側の縁５６ｂと第２の保持板５７の後側の縁５７ｂは、垂直に延びた第３の保持板５８に固定され、第３の保持板５８により連結されている。
第２の保持板５７の手前の縁５７ｃは、第３の保持板５８に平行に形成されて、第２の保持板５７の上面５７ａにあって、該第１の保持板５６の後側及び前側の縁５６ｂ及び５６ｃに平行な線５０の第１の点（第１の位置）５０ａを、第１の発光部５１から発して第１の受光部５２に受けられる、光軸５１ｘに沿う光束が通過し、上記の線５０上の第２の点（第２の位置）５０ｂを、第２の発光部５３から発して第２の受光部５４に受けられる、光軸５２ｘに沿う光束が通過する。さらに上記線５０上の第３の点（第３の位置）５０ｃを、撮像部６０の光軸１ｘ、即ちレンズ１の光軸１ｘが通過する。言い換えると、レンズ１の光軸１ｘは、第１の受光部５２を始点として、第２の受光部５４を終点とするベクトルの延長線上の点（撮像位置）５０ｃを通るものであり、被検査体６１は撮像位置５０ｃを通過するときに固体撮像素子２により撮像されて、固体撮像素子２の撮像面２ａ上に被写体像６１ｚが形成される。被検査体６１が矢印ＭＶの方向に移動すると、これに伴い撮像面２ａ上で被写体像６１ｚが矢印ＺＶの方向（矢印ＭＶと反対の方向）に移動する。
【００２９】
被検査体６１は例えば人の手の指、例えば人さし指（第二指）であり、第二指が、第１の保持板５６と第２の保持板５７の間を矢印ＭＶで示す方向に移動可能であり、また、第１の保持板５６と第２の保持板５７は指一本を通過させるだけの間隔で配設されており、従って指６１の上下方向ＵＤの動きが規制されている。また、図７に示されるように、指先６１ａが、第３の保持板５８の前側の面５８ａに当接し、これにより指６１の前後方向ＬＴの動きが規制されている。
【００３０】
このように、第１、第２及び第３の保持板５６、５７及び５８は、被検査体としての指の動きを一軸方向に、即ち、第１の位置５０ａを始点として、第２の点５０ｂを終点とするベクトルと平行な方向に、制限し案内する手段としての機能を有する。
【００３１】
被検査体が第１の受光部５２の位置（第１の位置）、第２の受光部５４の位置（第２の位置）の順に通過し、その後レンズ１の光軸１ｘ上の位置（撮像位置）５０ｃまで移動したときに被検査体を撮像する。撮像を可能にするため、第２の保持板５７のうちの、レンズ１の光軸１ｘの周囲の部分は、透明な板５７ｄで形成されている。なお、透明な板５７ｄとする代わりに、開口を設けても良い。
【００３２】
第１のセンサ９と第２のセンサ１０とで、後に図９を参照して詳しく説明する被検査体検出手段４１が構成される。
【００３３】
ＣＰＵ７は本撮像システムを総括して制御を行うとともに、各種演算を実施する手段として機能している。信号処理部５からの映像信号データに基づき、自動露光制御（ＡＥ）／自動ホワイトバランス制御（ＡＷＢ）を行うとともに、アナログ信号処理部３に対する増幅利得の設定、タイミングジェネレータ８で生成される固体撮像素子２の駆動用パルスの発生の制御、ならびにレンズ駆動部１２の制御信号の生成を行う。
【００３４】
積算部１１は、信号処理部５から入力される１画面分の映像信号の積算を行う。積算結果は、撮像画像の明るさを表すものであり、ＣＰＵ７はこれに基づいて、オーバーフロードレインパルスＯＦＤの生成を制御し、これにより電荷蓄積時間の制御を行う。
【００３５】
ＣＰＵ７はさらに、図９に示す演算手段４２ａ及び４２ｂの機能をも有する。
演算手段４２ａは、被検査体検出手段４１で被検査体の通過を検出すると、被検査体の第１及び第２のセンサ９、１０間の通過時間（通過時間差）を算出し、撮像位置５０ｃにおける被検査体の移動速度を推定する。例えば、第１及び第２のセンサ９，１０間の距離を通過時間で割ることにより得られる第１及び第２のセンサ９，１０間の平均移動速度を、撮像位置５０ｃにおける移動速度と推定する。
被検査体検出手段４１と演算手段４２ａとで、撮像位置５０ｃにおける被検査体の移動速度を推定する速度推定手段４３が構成されている。
演算手段４２ｂは、推定された移動速度が高いほど像ぶれ補正を行うフレーム期間の電荷蓄積時間の分割数Ｎを多くするよう制御するとともに、像ぶれ補正を開始するタイミングを決定する。このため、第２のセンサ１０の位置（第２の位置）から撮像位置５０ｃまでの距離を上記平均移動速度で割ることにより前記被検査体が第２の位置から撮像位置５０ｃに移動する時間を求め、この時間を、被検査体が第２の位置を通過した時刻（タイミング）に加算することにより、被検査体６１が撮像位置５０ｃを通過する時刻（タイミング）を推定し、このタイミングよりも、推定誤差や固体撮像素子の動作の遅れを考慮した時間余裕分以上前の始まるフレーム期間のタイミングを像ぶれ補正を開始するタイミングと決定する。このような制御により、被検査体の推定移動速度が高いほど、被検査体が第２のセンサ１０を通過してから像ぶれ補正を行うまでの時間は短くされる。
【００３６】
ＣＰＵ７（演算手段４２ｂ）は決定された像ぶれ補正を行うタイミング、並びに像ぶれ補正における電荷蓄積時間の分割回数及び転送量に基づき制御信号を生成する。タイミングジェネレータ８は、図９に示すタイミング生成手段４４として機能するものであり、ＣＰＵ７が生成する制御信号に基づき、垂直転送部２２（図２参照）内で電荷を移動させるための垂直転送パルスＶＤＰ、水平転送パルスＨＤＰ、読み出しパルスＴＧを生成し、固体撮像素子２へ出力し、垂直転送部２２（図９の電荷移動手段４５）を制御する。
【００３７】
図２及び図３に示される、固体撮像素子２の垂直転送部２２内の電荷を順方向に転送する具体的な手法を、垂直転送パルスＶＤＰの電位変化のタイミングチャートである図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、各電極の垂直転送パルスＶＤＰの４相のパルスφＶｉ（ｉ＝１、２、３、４）のタイミングチャートであり、横軸に時刻を、縦軸に４つの電極２６ａ〜２６ｄに与えられる電位を並べて示している。図１１は、図１０に示す垂直転送パルスＶＤＰを各電極に与えた時の、電荷移動の様子を示す図である。図１１において、横軸は垂直転送部２２の転送素子２３の電極２６ａ〜２６ｄの位置を示し、縦軸には各電極の電子のポテンシャルエネルギーφｉ（＝−ｅφＶｉ）と電荷ＱＣの分布の経時変化（異なる時刻ｔ＝ａ１乃至ａ９における電荷分布）が示してある。
【００３８】
次に動作を説明する。図１０において、時刻ａ１では電極２６ｂの電位φＶ２と電極２６ｃの電位φＶ３が＋Ｖであり、電極２６ａの電位φＶ１と電極２６ｄの電位φＶ４が０Ｖであるため、図１１に示すように、電極２６ｂと電極２６ｃに電位井戸が形成されて電荷ＱＣが蓄積される。次に時刻ａ２にて電極２６ｄにバイアス電圧＋Ｖを印加すると、電極２６ｂと電極２６ｃにあった電荷ＱＣは、電極２６ｂから電極２６ｄに拡散する。次に時刻ａ３にて電極２６ｂを無バイアスにすると、電荷ＱＣは電極２６ｃから電極２６ｄに収束し、結果として、時刻ａ１からａ３において、電荷ＱＣは順方向（図１１において右方向）へ１電極分だけ移動したことになる。
【００３９】
時刻ａ４では電極２６ａにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ａ５で電極２６ｃを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ順方向に移動する。時刻ａ６では電極２６ｂにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ａ７で電極２６ｄを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ順方向へ移動する。時刻ａ８では電極２６ｃにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ａ９で電極２６ａを無バイアスにすることにより時刻ａ１の状態と同じになる。すなわち、時刻ａ１から時刻ａ９において、１画素分電荷ＱＣを順方向へ移動したことになる。
【００４０】
他方、垂直転送部内の電荷ＱＣを逆方向に転送する場合に関して、図１２および図１３を用いて説明する。電荷ＱＣを順方向に転送する場合の説明に用いた図１０が図１２に、図１１が図１３にそれぞれ対応している。また、時刻ａ１からａ９は、ｂ１からｂ９にそれぞれ対応している。
【００４１】
次に動作を説明する。図１２において、時刻ｂ１では電極２６ｂと電極２６ｃにバイアス電圧＋Ｖが掛かり、電極２６ａと電極２６ｄは無バイアスで０Ｖであるため、図１３に示すように、電極２６ｂと電極２６ｃに電位井戸が形成されて電荷ＱＣが蓄積されている。次に時刻ｂ２にて電極２６ａにバイアス電圧＋Ｖを印加すると、電極２６ｂと電極２６ｃにあった電荷ＱＣは、電極２６ａから電極２６ｃに拡散する。次に時刻ｂ３にて電極２６ｃを無バイアスにすると、電荷ＱＣは電極２６ａから電極２６ｂに収束し、結果として、時刻ｂ１からｂ３において、電荷ＱＣは逆方向（図１３において左方向）へ１電極分だけ移動したことになる。
【００４２】
時刻ｂ４では電極２６ｄにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ｂ５で電極２６ｂを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ逆方向に移動する。時刻ｂ６では電極２６ｃにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ｂ７で電極２６ａを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ逆方向へ移動する。時刻ｂ８では電極２６ｂにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ｂ９で電極２６ｄを無バイアスにすることにより時刻ｂ１の状態と同じになる。すなわち、時刻ｂ１から時刻ｂ９において、１画素分電荷を逆方向へ移動したことになる。
【００４３】
本実施の形態においては、上述したように、電荷の拡散ステップ後に収束ステップを行ない、これを繰り返すことで電荷の転送を実現しているが、拡散と収束のステップを同時に行なっても電荷の転送は可能である。例えば、図１１の時刻ａ２の拡散と時刻ａ３の収束を同時に行なう、すなわち電極２６ｄへのバイアス電圧印加と電極２６ｂの無バイアス化を同時に行なうことによっても同様の電荷の転送は達成できる。あるいは、図１１において時刻ａ３の収束と時刻ａ４の拡散を同時に行なっても、同様に電荷の転送が可能である。
【００４４】
さらに、本実施の形態では４相の垂直転送パルスＶＤＰによって電荷を転送しているが、４相に限るものではなく、３相以上であれば、同様の方法により電荷の転送は可能である。同様に水平転送パルスＨＤＰについても２相のものを用いているがこれに限るものではない。
【００４５】
図１４（ａ）〜（ｆ）、図１５（ａ）〜（ｆ）及び図１６（ａ）〜（ｆ）は本実施の形態における認識装置の動作を示すタイミングチャートであり、読み出し回数（電荷蓄積期間の分割数）Ｎが４である場合を示している。
図１５（ａ）〜（ｆ）は、図１４（ａ）〜（ｆ）のうちの電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム及びその直前のフレームをより詳細に示し、図１６（ａ）〜（ｆ）は、図１５（ａ）〜（ｆ）において、の電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム期間を時間軸方向に拡大して示す。
【００４６】
図１４（ａ）、図１５（ａ）及び図１６（ａ）は垂直同期信号ＶＤを示す。図１４（ｂ）は第１のセンサ９の出力信号ＤＴ１を示し、図１４（ｃ）は第２のセンサ１０の出力信号ＤＴ２を示す。
【００４７】
図１４（ｄ）、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）のオーバーフロードレインパルスＯＦＤは水平同期信号に同期してタイミングジェネレータ８から固体撮像素子２のオーバーフロードレイン電極（図示されていない）に印加されるものであり、ＡＥ制御において電荷蓄積期間を調整するために光電変換素子２１に蓄積された電荷を固体撮像素子２内の基板上に排出することにより電子シャッタ機能を実現するものである。なお、図１５（ｂ）のオーバーフロードレインパルスＯＦＤのうち、図１５（ｂ）に示される最初のパルスＯＦＤ１（垂直同期信号ＶＤの立ち上がりと同時又はその直後に（立ち上がりの後最初に）発生されるもの）以外のパルスを、電子シャッタパルスと呼ぶこともある。
【００４８】
図１４（ｅ）、図１５（ｃ）及び図１６（ｃ）は光電変換素子２１において光電変換ならびに電荷蓄積を行う期間ＰＤを示している。この期間ＰＤ（図１４（ｅ）及び図１５（ｃ）においてそれぞれ符号ＳＳ（ｉ）、ＳＳ（ｊ）、ＳＳ（ｋ−２）、ＳＳ（ｋ−１）などで示されている）は、各フレーム期間において、オーバーフロードレインパルスＯＦＤの発生が終わった後に開始され、次の垂直同期信号ＶＤの立ち上がりまで続く。言い換えると、電荷蓄積期間が与えられた長さとなるように、オーバーフロードレインパルスＯＦＤの列の発生を終了する時点が決められる。
図１４（ｆ）は、電荷蓄積期間の分割により像ぶれ補正を行うフレームと行われないフレームをそれぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」で示す。
【００４９】
図１５（ｄ）及び図１６（ｄ）は読み出しパルスＴＧを示す。この読み出しパルスＴＧは、光電変換素子２１で蓄積した電荷を垂直転送部２２の対応する転送素子２３へ読み出す（転送する）ため、読み出しゲート２５の制御に用いられる。
図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）は垂直転送パルスＶＤＰ（φＶ１〜φＶ４を示し、図１５（ｆ）及び図１６（ｆ）は水平転送パルスＨＤＰ（φＨ１、φＨ２）を示している。
【００５０】
像ぶれ補正を行うフレーム期間（図中の第３のフレームＦＰ（ｋ））の１つ前までのフレーム期間では、被写体（被検査体がまだ撮像位置に到達していない状態では、被検査体が通過する位置の背後にあるものが被写体となっている）の明るさに基づいて、露出条件の一つとして定められる電荷蓄積期間ＳＳｉ（ｉ＝１、２、…）を設定して、撮像を行う。例えば図１５（ａ）〜（ｆ）に示すように、ある垂直同期信号ＶＤが発生される第１の垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ−２）で始まるフレーム（第１のフレームＦＰ（ｋ−２））内の電荷蓄積期間ＳＳ（ｋ−２）に蓄積した電荷は、当該第１のフレームＦＰ（ｋ−２）の次のフレーム（第２のフレーム（ＦＰ（ｋ−１））の先頭の垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ−１）内に発生される読み出しパルスＴＧ１０によって垂直転送部２２へ読み出され、上記第２のフレームＦＰ（ｋ−１）内の期間１００ｂに垂直転送部２２内で水平転送部２７に向けて転送される。複数の垂直転送部２２内で同時に水平転送部２７に向けた転送が行われる。撮像面上の水平方向に整列した複数の画素、即ち同じライン上の複数の画素をそれぞれ構成する複数の光電変換素子２１から読み出された信号電荷が同時に、それぞれの垂直転送部２２により転送される。言換えると、光電変換部２０のそれぞれの光電変換素子列２１から垂直転送部２２に転送された信号電荷は水平転送部２７へ向けて１ラインずつ順々に転送される。そして、同じ第２のフレーム期間ＦＰ（ｋ−１）内において、垂直転送部２２から水平転送部２７に転送された電荷が、期間１０１ｂにおいて、水平転送部２７内を出力増幅器２８に向けて転送され、出力増幅器２８で増幅されて出力される。
【００５１】
第２のフレーム期間ＦＰ（ｋ−１）の次のフレーム期間（第３のフレーム期間ＦＰ（ｋ））において、像ぶれ補正を行うものとすると、第２のフレーム期間ＦＰ（ｋ−１）内の電荷蓄積期間ＳＳ（ｋ−１）に蓄積された電荷は、次の垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ）の最初（垂直同期信号ＶＤの立ち上がりと略同時）にオーバーフロードレインパルスＯＦＤ１を固体撮像素子２へ印加することにより垂直転送部２２へ転送されることなく基板上に排出される。なお、垂直ブランキング期間内において、ＡＥ制御により電子シャッタパルス（ＯＦＤ１以外のオーバーフロードレインパルスＯＦＤ）が発生される場合は、オーバーフロードレインパルスＯＦＤ１は必ずしも必要ではない。読み出しパルス（垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ−１）内のＴＧ１０のごときもの）の発生を禁止すれば垂直転送部２２への信号電荷の読み出しが禁止されるので、ＡＥ制御による電子シャッタパルスの発生の時点で、蓄積された電荷が基板上に排出されるためである。
【００５２】
フレーム期間ＦＰ（ｋ）は、静止画像として記録する画像用の映像信号を得るための電荷蓄積を行う期間である。このフレーム期間ＦＰ（ｋ）において電荷蓄積期間を複数個（Ｎ個）の期間（分割蓄積期間）に分割して分割蓄積期間ごとに垂直転送部２２への電荷読み出しを行うことにより電荷が複数回（Ｎ回）に分けて読み出される。各回に読み出される１画面分の電荷の集合を便宜上「画像」或いは「電荷画像」と呼ぶことがある。
【００５３】
該複数の画像は最終的に１枚の画像に合成されて固体撮像素子から出力されるが、それまでは前記複数の画像を構成する画像のうち、第１の分割蓄積期間に読み出した画像（第１の画像）を垂直転送部２２内に一時保持した後、第２の分割蓄積期間に読み出した画像（第２の画像）を垂直転送部２２に読み出すまでの間に、色フィルタを備えた固体撮像素子２を用いる場合は、前記第１の画像を色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する最小画素数だけ移動させ（転送させ）、色フィルタを備えない固体撮像素子２を用いる場合は１以上の整数画素数だけ移動させる。その後該画像に前記第２の分割蓄積期間に読み出した画像（第２の画像）と加算した後一時保持する。それ以降同様の処理を繰り返し、最後に読み出す画像（第Ｎの画像）を加算するまで繰り返す。
【００５４】
読み出し回数Ｎは演算手段４２ｂ（ＣＰＵ７で構成される）により決定される。演算手段４２ｂは、演算手段４２ａで求められた、撮像位置５０ｃにおける被検査体の推定移動速度に応じて像ぶれを補正するための電荷移動量と読み出し回数Ｎを決定するものであり、画素数を単位とする、固体撮像素子２の撮像面上の被検査体の移動量（画素数で表された、推定された移動速度に比例する）をＰｎ、分割蓄積期間ごとに垂直転送部２２内で電荷を転送する量（画素数で表された転送量）をＰＴとすると、Ｎ＝Ｐｎ／ＰＴと表わされる。固体撮像素子２の撮像面上の被写体像の移動量Ｐｎが大きいほど、また分割蓄積期間ごとの電荷転送量ＰＴが小さいほど、読み出し回数Ｎの値は大きくなる。例えば、Ｐｎが一定であれば、分割蓄積期間ごとの電荷転送量を、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する最小画素数（以後、ＰＴ（ｍ）ということもある）とすることにより、読み出し回数Ｎは最大となる。例えば、色フィルタとして図４に示すベイヤ型のものを使用した場合、ＰＴ（ｍ）は２（画素）である。この場合、動き検出手段３２で検出された固体撮像素子２上の被検査体の移動量Ｐｎが８画素に相当するときには、読み出し回数Ｎ（＝Ｐｎ／ＰＴ）は４となる。色フィルタを備えない白黒の固体撮像素子の場合はＰＴ（ｍ）＝１であり、このとき読み出し回数Ｎは８となる。
【００５５】
読み出し回数（電荷蓄積期間の分割数）Ｎ＝４である場合において、図１５（ｃ）及び図１６（ｃ）に示すように、１つの電荷蓄積期間を等分に分割した期間（分割蓄積期間）をそれぞれＳ１〜Ｓ４とする。この場合、分割蓄積期間Ｓ１〜Ｓ４で蓄積した電荷をそれぞれ読み出しパルスＴＧ１〜ＴＧ４（図１５（ｄ）及び図１６（ｄ））にて垂直転送部２２へ読み出している。図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）の符号１０２ａ〜１０２ｃは、それぞれ読み出しパルスＴＧ１〜ＴＧ３にて読み出した電荷をそれぞれ垂直転送部２２内で順方向または逆方向へ所定の画素数分だけ転送する期間を示す。
【００５６】
図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）のように符号１０２ａ〜１０２ｃで表される３つの電荷転送期間がある場合、それぞれの期間において全像ぶれ量の１／４に比例して電荷転送を行うため、該３つの電荷転送期間の合計として全像ぶれ量の３／４を補正する。ただし全像ぶれ量の１／４はそのまま残るため、結果として像ぶれが１／４に軽減されたことになる。一般的に、電荷蓄積期間の分割数をＮとすれば、像ぶれを１／Ｎに軽減することができる。
【００５７】
即ち、読み出し回数（電荷蓄積期間の分割数）Ｎが大きいほど、像ぶれ補正効果も大きくなる。動き検出手段３２で検出された一定の動き量Ｐｎに対して、Ｎを最大とするためには、分割蓄積期間ごとの電荷転送量ＰＴが最小であればよい。そのため本実施の形態では、垂直転送部２２内で電荷を転送する画素数（分割蓄積期間ごとの電荷転送量）について、色フィルタを備えたカラーの固体撮像素子を用いる場合は、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する画素数の最小値ＰＴ（ｍ）、色フィルタを備えない白黒の固体撮像素子を用いる場合は１画素とする。
【００５８】
通常、本実施の形態のような像ぶれ補正によらずに記録画像の像ぶれを１／２に軽減するためには、露光の絞りを１段開く（Ｆ値を１段階大きな値に設定する）、言い換えれば固体撮像素子に取り込む光量を２倍にして電荷蓄積期間（シャッタースピード）を１／２にすることで可能となるが、本実施の形態では露光の絞りを１段開くことなしに像ぶれを１／２に軽減できる。
一般的に、電荷蓄積期間の分割数をＮとした場合は、Ｎ回の画像の読み出しを行い、Ｎ枚の画像の合成を行うことにより、露光の絞りをｌｏｇ２Ｎ段大きくしたのと同等の補正効果を期待できる。
【００５９】
なお、像ぶれがまったくない、あるいは十分に小さい（所定の閾値以下である）場合は、分割蓄積期間が終わるごとに垂直転送を行う必要がないため、垂直転送パルスＶＤＰは印加されず、図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）に示した垂直転送のための期間１０２ａ〜１０２ｃは存在しない。この場合は例えば読み出したＮ枚の画像をそれぞれ移動することなく、読み出した状態のまま加算して最終的に一枚の画像を得る。
【００６０】
図１５（ｆ）及び図１６（ｆ）において、符号１１０は、垂直転送期間１０２ａ〜１０２ｃにおいて垂直転送部２２内の電荷を水平転送部２７方向に転送することによって水平転送部２７に押し出された後、水平転送部２７に蓄積された余分な電荷を掃き捨てる、即ち、水平転送部２７内の蓄積電荷を（次の垂直転送に先立って）ゼロにするための期間である。
【００６１】
なお、図１５（ａ）〜（ｆ）及び図１６（ａ）〜（ｆ）の例では、フレーム期間ＦＰ（ｋ）にオーバーフロードレインパルスＯＦ１を印加しているが、代わりに、垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ）に読み出しパルスＴＧを読み出しゲート２５に印加することにより、電荷蓄積期間ＳＳ（ｋ−１）で蓄積された全電荷を垂直転送部２２に読み出した後、水平転送部２７への高速転送し、さらに水平転送部２７で高速転送することによって掃き捨てを行うこととし、これによりオーバーフロードレインパルスＯＦＤ１を不要とすることも可能である。
また、像ぶれ補正を行ったフレーム期間ＦＰ（ｋ）の次のフレーム期間ＦＰ（ｋ＋１）における水平転送期間１０１ｃで電荷転送を行う際の最初の、１ラインを破棄するようにすれば、ブランキング期間ＶＢ（ｋ＋１）の水平転送期間１１０を不要とすることができる。
さらに本実施の形態では電子シャッタパルスによる電荷蓄積期間の調節を行っているが、機構式のシャッタを設けることにより、シャッタが開いている間だけ電荷蓄積を行うようにすることもできる。
【００６２】
撮像時に像ぶれをおこしたときの撮像画像（被写体像）、ならびに固体撮像素子２の撮像面上における被写体像の詳細を図１７（ａ）乃至（ｊ）に示す。本例は被検査体が第１の方向（図１７（ｂ）の下方向）に移動したことにより像ぶれをおこした場合であり、分割蓄積期間数が４、垂直方向の像ぶれの画素換算数Ｐｎが４・ＰＴである場合を示している。図１７（ａ）は被検査体を撮像レンズ上方で静止させて撮像したものであり、像ぶれが生じていない場合を示す。図１７（ｂ）は、図１５（ｃ）における符号ＳＳ（ｋ−２）、ＳＳ（ｋ−１）で示す場合と同様に、電荷蓄積期間を分割せず、且つ像ぶれ補正を行なわない場合の撮像画像であり、垂直方向にＰｎ＝４・ＰＴ画素分の像ぶれが発生している。
【００６３】
図１７（ｃ）〜（ｆ）は、図１７（ｂ）の画像を４つの分割蓄積期間に分割して取得したそれぞれの画像であり、それぞれ分割蓄積期間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４において電荷蓄積を行うとともに、分割蓄積期間ごとに全画素を読み出すと仮定した場合に得られる撮像画像を示している（実際には、分割蓄積期間ごとの画像が固体撮像素子から外部に読み出されるわけではなく、垂直加算部で加算された後外部に読み出される）。分割蓄積期間Ｓ１〜Ｓ４は互いに同じ長さであり、図１７（ｃ）〜（ｆ）の撮像画像の輝度は、いずれも図１７（ｂ）の撮像画像の輝度の１／４となる。
【００６４】
図１７（ｃ）〜（ｆ）の各々において、点線と実線の差は各分割蓄積期間中のぶれを表す。本実施の形態１は、相前後して得られる画像間に存在するＰＴ画素分のずれを逐次補正して加算（合成）するものであり、即ち、図１７（ｃ）の画像をＰＴ画素分だけシフトして図１７（ｄ）の画像と合成して第１の合成画像を形成し、この第１の合成画像をさらにＰＴ画素分だけシフトして図１７（ｅ）の画像と合成して第２の合成画像を形成し、この第２の合成画像をさらにＰＴ画素分だけシフトして図１７（ｆ）の画像と合成して第３の合成画像（最終的な合成画像）を形成するものであり、これにより、図１７（ｆ）の撮像画像と略同位置に被写体像が位置する画像（図１７（ｆ）の被写体像に、図１７（ｃ）〜（ｅ）の被写体像をそれぞれシフトした上で合成した（重ね合わせた）のと同じ画像）を最終的な撮像画像として固体撮像素子２から出力するものである。
【００６５】
図１７（ｇ）〜（ｊ）はレンズを通して被検査体を固体撮像素子２の撮像面上に投影したときの被写体像を示しており、それぞれ対応する図１７（ｃ）〜（ｆ）の画像とは、上下左右が反対の関係にある。
【００６６】
図１７（ｇ）〜（ｊ）の被写体像について、便宜上像ぶれによる尾引き部分を描画していないが、実際には図１７（ｃ）〜（ｆ）の被写体像と同様の像ぶれによる尾引き部分が存在する。分割蓄積期間数が４であれば、総像ぶれ量の１／４の像ぶれが各分割蓄積期間の画像ごとに発生する。
なお、分割蓄積期間数が８であれば各分割蓄積期間の画像には総動き量の１／８の像ぶれが発生することになる。
【００６７】
被検査体が前記の第１の方向と反対方向（第２の方向）に移動した場合、図１７（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）の、上下左右反転した撮像面上の被写体像は上方向に移動する。図１７（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）中の符号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４で示す「＊」印は被検査体（人さし指）上の同じ箇所における１画素を示しており、以下この画素に注目して垂直転送部２２内における電荷転送の詳細を図１６（ａ）〜（ｆ）および図１８（ａ）〜（ｊ）を用いて説明する。
【００６８】
図１６（ａ）〜（ｆ）には、それぞれの動作に対し、時系列に、符号ＴＳａからＴＳｋが割り当られている。これら動作ＴＳａ〜ＴＳｋが行われる時点における垂直転送部２２内の電荷転送の様子を、図１８（ａ）〜（ｈ）を参照して説明する。
【００６９】
図１８（ａ）〜（ｈ）は、図１７（ｇ）〜（ｊ）に示すように、固体撮像素子２の撮像面上で被検査体が上方向に移動した際の垂直転送部２２内における電荷転送による像ぶれ補正の方法を示している。図２および図３と同様に、図１８（ａ）〜（ｊ）において、各光電変換素子列２０は複数の光電変換素子２１を含み、垂直転送部２２は複数の転送素子２３を含む。各転送素子２３は画素に対応するものであり、４つの転送電極を備えているが、図１８（ａ）〜（ｈ）ではこの点の図示を省略している。
読み出しゲート部２４の読み出しゲート２５の各々は、各光電変換素子２１と対応する転送素子２３の間に設けられている。
まず図１８（ａ）に示すように、最初の分割蓄積期間Ｓ１（ＴＳａ）において、注目画素（図１７（ｇ）のｄ１）に対応する光電変換素子２１（１）で光電変換を行って電荷ｄ１を蓄積する。
【００７０】
次に図１８（ｂ）に示すように、読み出しパルスＴＧ１により分割蓄積期間Ｓ１中に光電変換素子２１（１）に蓄積された電荷ｄ１を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（１）に読み出す（ＴＳｂ）。
この電荷読み出しが終了した直後から図１８（ｃ）に示すように、２番目の分割蓄積期間Ｓ２において注目画素の光電変換素子２１（２）における電荷ｄ２の蓄積（ＴＳｃ）を開始し、この電荷蓄積（ＴＳｃ）中に、動作ＴＳｂにより垂直転送部２２に読み出され電荷を転送素子２３（１）からＰＴ画素分上方向に、即ち転送素子２３（２）に移動させる（ＴＳｄ）。
次に図１８（ｄ）に示すように、読み出しパルスＴＧ２により光電変換素子２１（２）の電荷ｄ２（分割蓄積期間Ｓ２中に光電変換素子２１（２）に蓄積された電荷ｄ２）を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（２）に読み出し、垂直転送部２２内で、転送素子２３（１）から転送素子２３（２）に移動した電荷ｄ１と加算する（ＴＳｅ）。
【００７１】
この電荷読み出し及び加算が終了した直後から図１８（ｅ）に示すように、３番目の分割蓄積期間Ｓ３において注目画素の光電変換素子２１（３）における電荷ｄ３の蓄積（ＴＳｆ）を開始し、この電荷蓄積（ＴＳｆ）中に、動作ＴＳｅにおいて垂直転送部２２の転送素子２３（２）内で加算した電荷（ｄ１＋ｄ２）を転送素子２３（２）からＰＴ画素分上方向に、即ち転送素子２３（３）に移動させる（ＴＳｇ）。
次に図１８（ｆ）に示すように、読み出しパルスＴＧ３により光電変換素子２１（３）の電荷ｄ３（分割蓄積期間Ｓ３中に光電変換素子２１（３）に蓄積された電荷ｄ３）を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（３）に読み出し、垂直転送部２２内で、転送素子２３（２）から転送素子２３（３）に移動した電荷（ｄ１＋ｄ２）と加算する（ＴＳｈ）。
【００７２】
この電荷の読み出し及び加算が終了した直後から図１８（ｇ）に示すように、４番目の分割蓄積期間Ｓ４において注目画素の光電変換素子２１（４）における電荷ｄ４の蓄積（ＴＳｉ）を開始し、この電荷蓄積（ＴＳｉ）中に、動作ＴＳｈにおいて垂直転送部２２の転送素子２３（３）内で加算した電荷（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）を転送素子２３（３）からＰＴ画素分上方向に、即ち転送素子２３（４）に移動させる（ＴＳｊ）。
次に図１８（ｈ）に示すように、読み出しパルスＴＧ４により光電変換素子２１（４）の電荷ｄ４（分割蓄積期間Ｓ４中に光電変換素子２１（４）に蓄積された電荷ｄ４）を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（４）に読み出し、垂直転送部２２内で、転送素子２３（３）から転送素子２３（４）に移動した電荷（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）と加算する（ＴＳｋ）。
その後全画素のデータを矢印Ｙｍで示すように、水平転送部２７へ転送する（図１６（ｅ）の１００ｃ）と同時に、水平転送部２７内で出力増幅器部２８へ向けて、信号電荷の転送を行う（図１６（ｆ）の１０１ｃ）。
以上の動作により、像ぶれの低減された画像データを得ることが可能となる。
【００７３】
なお、上記の例では、被検査体の移動に伴う像の移動の向きが図１８で上向きであり、像ぶれ補正のための垂直転送部２２内での電荷移動の方向も上向きであり、一方、水平転送部２７への転送のための電荷移動は下向きであるが、像ぶれ補正のための垂直転送部２２内での電荷移動の方向が、垂直転送部２２から水平転送部２７への転送のための電荷移動の方向と一致するように、固体撮像素子の向きを決めておくこととしても良い。そうすれば、垂直転送部２２から水平転送部２７への転送のための電荷移動の距離を短くすることができ、そのための時間を短縮し、また電荷移動に伴う電荷の損失を削減することができる。
【００７４】
次に、第１及び第２のセンサ９，１０による被検査体の移動速度の検出及び検出結果に基づく固体撮像素子の制御について説明する。
第１及び第２のセンサ９，１０が図５，図６及び図８に示されるように構成されている場合、発光部５１，５３と受光部５２、５４の間を通過する際の被検査体６１の位置に応じて、第１及び第２のセンサ９，１０の出力は変化する。具体的には、被検査体６１（人さし指、特にその先端に近い部分）が受光部５２，５４上を通過する際に、発光部５１，５３からの光を遮光することで、受光部５２，５４の検出出力は、Ｈ（光がある場合の出力信号の論理）からＬ（光がない場合の出力信号の論理）へと変化する。
【００７５】
続いて、受光部５２，５４の上方を、被検査体６１が通過し終わり、発光部５１、５３からの光を受光部５２，５４で受光する。受光部５２，５４の検出出力は、Ｌ（光がない場合の出力信号の論理）からＨ（光がある場合の出力信号の論理）へと変化する。
【００７６】
演算手段４２ａは、センサ９の出力がＨからＬへ変化した時刻、及びセンサ１０の出力がＨからＬへ変化した時刻より、被検査体６１の第１及び第２の位置５０ａ、５０ｂ間の被検査体６１の通過時間（時間差）を求め、撮像位置５０ｃにおける被検査体の推定移動速度を求め、演算手段４２ｂは、この推定された移動速度を元にして、電荷蓄積期間の分割数Ｎを算出し、タイミング生成手段４３へ出力し、第２の位置５０ｂを通過してから撮像位置５０ｃに達するまでの時間（遅延フレーム数Ｄｆ）を推定する。
【００７７】
続いて、タイミング生成手段４４は、演算手段４２ｂで算出した電荷蓄積期間の分割数を設定する制御信号出力から、像ぶれ補正を行うフレーム期間における固体撮像素子２の駆動パルスを生成する。演算手段４２ｂからタイミング生成手段４４への制御信号とは、例えば３線シリアル通信を用いて設定された、電荷蓄積期間の分割数を示すバイナリデータである。タイミング生成手段４４は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ゲートアレー、ＩＣなどのハードウェアにて実現できる。電荷移動手段４５は垂直転送部で構成され、タイミング生成手段４４の駆動パルスにより、像ぶれ量に応じてぶれが補正される方向に電荷を移動させる。
【００７８】
固体撮像素子２は、被写体像の光路がレンズやプリズム等の光学系によりいかなる方向に屈折されていても、最終的に固体撮像素子２の撮像面に投影された被検査体の移動方向が固体撮像素子の垂直転送部における電荷転送方向と平行になるように配置される。
【００７９】
固体撮像素子２は、受光部にて蓄積され、電荷読み出し期間に電荷読み出しパルスＴＧにて垂直転送部に読み出された電荷を、ぶれ量に応じた画素数（ライン数）だけ垂直転送パルスＶＤＰで垂直転送する。図４に示されるＶ軸は、この垂直転送部２２の電荷転送方向と一致している。一方、Ｖ軸と直交するＨ軸は、垂直転送部２２から水平転送部２７へ転送された電荷が、水平転送パルスＨＤＰにより水平転送される方向と一致する。
【００８０】
以下に、図５、図６及び図８の構成を用いた場合について、認識装置の詳細な動作と、像ぶれ量と電荷移動量制御の関係について説明を加える。
【００８１】
被験者は、被検査体６１（ここでは、指）を認識装置の保持板５６、５７の間に挿入し、矢印ＭＶの方向へ移動させる。指６１は、第１のセンサ９を通過する際、発光部５１からの光を遮光するため、第１の受光部５２の出力が、Ｌへと遷移する。指６１はさらに、第２のセンサ１０を通過する際、発光部５３からの光を遮光するため、第２の受光部５４の出力が、Ｌへと遷移する。
演算手段４２ａは、第１の受光部５２の出力がＨからＬへと遷移した時刻をｔ１（ｍｓ）、第２の受光部５４の出力がＨからＬへと遷移する時刻をｔ２（ｍｓ）としたときの、第１のセンサ９と第２のセンサ１０間の通過時間τ（ｍｓ）を求める。通過時間τは、下式（１）で求められる。
τ（ｍｓ） ＝ ｔ２（ｍｓ）−ｔ１（ｍｓ） …（１）
【００８２】
なお、上記のように、第１のセンサ９を通過する時刻と第２のセンサ１０を通過する時刻を検出する代わりに、第１のセンサ９を通過したときに計時を開始するタイマーを用いて、第２のセンサ１０を通過するまでの時間を計時することとしても良い。
【００８３】
第１の受光部５２と第２の受光部５４の間隔がｄ（ｍｍ）のとき、該２つの受光部間を被検査体である指が通過する際の通過速度ｖ（ｍ／ｓ）は、
ｖ ＝ ｄ／τ （ｍ／ｓ） …（２）
となる。撮像部が撮影を行う際のシャッタ開放時間（シャッタスピード）Ｓ（ｓ）中の被検査体６１の移動量Δｘは、
Δｘ ＝ｖ・Ｓ＝ ｄ・Ｓ／τ （ｍ） …（３）
で与えられる。
【００８４】
ここで開放時間（シャッタスピード）Ｓ（ｓ）は本認識装置で被写体像を撮像する際に像ぶれ補正を行うフレーム期間における電荷蓄積期間と同義である。
【００８５】
図１９に示すように、レンズ１から被検査体６１までの距離（被写体距離）をｈ（ｍｍ）、レンズ１とＣＣＤの撮像面２ａまでの距離（像距離）をｆ（ｍｍ）とすると、被検査体６１とＣＣＤの撮像面２ａ上の被写体像との大きさにはｈ：ｆの関係がある。
被検査体がΔｘ移動した場合、ＣＣＤ撮像面２ａ上では、被写体像が
Δｘ’ ＝ Δｘ・ｆ／ｈ （ｍ） …（４）
移動することになる。ＣＣＤの画素ピッチをＰｓ（μｍ）とし、式（４）の距離Δｘ’を画素数Ｐｎに換算すると、
Ｐｎ ＝ Δｘ’／Ｐｓ ＝ （ｄ・Ｓ・ｆ）／（τ・ｈ・Ｐｓ） …（５）
と表される。
一例として、ｄ＝１５（ｍｍ）、ｆ＝６（ｍｍ）、ｈ＝１００（ｍｍ）、τ＝２００（ｍｍ）、Ｓ＝１／３０（ｓ）、Ｐｓ＝４．６５（μｍ）であるとき、これらの値を式（５）に代入すると、Ｐｎ＝３３（画素）となる。
ＰｎをＰＴで割ることにより、分割数Ｎが求まる。上記の例では、
Ｐｎ／ＰＴ＝３３／２＝１６．５であるので、小数点以下を切り捨てる処理、又は四捨五入する処理などの丸め処理により処理分割数Ｎを１６又は１７とする。
【００８６】
なお、式（５）を変形すると、
Ｐｎ／Ｐｓ ＝ ｄ・ｆ／τ・ｈ・Ｓ
が得られる。上式は、撮像面上での画素数で表した画像の移動速度を求める式であり画素数で表した像ぶれ量Ｐｎを求める演算は、撮像面上での被写体像の、移動速度（距離を画素数で表した移動速度）を求める演算と等価であるとも言える。
【００８７】
被検査体が第２のセンサ１０の位置（第２の位置）５０ｂを通過してから撮像レンズ１の位置（撮像位置）５０ｃまで移動する時間は、被検査体の通過速度が速いほど短い。そのため被検査体を画角中央で撮像するためには、通過速度に応じて像ぶれ補正の開始時期を制御する必要がある。図１４（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、被検査体が第２のセンサ１０を通過してから、ある遅延フレーム数（Ｄｆ）が経過した後に像ぶれ補正を実施することとして、該遅延フレーム数Ｄｆを制御する。具体的には、図８のように第２のセンサ１０の位置（第２の位置）からレンズ１の中央までの距離をｇ（ｍｍ）、距離ｇの通過時間をβ（ｍｓ）とすると、被検査体を画角中心で撮像するためには、被検査体が第２のセンサ１０を通過してからβ（ｍｓ）後の画像を撮像する必要がある。１フレーム期間がＹ（ｍｓ）であるとき、遅延フレーム数Ｄｆは
Ｄｆ＝β／Ｙ＝ ｇ・τ／ｄ・Ｙ …（６）
となる。
ここでｄは、上記と同様、第１のセンサ９から第２のセンサ１０までの距離（ｍｍ）を表す。
遅延フレーム数Ｄｆは１以上と整数であり、第２のセンサ１０が被検査体の通過を検出した後の次のフレーム期間の始まりから、像ぶれ補正を行うフレーム期間の始まりまで（図１４の両矢印付き線Ｄｓｐで示す期間）の期間とする。
演算手段４２ｂは、上記の式（５）、式（６）の計算を含む上記の処理により画素数で表された像ぶれ量Ｐｎ，分割回数Ｎ、遅延フレーム数Ｄｆを求める。
【００８８】
図２０は、実施の形態１における像ぶれ補正の動作を示すフローチャートである。まず第１のセンサ９で被検査体の通過を検出したことにより第１のセンサ９の出力（第１の受光部５２の出力）ＤＴ１がＨからＬに変化したかどうかを監視し（ステップＳｔ０）、次に第２のセンサ１０で被検査体の通過を検出したことにより第２のセンサ１０の出力ＤＴ２がＨからＬに変化したかどうかを監視する（ステップＳｔ１）。ステップＳｔ０で第１のセンサ９の出力ＤＴ１がＨからＬになった時刻（ｔ１）と、ステップＳｔ１で第２のセンサ１０の出力ＤＴ２がＨからＬになった時刻（ｔ２）から演算手段４２ａにて第１及び第２のセンサ９，１０間の被検査体の通過時間τ（ｍｓ）を算出する（ステップＳｔ２）。
次にステップＳｔ２で算出した被検査体通過時間τ（ｍｓ）と式（５）を用いて演算手段４２ｂにて固体撮像素子２の撮像面における（画素数で表された）像ぶれ量Ｐｎを算出する（ステップＳｔ３）。
次に、算出した像ぶれ量Ｐｎと、分割蓄積期間ごとに垂直転送部２２内で電荷を転送する量ＰＴより電荷蓄積期間の分割数Ｎ、すなわち読み出す画像数Ｎを決定するとともに遅延フレーム数Ｄｆを式（６）より決定する（ステップＳｔ４）。
【００８９】
次に遅延フレーム数Ｄｆの経過を監視する（ステップＳｔ５）。延フレーム数Ｄｆが経過すると、次に分割数Ｎが１か否かを判定する（ステップＳｔ６）。Ｎ＝１であれば画像を読み出し、光電変換素子列２０の電荷を垂直転送部２２に読み出し（ステップＳｔ７）、次のフレーム期間に垂直転送部２２内の全電荷を水平転送部２７へ転送して（ステップＳｔ１６）、終了する。
【００９０】
ステップＳｔ６においてＮ＝１でない場合は、ステップＳｔ８に進み、分割したＮ画像のうち第１番目の画像から読み出す目的にてパラメータｎをセットする（ステップＳｔ８）。ここでパラメータｎは、分割読み出しをＮ回繰り返す際の計数値として用いられているものである。次に第ｎ番目の画像を光電変換素子列２０から垂直転送部２２に読み出す（ステップＳｔ９）。初期状態（ステップＳｔ９を最初に実行するとき）ではステップＳｔ８によりｎ＝１であるため、第１の画像を読み出すことになる。
【００９１】
次に、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応して決まる固定値ＰＴに応じた画像位置（画素数）だけ画像をシフトさせた後（ステップＳｔ１０）、垂直転送部２２内に保持する（ステップＳｔ１１）。次に第（ｎ＋１）番目の画像を読み出す（ステップＳｔ１２）。初期状態では（即ち、ステップＳｔ１２を最初に実行するときは）該第（ｎ＋１）番目の画像とは第２の画像のことを指す。
【００９２】
そして垂直転送部２２内にそれ以前から保持されている画像と、光電変換素子列２０から垂直転送部２２に読み出されたばかりの画像とを加算する（ステップＳｔ１３）。これらの画像の加算は、画像のシフトが行われた垂直転送部２２のそれぞれの転送素子２３に、光電変換素子列２０のそれぞれの光電変換素子２１で蓄積された電荷を読み出すことにより、行われる。
【００９３】
次にｎ＝Ｎ−１か否かを判定する（ステップＳｔ１４）。ｎ＝Ｎ−１でない場合は、ｎに１を足して（ステップＳｔ１５）、ステップＳｔ１０に戻り、ステップＳｔ１０からステップＳｔ１４の処理を繰り返す。この繰り返しは、ステップＳｔ１４でｎ＝Ｎ−１となるまで続けられる。ｎ＝Ｎ−１となれば次のフレーム期間に垂直転送部２２内の全電荷を水平転送部２７へ転送して（ステップＳｔ１６）、終了する。
【００９４】
実施の形態２．
上記の実施の形態では、第１及び第２のセンサ９，１０が、図５及び図６に示すように構成されているが、第１及び第２のセンサ９，１０は、図２１や図２２に示すように構成することもできる。
【００９５】
図２１は、１つの発光部６２と、２つの受光部５２、５４で構成した点が、図５及び図６とは異なるのみで、発光部からの光の遮光を検出して、演算手段４２ａで移動時間を推定するという基本的な動作は同じである。本例では被検査体検出手段４１は、１つの発光部６２と第１の受光部５２と第２の受光部５４とを備え、発光部６２は第１の受光部５２と第２の受光部５４を結ぶ線に垂直な線上にあり、かつ第１の受光部５２までの距離と第２の受光部５４までの距離が等しい位置に配置されている。この構成をとることで、発光部の個数が減り、コスト削減ができる。
図２１の構成においては、発光部６２と第１の受光部５２とで第１のセンサ９が構成され、発光部６２と第２の受光部５４とで第２のセンサ１０が構成されており、発光部６２が第１のセンサ９の一部であるとともに、第２のセンサ１０の一部でもある。
【００９６】
実施の形態３．
また、図２２は、第１のセンサ９及び第２のセンサ１０はそれぞれ反射型フォトセンサ（フォトリフレクタ）６３，６４で構成されている。フォトリフレクタ６３は発光部６３ａと、受光部６３ｂとで構成されており、発光部６３ａから出た光が被検査体で反射して受光部６３ｂに入射するように配置され、同様にフォトリフレクタ６４は発光部６４ａと、受光部６４ｂとで構成されており、発光部６４ａから出た光が被検査体で反射して受光部６４ｂに入射するように配置されている。
図２２の構成の場合、被検査体が第１及び第２のセンサ９，１０に対向する位置（第１、第２の位置）にないときには、発光部６３ａ、６４ａからの光は、受光部６３ｂ、６４ｂには入射せず、受光部６３ｂ、６４ｂの出力がＬである。被検査体が第１及び第２の第１及び第２のセンサ９，１０に対向する位置（第１、第２の位置）にあるときは、発光部６３ａ、６４ａからの光が被検査体で反射して受光部６３ｂ、６４ｂに入射し、受光部６３ｂ、６４ｂの出力がＨとなる。
【００９７】
演算手段４２ａでは、受光部６３ｂ、６４ｂの出力からＬからＨに変化した時刻から受光部６４ｂの出力がＬからＨに変化した時刻の時間を「通過時間」として検出し、この間の平均的移動速度を算出する。
なお、図２１や図２２に示す例でも、発光部６２、６３ａ、６４ａとしては、発光ダイオード例えば赤外線発光ダイオードで構成されたものを用い、受光部５２、５４、６３ｂ、６４ｂとしては、フォトトランジスタ、例えば赤外線発光ダイオードが発生する光に感度を有するフォトトランジスタで構成されたものを用いることができる。
【００９８】
実施の形態４．
上記の実施の形態では、被検査体が指であり、人が自分で指を動かす間に撮像を行って指紋などの生体情報の認識を行っているが、本発明はこれに限定されず例えばベルトコンベアにより搬送される物品の認識、例えば物品に付された２次元コードの認識を行う場合に適用することもできる。図２３はそのような場合に用いられるセンサ及び撮像部の配置を示す。
【００９９】
図２３は移動するベルトコンベア６６上に置かれ、矢印ＭＶの方向に搬送される、梱包された物品６７に貼り付けられた２次元コード６８を認識する装置であり、２次元バーコードには物品に関する仕向け先や物品の内容等の情報が暗号化されている。
非接触にて２次元コード６８を撮像し、後段の信号処理を行うことによりコードを解読できる。
被検査体検出手段４１としての第１及び第２のセンサ９及び１０は、例えば図５，図６及び図８の例で示したのと同様のフォトセンサでも良い。フォトセンサはそれぞれ発光部５１、５３と、発光部５１、５３からの光軸５１ｘ、５３ｘに沿う光を受ける受光部５２、５４とを備えている。
撮像部６０は図５及び図６に示したとの同様のレンズ１と固体撮像素子２を用いたものである。
【０１００】
第１及び第２のセンサ９とセンサ１０により被検査体（製品などの物品）の通過を検出し、検出結果に基づいて演算手段４２ａで移動速度を求め、該移動速度に応じて撮像部６０内のＣＣＤ内にて像ぶれ補正を実施する。このため、ベルトコンベア６６の移動速度が変化した場合でも、実際の移動速度（速度変化）に対応した良好な像ぶれ補正が可能である。また、２次元コード６８はこれに限定されるものではなく、例えば１次元バーコードや写真等、本認識装置にて認識を行うものであればよい。
【０１０１】
実施の形態５．
本発明はまた、カードリーダにも適用可能である。図２４は本発明をカードリーダに適用した場合のセンサ及び撮像部の配置を示す。図２３の例ではベルトコンベアによって被検査体が移動していたが、図２４では人がカード６９を矢印ＭＶの方向へ通すことにより認識を行う。撮像部６０は図示しない照明手段等を具備し、撮像タイミングにて発光させることで照度を確保するように構成することもできる。その他基本動作と効果は図５，図６及び図８に示した例や図２３に示した例と同じである。
【０１０２】
なお、式（６）により遅延フレーム数Ｄｆを定める場合、図２３の例では、物品６７の前端、即ち移動に伴い最初にセンサの光を遮る部分が撮像部６０の光軸１ｘの位置に達したときに撮像が開始されるが、２次元コード６８が撮像部の光軸１ｘの位置に達したときに撮像が開始されるようにするには、物品６７の前端６７ａと二次元コード６８との間隔ｊ（ｍｍ）を考慮に入れ、式（６）のｇの代わりにｇ＋ｊを代入した式を用いて遅延フレーム数Ｄｆを求める。
【０１０３】
上記の実施の形態では、センサ９，１０の光軸５１ｘ，５３ｘと撮像部６０の光軸１ｘが平行であるが、平行でなくても良い。例えば、図２３に示す構成において、センサ９，１０の光軸は上下方向に、撮像部１ｘの光軸は図示と同様に水平方向に配置されていても良い。
【０１０４】
なお、上記の実施の形態では、第１及び第２のセンサ９，１０により移動速度を求めることとしているが、本発明はこれに限定されず、例えば被検査体の移動に伴って回転するローラの回転速度を検出することにより、被検査体の移動速度を検出するようにしても良い。
また、レーザ光を利用した距離計測用センサを用いて計測した距離に基づき、物品が所定位置を通過したことを検出しても良く、また計測した距離の変化に基づき移動速度を検出するようにしても良い。
【０１０５】
以上説明したように本発明の実施の形態１によれば、被検査体の移動を一軸方向に限定されるように支持したことにより、被検査体検出手段４１の第１のセンサ９、同被検査体検出手段４１の第２のセンサ１０の順で被検査体通過の検出を行い、さらに被検査体が移動すると固体撮像素子上のレンズ前面の撮像位置５０ｃを通過するように、被検査体検出手段４１ならびに撮影レンズ１及び固体撮像素子２が配置されているため、被検査体検出手段４１の検出結果に応じて即座に高精度な像ぶれ補正が実施可能である。
【０１０６】
また、固体撮像素子内部の電荷移動のみで像ぶれを低減、補正するため、アクチュエータ等の特殊な機構や外部メモリを必要とせず、低コストで認識装置を提供できる。
【０１０７】
特に、実施の形態１によれば、電荷転送量ＰＴを固定値とし、像ぶれ量Ｐｎに応じて分割数Ｎを増減させるようにしたので、分割数Ｎを最大にすることで、もっとも大きな像ぶれ補正効果を得ることができる。また、像ぶれ量Ｐｎを電荷転送量ＰＴで除算することで分割数Ｎを決定しているので、均等に像ぶれの補正を行うことができる。
【０１０８】
上記の実施の形態では、被検査体が撮像位置を通過すると推定されるタイミングで１フレーム期間だけ電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行っているが、上記推定タイミングのフレームのみならず、その直前又は直後、又はその両方のフレーム期間においても、電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行い、それぞれのフレーム期間の画像を用いた認識結果を総合的に判断しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１の認識装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１で用いられる固体撮像素子の構成を示す図である。
【図３】図２の固体撮像素子において縦方向に並んだ４画素を拡大して示す図である。
【図４】ベイヤ型色フィルタ配列を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す概略斜視図である。
【図６】図５の線５０に沿う垂直断面図である。
【図７】図５の線ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における認識装置のセンサ及び撮像部の部材間の距離を示す概略平面図である。
【図９】実施の形態１において像ぶれ補正を行うための構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１０】垂直転送部内で順方向に電荷を転送する場合に印加される垂直転送パルスＶＤＰを示すタイミングチャートである。
【図１１】垂直転送部内で順方向に電荷を転送する場合の固体撮像素子の転送素子の電極の電位分布を示す図である。
【図１２】垂直転送部内で逆方向に電荷を転送する場合に印加される垂直転送パルスＶＤＰを示すタイミングチャートである。
【図１３】垂直転送部内で逆方向に電荷を転送する場合の固体撮像素子の転送素子の電極の電位分布を示す図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態１の認識装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】（ａ）〜（ｆ）は、図１４（ａ）〜（ｆ）のうちに、電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム期間及びその直前のフレーム期間をより詳細に示すタイミングチャートである。
【図１６】（ａ）〜（ｆ）は、図１５（ａ）〜（ｈ）のうちの、電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム期間を時間軸方向に拡大して示すタイミングチャートである。
【図１７】（ａ）〜（ｊ）は、実施の形態１における被写体像と固体撮像素子の撮像面の被写体像の変位を示す図である。
【図１８】（ａ）〜（ｊ）は、実施の形態１における垂直転送部内の電荷転送ならびに電荷加算方法を示す図である。
【図１９】被写体像とレンズとの距離及び被検査体の大きさと撮像面上での被写体像の大きさの関係を示す図である。
【図２０】実施の形態１における像ぶれ補正動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す概略斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態３に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す概略斜視図である。
【図２３】本発明の実施の形態４に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態５に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ レンズ、 ２ 固体撮像素子、 ３ アナログ信号処理部、 ４ 画素信号Ａ／Ｄ変換部、 ５ 信号処理部、 ６ 表示手段、 ７ ＣＰＵ、 ８ タイミングジェネレータ、 ９ 第１のセンサ、 １０ 第２のセンサ、 １１ 積算部、 １２ レンズ駆動部、 ２１ 光電変換素子（ＰＤ）、 ２２ 垂直転送部、 ２４ 読み出しゲート部、 ２７ 水平転送部、 ２８ 出力増幅器、 ４１ 被検査体検出手段、 ４２ａ 演算手段、 ４２ｂ 演算手段、 ４４ タイミング生成手段、 ４５ 電荷移動手段、 ５１ 発光部、 ５２ 受光部、 ５３ 発光部、 ５４ 受光部、 ６０ 撮像部、 ６１ 被検査体、 ６２ 発光部、 ６３ フォトリフレクタ、 ６４ フォトリフレクタ、 ６６ ベルトコンベア、 ６７ 物品、 ６８ ２次元コード、 ６９ カード、 ＰＸ 画素。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子を用いた認識装置に関し、より詳細には、静止画向けの像ぶれ補正機能を有し、像ぶれを軽減した静止画撮像が可能な認識装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年情報処理の分野においては、本人認証を目的として個人の指紋などの生体情報をデジタル方式のカメラで撮像した画像に画像処理を施し、蓄積済みの他の指紋データと照合したり、本人の写真が載ったパスポートや２次元コードが貼付されたカード、文字が印刷された紙などの非生体情報を同じくデジタル方式のカメラで撮像し、撮像画像に画像処理を施すことにより情報認識を行っている。
【０００３】
１次元のバーコードはラインセンサで認識が可能であるため１つのセル（白と黒のラインで表される２値データ）の検出のためには３×３画素以上の画像領域で可能であるが、より多くの情報を含有する２次元コードを認識するためにはコード領域全てを撮像することが必要となる。２次元コード認識や指紋認識、文字認識を行うには、認識に必要な領域の画像をＣＣＤイメージセンサなどの固体撮像素子を用いて撮像する必要があり、撮像時に被写体となる被検査体としての指やカードが動いてしまうことにより、記録画像にぶれが発生して認識精度が低下することがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載された認識装置は、ベルトコンベア上に搭載された被検査体としての製品などに貼付されたバーコードをＣＣＤイメージセンサ（カメラ）で読み取ることにより製品の種類や仕向け先を判別するものであるが、ベルトコンベアが移動することに起因する記録画像ぶれを抑圧するため、ベルトコンベアの移動速度を高速とする場合は、認識精度は一定を確保しつつ製品の移動量に対する撮像面上に投影された製品像の移動量が最小となるように製品とカメラを遠ざけるように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１６７２２５号公報（第１−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の認識装置では、読み取るコードは１次元バーコードであり、そのため、読み取り方向は横方向（白黒ラインと交差する方向）であって、認識領域は５画素幅以上の画像切り出し領域でよく、そのために被検査体としての製品とカメラを遠ざけることが可能であった。読み取りコードが２次元コードの場合は、読み取り方向は横方向と縦方向の２方向であるため、より多くの画像認識領域を必要とする。そのため、１次元バーコードを用いる場合に比べて、被検査体とカメラを近づける必要がある。被検査体とカメラを近づけると、像ぶれを抑制するためにベルトコンベアの移動速度を低速にする必要があり、設備の処理能力を低下させる原因となる。
【０００７】
また、被検査体とカメラとを近づけることなく、ベルトコンベアの速度を高速に保つためには、ＣＣＤイメージセンサの画素数を増加させれば良いが、固体撮像素子変更によるコストの上昇と装置の大型化を伴う。
【０００８】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであり、特殊な機構やメモリを必要とせずに像ぶれ補正を実施することにより、小型で低コストの、非接触型の認識装置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】
【０００９】
本発明は、
移動する被検査体が所定の撮像位置を通過するときに、該被検査体からの光を受けて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を転送する転送部とを備えた固体撮像素子と、
前記被検査体が前記撮像位置に達する前に順に通過する第１の位置及び第２の位置において、前記被検査体の通過を検出する被検査体検出手段と、
前記被検査体検出手段より検出した第１の位置の検出信号及び第２の位置の検出信号をもとに、前記固体撮像素子の撮像面上での像ぶれ量を推定し、像ぶれ補正を行うタイミングを決定する演算制御手段と、
前記推定された像ぶれ量に応じて該像ぶれを打ち消すように、前記光電変換部で生成された電荷を前記転送部内で転送させながら、電荷蓄積を行っての画像電荷を形成させる撮像素子駆動手段とを備えた
ことを特徴とする認識装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特殊な機構やメモリを必要とせずに固体撮像素子内で像ぶれ補正を実施することにより小型で低コスト、かつ精度の高い認識装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における認識装置の基本構成を示す図である。図１に示すように、この認識装置は、非接触型のものであり、レンズ１と、固体撮像素子２と、アナログ信号処理部３と、画素信号Ａ／Ｄ変換部４と、信号処理部５と、表示手段６と、ＣＰＵ７と、タイミングジェネレータ８と、第１のセンサ９と、第２のセンサ１０と、積算部１１と、レンズ駆動部１２とを有する。
【００１２】
レンズ１と固体撮像素子２とで撮像部６０が構成される。レンズ１を通して入射した被検査体の光学像（被写体像）は固体撮像素子２で光電変換される。このレンズ１は焦点距離が可変なズームレンズとして機能する。レンズ駆動部１２からの制御信号によって、レンズ１は光軸１ｘ上で前後へ移動し、焦点距離を連続的に変えることができる。この制御信号はＣＰＵ７から出力される。
【００１３】
固体撮像素子２は、例えばＣＣＤイメージセンサで構成され、図２に示すように、複数の光電変換素子列２０を有する光電変換部１９と、それぞれ光電変換素子列２０に対応し、光電変換素子列２０に隣接して設けられた複数の垂直転送部２２と、光電変換素子列２０と垂直転送部２２の間に位置する読み出しゲート部２４と、水平転送部２７と、出力増幅器２８とを有する。
各光電変換素子列２０は、撮像画面上の第１の方向、例えば垂直方向に列をなす複数の画素位置に配置され、被検査体からの光を、レンズ１を介して受けて、光電変換を行なう複数の光電変換素子２１を有する。
【００１４】
各垂直転送部２２は、対応する光電変換素子列２０の光電変換素子２１にそれぞれ対応して設けられ、対応する光電変換素子２１で蓄積された電荷が、読み出しゲート部２４のそれぞれの読み出しゲート２５を介して転送され、かつ相互間で垂直方向に電荷の転送を行う複数の転送素子２３から成る。
水平転送部２７は、垂直転送部２２で転送され、垂直転送部２２から出力された電荷を受けて、第１の方向と直交する第２の方向、例えば水平方向に転送する。
出力増幅器２８は、水平転送部２７を転送され、水平転送部２７から出力された電荷を増幅して出力する。
【００１５】
光電変換部１９の光電変換素子２１における光電変換によって、光の強さに応じた量の電荷が蓄積され、読み出しパルスＴＧによって、電荷が読み出しゲート部２４を介して垂直転送部２２に取り出され、４相のパルスφＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４から成る垂直転送パルスＶＤＰによって水平転送部２７方向へ逐次転送される。水平転送部２７では１ライン分の画素が入るたびに２相のパルスφＨ１、φＨ２から成る水平転送パルスＨＤＰによって水平方向に電荷の転送を行ない、出力増幅器２８で信号電圧に変換して信号を出力する。
【００１６】
本願では簡単のため、垂直転送部２２内の転送を単に「垂直転送」と言い、水平転送部２７内の転送を単に「水平転送」と言うことがある。
【００１７】
上記の垂直転送パルスＶＤＰによって、垂直転送部２２内の電荷を水平転送部２７に向けた方向（図２の垂直転送部２２内の矢印ＦＷの方向。以下「順方向」と呼ぶことがある）へ転送するだけではなく、水平転送部２７とは反対の方向（図２の垂直転送部２２内の矢印ＦＷと反対方向。以下「逆方向」と呼ぶことがある）へ転送することも可能である。また、垂直転送パルスＶＤＰを印加しない時は、垂直転送部２２は読み出しゲート部２４を介して垂直転送部２２に取り出された電荷を、垂直転送部２２内で順方向にも逆方向にも移動させず、取り出された位置に保持することができる。
【００１８】
垂直転送部２２の各転送素子２３は、内部に保持されている電荷と、対応する光電変換素子２１から転送される電荷とを加算する。
【００１９】
図３は、図２における縦方向に並んだ４画素を拡大して示す図である。符号ＰＸは一つの画素を示す。各画素は、光電変換素子２１、読み出しゲート２５ならびに転送素子２３を備える。本実施の形態では４相の垂直転送パルスＶＤＰを用いており、１画素あたり４個の電極２６ａ〜２６ｄが存在する。光電変換素子２１にて光電変換されて蓄積された電荷は、読み出しゲート２５を介して転送素子２３に読み出される。以下に述べるように、４相の垂直転送パルスＶＤＰの電圧を所定の時系列で変化させることにより、垂直転送部２２内の電荷を所望の画素数分だけ順方向にも、逆方向にも転送することができる。
【００２０】
固体撮像素子２は色フィルタを備えない白黒センサであっても良く、また、例えば図４に示すベイヤ型に配置された色ファイルタを備えたカラーセンサであってもよい。色ファイルタを備えたカラーセンサでは、固体撮像素子の光電変換部１９の光電変換素子２１は、それぞれ異なる色の色フィルタで覆われ、該色フィルタが所定の繰り返しパターンで周期的に配列されている。ベイヤ型の色フィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色フィルタであり、Ｒ、Ｇ、Ｂの色フィルタで覆われた光電変換素子からは、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号が得られる。図４で、符号Ｈは、撮像画面上の横軸、即ち水平方向軸を示し、水平方向軸に沿う１、２、…ｍは水平方向軸上の座標値を表し、符号Ｖは、撮像画面上の縦軸、即ち垂直方向軸を示し、垂直方向軸に沿う１、２、…ｎは垂直方向軸上の座標値を表す。
【００２１】
ベイヤ型配列の場合には、図４に示すように、緑Ｇが市松状に配置され、その他の部分に赤Ｒ及び青Ｂが線順次に配置されている。例えば図４の３列目（Ｈ＝３）に注目すると、その画素の並びは上から下に向かってＲ、Ｇ、Ｒ、Ｇ、・・・、Ｇのようになっており、Ｒ画素、Ｇ画素ともに１画素おきに並んでいる。
【００２２】
そのため、後述のように分割した電荷蓄積期間（「分割蓄積期間」と言う）ごとに垂直転送部２２内で電荷を移動する際の移動量が順方向または逆方向に奇数画素分である場合、例えば移動させたＲ画素の電荷にＧ画素の電荷を加算することになったり、移動させたＧ画素の電荷にＲ画素の電荷を加算することになり、適切ではない。同じ色の画素の信号電荷同士を加算するためには、電荷の移動量を偶数画素分とする必要がある。そのため、本発明では上記したように、分割蓄積期間ごとの電荷移動量を色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する最小画素数としている。固体撮像素子２として色フィルタを備えない白黒センサを用いる場合は分割蓄積期間ごとの電荷移動量は１画素（１ライン）となる。
【００２３】
再び図１を参照し、固体撮像素子２として色フィルタを備えたカラー型のものを使用した場合の信号処理系統について述べる。固体撮像素子２から得られるＲ、Ｇ、Ｂの出力信号（画素信号）は、アナログ信号処理部３において、相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）ならびに自動利得制御増幅処理（ＡＧＣ）が施される。
固体撮像素子２に供給される、読み出しパルスＴＧ、垂直転送パルスＶＤＰ、及び水平転送パルスＨＤＰ、並びに後述のオーバーフロードレインパルスＯＦＤ（これらを総称して「固体撮像素子の駆動用パルス」と呼ぶことがある）、並びにアナログ信号処理部３に供給されるＣＤＳのためのサンプリングパルスＤＳＰは、タイミングジェネレータ８によって供給される。これらのパルスの発生のタイミングは、ＣＰＵ７によって制御される。また、アナログ信号処理部３におけるＡＧＣも、ＣＰＵ７からの制御信号によって行われる。
【００２４】
アナログ信号処理部３の出力信号は、画素信号Ａ／Ｄ変換部４にてデジタル信号に変換された後、信号処理部５にて映像信号処理され、表示手段６において表示可能な映像信号になる。信号処理部５では、ＲＧＢ信号から輝度色差信号（ＹＣｂＣｒ）への変換、ホワイトバランス補正、γ（ガンマ）補正、色補間処理および輪郭強調補正等の画像処理が行われる。ＬＣＤなどで構成された表示手段６は、信号処理部５から出力された映像信号を表示する。
認識装置の設置や調整に際し、作業者（調整者）は、表示手段６に映る被検査体の画像を見ながら固体撮像素子２の配置やレンズ１の焦点距離などを決める。
【００２５】
第１及び第２のセンサ９及び１０並びに撮像部６０は、例えば図５，図６、図７及び図８のように配置されている。図５は斜視図、図６は図５の線５０に沿う垂直断面図、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図８は部材相互間の距離を示すための概略平面図である。図示の例では、第１のセンサ９は、発光部５１と発光部５１が発する光を受けるように配置された受光部５２とから成る透過型フォトセンサ（フォトインタラプタ）で構成され、第２のセンサ１０は、発光部５３と発光部５３が発する光を受けるように配置された受光部５４とから成る透過型フォトセンサ（フォトインタラプタ）で構成されている。
【００２６】
発光部５１及び５３は、例えば発光ダイオード、例えば赤外線発光ダイオードで構成され、受光部５２及び５４は、例えばフォトトランジスタ、例えば赤外線発光ダイオード５１，５３が発生する光の波長域に感度を有するフォトトランジスタで構成されている。
【００２７】
発光部５１、５３は例えば図５及び図６に示すように第１の保持板５６に保持されて、下向きに光を発するように配置され、受光部５２，５４は第１の保持板５６の下側に第１の保持板５６に平行に配設された第２の保持板５７に保持されて、上からの光を受けるように配置されている。
【００２８】
第１の保持板５６の後側の縁５６ｂと第２の保持板５７の後側の縁５７ｂは、垂直に延びた第３の保持板５８に固定され、第３の保持板５８により連結されている。
第２の保持板５７の手前の縁５７ｃは、第３の保持板５８に平行に形成されて、第２の保持板５７の上面５７ａにあって、該第１の保持板５６の後側及び前側の縁５６ｂ及び５６ｃに平行な線５０の第１の点（第１の位置）５０ａを、第１の発光部５１から発して第１の受光部５２に受けられる、光軸５１ｘに沿う光束が通過し、上記の線５０上の第２の点（第２の位置）５０ｂを、第２の発光部５３から発して第２の受光部５４に受けられる、光軸５２ｘに沿う光束が通過する。さらに上記線５０上の第３の点（第３の位置）５０ｃを、撮像部６０の光軸１ｘ、即ちレンズ１の光軸１ｘが通過する。言い換えると、レンズ１の光軸１ｘは、第１の受光部５２を始点として、第２の受光部５４を終点とするベクトルの延長線上の点（撮像位置）５０ｃを通るものであり、被検査体６１は撮像位置５０ｃを通過するときに固体撮像素子２により撮像されて、固体撮像素子２の撮像面２ａ上に被写体像６１ｚが形成される。被検査体６１が矢印ＭＶの方向に移動すると、これに伴い撮像面２ａ上で被写体像６１ｚが矢印ＺＶの方向（矢印ＭＶと反対の方向）に移動する。
【００２９】
被検査体６１は例えば人の手の指、例えば人さし指（第二指）であり、第二指が、第１の保持板５６と第２の保持板５７の間を矢印ＭＶで示す方向に移動可能であり、また、第１の保持板５６と第２の保持板５７は指一本を通過させるだけの間隔で配設されており、従って指６１の上下方向ＵＤの動きが規制されている。また、図７に示されるように、指先６１ａが、第３の保持板５８の前側の面５８ａに当接し、これにより指６１の前後方向ＬＴの動きが規制されている。
【００３０】
このように、第１、第２及び第３の保持板５６、５７及び５８は、被検査体としての指の動きを一軸方向に、即ち、第１の位置５０ａを始点として、第２の点５０ｂを終点とするベクトルと平行な方向に、制限し案内する手段としての機能を有する。
【００３１】
被検査体が第１の受光部５２の位置（第１の位置）、第２の受光部５４の位置（第２の位置）の順に通過し、その後レンズ１の光軸１ｘ上の位置（撮像位置）５０ｃまで移動したときに被検査体を撮像する。撮像を可能にするため、第２の保持板５７のうちの、レンズ１の光軸１ｘの周囲の部分は、透明な板５７ｄで形成されている。なお、透明な板５７ｄとする代わりに、開口を設けても良い。
【００３２】
第１のセンサ９と第２のセンサ１０とで、後に図９を参照して詳しく説明する被検査体検出手段４１が構成される。
【００３３】
ＣＰＵ７は本撮像システムを総括して制御を行うとともに、各種演算を実施する手段として機能している。信号処理部５からの映像信号データに基づき、自動露光制御（ＡＥ）／自動ホワイトバランス制御（ＡＷＢ）を行うとともに、アナログ信号処理部３に対する増幅利得の設定、タイミングジェネレータ８で生成される固体撮像素子２の駆動用パルスの発生の制御、ならびにレンズ駆動部１２の制御信号の生成を行う。
【００３４】
積算部１１は、信号処理部５から入力される１画面分の映像信号の積算を行う。積算結果は、撮像画像の明るさを表すものであり、ＣＰＵ７はこれに基づいて、オーバーフロードレインパルスＯＦＤの生成を制御し、これにより電荷蓄積時間の制御を行う。
【００３５】
ＣＰＵ７はさらに、図９に示す演算手段４２ａ及び４２ｂの機能をも有する。
演算手段４２ａは、被検査体検出手段４１で被検査体の通過を検出すると、被検査体の第１及び第２のセンサ９、１０間の通過時間（通過時間差）を算出し、撮像位置５０ｃにおける被検査体の移動速度を推定する。例えば、第１及び第２のセンサ９，１０間の距離を通過時間で割ることにより得られる第１及び第２のセンサ９，１０間の平均移動速度を、撮像位置５０ｃにおける移動速度と推定する。
被検査体検出手段４１と演算手段４２ａとで、撮像位置５０ｃにおける被検査体の移動速度を推定する速度推定手段４３が構成されている。
演算手段４２ｂは、推定された移動速度が高いほど像ぶれ補正を行うフレーム期間の電荷蓄積時間の分割数Ｎを多くするよう制御するとともに、像ぶれ補正を開始するタイミングを決定する。このため、第２のセンサ１０の位置（第２の位置）から撮像位置５０ｃまでの距離を上記平均移動速度で割ることにより前記被検査体が第２の位置から撮像位置５０ｃに移動する時間を求め、この時間を、被検査体が第２の位置を通過した時刻（タイミング）に加算することにより、被検査体６１が撮像位置５０ｃを通過する時刻（タイミング）を推定し、このタイミングよりも、推定誤差や固体撮像素子の動作の遅れを考慮した時間余裕分以上前の始まるフレーム期間のタイミングを像ぶれ補正を開始するタイミングと決定する。このような制御により、被検査体の推定移動速度が高いほど、被検査体が第２のセンサ１０を通過してから像ぶれ補正を行うまでの時間は短くされる。
【００３６】
ＣＰＵ７（演算手段４２ｂ）は決定された像ぶれ補正を行うタイミング、並びに像ぶれ補正における電荷蓄積時間の分割回数及び転送量に基づき制御信号を生成する。タイミングジェネレータ８は、図９に示すタイミング生成手段４４として機能するものであり、ＣＰＵ７が生成する制御信号に基づき、垂直転送部２２（図２参照）内で電荷を移動させるための垂直転送パルスＶＤＰ、水平転送パルスＨＤＰ、読み出しパルスＴＧを生成し、固体撮像素子２へ出力し、垂直転送部２２（図９の電荷移動手段４５）を制御する。
【００３７】
図２及び図３に示される、固体撮像素子２の垂直転送部２２内の電荷を順方向に転送する具体的な手法を、垂直転送パルスＶＤＰの電位変化のタイミングチャートである図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、各電極の垂直転送パルスＶＤＰの４相のパルスφＶｉ（ｉ＝１、２、３、４）のタイミングチャートであり、横軸に時刻を、縦軸に４つの電極２６ａ〜２６ｄに与えられる電位を並べて示している。図１１は、図１０に示す垂直転送パルスＶＤＰを各電極に与えた時の、電荷移動の様子を示す図である。図１１において、横軸は垂直転送部２２の転送素子２３の電極２６ａ〜２６ｄの位置を示し、縦軸には各電極の電子のポテンシャルエネルギーφｉ（＝−ｅφＶｉ）と電荷ＱＣの分布の経時変化（異なる時刻ｔ＝ａ１乃至ａ９における電荷分布）が示してある。
【００３８】
次に動作を説明する。図１０において、時刻ａ１では電極２６ｂの電位φＶ２と電極２６ｃの電位φＶ３が＋Ｖであり、電極２６ａの電位φＶ１と電極２６ｄの電位φＶ４が０Ｖであるため、図１１に示すように、電極２６ｂと電極２６ｃに電位井戸が形成されて電荷ＱＣが蓄積される。次に時刻ａ２にて電極２６ｄにバイアス電圧＋Ｖを印加すると、電極２６ｂと電極２６ｃにあった電荷ＱＣは、電極２６ｂから電極２６ｄに拡散する。次に時刻ａ３にて電極２６ｂを無バイアスにすると、電荷ＱＣは電極２６ｃから電極２６ｄに収束し、結果として、時刻ａ１からａ３において、電荷ＱＣは順方向（図１１において右方向）へ１電極分だけ移動したことになる。
【００３９】
時刻ａ４では電極２６ａにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ａ５で電極２６ｃを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ順方向に移動する。時刻ａ６では電極２６ｂにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ａ７で電極２６ｄを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ順方向へ移動する。時刻ａ８では電極２６ｃにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ａ９で電極２６ａを無バイアスにすることにより時刻ａ１の状態と同じになる。すなわち、時刻ａ１から時刻ａ９において、１画素分電荷ＱＣを順方向へ移動したことになる。
【００４０】
他方、垂直転送部内の電荷ＱＣを逆方向に転送する場合に関して、図１２および図１３を用いて説明する。電荷ＱＣを順方向に転送する場合の説明に用いた図１０が図１２に、図１１が図１３にそれぞれ対応している。また、時刻ａ１からａ９は、ｂ１からｂ９にそれぞれ対応している。
【００４１】
次に動作を説明する。図１２において、時刻ｂ１では電極２６ｂと電極２６ｃにバイアス電圧＋Ｖが掛かり、電極２６ａと電極２６ｄは無バイアスで０Ｖであるため、図１３に示すように、電極２６ｂと電極２６ｃに電位井戸が形成されて電荷ＱＣが蓄積されている。次に時刻ｂ２にて電極２６ａにバイアス電圧＋Ｖを印加すると、電極２６ｂと電極２６ｃにあった電荷ＱＣは、電極２６ａから電極２６ｃに拡散する。次に時刻ｂ３にて電極２６ｃを無バイアスにすると、電荷ＱＣは電極２６ａから電極２６ｂに収束し、結果として、時刻ｂ１からｂ３において、電荷ＱＣは逆方向（図１３において左方向）へ１電極分だけ移動したことになる。
【００４２】
時刻ｂ４では電極２６ｄにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ｂ５で電極２６ｂを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ逆方向に移動する。時刻ｂ６では電極２６ｃにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ｂ７で電極２６ａを無バイアスにすることにより、電荷ＱＣはさらに１つの電極分だけ逆方向へ移動する。時刻ｂ８では電極２６ｂにバイアス電圧＋Ｖを印加し、時刻ｂ９で電極２６ｄを無バイアスにすることにより時刻ｂ１の状態と同じになる。すなわち、時刻ｂ１から時刻ｂ９において、１画素分電荷を逆方向へ移動したことになる。
【００４３】
本実施の形態においては、上述したように、電荷の拡散ステップ後に収束ステップを行ない、これを繰り返すことで電荷の転送を実現しているが、拡散と収束のステップを同時に行なっても電荷の転送は可能である。例えば、図１１の時刻ａ２の拡散と時刻ａ３の収束を同時に行なう、すなわち電極２６ｄへのバイアス電圧印加と電極２６ｂの無バイアス化を同時に行なうことによっても同様の電荷の転送は達成できる。あるいは、図１１において時刻ａ３の収束と時刻ａ４の拡散を同時に行なっても、同様に電荷の転送が可能である。
【００４４】
さらに、本実施の形態では４相の垂直転送パルスＶＤＰによって電荷を転送しているが、４相に限るものではなく、３相以上であれば、同様の方法により電荷の転送は可能である。同様に水平転送パルスＨＤＰについても２相のものを用いているがこれに限るものではない。
【００４５】
図１４（ａ）〜（ｆ）、図１５（ａ）〜（ｆ）及び図１６（ａ）〜（ｆ）は本実施の形態における認識装置の動作を示すタイミングチャートであり、読み出し回数（電荷蓄積期間の分割数）Ｎが４である場合を示している。
図１５（ａ）〜（ｆ）は、図１４（ａ）〜（ｆ）のうちの電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム及びその直前のフレームをより詳細に示し、図１６（ａ）〜（ｆ）は、図１５（ａ）〜（ｆ）において、の電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム期間を時間軸方向に拡大して示す。
【００４６】
図１４（ａ）、図１５（ａ）及び図１６（ａ）は垂直同期信号ＶＤを示す。図１４（ｂ）は第１のセンサ９の出力信号ＤＴ１を示し、図１４（ｃ）は第２のセンサ１０の出力信号ＤＴ２を示す。
【００４７】
図１４（ｄ）、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）のオーバーフロードレインパルスＯＦＤは水平同期信号に同期してタイミングジェネレータ８から固体撮像素子２のオーバーフロードレイン電極（図示されていない）に印加されるものであり、ＡＥ制御において電荷蓄積期間を調整するために光電変換素子２１に蓄積された電荷を固体撮像素子２内の基板上に排出することにより電子シャッタ機能を実現するものである。なお、図１５（ｂ）のオーバーフロードレインパルスＯＦＤのうち、図１５（ｂ）に示される最初のパルスＯＦＤ１（垂直同期信号ＶＤの立ち上がりと同時又はその直後に（立ち上がりの後最初に）発生されるもの）以外のパルスを、電子シャッタパルスと呼ぶこともある。
【００４８】
図１４（ｅ）、図１５（ｃ）及び図１６（ｃ）は光電変換素子２１において光電変換ならびに電荷蓄積を行う期間ＰＤを示している。この期間ＰＤ（図１４（ｅ）及び図１５（ｃ）においてそれぞれ符号ＳＳ（ｉ）、ＳＳ（ｊ）、ＳＳ（ｋ−２）、ＳＳ（ｋ−１）などで示されている）は、各フレーム期間において、オーバーフロードレインパルスＯＦＤの発生が終わった後に開始され、次の垂直同期信号ＶＤの立ち上がりまで続く。言い換えると、電荷蓄積期間が与えられた長さとなるように、オーバーフロードレインパルスＯＦＤの列の発生を終了する時点が決められる。
図１４（ｆ）は、電荷蓄積期間の分割により像ぶれ補正を行うフレームと行われないフレームをそれぞれ「ＯＮ」、「ＯＦＦ」で示す。
【００４９】
図１５（ｄ）及び図１６（ｄ）は読み出しパルスＴＧを示す。この読み出しパルスＴＧは、光電変換素子２１で蓄積した電荷を垂直転送部２２の対応する転送素子２３へ読み出す（転送する）ため、読み出しゲート２５の制御に用いられる。
図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）は垂直転送パルスＶＤＰ（φＶ１〜φＶ４を示し、図１５（ｆ）及び図１６（ｆ）は水平転送パルスＨＤＰ（φＨ１、φＨ２）を示している。
【００５０】
像ぶれ補正を行うフレーム期間（図中の第３のフレームＦＰ（ｋ））の１つ前までのフレーム期間では、被写体（被検査体がまだ撮像位置に到達していない状態では、被検査体が通過する位置の背後にあるものが被写体となっている）の明るさに基づいて、露出条件の一つとして定められる電荷蓄積期間ＳＳｉ（ｉ＝１、２、…）を設定して、撮像を行う。例えば図１５（ａ）〜（ｆ）に示すように、ある垂直同期信号ＶＤが発生される第１の垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ−２）で始まるフレーム（第１のフレームＦＰ（ｋ−２））内の電荷蓄積期間ＳＳ（ｋ−２）に蓄積した電荷は、当該第１のフレームＦＰ（ｋ−２）の次のフレーム（第２のフレーム（ＦＰ（ｋ−１））の先頭の垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ−１）内に発生される読み出しパルスＴＧ１０によって垂直転送部２２へ読み出され、上記第２のフレームＦＰ（ｋ−１）内の期間１００ｂに垂直転送部２２内で水平転送部２７に向けて転送される。複数の垂直転送部２２内で同時に水平転送部２７に向けた転送が行われる。撮像面上の水平方向に整列した複数の画素、即ち同じライン上の複数の画素をそれぞれ構成する複数の光電変換素子２１から読み出された信号電荷が同時に、それぞれの垂直転送部２２により転送される。言換えると、光電変換部２０のそれぞれの光電変換素子列２１から垂直転送部２２に転送された信号電荷は水平転送部２７へ向けて１ラインずつ順々に転送される。そして、同じ第２のフレーム期間ＦＰ（ｋ−１）内において、垂直転送部２２から水平転送部２７に転送された電荷が、期間１０１ｂにおいて、水平転送部２７内を出力増幅器２８に向けて転送され、出力増幅器２８で増幅されて出力される。
【００５１】
第２のフレーム期間ＦＰ（ｋ−１）の次のフレーム期間（第３のフレーム期間ＦＰ（ｋ））において、像ぶれ補正を行うものとすると、第２のフレーム期間ＦＰ（ｋ−１）内の電荷蓄積期間ＳＳ（ｋ−１）に蓄積された電荷は、次の垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ）の最初（垂直同期信号ＶＤの立ち上がりと略同時）にオーバーフロードレインパルスＯＦＤ１を固体撮像素子２へ印加することにより垂直転送部２２へ転送されることなく基板上に排出される。なお、垂直ブランキング期間内において、ＡＥ制御により電子シャッタパルス（ＯＦＤ１以外のオーバーフロードレインパルスＯＦＤ）が発生される場合は、オーバーフロードレインパルスＯＦＤ１は必ずしも必要ではない。読み出しパルス（垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ−１）内のＴＧ１０のごときもの）の発生を禁止すれば垂直転送部２２への信号電荷の読み出しが禁止されるので、ＡＥ制御による電子シャッタパルスの発生の時点で、蓄積された電荷が基板上に排出されるためである。
【００５２】
フレーム期間ＦＰ（ｋ）は、静止画像として記録する画像用の映像信号を得るための電荷蓄積を行う期間である。このフレーム期間ＦＰ（ｋ）において電荷蓄積期間を複数個（Ｎ個）の期間（分割蓄積期間）に分割して分割蓄積期間ごとに垂直転送部２２への電荷読み出しを行うことにより電荷が複数回（Ｎ回）に分けて読み出される。各回に読み出される１画面分の電荷の集合を便宜上「画像」或いは「電荷画像」と呼ぶことがある。
【００５３】
該複数の画像は最終的に１枚の画像に合成されて固体撮像素子から出力されるが、それまでは前記複数の画像を構成する画像のうち、第１の分割蓄積期間に読み出した画像（第１の画像）を垂直転送部２２内に一時保持した後、第２の分割蓄積期間に読み出した画像（第２の画像）を垂直転送部２２に読み出すまでの間に、色フィルタを備えた固体撮像素子２を用いる場合は、前記第１の画像を色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する最小画素数だけ移動させ（転送させ）、色フィルタを備えない固体撮像素子２を用いる場合は１以上の整数画素数だけ移動させる。その後該画像に前記第２の分割蓄積期間に読み出した画像（第２の画像）と加算した後一時保持する。それ以降同様の処理を繰り返し、最後に読み出す画像（第Ｎの画像）を加算するまで繰り返す。
【００５４】
読み出し回数Ｎは演算手段４２ｂ（ＣＰＵ７で構成される）により決定される。演算手段４２ｂは、演算手段４２ａで求められた、撮像位置５０ｃにおける被検査体の推定移動速度に応じて像ぶれを補正するための電荷移動量と読み出し回数Ｎを決定するものであり、画素数を単位とする、固体撮像素子２の撮像面上の被検査体の移動量（画素数で表された、推定された移動速度に比例する）をＰｎ、分割蓄積期間ごとに垂直転送部２２内で電荷を転送する量（画素数で表された転送量）をＰＴとすると、Ｎ＝Ｐｎ／ＰＴと表わされる。固体撮像素子２の撮像面上の被写体像の移動量Ｐｎが大きいほど、また分割蓄積期間ごとの電荷転送量ＰＴが小さいほど、読み出し回数Ｎの値は大きくなる。例えば、Ｐｎが一定であれば、分割蓄積期間ごとの電荷転送量を、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する最小画素数（以後、ＰＴ（ｍ）ということもある）とすることにより、読み出し回数Ｎは最大となる。例えば、色フィルタとして図４に示すベイヤ型のものを使用した場合、ＰＴ（ｍ）は２（画素）である。この場合、動き検出手段３２で検出された固体撮像素子２上の被検査体の移動量Ｐｎが８画素に相当するときには、読み出し回数Ｎ（＝Ｐｎ／ＰＴ）は４となる。色フィルタを備えない白黒の固体撮像素子の場合はＰＴ（ｍ）＝１であり、このとき読み出し回数Ｎは８となる。
【００５５】
読み出し回数（電荷蓄積期間の分割数）Ｎ＝４である場合において、図１５（ｃ）及び図１６（ｃ）に示すように、１つの電荷蓄積期間を等分に分割した期間（分割蓄積期間）をそれぞれＳ１〜Ｓ４とする。この場合、分割蓄積期間Ｓ１〜Ｓ４で蓄積した電荷をそれぞれ読み出しパルスＴＧ１〜ＴＧ４（図１５（ｄ）及び図１６（ｄ））にて垂直転送部２２へ読み出している。図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）の符号１０２ａ〜１０２ｃは、それぞれ読み出しパルスＴＧ１〜ＴＧ３にて読み出した電荷をそれぞれ垂直転送部２２内で順方向または逆方向へ所定の画素数分だけ転送する期間を示す。
【００５６】
図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）のように符号１０２ａ〜１０２ｃで表される３つの電荷転送期間がある場合、それぞれの期間において全像ぶれ量の１／４に比例して電荷転送を行うため、該３つの電荷転送期間の合計として全像ぶれ量の３／４を補正する。ただし全像ぶれ量の１／４はそのまま残るため、結果として像ぶれが１／４に軽減されたことになる。一般的に、電荷蓄積期間の分割数をＮとすれば、像ぶれを１／Ｎに軽減することができる。
【００５７】
即ち、読み出し回数（電荷蓄積期間の分割数）Ｎが大きいほど、像ぶれ補正効果も大きくなる。動き検出手段３２で検出された一定の動き量Ｐｎに対して、Ｎを最大とするためには、分割蓄積期間ごとの電荷転送量ＰＴが最小であればよい。そのため本実施の形態では、垂直転送部２２内で電荷を転送する画素数（分割蓄積期間ごとの電荷転送量）について、色フィルタを備えたカラーの固体撮像素子を用いる場合は、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する画素数の最小値ＰＴ（ｍ）、色フィルタを備えない白黒の固体撮像素子を用いる場合は１画素とする。
【００５８】
通常、本実施の形態のような像ぶれ補正によらずに記録画像の像ぶれを１／２に軽減するためには、露光の絞りを１段開く（Ｆ値を１段階大きな値に設定する）、言い換えれば固体撮像素子に取り込む光量を２倍にして電荷蓄積期間（シャッタースピード）を１／２にすることで可能となるが、本実施の形態では露光の絞りを１段開くことなしに像ぶれを１／２に軽減できる。
一般的に、電荷蓄積期間の分割数をＮとした場合は、Ｎ回の画像の読み出しを行い、Ｎ枚の画像の合成を行うことにより、露光の絞りをｌｏｇ２Ｎ段大きくしたのと同等の補正効果を期待できる。
【００５９】
なお、像ぶれがまったくない、あるいは十分に小さい（所定の閾値以下である）場合は、分割蓄積期間が終わるごとに垂直転送を行う必要がないため、垂直転送パルスＶＤＰは印加されず、図１５（ｅ）及び図１６（ｅ）に示した垂直転送のための期間１０２ａ〜１０２ｃは存在しない。この場合は例えば読み出したＮ枚の画像をそれぞれ移動することなく、読み出した状態のまま加算して最終的に一枚の画像を得る。
【００６０】
図１５（ｆ）及び図１６（ｆ）において、符号１１０は、垂直転送期間１０２ａ〜１０２ｃにおいて垂直転送部２２内の電荷を水平転送部２７方向に転送することによって水平転送部２７に押し出された後、水平転送部２７に蓄積された余分な電荷を掃き捨てる、即ち、水平転送部２７内の蓄積電荷を（次の垂直転送に先立って）ゼロにするための期間である。
【００６１】
なお、図１５（ａ）〜（ｆ）及び図１６（ａ）〜（ｆ）の例では、フレーム期間ＦＰ（ｋ）にオーバーフロードレインパルスＯＦ１を印加しているが、代わりに、垂直ブランキング期間ＶＢ（ｋ）に読み出しパルスＴＧを読み出しゲート２５に印加することにより、電荷蓄積期間ＳＳ（ｋ−１）で蓄積された全電荷を垂直転送部２２に読み出した後、水平転送部２７への高速転送し、さらに水平転送部２７で高速転送することによって掃き捨てを行うこととし、これによりオーバーフロードレインパルスＯＦＤ１を不要とすることも可能である。
また、像ぶれ補正を行ったフレーム期間ＦＰ（ｋ）の次のフレーム期間ＦＰ（ｋ＋１）における水平転送期間１０１ｃで電荷転送を行う際の最初の、１ラインを破棄するようにすれば、ブランキング期間ＶＢ（ｋ＋１）の水平転送期間１１０を不要とすることができる。
さらに本実施の形態では電子シャッタパルスによる電荷蓄積期間の調節を行っているが、機構式のシャッタを設けることにより、シャッタが開いている間だけ電荷蓄積を行うようにすることもできる。
【００６２】
撮像時に像ぶれをおこしたときの撮像画像（被写体像）、ならびに固体撮像素子２の撮像面上における被写体像の詳細を図１７（ａ）乃至（ｊ）に示す。本例は被検査体が第１の方向（図１７（ｂ）の下方向）に移動したことにより像ぶれをおこした場合であり、分割蓄積期間数が４、垂直方向の像ぶれの画素換算数Ｐｎが４・ＰＴである場合を示している。図１７（ａ）は被検査体を撮像レンズ上方で静止させて撮像したものであり、像ぶれが生じていない場合を示す。図１７（ｂ）は、図１５（ｃ）における符号ＳＳ（ｋ−２）、ＳＳ（ｋ−１）で示す場合と同様に、電荷蓄積期間を分割せず、且つ像ぶれ補正を行なわない場合の撮像画像であり、垂直方向にＰｎ＝４・ＰＴ画素分の像ぶれが発生している。
【００６３】
図１７（ｃ）〜（ｆ）は、図１７（ｂ）の画像を４つの分割蓄積期間に分割して取得したそれぞれの画像であり、それぞれ分割蓄積期間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４において電荷蓄積を行うとともに、分割蓄積期間ごとに全画素を読み出すと仮定した場合に得られる撮像画像を示している（実際には、分割蓄積期間ごとの画像が固体撮像素子から外部に読み出されるわけではなく、垂直加算部で加算された後外部に読み出される）。分割蓄積期間Ｓ１〜Ｓ４は互いに同じ長さであり、図１７（ｃ）〜（ｆ）の撮像画像の輝度は、いずれも図１７（ｂ）の撮像画像の輝度の１／４となる。
【００６４】
図１７（ｃ）〜（ｆ）の各々において、点線と実線の差は各分割蓄積期間中のぶれを表す。本実施の形態１は、相前後して得られる画像間に存在するＰＴ画素分のずれを逐次補正して加算（合成）するものであり、即ち、図１７（ｃ）の画像をＰＴ画素分だけシフトして図１７（ｄ）の画像と合成して第１の合成画像を形成し、この第１の合成画像をさらにＰＴ画素分だけシフトして図１７（ｅ）の画像と合成して第２の合成画像を形成し、この第２の合成画像をさらにＰＴ画素分だけシフトして図１７（ｆ）の画像と合成して第３の合成画像（最終的な合成画像）を形成するものであり、これにより、図１７（ｆ）の撮像画像と略同位置に被写体像が位置する画像（図１７（ｆ）の被写体像に、図１７（ｃ）〜（ｅ）の被写体像をそれぞれシフトした上で合成した（重ね合わせた）のと同じ画像）を最終的な撮像画像として固体撮像素子２から出力するものである。
【００６５】
図１７（ｇ）〜（ｊ）はレンズを通して被検査体を固体撮像素子２の撮像面上に投影したときの被写体像を示しており、それぞれ対応する図１７（ｃ）〜（ｆ）の画像とは、上下左右が反対の関係にある。
【００６６】
図１７（ｇ）〜（ｊ）の被写体像について、便宜上像ぶれによる尾引き部分を描画していないが、実際には図１７（ｃ）〜（ｆ）の被写体像と同様の像ぶれによる尾引き部分が存在する。分割蓄積期間数が４であれば、総像ぶれ量の１／４の像ぶれが各分割蓄積期間の画像ごとに発生する。
なお、分割蓄積期間数が８であれば各分割蓄積期間の画像には総動き量の１／８の像ぶれが発生することになる。
【００６７】
被検査体が前記の第１の方向と反対方向（第２の方向）に移動した場合、図１７（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）の、上下左右反転した撮像面上の被写体像は上方向に移動する。図１７（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）中の符号ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４で示す「＊」印は被検査体（人さし指）上の同じ箇所における１画素を示しており、以下この画素に注目して垂直転送部２２内における電荷転送の詳細を図１６（ａ）〜（ｆ）および図１８（ａ）〜（ｊ）を用いて説明する。
【００６８】
図１６（ａ）〜（ｆ）には、それぞれの動作に対し、時系列に、符号ＴＳａからＴＳｋが割り当られている。これら動作ＴＳａ〜ＴＳｋが行われる時点における垂直転送部２２内の電荷転送の様子を、図１８（ａ）〜（ｈ）を参照して説明する。
【００６９】
図１８（ａ）〜（ｈ）は、図１７（ｇ）〜（ｊ）に示すように、固体撮像素子２の撮像面上で被検査体が上方向に移動した際の垂直転送部２２内における電荷転送による像ぶれ補正の方法を示している。図２および図３と同様に、図１８（ａ）〜（ｊ）において、各光電変換素子列２０は複数の光電変換素子２１を含み、垂直転送部２２は複数の転送素子２３を含む。各転送素子２３は画素に対応するものであり、４つの転送電極を備えているが、図１８（ａ）〜（ｈ）ではこの点の図示を省略している。
読み出しゲート部２４の読み出しゲート２５の各々は、各光電変換素子２１と対応する転送素子２３の間に設けられている。
まず図１８（ａ）に示すように、最初の分割蓄積期間Ｓ１（ＴＳａ）において、注目画素（図１７（ｇ）のｄ１）に対応する光電変換素子２１（１）で光電変換を行って電荷ｄ１を蓄積する。
【００７０】
次に図１８（ｂ）に示すように、読み出しパルスＴＧ１により分割蓄積期間Ｓ１中に光電変換素子２１（１）に蓄積された電荷ｄ１を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（１）に読み出す（ＴＳｂ）。
この電荷読み出しが終了した直後から図１８（ｃ）に示すように、２番目の分割蓄積期間Ｓ２において注目画素の光電変換素子２１（２）における電荷ｄ２の蓄積（ＴＳｃ）を開始し、この電荷蓄積（ＴＳｃ）中に、動作ＴＳｂにより垂直転送部２２に読み出され電荷を転送素子２３（１）からＰＴ画素分上方向に、即ち転送素子２３（２）に移動させる（ＴＳｄ）。
次に図１８（ｄ）に示すように、読み出しパルスＴＧ２により光電変換素子２１（２）の電荷ｄ２（分割蓄積期間Ｓ２中に光電変換素子２１（２）に蓄積された電荷ｄ２）を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（２）に読み出し、垂直転送部２２内で、転送素子２３（１）から転送素子２３（２）に移動した電荷ｄ１と加算する（ＴＳｅ）。
【００７１】
この電荷読み出し及び加算が終了した直後から図１８（ｅ）に示すように、３番目の分割蓄積期間Ｓ３において注目画素の光電変換素子２１（３）における電荷ｄ３の蓄積（ＴＳｆ）を開始し、この電荷蓄積（ＴＳｆ）中に、動作ＴＳｅにおいて垂直転送部２２の転送素子２３（２）内で加算した電荷（ｄ１＋ｄ２）を転送素子２３（２）からＰＴ画素分上方向に、即ち転送素子２３（３）に移動させる（ＴＳｇ）。
次に図１８（ｆ）に示すように、読み出しパルスＴＧ３により光電変換素子２１（３）の電荷ｄ３（分割蓄積期間Ｓ３中に光電変換素子２１（３）に蓄積された電荷ｄ３）を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（３）に読み出し、垂直転送部２２内で、転送素子２３（２）から転送素子２３（３）に移動した電荷（ｄ１＋ｄ２）と加算する（ＴＳｈ）。
【００７２】
この電荷の読み出し及び加算が終了した直後から図１８（ｇ）に示すように、４番目の分割蓄積期間Ｓ４において注目画素の光電変換素子２１（４）における電荷ｄ４の蓄積（ＴＳｉ）を開始し、この電荷蓄積（ＴＳｉ）中に、動作ＴＳｈにおいて垂直転送部２２の転送素子２３（３）内で加算した電荷（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）を転送素子２３（３）からＰＴ画素分上方向に、即ち転送素子２３（４）に移動させる（ＴＳｊ）。
次に図１８（ｈ）に示すように、読み出しパルスＴＧ４により光電変換素子２１（４）の電荷ｄ４（分割蓄積期間Ｓ４中に光電変換素子２１（４）に蓄積された電荷ｄ４）を垂直転送部２２の対応する転送素子２３（４）に読み出し、垂直転送部２２内で、転送素子２３（３）から転送素子２３（４）に移動した電荷（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）と加算する（ＴＳｋ）。
その後全画素のデータを矢印Ｙｍで示すように、水平転送部２７へ転送する（図１６（ｅ）の１００ｃ）と同時に、水平転送部２７内で出力増幅器部２８へ向けて、信号電荷の転送を行う（図１６（ｆ）の１０１ｃ）。
以上の動作により、像ぶれの低減された画像データを得ることが可能となる。
【００７３】
なお、上記の例では、被検査体の移動に伴う像の移動の向きが図１８で上向きであり、像ぶれ補正のための垂直転送部２２内での電荷移動の方向も上向きであり、一方、水平転送部２７への転送のための電荷移動は下向きであるが、像ぶれ補正のための垂直転送部２２内での電荷移動の方向が、垂直転送部２２から水平転送部２７への転送のための電荷移動の方向と一致するように、固体撮像素子の向きを決めておくこととしても良い。そうすれば、垂直転送部２２から水平転送部２７への転送のための電荷移動の距離を短くすることができ、そのための時間を短縮し、また電荷移動に伴う電荷の損失を削減することができる。
【００７４】
次に、第１及び第２のセンサ９，１０による被検査体の移動速度の検出及び検出結果に基づく固体撮像素子の制御について説明する。
第１及び第２のセンサ９，１０が図５，図６及び図８に示されるように構成されている場合、発光部５１，５３と受光部５２、５４の間を通過する際の被検査体６１の位置に応じて、第１及び第２のセンサ９，１０の出力は変化する。具体的には、被検査体６１（人さし指、特にその先端に近い部分）が受光部５２，５４上を通過する際に、発光部５１，５３からの光を遮光することで、受光部５２，５４の検出出力は、Ｈ（光がある場合の出力信号の論理）からＬ（光がない場合の出力信号の論理）へと変化する。
【００７５】
続いて、受光部５２，５４の上方を、被検査体６１が通過し終わり、発光部５１、５３からの光を受光部５２，５４で受光する。受光部５２，５４の検出出力は、Ｌ（光がない場合の出力信号の論理）からＨ（光がある場合の出力信号の論理）へと変化する。
【００７６】
演算手段４２ａは、センサ９の出力がＨからＬへ変化した時刻、及びセンサ１０の出力がＨからＬへ変化した時刻より、被検査体６１の第１及び第２の位置５０ａ、５０ｂ間の被検査体６１の通過時間（時間差）を求め、撮像位置５０ｃにおける被検査体の推定移動速度を求め、演算手段４２ｂは、この推定された移動速度を元にして、電荷蓄積期間の分割数Ｎを算出し、タイミング生成手段４３へ出力し、第２の位置５０ｂを通過してから撮像位置５０ｃに達するまでの時間（遅延フレーム数Ｄｆ）を推定する。
【００７７】
続いて、タイミング生成手段４４は、演算手段４２ｂで算出した電荷蓄積期間の分割数を設定する制御信号出力から、像ぶれ補正を行うフレーム期間における固体撮像素子２の駆動パルスを生成する。演算手段４２ｂからタイミング生成手段４４への制御信号とは、例えば３線シリアル通信を用いて設定された、電荷蓄積期間の分割数を示すバイナリデータである。タイミング生成手段４４は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ゲートアレー、ＩＣなどのハードウェアにて実現できる。電荷移動手段４５は垂直転送部で構成され、タイミング生成手段４４の駆動パルスにより、像ぶれ量に応じてぶれが補正される方向に電荷を移動させる。
【００７８】
固体撮像素子２は、被写体像の光路がレンズやプリズム等の光学系によりいかなる方向に屈折されていても、最終的に固体撮像素子２の撮像面に投影された被検査体の移動方向が固体撮像素子の垂直転送部における電荷転送方向と平行になるように配置される。
【００７９】
固体撮像素子２は、受光部にて蓄積され、電荷読み出し期間に電荷読み出しパルスＴＧにて垂直転送部に読み出された電荷を、ぶれ量に応じた画素数（ライン数）だけ垂直転送パルスＶＤＰで垂直転送する。図４に示されるＶ軸は、この垂直転送部２２の電荷転送方向と一致している。一方、Ｖ軸と直交するＨ軸は、垂直転送部２２から水平転送部２７へ転送された電荷が、水平転送パルスＨＤＰにより水平転送される方向と一致する。
【００８０】
以下に、図５、図６及び図８の構成を用いた場合について、認識装置の詳細な動作と、像ぶれ量と電荷移動量制御の関係について説明を加える。
【００８１】
被験者は、被検査体６１（ここでは、指）を認識装置の保持板５６、５７の間に挿入し、矢印ＭＶの方向へ移動させる。指６１は、第１のセンサ９を通過する際、発光部５１からの光を遮光するため、第１の受光部５２の出力が、Ｌへと遷移する。指６１はさらに、第２のセンサ１０を通過する際、発光部５３からの光を遮光するため、第２の受光部５４の出力が、Ｌへと遷移する。
演算手段４２ａは、第１の受光部５２の出力がＨからＬへと遷移した時刻をｔ１（ｍｓ）、第２の受光部５４の出力がＨからＬへと遷移する時刻をｔ２（ｍｓ）としたときの、第１のセンサ９と第２のセンサ１０間の通過時間τ（ｍｓ）を求める。通過時間τは、下式（１）で求められる。
τ（ｍｓ） ＝ ｔ２（ｍｓ）−ｔ１（ｍｓ） …（１）
【００８２】
なお、上記のように、第１のセンサ９を通過する時刻と第２のセンサ１０を通過する時刻を検出する代わりに、第１のセンサ９を通過したときに計時を開始するタイマーを用いて、第２のセンサ１０を通過するまでの時間を計時することとしても良い。
【００８３】
第１の受光部５２と第２の受光部５４の間隔がｄ（ｍｍ）のとき、該２つの受光部間を被検査体である指が通過する際の通過速度ｖ（ｍ／ｓ）は、
ｖ ＝ ｄ／τ （ｍ／ｓ） …（２）
となる。撮像部が撮影を行う際のシャッタ開放時間（シャッタスピード）Ｓ（ｓ）中の被検査体６１の移動量Δｘは、
Δｘ ＝ｖ・Ｓ＝ ｄ・Ｓ／τ （ｍ） …（３）
で与えられる。
【００８４】
ここで開放時間（シャッタスピード）Ｓ（ｓ）は本認識装置で被写体像を撮像する際に像ぶれ補正を行うフレーム期間における電荷蓄積期間と同義である。
【００８５】
図１９に示すように、レンズ１から被検査体６１までの距離（被写体距離）をｈ（ｍｍ）、レンズ１とＣＣＤの撮像面２ａまでの距離（像距離）をｆ（ｍｍ）とすると、被検査体６１とＣＣＤの撮像面２ａ上の被写体像との大きさにはｈ：ｆの関係がある。
被検査体がΔｘ移動した場合、ＣＣＤ撮像面２ａ上では、被写体像が
Δｘ’ ＝ Δｘ・ｆ／ｈ （ｍ） …（４）
移動することになる。ＣＣＤの画素ピッチをＰｓ（μｍ）とし、式（４）の距離Δｘ’を画素数Ｐｎに換算すると、
Ｐｎ ＝ Δｘ’／Ｐｓ ＝ （ｄ・Ｓ・ｆ）／（τ・ｈ・Ｐｓ） …（５）
と表される。
一例として、ｄ＝１５（ｍｍ）、ｆ＝６（ｍｍ）、ｈ＝１００（ｍｍ）、τ＝２００（ｍｍ）、Ｓ＝１／３０（ｓ）、Ｐｓ＝４．６５（μｍ）であるとき、これらの値を式（５）に代入すると、Ｐｎ＝３３（画素）となる。
ＰｎをＰＴで割ることにより、分割数Ｎが求まる。上記の例では、
Ｐｎ／ＰＴ＝３３／２＝１６．５であるので、小数点以下を切り捨てる処理、又は四捨五入する処理などの丸め処理により処理分割数Ｎを１６又は１７とする。
【００８６】
なお、式（５）を変形すると、
Ｐｎ／Ｐｓ ＝ ｄ・ｆ／τ・ｈ・Ｓ
が得られる。上式は、撮像面上での画素数で表した画像の移動速度を求める式であり画素数で表した像ぶれ量Ｐｎを求める演算は、撮像面上での被写体像の、移動速度（距離を画素数で表した移動速度）を求める演算と等価であるとも言える。
【００８７】
被検査体が第２のセンサ１０の位置（第２の位置）５０ｂを通過してから撮像レンズ１の位置（撮像位置）５０ｃまで移動する時間は、被検査体の通過速度が速いほど短い。そのため被検査体を画角中央で撮像するためには、通過速度に応じて像ぶれ補正の開始時期を制御する必要がある。図１４（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、被検査体が第２のセンサ１０を通過してから、ある遅延フレーム数（Ｄｆ）が経過した後に像ぶれ補正を実施することとして、該遅延フレーム数Ｄｆを制御する。具体的には、図８のように第２のセンサ１０の位置（第２の位置）からレンズ１の中央までの距離をｇ（ｍｍ）、距離ｇの通過時間をβ（ｍｓ）とすると、被検査体を画角中心で撮像するためには、被検査体が第２のセンサ１０を通過してからβ（ｍｓ）後の画像を撮像する必要がある。１フレーム期間がＹ（ｍｓ）であるとき、遅延フレーム数Ｄｆは
Ｄｆ＝β／Ｙ＝ ｇ・τ／ｄ・Ｙ …（６）
となる。
ここでｄは、上記と同様、第１のセンサ９から第２のセンサ１０までの距離（ｍｍ）を表す。
遅延フレーム数Ｄｆは１以上と整数であり、第２のセンサ１０が被検査体の通過を検出した後の次のフレーム期間の始まりから、像ぶれ補正を行うフレーム期間の始まりまで（図１４の両矢印付き線Ｄｓｐで示す期間）の期間とする。
演算手段４２ｂは、上記の式（５）、式（６）の計算を含む上記の処理により画素数で表された像ぶれ量Ｐｎ，分割回数Ｎ、遅延フレーム数Ｄｆを求める。
【００８８】
図２０は、実施の形態１における像ぶれ補正の動作を示すフローチャートである。まず第１のセンサ９で被検査体の通過を検出したことにより第１のセンサ９の出力（第１の受光部５２の出力）ＤＴ１がＨからＬに変化したかどうかを監視し（ステップＳｔ０）、次に第２のセンサ１０で被検査体の通過を検出したことにより第２のセンサ１０の出力ＤＴ２がＨからＬに変化したかどうかを監視する（ステップＳｔ１）。ステップＳｔ０で第１のセンサ９の出力ＤＴ１がＨからＬになった時刻（ｔ１）と、ステップＳｔ１で第２のセンサ１０の出力ＤＴ２がＨからＬになった時刻（ｔ２）から演算手段４２ａにて第１及び第２のセンサ９，１０間の被検査体の通過時間τ（ｍｓ）を算出する（ステップＳｔ２）。
次にステップＳｔ２で算出した被検査体通過時間τ（ｍｓ）と式（５）を用いて演算手段４２ｂにて固体撮像素子２の撮像面における（画素数で表された）像ぶれ量Ｐｎを算出する（ステップＳｔ３）。
次に、算出した像ぶれ量Ｐｎと、分割蓄積期間ごとに垂直転送部２２内で電荷を転送する量ＰＴより電荷蓄積期間の分割数Ｎ、すなわち読み出す画像数Ｎを決定するとともに遅延フレーム数Ｄｆを式（６）より決定する（ステップＳｔ４）。
【００８９】
次に遅延フレーム数Ｄｆの経過を監視する（ステップＳｔ５）。延フレーム数Ｄｆが経過すると、次に分割数Ｎが１か否かを判定する（ステップＳｔ６）。Ｎ＝１であれば画像を読み出し、光電変換素子列２０の電荷を垂直転送部２２に読み出し（ステップＳｔ７）、次のフレーム期間に垂直転送部２２内の全電荷を水平転送部２７へ転送して（ステップＳｔ１６）、終了する。
【００９０】
ステップＳｔ６においてＮ＝１でない場合は、ステップＳｔ８に進み、分割したＮ画像のうち第１番目の画像から読み出す目的にてパラメータｎをセットする（ステップＳｔ８）。ここでパラメータｎは、分割読み出しをＮ回繰り返す際の計数値として用いられているものである。次に第ｎ番目の画像を光電変換素子列２０から垂直転送部２２に読み出す（ステップＳｔ９）。初期状態（ステップＳｔ９を最初に実行するとき）ではステップＳｔ８によりｎ＝１であるため、第１の画像を読み出すことになる。
【００９１】
次に、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応して決まる固定値ＰＴに応じた画像位置（画素数）だけ画像をシフトさせた後（ステップＳｔ１０）、垂直転送部２２内に保持する（ステップＳｔ１１）。次に第（ｎ＋１）番目の画像を読み出す（ステップＳｔ１２）。初期状態では（即ち、ステップＳｔ１２を最初に実行するときは）該第（ｎ＋１）番目の画像とは第２の画像のことを指す。
【００９２】
そして垂直転送部２２内にそれ以前から保持されている画像と、光電変換素子列２０から垂直転送部２２に読み出されたばかりの画像とを加算する（ステップＳｔ１３）。これらの画像の加算は、画像のシフトが行われた垂直転送部２２のそれぞれの転送素子２３に、光電変換素子列２０のそれぞれの光電変換素子２１で蓄積された電荷を読み出すことにより、行われる。
【００９３】
次にｎ＝Ｎ−１か否かを判定する（ステップＳｔ１４）。ｎ＝Ｎ−１でない場合は、ｎに１を足して（ステップＳｔ１５）、ステップＳｔ１０に戻り、ステップＳｔ１０からステップＳｔ１４の処理を繰り返す。この繰り返しは、ステップＳｔ１４でｎ＝Ｎ−１となるまで続けられる。ｎ＝Ｎ−１となれば次のフレーム期間に垂直転送部２２内の全電荷を水平転送部２７へ転送して（ステップＳｔ１６）、終了する。
【００９４】
実施の形態２．
上記の実施の形態では、第１及び第２のセンサ９，１０が、図５及び図６に示すように構成されているが、第１及び第２のセンサ９，１０は、図２１や図２２に示すように構成することもできる。
【００９５】
図２１は、１つの発光部６２と、２つの受光部５２、５４で構成した点が、図５及び図６とは異なるのみで、発光部からの光の遮光を検出して、演算手段４２ａで移動時間を推定するという基本的な動作は同じである。本例では被検査体検出手段４１は、１つの発光部６２と第１の受光部５２と第２の受光部５４とを備え、発光部６２は第１の受光部５２と第２の受光部５４を結ぶ線に垂直な線上にあり、かつ第１の受光部５２までの距離と第２の受光部５４までの距離が等しい位置に配置されている。この構成をとることで、発光部の個数が減り、コスト削減ができる。
図２１の構成においては、発光部６２と第１の受光部５２とで第１のセンサ９が構成され、発光部６２と第２の受光部５４とで第２のセンサ１０が構成されており、発光部６２が第１のセンサ９の一部であるとともに、第２のセンサ１０の一部でもある。
【００９６】
実施の形態３．
また、図２２は、第１のセンサ９及び第２のセンサ１０はそれぞれ反射型フォトセンサ（フォトリフレクタ）６３，６４で構成されている。フォトリフレクタ６３は発光部６３ａと、受光部６３ｂとで構成されており、発光部６３ａから出た光が被検査体で反射して受光部６３ｂに入射するように配置され、同様にフォトリフレクタ６４は発光部６４ａと、受光部６４ｂとで構成されており、発光部６４ａから出た光が被検査体で反射して受光部６４ｂに入射するように配置されている。
図２２の構成の場合、被検査体が第１及び第２のセンサ９，１０に対向する位置（第１、第２の位置）にないときには、発光部６３ａ、６４ａからの光は、受光部６３ｂ、６４ｂには入射せず、受光部６３ｂ、６４ｂの出力がＬである。被検査体が第１及び第２の第１及び第２のセンサ９，１０に対向する位置（第１、第２の位置）にあるときは、発光部６３ａ、６４ａからの光が被検査体で反射して受光部６３ｂ、６４ｂに入射し、受光部６３ｂ、６４ｂの出力がＨとなる。
【００９７】
演算手段４２ａでは、受光部６３ｂ、６４ｂの出力からＬからＨに変化した時刻から受光部６４ｂの出力がＬからＨに変化した時刻の時間を「通過時間」として検出し、この間の平均的移動速度を算出する。
なお、図２１や図２２に示す例でも、発光部６２、６３ａ、６４ａとしては、発光ダイオード例えば赤外線発光ダイオードで構成されたものを用い、受光部５２、５４、６３ｂ、６４ｂとしては、フォトトランジスタ、例えば赤外線発光ダイオードが発生する光に感度を有するフォトトランジスタで構成されたものを用いることができる。
【００９８】
実施の形態４．
上記の実施の形態では、被検査体が指であり、人が自分で指を動かす間に撮像を行って指紋などの生体情報の認識を行っているが、本発明はこれに限定されず例えばベルトコンベアにより搬送される物品の認識、例えば物品に付された２次元コードの認識を行う場合に適用することもできる。図２３はそのような場合に用いられるセンサ及び撮像部の配置を示す。
【００９９】
図２３は移動するベルトコンベア６６上に置かれ、矢印ＭＶの方向に搬送される、梱包された物品６７に貼り付けられた２次元コード６８を認識する装置であり、２次元バーコードには物品に関する仕向け先や物品の内容等の情報が暗号化されている。
非接触にて２次元コード６８を撮像し、後段の信号処理を行うことによりコードを解読できる。
被検査体検出手段４１としての第１及び第２のセンサ９及び１０は、例えば図５，図６及び図８の例で示したのと同様のフォトセンサでも良い。フォトセンサはそれぞれ発光部５１、５３と、発光部５１、５３からの光軸５１ｘ、５３ｘに沿う光を受ける受光部５２、５４とを備えている。
撮像部６０は図５及び図６に示したとの同様のレンズ１と固体撮像素子２を用いたものである。
【０１００】
第１及び第２のセンサ９とセンサ１０により被検査体（製品などの物品）の通過を検出し、検出結果に基づいて演算手段４２ａで移動速度を求め、該移動速度に応じて撮像部６０内のＣＣＤ内にて像ぶれ補正を実施する。このため、ベルトコンベア６６の移動速度が変化した場合でも、実際の移動速度（速度変化）に対応した良好な像ぶれ補正が可能である。また、２次元コード６８はこれに限定されるものではなく、例えば１次元バーコードや写真等、本認識装置にて認識を行うものであればよい。
【０１０１】
実施の形態５．
本発明はまた、カードリーダにも適用可能である。図２４は本発明をカードリーダに適用した場合のセンサ及び撮像部の配置を示す。図２３の例ではベルトコンベアによって被検査体が移動していたが、図２４では人がカード６９を矢印ＭＶの方向へ通すことにより認識を行う。撮像部６０は図示しない照明手段等を具備し、撮像タイミングにて発光させることで照度を確保するように構成することもできる。その他基本動作と効果は図５，図６及び図８に示した例や図２３に示した例と同じである。
【０１０２】
なお、式（６）により遅延フレーム数Ｄｆを定める場合、図２３の例では、物品６７の前端、即ち移動に伴い最初にセンサの光を遮る部分が撮像部６０の光軸１ｘの位置に達したときに撮像が開始されるが、２次元コード６８が撮像部の光軸１ｘの位置に達したときに撮像が開始されるようにするには、物品６７の前端６７ａと二次元コード６８との間隔ｊ（ｍｍ）を考慮に入れ、式（６）のｇの代わりにｇ＋ｊを代入した式を用いて遅延フレーム数Ｄｆを求める。
【０１０３】
上記の実施の形態では、センサ９，１０の光軸５１ｘ，５３ｘと撮像部６０の光軸１ｘが平行であるが、平行でなくても良い。例えば、図２３に示す構成において、センサ９，１０の光軸は上下方向に、撮像部１ｘの光軸は図示と同様に水平方向に配置されていても良い。
【０１０４】
なお、上記の実施の形態では、第１及び第２のセンサ９，１０により移動速度を求めることとしているが、本発明はこれに限定されず、例えば被検査体の移動に伴って回転するローラの回転速度を検出することにより、被検査体の移動速度を検出するようにしても良い。
また、レーザ光を利用した距離計測用センサを用いて計測した距離に基づき、物品が所定位置を通過したことを検出しても良く、また計測した距離の変化に基づき移動速度を検出するようにしても良い。
【０１０５】
以上説明したように本発明の実施の形態１によれば、被検査体の移動を一軸方向に限定されるように支持したことにより、被検査体検出手段４１の第１のセンサ９、同被検査体検出手段４１の第２のセンサ１０の順で被検査体通過の検出を行い、さらに被検査体が移動すると固体撮像素子上のレンズ前面の撮像位置５０ｃを通過するように、被検査体検出手段４１ならびに撮影レンズ１及び固体撮像素子２が配置されているため、被検査体検出手段４１の検出結果に応じて即座に高精度な像ぶれ補正が実施可能である。
【０１０６】
また、固体撮像素子内部の電荷移動のみで像ぶれを低減、補正するため、アクチュエータ等の特殊な機構や外部メモリを必要とせず、低コストで認識装置を提供できる。
【０１０７】
特に、実施の形態１によれば、電荷転送量ＰＴを固定値とし、像ぶれ量Ｐｎに応じて分割数Ｎを増減させるようにしたので、分割数Ｎを最大にすることで、もっとも大きな像ぶれ補正効果を得ることができる。また、像ぶれ量Ｐｎを電荷転送量ＰＴで除算することで分割数Ｎを決定しているので、均等に像ぶれの補正を行うことができる。
【０１０８】
上記の実施の形態では、被検査体が撮像位置を通過すると推定されるタイミングで１フレーム期間だけ電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行っているが、上記推定タイミングのフレームのみならず、その直前又は直後、又はその両方のフレーム期間においても、電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行い、それぞれのフレーム期間の画像を用いた認識結果を総合的に判断しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１の認識装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１で用いられる固体撮像素子の構成を示す図である。
【図３】図２の固体撮像素子において縦方向に並んだ４画素を拡大して示す図である。
【図４】ベイヤ型色フィルタ配列を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す概略斜視図である。
【図６】図５の線５０に沿う垂直断面図である。
【図７】図５の線ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における認識装置のセンサ及び撮像部の部材間の距離を示す概略平面図である。
【図９】実施の形態１において像ぶれ補正を行うための構成要素を示す機能ブロック図である。
【図１０】垂直転送部内で順方向に電荷を転送する場合に印加される垂直転送パルスＶＤＰを示すタイミングチャートである。
【図１１】垂直転送部内で順方向に電荷を転送する場合の固体撮像素子の転送素子の電極の電位分布を示す図である。
【図１２】垂直転送部内で逆方向に電荷を転送する場合に印加される垂直転送パルスＶＤＰを示すタイミングチャートである。
【図１３】垂直転送部内で逆方向に電荷を転送する場合の固体撮像素子の転送素子の電極の電位分布を示す図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態１の認識装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】（ａ）〜（ｆ）は、図１４（ａ）〜（ｆ）のうちに、電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム期間及びその直前のフレーム期間をより詳細に示すタイミングチャートである。
【図１６】（ａ）〜（ｆ）は、図１５（ａ）〜（ｈ）のうちの、電荷蓄積期間の分割による像ぶれ補正を行うフレーム期間を時間軸方向に拡大して示すタイミングチャートである。
【図１７】（ａ）〜（ｊ）は、実施の形態１における被写体像と固体撮像素子の撮像面の被写体像の変位を示す図である。
【図１８】（ａ）〜（ｊ）は、実施の形態１における垂直転送部内の電荷転送ならびに電荷加算方法を示す図である。
【図１９】被写体像とレンズとの距離及び被検査体の大きさと撮像面上での被写体像の大きさの関係を示す図である。
【図２０】実施の形態１における像ぶれ補正動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す概略斜視図である。
【図２２】本発明の実施の形態３に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す概略斜視図である。
【図２３】本発明の実施の形態４に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態５に係る認識装置のセンサ及び撮像部の配置を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ レンズ、 ２ 固体撮像素子、 ３ アナログ信号処理部、 ４ 画素信号Ａ／Ｄ変換部、 ５ 信号処理部、 ６ 表示手段、 ７ ＣＰＵ、 ８ タイミングジェネレータ、 ９ 第１のセンサ、 １０ 第２のセンサ、 １１ 積算部、 １２ レンズ駆動部、 ２１ 光電変換素子（ＰＤ）、 ２２ 垂直転送部、 ２４ 読み出しゲート部、 ２７ 水平転送部、 ２８ 出力増幅器、 ４１ 被検査体検出手段、 ４２ａ 演算手段、 ４２ｂ 演算手段、 ４４ タイミング生成手段、 ４５ 電荷移動手段、 ５１ 発光部、 ５２ 受光部、 ５３ 発光部、 ５４ 受光部、 ６０ 撮像部、 ６１ 被検査体、 ６２ 発光部、 ６３ フォトリフレクタ、 ６４ フォトリフレクタ、 ６６ ベルトコンベア、 ６７ 物品、 ６８ ２次元コード、 ６９ カード、 ＰＸ 画素。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する被検査体が所定の撮像位置を通過するときに、該被検査体からの光を受けて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を転送する転送部とを備えた固体撮像素子と、
前記被検査体が前記撮像位置に達する前に順に通過する第１の位置及び第２の位置において、前記被検査体の通過を検出する被検査体検出手段と、
前記被検査体検出手段より検出した第１の位置の検出信号及び第２の位置の検出信号をもとに、前記固体撮像素子の撮像面上での像ぶれ量を推定し、像ぶれ補正を行うタイミングを決定する演算制御手段と、
前記推定された像ぶれ量に応じて該像ぶれを打ち消すように、前記光電変換部で生成された電荷を前記転送部内で転送させながら、電荷蓄積を行っての画像電荷を形成させる撮像素子駆動手段とを備えた
ことを特徴とする認識装置。
【請求項２】
前記撮像素子駆動手段は、
前記固体撮像素子の電荷蓄積時間中に、前記光電変換部で生成された電荷を、前記推定された像ぶれ量に応じた回数に分けて前記転送部に読み出し、読み出された電荷を前記転送部内で転送する処理を繰り返させることにより、前記像ぶれを打ち消すことを特徴とする
請求項１に記載の認識装置。
【請求項３】
前記撮像素子駆動手段は、
前記固体撮像素子の電荷蓄積時間中に、前記光電変換部で生成された電荷を複数回に分けて前記転送部に読み出し、読み出された電荷を前記転送部内で前記推定された像ぶれ量に対応した画素数分転送する処理を繰り返させることにより、前記像ぶれを打ち消すことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の認識装置。
【請求項４】
前記演算制御手段は、
前記被検査体検出手段により前記被検査体の前記第１の位置での検出及び前記第２の位置での検出の結果をもとに、前記撮像位置における前記被検査体の推定移動速度を求め、
該推定移動速度に基づき前記像ぶれ量の推定及び前記像ぶれ補正を行うタイミングの決定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項５】
前記演算制御手段は、
前記第１の位置及び第２の位置の間の距離を、前記第１の位置の検出信号及び第２の位置の検出信号の発生の時間差で割ることにより得られた速度を前記移動速度と推定する
ことを特徴とする請求項４に記載の認識装置。
【請求項６】
前記固体撮像素子上に配された前記撮影レンズは、その光軸が、前記第１の位置を始点として、前記第２の位置を終点とするベクトルの延長線上の点を通過するように配置され、
前記演算制御手段は、前記被検査体が前記第１の位置及び前記第２の位置の順に通過した後、前記撮像位置を通過する際に前記像ぶれ補正を行うタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項７】
前記被検査体が前記第１の位置を始点として、前記第２の位置を終点とするベクトルと平行な方向にしか移動しないように制限する制限手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項８】
前記固体撮像素子の撮像面に形成された、前記被検査体の光学像の移動方向が、前記転送部における電荷の転送方向と平行となるように、前記固体撮像素子が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずか１項に記載の認識装置。
【請求項９】
前記被検査体検出手段は、前記被検査体の前記第１の位置の通過を検出する第１のセンサと、前記被検査体の前記第２の位置の通過を検出する第２のセンサとを備え、
前記第１のセンサ及び第２のセンサの各々は、互いに向き合うように配置された赤外線発光ダイオードと該赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有するフォトトランジスタを備えたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項１０】
前記被検査体検出手段は、前記被検査体の前記第１の位置の通過を検出する第１のセンサと、前記被検査体の前記第２の位置の通過を検出する第２のセンサとを備え、
前記第１のセンサ及び第２のセンサは、共通の赤外線発光ダイオードを備え、
前記第１のセンサは、前記赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有し、前記赤外線発光ダイオードが発する光を受けるように配置された第１のフォトトランジスタをさらに備え、
前記第２のセンサは、前記赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有し、前記赤外線発光ダイオードが発する光を受けるように配置された第２のフォトトランジスタをさらに備えたものであり、
前記共通の赤外線発光ダイオードは前記第１のフォトトランジスタと第２のフォトトランジスタを結ぶ線に直交する線上にあり、かつ前記第１のフォトトランジスタまでの距離と前記第２のフォトトランジスタまでの距離が等しい位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項１１】
前記被検査体検出手段は、前記被検査体の前記第１の位置の通過を検出する第１のセンサと、前記被検査体の前記第２の位置の通過を検出する第２のセンサとを備え、
前記第１のセンサ及び第２のセンサの各々は、
互いに同じ方向を向くように設けられた赤外線発光ダイオードと、該赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有するフォトトランジスタとを備え、
前記赤外線発光ダイオードが発する光が被検査体で反射したときにこれを受光するように前記フォトトランジスタが配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項１】
移動する被検査体が所定の撮像位置を通過するときに、該被検査体からの光を受けて光電変換を行う光電変換部と、前記光電変換部で生成された電荷を転送する転送部とを備えた固体撮像素子と、
前記被検査体が前記撮像位置に達する前に順に通過する第１の位置及び第２の位置において、前記被検査体の通過を検出する被検査体検出手段と、
前記被検査体検出手段より検出した第１の位置の検出信号及び第２の位置の検出信号をもとに、前記固体撮像素子の撮像面上での像ぶれ量を推定し、像ぶれ補正を行うタイミングを決定する演算制御手段と、
前記推定された像ぶれ量に応じて該像ぶれを打ち消すように、前記光電変換部で生成された電荷を前記転送部内で転送させながら、電荷蓄積を行っての画像電荷を形成させる撮像素子駆動手段とを備えた
ことを特徴とする認識装置。
【請求項２】
前記撮像素子駆動手段は、
前記固体撮像素子の電荷蓄積時間中に、前記光電変換部で生成された電荷を、前記推定された像ぶれ量に応じた回数に分けて前記転送部に読み出し、読み出された電荷を前記転送部内で転送する処理を繰り返させることにより、前記像ぶれを打ち消すことを特徴とする
請求項１に記載の認識装置。
【請求項３】
前記撮像素子駆動手段は、
前記固体撮像素子の電荷蓄積時間中に、前記光電変換部で生成された電荷を複数回に分けて前記転送部に読み出し、読み出された電荷を前記転送部内で前記推定された像ぶれ量に対応した画素数分転送する処理を繰り返させることにより、前記像ぶれを打ち消すことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の認識装置。
【請求項４】
前記演算制御手段は、
前記被検査体検出手段により前記被検査体の前記第１の位置での検出及び前記第２の位置での検出の結果をもとに、前記撮像位置における前記被検査体の推定移動速度を求め、
該推定移動速度に基づき前記像ぶれ量の推定及び前記像ぶれ補正を行うタイミングの決定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項５】
前記演算制御手段は、
前記第１の位置及び第２の位置の間の距離を、前記第１の位置の検出信号及び第２の位置の検出信号の発生の時間差で割ることにより得られた速度を前記移動速度と推定する
ことを特徴とする請求項４に記載の認識装置。
【請求項６】
前記固体撮像素子上に配された前記撮影レンズは、その光軸が、前記第１の位置を始点として、前記第２の位置を終点とするベクトルの延長線上の点を通過するように配置され、
前記演算制御手段は、前記被検査体が前記第１の位置及び前記第２の位置の順に通過した後、前記撮像位置を通過する際に前記像ぶれ補正を行うタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項７】
前記被検査体が前記第１の位置を始点として、前記第２の位置を終点とするベクトルと平行な方向にしか移動しないように制限する制限手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項８】
前記固体撮像素子の撮像面に形成された、前記被検査体の光学像の移動方向が、前記転送部における電荷の転送方向と平行となるように、前記固体撮像素子が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずか１項に記載の認識装置。
【請求項９】
前記被検査体検出手段は、前記被検査体の前記第１の位置の通過を検出する第１のセンサと、前記被検査体の前記第２の位置の通過を検出する第２のセンサとを備え、
前記第１のセンサ及び第２のセンサの各々は、互いに向き合うように配置された赤外線発光ダイオードと該赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有するフォトトランジスタを備えたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項１０】
前記被検査体検出手段は、前記被検査体の前記第１の位置の通過を検出する第１のセンサと、前記被検査体の前記第２の位置の通過を検出する第２のセンサとを備え、
前記第１のセンサ及び第２のセンサは、共通の赤外線発光ダイオードを備え、
前記第１のセンサは、前記赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有し、前記赤外線発光ダイオードが発する光を受けるように配置された第１のフォトトランジスタをさらに備え、
前記第２のセンサは、前記赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有し、前記赤外線発光ダイオードが発する光を受けるように配置された第２のフォトトランジスタをさらに備えたものであり、
前記共通の赤外線発光ダイオードは前記第１のフォトトランジスタと第２のフォトトランジスタを結ぶ線に直交する線上にあり、かつ前記第１のフォトトランジスタまでの距離と前記第２のフォトトランジスタまでの距離が等しい位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【請求項１１】
前記被検査体検出手段は、前記被検査体の前記第１の位置の通過を検出する第１のセンサと、前記被検査体の前記第２の位置の通過を検出する第２のセンサとを備え、
前記第１のセンサ及び第２のセンサの各々は、
互いに同じ方向を向くように設けられた赤外線発光ダイオードと、該赤外線発光ダイオードが発する光の波長域に感度を有するフォトトランジスタとを備え、
前記赤外線発光ダイオードが発する光が被検査体で反射したときにこれを受光するように前記フォトトランジスタが配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の認識装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００８−４７００８（Ｐ２００８−４７００８Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２３８２８（Ｐ２００６−２２３８２８）
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２１日（２００６．８．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]