DE112020005641T5

DE112020005641T5 - Bildgebungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020005641T5
Application number: DE112020005641.4T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Masuda; Hidenori Shinohara; Kenichi Takeuchi
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2022-09-01
Also published as: JP7274662B2; WO2021176821A1; US20230048226A1; JPWO2021176821A1

Abstract

Es wird eine Bildgebungsvorrichtung geschaffen, die sowohl eine Erweiterung des Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreichen kann. Eine Bildgebungsvorrichtung 100 enthält ein Paar von Kameramodulen 2, die jeweils ein Bildgebungselement 4 und eine Objektiveinheit 3 enthalten, wobei die optischen Achsen OA der Objektiveinheiten 3 parallel zueinander angeordnet sind. Jedes des Paars von Kameramodulen 2 weist eine Konfiguration auf, in der das Bildgebungselement 4 und die Objektiveinheit 3 relativ zueinander angeordnet sind, so dass eine Mitte C des Bildgebungselements 4 von der optischen Achse OA um den gleichen Abstand in der gleichen Richtung beabstandet ist. Bezüglich der Stellung eines Kameramoduls 2 ist das andere Kameramodul 2 in einer umgekehrten Stellung angeordnet, in der das andere Kameramodul 2 um eine Rotationsachse RA entlang der optischen Achse OA gedreht ist. Die Leserichtungen Dh, Dv, in denen Signale aus dem Bildgebungselement 4 des anderen Kameramoduls gelesen werden, sind zu den Leserichtungen Dh, Dv, in denen Signale aus dem Bildgebungselement 4 gelesen werden und die im Voraus in einem Kameramodul 2 festgelegt worden sind, entgegengesetzt festgelegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildgebungsvorrichtung.
Technischer Hintergrund
Der Entwicklungswettbewerb verschärft sich mit der Verbreitung von Sensoren, die an Fahrzeugen angebracht werden sollen, wobei es einen zunehmenden Bedarf an Erkennungsfunktionen für sicheres Fahren und automatisches Fahren gibt. Als eine von ihnen gibt es das Erweitern eines Sehwinkels, in dem ein Objekt in einem weiten Winkel bezüglich eines Fahrzeugs erkannt werden kann (z. B. PTL 1).
PTL 1 beschreibt eine Bildgebungsvorrichtung, die ein Paar von Kameras enthält, die jeweils eine optische Linse und ein Bildgebungselement aufweisen, wobei die Kameras durch eine vorgegebenes Intervall voneinander getrennt sind, wobei eine Mitte des Bildgebungselements in einer vorgegebenen Intervallrichtung bezüglich einer optischen Achse der optischen Linse versetzt ist, um ein Sehfeld zu vergrößern, und wobei unter den durch die jeweiligen Kameras aufgenommenen Bildern ein entsprechender Punkt, der in einem durch eine der Kameras aufgenommenen Bild bestätigt wird, als ein Referenzpunkt festgelegt wird, um eine Suche nach einem entsprechenden Punkt in einem durch die andere der Kameras aufgenommenen Bild zu beginnen.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2014-238558 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der in PTL 1 beschriebenen Bildgebungsvorrichtung ist die Mitte jedes Bildgebungselements entlang einer vorgegebenen Intervallrichtung versetzt, um eine Erweiterung des Sehwinkels durch das Ausdehnen eines Stereosichtbereichs oder eines Bereichs, in dem sich die Bildgebungsbereiche der jeweiligen Kameras überlappen, zu erreichen. In diesem Fall sind die Richtungen, in denen die Mitten der jeweiligen Bildgebungselemente versetzt sind, zueinander entgegengesetzt, so dass es in der in PTL 1 beschriebenen Bildgebungsvorrichtung erforderlich ist, die konstituierenden Elemente jeder Kamera, wie z. B. ein Bildgebungselementsubstrat, als Komponenten bereitzustellen, die für jede Kamera dediziert sind. Bei der in PTL 1 beschriebenen Bildgebungsvorrichtung gibt es Risiko, dass die Kosten der Geräte und des Managements zum Herstellen der Bildgebungsvorrichtung steigen können oder dass Komponenten fälschlicherweise an der rechten Kamera und der linken Kamera befestigt werden, wodurch die Produktivität verringert wird. Deshalb ist es bei der in PTL 1 beschriebenen Bildgebungsvorrichtung schwierig, sowohl eine Erweiterung des Sehwinkels des Stereosichtbereichs als auch eine Verbesserung der Produktivität zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das Obige gemacht worden, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Bildgebungsvorrichtung zu schaffen, die sowohl eine Erweiterung des Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreichen kann.
Lösung des Problems
Um das obige Problem zu lösen, ist eine Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Bildgebungsvorrichtung, die ein Paar von Kameramodulen enthält, die jeweils ein Bildgebungselement und eine Objektiveinheit enthalten, wobei die optischen Achsen der Objektiveinheiten des Paares von Kameramodulen parallel zueinander angeordnet sind, wobei: jedes des Paars von Kameramodulen eine Konfiguration aufweist, in der das Bildgebungselement und die Objektiveinheit relativ angeordnet sind, so dass eine Mitte des Bildgebungselements von der optischen Achse durch den gleichen Abstand in der gleichen Richtung getrennt ist; bezüglich einer Stellung eines der Kameramodule das andere der Kameramodule in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere der Kameramodule um eine Rotationsachse entlang der optischen Achse gedreht ist; und eine Leserichtung, in der ein Signal von dem Bildgebungselement des anderen der Kameramodule gelesen wird, zu einer Leserichtung, in der ein Signal von dem Bildgebungselement gelesen wird und die im Voraus in einem der Kameramodule festgelegt worden ist, entgegengesetzt festgelegt ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können sowohl eine Erweiterung eines Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreicht werden.
Andere als die oben beschriebenen Probleme, Konfigurationen und vorteilhaften Wirkungen werden durch die folgende Beschreibung von Ausführungsformen verdeutlicht.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die das Aussehen einer Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.
2 ist eine Ansicht, die das Aussehen eines in 1 veranschaulichten Kameramoduls veranschaulicht.
3 ist eine von der Rückseite gesehene Ansicht der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung.
4 ist eine entlang der in 3 veranschaulichten Linie A-A genommene Querschnittsansicht der Bildgebungsvorrichtung.
5 ist eine von der Vorderseite gesehene Ansicht der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung.
6 ist eine Ansicht, in der die Veranschaulichung einer Objektiveinheit aus der in 5 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung weggelassen worden ist.
7 ist eine schematische Ansicht zum Erklären einer Positionsbeziehung zwischen einem Paar von Bildgebungselementen und optischen Achsen.
8 ist eine schematische Ansicht zum Erklären der Anordnung von Anschlüssen in jedem des Paars von Bildgebungselementen.
9 ist eine schematische Ansicht zum Erklären eines Leseanfangspunkts, eines Leseendpunkts und einer Leserichtung in einer Bildgebungsvorrichtung eines Vergleichsbeispiels.
10 ist eine schematische Ansicht zum Erklären eines Leseanfangspunkts, eines Leseendpunkts und einer Leserichtung in einer Bildgebungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
11 ist ein Blockschaltplan, der eine funktionale Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der Zeichnungen beschrieben. Es wird angegeben, dass die Konfigurationen, die in den jeweiligen Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, in den jeweiligen Ausführungsformen ähnliche Funktionen aufweisen, wenn es nicht anders spezifiziert ist, wobei folglich deren Beschreibung weggelassen wird. Zusätzlich sind orthogonale Koordinatenachsen in einer notwendigen Ansicht veranschaulicht, um die Erklärung der Positionen der jeweiligen Teile zu verdeutlichen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung, in der sich eine optische Achse OA einer in einer Bildgebungsvorrichtung 100 vorgesehenen Objektiveinheit 3 erstreckt, außerdem als eine „Vorseiten-Rückseiten-Richtung“ bezeichnet. Die „Vorderseite“ ist eine Richtung von der Objektiveinheit 3 zu einem Objekt. Die „Vorderseite“ entspricht der Vorwärtsrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand, in dem die Bildgebungsvorrichtung 100 in dem Fahrzeug installiert ist. Die „Rückseite“ ist eine zur Vorderseite entgegengesetzte Richtung. Die „Rückseite“ entspricht der Rückwärtsrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand, in dem die Bildgebungsvorrichtung 100 in dem Fahrzeug installiert ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung, in der sich eine Basislinie BL, die ein in der Bildgebungsvorrichtung 100 vorgesehenes Paar von Kameramodulen 2 verbindet, erstreckt, außerdem als eine „Links-Rechts-Richtung“ bezeichnet. Die „linke Seite“ ist eine Richtung nach links, wenn die Bildgebungsvorrichtung 100 von der Rückseite zur Vorderseite betrachtet wird. Die „linke Seite“ entspricht einer Richtung nach links, wenn ein Fahrzeug in einem Zustand, in dem die Bildgebungsvorrichtung 100 in dem Fahrzeug installiert ist, von der Rückseite zur Vorderseite betrachtet wird. Die „rechte Seite“ ist eine zur linken Seite entgegengesetzte Richtung. Die „rechte Seite“ entspricht einer Richtung nach rechts, wenn ein Fahrzeug in einem Zustand, in dem die Bildgebungsvorrichtung 100 in dem Fahrzeug installiert ist, von der Rückseite zur Vorderseite betrachtet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung, die sich vertikal erstreckt, wenn die Bildgebungsvorrichtung 100 von der Rückseite zur Vorderseite betrachtet wird, außerdem als eine „Aufwärts-Abwärts-Richtung“ bezeichnet. Die „Seite nach oben“ ist eine Richtung zur Oberseite, wenn die Bildgebungsvorrichtung 100 von der Rückseite zur Vorderseite betrachtet wird. Die „Seite nach oben“ entspricht in einem Zustand, in dem die Bildgebungsvorrichtung 100 in einem Fahrzeug installiert ist, einer der Richtung der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung. Die „Seite nach unten“ ist eine der Seite nach oben entgegengesetzte Richtung. Die „Seite nach unten“ entspricht in einem Zustand, in dem die Bildgebungsvorrichtung 100 in einem Fahrzeug installiert ist, der Richtung der Schwerkraft.
1 ist eine Ansicht, die ein Aussehen der Bildgebungsvorrichtung 100 veranschaulicht. 2 ist eine Ansicht, die das Aussehen des in 1 veranschaulichten Kameramoduls 2 veranschaulicht. 3 ist eine von der Rückseite gesehene Ansicht der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung 100, in der die Veranschaulichung einer Abdeckung 17 weggelassen ist. 4 ist eine entlang der in 3 veranschaulichten Linie A-A genommene Querschnittsansicht der Bildgebungsvorrichtung 100. 5 ist eine von der Vorderseite gesehene Ansicht der in 1 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung 100, in der die Veranschaulichung eines Gehäuses 1, eines Schaltungselements 6 und der Abdeckung 17 weggelassen ist. 6 ist eine Ansicht, in der die Veranschaulichung der Objektiveinheit 3 aus der in 5 veranschaulichten Bildgebungsvorrichtung 100 weggelassen ist.
Die Bildgebungsvorrichtung 100 ist z. B. eine Stereokamera, die in einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, wie z. B. eines Kraftfahrzeugs, in Richtung der Vorderseite in einer Fahrtrichtung installiert ist, um die Umgebung des Fahrzeugs abzubilden. Die Bildgebungsvorrichtung 100 kann gleichzeitig die Umgebung des Fahrzeugs durch das Paar vorn Kameramodulen 2 abbilden, eine Parallaxe aus dem erfassten Paar von Bildern erhalten und messen: einen Abstand zu einem Objekt, das um das Fahrzeug vorhanden ist, wie z. B. einer Straße, einem vorausfahrenden Fahrzeug, einem entgegenkommenden Fahrzeug, einem Fußgänger oder einem Hindernis; eine Relativgeschwindigkeit; und dergleichen. Die Messergebnisse werden von der Bildgebungsvorrichtung 100 zu einem Controller des Fahrzeugs übertragen und zur Verarbeitung der Steuerung des Fahrens, Bremsens und dergleichen des Fahrzeugs und für anderes verwendet.
Die Bildgebungsvorrichtung 100 enthält das Gehäuse 1, das Paar von Kameramodulen 2, die eine umgebende Umwelt des Fahrzeugs abbilden, und eine Signalverarbeitungsplatine 7, auf der das Schaltungselement 6, das ein von einem Bildgebungselement 4 ausgegebenes Bildsignal verarbeitet, angebracht ist.
Das Gehäuse 1 bringt das Paar von Kameramodulen 2 und die Signalverarbeitungsplatine 7 unter. Das Gehäuse 1 weist eine Wärmeableitungseigenschaft, die die in dem Paar von Kameramodulen 2 und der Signalverarbeitungsplatine 7 erzeugte Wärme nach außen ableiten kann, und eine Steifigkeit, die das Auftreten einer Positionsabweichung oder die Anwendung einer Schwingung auf das Paar von Kameramodulen 2 und die Signalverarbeitungsplatine 7 unterdrücken kann, auf. Wie in 1 veranschaulicht ist, ist das Gehäuse 1 ein Metallgehäuse mit einer Kastenform, die in der Richtung, in der sich die Basislinie BL erstreckt, d. h., in der Links-Rechts-Richtung langgestreckt ist, und ist z. B. durch Aluminiumdruckguss oder dergleichen hergestellt. Das Gehäuse 1 ist von der Rückseite mit der Abdeckung 17 in einem Zustand abgedeckt, in dem das Paar von Kameramodulen 2 und die Signalverarbeitungsplatine 7 untergebracht sind. Die Abdeckung 17 besteht aus einer Metallplatte, wie z. B. einer Aluminiumplatte.
Wie in den 1, 3 und 4 veranschaulicht ist, weist das Gehäuse 1 einen Zwischenabschnitt 11 auf, der zwischen den beiden Endabschnitten 13 in der Links-Rechts-Richtung angeordnet ist. In dem Zwischenabschnitt 11 ist eine Wärmeableitungsrippe 12 vorgesehen. Die Wärmeableitungsrippe 12 ist durch das Anordnen mehrerer Wärmeableitungsplatten konfiguriert, die sich jeweils in der Aufwärts-Abwärts-Richtung erstrecken, so dass sie entlang der Links-Rechts-Richtung voneinander beabstandet sind.
Wie in den 1 und 4 veranschaulicht ist, ist ein Paar von Befestigungsabschnitten 14, an denen das Paar von Kameramodulen 2 jeweils zu befestigen ist, jeweils an den beiden Endabschnitten 13 in der Links-Rechts-Richtung des Gehäuses 1 vorgesehen. Jeder des Paars von Befestigungsabschnitten 14 weist eine rechteckige Kastenform auf und weist einen vorderen Abschnitt 14a auf, der der Vorderseite zugewandt ist. Der vordere Abschnitt 14a ist zu der Richtung orthogonal, in der sich die optische Achse OA erstreckt, und ist mit einem Durchgangsloch 14b versehen, in das die Objektiveinheit 3 des Kameramoduls 2 eingesetzt werden soll.
Außerdem weist das Gehäuse 1 die Befestigungsabschnitte 18 und 19 zum Befestigen des Gehäuses 1 am Fahrzeug auf. Jeder der Befestigungsabschnitte 18 weist eine Stiftform auf, die sich von einem Seitenabschnitt 15, der eine der Endflächen in der Links-Rechts-Richtung ist, in einer Auswärtsrichtung erstreckt. Die Auswärtsrichtung ist eine Richtung von einem Mittelpunkt P der Basislinie BL zur optischen Achse OA. Der Befestigungsabschnitt 19 weist eine Plattenform auf, die sich von dem Zwischenabschnitt 11 in Richtung der Vorderseite erstreckt. Das Gehäuse 1 wird durch das jeweilige Einpassen der Befestigungsabschnitte 18 und 19 in Elemente, die innerhalb der Windschutzscheibe des Fahrzeugs vorgesehen sind, und das Pressen der Elemente mit Federelementen oder dergleichen am Fahrzeug befestigt.
Jedes der Paars von Kameramodulen 2 ist in einem Zustand, in dem die der Vorderseite zugewandte Objektiveinheit 3 in das Durchgangsloch 14b des Befestigungsabschnitts 14 eingesetzt ist, an dem Befestigungsabschnitt 14 des Gehäuses 1 befestigt. Das Paar von Kameramodulen 2 ist in einem Zustand befestigt, in dem sie in der Links-Rechts-Richtung durch ein Intervall voneinander getrennt sind, das der Länge der Basislinie BL entspricht, die das Paar von Kameramodulen 2 verbindet. Jedes des Paars von Kameramodulen 2 ist in einem Zustand, in dem eine Rotationsabweichung um die optische Achse OA eingestellt ist, d. h., in einem Zustand, in dem der Rollwinkel eines Objektivs 31 angemessen ist, befestigt.
Das Paar von Kameramodulen 2 weist eine zueinander gleiche Struktur auf. Jedes der Paars von Kameramodulen 2 weist eine Konfiguration auf, bei der das Bildgebungselement 4 und die Objektiveinheit 3 relativ angeordnet sind, so dass die Mitte des Bildgebungselements 4 von der optischen Achse OA um den gleichen Abstand in der gleichen Richtung beabstandet ist. Dann ist das andere Kameramodul 2 bezüglich der Stellung des einen Kameramoduls 2 in einer umgekehrten Stellung angeordnet, in der das andere Kameramodul 2 um eine Drehachse RA entlang der optischen Achse OA gedreht ist. Die Drehachse RA ist eine Drehachse entlang der optischen Achse OA. Sie kann die gleiche Achse wie die optische Achse OA sein oder kann eine Achse sein, die zur optischen Achse OA parallel ist und an einer von der optischen Achse OA getrennten Position angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Drehachse RA eine Achse, die durch den Mittelpunkt P der Basislinie BL verläuft und zur optischen Achse OA parallel ist, wie in den 1 und 4 veranschaulicht ist. Die Einzelheiten werden später bezüglich der 8 bis 10 beschrieben.
Wie in 2 veranschaulicht ist, enthält jedes des Paars von Kameramodulen 2 die Objektiveinheit 3 oder ein optisches Bildgebungssystem des Kameramoduls 2 und ein Bildgebungselementsubstrat 5, auf dem das Bildgebungselement 4 angebracht ist. Das heißt, das Paar von Kameramodulen 2 enthält ein Paar der Objektiveinheiten 3 und ein Paar der Bildgebungselementsubstrate 5, auf denen ein Paar der Bildgebungselemente 4 jeweils angebracht ist.
Jede des Paars der Objektiveinheiten 3 weist eine optische Achse OA auf, die zu jedem des Paars der Bildgebungselemente 4 orthogonal ist. Das Paar von Kameramodulen 2 ist so angeordnet, dass die optischen Achsen der Objektiveinheiten 3 zueinander parallel sind. In dem Paar der Objektiveinheiten 3 sind eine Objektiveinheit 3 und die andere Objektiveinheit 3 aus demselben Material hergestellt, wobei bezüglich der Stellung der einen Objektiveinheit 3 die andere Objektiveinheit 3 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der die andere Objektiveinheit 3 um die Rotationsachse RA gedreht ist.
Wie in 2 veranschaulicht ist, enthält jede des Paars der Objektiveinheiten 3 das Objektiv 31, das ein Objektbild auf der Lichtempfangsfläche des Bildgebungselements 4 erzeugt, einen Objektivtubus 32, der das Objektiv 31 hält, und einen Flansch 33, der den Objektivtubus 32 hält und mit dem Bildgebungselementsubstrat 5 verbunden ist.
In dem Paar der Bildgebungselemente 4 sind ein Bildgebungselement 4 und das andere Bildgebungselement 4 aus der gleichen Hardware und Software hergestellt, wobei bezüglich der Stellung des einen Bildgebungselements 4 das andere Bildgebungselement 4 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere Bildgebungselement 4 um die Drehachse RA gedreht ist. In dem Paar der Bildgebungselemente 4 sind jedoch die Einstellungen der Leserichtungen Dh, Dv, in denen Signale gelesen werden, zwischen dem einen Bildgebungselement 4 und dem anderen Bildgebungselement 4 verschieden. Die Einzelheiten werden später bezüglich der 8 bis 10 beschrieben.
Jedes der Paars der Bildgebungselemente 4 enthält einen Bildsensor, wie z. B. einen komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) oder eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD). Das Bildgebungselement 4 ist unter Verwendung eines Verbindungsmaterials, wie z. B. Lot, mit einer Stirnfläche 5a des Bildgebungselementsubstrats 5 verbunden. Das Bildgebungselement 4 ist über ein Verdrahtungsmuster des Bildgebungselementsubstrats 5 mit einem ersten Verbinder 53 verbunden, der auf einer Rückfläche 5b des Bildgebungselementsubstrats 5 angebracht ist. Der erste Verbinder 53 ist mit einem zweiten Verbinder 73 verbunden, der über ein flexibles Verdrahtungselement 54, wie z. B. eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) oder ein flexibles Flachkabel (FFC), auf der Signalverarbeitungsplatine 7 angebracht ist, wie in 4 veranschaulicht ist.
In dem Paar der Bildgebungselementsubstrate 5 sind das eine Bildgebungselementsubstrat 5 und das andere Bildgebungselementsubstrat 5 aus dem gleichen Material hergestellt, wobei bezüglich der Stellung des einen Bildgebungselementsubstrats 5 das andere Bildgebungselementsubstrat 5 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere Bildgebungselementsubstrat 5 um die Drehachse RA gedreht ist.
Jedes des Paars der Bildgebungselementsubstrate 5 enthält eine Leiterplatte, auf die ein isolierendes Basismaterial, das ein Kunstharz, wie z. B. Glasepoxid, enthält, und ein Verdrahtungsmuster, wie z. B. eine Kupferfolie, laminiert sind. Wie in 2 veranschaulicht ist, weist das Bildgebungselementsubstrat 5 die Stirnfläche 5a oder eine Oberfläche, auf der das Bildgebungselement 4 angebracht werden soll, und eine Rückfläche 5b oder eine Oberfläche, die der Stirnfläche 5a in der Richtung, in der sich die optische Achse OA erstreckt, gegenüberliegt, auf. Die Stirnfläche 5a des Bildgebungselementsubstrats 5 ist eine Oberfläche auf der Vorderseite des Bildgebungselementsubstrats 5, während die Rückfläche 5b des Bildgebungselementsubstrats 5 eine Oberfläche auf der Rückseite des Bildgebungselementsubstrats 5 ist. Die Stirnfläche 5a und die Rückfläche 5b des Bildgebungselementsubstrats 5 sind Hauptflächen, die unter den Oberflächen, die das Bildgebungselementsubstrat 5 bilden, jeweils einen großen Flächeninhalt aufweisen, und sind Oberflächen, die jeweils zur optischen Achse OA orthogonal sind. Die Position des Bildgebungselementsubstrats 5 ist so eingestellt, dass ein Objektbild, das durch das Objektiv 31 gegangen ist, auf der Lichtempfangsfläche des Bildgebungselements 4 erzeugt wird, wobei das Bildgebungselementsubstrat 5 mit dem Flansch 33 der Objektiveinheit 3 verbunden ist.
Das Bildgebungselementsubstrat 5 weist die Endabschnitte 51 und 52 in der Links-Rechts-Richtung auf. Die Endabschnitte 51 und 52 sind die Endabschnitte, die vom Mittelpunkt P der Basislinie BL in einer Auswärtsrichtung zur optischen Achse OA positioniert sind. Die Endabschnitte 51 und 52 enthalten einen ersten Endabschnitt 51, der sich in der Auswärtsrichtung nah beim Mittelpunkt P befindet, und einen zweiten Endabschnitt 52, der sich fern vom Mittelpunkt P befindet. Mit anderen Worten, jedes der Paars der Bildgebungselementsubstrate 5 weist aus der Richtung, in der sich die optische Achse OA erstreckt, betrachtet den ersten Endabschnitt 51, der vom Mittelpunkt P der Basislinie BL in der Auswärtsrichtung zur optischen Achse OA positioniert ist, und den zweiten Endabschnitt 52, der in der Auswärtsrichtung außerhalb des ersten Endabschnitts 51 positioniert ist, auf. In jedem des Paars der Bildgebungselementsubstrate 5 ist der erste Verbinder 53, der mit der Signalverarbeitungsplatine 7 zu verbinden ist, auf der Rückfläche 5b des zweiten Endabschnitts 52 angebracht.
Wie in 4 veranschaulicht ist, enthält das Schaltungselement 6 mehrere Schaltungselemente 6. Spezifisch enthält das Schaltungselement 6 eine integrierte Schaltung, wie z. B. ein feldprogrammierbare Gatter-Anordnung (FPGA), die eine Bildverarbeitung und dergleichen an einem Bild ausführt, das durch ein Bildsignal angegeben wird, das von dem Bildgebungselement 4 ausgegeben wird. Weiterhin enthält das Schaltungselement 6 einen Prozessor, wie z. B. eine Mikroverarbeitungseinheit (MPU), der verschiedene Typen der Signalverarbeitung und arithmetischen Verarbeitung ausführt, einen Speicher, der zur vorübergehenden Speicherung von Daten und Programmen verwendet wird, und dergleichen. Das Schaltungselement 6 ist unter Verwendung eines Verbindungsmaterials, wie z. B. Lot, mit einer Stirnfläche 7a der Signalverarbeitungsplatine 7 verbunden. Das Schaltungselement 6 ist über ein Verdrahtungsmuster der Signalverarbeitungsplatine 7 mit dem zweiten Verbinder 73 verbunden, der auf einer Rückfläche 7b der Signalverarbeitungsplatine 7 angebracht ist. Der zweite Verbinder 73 ist über das Verdrahtungselement 54 mit dem ersten Verbinder 53 verbunden, der auf dem Bildgebungselementsubstrat 5 angebracht ist.
Die Signalverarbeitungsplatine 7 enthält eine Leiterplatte, in die ein isolierendes Basismaterial, das ein Kunstharz, wie z. B. Glasepoxid, enthält, und ein Verdrahtungsmuster, wie z. B. eine Kupferfolie, laminiert sind. Wie in 4 veranschaulicht ist, weist die Signalverarbeitungsplatine 7 eine Stirnfläche 7a oder eine Oberfläche, auf der das Schaltungselement 6 angebracht werden soll, und eine Rückfläche 7b oder eine Oberfläche, die der Stirnfläche 7a in der Richtung gegenüberliegt, in der sich die optische Achse OA erstreckt, auf. Die Stirnfläche 7a der Signalverarbeitungsplatine 7 ist eine Oberfläche auf der Vorderseite der Signalverarbeitungsplatine 7, während die Rückfläche 7b der Signalverarbeitungsplatine 7 eine Oberfläche auf der Rückseite der Signalverarbeitungsplatine 7 ist. Die Stirnfläche 7a und die Rückfläche 7b der Signalverarbeitungsplatine 7 sind Hauptflächen, die jeweils einen großen Flächeninhalt unter den Oberflächen haben, die die Signalverarbeitungsplatine 7 bilden, und sind Oberflächen, die jeweils zur optischen Achse OA orthogonal sind. Die Signalverarbeitungsplatine 7 ist mit einem Abstand in der Rückwärtsrichtung von dem Bildgebungselementsubstrat 5 so angeordnet, dass sie der Rückfläche 5b des Bildgebungselementsubstrats 5 zugewandt ist.
Die Signalverarbeitungsplatine 7 weist beide Endabschnitte 71 in der Links-Rechts-Richtung und einen Zwischenabschnitt 72, der zwischen den beiden Endabschnitten 71 angeordnet ist, auf. Die beiden Endabschnitte 71 sind die Endabschnitte, die vom Mittelpunkt P der Basislinie BL in der Auswärtsrichtung zur optischen Achse OA positioniert sind. In der Signalverarbeitungsplatine 7 ist ein Paar der zweiten Verbinder 73, die jeweils mit einem Paar der ersten Verbinder 53 verbunden sind, die jeweils auf dem Paar der Bildgebungselementsubstrate 5 angebracht sind, jeweils an den Rückflächen 7b der beiden Endabschnitte 71 angebracht. In der Signalverarbeitungsplatine 7 ist das Schaltungselement 6 auf der Stirnfläche 7a des Zwischenabschnitts 72 angebracht.
Die Signalverarbeitungsplatine 7 ist mit Befestigungselementen, wie z. B. Schrauben, an dem Gehäuse 1 befestigt. Die Befestigungspositionen 7c der Signalverarbeitungsplatine 7 an dem Gehäuse 1 sind aus der Richtung, in der sich die optische Achse OA erstreckt, gesehen zwischen dem Paar der Bildgebungselementsubstrate 5 und dem Schaltungselement 6 positioniert. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Befestigungspositionen 7c der Signalverarbeitungsplatine 7 am Gehäuse 1 an vier Positionen vorgesehen, die sich zwischen dem Paar der Bildgebungselementsubstrate 5 und dem Schaltungselement 6 befinden, wie in 3 veranschaulicht ist, wobei aber die Anzahl und die Positionen der Befestigungspositionen 7c nicht besonders eingeschränkt sind. Ähnlich sind in der vorliegenden Ausführungsform die Befestigungspositionen 17a der Abdeckung 17 am Gehäuse 1 an vier Positionen in den vier Ecken des Gehäuses 1 vorgesehen, wie in 3 veranschaulicht ist, wobei aber die Anzahl und die Positionen der Befestigungspositionen 17a nicht besonders eingeschränkt sind. In der vorliegenden Ausführungsform können die Befestigungspositionen 7c der Signalverarbeitungsplatine 7 an dem Gehäuse 1 und die Befestigungspositionen 17a der Abdeckung 17 an dem Gehäuse 1 ganz oder teilweise an denselben Positionen vorgesehen sein.
7 ist eine schematische Ansicht zum Erklären einer Positionsbeziehung zwischen dem Paar der Bildgebungselemente 4 und den optischen Achsen OA. 8 ist eine schematische Ansicht zum Erklären der Anordnung der Anschlüsse T1 bis T18 in jedem des Paars der Bildgebungselemente 4, die punktsymmetrisch zueinander vorgesehen sind. 9 ist eine schematische Ansicht zum Erklären eines Leseanfangspunkts, eines Leseendpunkts und einer Leserichtung in einer Bildgebungsvorrichtung 100 eines Vergleichsbeispiels. 9 entspricht einer vergrößerten Ansicht eines in 6 veranschaulichten Abschnitts B. 10 ist eine schematische Ansicht zum Erklären eines Leseanfangspunktes, eines Leseendpunktes und einer Leserichtung in der Bildgebungsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform. 10 entspricht einer vergrößerten Ansicht des in 6 veranschaulichten Abschnitts B.
In der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das Paar von Kameramodulen 2 eine Konfiguration auf, bei der die Mitten C des Paares der Bildgebungselemente 4 an Positionen angeordnet sind, die von den optischen Achsen OA um den gleichen Abstand in einer Richtung getrennt sind, in der die Mitten C voneinander entfernt sind. In dem Paar von Kameramodulen 2 ist die Mitte C jedes des Paars von Bildgebungselementen 4 an einer Position angeordnet, die in der Auswärtsrichtung von der optischen Achse OA um den gleichen Abstand getrennt ist.
Mit anderen Worten, in jedem des Paars der Bildgebungselemente 4 ist die Mitte C des Bildgebungselements 4 so angeordnet, dass sie in der Links-Rechts-Richtung, d. h., entlang der Basislinie BL bezüglich der optischen Achse OA abweicht. Andererseits ist die Mitte C jedes des Paars der Bildgebungselemente 4 in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, d. h., in der Richtung orthogonal zur Basislinie BL und der optischen Achse OA nicht von der optischen Achse OA getrennt. Mit anderen Worten, die Mitte C jedes des Paars der Bildgebungselemente 4 stimmt in der Aufwärts-Abwärts-Richtung, d. h., in der Richtung orthogonal zur Basislinie BL und zur optischen Achse OA mit der optischen Achse OA überein. Der Abstand, um den die Mitte C des Bildgebungselements 4 von der optischen Achse OA getrennt ist, ist der gleiche Abstand zwischen dem einen und dem anderen des Paars der Bildgebungselemente 4.
7 veranschaulicht einen Fall, in dem die Mitte C jedes des Paars der Bildgebungselemente 4 in der Auswärtsrichtung von der optischen Achse OA getrennt ist. Die Lichtempfangsfläche des Bildgebungselements 4 weist mehrere in einer Matrix angeordnete Pixel auf. Im Fall nach 7 ist ein Pixelbereich außerhalb der optischen Achse OA des Bildgebungselements 4 größer als ein Pixelbereich innerhalb der optischen Achse OA des Bildgebungselements 4. Deshalb weist im Fall nach 7 ein Sehwinkel θ jedes des Paars von Kameramodulen 2 einen inneren Sehwinkel θi auf, der größer als ein äußerer Sehwinkel θο ist. Der innere Sehwinkel θi bedeutet einen Abschnitt des Sehwinkels θ des Kameramoduls 2, der sich in der Links-Rechts-Richtung innerhalb der optischen Achse OA befindet. Der äußere Sehwinkel θο bedeutet einen Abschnitt des Sehwinkels θ des Kameramoduls 2, der sich in der Links-Rechts-Richtung außerhalb der optischen Achse OA befindet.
Ein Sehfeld V der Bildgebungsvorrichtung 100 ist ein Bereich, in dem ein Bild durch das Paar von Kameramodulen 2 aufgenommen werden kann, und ist ein Bereich, in dem ein Objekt in einem Abtastsystem, das die Bildgebungsvorrichtung 100 enthält, detektiert werden kann. Das Sehfeld V enthält ein Stereogesichtsfeld Vs, das einen Bereich angibt, in dem ein Bild sowohl durch das eine als auch durch das andere des Paars von Kameramodulen 2 aufgenommen werden kann, und ein monokulares Gesichtsfeld Vm, das einen Bereich angibt, in dem ein Bild entweder durch das eine oder durch das andere des Paars von Kameramodulen 2 aufgenommen werden kann. Wenn im Fall nach 7 der innere Sehwinkel θi größer als der äußere Sehwinkel θο ist, ist das Stereogesichtsfeld Vs mehr als in einem herkömmlichen Fall erweitert, in dem die Mitte C des Bildgebungselements 4 an einer Position angeordnet ist, die mit der optischen Achse OA übereinstimmt. Zusätzlich erscheint im Fall nach 7 das monokulare Gesichtsfeld Vm links und rechts des Stereogesichtsfeldes Vs.
Das heißt, in der Bildgebungsvorrichtung 100 ist die Mitte C jedes des Paares der Bildgebungselemente 4 an einer Position angeordnet, die in der Auswärtsrichtung von der optischen Achse OA getrennt ist, so dass das Stereogesichtsfeld Vs erweitert werden kann, wobei ermöglicht werden kann, dass das monokulare Gesichtsfeld Vm links und rechts des Stereogesichtsfeldes Vs erscheint. Deshalb kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Sehfeld V oder einen Bereich, in dem ein Objekt detektiert werden kann, mehr als der herkömmliche Fall erweitern, in dem die Mitte C des Bildgebungselements 4 an einer Position angeordnet ist, die mit der optischen Achse OA übereinstimmt, wodurch eine Erweiterung des Sehwinkels verwirklicht wird.
Falls hier die Mitte C jedes des Paars der Bildgebungselemente 4 einfach an einer Position angeordnet ist, die in der Auswärtsrichtung von der optischen Achse OA getrennt ist, ist es notwendig, das eine und das andere des Paares der Bildgebungselementsubstrate 5 als dedizierte Komponenten zu verwenden, oder die Flansche 33 und dergleichen des einen und des anderen des Paares der Objektiveinheiten 3 als dedizierte Komponenten zu verwenden. Das heißt, falls die Mitte C jedes des Paars der Bildgebungselemente 4 einfach an einer Position angeordnet ist, die in der Auswärtsrichtung von der optischen Achse OA getrennt ist, kann es schwierig sein, die Gemeinsamkeit der Komponenten zwischen dem Paar von Kameramodulen 2 zu erreichen. Falls die Gemeinsamkeit der Komponenten nicht erreicht werden kann, gibt es ein Risiko, dass die Kosten der Geräte und des Managements zum Herstellen der Bildgebungsvorrichtung 100 steigen können oder Komponenten fälschlicherweise an dem einen und dem anderen des Paars von Kameramodulen 2 befestigt werden können, wodurch die Produktivität verringert wird.
Deshalb weist die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die folgende Konfiguration auf, anstatt einfach die Mitte C jedes des Paares der Bildgebungselemente 4 an einer Position anzuordnen, die in der Auswärtsrichtung von der optischen Achse OA getrennt ist. Das heißt, in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist jedes des Paars von Kameramodulen 2 eine Konfiguration auf, in der das Bildgebungselement 4 und die Objektiveinheit 3 relativ angeordnet sind, so dass die Mitte C des Bildgebungselements 4 um den gleichen Abstand in der gleichen Richtung von der optischen Achse OA getrennt ist. Dann ist in dem Paar von Kameramodulen 2 der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das andere Kameramodul 2 bezüglich der Stellung des einen Kameramoduls 2 in einer umgekehrten Stellung angeordnet, in der das andere Kameramodul 2 um die Drehachse RA gedreht ist. Mit anderen Worten, in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind das eine und das andere des Paares von Kameramodulen 2 aus der Richtung der optischen Achse OA gesehen punktsymmetrisch zueinander mit dem Mittelpunkt P der Basislinie BL als ein Symmetriezentrum vorgesehen.
Im Ergebnis ist in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Mitte C jedes des Paares der Bildgebungselemente 4 an einer Position angeordnet, die in der Auswärtsrichtung von der optischen Achse OA getrennt ist, so dass eine Erweiterung des Sehwinkels mehr als vorher verwirklicht werden kann, wie oben beschrieben worden ist. Zusätzlich kann in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Gemeinsamkeit der Komponenten, wie z. B. der Objektiveinheit 3, zwischen dem Paar von Kameramodulen 2 erreicht werden, so dass die Produktivität erhöht werden kann.
Wenn bezüglich der Stellung des einen Kameramoduls 2 das andere Kameramodul 2 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, wie oben beschrieben worden ist, weisen die Anschlüsse T1 bis T18 des einen Bildgebungselements 4 und die Anschlüsse T1 bis T18 des anderen Bildgebungselements 4 eine punktsymmetrische Beziehung auf, wie z. B. in 8 veranschaulicht ist. Die punktsymmetrische Beziehung bedeutet eine Beziehung, in der, wenn ein Kameramodul um die Drehachse RA um 180 Grad gedreht wird, das eine Kameramodul das andere überlappt.
Falls hier das andere Kameramodul 2 bezüglich der Stellung des einen Kameramoduls 2 einfach in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, befinden sich die Ausleserichtungen Dh, Dv, in denen ein Signal aus jedem der mehreren Pixel des Bildgebungselements 4 ausgelesen wird, in einer punktsymmetrischen Beziehung zwischen dem Paar der Bildgebungselemente 4. Das heißt, durch das Anordnen des anderen Kameramoduls 2 bezüglich der Stellung des einen Kameramoduls 2 in einer umgekehrten Stellung in der Bildgebungsvorrichtung 100 sind die Leserichtungen Dh, Dv von außen gesehen relativ entgegengesetzte Richtungen zwischen dem Paar der Bildgebungselemente 4.
Das Bildgebungselement 4 weist einen Pixelbereich R auf, der mehrere in einer Matrix angeordnete Pixel enthält. Jedes der mehreren Pixel, die den Pixelbereich R bilden, enthält eine Schaltung, die eine photoelektrische Umsetzung ausführt, wie z. B. eine Photodiode, und setzt einfallendes Licht in eine elektrische Ladung um und akkumuliert die elektrische Ladung. Die elektrische Ladung, die in jedem der mehreren Pixel, die den Pixelbereich R bilden, akkumuliert wird, wird als ein Signal gemäß einer vorgegebenen Pixelreihenfolge durch eine Leseoperation für eine Treiberschaltung des Bildgebungselements 4 gelesen. Das von dem Bildgebungselement 4 ausgegebene Bildsignal wird auf der Grundlage des von jedem der mehreren Pixel gelesenen Signals erzeugt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Pixel, aus dem unter den mehreren Pixeln, die den Pixelbereich R des Bildgebungselements 4 bilden, zuerst ein Signal gelesen wird, außerdem als ein „Leseanfangspunkt S“ bezeichnet. Ein Pixel, aus dem unter den mehreren Pixeln, die den Pixelbereich R des Bildgebungselements 4 bilden, zum Schluss ein Signal gelesen wird, wird außerdem als „Leseendpunkt E“ bezeichnet. Die Reihenfolge der Pixel, in der Signale aus den mehreren Pixeln, die den Pixelbereich R des Bildgebungselements 4 bilden, ausgelesen werden, wird außerdem als die „Leserichtungen Dh, Dv“ bezeichnet.
Die Positionen des Leseanfangspunktes S und des Leseendpunktes E werden durch die Adressen, die jeweils jedem Pixel in dem Pixelbereich R zugewiesen sind, als relative Positionen in dem Pixelbereich R bezeichnet. Die Leserichtungen Dh, Dv enthalten eine horizontale Leserichtung Dh und eine vertikale Leserichtung Dv. Die horizontale Leserichtung Dh gibt die Reihenfolge der Pixel an, in der Signale unter den in der Links-Rechts-Richtung angeordneten Pixeln gelesen werden. Die vertikale Leserichtung Dv gibt die Reihenfolge der Pixel an, in der die Signale unter den in der Aufwärts-Abwärts-Richtung angeordneten Pixeln gelesen werden.
9 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem sich der Leseanfangspunkt S, der Leseendpunkt E, die Leserichtungen Dh, Dv in einer punktsymmetrischen Beziehung zwischen dem Paar der Bildgebungselemente 4 befinden. Im Beispiel nach 9 sind der Leseanfangspunkt S, der Leseendpunkt E und die Leserichtungen Dh, Dv zwischen dem Paar der Bildgebungselemente 4 von der Außenseite der Bildgebungsvorrichtung 100 gesehen relativ verschieden. Spezifisch werden im Beispiel nach 9 die Signale im linken Bildgebungselement 4 nacheinander vom Leseanfangspunkt S entlang der horizontalen Leserichtung Dh gelesen, während im rechten Bildgebungselement 4 die Signale nacheinander von einem Leseanfangspunkt S' entlang einer horizontalen Leserichtung Dh' gelesen werden. Im Beispiel nach 9 wird ein durch das linke Bildgebungselement 4 erfasstes Bild nacheinander in der Reihenfolge vom unteren linken Pixel (Leseanfangspunkt S) in 9 nach links erzeugt, wohingegen ein durch das rechte Bildgebungselement 4 erfasstes Bild nacheinander in der Reihenfolge vom oberen rechten Pixel (Leseanfangspunkt S') in 9 nach rechts erzeugt wird. Im Beispiel nach 9 kann ein Paar von Bildern nicht synchron zueinander in Echtzeit erfasst werden, wobei es ein Problem geben kann, dass die Stereoanpassungsverarbeitung zum Suchen nach entsprechenden Punkten zwischen einem Paar von Bildern kompliziert wird oder nicht stabil ausgeführt werden kann.
Deshalb sind in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Leserichtungen Dh, Dv, in denen Signale aus dem Bildgebungselement 4 des anderen Kameramoduls 2 gelesen werden, zu den Leserichtungen Dh, Dv, in denen Signale aus dem Bildgebungselement 4 gelesen werden und die im Voraus in einem Kameramodul 2 festgelegt worden sind, entgegengesetzt festgelegt. Im Ergebnis sind in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform selbst dann, wenn das andere Kameramodul 2 bezüglich der Stellung des einen Kameramoduls 2 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, die Leserichtungen Dh, Dv von außen gesehen relativ die gleichen Richtungen zwischen dem Paar der Bildgebungselemente 4.
Spezifisch ist in der Bildgebungsvorrichtung 100 die Adresse des Leseanfangspunkts S des einen Bildgebungselements 4 so festgelegt, dass sie relativ die gleiche Adresse wie die Adresse des Leseendpunkts E des anderen Bildgebungselements 4 ist. Zusätzlich ist die Adresse des Leseendpunkts E des einen Bildgebungselements 4 so festgelegt, dass sie relativ die gleiche Adresse wie die Adresse des Leseanfangspunkts S des anderen Bildgebungselements 4 ist. Zusätzlich ist die horizontale Leserichtung Dh des einen Bildgebungselements 4 so festgelegt, dass sie zu der horizontalen Leserichtung Dh des anderen Bildgebungselements 4 entgegengesetzt ist. Die vertikale Leserichtung Dv des einen Bildgebungselements 4 ist so festgelegt, dass sie zu der vertikalen Leserichtung Dv des anderen Bildgebungselements 4 entgegengesetzt ist.
Im Beispiel nach 10 werden die Signale im linken Bildgebungselement 4 vom Leseanfangspunkt S entlang der horizontalen Leserichtung Dh nacheinander gelesen, während im rechten Bildgebungselement 4 die Signale vom Leseanfangspunkt S entlang der horizontalen Leserichtung Dh nacheinander gelesen werden. Im Beispiel nach 10 wird das durch das rechte Bildgebungselement 4 erfasste Bild ähnlich zum durch das linke Bildgebungselement 4 erfassten Bild nacheinander vom unteren linken Pixel in 10 nach links erzeugt.
Im Ergebnis werden in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die durch das Paar von Bildgebungselementen 4 erfassten Bildpaare nacheinander von den Positionen der gleichen Pixel in Richtung der gleichen Richtung auf den Bildern erzeugt, so dass sie in Echtzeit synchron zueinander erzeugt werden. Deshalb kann in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Paar von Bildern synchron zueinander in Echtzeit erfasst werden, wobei das Problem, dass die Stereoanpassungsverarbeitung kompliziert wird oder nicht stabil ausgeführt werden kann, gelöst werden kann.
Es wird angegeben, dass die Einstellung des Leseanfangspunktes S, des Leseendpunktes E und der Leserichtungen Dh, Dv im Voraus ausgeführt werden kann, wenn die Bildgebungsvorrichtung 100 hergestellt wird. Die Einstellung kann z. B. ausgeführt werden, indem ein Einstellwert, der jeden des Leseanfangspunkts S, des Leseendpunkts E und der Leserichtungen Dh, Dv angibt, im Voraus in ein Register geschrieben wird, das in jedem des Paars der Bildgebungselemente 4 enthalten ist.
In der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist jedes des Paars von Kameramodulen 2 eine Konfiguration auf, in der das Bildgebungselement 4 und die Objektiveinheit 3 relativ angeordnet sind, so dass die Mitte des Bildgebungselements 4 von der optischen Achse OA um den gleichen Abstand in der gleichen Richtung getrennt ist, wie z. B. oben beschrieben worden ist. In dem Paar von Kameramodulen 2 ist bezüglich der Stellung des einen Kameramoduls 2 das andere Kameramodul 2 in einer umgekehrten Stellung angeordnet, in der das andere Kameramodul 2 um die Rotationsachse RA entlang der optischen Achse OA gedreht ist. Zwischen dem Paar von Kameramodulen 2 sind die Leserichtungen Dh, Dv des anderen Kameramoduls 2 zu den Leserichtungen Dh, Dv, in denen Signale gelesen werden und die im Voraus in dem einen Kameramodul 2 festgelegt worden sind, entgegengesetzt festgelegt.
Bei der obigen Konfiguration kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: eine Gemeinsamkeit der Komponenten erreichen, während die Sehwinkel des Paars von Kameramodulen 2 einfach erweitert werden; durch das Paar von Kameramodulen 2 ein Paar von Bildern synchron zueinander in Echtzeit erfassen; und das Problem lösen, dass die Stereoanpassungsverarbeitung kompliziert wird oder nicht stabil ausgeführt werden kann. Deshalb kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl eine Erweiterung des Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreichen.
Natürlich sind in dem Paar der Bildgebungselementsubstrate 5, die in dem Paar von Kameramodulen 2 enthalten sind, ein Bildgebungselementsubstrat 5 und das andere Bildgebungselementsubstrat 5 aus dem gleichen Material hergestellt, wobei bezüglich der Stellung des einen Bildgebungselementsubstrats 5 das andere Bildgebungselementsubstrat 5 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere Bildgebungselementsubstrat 5 um die Drehachse RA gedreht ist. Das heißt, das Paar der Bildgebungselementsubstrate 5 ist aus der Richtung der optischen Achse OA gesehen punktsymmetrisch zueinander mit dem Mittelpunkt P der Basislinie BL als ein Symmetriezentrum vorgesehen, wie in 5 veranschaulicht ist. Ähnlich sind in dem Paar von Objektiveinheiten 3, die in dem Paar von Kameramodulen 2 enthalten sind, eine Objektiveinheit 3 und die andere Objektiveinheit 3 aus dem gleichen Material hergestellt, wobei bezüglich der Stellung einer Objektiveinheit 3 die andere Objektiveinheit 3 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der die andere Objektiveinheit 3 um die Drehachse RA gedreht ist. Das heißt, das Paar der Objektiveinheiten 3 ist aus der Richtung der optischen Achse OA gesehen punktsymmetrisch zueinander mit dem Mittelpunkt P der Basislinie BL als ein Symmetriezentrum vorgesehen, wie in 5 veranschaulicht ist.
Bei der obigen Konfiguration kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Gemeinsamkeit aller Hauptkomponenten in dem Paar von Kameramodulen 2 erreichen. Weil die Kosten der Geräte und des Managements zum Herstellen der Bildgebungsvorrichtung 100 signifikant niedrig gehalten werden können und das Risiko, dass Komponenten fälschlicherweise an dem einen und dem anderen des Paares von Kameramodulen 2 angebracht werden, signifikant unterdrückt werden kann, kann die Produktivität signifikant erhöht werden. Deshalb kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl eine Erweiterung des Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreichen, während die Produktivität in hohem Maße erhöht wird.
Weiterhin enthält in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Paar der Bildgebungselementsubstrate 5 das Paar der ersten Verbinder 53, die an den Rückflächen 5b der jeweiligen zweiten Endabschnitte 52 anzubringen sind, wobei die Signalverarbeitungsplatine 7 das Paar der zweiten Verbinder 73 enthält, die an den Rückflächen 7b der jeweiligen beiden Endabschnitte 71 anzubringen sind, wie in 4 veranschaulicht ist.
In dem Paar der ersten Verbinder 53 sind der eine erste Verbinder 53 und der andere erste Verbinder 53 aus dem gleichen Material hergestellt, wobei bezüglich der Stellung des einen ersten Verbinders 53 der andere erste Verbinder 53 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der der andere erste Verbinder 53 um die Drehachse RA gedreht ist. Das heißt, das Paar der ersten Verbinder 53 ist aus der Richtung der optischen Achse OA gesehen punktsymmetrisch zueinander mit dem Mittelpunkt P der Basislinie BL als ein Symmetriezentrum vorgesehen, wie in 3 veranschaulicht ist.
Ähnlich sind in dem Paar der zweiten Verbinder 73 der eine zweite Verbinder 73 und der andere zweite Verbinder 73 aus dem gleichen Material hergestellt, wobei bezüglich der Stellung des einen zweiten Verbinders 73 der andere zweite Verbinder 73 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der der andere zweite Verbinder 73 um die Drehachse RA gedreht ist. Das heißt, das Paar der zweiten Verbinder 73 ist aus der Richtung der optischen Achse OA gesehen punktsymmetrisch zueinander mit dem Mittelpunkt P der Basislinie BL als ein Symmetriezentrum vorgesehen, wie in 3 veranschaulicht ist.
Bei der obigen Konfiguration sind das Paar der ersten Verbinder 53 und das Paar der zweiten Verbinder 73 an den Endabschnitten in der Links-Rechts-Richtung in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen, so dass die Länge des Verdrahtungselements 54 relativ verkürzt werden kann. Zusätzlich kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Gemeinsamkeit des Paares der ersten Verbinder 53 und des Paares der zweiten Verbinder 73 erreichen. Deshalb kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl eine Erweiterung eines Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreichen, während die Produktivität weiter erhöht wird.
Weiterhin sind in der Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das eine Verdrahtungselement 54 und das andere Verdrahtungselement 54 des Paares der Verdrahtungselemente 54 aus dem gleichen Material hergestellt, wobei bezüglich der Stellung des einen Verdrahtungselements 54 das andere Verdrahtungselement 54 in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere Verdrahtungselement 54 um die Drehachse RA gedreht ist. Das heißt, das Paar der Verdrahtungselemente 54 ist aus der Richtung der optischen Achse OA betrachtet punktsymmetrisch zueinander mit dem Mittelpunkt P der Basislinie BL als ein Symmetriezentrum vorgesehen, wie in den 3 bis 5 veranschaulicht ist.
Bei der obigen Konfiguration kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Gemeinsamkeit des Paares der Verdrahtungselemente 54 erreichen. Deshalb kann die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl eine Erweiterung des Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreichen, während die Produktivität weiter erhöht wird.
11 ist ein Blockschaltplan, der eine funktionale Konfiguration der Bildgebungsvorrichtung 100 veranschaulicht.
Die Bildgebungsvorrichtung 100 enthält zusätzlich zu dem Paar von Kameramodulen 2, das das Paar der Bildgebungselemente 4 enthält, eine Kamerasteuereinheit 61, eine Bildverarbeitungseinheit 62, eine Erkennungsverarbeitungseinheit 63, eine Steuerverarbeitungseinheit 64, die Speichereinheiten 65a bis 65d, eine Kamera-IF-Einheit 74 und eine fahrzeuginterne NW-IF-Einheit 75.
Die Kamerasteuereinheit 61 führt verschiedene Einstellungen des Paars von Kameramodulen 2 aus und steuert die Operationen des Paars von Kameramodulen 2 über die Kamera-IF-Einheit 74. Die Kamerasteuereinheit 61 kann den Leseanfangspunkt S, den Leseendpunkt E und die Leserichtungen Dh, Dv in dem Paar der Bildgebungselemente 4 festlegen. Der Einstellwert, der jeweils den Leseanfangspunkt S, den Leseendpunkt E und die Leserichtungen Dh, Dv angibt, kann im Voraus in der Speichereinheit 65a gespeichert werden.
Die Bildverarbeitungseinheit 62 führt eine Bildverarbeitung an dem durch das Paar von Kameramodulen 2 erfassten Paar von Bildern aus. Die Bildverarbeitungseinheit 62 führt eine Stereoanpassungsverarbeitung an dem Paar von Bildern aus, um nach entsprechenden Punkten zwischen dem Paar von Bildern zu suchen, und berechnet eine Parallaxe.
Die Erkennungsverarbeitungseinheit 63 führt eine Bilderkennung auf der Grundlage eines Ergebnisses der durch die Bildverarbeitungseinheit 62 ausgeführten Bildverarbeitung aus. Die Erkennungsverarbeitungseinheit 63 detektiert ein Objekt, das um das Fahrzeug vorhanden ist, und misst einen Abstand zu dem Objekt und eine Position desselben.
Die Steuerverarbeitungseinheit 64 gibt auf der Grundlage des Messergebnisses von der Erkennungsverarbeitungseinheit 63 Informationen, die für die Fahrsteuerung des Fahrzeugs, für Warnmeldungen und dergleichen erforderlich sind, über die bordeigene NW-IF-Einheit 75 an den Controller des Fahrzeugs aus.
Die Speichereinheit 65a speichert Programme und Daten zum Implementieren der Funktionen der Kamerasteuereinheit 61. Die Speichereinheit 65b speichert Programme und Daten zum Implementieren der Funktionen der Bildverarbeitungseinheit 62. Die Speichereinheit 65c speichert Programme und Daten zum Implementieren der Funktionen der Erkennungsverarbeitungseinheit 63. Die Speichereinheit 65d speichert Programme und Daten zum Implementieren der Funktionen der Steuerungsverarbeitungseinheit 64.
Die Kamerasteuereinheit 61, die Bildverarbeitungseinheit 62, die Erkennungsverarbeitungseinheit 63, die Steuerverarbeitungseinheit 64, die Speichereinheiten 65a bis 65d, die Kamera-IF-Einheit 74 und die fahrzeuginterne NW-IF-Einheit 75 bestehen aus elektronischen Komponenten, die auf der Signalverarbeitungsplatine 7 angebracht sind, die die oben beschriebenen Schaltungselemente 6 enthält.
Bei der obigen Konfiguration kann die Bildgebungsvorrichtung 100 ein Bild der Umgebung des Fahrzeugs durch das Paar von Kameramodulen 2 aufnehmen, das erfasste Bild verarbeiten, um ein Objekt zu erkennen, das um das Fahrzeugs vorhanden ist, und Informationen ausgeben, die für die Fahrsteuerung des Fahrzeugs, die Warnmeldung und dergleichen erforderlich sind.
In der obigen Ausführungsform ist ein Fall als ein Beispiel beschrieben worden, in dem die Signalverarbeitungsplatine 7 mit einem Abstand in der Rückwärtsrichtung von jedem des Paares der Bildgebungselementsubstrate 5 angeordnet ist, so dass sie den Rückflächen 5b der Bildgebungselementsubstrate 5 zugewandt ist. Die Signalverarbeitungsplatine 7 kann jedoch zwischen dem Paar von Bildgebungselementsubstraten 5 in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sein.
In dem durch die Bildgebungsvorrichtung 100 gemäß der obigen Ausführungsform konfigurierten Abtastsystem wird ein Verfahren zum Verschieben des Bereichs, in dem ein Bild durch das Paar von Kameramodulen 2 aufgenommen wird, in der Links-Rechts-Richtung angewendet, so dass der Detektionsbereich mehr als zuvor erweitert werden kann. Im Ergebnis erreicht das Abtastsystem eine Erweiterung eines Sehwinkels, ohne die Anzahl der Pixel signifikant zu erhöhen, und kann eine Kollisionsschaden-Minderungsbremse betätigen, wenn an einer Kreuzung nach rechts oder nach links abgebogen wird, während die für eine Funktion der adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC) erforderliche Langstrecken-Detektionsfähigkeit aufrechterhalten wird. Es wird angegeben, dass in der obigen Ausführungsform der Fall, in dem die Bildgebungsvorrichtung 100 eine Stereokamera ist, als ein Beispiel beschrieben worden ist, wobei aber die vorliegende Erfindung außerdem auf eine Bildgebungsvorrichtung mit drei oder mehr Kameramodulen 2 angewendet werden kann. Sogar in diesem Fall können sowohl eine Erweiterung des Sehwinkels als auch eine Verbesserung der Produktivität zuverlässig erreicht werden, indem eine Gemeinsamkeit der Komponenten des Paares von Kameramodulen 2 erreicht wird, die in der Links-Rechts-Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind.
Es wird angegeben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform eingeschränkt ist und verschiedene Modifikationen enthält. Die obige Ausführungsform ist z. B. zum einfachen Erklären der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden, wobei die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die Ausführungsformen eingeschränkt ist, die alle oben beschriebenen Konfigurationen enthalten. Zusätzlich kann ein Teil der Konfiguration der einen Ausführungsform durch die Konfiguration einer weiteren Ausführungsform ersetzt werden, oder kann die Konfiguration einer weiteren Ausführungsform zu der Konfiguration der einen Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich kann ein Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform zu einer weiteren Konfiguration hinzugefügt oder durch eine weitere Konfiguration ersetzt oder gelöscht werden.
Zusätzlich können einige oder alle der obigen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten, Verarbeitungsmittel und dergleichen durch Hardware verwirklicht sein, indem sie z. B. mit integrierten Schaltungen entworfen werden. Zusätzlich kann jede der obigen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch Software durch einen Prozessor verwirklicht sein, der Programme zum Verwirklichen jeder Funktion interpretiert und ausführt. Die Informationen über ein Programm, ein Band, eine Datei usw. zum Verwirklichen jeder Funktion können in einer Aufzeichnungsvorrichtung, wie z. B. einem Speicher, einer Festplatte oder einem Festkörperlaufwerk (SSD), oder einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einer IC-Karte, einer SD-Karte oder einer DVD, gespeichert sein.
Zusätzlich sind die Steuerleitungen und die Informationsleitungen beschrieben, die zur Erläuterung als notwendig erachtet werden, wobei aber nicht notwendigerweise alle der Steuerleitungen und der Informationsleitungen beschrieben sind, die für ein Produkt notwendig sind. In der Tat kann in Betracht gezogen werden, dass fast alle Konfigurationen miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

3: Objektiveinheit
4: Bildgebungselement
5: Bildgebungselementsubstrat
53: erster Verbinder
54: Verdrahtungselement
6: Schaltungselement
7: Signalverarbeitungsplatine
73: zweiter Verbinden
100: Bildgebungsvorrichtung
BL: Basislinie
Dv: vertikale Leserichtung
Dh: horizontale Leserichtung
E: Leseendpunkt
OA: optische Achse
P: Mittelpunkt
RA: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014238558 A [0004]

Claims

Bildgebungsvorrichtung, die ein Paar von Kameramodulen umfasst, die jeweils ein Bildgebungselement und eine Objektiveinheit enthalten, wobei die optischen Achsen der Objektiveinheiten des Paares von Kameramodulen parallel zueinander angeordnet sind, wobei: jedes des Paars von Kameramodulen eine Konfiguration aufweist, in der das Bildgebungselement und die Objektiveinheit relativ zueinander so angeordnet sind, dass eine Mitte des Bildgebungselements von der optischen Achse in der gleichen Richtung durch den gleichen Abstand getrennt ist; bezüglich einer Stellung eines der Kameramodule das andere der Kameramodule in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere der Kameramodule um eine Rotationsachse entlang der optischen Achse gedreht ist; und eine Leserichtung, in der ein Signal von dem Bildgebungselement des anderen der Kameramodule gelesen wird, zu einer Leserichtung, in der ein Signal von dem Bildgebungselement gelesen wird und die im Voraus in dem einen der Kameramodule festgelegt worden ist, entgegengesetzt festgelegt ist.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Paar von Kameramodulen so angeordnet ist, dass sie entlang einer Basislinie, die zu jeder der optischen Achsen orthogonal ist, voneinander beabstandet sind, und eine Richtung, in der die Mitte des Bildgebungselements von der optischen Achse getrennt ist, eine Auswärtsrichtung von einem Mittelpunkt der Basislinie zur optischen Achse entlang der Basislinie ist.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Paar von Kameramodulen ferner ein Paar von Bildgebungselementsubstraten enthält, die jeweils das Bildgebungselement anbringen, das eine und das andere des Paares von Bildgebungselementsubstraten aus dem gleichen Material hergestellt sind, und bezüglich einer Stellung eines der Bildgebungselementsubstrate das andere der Bildgebungselementsubstrate in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere der Bildgebungselementsubstrate um die Drehachse gedreht ist.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner eine Signalverarbeitungsplatine umfasst, die so angeordnet ist, dass sie einer Rückfläche des Bildgebungselementsubstrats zugewandt ist, die einer Stirnfläche des Bildgebungselementsubstrats, auf dem das Bildgebungselement angebracht ist, gegenüberliegt, wobei: das Bildgebungselementsubstrat einen ersten Endabschnitt, der in der Auswärtsrichtung positioniert ist, und einen zweiten Endabschnitt, der in der Auswärtsrichtung außerhalb des ersten Endabschnitts positioniert ist, aufweist; das Paar von Bildgebungselementsubstraten ein Paar von ersten Verbindern enthält, die jeweils auf der Rückfläche jedes der zweiten Endabschnitte angebracht sind; die Signalverarbeitungsplatine ein Paar von zweiten Verbindern enthält, die jeweils an beiden Endabschnitten angebracht sind, die in der Auswärtsrichtung positioniert sind; der eine und der andere des Paares von ersten Verbindern aus dem gleichen Material hergestellt sind; bezüglich einer Stellung eines der ersten Verbinder der andere der ersten Verbinder in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der der andere der ersten Verbinder um die Drehachse gedreht ist; der eine und der andere des Paares von zweiten Verbindern aus dem gleichen Material hergestellt sind; und bezüglich einer Stellung eines der zweiten Verbinder der andere der zweiten Verbinder in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der der andere der zweiten Verbinder um die Drehachse gedreht ist.
Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner ein Paar von Verdrahtungselementen umfasst, die jeweils das Paar von ersten Verbindern und das Paar von zweiten Verbindern verbinden, wobei das eine und das andere des Paares von Verdrahtungselementen aus dem gleichen Material hergestellt sind, und bezüglich einer Stellung eines der Verdrahtungselemente das andere der Verdrahtungselemente in einer umgekehrten Stellung angeordnet ist, in der das andere der Verdrahtungselemente um die Drehachse gedreht ist.