JP2008263340A - 撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像ユニットと、プリント配線板に電子部品および配線部品を搭載した電子回路基板と、を有し、前記撮像ユニットから出力される画像情報信号を電子回路基板を経由して出力する撮像システムにおいて、撮像ユニットから電子回路基板間へ情報信号の伝送を高精度に行うとともに、撮像ユニットの取付精度を維持する。
【解決手段】撮像ユニットを、硬質の材料から形成された電子回路基板に配する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像レンズおよび撮像素子を有する撮像ユニットが取得した画像情報信号を電子回路基板を経由して出力する撮像システム、特に撮像ユニットを複数配した複眼系の撮像システムに関する。

撮影レンズ、およびＣＣＤなどの撮像素子を備えた撮像ユニットを複数、例えば２つ用いて、２つの撮像ユニットにより取得された画像データの視差をもとに三角測量の原理により物体までの距離を求める複眼系の撮像システムがあり、例えば、自動車の衝突防止を図る車載用の衝突防止システムの測距装置として応用されている。

上記のような複眼系の撮像システムでは、２つの撮像ユニットの相対的な位置関係を所定の精度範囲に保つことが必要であり、２つの撮像ユニットの撮像素子の撮像面の位置の調整と、２つのの撮像ユニットの光学系の光軸を平行にする調整とが行われる。

一般的には、撮像ユニットの取付の位置や角度を調整して、組み込まれた撮像ユニット同士の相対位置を所定の精度範囲に保つことが行われる。例えば、２個の撮像ユニットのうちの一方の撮像ユニットを固定し、それを基準として他方を可動にして必要な相対位置を確保する技術（特許文献１）や、２個の撮像ユニットの両方を可動にして必要な相対位置を確保する技術（特許文献２）が開示されている。しかし、これらは、撮像ユニットの支持、調整機構が複雑化するが避けられない。

また、複眼系の撮像システムでは、２つの撮像ユニットの相対位置が使用中に変化しないことも必要である。従来の技術には、確保した２つの撮像ユニットの相対位置の精度が振動や衝撃、温度変化等により変化を生じることへの配慮がなされていない。

また、撮像システムでは、撮像ユニットで取得した物体の画像情報信号は、電子回路基板に伝送されて、例えば、距離情報信号等の、所望の情報信号に変換される。
撮像ユニットと電子回路基板間との情報信号の伝送は高精度でなされる必要がある。

通常、撮像ユニットから電子回路基板間へ情報信号の伝送は、ケーブル等の導電手段を介してなされる。ケーブル等の導電手段による情報の伝送は、導電手段の近傍に電源等がある場合や、導電手段が電子部品や基板に接触する場合、電気的なノイズ信号を拾う可能性が高い。また、導電手段の長さは高速なセンサを使用する際の制約条件になる。さらには、ケーブル等の導電手段は、一般的には、コネクタで接続されるが、接続部は接触不良などを起こしやすい上、電気的な抵抗値も高い。従来の撮像システムでにおける撮像ユニットから電子回路基板間へ情報信号の伝送はこのような問題を内包するものである。
特開平５−１５７５５７号公報 特開２００６−９１１７７号公報

本発明は、撮像ユニットから電子回路基板間へ情報信号の伝送を高精度に行うとともに、撮像ユニットの取付精度の維持が可能な撮像システムを提供することを課題にする。

前記課題は、以下の手段により達成できる。
（１）撮影レンズと撮像素子、および前記撮影レンズと前記撮像素子とを支持する支持部材を有し、前記撮影レンズで取得した被写体の画像情報に基づき前記撮像素子にて画像情報信号を形成する撮像ユニットと、
プリント配線板に電子部品および配線部品を搭載した電子回路基板と、
を有し、
前記撮像ユニットから出力される前記画像情報信号を前記電子回路基板を経由して出力する撮像システムにおいて、
前記プリント配線板は硬質の材料から形成されたものであり、
前記撮像ユニットは、前記電子回路基板に配されたものであることを特徴とする撮像システム。
（２）前記撮像ユニットの数は複数であることを特徴とする（１）に記載の撮像システム。
（３）前記電子回路基板は、複数の前記撮像ユニットの間に、
前記複数の撮像ユニットの光軸を結ぶ基線に対して９０°〜４５°の範囲の角度をなしてコネクタが実装されているものであることを特徴とする（２）に記載の撮像システム。
（４）前記電子回路基板は、複数の前記撮像ユニットの間に、
前記複数の撮像ユニットの光軸を結ぶ基線に対して９０°〜４５°の範囲の角度をなしてロックウエル硬さが１００ＨＲＰ以上の材料で形成された部材が実装されているものであることを特徴とする（２）に記載の撮像システム。
（５）前記撮像ユニットは前記プリント配線板とは別の配線板に配され、該配線板を介して前記電子回路基板に配されたものであることを特徴とする（１）または（２）に記載の撮像システム。

請求項１、２に記載の発明により、撮像ユニットから電子回路基板間へ情報信号の伝送を高精度で実施できる撮像システムが提供できる。

請求項３〜５に記載の発明により、複数の撮像ユニットの取付精度の維持が可能な撮像システムを提供できる。

以下、この発明の撮像システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の一例である撮像システムを説明する図である。図１（ａ）は全体斜視図、図１（ｂ）は断面図である。

図１に示される１は撮像システムである。撮像システム１は２つの撮像ユニットを有しており、２つの撮像ユニットのそれぞれにより取得された画像情報に基づいて物体までの距離を算出し、距離情報信号として出力する。

１０は前カバーであり、２０は後カバー、１１０Ａおよび１１０Ｂはそれぞれ撮像ユニット、１３０は電子回路基板である。電子回路基板１３０はねじ１４０により後カバー２０に取り付けられる。

電子回路基板１３０は、硬質の材料で形成されたプリント配線板１３０ＰＷＢに、２つの撮像ユニット１１０Ａおよび１１０Ｂと、撮像ユニット１１０Ａおよび１１０Ｂを駆動するドライバ素子（不図示）と、撮像ユニット１１０Ａおよび１１０Ｂがそれぞれ取得した画像情報信号に基づいて物体までの距離情報信号を形成、出力する論理回路素子（不図示）と、が実装されている。

電子回路基板１３０に実装された２つの撮像ユニットは同じ仕様の撮像ユニット１１０であり、配置位置により、それぞれ撮像ユニット１１０Ａ、撮像ユニット１１０Ｂと区分されている。

撮像ユニット１１０は、支持部材に撮影レンズと撮像素子とを配したもので、撮影レンズにて対象となる物体の実像を撮像素子上に結像し、撮像素子にて光電変換されて取得された物体の実像に対応する画像情報信号を出力するものである。

また、電子回路基板１３０にはコネクタ１３１が配されており、コネクタ１３１にケーブル（不図示）を接続することにより、論理回路素子が形成した物体までの距離情報信号を取り出すことができる。

前カバー１０には２つの開口１０ＨＡおよび１０ＨＢが配されており、開口１０ＨＡおよび１０ＨＢは、電子回路基板１３０に実装された２つの撮像ユニット１１０Ａおよび１１０Ｂが遊挿可能に構成される。

前カバー１０には４つの係着爪１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３、１０ｃ４、が、後カバー２０には４つの係着孔２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３、２０ｃ４、が配されている。

係着爪１０ｃと係着孔２０ｃとは、前カバー１０と後カバー２０とを相対させて組み合わせたとき、係着孔２０ｃ１には係着爪１０ｃ１が、係着孔２０ｃ２には係着爪１０ｃ２が、係着孔２０ｃ３には係着爪１０ｃ３が、係着孔２０ｃ４には係着爪１０ｃ４が、係着するように構成される。

前カバー１０の係着爪１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３、１０ｃ４、および、後カバー２０の係着孔２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３、２０ｃ４については後述する。

前カバー１０の開口１０ＨＡおよび１０ＨＢは、前カバー１０と、後カバー２０とがそれぞれ対応する係着爪と係着孔とにより係着されたとき、後カバー２０に取り付けられた電子回路基板１３０に配された撮像ユニット１１０Ａおよび１１０Ｂが遊挿可能に構成される。

そして、前カバー１０と、電子回路基板１３０が取り付けられた後カバー２０との係着により、撮像ユニット１１０Ａ、撮像ユニット１１０Ｂが取り付けられた電子回路基板１３０が前カバー１０と後カバー２０により被装され、前カバー１０の開口１０ＨＡ、１０ＨＢから撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂの撮影レンズ１１２Ａ、１１２Ｂが露呈する撮像システム１が形成される。

図２は、前カバー１０を説明する図である。

前カバー１０は、金属、例えばアルミニウム材、あるいは樹脂材料、例えばポリスチレン樹脂を用いて形成される。前カバー１０は鏡板１０ａと鏡板１０ａを環囲する側壁１０ｂからなる容器体の形態をなしている。

側壁１０ｂには、係着爪１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３、１０ｃ４が配されている。係着爪１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３、１０ｃ４は、後述する後カバー１０に配した係着孔に係着し、前カバー１０と後カバー２０とが結合し一体化するように構成される。

１０ＨＡおよび１０ＨＢは鏡板１０ａに配された、鏡板１０ａを貫通する開口である。
本実施の形態の撮像ユニットは２つの撮像ユニットを有するので、前カバー１０には２つの開口が配される。

開口１０ＨＡおよび１０ＨＢは、前カバー１０と後カバー２０とが、係着爪と係着孔とにより結合し一体化したときに、後カバー２０に取り付けられた撮像ユニットが遊挿可能な位置、寸法に構成されている。

図３は、後カバー２０を説明する図である。

後カバー２０は、金属、例えばアルミニウム材、あるいは樹脂材料、例えばポリスチレン樹脂を用いて形成される。

後カバー２０は鏡板２０ａと鏡板２０ａを環囲する側壁２０ｂからなる容器体の形態をなしている。側壁２０ｂには、係着孔２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３、２０ｃ４配されている。係着孔２０ｃ１、２０ｃ２、２０ｃ３、２０ｃ４に前カバー１０の係着爪１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３、１０ｃ４を係着させることにより前カバー１０と後カバー２０とは結合し、一体化される。

鏡板２０ａの係着爪１０ｃが配される側には、基板取付座２０ｄ１、２０ｄ２、２０ｄ３、２０ｄ４が配されている。基板取付座２０ｄ１、２０ｄ２、２０ｄ３、２０ｄ４にはねじ穴が形成されており、電子回路基板１３０をねじ１４０により取り付けられる。

図４は、撮像ユニット１１０を説明する図である。

撮像ユニット１１０は、支持部材１１１に撮影レンズ１１２と撮像素子（不図示）とを所定の間隔で配したもので、支持部材１１１から前面を露呈する撮影レンズ１１２にて、対象となる物体の実像を撮像素子上に結像し、撮像素子にて光電変換されて取得された物体の実像に対応する画像情報信号を出力するものである。

支持部材１１１には、画像情報信号を出力する信号出力端子を含む端子が配され、支持部材１１１の撮影レンズ１１２の背面側の端面を電子回路基板１３０の所定位置に当接させて表面実装することにより電子回路基板１３０に取り付けられる。

図５は、電子回路基板１３０を説明する図である。

電子回路基板１３０は、硬質の材料で形成された所定の導電パターン、ランドを配したプリント配線板１３０ＰＷＢに、集積回路、抵抗器やコンデンサ等の電子部品、コネクタ等が表面実装され田茂のである。本実施の形態におけるプリント配線板１３０ＰＷＢは、ガラスエポキシ樹脂基板を使用している。

図５（ａ）はプリント配線板１３０ＰＷＢを説明する正面図である。図に示される１３０ＴＡおよび１３０ＴＢは、それぞれに撮像ユニットを実装するランドを配した撮像ユニット実装部であり、撮像ユニット実装部１３０ＴＡには撮像ユニット１１０Ａが、撮像ユニット実装部１３０ＴＢには撮像ユニット１１０Ｂが、実装される。

また、１３０Ｃはコネクタを実装するランドを配したコネクタ実装部であり、後述するコネクタ１３１が実装される。コネクタ１３１にケーブル（不図示）を接続することにより、論理回路素子が形成した物体までの距離情報信号を取り出すことができる。

コネクタ１３１は、その長手方向が２つの撮影ユニットの撮影レンズの中心を通る直線に対して９０°〜４５°をなして実装されることが好ましく、このような角度範囲でコネクタ１３１が実装されたときには、電子回路基板１３０の剛性が向上し、電子回路基板１３０に取り付けられる２つの撮像ユニットの、互いの相対位置を所定の精度範囲に保つことができる。図示の電子回路基板１３０においては、コネクタ実装部は、コネクタ１３１が実装されたとき、その長手方向が撮像ユニット実装部１３０ＴＡ、１３０ＴＢに実装される２つの撮影ユニットの撮影レンズの中心を通る直線に対して９０°をなすように構成される。

図５（ｂ）は、２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂおよび、コネクタ１３１が、プリント配線板１３０ＰＷＢに実装された電子回路基板１３０の正面図と側面図である。

２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂを、プリント配線板１３０ＰＷＢに配した撮像ユニット実装部１３０ＴＡおよび１３０ＴＢに表面実装して電子回路基板１３０を形成することにより、撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂと電子回路基板１３０間の情報信号の伝送が、ケーブル等の導電手段を介することなく実施でき、情報信号の伝送を高精度に行うことができる。

また、２つの撮像ユニットを、硬質の材料から形成されたプリント配線板１３０ＰＷＢに表面実装することにより、２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂは電子回路基板１３０の所定の位置に、必要な取付精度を保って配置することができる。表面実装により電子回路基板１３０に取り付けられた、２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂの相対位置は所定の精度範囲に保たれ、２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂの相対位置を所定の範囲にするための調整機構を必要としない。

そして、電子回路基板１３０が後カバー２０に取り付けられ、後カバー２０に前カバー１０が係着、結合されて電子回路基板１３０が前カバー１０により被装されたときも、電子回路基板１３０に取り付けられた、２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂは、前カバー１０に配した開口１０ＨＡ、１０ＨＢとに遊挿されるので、前カバー１０による干渉を受けず、電子回路基板１３０への取付位置精度を保持できる。

コネクタ１３１は２つの撮影ユニットの撮影レンズの中心を通る直線に対して９０°〜４５°をなして配されることが、電子回路基板１３０の剛性を向上させ、撮像システムが外力を受けたときでも、電子回路基板１３０に取り付けられた２つの撮像ユニットの、互いの相対位置を所定の精度範囲に保つことができるので好ましい。図示の電子回路基板１３０においては、コネクタ１３１は、２つの撮影ユニットの撮影レンズのの中心を通る直線に対して９０°をなして配されている。

図に示される、電子回路基板１３０に配したコネクタ１３１により電子回路基板１３０の剛性が向上し、雑像システムに衝撃や押圧等により外力が加わった場合でも、電子回路基板１３０の変形が生じ難く、電子回路基板１３０に取り付けられたれた２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂの互いの相対位置を所定の精度範囲に保つことができる。

前述の実施の形態においては、電子回路基板１３０の剛性を向上させる部材として、コネクタ１３１を実装したが、コネクタに限定されるものではなく、ロックウエル硬さが１００ＨＲＰ以上の材料で形成された部材、例えばＩＣ等を２つの撮影ユニットの撮影レンズの中心を通る直線に対して９０°〜４５°をなして配しても良い。
ロックウエル硬さが１００ＨＲＰ以上の材料で形成された部材を２つの撮影ユニットの撮影レンズの中心を通る直線に対して９０°〜４５°をなして配することにより、電子回路基板１３０の剛性を向上させ、撮像システムが外力を受けたときでも、電子回路基板１３０に取り付けられた２つの撮像ユニットの、互いの相対位置を所定の精度範囲に保つことができるので好ましい。

なお、前述の電子回路基板１３０へ実装される部材は、実装後も機能できるもの、例えば１８０℃の高温に耐えるものであることが好ましい。

以上述べた撮像システムにおいては、電子回路基板１３０に配された撮像ユニットはプリント配線板１３０ＰＷＢに実装されたものであったが、撮像ユニットをプリント配線板１３０ＰＷＢとは別の配線板に配し、別の配線板を介して電子回路基板１３０に配するものでも良い。

図６は、撮像ユニットをプリント配線板１３０ＰＷＢとは別の配線板に配し、配線板を介してプリント配線板１３０ＰＷＢに配した電子回路基板１３０を説明する図である。

図６（ａ）は撮像ユニットが実装されるプリント配線板１３２ＰＷＢの正面図である。プリント配線板１３２ＰＷＢは硬質の材料から形成されたもの、例えば、ガラスエポキシ基板が好ましい。

図６（ａ）に示される１３２ＴＡおよび１３２ＴＢは、それぞれに撮像ユニットを実装するランドを配した撮像ユニット実装部であり、撮像ユニット実装部１３２ＴＡには撮像ユニット１１０Ａが、撮像ユニット実装部１３２ＴＢには撮像ユニット１１０Ｂが、実装される。

図６（ｂ）は、２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂが、プリント配線板１３２ＰＷＢに実装された正面図と側面図である。

図６（ｃ）はプリント配線板１３０ＰＷＢの正面図図である。

プリント配線板１３０ＰＷＢも硬質の材料から形成されたもの、例えば、ガラスエポキシ基板が好ましい。

図６（ｃ）に示される１３０Ｔは撮像ユニットを搭載したプリント配線板１３２ＰＷＢを実装するランドを配したプリント配線板実装部である。

図６（ｄ）は、撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂを搭載したプリント配線板１３２ＰＷＢが、プリント配線板１３０ＰＷＢのプリント配線板実装部１３０Ｔに実装された電子回路基板１３０の正面図と側面図である。すなわち撮像ユニットはプリント配線板１３０ＰＷＢとは別の配線板であるプリント配線板１３２ＰＷＢに配され、プリント配線板１３２ＰＷＢを介してプリント配線板１３０ＰＷＢに配さる。

撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂを搭載したプリント配線板１３２ＰＷＢがプリント配線板１３０ＰＷＢに実装された電子回路基板１３０は、後カバー２０に取り付けられ、前後カバー２０に係着するカバー１０により被装される。

撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂを搭載したプリント配線板１３２ＰＷＢを、プリント配線板１３０ＰＷＢに実装することにより電子回路基板１３０の剛性が向上し、雑像システムに衝撃や押圧等により外力が加わった場合でも、電子回路基板１３０の変形が生じ難く、電子回路基板１３０に取り付けられたれた２つの撮像ユニット１１０Ａ、１１０Ｂの互いの相対位置を所定の精度範囲に保つことができる。

本発明の実施の形態の一例である撮像システムを説明する図である。 前カバー１０を説明する図である。 後カバー２０を説明する図である。 撮像ユニット１１０を説明する図である。 電子回路基板１３０を説明する図である。 撮像ユニットをプリント配線板１３０ＰＷＢとは別の配線板に配し、配線板を介してプリント配線板１３０ＰＷＢに配した電子回路基板１３０を説明する図である。

符号の説明

１ 撮像システム
１０ 前カバー
１０ａ 鏡板
１０ｂ 側壁
１０ｃ１〜４ 係着爪
１０ＨＡ、１０ＨＢ 開口
２０ 後カバー
２０ａ 鏡板
２０ｂ 側壁
２０ｃ１〜４ 係着孔
２０ｄ１〜４ 基板取付座
１１０ 撮像ユニット
１１１ 支持部材
１１２ 撮影レンズ
１３０ 電子回路基板
１３０ＰＷＢ、１３２ＰＷＢ プリント配線板
１３１ コネクタ

Claims (5)

1. 撮影レンズと撮像素子、および前記撮影レンズと前記撮像素子とを支持する支持部材を有し、前記撮影レンズで取得した被写体の画像情報に基づき前記撮像素子にて画像情報信号を形成する撮像ユニットと、
   プリント配線板に電子部品および配線部品を搭載した電子回路基板と、
   を有し、
   前記撮像ユニットから出力される前記画像情報信号を前記電子回路基板を経由して出力する撮像システムにおいて、
   前記プリント配線板は硬質の材料から形成されたものであり、
   前記撮像ユニットは、前記電子回路基板に配されたものであることを特徴とする撮像システム。
2. 前記撮像ユニットの数は複数であることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記電子回路基板は、複数の前記撮像ユニットの間に、
   前記複数の撮像ユニットの光軸を結ぶ基線に対して９０°〜４５°の範囲の角度をなしてコネクタが実装されているものであることを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記電子回路基板は、複数の前記撮像ユニットの間に、
   前記複数の撮像ユニットの光軸を結ぶ基線に対して９０°〜４５°の範囲の角度をなしてロックウエル硬さが１００ＨＲＰ以上の材料で形成された部材が実装されているものであることを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
5. 前記撮像ユニットは前記プリント配線板とは別の配線板に配され、該配線板を介して前記電子回路基板に配されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。

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