JP6090980B2 - 撮像装置、撮像装置の光軸調整方法及び車載撮像システムの光軸調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、撮像装置の光軸調整方法及び車載撮像システムの光軸調整方法に関する。

レンズと、その背後に配置されたＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子と、これらを保持する筐体等とを有する撮像装置が知られている。このような撮像装置においては、レンズの光軸と撮像素子の中心とを一致させることが要求されている。そこで、撮像素子の出力画像を確認しつつ撮像装置を組み立てる技術が知られている（特許文献１の従来技術の欄）。また、特許文献１は、そのような組立ての煩雑さに鑑み、レンズと撮像素子とが正確に位置決めされるようにこれらを保持する保持構造を工夫した撮像装置を開示している。

特開平１０−２３３９４６号公報

特許文献１においても指摘されているように、出力画像を確認しつつ撮像装置の組立てを行うことは、撮像装置の組立作業を煩雑なものとする。一方、特許文献１の技術では、レンズと撮像素子との位置決め自体が正確に行われても、レンズの偏心等に起因して、レンズの光軸が撮像素子の中心に一致しないおそれがある。

従って、より好適に光軸調整を行うことができる撮像装置、撮像装置の光軸調整方法及び車載撮像システムの光軸調整方法が提供されることが好ましい。

本発明の一態様に係る撮像装置は、レンズと、複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされたＸＹアドレス型の撮像素子と、を有し、前記走査回路は、信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部であって、所定の基準アドレスにより前記受光領域内の位置が特定される出力領域についてのみ、信号電荷を読み出し可能であり、前記基準アドレスの情報を記憶する不揮発性の記憶部が設けられ、前記基準アドレスは、前記出力領域の中心が前記受光領域の中心からずれるように設定されている。

好適には、レンズと、複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされたＸＹアドレス型の撮像素子と、を有し、前記走査回路は、信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部であって、所定の基準アドレスにより前記受光領域内の位置が特定される出力領域についてのみ、信号電荷を読み出し可能であり、所定の原アドレスの情報と、所定の補正量の情報とを記憶する不揮発性の記憶部と、前記原アドレスを前記補正量によって補正したアドレスを前記基準アドレスとして算出する算出部と、が設けられている。

好適には、前記撮像素子が前記記憶部を有している。

好適には、前記記憶部は、前記受光領域の中心又は前記出力領域の中心を示す所定のガイドパターンのアドレスの情報を更に記憶している。

好適には、前記ガイドパターンのアドレスの情報に基づいて、出力画像に前記ガイドパターンが表示されるように画像処理を行うパターン表示回路を更に有する。

本発明の一態様に係る撮像装置の光軸調整方法は、撮像装置とチャートとを所定の位置関係で位置決めした状態で、前記撮像装置により前記チャートのパターンを撮像する撮像ステップと、その撮像した画像に基づいて前記撮像装置の光軸を調整する調整ステップと、を有し、前記撮像装置は、レンズと、複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされた撮像素子と、を有し、走査回路によって信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部である出力領域についてのみ、画像信号を出力可能であり、前記調整ステップでは、前記パターンが画像中の所定の目標位置に位置するように前記出力領域を設定する。

好適には、前記撮像装置は、所定の基準位置の情報を記憶する記憶部を有し、前記基準位置に基づいて前記出力領域の位置を特定可能であり、前記調整ステップでは、前記撮像ステップで撮像した画像における前記パターンの位置と前記目標位置とのずれ量によって、前記撮像ステップのときの前記基準位置を補正するように前記記憶部を書き換える。

好適には、前記撮像装置は、所定の原位置の情報と、所定の補正量の情報とを記憶する記憶部を有し、前記原位置を前記補正量により補正した基準位置に基づいて前記出力領域の位置を特定可能であり、前記撮像ステップでは、前記補正量がないものとした場合の前記出力領域について前記撮像装置に画像信号を出力させ、前記調整ステップでは、前記撮像ステップで撮像した画像における前記パターンの位置と前記目標位置とのずれ量を前記補正量として前記記憶部に記憶させる。

本発明の一態様に係る車載撮像システムの光軸調整方法は、車載撮像システムの撮像装置を車体に取り付けるステップと、前記撮像装置が取り付けられた前記車体とチャートとを所定の位置関係で位置決めした状態で、前記撮像装置により前記チャートのパターンを撮像する撮像ステップと、その撮像した画像に基づいて前記車載撮像システムの光軸を調整する調整ステップと、を有し、前記撮像装置は、レンズと、複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされた撮像素子と、を有し、前記車載撮像システムは、走査回路によって信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部である出力領域についてのみ、画像信号を取り出し可能であり、前記調整ステップでは、前記パターンが画像中の所定の目標位置に位置するように前記出力領域を設定する。

上記の構成又は手順によれば、より好適に光軸調整を行うことができる。

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を有する車両の模式的な側面図、図１（ｂ）は当該車両のインストルメント・パネル周辺の正面図。 図１に示す撮像装置の要部の構成の一例を模式的に示す断面図。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は比較例に係る撮像装置において光軸ずれが生じていない状態を説明する図。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は比較例に係る撮像装置において光軸ずれが生じた状態を説明する図。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は第１の実施形態に係る撮像装置における光軸調整を説明する図。 図１に示す車両の信号処理系の構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る光軸調整を行う検査システムの構成を示す模式図。 第１の実施形態に係る光軸調整の手順を示すフローチャート。 図９（ａ）〜図９（ｃ）は図８の手順等における撮像装置の画像例を示す図。 第２の実施形態に係る撮像装置の撮像素子を示すブロック図。 第３の実施形態に係る車載撮像システムの光軸調整方法を説明する模式図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態以降において、既に説明した実施形態の構成と同様又は類似する構成については、既に説明した実施形態の構成に付した符号と同一の符号を付し、また、説明を省略することがある。

＜第１の実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置３を有する車両１０１の模式的な側面図であり、図１（ｂ）は、車両１０１のインストルメント・パネル１０５周辺の正面図である。

車両１０１は、車体１０３と、車体１０３に取り付けられた撮像装置３と、撮像装置３と接続されたＥＣＵ（electronic control unit）１０７と、撮像装置３の撮像した画像を表示する表示装置１０９とを有している。なお、撮像装置３、ＥＣＵ１０７及び表示装置１０９は、車載撮像システム１を構成している。

撮像装置３は、種々の目的に応じて、適宜な位置、向き及び数で設けられてよい。図１においては、車両１０１の前方に配置されて車両１０１の前方を撮像する撮像装置３と、車両１０１の後方に配置されて車両１０１の後方を撮像する撮像装置３とを例示している。この他、例えば、サイドミラーの位置に設けられ、後方を撮像する撮像装置３などが設けられてよい。

ＥＣＵ１０７は、例えば、撮像装置３の制御を行う。また、例えば、ＥＣＵ１０７は、撮像装置３の撮像した画像に基づいて、白線又は障害物等の対象物の検知、及び、その対象物の車両１０１に対する相対位置の特定を行い、自動運転等の運転支援を行う。また、例えば、ＥＣＵ１０７は、撮像装置３の撮像した画像を表示装置１０９に表示させる。

表示装置１０９は、運転者等の便宜を考慮して、適宜な位置、数および大きさで設けられてよい。図１においては、インストルメント・パネル１０５に２つ設けられている場合を例示している。表示装置１０９は、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置により構成されている。

図２は、撮像装置３の要部の構成の一例を模式的に示す断面図である。なお、図２の紙面上下方向は、光軸方向である。

撮像装置３は、レンズ５と、その後側に位置する撮像素子７と、撮像素子７が実装された実装基板９と、これらを保持する保持部材１１とを有している。

レンズ５は、１枚のレンズであってもよいし、レンズ群であってもよい。また、レンズ５は、ズームレンズのように少なくとも一部が移動可能であってもよい。レンズ５は、被写体からの光を集光して、撮像素子７の受光面７ａに被写体の像をつくる。

撮像素子７は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ等のＸＹアドレス型の撮像素子である。撮像素子７は、受光面７ａに入射した光（像）に応じた電気信号を画像信号として出力する。撮像素子７は、ベアチップの状態で実装基板９に実装されていてもよいし、パッケージされた状態で実装基板９に実装されていてもよい。また、その実装方式は、ボンディングワイヤを用いるもの、バンプを用いるもの又はピンを用いるものなど、適宜な方式とされてよい。図２では、パッケージされた撮像素子７がピンにより実装基板９に実装されている場合を例示している。

実装基板９は、例えば、回路基板１３と、回路基板１３に実装された１以上の電子部品１５とを有している。回路基板１３は、例えば、リジッド式のプリント配線板である。電子部品１５は、例えば、コネクタ又はＩＣである。実装基板９は、例えば、撮像素子７と他の電子装置（例えばＥＣＵ１０７又は表示装置１０９）とを仲介する。

保持部材１１は、例えば、樹脂又は金属により構成されている。保持部材１１は、一体形成されたものであってもよいし、複数の部材が組み合わされて構成されたものであってもよい。保持部材１１は、レンズ５及び実装基板９を保持している。これにより、レンズ５と撮像素子７とは位置決めされている。その保持方法は、公知の適宜な方法とされてよい。図２では、不図示の接着剤によりレンズ５が保持部材１１に固定され、ねじ１７により実装基板９が保持部材１１に固定されている場合を例示している。

図３〜図５は、撮像装置３の光軸調整方法の原理の概要を説明する図である。

図３（ａ）は、車体１０３の平面図である。この図に示すように、この原理の概要の説明では、車体１０３の後方に取り付けられ、車体１０３の後方を撮像する撮像装置（図３（ａ）では２５０）を例にとるものとする。また、障害物１５１が車体１０３の後方に位置する場合を想定する。

図３（ａ）は、比較例に係る撮像装置２５０（のハードウェア）が理想的に製造された場合を示している。この場合、車体１０３の中心線１０３ｃと、撮像装置２５０の視野２５３の中心に位置する線（撮像装置２５０の光軸２５５）とは一致する。そして、障害物１５１は、撮像装置２５０の視野２５３の中央に位置している。なお、図３（ａ）では、図示の都合上、中心線１０３ｃと光軸２５５とは少しずらして示されている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の場合における、撮像装置２５０の撮像した画像２５１を示している。なお、図３（ｂ）では、光軸２５５も便宜的に示している。この図に示すように、撮像装置２５０が理想的に製造された場合においては、障害物１５１は、画像２５１の中央に位置する。

従って、ＥＣＵ１０７は、この画像２５１に基づいて、障害物１５１が車体１０３の後方にあることを検知することができる。そして、車体１０３が後退するときには、ＥＣＵ１０７は、警告音を出力する処理、ハンドルを切る処理又はブレーキをかける処理等の運転支援を行うことができる。又は、運転者は、表示装置１０９に表示された画像２５１を見て、適切な運転を行うことができる。

一方、図４（ａ）は、比較例に係る撮像装置２５０が理想的に製造されなかった場合の図３（ａ）に相当する平面図を示している。この場合、視野２５３は、車体１０３の中心線１０３ｃに対して傾いた方向に向いている。すなわち、撮像装置２５０の光軸２５５は、車体１０３の中心線１０３ｃと一致しない。そして、障害物１５１は、視野２５３の端に位置している。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の場合における、図３（ｂ）に相当する図である。この図に示すように、障害物１５１は、画像２５１の端に位置する。

一方、ＥＣＵ１０７は、図３（ａ）のように、撮像装置２５０の光軸２５５と、車体１０３の中心線１０３ｃとが一致することを前提として、図４（ｂ）の画像２５１に基づいて、障害物１５１の車体１０３に対する相対位置を特定する。

従って、ＥＣＵ１０７は、図４（ｂ）の画像２５１に基づいて障害物１５１の位置を特定したときに、障害物１５１が図４（ａ）の２点鎖線で示す偽位置１５３にあるものと誤認してしまう。その結果、運転支援が適切に行われなくなる。

また、運転者においても、撮像装置２５０の光軸２５５と、車体１０３の中心線１０３ｃとが一致することを前提として、表示装置１０９を視認すると、表示装置１０９の表示に基づく運転が適切になされない。

図５（ａ）は、本実施形態の撮像装置３が設けられた場合の図３（ａ）に相当する平面図を示している。撮像装置３の最大視野５３は、図４（ａ）の場合と同様に、車体１０３の中心線１０３ｃに対して傾いた方向に向いている。すなわち、撮像装置３の光軸５５と、中心線１０３ｃとは一致していない。

しかし、撮像装置３は、最大視野５３について撮像可能（画像信号を出力可能）であるものの、その一部である実視野５７についてのみ、撮像（画像信号の出力）を行う。この実視野５７は、その中心線（実光軸５９）が車体１０３の中心線１０３ｃと一致するように設定されている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の場合における画像を示している。撮像装置３は、最大視野５３に対応する画像５１を形成可能である。この画像５１においては、障害物１５１は、最大視野５３の光軸５５から離れている。従って、この画像５１を用いるとすれば、図４（ｂ）の場合と同様に、ＥＣＵ１０７及び運転者は、適切な処理又は運転を行うことができない。

しかし、画像５１の一部であり、実視野５７に対応する画像６１では、障害物１５１は、実光軸５９と一致する。すなわち、画像６１は、比較例の撮像装置２５０が理想的に製造された場合の画像２５１（図３（ｂ））と同様のものである。従って、ＥＣＵ１０７及び運転者は、適切な処理又は運転を行うことができる。

以上のとおり、本実施形態においては、撮像装置３のハードウェアを高精度に製造するのではなく、最大視野５３のうち、その一部である実視野５７について画像を取得することとし、その実視野５７を適切に設定することによって、実質的に光軸調整を行う。以下、このような光軸調整を可能とする具体的な構成及び方法を説明する。

図６は、車両１０１の信号処理系の構成を示すブロック図である。

既に述べたように、車両１０１は、撮像装置３、ＥＣＵ１０７及び表示装置１０９を有しており、これらは互いに接続されている。また、また、撮像装置３は、撮像素子７と実装基板９とを有しており、これらは互いに接続されている。撮像素子７は、実装基板９を介してＥＣＵ１０７と接続されている。

撮像素子７は、既に述べたように、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。すなわち、撮像素子７は、ＸＹ方向（図６の紙面左右方向）に配列された複数の画素２１と、複数の画素２１に接続されたＸ走査シフトレジスタ２３Ｘ及びＹ走査シフトレジスタ２３Ｙ（以下、両者を区別せずに又は纏めて、単に「走査シフトレジスタ２３」ということがある。）とを有している。各画素２１は、光電変換素子を含んで構成され、受光した光の量に応じた量の信号電荷を蓄える。そして、走査シフトレジスタ２３は、任意の画素２１を選択して（実際にはＸＹ方向に順次選択して）、その選択した画素２１に蓄積された信号電荷を読み出す。

従って、撮像素子７は、その信号電荷を読み出し可能な全ての画素２１が配列された受光領域７ｂのうち、その一部である出力領域７ｃについてのみ、信号電荷の読み出しを行うことが可能である。すなわち、撮像素子７は、図５に示した最大視野５３に対応する複数の画素２１のうち、実視野５７に対応する複数の画素２１についてのみ、画像信号を出力可能である。

撮像素子７は、更に、処理部２５及び記憶部２７を有している。これらは、例えば、ＩＣ等を含んで構成されている。

記憶部２７は、例えば、開始アドレスの情報、走査広さの情報及びガイド線アドレスの情報を記憶している。

開始アドレスは、走査シフトレジスタ２３が走査（信号電荷の読み出し）を開始する画素２１のアドレス（ＸＹ方向の座標）である。走査シフトレジスタ２３は、この開始アドレスの画素２１を起点として、例えば、順次右側へ更には下方へ、画素２１の信号電荷の読み出しを行う。例えば、図６の例では、開始アドレスは、出力領域７ｃ内の４つの画素２１のうち左上の画素２１の座標である。開始アドレスは、実質的に、受光領域７ｂ内における出力領域７ｃの位置を特定する。

走査広さは、出力領域７ｃのＸ方向及びＹ方向の大きさを規定する値である。例えば、図６の例では、出力領域７ｃのＸ方向の大きさは２画素であり、出力領域７ｃのＹ方向の大きさは２画素である。

ガイド線アドレスは、後述するガイド線７１（図９（ａ）参照）のアドレスである。なお、ガイド線アドレスの情報は、ガイド線７１と重なる全ての画素２１のアドレスであってもよいし、代表点となる画素２１のアドレスであってもよい。代表点は、２線の交点又は各線の両端など、適宜に設定されてよい。

記憶部２７は、例えば、ＰＲＯＭ等の書換え可能な不揮発性メモリを含んで構成されており、上述した開始アドレス、走査広さ及びガイド線アドレスの情報は、不揮発性メモリにより記憶されている。ただし、記憶部２７は、マスクＲＯＭ等の書換え不可能な不揮発性メモリを含み、書換えが不要な情報（例えば本実施形態では走査広さの情報）は、書換え不可能な不揮発性メモリに記憶されていてもよい。

処理部２５は、記憶部２７の記憶する情報を参照して所定の処理を行う。例えば、処理部２５は、記憶部２７の記憶する開始アドレスから走査（信号電荷の読み出し）が開始され、また、記憶部２７の記憶する走査広さで走査が行われるように、走査シフトレジスタ２３を制御する走査制御回路２５ａを有している。また、処理部２５は、例えば、記憶部２７の記憶するガイド線アドレスに基づいて、複数の画素２１から読み出した信号電荷によって形成される画像にガイド線７１の画像を重畳する処理を行うガイド線表示回路２５ｂを有している。

以上のとおり、撮像素子７においては、記憶部２７の記憶する開始アドレス及び走査広さによって出力領域７ｃが規定され、ひいては、図５の実視野５７が規定される。従って、記憶部２７に記憶される開始アドレスを適切に設定することにより、実視野５７の位置を適切に設定することができる。

実装基板９は、処理部２９及び記憶部３１を有している。これらは、例えば、ＩＣ等を含んで構成されている。処理部２９は、例えば、ＥＣＵ１０７からの制御信号に基づいて撮像素子７を駆動する。また、処理部２９は、例えば、撮像素子７からの画像信号に必要な処理を施してＥＣＵ１０７に出力する。記憶部３１は、例えば、そのような処理部２９の動作に必要な情報を保持している。

ＥＣＵ１０７は、処理部３３及び記憶部３５を有している。これらは、例えば、ＩＣ等を含んで構成されている。処理部３３は、ユーザの所定の操作及び／又は記憶部３５に記憶されているプログラムに基づいて、実装基板９に制御信号を出力する。また、処理部３３は、例えば、運転支援を行うべく、実装基板９からの画像信号に基づいて、白線又は障害物等の対象物の検知及び対象物の車体１０３に対する座標の特定を行い、不図示のエンジン、不図示のブレーキ駆動装置又は不図示のハンドル駆動装置等の各種要素に制御信号を出力する。また、例えば、処理部３３は、実装基板９からの画像信号に基づく画像を表示装置１０９に表示させるように表示装置１０９を制御する。記憶部３５は、例えば、そのような処理部３３の動作に必要な情報を保持している。

図７は、撮像装置３の光軸調整を行う検査システム１３１の構成を示す模式図である。

検査システム１３１は、例えば、撮像装置３により撮像されるチャート１３３と、チャート１３３と撮像装置３とを位置決めする位置決め機構１３５と、撮像装置３との間で信号を送受する検査装置１３７と、撮像装置３の撮像した画像を表示する表示装置１３９とを有している。

チャート１３３には、撮像装置３に撮像されるパターン１４１が描かれている。パターン１４１は、いわば、図５の障害物１５１に相当するものである。すなわち、撮像装置３の生成する画像において、所定の目標位置（例えば画像の中心）にパターン１４１が位置するように記憶部２７の記憶する開始アドレスを書き換えることにより、実視野５７を適切に設定することができる。

チャート１３３の材料及びパターン１４１の描画方法は公知の撮影用テストチャートと同様でよい。パターン１４１の模様は、撮像装置３によりパターン１４１を撮像したときに、その画像中において、パターン１４１の位置と、目標位置（例えば画像の中心）とのずれを特定可能なものであればよい。図７では、このようなパターン１４１として、画像の中心に位置すべき点で交差する十字が描かれている場合を例示している。

位置決め機構１３５は、所定の位置関係で撮像装置３とチャート１３３とを位置決めする。この位置関係は、同種の複数の撮像装置３に対して一定である。また、この位置関係は、例えば、撮像装置３のハードウェアが理想的に製造され、光軸ずれが生じていないと仮定したときに、パターン１４１のうち光軸に位置すべき点（本実施形態では十字の交点）が光軸上に位置する位置関係である。

位置決め機構１３５は、例えば、撮像装置３及びチャート１３３の位置合わせの基準となる部位（基準部位）に当接することによって、または、基準部位を目視等によって位置決め機構１３５の所定の位置に位置合わせすることによって、これらの位置決めを行う。この基準部位は、適宜に設定されてよい。ただし、撮像装置３においては、基準部位は、撮像装置３（実光軸５９）と車体１０３との位置決めに利用される部位であることが好ましい。

検査装置１３７は、例えば、コンピュータによって構成されている。検査装置１３７は、例えば、撮像装置３に撮像を行わせる制御信号を撮像装置３に出力する撮像制御部１３７ａを有している。また、例えば、検査装置１３７は、撮像装置３の撮像した画像内における、パターン１４１の位置と、目標位置とのずれ量を算出するずれ量算出部１３７ｂを有している。また、例えば、検査装置１３７は、ずれ量算出部１３７ｂの算出したずれ量に基づいて、撮像装置３の記憶部２７が記憶する開始アドレスを書き換えるデータ補正部１３７ｃを有している。

表示装置１３９は、例えば、検査装置１３７の制御に従って、撮像装置３から出力された画像を表示可能である。これにより、例えば、検査システム１３１を使用して撮像装置３の光軸調整を行う作業者においては、光軸調整の適否を確認することができる。ただし、検査システム１３１において、表示装置１３９は省略可能である。

図８は、検査システム１３１を利用して行う撮像装置３の光軸調整の手順を示すフローチャートである。また、図９（ａ）〜図９（ｃ）は、該手順等を説明するための撮像装置３の画像例を示す図である。

この検査が行われる前において、撮像装置３の記憶部２７の記憶する開始アドレス、走査広さ及びガイド線アドレスは、適宜に設定されている。

例えば、走査広さは、撮像装置３の納入先（例えば車両１０１の製造業者）の要求する仕様に従って、受光領域７ｂの広さ未満の広さで適宜に設定されている。

また、例えば、開始アドレスは、前述の走査広さで出力領域７ｃを規定したときに、出力領域７ｃが受光領域７ｂの中央に位置するように設定されている。

なお、この場合、Ｘ方向の画素数又はＹ方向の画素数に関して、出力領域７ｃの画素数及び受光領域７ｂの画素数が共に偶数又は共に奇数の場合は、出力領域７ｃの中心は受光領域７ｂの中心に一致する。一方が偶数、他方が奇数である場合には、出力領域７ｃの中心は受光領域７ｂの中心に１画素未満の誤差でずれる。ただし、本願においては、この状態も中心同士が一致しているものとする。

また、例えば、ガイド線アドレスは、パターン１４１と同一の模様（本実施形態では十字）のガイド線７１（図９（ａ））を特定可能に設定されている。また、ガイド線アドレスは、撮像装置３のハードウェアが理想的に製造されたときに、パターン１４１と一致する位置にガイド線７１が位置するように設定されている。すなわち、本実施形態では、ガイド線アドレスは、出力領域７ｃ（又は受光領域７ｂ）の中心にガイド線７１の十字の交点が位置するように設定されている。

ガイド線アドレスによって特定されるガイド線７１の線幅は、例えば１画素である。ただし、ガイド線７１は、表示装置１３９に表示されるに際しては、適宜な画像処理によって２画素以上の幅とされてもよい。なお、出力領域７ｃ（又は受光領域７ｂ）のＸ方向又はＹ方向の画素数が偶数である場合においては、ガイド線７１の各線分は、中央に位置する２列の画素列のうち一方の画素列により構成されてもよいし、当該２列の画素列により構成されてもよい（線幅を２画素としてもよい。）。

ステップＳ１では、撮像装置３が位置決め機構１３５に配置される。これにより、撮像装置３とチャート１３３との位置決めがなされる。

ステップＳ２では、検査装置１３７は、撮像装置３を制御し、撮像装置３にチャート１３３を撮像させる。

図９（ａ）は、このとき撮像装置３から検査装置１３７に出力される画像７３を示している。上述のように、出力領域７ｃは、受光領域７ｂの中央に設定されているから、受光領域７ｂに対応する仮想の画像７５を想定すると、出力領域７ｃに対応する画像７３は、仮想の画像７５の中央に位置している。また、ガイド線７１は、画像７３の中央に交点を位置させている。そして、撮像装置３のハードウェアの製造誤差に起因して、画像７３中のパターン１４１は、ガイド線７１からずれている。

ステップＳ３では、検査装置１３７は、画像７３に基づいて、ガイド線７１とパターン１４１とのずれ量を算出する。例えば、パターン１４１に対応する画素と、ガイド線７１に対応する画素とのずれ量を画素単位で算出する。なお、画像７３中のパターン１４１の線幅（又はガイド線７１の線幅）が１画素よりも太い場合においては、例えば、その線幅の中心に位置する画素を利用してずれ量を算出したり、線幅の中心に位置する線幅０の仮想線の位置を算出してずれ量を算出する。

ステップＳ４では、検査装置１３７は、ステップＳ３で算出したずれ量を記憶部２７に記憶されていた開始アドレスに加算又は減算し、開始アドレスを補正する。

ステップＳ５では、検査装置１３７は、上記の補正後の開始アドレスによって、記憶部２７の記憶する開始アドレスを書き換える。

なお、ステップＳ５の後、確認のために、撮像装置３によりパターン１４１を撮像してもよい。このとき撮像装置３から出力される画像７７は、図９（ｂ）に示すように、パターン１４１の交点が当該画像７７の中央に位置するものとなる。すなわち、出力領域７ｃ（実視野５７）の位置が適切に設定され、実質的に撮像装置３の光軸調整がなされる。

また、ステップＳ４及びＳ５においては、記憶部２７に記憶されているガイド線アドレスも、開始アドレスと同様に補正されて書き換えられてよい。この場合、特に図示しないが、画像７７では、ガイド線７１とパターン１４１とが一致する。

また、車載撮像システム１は、必要に応じて、上記の補正後のガイド線アドレスを白線又は障害物等の対象物の、車体１０３に対する相対位置の特定に利用してよい。例えば、ＥＣＵ１０７は、対象物に対応する画素のアドレスと、ガイド線アドレスとの差から、対象物の画像内における位置を特定し、これに基づき、対象物の車体１０３に対する実際の相対位置を特定してもよい。

また、車載撮像システム１は、必要に応じて、補正後のガイド線アドレスに基づくガイド線７１を表示装置１０９に表示してよい。図９（ｃ）は、このような場合の表示装置１０９に表示される画像の一例である画像７９を示している。運転者は、白線又は障害物１５５等の対象物の画像と、これに重畳されたガイド線７１の画像とを比較することによって、対象物の位置を把握することができる。

ステップＳ１の撮像装置３の位置決め機構１３５への配置又はステップＳ２の検査装置１３７による処理の開始等は、作業者により行われてもよいし、適宜な自動化装置により行われてもよい。

ステップＳ２において述べたように、ガイド線７１とパターン１４１とのずれ量の算出は、画素単位で行われ、また、出力領域７ｃの設定も画素単位で行われる。従って、位置決め機構１３５の位置決め精度、チャート１３３の加工精度及び画像からパターン１４１を検知する画像処理の精度等を向上させれば、１画素程度の精度で光軸調整が行われることが期待される。

ステップＳ５の後の撮像装置３においては、ステップＳ３で算出したずれ量が０であった場合（撮像装置３のハードウェアが理想的に製造された場合、及び、撮像装置３全体として誤差が相殺された場合。すなわち、補正が不要な場合）を除き、出力領域７ｃの中心は、ステップＳ３で算出したずれ量で、受光領域７ｂの中心からずれている。従って、撮像装置３の記憶部２７等を解析し、出力領域７ｃの中心と受光領域７ｂの中心とがずれているか否かを特定すれば、上記の特殊な場合を除き、本実施形態の光軸調整が行われたか否かを特定することができる。

また、同一種類の複数の撮像装置３が製造されている場合においては、その記憶部２７に記憶されている開始アドレスが互いに同一か否かによって、本実施形態の光軸調整が行われたか否かを特定できる。この場合、その一部に補正が不要であった撮像装置３が含まれていても、本実施形態の光軸調整が行われたことを特定可能である。
。

なお、以上の実施形態において、走査シフトレジスタ２３は本発明の走査回路の一例であり、開始アドレスは本発明の基準アドレス及び基準位置の一例であり、ガイド線７１は本発明のガイドパターンの一例であり、ガイド線表示回路は本発明のパターン表示回路の一例である。

以上のとおり、本実施形態では、撮像装置３は、レンズ５と、レンズ５に対して位置決めされたＸＹアドレス型の撮像素子７とを有している。撮像素子７の走査シフトレジスタ２３（走査回路）は、信号電荷を読み出し可能な全ての画素２１が配列された受光領域７ｂのうち、受光領域７ｂの一部であって、所定の開始アドレス（基準アドレス）により受光領域７ｂ内の位置が特定される出力領域７ｃについてのみ、信号電荷を読み出し可能である。そして、撮像装置３は、開始アドレスの情報を記憶する不揮発性の記憶部２７が設けられ、開始アドレスは、出力領域７ｃの中心が受光領域７ｂの中心からずれるように設定されている。

従って、例えば、撮像装置３は、レンズ５の光軸と受光領域７ｂの中心とがずれていても、そのずれに対応して出力領域７ｃがずれていることにより、撮像装置３の実光軸５９を適切な方向に向けて撮像することができる。別の観点では、出力画像を確認しながら撮像装置３を組み立てる必要が無い。また、レンズ５と撮像素子７とが位置決めされた後（ハードウェアが完成した後）に、光軸調整（開始アドレスの補正）を行うことができるから、個々のレンズ５の偏心（各部材の誤差）に起因する光軸ずれ、及び、レンズ５と撮像素子７との位置決め精度に起因する光軸ずれ等を総合的に縮小するように光軸を調整できる。その結果、高精度な光軸調整が可能となる。

また、本実施形態では、ステップＳ４及びＳ５でガイド線アドレスを補正していなければ、記憶部２７は、受光領域７ｂの中心を示すガイド線７１のアドレスの情報を記憶しており、ステップＳ４でガイド線アドレスを補正していれば、記憶部２７は、（補正後の）出力領域７ｃの中心を示すガイド線７１のアドレスの情報を記憶している。

換言すれば、光軸調整前において、記憶部２７は、受光領域７ｂ（又は補正前の出力領域７ｃ）の中心を示すガイド線７１のアドレスの情報を記憶している。これにより、パターン１４１の位置との比較に利用される位置を簡便に検査装置１３７に教示することができる。ひいては、簡便に光軸調整がなされる。特に、実装基板９の記憶部３１ではなく、撮像素子７の記憶部２７に記憶されている場合においては、撮像素子７の製造業者において記憶させることができ、簡便且つ正確に情報を記録できる。

このようにガイド線７１のアドレスは、光軸調整に役立つものであるから、ガイド線７１のアドレスの情報が記憶部２７に記憶されていることは、本実施形態の光軸調整が行われた一つの証拠となる。特に、受光領域７ｂの中心を示すガイド線７１のアドレスの情報は、出力領域７ｃの補正後は基本的に不要であるから、当該情報が記憶されていることは、本実施形態の光軸調整が行われたことの有力な証拠になる。また、（補正後の）出力領域７ｃの中心を示すガイド線７１のアドレスの情報は、図９（ｃ）を参照して説明したように、障害物１５５の位置把握等に役立つ。

また、本実施形態に係る撮像装置３の光軸調整方法は、撮像装置３とチャート１３３とを所定の位置関係で位置決めした状態で、撮像装置３によりチャート１３３のパターン１４１を撮像する撮像ステップ（Ｓ２）と、その撮像した画像に基づいて撮像装置３の光軸（実光軸５９）を実質的に調整する調整ステップ（Ｓ３〜Ｓ５）と、を有する。撮像装置３は、走査回路（走査シフトレジスタ２３）によって信号電荷を読み出し可能な全ての画素２１が配列された受光領域７ｂのうち、受光領域７ｂの一部である出力領域７ｃについてのみ、画像信号を出力可能である。調整ステップ（Ｓ３〜Ｓ５）では、パターン１４１が画像中の所定の目標位置（本実施形態では画像の中央）に位置するように出力領域７ｃを設定する。従って、上述したような、適切な方向に実光軸５９を向けた撮像装置３を製造することができる。

＜第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態に係る撮像装置２０３の撮像素子２０７を示す、図６の一部に相当するブロック図である。

第１の実施形態では、ずれ量（補正量）により開始アドレスを補正し、その補正後の開始アドレスを記憶部２７に書き込んだ。一方、第２の実施形態では、補正量を記憶部２２７に書き込む。具体的には、以下のとおりである。

撮像素子２０７の記憶部２２７（不揮発性の記憶部）は、原アドレスの情報及び補正量の情報を記憶している。なお、記憶部２２７が走査広さの情報及びガイド線アドレスの情報を有することは、第１の実施形態と同様である。

原アドレスは、第１の実施形態における、光軸調整前（補正前）の開始アドレスと同様の情報である。すなわち、原アドレスは、例えば、受光領域７ｂの中央に位置する出力領域７ｃの開始アドレスである。補正量は、上述のように、ステップＳ３で算出される、パターン１４１とガイド線７１とのずれ量である。

撮像素子２０７の処理部２２５は、記憶部２２７の記憶する原アドレスに記憶部２２７の記憶する補正量を加算又は減算することにより、すなわち、原アドレスを補正することにより、開始アドレスを算出する開始アドレス算出部２２５ｃを有している。従って、撮像装置２０３においては、第１の実施形態のステップＳ４が画像出力の必要に応じて行われることになる。

なお、特に図示しないが、処理部２２５が走査制御回路やガイド線表示回路を有することは第１の実施形態と同様である。撮像装置２０３のその他の構成、及び、撮像装置２０３を有する車載撮像システム又は車両の構成は、第１の実施形態と同様である。また、撮像装置２０３の光軸調整を行うための検査システムの構成も第１の実施形態と概ね同様である。ただし、検査装置１３７のデータ補正部１３７ｃは、記憶部２７の開始アドレスの情報に代えて、記憶部２２７の補正量の情報を書き換える（書き込む）。

光軸調整の手順は、図８において、ステップＳ４を省略したものと概ね同様である。ただし、光軸調整の前において、記憶部２７の記憶する補正量は０とされている。従って、ステップＳ２のチャート撮像においては、原アドレスによって特定される出力領域７ｃに対応する画像が出力される。また、ステップＳ５においては、開始アドレスの情報の書き換えに代えて、補正量の情報の書き換えが行われる。

以上の第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、出力画像を確認しながらの撮像装置の組み立ての必要性はなくなり、また、種々の要因に起因する光軸ずれを総合的に縮小することができる。すなわち、簡便且つ高精度に光軸調整を行うことができる。

＜第３の実施形態＞
図１１は、第３の実施形態に係る車載撮像システム３０１の光軸調整方法を説明する模式図である。

第３の実施形態に係る撮像装置３０３、車載撮像システム３０１及び車両のハードウェア構成は、第１又は第２の実施形態と同様である。また、第３の実施形態における光軸調整の原理は、第１及び第２の実施形態の光軸調整の原理と概ね同様である。

ただし、第３の実施形態では、撮像装置３０３が車体１０３に取り付けられてから光軸調整が行われる。また、ステップＳ１（図８）では、位置決め機構１３５による撮像装置３０３とチャート１３３との位置決めに代えて、位置決め機構１４７による車体１０３とチャート１４３との位置決めが行われる。

その後の手順は、第１及び第２の実施形態と同様である。すなわち、チャート１４３の撮像が行われ（ステップＳ２）、チャート１４３のパターン１４５が目標位置（画像の中央）に位置するように出力領域７ｃが再設定される（ステップＳ３〜ステップＳ５）。

従って、第３の実施形態では、車体１０３に対する撮像装置３０３の取付誤差に起因する光軸ずれも含め、種々の要因に起因する光軸ずれを総合的に縮小することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

撮像装置は、車載用のものに限定されない。例えば、手で保持して使用される撮像装置に利用されてもよい。ただし、本発明の効果は、車載用の撮像装置及び防犯用の撮像装置など、移動体若しくは設置物（建築物）に取り付けられる撮像装置において特に有効である。また、車載用の撮像装置のように、被写体の位置の特定に供される画像を出力する撮像装置において特に有効である。

撮像素子は、受光領域のうちの一部である出力領域のみについて信号電荷を読み出し可能なＸＹアドレス型のものに限定されない。例えば、撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサ等の電荷転送型のものであってもよい。この場合であっても、例えば、受光領域全体について信号電荷を読み出した後、出力領域のみについて、画像信号を出力するように撮像素子を構成することによって、実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述のような、受光領域全体について信号電荷を読み出した後、出力領域のみについて、画像信号を取り出す動作は、撮像素子において行われなくてもよい。例えば、実装基板等の撮像装置内の撮像素子以外の部分において行われてもよいし、ＥＣＵ等の撮像システム内の撮像装置以外の部分において行われてもよい。

開始アドレス（基準位置）、原アドレス（原位置）、補正量、走査広さ、ガイド線アドレス等の情報は、撮像素子の記憶部に代えて、実装基板の記憶部又はＥＣＵの記憶部など、撮像素子外の記憶部又は撮像装置外の記憶部が記憶してもよい。また、これらの情報は、情報毎に異なる記憶部に記憶されてもよい。また、第１の実施形態において、補正前の開始アドレスを書き換えずに、補正後の開始アドレスを補正前の開始アドレスとは別の記憶領域に記憶させるようにしてもよい。

光軸調整（ステップＳ１〜Ｓ５）においてのみ利用される情報は、撮像素子、撮像装置又は撮像システムが記憶している必要は無く、例えば、検査装置が記憶していてもよい。例えば、ガイド線アドレスが調整後の撮像装置３において利用されない態様においては、ガイド線アドレスは、撮像素子に記憶されずに、検査装置が記憶していてもよい。また、光軸調整においてのみ利用される情報は、光軸調整後に消去されてもよい。例えば、ガイド線アドレスは、光軸調整後に撮像素子の記憶部から消去されてもよい。

光軸調整は、撮像装置の製造者又は撮像装置を含む製品（例えば撮像システム又は車両）の製造者において行われることが好ましい。ただし、ユーザにおいて行うことができるように、撮像装置又は撮像装置を含む製品が構成されていてもよい。すなわち、実施形態の検査装置１３７が組み込まれた撮像装置又は撮像装置を含む製品が製造されてもよい。

チャートの撮像時（ステップＳ２）においては、撮像装置は、通常の撮像時とは異なる制御がなされてもよい。例えば、第１〜第３の実施形態において、出力領域７ｃではなく、受光領域７ｂの画像が取得され、ずれ量の算出が行われてもよい。また、第２の実施形態において、開始アドレス算出部の算出する開始アドレス（原アドレスに補正量０が加算された開始アドレス）ではなく、読み出されたままの原アドレスに基づいて出力領域７ｃが特定されてもよい。

基準アドレス（基準位置）は、走査が開始される開始アドレスに限定されない。例えば、出力領域の中心位置であってもよい。ただし、開始アドレスを用いれば、撮像素子の動作が簡素化される。

撮像素子、撮像装置又は撮像システムは、出荷後、常に出力領域に対応する画像信号を取り出すように動作する必要は無い。例えば、撮像素子、撮像装置又は撮像システムは、ユーザの操作等に基づいて、受光領域全体に対応する画像信号を取り出すように動作してもよいし、光軸調整で規定された出力領域とは位置及び／又は広さが異なる一部領域について画像信号を取り出すように動作してもよい。

１…車載撮像システム、３…撮像装置、５…表示装置、１３…表示範囲変更部、５１…視野、５３…表示範囲、１０３…車体。

Claims (8)

1. レンズと、
   複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされたＸＹアドレス型の撮像素子と、
   を有し、
   前記走査回路は、信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部であって、所定の基準アドレスにより前記受光領域内の位置が特定される出力領域についてのみ、信号電荷を読み出し可能であり、
   前記基準アドレスの情報を記憶する不揮発性の記憶部が設けられ、
   前記基準アドレスは、前記出力領域の中心が前記受光領域の中心からずれるように設定されており、
   前記記憶部は、前記撮像素子における画素のアドレスであって、前記受光領域の中心からずれている前記出力領域の中心を示す所定のガイドパターンのアドレスの情報を更に記憶している
   撮像装置。
2. レンズと、
   複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされたＸＹアドレス型の撮像素子と、
   を有し、
   前記走査回路は、信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部であって、所定の基準アドレスにより前記受光領域内の位置が特定される出力領域についてのみ、信号電荷を読み出し可能であり、
   所定の原アドレスの情報と、所定の補正量の情報とを記憶する不揮発性の記憶部と、
   前記原アドレスを前記補正量によって補正したアドレスを前記基準アドレスとして算出する算出部と、が設けられており、
   前記記憶部は、前記受光領域の中心を示す所定のガイドパターンのアドレスの情報を更に記憶しており、
   前記ガイドパターンのアドレスを前記補正量によって補正する処理部が設けられている
   撮像装置。
3. 前記撮像素子が前記記憶部を有している
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記ガイドパターンのアドレスの情報に基づいて、出力画像に前記ガイドパターンが表示されるように画像処理を行うパターン表示回路を更に有する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 撮像装置とチャートとを所定の位置関係で位置決めした状態で、前記撮像装置により前記チャートのパターンを撮像する撮像ステップと、
   その撮像した画像に基づいて前記撮像装置の光軸を調整する調整ステップと、
   を有し、
   前記撮像装置は、
   レンズと、
   複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされた撮像素子と、
   を有し、
   走査回路によって信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部である出力領域についてのみ、画像信号を出力可能であり、
   前記調整ステップでは、前記パターンが画像中の所定のガイドパターンによって特定される目標位置に位置するように前記出力領域を設定し、
   前記調整ステップで設定された前記出力領域の中心を示すように前記ガイドパターンの位置を補正するステップを更に有している
   撮像装置の光軸調整方法。
6. 前記撮像装置は、所定の基準位置の情報を記憶する記憶部を有し、前記基準位置に基づいて前記出力領域の位置を特定可能であり、
   前記調整ステップでは、前記撮像ステップで撮像した画像における前記パターンの位置と前記目標位置とのずれ量によって、前記撮像ステップのときの前記基準位置を補正するように前記記憶部を書き換える
   請求項５に記載の撮像装置の光軸調整方法。
7. 前記撮像装置は、所定の原位置の情報と、所定の補正量の情報とを記憶する記憶部を有し、前記原位置を前記補正量により補正した基準位置に基づいて前記出力領域の位置を特定可能であり、
   前記撮像ステップでは、前記補正量がないものとした場合の前記出力領域について前記撮像装置に画像信号を出力させ、
   前記調整ステップでは、前記撮像ステップで撮像した画像における前記パターンの位置と前記目標位置とのずれ量を前記補正量として前記記憶部に記憶させる
   請求項５に記載の撮像装置の光軸調整方法。
8. 車載撮像システムの撮像装置を車体に取り付けるステップと、
   前記撮像装置が取り付けられた前記車体とチャートとを所定の位置関係で位置決めした状態で、前記撮像装置により前記チャートのパターンを撮像する撮像ステップと、
   その撮像した画像に基づいて前記車載撮像システムの光軸を調整する調整ステップと、
   を有し、
   前記撮像装置は、
   レンズと、
   複数の画素と、前記複数の画素から信号電荷を読み出す走査回路とを有し、前記レンズに対して位置決めされた撮像素子と、
   を有し、
   前記車載撮像システムは、走査回路によって信号電荷を読み出し可能な全ての画素が配列された受光領域のうち、前記受光領域の一部である出力領域についてのみ、画像信号を取り出し可能であり、
   前記調整ステップでは、前記パターンが画像中の所定のガイドパターンによって特定される目標位置に位置するように前記出力領域を設定し、
   前記調整ステップで設定された前記出力領域の中心を示すように前記ガイドパターンの位置を補正するステップを更に有している
   車載撮像システムの光軸調整方法。

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