JP7274662B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

車両に搭載されるセンサの普及に伴い開発競争も激化し、安全運転や自動運転に向けた認識機能への要求が高まっている。その１つとして、車両に対し広角に被写体を認識できる広画角化がある（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、光学レンズと撮像素子とを有するカメラが所定の間隔をおいて一対備えられ、光学レンズの光軸に対して、撮像素子の中心が視野を大きくするように所定の間隔方向にオフセットされ、各カメラで撮像された画像のうち一方のカメラの画像で確認された対応点を、他方のカメラの画像における対応点を探索する探索開始の基準点とすることを特徴とする撮像装置が記載されている。

特開２０１４－２３８５５８号公報

特許文献１に記載の撮像装置では、各カメラの撮像領域が重なる領域であるステレオ視領域を拡大して広画角化を図るべく、各撮像素子の中心が所定の間隔方向に沿ってオフセットされている。この場合、各撮像素子の中心がオフセットされる方向は互いに反対方向であることから、特許文献１に記載の撮像装置では、撮像素子基板等の各カメラの構成要素を各カメラ専用の部品として設ける必要がある。特許文献１に記載の撮像装置では、撮像装置を製造するための設備や管理の費用が増加したり、右方のカメラと左方のカメラとにおいて部品を誤って取り付けたりして、生産性が低下する可能性が有る。よって、特許文献１に記載の撮像装置では、ステレオ視領域の広画角化と生産性の向上とを両立させることが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、広画角化と生産性の向上とを確実に両立させることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、撮像素子とレンズユニットとをそれぞれ含む一対のカメラモジュールを備え、前記一対のカメラモジュールの互いの前記レンズユニットの光軸が平行に配置された撮像装置であって、前記一対のカメラモジュールは、いずれも、前記撮像素子と前記レンズユニットとが、相対的に、前記撮像素子の中心が前記光軸から同一方向に同一距離だけ離れた位置となるように配置された構成を有しており、一方の前記カメラモジュールの姿勢に対して、他方の前記カメラモジュールが、前記光軸に沿った回転軸の周りに回転して倒立した姿勢に配置されており、一方の前記カメラモジュールに予め設定された前記撮像素子からの信号の読み出し方向に対して、他方の前記カメラモジュールの前記撮像素子からの信号の読み出し方向が、逆方向に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、広画角化と生産性の向上とを確実に両立させることができる。
上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

撮像装置の外観を示す図。 図１に示すカメラモジュールの外観を示す図。 図１に示す撮像装置を後方から視た図。 図３に示すＡ－Ａ線で撮像装置を切断した断面図。 図１に示す撮像装置を前方から視た図。 図５に示す撮像装置からレンズユニットの図示を省略した図。 一対の撮像素子と光軸との位置関係を説明する模式図。 一対の撮像素子のそれぞれにおける端子の配置を説明する模式図。 比較例の撮像装置における読み出し開始点、読み出し終了点及び読み出し方向を説明する模式図。 本実施形態の撮像装置における読み出し開始点、読み出し終了点及び読み出し方向を説明する模式図。 撮像装置の機能的構成を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各実施形態において同一の符号を付された構成は、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有するため、その説明を省略する。また、必要な図面には、各部の位置の説明を明確にするために、直交座標軸を記載している。

本実施形態では、撮像装置１００に設けられたレンズユニット３の光軸ＯＡが延びる方向を、「前後方向」とも称する。「前方」は、レンズユニット３から被写体へ向かう方向である。「前方」は、撮像装置１００が車両に設置された状態において車両の前進方向に対応する。「後方」は、前方の反対方向である。「後方」は、撮像装置１００が車両に設置された状態において車両の後進方向に対応する。

本実施形態では、撮像装置１００に設けられた一対のカメラモジュール２同士を結ぶ基線ＢＬが延びる方向を「左右方向」とも称する。「左方」は、撮像装置１００を後方から前方へ視た場合に左へ向かう方向である。「左方」は、撮像装置１００が車両に設置された状態において、車両を後方から前方へ視た場合の左へ向かう方向に対応する。「右方」は、左方の反対方向である。「右方」は、撮像装置１００が車両に設置された状態において、車両を後方から前方へ視た場合の右へ向かう方向に対応する。

本実施形態では、撮像装置１００を後方から前方へ視た場合に上下に延びる方向を「上下方向」とも称する。「上方」は、撮像装置１００を後方から前方へ視た場合に上へ向かう方向である。「上方」は、撮像装置１００が車両に設置された状態において重力方向の反対方向に対応する。「下方」は、上方の反対方向である。「下方」は、撮像装置１００が車両に設置された状態において重力方向に対応する。

図１は、撮像装置１００の外観を示す図である。図２は、図１に示すカメラモジュール２の外観を示す図である。図３は、図１に示す撮像装置１００を後方から視た図であって、カバー１７の図示を省略した図である。図４は、図３に示すＡ－Ａ線で撮像装置１００を切断した断面図である。図５は、図１に示す撮像装置１００を前方から視た図であって、筐体１、回路素子６及びカバー１７の図示を省略した図である。図６は、図５に示す撮像装置１００からレンズユニット３の図示を省略した図である。

撮像装置１００は、例えば、自動車等の車両のウィンドシールドガラスの内側に進行方向の前方に向けて設置され、車両の周囲を撮像するステレオカメラである。撮像装置１００は、一対のカメラモジュール２により車両の周囲を同時に撮像し、取得された一対の画像から視差を求めて、道路、先行車両、対向車両、歩行者又は障害物等の車両の周囲に存在する被写体までの距離や相対速度等を測定することができる。測定結果は、撮像装置１００から車両の制御装置へ送信され、車両の走行や制動等を制御する処理等に使用される。

撮像装置１００は、筐体１と、車両の周囲環境を撮像する一対のカメラモジュール２と、撮像素子４から出力される画像信号を処理する回路素子６を搭載する信号処理基板７とを有する。

筐体１は、一対のカメラモジュール２及び信号処理基板７を収容する。筐体１は、一対のカメラモジュール２及び信号処理基板７において発生した熱を外部へ放熱し得る放熱性と、一対のカメラモジュール２及び信号処理基板７に対して位置ずれが発生したり振動が加わったりすることを抑制し得る剛性とを有する。筐体１は、図１に示すように、基線ＢＬが延びる方向、すなわち、左右方向に長尺の箱状を成す金属製の筐体であり、例えば、アルミダイカスト等によって製造される。筐体１は、一対のカメラモジュール２及び信号処理基板７を収容した状態で、カバー１７によって後方から覆われる。カバー１７は、アルミ板等の金属板により構成される。

筐体１は、図１、図３及び図４に示すように、左右方向の両端部１３の間に位置する中間部１１を有する。中間部１１には、放熱フィン１２が設けられる。放熱フィン１２は、上下方向に延びる放熱板が、左右方向に沿って間隔を空けて複数配置されて構成される。

筐体１の左右方向の両端部１３には、図１及び図４に示すように、一対のカメラモジュール２が取り付けられる一対の取り付け部１４が設けられる。一対の取り付け部１４のそれぞれは、矩形の箱状を成し、前方に面した正面部１４ａを有する。この正面部１４ａは、光軸ＯＡが延びる方向に直交すると共に、カメラモジュール２のレンズユニット３が挿入される貫通孔１４ｂが設けられる。

また、筐体１は、筐体１を車両に固定するための固定部１８，１９を有する。固定部１８は、左右方向のそれぞれの端面である側面部１５から外方向へ延びるピン形状を有する。外方向は、基線ＢＬの中点Ｐから光軸ＯＡへ向かう方向である。固定部１９は、中間部１１から前方へ延びる板状を有する。筐体１は、固定部１８，１９を、車両のウィンドシールドガラスの内側に設けられた部材にそれぞれ嵌合させ、ばね部材等で押さえることによって、車両に固定される。

一対のカメラモジュール２のそれぞれは、レンズユニット３が前方を向いて取り付け部１４の貫通孔１４ｂに挿入された状態にて、筐体１の取り付け部１４に取り付けられる。一対のカメラモジュール２は、一対のカメラモジュール２同士を結ぶ基線ＢＬの長さに応じた間隔を左右方向に空けた状態にて取り付けられる。一対のカメラモジュール２のそれぞれは、光軸ＯＡの周りの回転ずれが調整された状態、すなわち、レンズ３１のロール角が適切な状態にて取り付けられる。

一対のカメラモジュール２は、互いに同一の構造を有する。一対のカメラモジュール２は、いずれも、撮像素子４とレンズユニット３とが、相対的に、撮像素子４の中心が光軸ＯＡから同一方向に同一距離だけ離れた位置となるように配置された構成を有している。そして、一方のカメラモジュール２の姿勢に対して、他方のカメラモジュール２が、光軸ＯＡに沿った回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。回転軸ＲＡは、光軸ＯＡに沿った回転軸であり、光軸ＯＡと同一の軸であってもよいし、光軸ＯＡに平行であって光軸ＯＡから離れた位置に配置された軸であってもよい。本実施形態では、回転軸ＲＡは、図１及び図４に示すように、基線ＢＬの中点Ｐを通り、光軸ＯＡに平行な軸である。詳細については、図８～図１０を用いて後述する。

一対のカメラモジュール２のそれぞれは、図２に示すように、カメラモジュール２の撮像光学系であるレンズユニット３と、撮像素子４を搭載する撮像素子基板５とを有する。すなわち、一対のカメラモジュール２は、一対のレンズユニット３と、一対の撮像素子４をそれぞれ搭載する一対の撮像素子基板５とを有する。

一対のレンズユニット３は、一対の撮像素子４のそれぞれと直交する光軸ＯＡをそれぞれ有する。一対のカメラモジュール２は、互いのレンズユニット３の光軸が平行となるように配置される。一対のレンズユニット３は、一方のレンズユニット３と他方のレンズユニット３とが、同一物にて構成されており、一方のレンズユニット３の姿勢に対して、他方のレンズユニット３が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。

一対のレンズユニット３のぞれぞれは、図２に示すように、撮像素子４の受光面に被写体像を結像させるレンズ３１と、レンズ３１を保持する鏡筒部３２と、鏡筒部３２を保持すると共に撮像素子基板５と接続されるフランジ部３３とを有する。

一対の撮像素子４は、一方の撮像素子４と他方の撮像素子４とが、同一のハードウェア及びソフトウェアにて構成されており、一方の撮像素子４の姿勢に対して、他方の撮像素子４が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。但し、一対の撮像素子４では、一方の撮像素子４と他方の撮像素子４とにおいて、信号の読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖの設定が異なる。詳細については、図８～図１０を用いて後述する。

一対の撮像素子４のそれぞれは、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）やＣＣＤ（charge coupled device）等のイメージセンサによって構成される。撮像素子４は、はんだ等の接合材を用いて撮像素子基板５の正面５ａに接合される。撮像素子４は、撮像素子基板５の配線パターンを介して、撮像素子基板５の背面５ｂに搭載された第１コネクタ５３に接続される。第１コネクタ５３は、ＦＰＣ（flexible printed circuits）又はＦＦＣ（flexible flat cable）等の可撓性を有する配線部材５４を介して、図４に示すように、信号処理基板７に搭載された第２コネクタ７３に接続される。

一対の撮像素子基板５は、一方の撮像素子基板５と他方の撮像素子基板５とが、同一物にて構成されており、一方の撮像素子基板５の姿勢に対して、他方の撮像素子基板５が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。

一対の撮像素子基板５のそれぞれは、ガラスエポキシ等の合成樹脂を含む絶縁基材と、銅箔等の配線パターンとが積層されたプリント回路基板により構成される。撮像素子基板５は、図２に示すように、撮像素子４が搭載される面である正面５ａと、光軸ＯＡが延びる方向において正面５ａと反対の面である背面５ｂとを有する。撮像素子基板５の正面５ａは、撮像素子基板５の前側の面であり、撮像素子基板５の背面５ｂは、撮像素子基板５の後側の面である。撮像素子基板５の正面５ａ及び背面５ｂは、撮像素子基板５を構成する各面のうちでも面積が広い主面であり、光軸ＯＡに直交する面である。撮像素子基板５は、レンズ３１を通過した被写体像が撮像素子４の受光面に結像されるように位置調整され、レンズユニット３のフランジ部３３に接着される。

撮像素子基板５は、左右方向の端部５１，５２を有する。この端部５１，５２は、基線ＢＬの中点Ｐから光軸ＯＡへ向かう外方向に位置する端部である。端部５１，５２は、この外方向において、中点Ｐに近い第１端部５１と、中点Ｐから遠い第２端部５２とを含む。言い換えると、一対の撮像素子基板５のそれぞれは、光軸ＯＡが延びる方向から視て、基線ＢＬの中点Ｐから光軸ＯＡへ向かう外方向に位置する第１端部５１と、外方向において第１端部５１よりも外側に位置する第２端部５２とを有する。一対の撮像素子基板５のそれぞれは、信号処理基板７と接続される第１コネクタ５３を、第２端部５２の背面５ｂに搭載する。

回路素子６は、図４に示すように、複数の回路素子６を含む。具体的には、回路素子６は、撮像素子４から出力された画像信号が示す画像に対して画像処理等を行うＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路を含む。更に、回路素子６は、各種の信号処理及び演算処理を行うＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサと、データやプログラムの一時保管に用いられるメモリ等とを含む。回路素子６は、はんだ等の接合材を用いて信号処理基板７の正面７ａに接合される。回路素子６は、信号処理基板７の配線パターンを介して、信号処理基板７の背面７ｂに搭載された第２コネクタ７３に接続される。第２コネクタ７３は、配線部材５４を介して、撮像素子基板５に搭載された第１コネクタ５３に接続される。

信号処理基板７は、ガラスエポキシ等の合成樹脂を含む絶縁基材と、銅箔等の配線パターンとが積層されたプリント回路基板により構成される。信号処理基板７は、図４に示すように、回路素子６が搭載される面である正面７ａと、光軸ＯＡが延びる方向において正面７ａと反対の面である背面７ｂとを有する。信号処理基板７の正面７ａは、信号処理基板７の前側の面であり、信号処理基板７の背面７ｂは、信号処理基板７の後側の面である。信号処理基板７の正面７ａ及び背面７ｂは、信号処理基板７を構成する各面のうちでも面積が広い主面であり、光軸ＯＡに直交する面である。信号処理基板７は、撮像素子基板５の後方に間隔を空けて、撮像素子基板５の背面５ｂに対向して配置される。

信号処理基板７は、左右方向の両端部７１と、両端部７１の間にある中間部７２とを有する。この両端部７１は、基線ＢＬの中点Ｐから光軸ＯＡへ向かう外方向に位置する端部である。信号処理基板７は、一対の撮像素子基板５にそれぞれ搭載された一対の第１コネクタ５３にそれぞれ接続される一対の第２コネクタ７３を両端部７１の背面７ｂにそれぞれ搭載する。信号処理基板７は、回路素子６を中間部７２の正面７ａに搭載する。

信号処理基板７は、ねじ等の締結部材により筐体１へ取り付けられる。信号処理基板７の筐体１への取り付け位置７ｃは、光軸ＯＡが延びる方向から視て、一対の撮像素子基板５と回路素子６との間に位置する。本実施形態では、信号処理基板７の筐体１への取り付け位置７ｃは、図３に示すように、一対の撮像素子基板５と回路素子６との間に位置する４箇所に設けられているが、取り付け位置７ｃの数及び位置は特に限定されない。同様に、本実施形態では、カバー１７の筐体１への取り付け位置１７ａは、図３に示すように、筐体１の４つの角部の４箇所に設けられているが、取り付け位置１７ａの数及び位置は特に限定されない。本実施形態では、信号処理基板７の筐体１への取り付け位置７ｃと、カバー１７の筐体１への取り付け位置１７ａとは、それらの全部又は一部が、同一の位置に設けられてもよい。

図７は、一対の撮像素子４と光軸ＯＡとの位置関係を説明する模式図である。図８は、互いに点対称に設けられた一対の撮像素子４のそれぞれにおける端子Ｔ１～Ｔ１８の配置を説明する模式図である。図９は、比較例の撮像装置１００における読み出し開始点、読み出し終了点及び読み出し方向を説明する模式図である。図９は、図６に示すＢ部の拡大図に相当する。図１０は、本実施形態の撮像装置１００における読み出し開始点、読み出し終了点及び読み出し方向を説明する模式図である。図１０は、図６に示すＢ部の拡大図に相当する。

本実施形態に係る撮像装置１００において、一対のカメラモジュール２は、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃが、互いに離れる方向に光軸ＯＡから同一距離だけ離れた位置に配置された構成を有している。一対のカメラモジュール２は、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃが、光軸ＯＡに対して外方向に同一距離だけ離れた位置に配置されている。
言い換えると、一対の撮像素子４のそれぞれにおいて、撮像素子４の中心Ｃが、光軸ＯＡに対して、左右方向、すなわち、基線ＢＬに沿ってずれるように配置されている。一方、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃは、光軸ＯＡに対して、上下方向、すなわち、基線ＢＬ及び光軸ＯＡに直交する方向には離れていない。言い換えると、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃは、上下方向、すなわち、基線ＢＬ及び光軸ＯＡに直交する方向においては、光軸ＯＡと一致している。撮像素子４の中心Ｃが光軸ＯＡに対して離れた距離は、一対の撮像素子４の一方と他方とにおいて同じ距離である。

図７には、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃが光軸ＯＡに対して外方向に離れた場合が示されている。撮像素子４の受光面は、行列状（マトリックス状）に配置された複数の画素を有するが、図７の場合、撮像素子４の光軸ＯＡより外側の画素領域は、撮像素子４の光軸ＯＡより内側の画素領域よりも広くなる。このため、図７の場合、一対のカメラモジュール２のそれぞれの画角θは、内画角θｉが外画角θｏよりも大きくなる。内画角θｉは、カメラモジュール２の画角θのうち、左右方向において光軸ＯＡよりも内側の部分のことである。外画角θｏは、カメラモジュール２の画角θのうち、左右方向において光軸ＯＡよりも外側の部分のことである。

撮像装置１００の視野Ｖは、一対のカメラモジュール２において撮像可能な範囲であり、撮像装置１００により構成されたセンシングシステムにおいて被写体を検知可能な範囲である。視野Ｖは、一対のカメラモジュール２の一方と他方との両方で撮像可能な範囲を示すステレオ視領域Ｖｓと、一対のカメラモジュール２の一方又は他方の何れかで撮像可能な範囲を示す単眼視領域Ｖｍとから構成される。図７の場合、内画角θｉが外画角θｏよりも大きくなることにより、撮像素子４の中心Ｃが光軸ＯＡと一致する位置に配置された従来よりも、ステレオ視領域Ｖｓが拡大する。また、図７の場合、単眼視領域Ｖｍは、ステレオ視領域Ｖｓの左右に現れる。

すなわち、撮像装置１００は、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃが、光軸ＯＡに対して外方向に離れた位置に配置されていることにより、ステレオ視領域Ｖｓを拡大できると共に、ステレオ視領域Ｖｓの左右に単眼視領域Ｖｍを出現させることができる。したがって、本実施形態に係る撮像装置１００は、撮像素子４の中心Ｃが光軸ＯＡと一致する位置に配置された従来よりも、被写体を検知可能な範囲である視野Ｖを拡大することができ、広画角化を実現することができる。

ここで、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃを、光軸ＯＡに対して外方向に離れた位置に単に配置するだけだと、一対の撮像素子基板５の一方と他方とをそれぞれ専用の部品としたり、一対のレンズユニット３の一方と他方とにおけるフランジ部３３等をそれぞれ専用の部品としたりする必要がある。すなわち、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃを、光軸ＯＡに対して外方向に離れた位置に単に配置するだけだと、一対のカメラモジュール２において部品の共通化を図ることが困難となり得る。部品の共通化が図れないと、撮像装置１００を製造するための設備や管理の費用が増加したり、一対のカメラモジュール２の一方と他方とにおいて部品を誤って取り付けたりして、生産性が低下する可能性が有る。

そこで、本実施形態に係る撮像装置１００は、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃを、光軸ＯＡに対して外方向に離れた位置に単に配置するのではなく、次のような構成を備えている。すなわち、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対のカメラモジュール２は、いずれも、撮像素子４とレンズユニット３とが、相対的に、撮像素子４の中心Ｃが光軸ＯＡから同一方向に同一距離だけ離れた位置となるように配置された構成を有している。そして、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対のカメラモジュール２は、一方のカメラモジュール２の姿勢に対して、他方のカメラモジュール２が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。言い換えると、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対のカメラモジュール２の一方と他方とは、光軸ＯＡの方向から視て基線ＢＬの中点Ｐを対称中心として互いに点対称となるように設けられる。

これにより、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対の撮像素子４のそれぞれの中心Ｃが、光軸ＯＡに対して外方向に離れた位置に配置されることとなるため、上記のように、従来よりも広画角化を実現することができる。加えて、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対のカメラモジュール２においてレンズユニット３等の部品の共通化を図ることができるため、生産性を向上させることができる。

上記のように、一方のカメラモジュール２の姿勢に対して他方が倒立姿勢に配置されると、例えば、図８に示すように、一方の撮像素子４の端子Ｔ１～１８と、他方の撮像素子４の端子Ｔ１～Ｔ１８とは、点対称の関係になる。点対称の関係とは、一方を回転軸ＲＡの周りに１８０度回転させると、他方に重なる関係であることを意味する。

ここで、一方のカメラモジュール２の姿勢に対して他方を倒立姿勢に配置するだけだと、撮像素子４の複数の画素のそれぞれから信号を読み出す際の読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖが、一対の撮像素子４において点対称の関係になる。すなわち、一方のカメラモジュール２の姿勢に対して他方を倒立姿勢に配置することによって、撮像装置１００では、外部から視ると、読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖが一対の撮像素子４において相対的に逆方向になる。

撮像素子４は、行列状（マトリックス状）に配置された複数の画素から構成される画素領域Ｒを有する。画素領域Ｒを構成する複数の画素のそれぞれは、フォトダイオード等の光電変換を行う回路を有し、入射した光を電荷に変換して蓄積する。画素領域Ｒを構成する複数の画素のそれぞれに蓄積された電荷は、撮像素子４の駆動回路の読み出し動作によって、予め設定された画素の順番に従って信号として読み出される。撮像素子４から出力される画像信号は、複数の画素のそれぞれから読み出された信号に基づいて生成される。

本実施形態では、撮像素子４の画素領域Ｒを構成する複数の画素のうちで最初に信号が読み出される画素を、「読み出し開始点Ｓ」とも称する。撮像素子４の画素領域Ｒを構成する複数の画素のうちで最後に信号が読み出される画素を、「読み出し終了点Ｅ」とも称する。撮像素子４の画素領域Ｒを構成する複数の画素から信号が読み出される画素の順番を、「読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖ」とも称する。

読み出し開始点Ｓ及び読み出し終了点Ｅの位置は、画素領域Ｒ内の画素毎に割り当てられたアドレスによって、画素領域Ｒ内の相対的な位置として指定される。読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖは、水平読み出し方向Ｄｈと、垂直読み出し方向Ｄｖとを含む。水平読み出し方向Ｄｈは、左右方向に並んだ画素のうちから信号が読み出される画素の順番を示す。垂直読み出し方向Ｄｖは、上下方向に並んだ画素のうちから信号が読み出される画素の順番を示す。

図９には、読み出し開始点Ｓ，読み出し終了点Ｅ及び読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖが、一対の撮像素子４において点対称の関係にある例が示されている。図９の例では、読み出し開始点Ｓ，読み出し終了点Ｅ及び読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖが、撮像装置１００の外部から視て、一対の撮像素子４において相対的に異なる。詳細には、図９の例では、左方の撮像素子４では、読み出し開始点Ｓから水平読み出し方向Ｄｈに沿って順に信号の読み出しが行われ、右方の撮像素子４では、読み出し開始点Ｓ’から水平読み出し方向Ｄｈ’に沿って順に信号の読み出しが行われる。図９の例において、左方の撮像素子４により取得される画像は、図９中の左下の画素（読み出し開始点Ｓ）から左方向へ順に生成されるのに対し、右方の撮像素子４により取得される画像は、図９中の右上の画素（読み出し開始点Ｓ’）から右方向へ順に生成される。図９の例では、一対の画像をリアルタイムに同期して取得することができず、一対の画像間の対応点を探索するステレオマッチング処理が複雑になったり、安定的に行えなかったりする問題が生じ得る。

そこで、本実施形態に係る撮像装置１００では、一方のカメラモジュール２に予め設定された撮像素子４からの信号の読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖに対して、他方のカメラモジュール２の撮像素子４からの信号の読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖを、逆方向に設定する。これにより、本実施形態に係る撮像装置１００では、一方のカメラモジュール２の姿勢に対して他方が倒立姿勢に配置されても、外部から視ると、読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖが一対の撮像素子４において相対的に同じ方向になる。

具体的には、撮像装置１００では、一方の撮像素子４の読み出し開始点Ｓのアドレスを、他方の撮像素子４の読み出し終了点Ｅのアドレスと相対的に同じアドレスに設定する。加えて、一方の撮像素子４の読み出し終了点Ｅのアドレスを、他方の撮像素子４の読み出し開始点Ｓのアドレスと相対的に同じアドレスに設定する。加えて、一方の撮像素子４の水平読み出し方向Ｄｈを、他方の撮像素子４の水平読み出し方向Ｄｈと逆方向に設定する。一方の撮像素子４の垂直読み出し方向Ｄｖを、他方の撮像素子４の垂直読み出し方向Ｄｖと逆方向に設定する。

図１０の例では、左方の撮像素子４では、読み出し開始点Ｓから水平読み出し方向Ｄｈに沿って順に信号の読み出しが行われ、右方の撮像素子４では、読み出し開始点Ｓから水平読み出し方向Ｄｈに沿って順に信号の読み出しが行われる。図１０の例において、右方の撮像素子４により取得される画像は、左方の撮像素子４により取得される画像と同様に、図１０中の左下の画素から左方向へ順に生成される。

これにより、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対の撮像素子４により取得される一対の画像は、画像上において同じ画素の位置から同じ方向に向かって順次生成されるため、リアルタイムに同期して生成される。よって、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対の画像をリアルタイムに同期して取得することができ、ステレオマッチング処理が複雑になったり、安定的に行えなかったりする問題を解消することができる。

なお、読み出し開始点Ｓ、読み出し終了点Ｅ及び読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖの設定は、撮像装置１００の製造時に予め行われてもよい。例えば、読み出し開始点Ｓ、読み出し終了点Ｅ及び読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖのそれぞれを示す設定値を、一対の撮像素子４のそれぞれに含まれるレジスタに予め書き込むことによって、当該設定が行われてもよい。

以上のように、本実施形態に係る撮像装置１００において、一対のカメラモジュール２は、いずれも、撮像素子４とレンズユニット３とが、相対的に、撮像素子４の中心が光軸ＯＡから同一方向に同一距離だけ離れた位置となるように配置された構成を有している。そして、一対のカメラモジュール２は、一方のカメラモジュール２の姿勢に対して、他方のカメラモジュール２が、光軸ＯＡに沿った回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。そして、一対のカメラモジュール２は、一方のカメラモジュール２に予め設定された信号の読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖに対して、他方のカメラモジュール２の読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖが、逆方向に設定されている。

上記の構成により、本実施形態に係る撮像装置１００は、一対のカメラモジュール２を簡単に広画角化しつつ部品の共通化を図ることができると共に、一対のカメラモジュール２にて一対の画像をリアルタイムに同期して取得することができ、ステレオマッチング処理が複雑になったり、安定的に行えなかったりする問題を解消することができる。よって、本実施形態に係る撮像装置１００は、広画角化と生産性の向上とを確実に両立させることができる。

当然ながら、一対のカメラモジュール２に含まれる一対の撮像素子基板５は、一方の撮像素子基板５と他方の撮像素子基板５とが、同一物にて構成されており、一方の撮像素子基板５の姿勢に対して、他方の撮像素子基板５が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。すなわち、図５に示すように、一対の撮像素子基板５は、光軸ＯＡの方向から視て基線ＢＬの中点Ｐを対称中心として互いに点対称となるように設けられる。同様に、一対のカメラモジュール２に含まれる一対のレンズユニット３は、一方のレンズユニット３と他方のレンズユニット３とが、同一物にて構成されており、一方のレンズユニット３の姿勢に対して、他方のレンズユニット３が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。すなわち、図５に示すように、一対のレンズユニット３は、光軸ＯＡの方向から視て基線ＢＬの中点Ｐを対称中心として互いに点対称となるように設けられる。

上記の構成により、本実施形態に係る撮像装置１００は、一対のカメラモジュール２において主要な部品の全てを共通化することができる。撮像装置１００を製造するための設備や管理の費用を大幅に抑制し、一対のカメラモジュール２の一方と他方とにおいて部品を誤って取り付けたりする可能性も大幅に抑制することができるため、生産性を大幅に向上させることができる。よって、本実施形態に係る撮像装置１００は、生産性を大幅に向上させつつ、広画角化と生産性の向上との両立を確実に図ることができる。

また、本実施形態に係る撮像装置１００では、図４に示すように、一対の撮像素子基板５が、それぞれの第２端部５２の背面５ｂに搭載される一対の第１コネクタ５３を有し、信号処理基板７が、両端部７１のそれぞれの背面７ｂに搭載される一対の第２コネクタ７３を有する。

そして、一対の第１コネクタ５３は、一方の第１コネクタ５３と他方の第１コネクタ５３とが、同一物にて構成されており、一方の第１コネクタ５３の姿勢に対して、他方の第１コネクタ５３が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。すなわち、図３に示すように、一対の第１コネクタ５３は、光軸ＯＡの方向から視て基線ＢＬの中点Ｐを対称中心として互いに点対称となるように設けられる。

同様に、一対の第２コネクタ７３は、一方の第２コネクタ７３と他方の第２コネクタ７３とが、同一物にて構成されており、一方の第２コネクタ７３の姿勢に対して、他方の第２コネクタ７３が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。すなわち、図３に示すように、一対の第２コネクタ７３は、光軸ＯＡの方向から視て基線ＢＬの中点Ｐを対称中心として互いに点対称となるように設けられる。

上記の構成により、本実施形態に係る撮像装置１００は、一対の第１コネクタ５３及び一対の第２コネクタ７３が左右方向の端部に設けられるため、配線部材５４の長さを比較的に短くすることができる。加えて、本実施形態に係る撮像装置１００は、一対の第１コネクタ５３の共通化及び一対の第２コネクタ７３の共通化を図ることができる。よって、本実施形態に係る撮像装置１００は、生産性を更に向上させつつ、広画角化と生産性の向上との両立を確実に図ることができる。

また、本実施形態に係る撮像装置１００では、一対の配線部材５４は、一方の配線部材５４と他方の配線部材５４とが同一物にて構成されており、一方の配線部材５４の姿勢に対して、他方の配線部材５４が、回転軸ＲＡの周りに回転して倒立した姿勢に配置されている。すなわち、図３～図５に示すように、一対の配線部材５４は、光軸ＯＡの方向から視て基線ＢＬの中点Ｐを対称中心として互いに点対称となるように設けられる。

上記の構成により、本実施形態に係る撮像装置１００は、一対の配線部材５４の共通化を図ることができる。よって、本実施形態に係る撮像装置１００は、生産性を更に向上させつつ、広画角化と生産性の向上との両立を確実に図ることができる。

図１１は、撮像装置１００の機能的構成を示すブロック図である。

撮像装置１００は、一対の撮像素子４を含む一対のカメラモジュール２の他に、カメラ制御部６１と、画像処理部６２と、認識処理部６３と、制御処理部６４と、記憶部６５ａ～６５ｄと、カメラ－ＩＦ部７４と、車載ＮＷ－ＩＦ部７５とを備える。

カメラ制御部６１は、カメラ－ＩＦ部７４を介して、一対のカメラモジュール２の各種設定を行うと共に一対のカメラモジュール２の作動を制御する。カメラ制御部６１は、上記の読み出し開始点Ｓ、読み出し終了点Ｅ及び読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖを、一対の撮像素子４に設定することができる。読み出し開始点Ｓ、読み出し終了点Ｅ及び読み出し方向Ｄｈ，Ｄｖのそれぞれを示す設定値は、予め記憶部６５ａに記憶しておけばよい。

画像処理部６２は、一対のカメラモジュール２により取得された一対の画像について画像処理を行う。画像処理部６２は、一対の画像についてステレオマッチング処理を行って一対の画像間の対応点を探索し、視差を計算する。

認識処理部６３は、画像処理部６２により行われた画像処理の結果に基づいて、画像認識を行う。認識処理部６３は、車両の周囲に存在する被写体を検知し、被写体までの距離や位置を測定する。

制御処理部６４は、認識処理部６３の測定結果に基づいて、車両の走行制御や警報の報知等に必要な情報を、車載ＮＷ－ＩＦ部７５を介して、車両の制御装置へ出力する。

記憶部６５ａは、カメラ制御部６１の機能を実装するプログラムやデータを記憶する。記憶部６５ｂは、画像処理部６２の機能を実装するプログラムやデータを記憶する。記憶部６５ｃは、認識処理部６３の機能を実装するプログラムやデータを記憶する。記憶部６５ｄは、制御処理部６４の機能を実装するプログラムやデータを記憶する。

カメラ制御部６１、画像処理部６２、認識処理部６３、制御処理部６４、記憶部６５ａ～６５ｄ、カメラ－ＩＦ部７４及び車載ＮＷ－ＩＦ部７５は、上記の回路素子６を含む信号処理基板７に搭載された電子部品によって構成される。

上記の構成により、撮像装置１００は、一対のカメラモジュール２により車両の周囲を撮像し、取得された画像を処理し、車両の周囲に存在する物体を認識して、車両の走行制御や警報の報知等に必要な情報を出力することができる。

上記の実施形態では、信号処理基板７は、一対の撮像素子基板５のそれぞれの後方に間隔を空けて、撮像素子基板５の背面５ｂに対向して配置される場合を例に説明したが、信号処理基板７は、一対の撮像素子基板５の左右方向の間に配置されてもよい。

上記の実施形態に係る撮像装置１００により構成されたセンシングシステムでは、一対のカメラモジュール２により撮像する範囲を左右方向にずらす方式を採用しているため、従来よりも検知範囲を拡大することが可能となる。これにより、当該センシングシステムは、画素数を大幅に増やすことなく広画角化を達成し、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）機能に必要な遠方検知能力を維持したまま、交差点を右左折時に衝突被害軽減ブレーキを作動させることが可能となる。なお、上記の実施形態では、撮像装置１００がステレオカメラである場合を例に説明したが、カメラモジュール２を３つ以上有する撮像装置にも適用することができる。この場合であっても、左右方向に間隔を空けて配置された一対のカメラモジュール２について部品の共通化を図ることによって、広画角化と生産性の向上とを確実に両立させることができる。

［その他］ なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部又は全部を、例えば集積回路にて設計する等によりハードウェアによって実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアによって実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テープ、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（solid state drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

３…レンズユニット ４…撮像素子
５…撮像素子基板 ５３…第１コネクタ
５４…配線部材 ６…回路素子
７…信号処理基板 ７３…第２コネクタ
１００…撮像装置 ＢＬ…基線
Ｄｖ…垂直読み出し方向 Ｄｈ…水平読み出し方向
Ｅ…読み出し終了点 ＯＡ…光軸
Ｐ…中点 ＲＡ…回転軸

Claims (5)

1. 撮像素子とレンズユニットとをそれぞれ含む一対のカメラモジュールを備え、前記一対のカメラモジュールの互いの前記レンズユニットの光軸が平行に配置された撮像装置であって、
   前記一対のカメラモジュールは、
   いずれも、前記撮像素子と前記レンズユニットとが、相対的に、前記撮像素子の中心が前記光軸から同一方向に同一距離だけ離れた位置となるように配置された構成を有しており、
   一方の前記カメラモジュールの姿勢に対して、他方の前記カメラモジュールが、前記光軸に沿った回転軸の周りに回転して倒立した姿勢に配置されており、
   一方の前記カメラモジュールに予め設定された前記撮像素子からの信号の読み出し方向に対して、他方の前記カメラモジュールの前記撮像素子からの信号の読み出し方向が、逆方向に設定されている
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記一対のカメラモジュールは、それぞれの前記光軸に直交する基線に沿って間隔を空けて配置されており、
   前記撮像素子の前記中心が前記光軸に対して離れた方向は、前記基線の中点から前記基線に沿って前記光軸へ向かう外方向である
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記一対のカメラモジュールは、前記撮像素子をそれぞれ搭載する一対の撮像素子基板を更に含み、
   前記一対の撮像素子基板は、
   一方の前記撮像素子基板と他方の前記撮像素子基板とが、同一物にて構成されており、
   一方の前記撮像素子基板の姿勢に対して、他方の前記撮像素子基板が、前記回転軸の周りに回転して倒立した姿勢に配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子基板の前記撮像素子が搭載される正面とは反対の背面に対向して配置される信号処理基板を更に備え、
   前記撮像素子基板は、前記外方向に位置する第１端部と、前記外方向において前記第１端部よりも外側に位置する第２端部とを有し、
   前記一対の撮像素子基板は、それぞれの前記第２端部の前記背面に搭載される一対の第１コネクタを有し、
   前記信号処理基板は、前記外方向に位置する両端部にそれぞれ搭載される一対の第２コネクタを有し、
   前記一対の第１コネクタは、
   一方の前記第１コネクタと他方の前記第１コネクタとが、同一物にて構成されており、
   一方の前記第１コネクタの姿勢に対して、他方の前記第１コネクタが、前記回転軸の周りに回転して倒立した姿勢に配置されており、
   前記一対の第２コネクタは、
   一方の前記第２コネクタと他方の前記第２コネクタとが、同一物にて構成されており、
   一方の前記第２コネクタの姿勢に対して、他方の前記第２コネクタが、前記回転軸の周りに回転して倒立した姿勢に配置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記一対の第１コネクタと前記一対の第２コネクタとをそれぞれ接続する一対の配線部材を更に備え、
   前記一対の配線部材は、
   一方の前記配線部材と他方の前記配線部材とが同一物にて構成されており、
   一方の前記配線部材の姿勢に対して、他方の前記配線部材が、前記回転軸の周りに回転して倒立した姿勢に配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。

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