(57)【要約】【課題】撮像素子やレンズの据付位置を動かすことなく、短時間で容易に、しかも高い精度で電子的に光軸調整が行える撮像装置を提供する。【解決手段】集光レンズ１と、前記集光レンズ１からの光を電気信号に変換する撮像素子２と、前記撮像素子２が出力する電気信号を映像信号に変換する信号処理手段３と、を備えた撮像装置において、前記集光レンズ１の光軸と前記撮像素子２とが交差する点に位置する画素の位置情報を含む光軸調整用データを、外部より取得するためのインターフェース手段６と、前記データを記憶するためのデータ記憶手段５と、前記データに基づいて、前記撮像素子２を構成する画素のうち、前記集光レンズ１の光軸と前記撮像素子２とが交差する点を重心とする任意の大きさの矩形に含まれる画素を撮像に有効な画素とするべく、前記撮像素子２の読み取り開始位置及び読み取り終了位置を調整するための光軸調整手段４と、を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光レンズと、前記集光レンズからの光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子が出力する電気信号を映像信号に変換する信号処理手段と、を備えた撮像装置において、
前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点に位置する画素の位置情報を含む光軸調整用データを、外部より取得するためのインターフェース手段と、前記光軸調整用データを記憶するためのデータ記憶手段と、前記光軸調整用データに基づいて、前記撮像素子を構成する画素のうち、前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点を重心とする任意の大きさの矩形に含まれる画素を撮像に有効な画素とするべく、前記撮像素子の読み取り開始位置及び読み取り終了位置を調整するための光軸調整手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
集光レンズと、前記集光レンズからの光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子が出力する電気信号を映像信号に変換する信号処理手段と、を備えた撮像装置の光軸調整方法であって、
前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点に位置する画素の位置情報を含む光軸調整用データを外部より取得するステップと、前記光軸調整用データを記憶するステップと、記憶された前記光軸調整用データに基づいて、前記撮像素子を構成する画素のうち、前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点を重心とする任意の大きさの矩形に含まれる画素を撮像に有効な画素とするべく、前記撮像素子の読み取り開始位置及び読み取り終了位置を調整するステップと、を含むことを特徴とする撮像装置の光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関し、特に車両等に搭載される撮像装置及び撮像装置の光軸調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転中や車庫入れなどの後退時において、運転者の死角となる視野をモニタ表示で補う車載用カメラが普及している。車載用カメラには、例えば、車両を後退させて駐車位置に移動するような場合のために、ハンドルの蛇角に応じて車両の移動予測位置をモニタに表示する機能などがある。しかし、カメラのレンズの光軸と撮像素子（ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ））の中心がずれていると、撮像された領域がモニタに正しく表示されず、運転者が誤った情報により事故を起こしたりする危険性がある。従って、これらの機能を実現するために、カメラは高精度で光軸調整されている必要がある。
【０００３】
ところで、従来の撮像装置の光軸調整は、ＣＣＤ２１またはレンズ２２の据付位置を微調整して行っていた。図４は、従来の撮像装置における撮像部の、レンズ２２及びＣＣＤ２１の固定状況を示す断面図である。図４に示すように、ＣＣＤ２１は、据付位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に微妙に動かせるようになっていて、例えば、モニタを見ながらＣＣＤ２１を実装した基板を少しずつ動かして、レンズ２２の光軸とＣＣＤ２１の撮像中心（即ち、モニタ画面の中心）を試行錯誤的に一致させ、固定するという微調整を行っていた。
【０００４】
また、複数のレンズ２２からなるレンズ系の移動距離により生ずる光軸のずれや、車両の振動などにより生じる経時的な光軸のずれに対しては、機構的に光軸のずれを防止する撮像装置などが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１７４９９４号公報  （第２−５頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光軸調整では、精度の高い調整を行うためにレンズのあらゆる位置（例えば、望遠位置から広角位置まで）で確認を行う必要があり、撮像装置の組立製造に時間がかかり過ぎるという課題があった。
【０００７】
また、光軸の経時的なずれを修正する場合、車載用カメラは防水構造を有するためケーシング等が厳重で、分解・再組立に時間がかかるという課題があった。
【０００８】
さらに、光軸のずれを防止する構造の撮像装置でも、機構が複雑で撮像装置が大型化するという問題や、組立製造時においては初期の光軸調整がやはり必要であるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、撮像素子やレンズの据付位置を動かすことなく、短時間で容易に、しかも高い精度で電子的に光軸調整が行える撮像装置及び撮像装置の光軸調整方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の撮像装置は、集光レンズと、前記集光レンズからの光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子が出力する電気信号を映像信号に変換する信号処理手段と、を備えた撮像装置において、前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点に位置する画素の位置情報を含む光軸調整用データを、外部より取得するためのインターフェース手段と、前記光軸調整用データを記憶するためのデータ記憶手段と、前記光軸調整用データに基づいて、前記撮像素子を構成する画素のうち、前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点を重心とする任意の大きさの矩形に含まれる画素を撮像に有効な画素とするべく、前記撮像素子の読み取り開始位置及び読み取り終了位置を調整するための光軸調整手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、光軸調整手段が撮像素子の読み取り開始位置及び読み取り終了位置を調整することにより、撮像に有効な画素として選択された矩形領域の重心、即ち撮像中心とレンズの光軸とが必ず一致するため、撮像素子やレンズの据付位置を動かすことなく、短時間で容易に、高精度の光軸調整を電子的に行うことができる。
【００１２】
また、経時的にレンズの光軸がずれてしまった場合でも、同様に、撮像素子やレンズの据付位置を動かすことなく光軸調整が行えるため、カメラの分解や再組立等の作業が不要でメンテナンスが容易に行える。
【００１３】
請求項２に記載の撮像装置の光軸調整方法は、集光レンズと、前記集光レンズからの光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子が出力する電気信号を映像信号に変換する信号処理手段と、を備えた撮像装置の光軸調整方法であって、前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点に位置する画素の位置情報を含む光軸調整用データを外部より取得するステップと、前記光軸調整用データを記憶するステップと、記憶された前記光軸調整用データに基づいて、前記撮像素子を構成する画素のうち、前記集光レンズの光軸と前記撮像素子とが交差する点を重心とする任意の大きさの矩形に含まれる画素を撮像に有効な画素とするべく、前記撮像素子の読み取り開始位置及び読み取り終了位置を調整するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
上記方法によれば、撮像素子の読み取り開始位置及び読み取り終了位置を調整することにより、撮像に有効な画素として選択された矩形領域の重心、即ち撮像中心とレンズの光軸とが必ず一致するため、撮像素子やレンズの据付位置を動かすことなく、短時間で容易に、高精度の光軸調整を電子的に行うことができる。
【００１５】
また、経時的にレンズの光軸がずれてしまった場合でも、同様に、撮像素子やレンズの据付位置を動かすことなく光軸調整が行えるため、カメラの分解や再組立等の作業が不要でメンテナンスが容易に行える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態における撮像装置の内部構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態における撮像装置は、主に、レンズ１、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）２、信号処理部３、光軸調整部４、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）５、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部６、などで構成される。
【００１８】
レンズ１は、集光して被写体像を結像させるためのものであり、複数のレンズから構成されるレンズ群であってもよい。ＣＣＤ２は、レンズ１によって集光された光を電気信号に変換するための撮像素子である。信号処理部３は、ＣＣＤ２からの電気信号を映像信号に変換するための公知の処理に加え、光軸調整部４やインターフェース部６などと接続し、撮像動作全般に係わる統括制御を行う。信号処理部３から出力された映像信号はモニタ（図示省略）に伝送され、画像表示される。光軸調整部４は、インターフェース部６を介して取得した光軸調整用データに基づいて、ＣＣＤ２の読み出し位置を変更したり、映像信号の同期信号とＣＣＤ２の映像期間を変更したりして、光軸調整処理を行う。ＥＥＰＲＯＭ５は、信号処理部３及び光軸調整部４で必要なデータ等を保存するためのデータ記憶手段である。また、インターフェース部６は、ＥＥＰＲＯＭ５に保存するための光軸調整用データを外部の調整装置（図示省略）から取得する。尚、インターフェース部６の光軸調整用データ線は、双方向通信が行えるように映像信号線とは別に設け、Ｉ２ＣバスやＵＡＲＴなど、公知の通信方法でデータ通信を行う。また、外部との電圧変化のためのバッファや、ノイズ・静電気対策のためのフィルタ等を備えることが好ましい。
【００１９】
次に、以上のように構成された撮像装置の動作について説明する。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態における撮像装置の、光軸調整処理の流れを示すフローチャートである。はじめに、インターフェース部６を介して外部の調整装置（図示省略）から光軸調整用データを取得して、ＥＥＰＲＯＭ５に保存する（ステップＳ１０１）。光軸調整用データには、レンズ１の光軸とＣＣＤ２とが交差する点に位置する画素についての位置情報が含まれる。
【００２１】
次に、信号処理部３が、ＥＥＰＲＯＭ５に保存された光軸調整用データに基づいて、ＣＣＤ２における画素配列の読み取り位置の変更処理を行う（ステップＳ１０２）。
【００２２】
ここで、読み取り位置の変更処理について詳細に説明する。図３は、ＣＣＤの画素配列における読み取り開始位置及び読み取り終了位置を変更する様子を説明するための模式図である。
【００２３】
この図において、光軸調整前の画素配列における撮像エリアは、読み取り開始位置Ｐ及び読み取り終了位置Ｑで形成される矩形領域７である。また、光軸調整用データから、レンズ１の光軸と交差する位置に存在する画素を示す点８（座標（ＸＬ，ＹＬ））が特定されている。矩形領域７の重心となる点１４（座標（ＸＣ，ＹＣ））はＣＣＤ２の中心、即ち撮像中心を示す。従って、光軸とＣＣＤ２の中心がずれていることが判る。この時の映像信号の模式図は、水平方向の映像信号９、垂直方向の映像信号１２のようになる。模式的に判るように、光軸の位置（即ち、点８）が、ＣＣＤ２を駆動する水平パルス１５及び垂直パルス１７の中央にない。
【００２４】
そこで、この水平パルス１５及び垂直パルス１７の開始位置を水平パルス１６、垂直パルス１８の位置に変えて、光軸と撮像中心を一致させるように読み取り開始位置及び読み取り終了位置を変更する。
【００２５】
この処理は、具体的には点８と点１４の座標に基づいて、読み取り開始位置Ｐを、ＣＣＤ２の中心（点１４）から光軸の位置（点８）へ向かうベクトル分だけ移動させる。従って、座標Ｐ（ＸＰ，ＹＰ）は、Ｐ´（ＸＰ＋（ＸＬ−ＸＣ），ＹＰ＋（ＹＬ−ＹＣ））で表現される座標へ移動する。同様に、読み取り終了位置Ｑも移動させる。これにより、撮像に寄与する画素配列が、矩形領域７から矩形領域１０へ変更され、矩形領域１０の重心（即ち、撮像中心）と光軸（即ち、点８）が完全に一致する。従って、信号処理部３から出力される映像信号は、モニタ（図示省略）の中心と光軸が一致した正しい画像となる。光軸調整処理後の映像信号の模式図は、水平方向の映像信号１１、垂直方向の映像信号１３のようになる。模式的に判るように、光軸の位置（即ち、点８）が、ＣＣＤ２を駆動する水平及び垂直パルスの中央にある。
【００２６】
図２のフローチャートに戻り、信号処理部３で算出した移動量に基づいて、光軸調整部４はＣＣＤ２の駆動パルスの開始位置を変更する（ステップＳ１０３）。そして、読み取り開始位置及び読み取り終了位置が変更された映像信号が生成され（ステップＳ１０４）、一連の光軸調整処理が終了する。
【００２７】
尚、通常の撮像装置の製造工程においては、ＣＣＤ２の中心と光軸が概略一致するような据付が行われているので、上記の移動量は僅かであるが、例えば組立製造時の据付精度が悪く、移動後の矩形領域１０がＣＣＤ２の撮像エリアから外れるような場合には、信号処理部３でマスキングを施したり、あるいは撮像エリアの広いＣＣＤ、即ち画素数の多いＣＣＤを使用したりして対処することも可能である。
【００２８】
以上のように、本発明の実施の形態における撮像装置によれば、電子的に光軸調整を行うことができる。また、光軸調整に必要なデータは、インターフェース部６を介して外部から取得可能にしているため、経時的に光軸のずれが生じた場合でも、上記と同様な手順で簡単に再調整が行える。この時、カメラ本体の分解やＣＣＤ２またはレンズ１の据付位置の微調整といった物理的な作業を伴わないため、メンテナンスが容易となり、常に高精度の光軸調整を維持できる。
【００２９】
尚、上記実施の形態では、ＣＣＤ２の駆動パルスの開始位置を変えて読み出し位置を変更する方法について説明したが、その他に映像信号の同期信号を変えて行う方法でも同様に光軸調整処理を行うことができる。
【００３０】
また、上記実施の形態では、光軸調整用データ線を映像信号線と別に設ける形態としたが、映像信号に光軸調整に必要なデータを重畳して、映像信号線から光軸調整処理を行うことも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、撮像素子やレンズの据付位置を動かすことなく、短時間で容易に、しかも高い精度で電子的に光軸調整が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における撮像装置の、光軸調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】ＣＣＤの画素配列における読み取り開始位置及び読み取り終了位置を変更する様子を説明するための模式図である。
【図４】従来の撮像装置における撮像部の、レンズ及びＣＣＤの固定状況を示す断面図である。
【符号の説明】
１  レンズ
２  ＣＣＤ
３  信号処理部
４  光軸調整部
５  ＥＥＰＲＯＭ
６  インターフェース部
７  光軸調整前のＣＣＤ画素配列の撮像エリアを示す矩形領域
８  レンズの光軸と交差する位置に存在する画素を示す点
１０  光軸調整後のＣＣＤ画素配列の撮像エリアを示す矩形領域
１４  光軸調整前の撮像中心を示す点
【図１】
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【図２】
2004184751.tif 000004
【図３】
2004184751.tif 000005
【図４】
2004184751.tif 000006