(57)【要約】【課題】撮像レンズと撮像素子の線膨張係数に差があっても、製造歩留を落とすことなく信頼性も確保できるとともに、環境温度変化に強いカメラユニットを提供する。【解決手段】被写体で反射された光を結像する複数の撮像レンズ１１１と、一方の面上に撮像レンズ１１１を支持するとともに、各撮像レンズ１１１を透過した光の光路を備える支持手段１１３と、支持手段１１３の一方の面に対向する他方の面に接着固定され、光路を通過した光に基づく被写体に係る画像を撮像する複数の撮像手段１１４と、を備え、支持手段１１３は、撮像手段１１４の主材料と略同一の線膨張係数をもつ材料により形成され、撮像レンズ１１１は、保持手段の一方の面上に非接着にて保持されている。【選択図】図２
2014002222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体で反射された光を結像する複数の撮像レンズと、
前記被写体との対向部に前記各撮像レンズを保持する第１保持部を有し、前記第１保持部により保持される前記各撮像レンズを透過した光が夫々通過する複数の開口部を備える第１保持手段と、
前記第１保持手段における前記第１保持部に対向する部位に接合されて、前記各開口部を通過した光が結像することにより前記被写体の画像が撮像される複数の撮像手段と、を備え、
前記第１保持手段は、前記撮像手段の主材料と略同一の線膨張係数をもつ材料により形成され、
前記各撮像レンズは、前記第１保持手段の前記第１保持部に非接着にて保持されていることを特徴とするカメラユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラユニットにおいて、
前記第１保持手段の前記第１保持部を有する側に接合され、前記第１保持手段との間で、前記各撮像レンズを固定する第２保持手段を備え、
前記第２保持手段は、前記第１保持手段と略同一の線膨張係数をもつ材料により形成されていることを特徴とするカメラユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のカメラユニットにおいて、
前記各撮像レンズは、前記第１保持手段の前記第１保持部及び前記第２保持手段の前記第１保持手段と対向する第２保持部の少なくとも一方に設けられた溝部内に保持されることを特徴とするカメラユニット。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のカメラユニットにおいて、
前記各撮像レンズは、前記第２保持手段に接着固定されていないことを特徴とするカメラユニット。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか一項に記載のカメラユニットにおいて、
前記第１保持手段及び前記第２保持手段はシリコンからなることを特徴とするカメラユニット。
【請求項６】
請求項２乃至４の何れか一項に記載のカメラユニットにおいて、
前記第１保持手段及び前記第２保持手段は、炭化珪素（ＳｉＣ）系または窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）のセラミックスからなることを特徴とするカメラユニット。
【請求項７】
請求項２乃至４の何れか一項に記載のカメラユニットにおいて、
前記第１保持手段及び前記第２保持手段はガラス材料からなり、表面に遮光膜が形成されていることを特徴としたカメラユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のカメラユニットにおいて、
前記複数の撮像手段を表面実装した電装基板を備え、該電装基板は、各撮像手段の実装位置ごとに、少なくとも部分的に分割されていることを特徴とするカメラユニット。
【請求項９】
請求項８に記載のカメラユニットと、前記撮像素子により撮像された複数の画像間の視差に基づいて前記被写体からの距離を演算する視差演算手段と、を備えたことを特徴とする測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三角測量の原理を用いた測距装置に適用可能なカメラユニット、及びそれを用いた測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三角測量に基づいて測距対象物までの距離を求めることのできる小型の測距装置が従来知られている。かかる測距装置においては、測距対象物としての被写体の像をそれぞれ２つの受光素子上に結像させる結像光学系をそれぞれの受光光軸が平行となるよう配置し、各受光素子によって撮影された画像を比較して検出した各画像間のズレに基づいて被写体までの距離を測定する。
すなわち、基線長と呼ばれる２つのレンズの光軸間の距離をＤ、被写体からレンズまでの距離をＬ、レンズの焦点距離をｆとし、Ｌ≫ｆであるときには、下記の［式１］が成り立つ。そこで、基線長Ｄ、およびレンズの焦点距離ｆは設計値であり既知であるから、［式１］より、視差δを検出すれば被写体までの距離Ｌを算出することができる。
［式１］Ｌ＝Ｄ・ｆ／δ
従来知られる三角測量の原理を用いた小型の撮像装置には、少なくとも、結像光学系を構成するレンズ、被写体像を撮影する受光素子としての撮像素子、及びレンズのバックフォーカス距離を規定する結像距離保持部材が必要になる。
レンズとしては、一般に樹脂材料を用いた樹脂レンズと、ガラス材料を用いたガラスレンズとが用いられる。それらの線膨張係数は、樹脂材料では数１０ｐｐｍ／℃以上、ガラス材料では１０ｐｐｍ／℃以上である。
【０００３】
また、撮像素子は一般にシリコンウエハ上に半導体技術を用いて作られており、撮像素子の線膨張係数は約３ｐｐｍ／℃である。
このレンズと撮像素子の線膨張係数差によって大きな歪が発生し、製造歩留が低下すると問題がある。
また、上述の［式１］における基線長Ｄ、およびレンズの焦点距離ｆの値が環境温度により変化することで、測距精度が低下して、測距装置としての信頼線が損なわれるという問題も生じる。
かかる問題に対し、特許文献１には、測距対象物としての被写体の画像を取得する撮像手段を、結像光学系を構成する一対の結像レンズ（レンズアレイ）及び光センサアレイにより構成し、結像距離保持部材を兼ねたレンズアレイの保持部材と光センサアレイの保持部材とを同一材料（非晶質のシクロオレフィンポリマー等の吸湿性のないプラスチック）から形成することで、周囲の温度、湿度に起因する結像レンズ間とセンサアレイ間のずれをなくし測距精度の向上を図った測距装置が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１は、レンズアレイの保持部材とセンサアレイの保持部材の材料であるプラスチック材料（樹脂材料）の線膨張係数は、撮像素子（光センサ）材料と比較して、線膨張係数が一桁程度高くなるため、結像距離保持部材（レンズアレイ保持部材及びセンサアレイ保持部材）／撮像素子間の熱疲労損傷（温度変化によるダメージであり、クラック、剥がれが主なダメージとなる）を完全に除去することは出来なかった。
この熱疲労損傷により生じる歪は撮像素子の特性にも影響を及ぼしていた。
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、撮像レンズと撮像素子の線膨張係数に差がある場合でも、環境温度変化に強く信頼性の高いカメラユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、被写体で反射された光を結像する複数の撮像レンズと、前記被写体との対向部に前記各撮像レンズを保持する第１保持部を有し、前記第１保持部により保持される前記各撮像レンズを透過した光が夫々通過する複数の開口部を備える第１保持手段と、前記第１保持手段における前記第１保持部に対向する部位に接合されて、前記各開口部を通過した光が結像することにより前記被写体の画像が撮像される複数の撮像手段と、を備え、前記第１保持手段は、前記撮像手段の主材料と略同一の線膨張係数をもつ材料により形成され、前記各撮像レンズは、前記第１保持手段の前記第１保持部に非接着にて保持されているカメラユニットを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記のように構成したので、本発明によれば、周囲の温度に起因する測距精度の低下を抑制し、線膨張係数差の影響により生じる各部材間の剥がれや歪みの軽減を図ったカメラユニットを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に適用可能な三角測量による測距の基本原理を説明する図。
【図２】第１の実施形態にかかる測距装置の構成例を示す断面図。
【図３】第１の実施形態において撮像レンズ保持部材に撮像レンズを組み込むための構造を示す図。
【図４】第１の実施形態に係る測距装置における撮像部（カメラユニット）の製造工程を示す断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るカメラユニットの構成を示す断面図。
【図６】第２の実施形態において、撮像レンズ保持部材と結像距離保持部材に撮像レンズを組み込むための構造を示す図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る測距装置の構成を示す断面図。
【図８】第３の実施形態において、結像距離保持部材に撮像レンズを組み込むための構造を示す図。
【図９】本発明の第４の実施形態にかかる測距装置の構成を示す断面図。
【図１０】本発明の測距装置を用いたシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に適用可能な三角測量による測距の基本原理を説明する図である。
図１において、被写体１０１からの光を同一の光学系からなる２台のカメラ（第１のカメラ１０２ａ、第２のカメラ１０２ｂ）を配置して撮影する場合を考える。
第１のカメラ１０２ａと第２のカメラ１０２ｂは例えばベース基板１０６上に固定されており、それぞれの光軸が平行になるように配置されている。
第１のカメラ１０２ａでは第１のレンズ１０３ａを通して得た第１の被写体像１０７ａは、第１の被写体像上の同一点がδ１だけ光軸からずれて第１の撮像素子１０４ａに投影され、第１の撮像素子１０４ａ上の撮像領域にある多数の受光素子（画素）で受光され電気信号に変換される。
同様に、第２のカメラ１０２ｂでは、第２のレンズ１０３ｂを通して得た第２の被写体像１０７ｂは、被写体像上の同一点がδ２だけ光軸からずれて第２の撮像素子１０４ｂに投影され、第２の撮像素子１０４ｂ上の撮像領域にある多数の受光素子（画素）で受光され電気信号に変換される。
【０００９】
視差δ（δ１、δ２）は、２つの光軸を含む面内で２つの光軸に垂直な方向にずれとして生じる。よって、被写体１０１の矢印方向をプラス座標、その反対方向をマイナス座標とした場合、被写体像１０７ａはプラス方向にδ１だけずれ、被写体像１０７ｂはマイナス方向にδ２だけずれるので、δ＝δ１−（−δ２）で表すことが出来る。
［式１］Ｌ＝Ｄ・ｆ／δ
より、基線長Ｄ、およびレンズの焦点距離ｆは設計値であり既知であるから、視差δを検出すれば被写体までの距離Ｌを算出することができる。
【００１０】
以下に、上記したステレオ測距を行う測距装置に適用可能なカメラユニットの構成を瀬説明する。
なお、以下の実施例では、測距装置に用いる２つのカメラを有するステレオカメラユニットを例にあげて説明しているが、それに限らず、３つの以上カメラを備えた複眼カメラ、あるいは単一のカメラを有する単眼カメラにも適用可能であることは言うまでもない。
【００１１】
［第１の実施形態］
図２は、本発明の第１の実施形態にかかるカメラユニットの構成例を示す断面図である。
図２に示すカメラユニットは、図示しない測距用演算回路、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）を含む回路が設けられる電装基板１１６と、電装基板１１６上に設けた電極１１９上に実装された複数、例えば２つの固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）と、第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂの一面に設けられた撮像素子（第１の撮像素子１１４ａ、第２の撮像素子１１４ｂ）に被写体像を結像するための撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）と、撮像レンズを被写体側に有する保持部（第１保持部）１１３Ａに保持しつつ、撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）から固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）までの結像距離を保持するための部材である第１保持手段としての結像距離保持部材１１３と、結像距離保持部材１１３と共に撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）を挟み込んで固定する部材である第２保持手段としての撮像レンズ保持部材１１２と、を備えている。
【００１２】
図２において、結像距離保持部材１１３は、撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）と固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）における撮像素子１１４ａ、１１４ｂの形成面の間に設けられている。
第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂの各光軸中心は、撮像素子１１４ａ、１１４ｂの各中心と一致するように位置整合されている。
【００１３】
撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）としては、例えばガラスレンズ、樹脂レンズを用いることができる。なお、ガラスレンズは、樹脂レンズよりも高価でありコスト面では不利であるが、樹脂レンズと比較して線膨張係数が小さく、高い測定精度を確保する上で効果があるため、本発明の構成としては有利である。
なお、本実施形態では、撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）はガラス材をプレス成形し加工した。
第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂの光学ガラス材料は、例えば、株式会社住田光学ガラス社製のＫ−ＶＣ７８用いることが出来る。
もちろん、第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂはＫ−ＶＣ７８に限られたものではなく、光学ガラス材料であれば光学設計に応じて選択できる。
さらに、撮像レンズ保持部材１１２と結像距離保持部材１１３とは、同一部材よりなり、本実施形態では、共にシリコンを用いて作製されている。
【００１４】
また、撮像手段としての固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）において、撮像素子（第１の撮像素子１１４ａ、第２の撮像素子１１４ｂ）の受光部の反対側にはＴＳＶ（Through Silicon Via）をもって各撮像素子１１４ａ、１１４ｂの電極を引き出しており、その引き出した電極に半田ボール１１８を配している。
すなわち、固体撮像素子１１７（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）は、電装基板１１６上の電極１１９に半田ボール１１８を介してＳＭＴ（Surface Mount Technology）実装されている。
更に、半田ボール１１８による接合の信頼性確保を目的に、半田ボール１１８で接合した固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）と電装基板１１６の間にアンダーフィル剤１２０を形成している。
【００１５】
第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂにおいて、夫々第１の撮像素子１１４ａ、第２の撮像素子１１４ｂが撮像素子面を基準に同一平面上に一列に並んでおり、撮像素子１１４ａ、１１４ｂの中心間の距離が図１で説明した基線長Ｄとなるような距離をもって、配置されている。
固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）を用いることができるが、本実施形態ではＣＭＯＳを採用している。
【００１６】
また、２つの撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）は、それらの中心間距離が基線長Ｄ（図１）の距離となり、それぞれの光軸が撮像素子１１４ａ、１１４ｂの面に対して直交するように配置している。
また、上述の結像距離保持部材１１３は、第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂのバックフォーカスを規定できる厚さのシリコンウエハに第１の撮像レンズ１１１ａ、１１１ｂから固体撮像素子１１７ａ、１１７ｂまでの光路を確保するための２つの開口（貫通孔）１１３ａ、１１３ｂが備えている。
なお、開口１１３ａ、１１３ｂの中心と、第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂの各光軸とが一致するように構成されている。
結像距離保持部材１１３の材料には、固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）の主材料と同じくシリコンを採用している。
【００１７】
また、固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）には、撮像素子１１４ａ、１１４ｂの保護（キズ防止、ゴミの付着等）を目的に、撮像素子１１４ａ、１１４ｂの受光部側にカバーガラス１１５ａ、１１５ｂを設けている。
ここで用いるカバーガラス（カバーガラス１１５ａ、１１５ｂ）は、固体撮像素子１１７ａ、１１７ｂの線膨張係数に近い材料を用いることが好ましい。本実施例ではα＝４．５ｐｐｍ／℃の線膨張係数を持つＡＦ４５（ｓｈｏｔｔ製）を用いた。
結像距離保持部材１１３の材質を、（カバーガラス１１５を含む）固体撮像素子の線膨張係数と同一のシリコンにしているので、固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）と結像距離保持部材１１３との接合強度の確保が容易になり、部材間の線膨張係数差による熱疲労の軽減を図ることが出来る。
一対の撮像レンズと一対の撮像素子で挟み込んだ結像距離保持部材１１３の材質を撮像素子１１７の線膨張係数と略同一にすることで、結像距離保持部材／撮像素子間に生じる歪を低減でき、撮像素子の特性低下を回避できる。
それにより、このステレオカメラを用いた測距装置の信頼性が向上させることが出来る。
【００１８】
また、線膨張係数の小さいシリコンを結像距離保持部材１１３に適用しているため、基線長の環境温度依存は小さくなり、距離測定の環境温度依存を抑制することができる。
さらに、撮像レンズ保持部材１１２と結像距離保持部材１１３とは、可視光に対して不透明であるので、隣接するカメラ（撮像レンズ、結像距離保持部材、撮像素子の組み合わせ）同士での光のクロストークを防止することが出来る。
撮像レンズ保持部材１１２及び結像距離保持部材１１３を構成するシリコンは、可視光域に対して不透明なので、結像距離保持部材１１３に対して光遮蔽部材を別途設けなくとも、結像光束のクロストークを防止する光遮蔽部材として機能し、撮像レンズ保持部材１１２は絞りとして機能する。よって、遮光構造形成の製造工数の削減を図ることが出来る。
【００１９】
図３は、第１の実施形態において撮像レンズ保持部材に撮像レンズを組み込むための構造を示す図であり、（Ａ）は、撮像レンズを組み込む前の撮像レンズ保持部材の像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）、（Ｂ）は撮像レンズの像面側正面図、（Ｃ）は、撮像レンズを組み込んだ後の撮像レンズ保持部材の像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）である。
図３（Ａ）に示すように、撮像レンズ保持部材１１２の第２保持部１１２Ａには第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂの外形に沿った溝１１２ａ、１１２ｂが形成されており、その溝に、第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂをはめ込んで組み付ける。
なお、撮像レンズの外形に合った溝は、結像距離保持部材１１３側に形成し、その溝に撮像レンズをはめ込むようにしてもよい。また、撮像レンズ保持部材１１２、結像距離保持部材１１３の双方に、撮像レンズをはめ込むための溝を形成してもよい。
図３（Ｂ）に示すように、第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂのつばには、鍵ザキ１１１ｃが三ヶ所に設けられており、図３（Ｃ）に示す組付け時に、溝内で第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂが回転しないように設計されている。
この形状以外にも、第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂが回転しないよう自由に設計することができる。
【００２０】
図４は、第１の実施形態に係る測距装置における撮像部（カメラユニット）の製造工程を示す断面図である。
なお、図４において、図２と同じ構成要素には、図２と同じ参照符号を付している。
まず、図４（ａ）に示すような結像距離保持部材１１３を準備する。
結像距離保持部材１１３には２つの開口（貫通孔）１１３ａ、１１３ｂが形成されている。２つの開口１１３ａ、１１３ｂの中心間距離が基線長Ｄ（図１）の距離になるよう設計されている。なお、図２で説明したように、結像距離保持部材１１３の母材には、シリコン材を用いた。
上記のように、母材のシリコンは可視光域で不透明な部材なので、隣接する撮像素子１１４ａ、１１４ｂ間を遮光する遮光構造を兼ねることが出来る。そのため、別途遮光構造を作り込む必要がないため、製造コスト削減に繋がる。
【００２１】
次に、図４（ｂ）に示すように、結像距離保持部材１１３の開口１１３ａ、１１３ｂの中心に対して、第１の撮像素子１１４ａ、第の２の撮像素子１１４ｂの中心を位置整合して、固体撮像素子１１７ａ、１１７ｂを接着固定する。
固体撮像素子（第１の固体撮像素子１１７ａ、第２の固体撮像素子１１７ｂ）は、撮像素子（第１の撮像素子１１４ａ、第２の撮像素子１１４ｂ）の保護（キズ防止、ゴミの付着等）を目的に、撮像素子１１４ａ、１１４ｂの受光部側にカバーガラス１１５を設けており、結像距離保持部材１１３にはカバーガラス１１５の面（入射面）が接着固定されている。
【００２２】
また、固体撮像素子１１７ａ、１１７ｂは撮像素子１１４ａ、１１４ｂの反対側へＴＳＶ（Through Silicon Via）によって引き出し電極が形成されており、その電極表面には上述の半田ボール／ＢＧＡ（Ball Grid Array）１１８が形成されている。
ＢＧＡ１１８は、例えば鉛を含有しない、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）系の合金を用いることが出来る。
合金の成分としては、Ｓｎ−３０％Ａｇ−０．５％Ｃｕが主流であるが、銀の含有量が多くなるとコストアップに繋がるため、コストを抑えるために低銀組成のＳｎ−１０％Ａｇ−０．７％Ｃｕ、Ｓｎ−０．３％Ａｇ−０．７％Ｃｕ、Ｓｎ−０．１％Ａｇ−０．７％Ｃｕなどを用いても構わない。
【００２３】
次に、図４（ｃ）に示すように、結像距離保持部材１１３上へ第１の撮像レンズ１１１ａ、１１１ｂを置き、撮像レンズ保持部材１１２を結像距離保持部材１１３上に接着することによって蓋をする。
図４（ｂ）乃至図４（ｃ）に示した、貼り合わせ工程では２７０℃程度の非鉛系リフロー工程に耐え得る接着剤が好ましく、耐熱エポキシ接着剤、変性シリコーン系接着剤等が適している。ここでは高耐熱性エポキシ接着剤であるアレムコボンド５７０（米国アレムコプロダクツ社）を用いた。
アレムコボンド５７０は耐熱上限が３１６℃で一液性の接着剤である。非鉛系リフローに耐え、一液性が故に取扱が容易な点で生産性の高い材料である。接着剤の厚みは０．２ｍｍに調整した。
【００２４】
最後に、図４（ｄ）に示すように、図４（ｃ）で出来た部品におけるＢＧＡ１１８を、電装基板１１６上の撮像素子基板電極パッド１１９に位置整合し、リフロー炉に通すことで電気的接続を行った。
更に、電気接続部の信頼性向上のために、アンダーフィル剤１２０を流し込みＢＧＡ１１８の周辺を固定した。これも、図２において説明したとおりである。
なお、本実施形態において、結像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）は、撮像レンズ保持部材１１２や結像距離保持部材１１３に接着固定していない。
図３で説明したように、結像レンズを、撮像レンズ保持部材１１２に設けた溝１１２ａ、１１２ｂ（あるいは、結像距離保持部材１１３に設けた溝）の中にはめ込んだ状態で、撮像レンズ保持部材１１２を結像距離保持部材１１３に貼り付けることによって、結像距離保持部材１１３と撮像レンズ保持部材１１２との間に、撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）を保持する。
本実施形態では、撮像レンズ（第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂ）を、撮像レンズ保持部材１１２や結像距離保持部材１１３に接着していないので、これらの部材１１２、１１３と撮像レンズとの材料の違いに起因した線膨張係数差により生じる、レンズ歪の発生を抑制することが出来る。
【００２５】
また、上記のように線膨張係数が異なる撮像レンズ１１１ａ、１１１ｂと結像距離保持部材１１３は接着接合しなくて良い構造をとっているので、周囲の温度（環境温度変化）によるに起因する撮像レンズ／結像距離保持部材間の歪みの発生や、剥離防止を図ることが出来る。
また、第１の実施形態では、２つの撮像レンズ、すなわち第１の撮像レンズ１１１ａ、第２の撮像レンズ１１１ｂを物理的に分離し、且つ、撮像レンズ保持部材１１２と結像距離保持部材１１３との間に（接着せず）挟み込んでいるため、撮像レンズ間の距離の環境温度変化は、撮像レンズ保持部材１１２と結像距離保持部材１１３の線膨張係数で決定される。
そして、線膨張係数の小さいシリコンを撮像レンズ保持部材１１２と結像距離保持部材１１３の双方に適用しているため、基線長Ｄの環境温度依存が小さくなり、距離測定の環境温度依存を抑制することが出来、測定精度の向上を図ることが出来る。
それに加えて、２つの撮像レンズを物理的に分断して個々の２つのレンズにして組み付けているため、線膨張係数の違う材料を用いても部材間で生じる温度変化による影響は無視できる。
【００２６】
レンズアレイではなく物理的に分離（独立）した２つの単レンズを用いた効果について、図１、図２に基づいて詳しく説明する。
例えば、図２の例において、一対の撮像レンズ１１１ａ、１１１ｂの基線長Ｄを５ｍｍ、各レンズの口径Φを１ｍｍとすると、２つの撮像レンズが一体（レンズアレイ）の場合はレンズ列方向が６ｍｍ以上の長さになる。
撮像レンズ１１１ａ、１１１ｂと結像距離保持部材１１３との接合面長尺長さＡを６ｍｍ、結像距離保持部材１１３の線膨張係数α１を３ｐｐｍ／℃、撮像レンズの線膨張係数α２を７０ｐｐｍ／℃とした時、温度変化Δｔが１０℃あった場合、下記の［式２］と［式３］より、２つの撮像レンズが一体の場合は温度変化Δｔが１０℃で約４μｍの差が生じることになる。
［式２］Ａ×α１×Δｔ＝０．１８μｍ
［式３］Ａ×α２×Δｔ＝４．２μｍ
一方、２つの撮像レンズが物理的に分断された単レンズにした場合は、レンズ列方向の長さはレンズ口径Φの長さで１ｍｍ以上の長さになる。
【００２７】
撮像レンズ１１１ａ、１１１ｂと、結像距離保持部材１１３の接合面長尺長さＡを１ｍｍ、結像距離保持部材の線膨張係数α１を３ｐｐｍ／℃、撮像レンズの線膨張係数α２を７０ｐｐｍ／℃とした時、温度変化Δｔが１０℃あった場合、
下記の［式４］と［式５］より、２つの撮像レンズが物理的に分断された単レンズにした場合は温度変化Δｔが１０℃で０．６７μｍの差が生じることになる。
［式４］Ａ×α１×Δｔ＝０．０３μｍ
［式５］Ａ×α２×Δｔ＝０．７μｍ
よって、温度変化Δｔが１０℃の時、撮像レンズと結像距離保持部材の長さの差が、２つの撮像レンズが一体の場合は約４μｍだったのに対して、２つの撮像レンズが物理的に分断された単レンズにした場合は０．６７μｍになることが判る。
【００２８】
２つの撮像レンズが物理的に分離され、結像距離保持部材にて保持されることで、２つの撮像レンズ間距離の温度特性は、結像距離保持部材１１３の温度特性でほぼ決定される。
その結像距離保持部材の線膨張係数は、本実施形態では撮像素子の線膨張係数と略同一の約３〜５ｐｐｍ／℃であり、上述した特許文献１におけるプラスチック材料（樹脂材料）の線膨張係数と比較して一桁程小さくなる。従って、一対の結像レンズ間距離の周囲の温度に起因する変化は小さくでき、測距精度の向上を図ることが出来る。
【００２９】
（１）測距精度の向上について
特許文献１では結像レンズと、結像レンズの保持部材と、光センサアレイの保持部材を吸湿性のないプラスチックからなる同一材料により形成すると記載されている。吸湿性のないプラスチックとしては、非晶質のシクロオレフィンポリマーを用いると記載されている。
よって、基線長Ｄ（図１参照）の環境温度変化による測距精度は結像レンズの保持部材と、光センサアレイの保持部材の線膨張係数で決まる。非晶質のシクロオレフィンポリマーの線膨張係数は一般に約７０ｐｐｍ／℃である。
例えば、一対の第１のレンズ１０３ａ、第２のレンズ１０３ｂの基線長Ｄを５ｍｍ、第１のレンズ１０３ａ、第２のレンズ１０３ｂの中心から被写体までの距離Ｌを５ｍ、第１のレンズ１０３ａ、第２のレンズ１０３ｂの焦点距離ｆを５ｍｍとすると、［式１］から視差δは、
［式６］δ＝Ｄ・ｆ／Ｌ＝５μｍ
となる。
【００３０】
すなわち、この測距装置では、５μｍの視差δが検出されたときに、距離Ｌを５ｍと認識する。
例えば、上述の特許文献１のように結像距離保持部材にプラスチックを用いた場合は、プラスチックの線膨張係数αが７０ｐｐｍ／℃であるとすると、温度変化Δｔが１０℃あった場合、
［式７］Ｄ×α×Δｔ＝３．５μｍ
となり、視差が３．５μｍ変化したのと同等になる。
この結果、温度変化が１０℃あると同じ距離５ｍを測距しても７０％（＝３．５μｍ／５μｍ）もの大きな測距誤差が発生することになる。
【００３１】
一方、本発明の場合、結像距離保持部材１１３（特許文献１の結像レンズの保持部材と、光センサアレイの保持部材の位置に相当）が撮像素子の線膨張係数と略同一であり、３〜５ｐｐｍ／℃になるので、従来例と比較して線膨張係数は小さくできるため測定精度の環境温度変化依存は軽減でき、高精度に距離測定が出来る。
本発明のように結像距離保持部材１１３に撮像素子（第１の撮像素子１０４ａ、第２の撮像素子１０４ｂ）の線膨張係数と略同一の材料を用いた場合は、線膨張係数αが３ｐｐｍ／℃であるとすると、温度変化Δｔが１０℃あった場合、
［式８］Ｄ×α×Δｔ＝０．１５μｍ
となり、視差が０．１５μｍ変化したと同等になる。
この結果、温度変化が１０℃あると同じ距離５ｍを測距しても３％（＝０．１５μｍ／５μｍ）の測距誤差で収まることになる。
さらに、撮像素子よりも線膨張係数が大きい撮像レンズ（ガラスレンズまたはプラスチックレンズ）は物理的に分離した２つの単レンズを用いていることで、レンズ間距離の温度依存性は結像距離保持部材の線膨張係数でほぼ決まる構造なので、測定精度の向上を図れる。
【００３２】
（２）線膨張係数差の影響により生じる各部材間の剥がれの軽減について
上述の特許文献１では、結像レンズと、結像レンズの保持部材と、光センサアレイの保持部材を吸湿性のないプラスチックからなる同一材料により形成されている。また、吸湿性のないプラスチックとしては、非晶質のシクロオレフィンポリマーを用いている。
光センサアレイはＣＣＤなので、シリコンウエハ上に作られることから、その線膨張係数は約３ｐｐｍ／℃になる。
非晶質のシクロオレフィンポリマーには耐熱ポリカーボネート、ゼオネックス（登録商標）などがある。それらの線膨張係数は約７０ｐｐｍ／℃で、光センサアレイの母材の線膨張係数と比較して約２０倍大きい。
そのため、部材間の線膨張係数差が大きいと、熱疲労損傷を受けることになる。熱膨張係数の異なる部品から構成されるデバイスでは、温度変化に伴う熱応力の問題を避けることができない。熱変形を抑えるために拘束を強めると大きな応力が働き、構造的に弱い所から破壊が始まる。逆に拘束を弱くするとレンズと固体撮像素子間の位置ズレが発生し、計測再現性が得られなくなる問題や拘束の弱い所から破壊が始まる問題が生じる。
【００３３】
本発明は結像距離保持部材（特許文献１の結像レンズの保持部材と、光センサアレイの保持部材の位置に当る）を撮像素子の線膨張係数と略同一にすることで、結像距離保持部材と撮像素子間での熱疲労損傷を軽減している。
さらに、撮像素子よりも線膨張係数が大きい撮像レンズ（ガラスレンズまたはプラスチックレンズ）は物理的に分離した２つの単レンズを用いていることで、レンズ間距離の温度依存性は結像距離保持部材の線膨張係数でほぼ決まる構造なので、測定精度の向上を図れる。
但し、撮像レンズと結像距離保持部材とは線膨張係数差が大きいため、物理的に分離した２つの単レンズを用いて熱疲労損傷の軽減を図っている。それに加えて、撮像レンズの外形形状に合わせて落とし込む形状をもった撮像レンズ保持部材と結像距離保持部材で保持して、撮像レンズと結像距離保持部材は接着固定していないので、環境温度変化による部材間の剥離を回避できる。
【００３４】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係るカメラユニットの構成を示す断面図である。
本実施形態では、結像距離保持部材、撮像レンズ保持部材にセラミックを採用している。
固体撮像素子２１７（第１の固体撮像素子２１７ａ、第２の固体撮像素子２１７ｂ）は、２つの撮像素子２１４ａ、２１４ｂが撮像素子面を基準に同一平面上に一列に並んでおり、その撮像素子中心間距離が基線長になるよう距離を置いて配置されている。
固体撮像素子（第１の個体撮像素子２１７ａ、第２の個体撮像素子２１７ｂ）としては、図２に示した第１の実施形態と同様に、ＣＣＤやＣＭＯＳを用いることができるが、本実施例ではＣＭＯＳを採用している。
２つの撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）は、中心間距離を基線長Ｄ（図１）の距離とし、各撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）の光軸が撮像素子（第１の撮像素子２１４ａ、第２の撮像素子２１４ｂ）の面に対して直交するように配置している。
【００３５】
撮像レンズ２１１ａ、２１１ｂとしては、例えばガラスレンズ、樹脂レンズを用いることができることは第１の実施形態と同様である。
第１保持手段としての結像距離保持部材２１３は、被写体側の第１保持部２１３Ａに配置した撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）から固体撮像素子（第１の固体撮像素子２１７ａ、第２の固体撮像素子２１７ｂ）までの結像距離を保持するための結像距離保持部材であり、撮像レンズの各光軸をそれぞれ中心とする開口（貫通孔）２１３ａ、２１３ｂを備えている。
【００３６】
また、結像距離保持部材２１３は、撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）に対して被写体とは反対側の像面側と固体撮像素子（第１の固体撮像素子２１７ａ、第２の固体撮像素子２１７ｂ）の撮像素子２１４ａ、２１４ｂの形成面の間に設けられている。
撮像レンズ保持部材２１２は、撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）上に位置し、像面側の第２保持部２１２Ａにおいて、結像距離保持部材２１３と共に、撮像レンズを挟み込んでいる。
撮像レンズ保持部材２１２の具体的な構造は、図３に示した第１の実施形態の撮像レンズ保持部材１１２と同様である。
本実施例では、撮像レンズ保持部材２１２に炭化珪素（ＳｉＣ）系のセラミックス材料を適用した。
【００３７】
原子間の結合力が強い共有結合材料である炭化珪素（ＳｉＣ）系及び窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）系のセラミックス材料は、炭化珪素（ＳｉＣ）系のセラミックス材料が３〜４ｐｐｍ／℃、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）のセラミックス材料が２〜３ｐｐｍ／℃の線膨張係数を持つものが多く製品化されており、固体撮像素子（第１の固体撮像素子２１７ａ、第２の固体撮像素子２１７ｂ）の線膨張係数と略同一にできるため、結像距離保持部材２１３の材料としては適している。
撮像素子と結像距離保持部材との接合強度の確保が容易になり、部材間の線膨張係数差による熱疲労の軽減が図れる。
基線長の環境温度依存は小さくなり、距離測定の環境温度依存を抑制できる。そのため、測距装置の信頼性が向上する。
なお、固体撮像素子（第１の固体撮像素子２１７ａ、第２の固体撮像素子２１７ｂ）の主材料であるシリコンウエハの線膨張係数は約３ｐｐｍ／℃であり、固体撮像素子のカバーガラスに使用されている材料はｓｈｏｔｔ社製のＡＦ４５で、その線膨張係数は４．５ｐｐｍ／℃である。
【００３８】
また、炭化珪素系、窒化珪素系のセラミックスは可視光域に対して不透明であり、この材料自体が光遮蔽効果を有しており、新たにクロストークを防止する光遮蔽部材を付与する必要が無い。よって、遮光構造形成の製造工数の削減、コストの削減が図れる。
固体撮像素子（第１の固体撮像素子２１７ａ、第２の固体撮像素子２１７ｂ）は撮像素子（第１の撮像素子２１４ａ、第２の撮像素子２１４ｂ）の保護（キズ防止、ゴミの付着等）を目的に、撮像素子２１４（第１の撮像素子２１４ａ、第２の撮像素子２１４ｂ）の受光部側にカバーガラス２１５を設けている。
また、撮像素子（第１の撮像素子２１４ａ、第２の撮像素子２１４ｂ）の受光部の反対側にはＴＳＶ（Through Silicon Via）をもって各撮像素子２１４ａ、２１４ｂの電極を引き出しており、その引き出した電極に半田ボール２１８ａ、２１８ｂを配している。
電装基板２１６は、測距用演算回路、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）を含む回路が設けられている。電装基板２１６上の電極２１９には、固体撮像素子２１７ａ、２１７ｂが半田ボール２１８ａ、２１８ｂを介してＳＭＴ（Surface Mount Technology）実装している。更には半田ボール２１８ａ、２１８ｂ接合の信頼性確保を目的にアンダーフィル剤２２０を半田ボール２１８ａ、２１８ｂで接合した固体撮像素子２１７ａ、２１７ｂと電装基板２１６の間に形成する。
【００３９】
図６は、第２の実施形態において、撮像レンズ保持部材と結像距離保持部材に撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）を組み込むための構造を示す図であり、（Ａ）は、撮像レンズを組み込む前の撮像レンズ保持部材の像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）、（Ｂ）は撮像レンズの像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）、（Ｃ）は、撮像レンズ２１１を組み込む前の結像距離保持部材２１３の像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）、（Ｄ）は、撮像レンズ２１１を組み込んだ後の、カメラユニット要部の像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）である。
図６（Ａ）に示すように、撮像レンズ保持部材２１２と結像距離保持部材２１３には撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）の外形に沿った溝２１２ａ、２１２ｂが形成されており、その溝２１２ａ、２１２ｂに第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂをはめ込んで組み付ける。
第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂのつばには、鍵ザキ２１１ｃが三ヶ所に設けられており、撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）が、溝２１２ａ、２１２ｂ内で回転しないように設計されている。
【００４０】
この形状以外にも、撮像レンズ（第１の撮像レンズ２１１ａ、第２の撮像レンズ２１１ｂ）が回転しないよう自由に設計することができる。
なお、撮像レンズの外形に合った溝は、結像距離保持部材２１３の第１保持部２１３Ａ側に形成しても、撮像レンズ保持部材２１２の第２保持部２１２Ａ側に形成してもよく、さらに、撮像レンズ保持部材２１２、結像距離保持部材２１３の双方に撮像レンズをはめ込むための溝を形成してもよい。
【００４１】
［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る測距装置の構成を示す断面図である。
本実施形態では、撮像レンズ保持部材３１２と結像距離保持部材３１３にガラス材料を採用している。
固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）は、２つの撮像素子３１４ａ、３１４ｂが一列に並んでおり、その撮像素子中心間距離が基線長Ｄ（図１）に値する構成をとっている。
２つの撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）は、中心間距離を基線長Ｄの距離とし、各撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）の光軸は各撮像素子（第１の撮像素子３１４ａ、第２の撮像素子３１４ｂ）に略直交し、且つ互いに平行となるように配置している。
撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）としては、例えばガラスレンズ、樹脂レンズを用いることができる。
撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）に対して、被写体側に、撮像レンズ保持部材としてのアパーチャ３１２が設けられている。
結像距離保持部材は、撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）から、固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）までの結像距離を保持するための部材であり、各撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）の各光軸をそれぞれ中心とする開口（貫通孔）３１３ａ、３１３ｂを備えている。
また、結像距離保持部材３１３は、各撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）に対して、被写体とは反対側の像面側と固体撮像素子３１７ａ、３１７ｂの撮像素子３１４ａ、３１４ｂの形成面の間に設けられている。
【００４２】
図８は、第３の実施形態において、結像距離保持部材に撮像レンズを組み込むための構造を示す図であり、（Ａ）は、撮像レンズを組み込む前の結像距離保持部材の像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）、（Ｂ）は、撮像レンズの像面側正面図、（Ｃ）は、撮像レンズを組み込んだ後の結像距離保持部材の像面側正面図（ａ）及びＡ−Ａ’断面図（ｂ）である。
図８（Ａ）に示すように、結像距離保持部材３１３における被写体側の第１保持部３１３Ａには撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）の外形に沿った溝３１３ｃ、３１３ｄが形成されおり、その溝３１３ｃ、３１３ｄに、撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）をはめ込んで組み付ける。
図８（Ｂ）に示すように、撮像レンズ３１１ａ、３１１ｂのつばには鍵ザキ３１１ｃが三ヶ所に設けられており、溝３１３ｃ、３１３ｄ内で撮像レンズ３１１ａ、３１１ｂが回転しないように設計されている。
この形状以外にも、撮像レンズ３１１ａ、３１１ｂが回転しないよう自由に設計することができる。
なお、撮像レンズの外形に合った溝は、結像距離保持部材３１３の第１保持部３１３Ａ側に形成しても、撮像レンズ保持部材３１２の第２保持部３１２Ａ側に形成してもよく、さらに、撮像レンズ保持部材３１２、結像距離保持部材３１３の双方に撮像レンズをはめ込むための溝を形成してもよい。
【００４３】
第２保持手段としての撮像レンズ保持部材（アパーチャ）３１２は、像面側の第２保持部３１２Ａにおいて、結像距離保持部材２１３と共に撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）を挟み込んでいる。
なお、撮像レンズ保持部材３１２及び結像距離保持部材３１３の材料としては、テンパックスガラスまたはパイレックス(登録商標）ガラスが適している。
テンパックスガラスは３．２ｐｐｍ／℃、パイレックス(登録商標）ガラスは３．７ｐｐｍ／℃の線膨張係数を持ち、固体撮像素子３１７ａ、３１７ｂの線膨張係数と略同一とすることが出来る。
本実施形態では結像距離保持部材３１３の母材３１３−１にテンパックスガラスを用いた。
【００４４】
結像距離保持部材３１３の母材３１３−１はテンパックスガラス、パイレックス(登録商標）ガラスの他に、同様の線膨張係数を有することからＡＦ４５、ＡＦ３２も適用可能である。
ガラスのように可視光域で透明な母材３１３−１からなる結像距離保持部材３１３には、撮像素子３１４ａ、３１４ｂ間のクロストークを抑制する手段として、光遮蔽機能が必要になる。
本実施形態では、結像距離保持部材３１３の母材３１３−１に光遮蔽膜３１３−２を付加することで、クロストークの抑制を図っている。
光遮蔽膜３１３−２はクロムやニッケルの金属膜を成膜して形成する。成膜方法としては真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法などが有効である。特に膜の密着性を確保する上でメッキ法がより実用的である。
撮像レンズ保持部材（アパーチャ）３１２の母材３１２−１には、結像距離保持部材３１３の母材３１３−１と同じ材料のテンパックスガラスを用いた。
結像距離保持部材の場合と同様に、撮像レンズ保持部材３１２の母材３１２−１としてはテンパックスガラス、パイレックス(登録商標）ガラスの他にＡＦ４５、ＡＦ３２も、その線膨張係数から適用可能である。また、結像距離保持部材３１３の母材３１３−１と異なる材料でも何ら問題はない。
【００４５】
結像距離保持部材３１３同様に撮像レンズ保持部材３１２の母材３１２−１にも光遮蔽膜３１２−２を形成して、クロストークを抑制するための光遮蔽機能を持たせた。
撮像レンズ保持部材３１２の光遮蔽膜３１２−２はクロムやニッケルの金属膜を成膜して形成する。成膜方法としては真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法などが有効である。特に膜の密着性を確保する上でメッキ法がより実用的である。
本実施形態では撮像レンズ保持部材３１２と結像距離保持部材３１３の接着面には光遮蔽膜３１２−２、３１３−２は形成せずに、ガラス面で接着している。この手法には、レーザー溶着装置を使って容易に接合できるメリットがある。
撮像レンズ保持部材３１２と結像距離保持部材３１３の接着面に光遮蔽膜３１２−２、３１３−２を設けて、接着剤で接合しても使用上問題ないことは既にわかっている。
固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）は撮像素子（第１の撮像素子３１４ａ、第２の固体撮像素子３１４ｂ）の保護（キズ防止、ゴミの付着等）を目的に、撮像素子の受光部側にカバーガラス３１５を設けている。また、撮像素子（第１の撮像素子３１４ａ、第２の固体撮像素子３１４ｂ）の受光部の反対側にはＴＳＶ（Through Silicon Via）をもって固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）の電極を引き出しており、その引き出した電極に半田ボール３１８ａ、３１８ｂを配している。
電装基板３１６は、測距用演算回路、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）を含む回路が設けられている。電装基板３１６上の電極３１９には、固体撮像素子３１７ａ、３１７ｂが半田ボール３１８ａ、３１８ｂを介してＳＭＴ（Surface Mount Technology）実装している。更には半田ボール３１８ａ、３１８ｂ接合の信頼性確保を目的にアンダーフィル剤２２０を半田ボール３１８ａ、３１８ｂで接合した固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）と電装基板３１６の間に形成する。
【００４６】
ガラス（パイレックス(登録商標）ガラス、テンパックスガラス、ＡＦ４５、ＡＦ３２）は固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）の線膨張係数と略同一にできるので、撮像素子と結像距離保持部材との接合強度の確保が容易になり、部材間の線膨張係数差による熱疲労の軽減を図ることが出来る。そのため、測距装置の信頼性が向上する。
結像距離保持部材３１３の線膨張係数を、固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）の線膨張係数と略同一にできるため、撮像レンズ（第１の撮像レンズ３１１ａ、第２の撮像レンズ３１１ｂ）及び固体撮像素子（第１の固体撮像素子３１７ａ、第２の固体撮像素子３１７ｂ）と結像距離保持部材３１３との接合強度の確保が容易になり、部材間の線膨張係数差による熱疲労の軽減が図れることで測距装置の信頼性が向上する。
２つの撮像レンズを繋ぐ結像距離保持部材と撮像レンズ保持部材に線膨張係数の小さいガラス（パイレックス(登録商標）ガラス、テンパックスガラス、ＡＦ４５、ＡＦ３２）を適用しているため、基線長の環境温度依存は小さくなり、距離測定の環境温度依存を抑制できる。
【００４７】
［第４の実施形態］
図９は、本発明の第４の実施形態にかかる測距装置の構成を示す断面図である。
図９に示すように、本実施形態では、２つの固体撮像素子４１７ａ、４１７ｂが、物理的に分離されている電装基板４１６上に実装されている。
２つの撮像レンズ（第１の撮像レンズ４１１ａ、第２の撮像レンズ４１１ｂ）は中心間距離が基線長の距離とし、各撮像レンズ４１１ａ、４１１ｂの光軸は撮像素子４１４ａ、４１４ｂに略垂直でお互い平行になうよう配置している。撮像レンズ（第１の撮像レンズ４１１ａ、第２の撮像レンズ４１１ｂ）としては、例えばガラスレンズ、樹脂レンズを用いることができる。
結像距離保持部材４１３は、撮像レンズ（第１の撮像レンズ４１１ａ、第２の撮像レンズ４１１ｂ）から固体撮像素子（第１の固体撮像素子４１７ａ、第２の固体撮像素子４１７ｂ）までの結像距離を保持するための部材であり、撮像レンズ４１１ａ、４１１ｂの各光軸がそれぞれの中心となす開口（貫通孔）４１３ａ、４１３ｂを備える。
結像距離保持部材４１３は撮像レンズ（第１の撮像レンズ４１１ａ、第２の撮像レンズ４１１ｂ）と固体撮像素子４１７の撮像素子（第１の撮像素子４１４ａ、第２の撮像素子４１４ｂ）形成面の間に設けられている。結像距離保持部材４１３としては固体撮像素子４１７ａ、４１７ｂの主材料と同じシリコンを採用している。
【００４８】
固体撮像素子（第１の固体撮像素子４１７ａ、第２の固体撮像素子４１７ｂ）の主材料はシリコンの他に第二の実施例で適用したセラミックス材料（炭化珪素（ＳｉＣ）系材料、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）系材料等）や、第三の実施例で適用したガラス材料（テンパックスガラス、パイレックス(登録商標）ガラス、ＡＦ４５、ＡＦ３２等）である。
撮像レンズ保持部材４１２は、撮像レンズ（第１の撮像レンズ４１１ａ、第２の撮像レンズ４１１ｂ）上に位置し、結像距離保持部材４１３と共に撮像レンズ４１１ａ、４１１ｂを挟み込んでいる。
固体撮像素子（第１の固体撮像素子４１７ａ、第２の固体撮像素子４１７ｂ）は、撮像素子（第１の撮像素子４１４ａ、第２の撮像素子４１４ｂ）の保護（キズ防止、ゴミの付着等）を目的に、撮像素子（第１の撮像素子４１４ａ、第２の撮像素子４１４ｂ）の受光部側にカバーガラス４１５を設けている。また、撮像素子（第１の撮像素子４１４ａ、第２の撮像素子４１４ｂ）の受光部の反対側にはＴＳＶ(Through Silicon Via）をもって各撮像素子（第１の撮像素子４１４ａ、第２の撮像素子４１４ｂ）の電極を引き出しており、その引き出した電極に半田ボール４１８ａ、４１８ｂを配している。
【００４９】
電装基板４１６は、測距用演算回路、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）を含む回路が設けられている。電装基板４１６上の電極４１９には、固体撮像素子４１７ａ、４１７ｂが半田ボール４１８ａ、４１８ｂを介してＳＭＴ（Surface Mount Technology）実装している。更には半田ボール４１８ａ、４１８ｂ接合の信頼性確保を目的にアンダーフィル剤２２０を半田ボール４１８ａ、４１８ｂで接合した固体撮像素子４１７ａ、４１７ｂと電装基板４１６の間に形成する。
尚、電装基板４１６は、撮像素子４１４ａ、４１４ｂの引き出し電極間で少なくとも分離されている。
本実施例では２つの固体撮像素子４１７ａ、４１７ｂを実装する位置の中間にスリット（切り込み）を入れた電装基板４１６を採用している。電装基板４１６は二股に分かれた物でも良い。
電装基板４１６が２つの固体撮像素子４１７ａ、４１７ｂに対応する電極パッド間４１９で物理的に分離しているので、固体撮像素子４１７ａ、４１７ｂ及び結像距離保持部材４１３との線膨張係数差による半田ボール４１８ａ、４１８ｂへかかる歪を少なくすることが出来る。よって、製造歩留、信頼性が向上する。
【００５０】
図１０は本発明の測距装置を用いたシステム構成図である。
本システムは、電装基板１００１、カメラＡ１００２、カメラＢ１００３、処理基板１００４、ＰＣ１００５、外部通信部１００６から構成されている。
電装基板１００１は、カメラＡ１００２、カメラＢ１００３から電気信号を引き出す基板である。
カメラＡ１００２、カメラＢ１００３はステレオカメラの左目、右目に当たるカメラである。
【００５１】
処理基板（視差演算手段）１００４は、カメラＡおよびカメラＢで撮影された画像を受信し、寸法判定をするための演算、主に画像処理を行う。
ＰＣ１００５は処理基板１００４と通信可能であり、画像処理のパラメータの指定や撮影された画像や処理基板１００４で処理された画像を表示する。ＰＣの代わりにタッチパネル式の専用端末などを用意してもよい。
外部通信部１００６は処理基板１００４と通信を行う。例えば、撮影トリガーを処理基板１００４に与える、処理基板１００４の動作状態を監視する、処理基板１００４から判定結果を受け取ることなどが可能である。一般に外部通信部１００６はＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と接続される。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  被写体、１０２ａ、１０２ｂ  カメラ、１０３ａ、１０３ｂ  レンズ、１０４ａ、１０４ｂ  撮像素子、１０６  ベース基板、１０７ａ、１０７ｂ  被写体像、１１１ａ、１１１ｂ  撮像レンズ、１１１ｃ  鍵ザキ、１１２  撮像レンズ保持部材、１１２ａ  溝、１１３  結像距離保持部材、１１３ａ  開口、１１４ａ、１１４ｂ  撮像素子、１１５ａ、１１５ｂ  カバーガラス、１１６  電装基板、１１７ａ、１１７ｂ  固体撮像素子、１１８ａ、１１８ｂ  半田ボール、１１９  撮像素子基板電極パッド、１２０  アンダーフィル剤、２１１ａ、２１１ｂ  撮像レンズ、２１１ｃ  鍵ザキ、２１２  撮像レンズ保持部材、２１２ａ  溝、２１３  結像距離保持部材、２１４ａ、２１４ｂ  撮像素子、２１５ａ、２１５ｂ  カバーガラス、２１６  電装基板、２１７ａ、２１７ｂ  固体撮像素子、２１８ａ、２１８ｂ  半田ボール、２１９  電極、２２０  アンダーフィル剤、３１１ａ  撮像レンズ、３１１ｂ  撮像レンズ、３１１ｃ  鍵ザキ、３１２  アパーチャ、３１２−１  母材、３１２−２  光遮蔽膜、３１３  結像距離保持部材、３１３−１、母材、３１３−２  光遮蔽膜、３１３ｃ  溝、３１４ａ、３１４ｂ  撮像素子、３１５ａ、３１５ｂ  カバーガラス、３１６  電装基板、３１７ａ、３１７ｂ  固体撮像素子、３１８ａ、３１８ｂ  半田ボール、３１９  電極、４１１ａ、４１１ｂ  撮像レンズ、４１２  撮像レンズ保持部材、４１３  結像距離保持部材、４１４ａ、４１４ｂ  撮像素子、４１５ａ、４１５ｂ  カバーガラス、４１６  電装基板、４１７ａ、４１７ｂ  固体撮像素子、４１８ａ、４１８ｂ  半田ボール、４１９  電極、１００１  電装基板、１００２  カメラＡ、１００３  カメラＢ、１００４  処理基板、１００５  ＰＣ、１００６  外部通信部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開平１１−２８１３５１号公報
【図１】
2014002222.tif 000003
【図２】
2014002222.tif 000004
【図３】
2014002222.tif 000005
【図４】
2014002222.tif 000006
【図５】
2014002222.tif 000007
【図６】
2014002222.tif 000008
【図７】
2014002222.tif 000009
【図８】
2014002222.tif 000010
【図９】
2014002222.tif 000011
【図１０】
2014002222.tif 000012