(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３．１３ｍｍの厚みを有する印刷回路基板を含む共通基板と、
上記共通基板の平坦面に固定され且つ当該平坦面に対し所定位置に保持される少なくとも２個の半導体イメージャと、
少なくとも１本のレールを含むレールシステムと、を備え、
上記レールシステムが、当該レールシステムを固定可能な構成を有する実装構造の上方に上記共通基板が保持されている状態で、当該共通基板の少なくとも二縁を受容可能であり且つ長さ方向及び幅方向に沿った膨張を可能とする構成である、
ステレオ測距システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、上記少なくとも２個の半導体イメージャが２個のカメラを有し、各カメラが、イメージャチップと、少なくとも１個のレンズをそのイメージャチップに対し保持するレンズホルダと、を備え、各カメラが、上記共通基板に個別的に固定されているシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムであって、上記少なくとも２個の半導体イメージャが少なくとも２個のウェハスケールカメラであるシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムであって、上記共通基板が、約マイナス２０℃〜約５０℃の温度範囲内でサイズ変化及び形状変化に抗するよう構成されているシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムであって、上記回路基板が繊維強化樹脂から作成されているシステム。
【請求項６】
平坦面を有し且つ補剛素材を含み、その補剛素材が自共通基板内の他素材と略同じ熱膨張係数を有する共通基板と、
上記共通基板の平坦面に固定され且つ当該平坦面に対し所定位置に保持される少なくとも２個の半導体イメージャと、
少なくとも１本のレールを含むレールシステムと、を備え、
上記レールシステムが、当該レールシステムを固定可能な構成を有する実装構造の上方に上記共通基板が保持されている状態で、当該共通基板の少なくとも二縁を受容可能であり且つ長さ方向及び幅方向に沿った膨張を可能とする構成である、
ステレオ測距システム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムであって、上記レールシステムが少なくとも２本のレールを備え、上記共通基板の縁を受容するチャネルが各レールにより画定されるシステム。
【請求項８】
請求項６記載のシステムであって、上記レールシステムが、上記少なくとも１本のレールを上記実装構造に固定可能な構成を有するファスナを備えるシステム。
【請求項９】
請求項６記載のシステムであって、上記共通基板が少なくとも１個の開口を有し、その開口が、上記実装構造から延びるピンを受容すること、ひいては当該共通基板を上記少なくとも２本のレール内に保つのを助けることが可能な構成であるシステム。
【請求項１０】
請求項６記載のシステムであって、上記共通基板が、少なくとも１．５６ｍｍの厚みを有する少なくとも２つの層、を含む多層回路基板であるシステム。
【請求項１１】
請求項１記載のシステムであって、上記印刷回路基板が、少なくとも３．１３ｍｍの厚みを有する一層回路基板であるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、この参照を以てその全体が本願に繰り入れられるところの、「測距及び距離探索システム及び方法」(RANGING AND RANGE-FINDING SYSTEMS AND METHODS)と題する２０１３年１０月２２日付米国暫定特許出願第６１／８９４２２９号並びに「共通基板を用いた測距カメラ」(RANGING CAMERAS USING A COMMON SUBSTRATE)と題する２０１４年３月４日付米国特許出願第１４／１９６１４７号に基づき、米国特許法第１１９条（ｅ）に規定されている優先権の利益を主張する出願である。
【０００２】
（注目分野）
本発明はマシンビジョンの分野、より具体的には複数個のイメージャを用いた被写体距離判別の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
上位概念的には、ステレオセンサとは、一対のセンサ又は検出器から同時に受け取った入力に基づき単一の成果、結果又は出力をもたらすセンサのことである。例えばステレオカメラとは、両カメラから受け取った画像に基づきイメージング対象物又は場所の単一ビューを生成する一対のカメラのことである。ステレオカメラに備わる個々のカメラはある視野（ＦＯＶ）を有しており、それら２個のカメラの視野を組み合わせることで、そのステレオカメラに係る結合視野を発現させることができる。ステレオカメラでは視野同士が一般に重なり合う。
【０００４】
ステレオセンサの“ステレオ”性を利用すれば距離情報を導出することができる。更に、二次元に留まらず三次元でのイメージングも可能となる。
【０００５】
ステレオカメラは周知であり、数多くの用途で用いられてきた。例えばステレオカメラには、マッピング環境及びその環境内でのナビゲーションを目的にした三次元的（３Ｄ）イメージングの実行において際立った有用性が見いだされてきた。そうした用途では、それらステレオカメラを入力として用いシステムの結合視野を拡げるべく、複数個のステレオカメラを用いることが、珍しいことではなかった。例えば特許文献１には、ある物理環境を表す証拠グリッドの構築及びその環境内でのナビゲーションを目的に、複数個のステレオカメラを用いることが示されている。
【０００６】
距離データの捕捉は、屋外計測、３Ｄモデリング、ナビゲーション及びジェスチャ制御を含め、数多くの用途で役立ちうる。距離データ捕捉手法は数多くあり、その中には高分解能な方法もある。本発明は、具体的にはそうした高分解能な技術に関するものであるが、それだけに限られるものでもない。
【０００７】
ディジタルイメージング技術はシーン画像の捕捉に用いうる。異なる視点から同時に捉えたシーン画像同士の比較により、諸カメラの位置からシーン内被写体までの距離に関する情報を得ることができる。本願では、この手法のことを“ステレオ測距”と呼ぶことにする。他の距離情報取得技術としては、シーンに向けてパターン化光を投射し単一のイメージャでそれを処理する技術（例えばＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）のＫｉｎｅｃｔ（登録商標）センサ）や、シーン横断的にスキャンされたレーザビームの反射の飛行時間を計測する技術（例えばＶｅｌｏｄｙｎｅＨＤＬ−６４Ｅ又はＳｉｃｋ（登録商標）ＬＭＳ１００スキャナ）がある。これらの代替手法が用いられるのは、ステレオ測距よりも高い精度を、より単純なデータ処理技術を用い提供できるからである。こうした処理上の単純性は、引き替えに幾つかの欠点をもたらす。第１に、そうしたシステムでは、能動エネルギ輻射デバイス例えばＬＥＤ又はレーザが用いられるので、詰まるところ、複数個のイメージャを用いるシステムより多くのエネルギが必要になる。また、これは、能動輻射が不要又は危険な用途例えば軍事偵察では用い得ないことも意味している。更に、そうしたシステムのレンジはレーザ又は光源の強度により制限されるので、それらをポータブルデバイス用や大空間向けに用いるのは非現実的である。
【０００８】
ステレオ画像測距技術利用のメリットは、それら短所を乗り越え新たな利益がもたらされる点にある。それにもかかわらず、好適でロバストな性能を達成するのが今まで至難とされていたのは、第１のイメージャ及びそれに関連する光学系の全画素が第２のイメージャ及びそれに関連する光学系の画素に対し占める相対位置に関し、精密な知識を保持することが必要なためである。ステレオイメージャ対の設計及び実現を目指したこれまでの取り組みでは、個別のカメラシステムを、それらの電子インタフェースを含め、精密製造されたキャリアに実装する、という技術が用いられてきた。互いに別体なコンポーネント群でステレオシステムを製造するのは高コストであるし、あらゆる条件下でイメージャの相対位置を保持することもできない（例えばＰｏｉｎｔ  Ｇｒｅｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．による特許文献２を参照）。
【０００９】
図１は一例に係る従来型ステレオカメラの斜視図であり、このステレオカメラには、共通支持体として働くメタルキャリア上に実装された２個の相独立なカメラシステムが備わっている。２個あるカメラ１は一般的なカメラ実装技術、例えば実装ネジを用い共通支持体２に固定実装されている。個々のカメラ１は、実装ポイントに対するイメージャ及びレンズの位置が高度に精密になるようには構成されていない。更に、メタルキャリア２が剛素材で形成されている場合であってさえ、カメラの物理的独立性、それらカメラの実装形態、カメラ形成に用いられている素材、並びにカメラの重量が、いずれも、使用中にカメラ間相対運動をもたらしうる要因となる。即ち、カメラの相対位置が、熱膨張、振動、衝撃等が原因で変動しやすい。従って、特にその装置が車両その他の可動プラットフォームの一部である場合、精密なステレオ測距を実現するにはそれらカメラを頻繁に再校正する必要がある。そうした校正無しでは、ステレオカメラの性能が、認容できないほど劣化しかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７４４６７６６号明細書
【特許文献２】米国特許第６３９２６８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来手法と異なり、本発明では、実践的なステレオ測距を実行可能な形態にてイメージャの相対位置が保持されるシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るシステムはステレオ測距に用いうるシステムであり、整った位置関係で共通回路基板上に実装された少なくとも２個の半導体イメージャを有する。
【００１３】
諸実施形態では、本システムが、上記共通回路基板に実装された個別のレンズ及びレンズホルダを有する。
【００１４】
諸実施形態では、上記２個のイメージャが上記共通回路基板に実装された後にそれらイメージャが調整及び校正される。
【００１５】
諸実施形態では、上記共通回路基板が一般的な素材例えば繊維強化樹脂を用い製造される。
【００１６】
諸実施形態では、上記共通回路基板が、高い剛性及び熱安定性が達せられるように製造される。
【００１７】
諸実施形態では、同じ熱膨張係数を有する補剛素材が上記回路基板と併用される。
【００１８】
本発明の他の形態に係る方法は、少なくとも２個のイメージャを共通基板に実装し、その基板を歪ませないキャリア又はコンテナに当該共通基板を実装するための方法である。
【００１９】
本方法は、例えば、上記共通基板の長さ膨張及び幅膨張を許容及び／又は受容するレールシステムを用いその共通基板を実装するステップを有する。
【００２０】
本発明の他の形態に係るステレオ測距システムは、平坦面を有し且つ補剛素材を含み、その補剛素材が自共通基板内の他素材と略同じ熱膨張係数を有する共通基板と、その共通基板の平坦面にしっかり固定され且つ当該平坦面に対し所定位置に保持される少なくとも２個の半導体イメージャと、を備える。
【００２１】
諸実施形態では、例えば、上記少なくとも２個の半導体イメージャが２個のカメラを有し、各カメラに、イメージャチップと、少なくとも１個のレンズをそのイメージャチップに対し保持するレンズホルダと、が備わり、各カメラが上記基板に個別的にしっかり固定される。
【００２２】
諸実施形態では、上記少なくとも２個のイメージャが例えば少なくとも２個のウェハスケールカメラとされる。
【００２３】
諸実施形態では、上記基板が、例えば、約マイナス２０℃〜約５０℃の温度範囲内でサイズ変化及び形状変化に抗するよう構成される。
【００２４】
諸実施形態では、上記共通基板が例えば回路基板とされる。
【００２５】
諸実施形態では、上記回路基板が例えば多層印刷回路基板とされる。
【００２６】
諸実施形態では、上記補剛素材が、例えば、上記多層回路基板の他層と同じ熱膨張係数を有する。
【００２７】
諸実施形態では、上記回路基板が例えば繊維強化樹脂で形成される。
【００２８】
諸実施形態では、上記回路基板が、例えば、類似サイズＦＲ４回路基板の剛性の少なくとも３倍の剛性を有する。
【００２９】
諸実施形態では、請求項１記載のシステムが、更に、少なくとも１本のレールを備えるレールシステムを備え、そのレールシステムが、当該レールシステムをしっかり固定可能な構成を有する実装構造の上方に上記共通基板が保持されている状態で、当該共通基板の少なくとも二縁を受容可能であり且つ長さ方向及び幅方向に沿った膨張を可能とする構成とされる。
【００３０】
諸実施形態では、例えば、上記レールシステムが少なくとも２本のレールを備え、上記共通基板の縁を受容するチャネルが各レールにより画定される。
【００３１】
諸実施形態では、上記レールシステムが、例えば、上記少なくとも１本のレールを上記実装構造にしっかり固定可能な構成を有するファスナを備える。
【００３２】
諸実施形態では、例えば、上記共通基板が少なくとも１個の開口を有し、その開口が、上記実装部材から延びるピンを受容すること、ひいては当該共通基板を上記少なくとも２本のレール内に保つのを助けることが可能な構成とされる。
【００３３】
本発明の他の形態に係るステレオカメラシステムは、平坦面を有し且つ補剛素材を含み、その補剛素材が自共通回路基板内の他素材と略同じ熱膨張係数を有する共通回路基板と、互いに固定的位置関係でその共通回路基板に実装されており、そのイメージャチップが当該共通回路基板に個別的にしっかり固定されている少なくとも２個のウェハスケール半導体カメラと、を備える。
【００３４】
諸実施形態では、各ウェハスケールステレオカメラが、例えば、イメージャチップと、少なくとも１個のレンズをそのイメージャチップに対し保持するレンズホルダと、を有する。
【００３５】
諸実施形態では、上記共通回路基板が、例えば、約マイナス２０℃〜約５０℃の温度範囲内でサイズ変化及び形状変化に抗するよう構成される。
【００３６】
諸実施形態では、上記共通回路基板が例えば少なくとも３ｍｍの厚みを有する。
【００３７】
諸実施形態では、上記共通回路基板が例えば多層回路基板、上記補剛素材が例えばその共通回路基板に備わる少なくとも１個の補剛層とされる。
【００３８】
諸実施形態では、例えば、本システムが更に、それぞれチャネルを画定する複数本のレールを備えるレールシステムを備え、そのチャネルが、当該レールシステムをしっかり固定可能な構成を有する実装構造の上方に上記共通回路基板が保持されている状態で、当該共通回路基板の縁を受容可能であり且つ長さ方向及び幅方向に沿った膨張を可能とする構成とされる。
【００３９】
本発明の他の形態に係る半導体ステレオカメラ作成方法は、平坦面を有し且つ補剛素材を含み、その補剛素材が自共通回路基板内の他素材と略同じ熱膨張係数を有する共通回路基板を、準備するステップと、少なくとも２個の半導体カメラを互いに固定的位置関係で上記共通回路基板に個別的に実装するステップと、を有する。
【００４０】
諸実施形態では、例えば、本方法が更に、それぞれチャネルを画定する複数本のレールを備えるレールシステムを用い上記共通回路基板を平坦実装面に実装するステップを有し、そのチャネルが、当該レールシステムをしっかり固定可能な構成を有する実装構造の上方に当該共通回路基板が保持されている状態で、当該共通回路基板の縁を受容可能であり且つ長さ方向及び幅方向に沿った膨張を可能とする構成とされる。
【００４１】
諸実施形態では、例えば、本方法が更に、上記共通回路基板に実装した後に上記少なくとも２個の半導体カメラを調整及び校正するステップを有する。
【００４２】
本発明については、別紙図面及び後掲の詳細な説明を参照することでより明らかになろう。その際に掲げる実施形態群は限定用ではなく例示用のものであり、そこでは同一又は類似の要素を参照するのに同様の参照符号を用いている。図面は実寸に対し忠実な縮尺とは限らず、寧ろ本発明の諸形態を描写することに重きが置かれている。図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】メタルキャリア上に実装された２個の相独立なカメラシステムを備える従来型ステレオカメラの斜視図である。
【図２Ａ】本発明の諸形態に係りそのカメラの裏側にて共通キャリアに実装されている２個の回路基板型カメラの斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａのカメラのうち一方の斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ｂのカメラの断面図である。
【図３Ａ】本発明の諸形態に係り基準プレートの裏側を介しその内部に２個のカメラが実装されている基準プレートの一例の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの基準プレート及びカメラの断面図である。
【図４Ａ】本発明の諸形態に係り単一の回路基板に実装された相独立な光学素子群を備えるステレオカメラシステムの一例の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａのステレオカメラシステムの断面図である。
【図５Ａ】本発明の諸形態に係る図４Ａ及び図４Ｂのステレオカメラシステム、特に可撓性低減のためレンズホルダに補剛器が付加されているシステムの斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａのステレオカメラシステムの断面図である。
【図６Ａ】本発明の諸形態に係り共通基板及び別体なレンズコンポーネント群を有するステレオカメラシステム、特にその基板が肉厚形態の回路基板であるシステムの断面図である。
【図６Ｂ】本発明の諸形態に係り図６Ａに類するステレオカメラシステム、但し標準的素材で形成された回路基板より高い剛性を有する厚手の多層回路基板が用いられているシステムの断面図である。
【図７Ａ】本発明の諸形態に係り集積型レンズ系を伴うイメージャチップの斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａのステレオカメラシステムの断面図である。
【図８Ａ】本発明の諸形態に係り２個の統合型レンズ／イメージャユニットが実装される剛基板が備わる構成のステレオカメラシステム、特にその基板が標準的回路基板素材より高い剛性を有する厚手の多層回路基板を含むシステムの斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａのステレオカメラシステムの断面図である。
【図９Ａ】本発明の諸形態に係りその基板を変形させることなくカメラを基板に実装可能なステレオカメラシステムの斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａの形態で用いられる補剛器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、別紙図面を参照しつつ、それに関わる例示的実施形態を説明することにより、本発明の諸形態について記述する。それら実施形態を記述するに当たっては、簡潔性を旨とし、周知な事項、機能又は構成に関する詳細な説明を一般に省略することとする。
【００４５】
ご理解頂けるように、本願では諸要素を記述するのに第１、第２等の語が用いられているが、それらの要素がそれらの語により限定解釈されるべきではない。それらの語は個々の要素を他要素から弁別するのに用いられているのであって、要素の順序条件を示唆しているのではない。例えば、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、第１要素を第２要素と言い換えることや、同じく第２要素を第１要素と言い換えることが可能である。本願で用いられている語“及び／又は”には、その語に付随する列記事項のうち１個又は複数個の任意なまたあらゆる組合せが包含される。
【００４６】
ご理解頂けるように、ある要素が他要素に“接している”、“つながっている”又は“結びついている”と記述されている場合、その要素が当該他要素に直に接し、つながり又は結びついていてもよいし、介在する要素が存在していてもよい。対するに、ある要素が他要素に“直に接している”、“直につながっている”又は“直に結びついている”と記述されている場合は、介在要素は存在しない。要素間関係を記述するため用いられている他の語もこれに類する要領で解釈されるべきである（例えば“挟まれる”対“直に挟まれる”、“隣”対“すぐ隣”等）。
【００４７】
本願で用いられている用語法は、具体的な実施形態群を記述することのみを旨としており、本発明の限定は企図していない。本願では、そうでないことが文脈上明白に示されているのでない限り、単数形“ある”、“１個の”及び“その”は、複数形もが包含されることを企図している。これもまたご理解頂ける通り、本願中の語“備える”、“有する”、“含む”及び／又は“伴う”は、記述対象とされている特徴、ステップ、動作、要素及び／又は部材の存在を明示するものであると同時に、他の１個又は複数個の特徴、ステップ、動作、要素、部材及び／又はその集合の存在又は付加を排除しないものである。
【００４８】
空間関連語例えば“下の”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等は、例えば諸図に示す如く、他要素（群）及び／又は特徴（群）に対する要素及び／又は特徴の関係を記述するのに用いられうる。ご理解頂ける通り、それら空間関連語は、使用及び／又は稼働中の装置の向きが図中の向きである場合に加え、他の向きである場合も包含する旨のものである。例えば図中の装置をひっくり返すと、他の要素又は特徴の“下”及び／又は“下方”にあると記述されている要素が、当該他の要素又は特徴の“上方”を向くこととなろう。装置は他の向きにすること（例えば９０°その他の角度に亘り回すこと）が可能であり、本願中で用いられている空間間連記述子も然るべく解釈される。
【００４９】
図２Ａは、本発明の諸形態に係りそのカメラの裏側にて共通キャリアに実装されている２個の回路基板型カメラの斜視図である。また、図２Ｂは図２Ａのカメラのうち一方の斜視図、図２Ｃは図２Ｂのカメラの断面図である。
【００５０】
図２Ａ〜図２Ｃの実施形態では、カメラに回路基板３が備わっており、その回路基板にイメージャチップ６及びレンズホルダ５が固定されている。そのレンズホルダ５内にはバレル実装レンズ４が装填されている。レンズ４は任意個数の手法、例えば膠その他の接着剤でレンズホルダ５内に保持及び／又は固定することができる。各イメージャチップ６は、それに対応する回路基板３に電気的に接続可能である。そうしたイメージャチップの一例はＣＯＰ−ＵＳＡ  Ｉｎｃ．部品番号ＢＢ１３ＬＡである。
【００５１】
ステレオカメラを形成するためそれら２個のカメラが実装される先はリジッド（堅牢）基板７であり、これは金属例えばアルミニウムを用い作ることができる。ここではリジッド基板７を平坦で細長いリジッドな基板として示したが、実施形態によっては別の形状にもなりうる。本実施形態では、各カメラに備わる平坦回路基板３がリジッド基板の平坦面に実装されている。リジッド基板７へのカメラ固定には諸種固定保持機構、例えば接着剤及び／又はファスナ８を用いることができる。リジッドであるのに加え、基板７は、高度な熱安定性、即ちその温度変化に伴う物理形状又はサイズの変化に抗するという素材性能をも有するものとすべきである。好ましくは、基板７を、約マイナス２０℃〜約５０℃の温度範囲内でサイズ変化及び形状変化に抗する性能を有するものとする。
【００５２】
図１の構成に比べると、図２Ａ〜図２Ｃの構成は、図１の例でのそれよりカメラが軽量であるため衝撃及び振動の影響（例えば撓み）が生じにくい。ただ、アセンブリ内に組み込まれる部品の点数及び実装装置の精度が故に、そのイメージャ及びレンズの相対位置を保持するのが難しいかもしれない。
【００５３】
図３Ａは、本発明に係り基準プレートの裏側を介しその内部に２個のカメラが実装されている基準プレートの一例の斜視図であり、図３Ｂは図３Ａの基準プレート及びカメラの断面図である。
【００５４】
図３Ａ及び図３Ｂでは、レンズホルダとキャリア９が単一の高精度機械加工部品から作られている。これは、レンズ４の配列の保持において有益であり、しかもイメージャ６が載っている回路基板３を互いに動かすことを可能にしている。ここでは回路基板３が４本のネジを用いキャリアに取り付けられているが、実施形態によっては他の固定保持機構も用いられうる。ただ、本システムを作るのに費用がかかる可能性もあり、そのため本システムは大量生産にふさわしくないものになっている。
【００５５】
より秀逸なステレオ測距カメラ及びその製造方法は、イメージャチップを共通回路基板に直に固定し、更にレンズ及びレンズホルダを同じ回路基板に実装するものである。
【００５６】
図４Ａは、本発明の諸形態に係り、単一の回路基板に実装された相独立な光学素子群を備えるステレオカメラシステムの一例の斜視図であり、図４Ｂは図４Ａのステレオカメラシステムの断面図である。
【００５７】
本実施形態では、ステレオ測距カメラが、イメージャチップ６を共通回路基板１０に直に固定（又は保持）し、更にレンズ４及びレンズホルダ５を同じ回路基板１０に実装することによって、作成されている。ここでは、イメージャチップ６、レンズホルダ５及びレンズ４の連携でカメラが構成されている。
【００５８】
回路基板例えば回路基板１０は割合に安定であるので、この手法ならイメージャチップ６の相対位置を保持することができる。しかし、基板１０自体は往々にして撓みやすく且つ曲がりやすいので、その上でステレオカメラが用いられようとしている構造への実装に当たり同基板が変形しかねない。これを克服するには、図５Ａ及び図５Ｂに示す通りアセンブリに補剛器１１を付加すればよい。本実施形態では、その補剛器１１が、熱膨張に起因する相対的な膨張、収縮その他の変形が生じないよう好ましくも基板１０と同じ素材で形成されており、また例えば挟持及び／又はその他の固定保持機構によりレンズホルダ５にリジッドに固定されている。この補剛器１１には、２個のカメラにいずるレンズホルダ５に対応していて、それらレンズホルダを受容可能な構成を有するような、２個の輪郭開口を設けるとよい。好ましくは、それら２個の輪郭開口のサイズをレンズホルダ５と密に嵌まり合うサイズとし、その開口内でレンズホルダ（及びその中のレンズ）が相対運動する余地があまりないようにする。この構成によれば、長期間に亘り好適な性能を提供できるが、その生産に費用がかかる可能性がある。
【００５９】
図６Ａは、本発明の諸形態に係り、共通基板及び別体なレンズコンポーネント群を有するステレオカメラシステム、特にその基板が肉厚形態の回路基板であるシステムの断面図である。一般に、回路基板例えば回路基板１０は、１／１６”（”はインチ；１インチ＝約０．０２５ｍ；１／１６”＝約１．５６ｍｍ）未満の厚みとなるよう作られる。図６Ａ中に基板１２’で示す通り、より厚手の素材例えば厚みが１／８”（＝約３．１３ｍｍ）に達する素材で回路基板１０を作ることが、図５Ａ及び図５Ｂ記載の補剛器１１を付加して剛性を高める策に、代わる策となっている。この例では基板厚が倍加されているので剛性は８倍に高まる（即ち厚みの三次関数）。
【００６０】
図６Ｂは、本発明の諸形態に係り図６Ａに類するステレオカメラシステム、但し標準的素材で作成された回路基板より高い剛性を有する厚手の多層回路基板が用いられているシステムの断面図である。本実施形態では、回路基板１２”が積層基板であり、積層されている層のうち幾つかをより高強度な素材例えば炭素繊維で形成できるので、剛性を更に高めることができる。
【００６１】
本実施形態では、個別の回路基板層それぞれを、図５Ａ及び図５Ｂ中の基板と同様、１／１６”（＝約１．５６ｍｍ）未満の厚みを呈するように作ることが可能である。しかし、実施形態によっては、個別の回路基板層がより厚手例えば約１／８”（＝約３．１３ｍｍ）厚にされうる。実施形態によっては、多層回路基板１２”をその層厚が異なる諸層で構成すること、例えば幾層かを約１／１６”（＝約１．５６ｍｍ）厚、他の層を約１／８”（＝約３．１３ｍｍ）厚にすることがありうる。
【００６２】
図６Ａ及び図６Ｂには示されていないが、実施形態によっては、剛性向上のため、更に補剛器１１がステレオカメラ並びに回路基板１２’及び１２”と併用されることがありうる。即ち、ステレオカメラシステムに複数種類の補剛機構が備わる実施形態である。
【００６３】
多層基板１２’及び１２”の如く剛性が高めな基板を製造することで、イメージャ及びレンズの相対位置保持における安定性が高まる。基板の剛性が高い分、レンズ配列における誤差を助長し又は収束及び発散をもたらす曲がりが妨げられ、且つ長期間に亘り秀逸なステレオ測距性能がもたらされる。
【００６４】
図７Ａは、本発明の諸形態に係り集積型レンズ系を伴うイメージャチップの斜視図であり、図７Ｂは図７Ａのステレオカメラシステムの断面図である。
【００６５】
モバイルデバイス及びポータブルデバイス、例えば携帯電話へのカメラ適用が増えるにつれ、“ウェハスケールカメラ”と呼ばれる新種のカメラデバイスが普及してきている。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ウェハスケールカメラでは、レンズ１４（４個のレンズを図示）を伴うレンズホルダアセンブリ１５がイメージャチップ１６に直に接合される。その集積的且つリジッドな構造が故、作った後にレンズ１４がイメージャチップ１６に対し動く恐れがない。
【００６６】
図８Ａは、２個の統合型レンズ／イメージャユニットが実装される剛基板が備わる構成のステレオカメラシステム、特にその基板が標準的回路基板より高水準の剛性を有する厚手の多層回路基板を含むシステムの斜視図であり、その多層回路基板は、例えば、一般的回路基板素材で作成されている少なくとも１枚の標準的回路基板に接着された、少なくとも１個の補剛層又は素材を有する基板とされうる。即ち、当該少なくとも１個の補剛層は、接着先の標準的回路基板層より高い剛性を有するものとされうる。実施形態によっては、１個又は複数個の標準的回路基板層が補剛素材例えば硬質樹脂又はプラスチックで被覆されよう。図８Ｂは、本発明の諸形態に係る図８Ａのステレオカメラシステムの断面図である。
【００６７】
図８Ａ及び図８Ｂに示す２個のウェハスケールカメラ１７は、上述の通り、リジッドな回路基板１８に直に実装されている。そのため、図６Ａ及び図６Ｂに示した秀逸なカメラの長所全てが、レンズ及びホルダ精度実現コストを抑えながら提供されることとなる。加えて、ウェハスケールカメラ１７の質量がきわめて小さいため、振動及び衝撃負荷が原因で回路基板１８に加わる力が弱くなる結果、提供される性能が更に秀逸になる。本実施形態では、回路基板１８が多層回路基板、例えば図６Ｂにより図示及び説明したそれである。
【００６８】
図８Ａ及び図８Ｂの実施形態では、カメラが例えば接着剤、接合その他の手法により回路基板１８にしっかり固定されている。この例では、カメラを回路基板に半田付けすることでそれらカメラがしっかり固定されている。別の例では、カメラ１７が回路基板内に沈潜し例えば中層又は下層に取り付けられるが、図中の上表面層には固定されないこととなりうる。本実施形態では、回路基板１８の厚みが好ましくも少なくとも３ｍｍあるが、これは本発明の基本条件ではない。カメラ同士は約１０ｃｍ隔てられているが、これもまた本発明の基本条件ではない。当該リジッド回路基板は、本例の場合、同じサイズ（長さ及び幅）の一般的な１／１６”（＝約１．５６ｍｍ）厚ＦＲ４回路基板より少なくとも３倍剛性が高くなるよう作られている。
【００６９】
先に例示したいずれのステレオ測距カメラでも、カメラを校正することが必要である。その校正には、カメラを校正ターゲット又はターゲット群に向ける動作、並びにそのカメラシステムにおけるイメージャの相対位置を厳密に、例えば約１・２画素以内のずれで判別する動作が含まれる。この校正データは、そのカメラが歪んだり改造されたりしない限り用いることができる。カメラ及びイメージャを共通基板に実装する策は、基板を他用途で常用されているものより高剛性（例えば厚手）とすることでより秀逸なものとなる。ただ、このやり方では、基板が湾曲又は歪曲面に実装されている場合にその基板に加わりうる非常に強い力を好適に補償できないかもしれない。これに関し採りうる策を図９Ａ及び図９Ｂに示す。
【００７０】
図９Ａは、本発明の諸形態に係り、その基板を変形させることなく一対のカメラを基板に実装可能なステレオカメラシステムの斜視図であり、図９Ｂは図９Ａの形態で用いられるレールの斜視図である。実施形態によっては、１本又は複数本のレールを用い、回路基板その他、ステレオカメラが実装される基板を、その基板に何ら曲げ力が加わらないよう位置決め及び捕捉することができる。
【００７１】
図９Ａ及び図９Ｂ中、レール１９は、剛性が高く及び／又はリジッドな金属、プラスチック、樹脂、ファイバガラス、コンポジットその他の素材から製造することができ、また、基板２２を位置決めするため、並びにその基板をネジ又はそれに類するファスナで実装する際基板上の小エリアに集中的に力が加わることで生じうる基板撓みの発生余地を減らすために、使用することができる。実施形態によっては、例えば、レール１９がプラスチックのモールディング、アルミニウムの機械加工等で形成されうる。
【００７２】
本実施形態では、カメラアセンブリが２個のカメラ２４を有しており、それらカメラが基板２２に実装されている。ここでは２本のレール１９が用いられており、各レール１９がカメラアセンブリ基板２２の周縁周りにフィットされているため、厚み（高さ）方向にぴったりとフィットさせながら基板の長手方向（長さ及び幅）に沿った膨張及び運動に関するクリアランスを提供することができる。それらレール１９は、精密に機械加工されている実装構造２３にファスナ２０を用い固定されており、その構造２３の表面は平坦になるよう機械加工され又は仕上げられている。ファスナ２０を受け容れるべく、図９Ｂの如くレール１９にファスナ孔２０ａを形成するとよい。
【００７３】
同じく図９Ｂに示す通り、レール１９には、基板２２の縁を受容可能な構成のチャネル１９ｃがその協働により形成されるよう、１個又は複数個の上リップ１９ａ及び１個又は複数個の下リップ１９ｂを設けることができる。そのため、本実施形態では、図９Ａに示す如くレール１９が基板２２の周縁にも実装される。ピン２１、即ち基板の孔内にスリップフィット可能な一方で基板２２下の実装構造２３内に固定実装されるピンは、カメラアセンブリ基板２２がレール１９外に滑り出ないようにするために用いられている。
【００７４】
この構成では、レール１９によりカメラ２４付きアセンブリ基板２２が実装構造２３上方に保持される。この構成では、実装構造表面が平坦に仕上げられているためカメラアセンブリ基板２２に曲げモーメントが作用せず、しかも表面２３に対しカメラが別様に伸縮自在なため、基板２２又は実装構造２３の別様熱膨張に起因した様々な潜在的歪み力が基板に作用することがない。
【００７５】
上掲の改良点には、共通基板にコンポーネントを実装すること、その基板を一般的回路基板に比べ好ましくは少なくとも３倍高剛性にすること、並びに歪み力が妨げられる形態でその基板を実装することが含まれる。
【００７６】
図示されていないが、共通基板が印刷回路基板である場合、その印刷回路基板に形成されている導電トレース及び／又はワイヤ、ビア、バンプ等を介し、受信又は検知済画像情報をカメラが画像プロセッサに電気的に送ることができる。共通基板がトレース付き回路基板でない場合、ステレオイメージャはワイヤその他の送信媒体を介し画像プロセッサと通信可能である。実施形態によっては、共通基板への実装等でカメラに接続されている無線送信機で、画像プロセッサその他のシステムに画像情報が無線送信されることとなろう。
【００７７】
説明中でステレオカメラの諸例を参照したが、本件技術分野で習熟を積んだ者（いわゆる当業者）には難なく認識できる通り、剛性が高い共通基板は他種ステレオセンサ向けにも有益となりうる。
【００７８】
ベストモード及び／又はその他の好適実施形態と覚しきものについてここまで説明したが、ご理解頂けるように、それらにおいて様々な変形を為すこと、本発明又は発明群を種々の態様及び形態で実施すること、また本発明又は発明群を様々な用途に適用することが可能であるが、本願ではそのうち一部しか説明されていない。別紙特許請求の範囲の企図は、各請求項の技術的範囲に属する修正物及び変形物を全て含め、文理的に記述されているもの及びそれに対するあらゆる均等物に関し権利を主張することにある。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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