(57)【要約】【課題】熱疲労損傷による歪みを低減することによりカメラ装置に搭載された固体撮像素子の特性低下を抑制する。【解決手段】  撮像レンズと１１、撮像レンズに入射した被写体像を撮像する撮像領域３３を有した固体撮像素子３０と、撮像レンズと固体撮像素子との間隔を保持する焦点距離保持部材１７と、を備えたカメラ装置１０であって、焦点距離保持部材は、固体撮像素子に固着すると共に、固体撮像素子の主材料と線膨張係数が略同一である。【選択図】図２
2013218252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズと、該撮像レンズに入射した被写体像を撮像する撮像領域を有した固体撮像素子と、前記撮像レンズと前記固体撮像素子との間隔を保持する焦点距離保持部材と、を備えたカメラ装置であって、
前記焦点距離保持部材は、前記固体撮像素子に固着すると共に、前記固体撮像素子の主材料と線膨張係数が略同一であることを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】
互いに離間配置された複数の前記撮像レンズを備え、
前記固体撮像素子は、前記各撮像レンズに入射した被写体像を夫々撮像する複数の撮像領域を有していることを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記焦点距離保持部材は、シリコンから構成されており、
前記焦点距離保持部材には、前記撮像レンズに入射した前記被写体像を前記撮像領域に案内する光路となる貫通孔が光軸方向に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記焦点距離保持部材は、炭化珪素系又は窒化珪素のセラミックスから構成されており、
前記焦点距離保持部材には、前記撮像レンズに入射した前記被写体像を前記撮像領域に案内する光路となる貫通孔が光軸方向に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記焦点距離保持部材は、ＡＦ４５またはテンパックスガラスまたはパイレックス（登録商標）ガラスのガラス材から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記各撮像領域は、同一の基板上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記各撮像領域に対応する複数の電極パッド群を有し、該各電極パッド群上に跨がって前記固体撮像素子が実装される電装基板を備え、
前記電装基板は、前記各電極パッド群間に形成された緩衝部を有することを特徴とする請求項２又は６に記載のカメラ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のカメラ装置と、
前記撮像領域からの電気信号を処理する測距用演算回路、及びデジタル信号プロセッサと、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、撮像レンズと、撮像レンズに入射した被写体像を撮像する固体撮像素子と、を有するカメラ装置、及びこれを備えた測距装置に関し、特に、周囲の温度変化に起因する固体撮像素子の特性低下を抑制することが可能なカメラ装置、及び測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、焦点距離固定のカメラ装置の一例である測距装置が記載されている。この測距装置は、撮像レンズ（結像レンズ）と、撮像レンズに入射した被写体像を撮像する固体撮像素子（光センサアレイ）と、撮像レンズと固体撮像素子との間隔を保持する間隔保持部材（レンズ保持部材）と、を備えている。固体撮像素子はＣＣＤ保持部材によって保持されており、間隔保持部材には撮像レンズとＣＣＤ保持部材が固定されている。
特許文献１においては、撮像レンズと間隔保持部材とＣＣＤ保持部材とを同一の樹脂材料（非晶質のシクロオレフィンポリマー）から構成し、互いに接合される各部材の線膨張係数を統一することによって、周囲の温湿度変化に起因する測距精度の低下を抑制している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、固体撮像素子は一般にシリコンウエハ上に半導体技術を使って作られるため、その線膨張係数は約３ｐｐｍ／℃である。他方、樹脂材料の線膨張係数は数十ｐｐｍ／℃以上であり、固体撮像素子の材料と比較して、線膨張係数が一桁程度高い。
このため、特許文献１においては、固体撮像素子と樹脂材料との接合部分における熱疲労損傷を完全に除去することは出来ない。さらに、熱疲労損傷により生じる歪は、撮像素子の特性にも悪影響を及ぼすという問題がある。なお、熱疲労損傷とは、温度変化を起因として各部材が受けるダメージのことであり、主にクラック、剥がれ等が含まれる。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、熱疲労損傷による歪みを低減することにより固体撮像素子の特性低下を抑制し、信頼性の高いカメラ装置、及びこれを備えた測距装置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】
【０００４】
上記の問題を解決するために本発明は、撮像レンズと、該撮像レンズに入射した被写体像を撮像する撮像領域を有した固体撮像素子と、前記撮像レンズと前記固体撮像素子との間隔を保持する焦点距離保持部材と、を備えたカメラ装置であって、前記焦点距離保持部材は、前記固体撮像素子に固着すると共に、前記固体撮像素子の主材料と線膨張係数が略同一であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、間隔保持部材の線膨張係数を、固体撮像素子の主材料の線膨張係数と略同一としたので、間隔保持部材と固体撮像素子との間の熱疲労損傷に起因する歪みや固体撮像素子の特性低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る測距装置の平面図である。
【図２】図１に示す測距装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、電装基板の一例を示す平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、図１及び図２に示す測距装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る測距装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る測距装置を示す断面図である。
【図７】図６に示す測距装置のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係る測距装置の平面図である。
【図９】図８に示す測距装置のＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】本発明の第五の実施形態に係る測距装置を示す断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、図１０に示す測距装置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の第六の実施形態に係る測距装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の各実施形態に係る測距装置を搭載した測距システムの構成図である。
【図１４】三角測量の基本原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明について各実施形態に基づいて詳細に説明する。但し、以下の実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の単なる説明例に過ぎず、範囲をそれのみに限定する主旨ではない。
【０００８】
本発明は、車載、監視、医療、若しくは測量等の各用途に用いられ、又はロボット若しくはゲーム機等に搭載されて、平面画像撮影、又は立体画像撮影若しくは測距等を行う単眼又は複眼カメラ装置に適用可能な発明である。
以下の実施形態においては、撮像レンズを２つ有するステレオ型の測距装置（複眼カメラ装置）の例により説明するが、本発明は、単一の撮像レンズとこれに対応する撮像領域を有する単眼カメラ装置や、３つ以上の撮像レンズと各撮像レンズに対応した撮像領域を有する複眼カメラ装置に適用することも可能である。
【０００９】
まず、本発明の実施形態を説明するに先立って、測距装置に採用される三角測量の基本原理について説明する。図１４は、三角測量の基本原理を示す図である。
図１４には、同一の光学系を有する２台のカメラ１０２（カメラ１０２ａ、１０２ｂ）により、夫々被写体１０１を撮影する場合について示している。
カメラ１０２は、被写体像が入射するレンズ１０３（１０３ａ、１０３ｂ）と、各レンズ１０３によって結像された被写体像を夫々撮像する撮像素子１０４（１０４ａ、１０４ｂ）と、を備えている。カメラ１０２は、光軸１０８ａ、１０８ｂが平行となるように夫々ベース基板１０６上に固定されている。
カメラ１０２ａでは、レンズ１０３ａから入射した被写体像１０７ａは、光軸１０８ａからδ１だけずれて撮像素子１０４ａに投影される。被写体像１０７ａは撮像素子１０４ａ上の撮像領域にある多数の受光素子（画素）で受光されて電気信号に変換される。
【００１０】
同様に、カメラ１０２ｂでは、レンズ１０３ｂから入射した被写体像１０７ｂは、光軸１０８ｂからδ２だけずれて撮像素子１０４ｂに投影される。被写体像１０７ｂは、撮像素子１０４ｂ上の撮像領域にある多数の受光素子（画素）で受光されて電気信号に変換される。
各被写体像１０７の光軸１０８からの「ずれ」は、２つの光軸１０８ａ、１０８ｂを含む平面内で、光軸１０８に垂直な方向（図中左右方向）に生ずる。よって、図中左右方向に座標軸を取り、図中左向きをプラス方向、右向きをマイナス方向に設定すると、被写体像１０７ａは光軸１０８ａに対してプラス方向にδ１だけずれ、被写体像１０７ｂは光軸１０８ｂに対してマイナス方向にδ２だけずれているので、視差δ＝δ１−（−δ２）と表すことができる。
【００１１】
ここでレンズ１０３ａ、１０３ｂの光軸１０８ａ、１０８ｂ間の距離は基線長と呼ばれる。基線長をＤとし、被写体１０１からレンズ１０３までの距離をＬ、各レンズ１０３の焦点距離をｆとすると、Ｌ≫ｆである場合には式（１）が成り立つ。
Ｌ＝Ｄ・ｆ／δ        ・・・式（１）
基線長Ｄ、及びレンズ１０３の焦点距離ｆは設計値であり既知の値であるから、視差δを検出すれば、式（１）より被写体１０１までの距離Ｌを算出することができる。
【００１２】
〔第一の実施形態〕
本発明の第一の実施形態に係る測距装置について図１、及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る測距装置の平面図である。図２は、図１に示す測距装置のＡ−Ａ断面図である。本実施形態に係る測距装置は、２つの撮像レンズを備えた複眼カメラ装置であり、各撮像レンズが夫々物理的に分離されている点、焦点距離保持部材がシリコンから作成されている点、２つの撮像領域を有する固体撮像素子が一の基板上に作成されている点、及び固体撮像素子を搭載する電装基板の一部にスリットが形成されている点に特徴を有している。
測距装置１０は、図１４に示す三角測量の原理を利用して被写体までの距離を測定する装置である。図２に示すように、測距装置１０（複眼カメラ装置）は、互いに離間配置された複数の撮像レンズ１１（１１ａ、１１ｂ）と、各撮像レンズ１１に入射した被写体像を夫々撮像する複数の撮像領域３３（３３ａ、３３ｂ）を有した固体撮像素子３０と、各撮像レンズ１１と各撮像領域３３との距離を一定に保持する焦点距離保持部材１７（間隔保持部材）と、を備えている。
焦点距離保持部材１７は、固体撮像素子３０に固着している。また、焦点距離保持部材１７は、固体撮像素子３０の主材料であるシリコンから形成されており、固体撮像素子３０の線膨張係数と略同一である。
さらに、測距装置１０は、各撮像領域３３に対応する複数の電極パッド群４１（４１ａ、４１ｂ）を有し、各電極パッド群４１上に跨がって固体撮像素子３０が実装される電装基板４０と、を備えている。
２つの撮像レンズ１１は、夫々その中心に光軸Ｘ（Ｘａ、Ｘｂ）を有しており、各撮像レンズ１１の中心間距離が基線長Ｄ（図１４参照）である。各撮像レンズ１１ａ、１１ｂの光軸Ｘａ、Ｘｂは、夫々撮像領域３３ａ、３３ｂに略垂直、且つ互いに平行になるように配置されている。撮像レンズ１１ａ、１１ｂの側壁１３(１３ａ、１３ｂ：レンズ非加工面)には、黒色塗装を施すか、又は黒色フィルムを貼付して、外乱光の影響を受けないようにする。撮像レンズ１１ａ、１１ｂ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。ガラスレンズは、樹脂レンズと比較して線膨張係数が小さいので、本実施形態に用いる撮像レンズの材料として、より適している。ガラスレンズは樹脂レンズよりも高価でコスト面では不利であるが、高い測定精度を確保する上では効果的である。
撮像レンズ１１ａ、１１ｂに対して被写体側には、アパーチャ１５（１５ａ、１５ｂ）が配置されている。
【００１３】
アパーチャ１５は、測距装置１０に入射する光のうち、撮像レンズ１１のレンズ部分以外から測距装置１０へ入射する光をカットして、撮像領域３３のＳ／Ｎ比を向上させる。アパーチャ１５は、例えばＳＵＳ４３０の板材をエッチング加工して撮像レンズ１１のレンズ部分に対応する大きさの開口部を形成することにより作製することができる（図１参照）。
焦点距離保持部材１７は、撮像レンズ１１と撮像領域３３との間に配置されている。焦点距離保持部材１７は、各撮像レンズ１１から各撮像領域３３までの焦点距離ｆ（図１４参照）を一定に保持する。また、焦点距離保持部材１７は、各撮像レンズ１１ａ、１１ｂの光軸Ｘａ、Ｘｂを、夫々撮像領域３３ａ、３３ｂに略垂直、且つ基線長Ｄを保持しつつ互いに平行になるように保持する。
焦点距離保持部材１７は、焦点距離ｆを規定できる厚さのシリコンウエハに、各撮像レンズ１１に入射した被写体像を各撮像領域３３に案内する光路となる貫通孔１９（１９ａ、１９ｂ）を光軸Ｘ（Ｘａ、Ｘｂ）方向に形成したものである。貫通孔１９は、光軸方向と直行する方向における断面の中心が光軸Ｘと一致するように形成されている。即ち、２つの貫通孔１９ａ、１９ｂの中心間距離が、基線長Ｄとなるように作製されている。
【００１４】
固体撮像素子３０はシリコンを主材料として作製される。固体撮像素子３０は、２つの撮像領域３３ａ、３３ｂを、その中心間距離が基線長Ｄとなるように、シリコンウエハ３１上に一列に並べて配置したものである。２つの撮像領域３３ａ、３３ｂは一つの基板（シリコンウエハ３１）上に形成されている。各撮像領域３３には、複数の画素が格子状に配置されたＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等を用いることができる。撮像領域３３の受光部側の表面には、撮像領域３３の保護（キズ、ゴミの付着等防止）を目的として、カバーガラス３５が取り付けられている。
撮像領域３３の複数の電極は、シリコンウエハ３１内に形成されたＴＳＶ（Through Silicon Via：Ｓｉ貫通電極：不図示）を介して撮像領域３３搭載面の反対側（撮像領域３３非搭載面、固体撮像素子３０の図中下面側）に引き出されている。撮像領域３３からＴＳＶを介してシリコンウエハ３１の撮像領域３３非搭載面に引き出された各電極には、夫々半田ボールを配置している。半田ボールは、格子状に配置されたＢＧＡ（Ball Grid Array）であり、夫々の撮像領域３３に対応する半田ボールの群が、それぞれ半田ボール群３７（３７ａ、３７ｂ）を形成している。半田ボール群３７は、固体撮像素子３０を電装基板４０に搭載する際に使用される。
【００１５】
電装基板４０には、固体撮像素子３０の夫々の半田ボールと導通する複数の電極パッドが形成されている。各半田ボール群３７に対応する電極パッドの群が、それぞれ電極パッド群４１（４１ａ、４１ｂ）を構成する。各電極パッド群４１ａ、４１ｂは、夫々撮像領域３３ａ、３３ｂに一対一で対応する。各電極パッド群４１には、固体撮像素子３０が半田ボール群３７を介してＳＭＴ（Surface Mount Technology）実装される。固体撮像素子３０と電装基板４０との間には、半田ボール接合の信頼性確保を目的としてアンダーフィル材４９（４９ａ、４９ｂ）が充填される。
【００１６】
ここで、図３（ａ）、（ｂ）は、電装基板の一例を示す平面図である。図示するように、電装基板４０の各電極パッド群４１ａ、４１ｂ間には、スリット４３（４３Ａ又は４３Ｂ：緩衝部）が形成されている。スリット４３は、隣接する電極パッド群４１ａ、４１ｂ間を分離する空間である。
スリット４３は、例えば（ａ）に示すように電装基板４０の端縁から中央部に向けて延びる凹形状のスリット４３Ａとすることができる。このように、電装基板４０の端縁をスリット４３Ａによって分離する構造としてもよい。また、スリット４３は例えば（ｂ）に示すように、電装基板４０の端部から中央部に向けて伸びる、電装基板４０を貫通する貫通孔としてのスリット４３Ｂとすることもできる。このように、スリット４３Ｂによって電装基板４０の端縁を分離せずに、連続させたままの構造としてもよい。このように、本実施形態に係る電装基板４０のうち固体撮像素子３０が搭載される領域については、スリット４３によって隣接する電極パッド群４１間が物理的に分離されている。
【００１７】
アンダーフィル材４９は、図２に示すように、撮像領域３３ａ、３３ｂに夫々対応する各半田ボール群３７、及び各電極パッド群４１を分離した状態に充填される。すなわち、半田ボール群３７から電装基板４０側では、隣接する各撮像領域に対応する部材が、撮像領域毎に互いに離間して配置されている。また、測距装置１０では、焦点距離保持部材１７及び固体撮像素子３０が一体的に構成されているが、撮像レンズ１１部分において物理的に分離した構成となっている。
電装基板４０のうち、電極パッド群４１が形成されていない領域（固体撮像素子３０が搭載されない領域）には、図１、図３に示すように、各撮像領域３３からの電気信号を処理して被写体までの距離を算出する測距用演算回路（演算器）４５、及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４７が搭載されている。
【００１８】
次に、本発明の第一の実施形態に係る測距装置の製造方法について説明する。
図４（ａ）〜（ｅ）は、図１及び図２に示す測距装置の製造工程を示す断面図である。先の図と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、固体撮像素子３０を準備する。固体撮像素子３０は２つの撮像領域３３ａ、３３ｂが並列配置された二連のＣＭＯＳセンサアレイである。カバーガラス３５には、撮像領域３３ａ、３３ｂが形成されているシリコンウエハ３１と線膨張係数の近いｓｈｏｔｔ社製のＡＦ４５（線膨張係数４．５ｐｐｍ／℃）を使用した（シリコンの線膨張係数２．８ｐｐｍ／℃）。
本実施形態では、固体撮像素子３０として二連のＣＭＯＳセンサアレイを用いているので、一般的な半導体製造工程により固体撮像素子３０を製造することができる。従って、２つの撮像領域３３ａ、３３ｂ間の距離については、半導体製造工程にて得られる高い精度を確保することができる。また、２つの撮像領域３３ａ、３３ｂが線膨張係数の小さいシリコンウエハ上に形成されているので、環境温度変化に起因する視差変化が小さく抑えられる。このように高い視差精度が得られることで、測距精度が向上する。
【００１９】
固体撮像素子３０は、口径が６インチ、又は１２インチのシリコンウエハ３１上へ複数の撮像領域（３３ａ、３３ｂ・・・）を形成した後、各撮像領域３３の受光部側にカバーガラス３５を貼り付け、シリコンウエハ３１内にＴＳＶを形成し、シリコンウエハ３１の基線長Ｄに合わせて、切断することにより製造される。さらに、ＴＳＶを介して撮像領域３３非搭載面に引き出された電極の夫々に、半田ボール（半田ボール群３７ａ、３７ｂ）を配置することで、固体撮像素子３０が完成する。
半田ボールには、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。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。
【００２０】
次に、図４（ｂ）に示すように、固体撮像素子３０の受光部側にあたるカバーガラス３５の表面に、焦点距離保持部材１７を接着剤にて直接貼り付ける。このとき、焦点距離保持部材１７の貫通孔１９ａ、１９ｂの中心（光軸Ｘと直行する方向の断面における中心）が、各撮像領域３３ａ、３３ｂの略中心となるよう位置を整合させて取り付ける。
焦点距離保持部材１７の母材にはシリコンを用いた。シリコンは可視光域で不透明な材料であり、一方の貫通孔１９ａ内に入射した光が他方の貫通孔１９ｂへ漏れないという効果を発揮する。つまり、焦点距離保持部材１７自体が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するため、別途光遮蔽部材を作る必要がない。そのため、製造工数が削減されコスト削減に繋がる。仮に別途光遮蔽部材を作製した場合には、環境温度が変化した場合に焦点距離保持部材と光遮蔽部材との間で線膨張係数差による熱疲労が発生する虞があるが、本実施形態においては焦点距離保持部材１７が単一の材料から構成されているので、上記熱疲労の問題が発生せず、測距装置１０の測定精度や耐久性が向上する。
【００２１】
また、本実施形態で用いる焦点距離保持部材１７の材料には、固体撮像素子３０の母材と同一材料のシリコンを用いているので、焦点距離保持部材１７と固体撮像素子３０の線膨張係数が略同じである。従って、焦点距離保持部材１７と固体撮像素子３０間における熱疲労の影響は無視できるレベルとなり、固体撮像素子３０と焦点距離保持部材１７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。
【００２２】
次に、図４（ｃ）に示すように、焦点距離保持部材１７上へ撮像レンズ１１ａ、１１ｂを直接接着する。撮像レンズ１１ａ、１１ｂの各中心（光軸Ｘａ、Ｘｂ）が、撮像領域３３ａ、３３ｂの各中心と一致するよう位置を整合させて接着する。
なお、撮像レンズ１１ａ、１１ｂの側壁１３ａ、１３ｂには、黒色塗装を施すか、黒色フィルムを貼付して外乱光の侵入を防止する。
【００２３】
撮像レンズ１１ａ、１１ｂはガラス材をプレス成形により作製した。撮像レンズ１１ａ、１１ｂの光学ガラス材料には、住田光学のＫ−ＶＣ７８を用いた。なお、Ｋ−ＶＣ７８は撮像レンズ１１に用いることができる材料の一例であり、光学ガラス材料であれば光学設計に応じて使用できる。
本実施形態においては、２つの撮像レンズ１１ａ、１１ｂを物理的に分離して、焦点距離保持部材１７に取り付けたため、環境温度の変動に起因する撮像レンズ１１の熱膨張が、撮像レンズ１１ａ、１１ｂ間の距離に影響を与えにくい。つまり、環境温度の変動に起因する撮像レンズ１１ａ、１１ｂ間の距離変化は、焦点距離保持部材１７と固体撮像素子３０の線膨張係数で決まる。従って、撮像レンズ１１ａ、１１ｂと撮像領域３３ａ、３３ｂとの位置関係の変化は、環境温度変化に対して鈍感になる。また、線膨張係数の小さいシリコンを焦点距離保持部材１７に使用しているため、基線長Ｄの環境温度依存性が小さくなり、測定精度の環境温度依存性を抑制することができる。
【００２４】
次に、図４（ｄ）に示すように撮像レンズ１１ａ、１１ｂの表面にアパーチャ１５ａ、１５ｂを接着剤にて貼り付ける。アパーチャ１５ａ、１５ｂの２つの開口中心が、撮像レンズ１１ａ、１１ｂの各中心（光軸Ｘａ、Ｘｂ）と合致するように位置を整合させて貼り付ける。
アパーチャ１５は、厚さ０．２５ｍｍのＳＵＳ４３０材をエッチングで加工して製造した。アパーチャ１５は本実施形態で用いたＳＵＳ４３０材以外のメタル材料を用いてもよい。また、他の材料を用いてもよいし、他の工法により製造してもよい。
【００２５】
図４（ｂ）〜図４（ｄ）において、固体撮像素子３０と焦点距離保持部材１７、焦点距離保持部材１７と撮像レンズ１１、撮像レンズ１１とアパーチャ１５を夫々接着するための接着剤としては、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、特に耐熱エポキシ接着剤、変性シリコン系接着剤等が適している。本実施形態において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が開発）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、一液性であるために取扱が容易、且つ生産性の高い材料である。なお、接着剤の厚みは０．２ｍｍに調整した。
【００２６】
最後に、図４（ｅ）に示すように、予め測距用演算回路４５とデジタル信号プロセッサ４７が搭載され、表面に電極パッド群４１ａ、４１ｂが形成された電装基板４０を接合する。半田ボール群３７ａ、３７ｂを電装基板４０上の各電極パッド群４１ａ、４１ｂに位置整合させ、リフロー炉に通すことで、電装基板４０と固体撮像素子３０とを電気的・機械的に接続した。更に、接続部の信頼性を向上させるために、固体撮像素子３０と電装基板４０との間にアンダーフィル材４９を流し込み固めた。電装基板４０の各電極パッド群４１ａ、４１ｂ間はスリット４３により互いに離間しており、アンダーフィル材４９は、各半田ボール群３７間、及び各電極パッド群４１間で分離した状態に注入される。
【００２７】
以上のように、本実施形態においては、焦点距離保持部材を固体撮像素子の主材料であるシリコンから形成したので、線膨張係数の異なる部品を接合した場合に問題となっていた環境温度変化に伴う熱応力の問題を回避することができ、熱疲労による信頼性低下を抑制できる。
また、線膨張係数の小さいシリコンを焦点距離保持部材に用いているため、基線長の環境温度依存性を小さくすることができる。
焦点距離保持部材に適用しているシリコンは可視光域に対して不透明なので、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する。よって、遮光構造形成の製造工数の削減が図れる。
さらに、電装基板４０の各電極パッド群４１ａ、４１ｂ間にはスリット４３が形成されており、電装基板４０は各電極パッド群４１間で物理的に分離した構成である。そのため、環境温度変化に対する電装基板４０の熱膨張の影響が、固体撮像素子３０へ伝わり難くなり、基線長Ｄの変化を抑制することができる。従って、環境温度の変化に対する測定精度の低下を抑制できる。
【００２８】
〔第二の実施形態〕
本発明の第二の実施形態に係る測距装置について、図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態に係る測距装置を示す断面図である。この断面図は、図１のＡ−Ａ断面に相当する。本実施形態においては、焦点距離保持部材にセラミックスを使用した点に特徴がある。第一の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
測距装置５０の焦点距離保持部材５１は、撮像レンズ１１から撮像領域３３までの焦点距離ｆ（図１４参照）を一定に保持する部材であり、撮像レンズ１１と撮像領域３３との間に配置されている。焦点距離保持部材５１には、各撮像レンズ１１に入射した被写体像を各撮像領域３３に案内する光路となる貫通孔１９（１９ａ、１９ｂ）が光軸Ｘ（Ｘａ、Ｘｂ）方向に形成されている。貫通孔１９は、光軸方向と直行する方向における断面の中心が光軸Ｘと一致するように形成されている。
【００２９】
本実施形態において焦点距離保持部材５１の材料には、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を用いることができる。
炭化珪素系のセラミックス材料は３〜４ｐｐｍ／℃、窒化珪素のセラミックス材料は２〜３ｐｐｍ／℃の線膨張係数を持つものが多く製品化されており、母材をシリコンとする固体撮像素子３０の線膨張係数（２．８ｐｐｍ／℃）と略同一にできる。
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、第一の実施形態と同様に、新たに光遮蔽部材を付与する必要が無い。
【００３０】
以上のように本実施形態によれば、炭化珪素（ＳｉＣ）系のセラミックス材料は３〜４ｐｐｍ／℃、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）のセラミックス材料は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３０の線膨張係数と略同一にできるので、固体撮像素子３０と焦点距離保持部材５１との間の線膨張係数差による熱疲労の軽減が図れる。そのため、測距装置の信頼性が向上する。
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いるので、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するため、加工工数を削減することができ、光遮蔽部材も不要となるため低コスト化に繋がる。
【００３１】
〔第三の実施形態〕
本発明の第三の実施形態に係る測距装置について、図６、及び図７に基づいて説明する。図６は、本実施形態に係る測距装置を示す断面図である。この断面図は、図１のＡ−Ａ断面に相当する。図７は、図６に示す測距装置のＢ−Ｂ断面図である。本実施形態においては、焦点距離保持部材にガラス材料を用いると共に、クロムやニッケルの金属膜を光遮蔽部材とした点に特徴がある。第一、及び第二の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
測距装置６０の焦点距離保持部材６１は、撮像レンズ１１から撮像領域３３までの焦点距離ｆ（図１４参照）を一定に保持する部材であり、撮像レンズ１１と撮像領域３３との間に配置されている。焦点距離保持部材６１には、各撮像レンズ１１に入射した被写体像を各撮像領域３３に案内する光路となる貫通孔１９（１９ａ、１９ｂ）が光軸Ｘ（Ｘａ、Ｘｂ）方向に形成されている。貫通孔１９は、光軸方向と直行する方向における断面の中心が光軸Ｘと一致するように形成されている。
【００３２】
本実施形態において焦点距離保持部材６１の材料には、テンパックスガラスまたはパイレックス（登録商標）ガラスを用いることができる。
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３．２ｐｐｍ／℃の線膨張係数を持ち、母材をシリコンとする固体撮像素子３０の線膨張係数（２．８ｐｐｍ／℃）と略同一にできる。
本実施形態においては焦点距離保持部材６１の母材（本体）６３にテンパックスガラスを用いた。焦点距離保持部材６１の母材６３としては、テンパックスガラスやパイレックス（登録商標）ガラスの他にも、ＡＦ４５、ＡＦ３２、Tempax Float（Ｓｈｏｔｔ社の登録商標）も、線膨張係数がシリコンと近いことから適用可能である。但し、これらは薄板ガラスとして市販されている材料でありガラスの厚さに制限があるため、そのまま利用するには、焦点距離が短い短焦点測距測定用の測距装置に使用用途が限定される。また、短焦点測距測定以外の測距装置に用いるためには、複数枚のガラスを張り合わせるなどの工夫が必要になり、工数が増えることとなる。その点、テンパックスガラスやパイレックス（登録商標）ガラスは、市販されているガラス厚の種類が豊富なため、様々な焦点距離の測距装置に適用可能であり、より選択性の幅が広がる。更には、汎用材料が使えるため、材料コストを抑えられる点で有利になる。
焦点距離保持部材６１の母材６３として、ガラスのように可視光域で透明な材料を用いる場合は、撮像領域３３のクロストーク抑制手段としての光遮蔽機能が必要になる。本実施形態では、焦点距離保持部材６１の母材６３に光遮蔽膜６５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６５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。
【００３３】
以上のように本実施形態においては、焦点距離保持部材の母材としてガラス材料を用いた。ガラス材料は光学研磨で広い範囲に渡り、平坦、平滑な接合面確保が可能となり、撮像レンズと撮像領域との間隔を均一にできるため左右での画像ズレが抑制される。
また、焦点距離保持部材の線膨張係数を、固体撮像素子の線膨張係数と略同一にできるため、撮像レンズ及び固体撮像素子と焦点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ことで測距装置の信頼性が向上する。
なお、テンパックスガラスまたはパイレックス（登録商標）ガラスのガラス材は可視光を透過するので、被写体像を撮像領域に案内する光路としての貫通孔を形成しなくとも測距は可能であり、この場合には製造コストの低減が図れる。
【００３４】
〔第四の実施形態〕
本発明の第四の実施形態について図８及び図９に基づいて簡単に説明する。図８は、第四の実施形態に係る測距装置の平面図である。図９は、図８に示す測距装置のＣ−Ｃ断面図である。第一の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
図示するように、本実施形態における測距装置７０の電装基板７１には図１や図２等に示したようなスリット４３が形成されておらず、電装基板７１は矩形状である。なお、電装基板７１に、図１に示した測距用演算回路４５やＤＳＰ４７を搭載してもよい。
測距装置７０を構成するその他の部材は第一の実施形態と同様であり、焦点距離保持部材１７はシリコンから形成されている。
このように、本実施形態においては、焦点距離保持部材を固体撮像素子の主材料の線膨張係数と同一であるシリコンとしたので、線膨張係数の異なる部品を接合した場合に問題となっていた環境温度変化に伴う熱応力の問題を回避することができるので、熱疲労による信頼性低下を抑制できる。
また、線膨張係数の小さいシリコンを結像距離保持部材に適用しているため、基線長の環境温度依存性を小さくすることができる。
さらに、結像距離保持部材に適用しているシリコンは可視光域に対して不透明なので、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する。よって、遮光構造形成の製造工数の削減が図れる。
なお、第二の実施形態や第三の実施形態に示した焦点距離保持部材を用いてもよい。
【００３５】
〔第五の実施形態〕
本発明の第五の実施形態に係る測距装置について、図１０に基づいて説明する。図１０は、測距装置の断面図であり、図８のＣ−Ｃ断面に相当する図である。本実施形態に係る測距装置は、物理的に分離された２つの固体撮像素子を備え、２つの固体撮像素子を実装する電装基板が矩形状である（スリットが形成されていない）点に特徴がある。以下、第一乃至第四の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
測距装置８０は、各撮像レンズ１１ａ、１１ｂに入射した被写体像を夫々撮像する撮像領域３３（３３ａ、３３ｂ）を有した２つの固体撮像素子３０（３０ａ、３０ｂ）を備えている。各撮像領域３３は、異なる基板（シリコンウエハ３１ａ、３１ｂ）上に形成されており、各撮像領域３３の受光部側の表面には、撮像領域３３の保護（キズ、ゴミの付着等防止）を目的として、夫々カバーガラス３５（３５ａ、３５ｂ）が取り付けられている。
測距装置８０において各固体撮像素子３０ａ、３０ｂは、その撮像面（撮像領域３３ａ、３３ｂの表面）が同一平面上となり、且つ、２つの撮像領域３３ａ、３３ｂの中心間距離が基線長Ｄ（図１４参照）となるように一列に並べて配置されている。
各固体撮像素子３０は、例えば口径が６インチ、又は１２インチのシリコンウエハ３１上へ複数の撮像領域（３３ａ、３３ｂ・・・）を形成した後、各撮像領域３３の受光部側にカバーガラス３５を貼り付け、シリコンウエハ３１内にＴＳＶを形成し、シリコンウエハ３１を固体撮像素子３０（３０ａ、３０ｂ・・・）ごとに切断することにより製造される。さらに、ＴＳＶを介して撮像領域３３非搭載面に引き出された電極の夫々に、半田ボール（半田ボール群３７ａ、３７ｂ）を配置することで、固体撮像素子３０が完成する。
【００３６】
次に、測距装置の製造方法について説明する。
図１１（ａ）〜（ｅ）は、図１０に示す測距装置の製造工程を示す断面図である。図１０と同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。また、以下では、主として第一の実施形態（図４）に示す製造工程と異なる行程について説明し、同一の行程については説明を省略する。
まず、図１１（ａ）に示すように、焦点距離保持部材１７を準備する。焦点距離保持部材１７の母材はシリコンである。
次に、図１１（ｂ）に示すように、焦点距離保持部材１７の貫通孔１９形成方向の一方の面に２つの固体撮像素子３０ａ、３０ｂを夫々接着固定する。焦点距離保持部材１７には、固体撮像素子３０ａ、３０ｂのカバーガラス３５ａ、３５ｂを夫々接着固定する。接着の際、各貫通孔１９ａ、１９ｂの中心（貫通孔１９の伸びる方向と直交する方向の断面における中心）が、各撮像領域３３ａ、３３ｂの中心となるように位置を整合させる。
図１１（ｃ）以降の接着工程は、第一の実施形態（図４（ｃ）以降）と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
以上のように、本実施形態においては、焦点距離保持部材を固体撮像素子の主材料であるシリコンから形成したので、熱膨張係数の異なる部品を接合した場合に問題となっていた環境温度変化に伴う熱応力の問題を回避することができ、熱疲労による信頼性低下を抑制できる。
また、線膨張係数の小さいシリコンを焦点距離保持部材に用いているため、基線長の環境温度依存性を小さくすることができる。
焦点距離保持部材に適用しているシリコンは可視光域に対して不透明なので、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する。よって、遮光構造形成の製造工数の削減が図れる。
なお、第二の実施形態や第三の実施形態に示した焦点距離保持部材を適用してもよい。
【００３８】
〔第六の実施形態〕
本発明の第六の実施形態に係る測距装置について、図１２に基づいて説明する。図１２は、測距装置の断面図であり、図１のＡ−Ａ断面に相当する図である。以下、第一乃至第五の実施形態と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態に係る測距装置９０は、第五の実施形態と同様に物理的に分離された２つの固体撮像素子３０（３０ａ、３０ｂ）を備え、且つ各固体撮像素子３０を搭載する電装基板４０の一部には、第一の実施形態と同様にスリット４３が形成されている。
２つの固体撮像素子３０ａ、３０ｂの製造方法については、第五の実施形態と同様である。また、電装基板４０には、図３（ａ）、（ｂ）に示した電装基板の何れを用いても良い。測距装置９０は、図１１に示した第五の実施形態と同様の工程にて製造することができる。もちろん、焦点距離保持部材１７の代わりに、第二の実施形態や第三の実施形態に示した焦点距離保持部材を適用してもよい。
以上のように本実施形態によれば、電装基板に緩衝部としてのスリットを形成して、隣接する電極パッド群間を物理的に分離したので、環境温度変化に対する電装基板４０の熱膨張の影響が、固体撮像素子３０へ伝わり難くなり、基線長Ｄの変化を抑制することができる。従って、環境温度の変化に対する測定精度の低下を抑制できる。
【００３９】
〔測距システム〕
第一乃至第六の実施形態に示した測距装置を用いた測距システムの例について説明する。図１３は、本発明の各実施形態に係る測距装置を搭載した測距システムの構成図である。以下においては、第五の実施形態に示した測距装置を搭載した例により説明する。
測距システム１１０は、測距装置８０と、電装基板７１と電気的に接続されると共に、電装基板７１から取り出された電気信号に対して所定の処理を行う処理基板１１１と、処理基板１１１において処理された電気信号を受信して測距に関わる情報を表示する表示端末１１３と、を備えている。
【００４０】
処理基板１１１は、測距用演算回路４５及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４７を有しており、各撮像領域３３からの電気信号を受信し、各撮像領域３３によって撮像された複数の被写体像に基づいて、距離判定をするための演算や各種の画像処理を行う。なお、第一の実施形態（図１）には、電装基板上に測距用演算回路及びＤＳＰを搭載した測距装置の例を示したが、図８及び図１３に示すように、演算回路及びＤＳＰを電装基板から分離した構成としてもよい。
表示端末１１３は、表示機能のみを有する端末であってもよいし、入力機能や各種の演算機能を備えた端末であってもよい。後者の例としては、例えばタッチパネル式の専用端末や、ディスプレイを含むコンピュータ装置を挙げることができる。表示端末１１３には、例えば、数値（距離）のみ、撮像領域３３によって撮像された画像と数値とを合わせて、或いは撮像領域３３によって撮像された画像に対して演算により求められた数値に基づく所定の処理を施した画像等が表示される。
さらに、処理基板１１１と不図示の外部装置との間で通信を行う外部通信部１１５を備えても良い。例えば、撮影トリガーとなる信号を処理基板１１１に与えたり、処理基板１１１の動作状態を監視したり、処理基板１１１から測距に関わる判定結果を受け取ること等が、外部通信部１１５を介して可能となる。なお、外部装置としては、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の制御装置を用いることができる。
【００４１】
〔実施形態の効果について〕
以下、本発明の各実施形態が奏する効果について詳細に説明する。
第一に、線膨張係数差に起因して間隔保持部材と固体撮像素子との間で発生する歪を軽減し、撮像素子の特性低下を防止する効果を有する。
特許文献１において被写体像を撮像する光センサアレイは、固体撮像素子（ＣＣＤ）であり、固体撮像素子は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／℃である。また、撮像レンズと間隔保持部材とＣＣＤ保持部材と、吸湿性のない同一の樹脂材料（非晶質のシクロオレフィンポリマー）により形成している。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（日本ゼオン株式会社の登録商標）などがある。それらの線膨張係数は約７０ｐｐｍ／℃であり、光センサアレイの母材（シリコン）の線膨張係数と比較して約２０倍大きい。
このように、互いに接合された部材間の線膨張係数差が大きいと、各部材が熱疲労損傷を受けることになる。線膨張係数の異なる複数の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撮像レンズと固体撮像素子間の位置ズレが発生し、拘束の弱い所から破壊が始まる問題や、計測再現性が得られなくなるといった問題が生じる。
本発明の実施形態においては、焦点距離保持部材（特許文献１のレンズ保持部材とＣＣＤ保持部材に相当する部材）を、固体撮像素子の線膨張係数と略同一にすることで、焦点距離保持部材と撮像素子との間における熱疲労損傷を軽減している。
【００４２】
さらに、本実施形態においては、撮像レンズとして物理的に分離した２つの単レンズを用いることにより、熱疲労損傷の軽減を図っている。
つまり、カメラ装置において撮像レンズには、ガラスレンズ又は樹脂レンズが用いられる。ガラスや樹脂は、固体撮像素子に比べて線膨張係数が非常に大きい。言い換えれば、撮像レンズと焦点距離保持部材の線膨張係数差が大きい。そこで、本実施形態の測距装置においては、物理的に分離した２つの単レンズを用いた。このように各撮像レンズを物理的に分離することによって、撮像レンズ間距離が撮像レンズの線膨張係数の影響を受けにくくなる。つまり、レンズ間距離の温度依存性は、焦点距離保持部材の線膨張係数でほぼ決まるため、熱疲労損傷を軽減し、測定精度が向上する。
【００４３】
具体例を用いて説明すると、図１４に示す一対のレンズ１０３ａ、１０３ｂの基線長Ｄを５ｍｍ、レンズ１０３ａ、１０３ｂのレンズ口径Φを１ｍｍとすると、２つのレンズ１０３が一体構成の場合は、図中左右方向のレンズ長さが６ｍｍ以上となる。仮に、撮像レンズと焦点距離保持部材の接合面の長さＡを６ｍｍ、焦点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、
焦点距離保持部材の熱膨張量は、
Ａ×α１×Δｔ＝６ｍｍ×３ｐｐｍ／℃×１０℃＝０．１８μｍ  ・・・式（２）
撮像レンズの熱膨張量は、
Ａ×α２×Δｔ＝６ｍｍ×７０ｐｐｍ／℃×１０℃＝４．２μｍ  ・・・式（３）
よって、式（２）と式（３）より、２つの撮像レンズが一体構成の場合は、１０℃の温度変化があった場合に、焦点距離保持部材と撮像レンズとの間で約４μｍの熱膨張差が生じることになる。
【００４４】
一方、２つの撮像レンズが物理的に分断された単レンズである場合は、図中左右方向のレンズ長さはレンズ口径Φで決まり、この例の場合は１ｍｍ以上の長さになる。撮像レンズと焦点距離保持部材の接合面長さＡを１ｍｍ、焦点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、
焦点距離保持部材の熱膨張量は、
Ａ×α１×Δｔ＝１ｍｍ×３ｐｐｍ／℃×１０℃＝０．０３μｍ  ・・・式（４）
撮像レンズの熱膨張量は、
Ａ×α２×Δｔ＝１ｍｍ×７０ｐｐｍ／℃×１０℃＝０．７μｍ  ・・・式（５）
よって、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である場合は１０℃の温度変化があった場合に、焦点距離保持部材と撮像レンズとの間で０．６７μｍの熱膨張差が生じることになる。
【００４５】
よって、温度変化Δｔが１０℃の時、撮像レンズと焦点距離保持部材の熱膨張差が、２つの撮像レンズが一体構成の場合は約４μｍだったのに対して、２つの撮像レンズが物理的に分離した単レンズである場合は０．６７μｍになることが判る。
以上のように、撮像レンズを物理的に分離することで、基線長方向における撮像レンズの一体的に連続する長さを短縮し、焦点距離保持部材との間における連続的な接合長さを短縮することによって、撮像レンズと焦点距離保持部材との間の熱疲労損傷を軽減している。
【００４６】
第二に、測距精度を向上させる効果を有する。
特許文献１においては、撮像レンズと間隔保持部材とＣＣＤ保持部材とを、吸湿性のない同一の樹脂材料（非晶質のシクロオレフィンポリマー）により形成している。よって、基線長Ｄ（図１４参照）の環境温度に起因する変化は、これらの部材を形成する樹脂材料の線膨張係数で決まる。上述の通り、非晶質のシクロオレフィンポリマーの線膨張係数は約７０ｐｐｍ／℃である。
例えば、図１４に示す一対のレンズ１０３ａ、１０３ｂの基線長Ｄを５ｍｍ、レンズ１０３ａ、１０３ｂの中心から被写体までの距離Ｌを５ｍ、レンズ１０３ａ、１０３ｂの焦点距離ｆを５ｍｍとすると、三角測量の基本原理を示す式（１）から、視差δは、
δ＝Ｄ・ｆ／Ｌ＝５ｍｍ・５ｍｍ／５ｍ＝５μｍ  ・・・式（６）
となる。
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、従来例のように間隔保持部材に樹脂を用いた場合は、樹脂の線膨張係数αが７０ｐｐｍ／℃であるとすると、温度変化Δｔが１０℃あった場合、間隔保持部材の熱膨張量は、
Ｄ×α×Δｔ＝３．５μｍ  ・・・式（７）
となり、視差が３．５μｍ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７０％（＝３．５μｍ／５μｍ）もの大きな測距誤差が発生することになる。
【００４７】
一方、本実施形態においては、焦点距離保持部材（特許文献１の間隔保持部材とＣＣＤ保持部材に相当する部材）の線膨張係数が、固体撮像素子の線膨張係数と略同一の約３ｐｐｍ／℃に設定されている。従って、従来例と比較して線膨張係数を小さくできるため、測定精度の環境温度変化依存性を軽減でき、環境温度が昇降した場合であっても測距精度を維持することが出来る。
本発明のように結像距離保持部材に撮像素子１０４ａ、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、
Ｄ×α×Δｔ＝０．１５μｍ  ・・・式（８）
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）の測定誤差で収まることになる。
【００４８】
第三に、部品点数増によるコストアップの抑制を図ることができる。
例えば、特許文献２では、少なくとも単レンズ（２個）、レンズホルダー、遮光スペーサ、撮像領域（固体撮像素子２個）、基板、撮像素子ホルダーの６種類、８個の部品が必要になる。
一方、本発明では、図２、５、６に示すように、撮像レンズ１１（２個）、焦点距離保持部材１７（遮光スペーサに対応）、二連の撮像領域３３を含む固体撮像素子３０（１個）、電装基板４０（２個）の４種類、６個の部品で従来例と同等以上の性能が得られ、部品点数を減らしコストダウンを図ることができる。
【００４９】
第四に、装置の小型化を図ることができる。
例えば、特許文献２では固体撮像素子を、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む基板へ搭載し、その基板を撮像素子ホルダー上に搭載している。さらにその基板の外周を覆うように遮光スペーサを撮像素子ホルダーに接合している。そのため、撮像面の面積は基板の面積に遮光スペーサ―の壁厚分を加えた大きさとなる。
一方、本発明では焦点距離保持部材１７、５１、６１を固体撮像素子３０の外周に合わせて組み付けるため、撮像面の面積は固体撮像素子３０の面積になる。言い換えれば、撮像面の面積は撮像領域３３に焦点距離保持部材１７、５１、６１の壁厚分を加えた大きさとなり、測距用演算回路４５やデジタル信号プロセッサ４７を含む電装基板４０のサイズによらず決定される。従って、装置の小型を図ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…測距装置、１１…撮像レンズ、１３…側壁、１５…アパーチャ、１７…焦点距離保持部材、１９…貫通孔、３０…固体撮像素子、３１…シリコンウエハ、３３…撮像領域、３５…カバーガラス、３７…半田ボール群、４０…電装基板、４１…電極パッド群、４３…スリット、４５…測距用演算回路、４７…デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、４９…アンダーフィル材、５０…測距装置、５１…焦点距離保持部材、６０…測距装置、６１…焦点距離保持部材、６３…母材、６５…光遮蔽膜、７０…測距装置、７１…電装基板、８０…測距装置、９０…測距装置、１０１…被写体、１０２…カメラ、１０３…レンズ、１０４…撮像素子、１０６…ベース基板、１０７…被写体像、１０８…光軸、１１０…測距システム、１１１…処理基板、１１３…表示端末、１１５…外部通信部、Ｄ…基線長、ｆ…焦点距離、Ｘ…光軸
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開平１１−２８１３５１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０４６３９６号公報
【図１】
2013218252.tif 000003
【図２】
2013218252.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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