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Title:
BINOCULAR CAMERA MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/087974
Kind Code:
A1
Abstract:
A binocular camera module is provided with a lens array that has a plurality of lenses arranged on the same plane, wherein an image picking-up unit the lens array covers a plurality of image picking-up regions to which a plurality of object images formed by the plurality of the lenses are projected with one-to-one relation and converts the plurality of the projected images to electric signals, a plurality of optical stops corresponding to the plurality of the lenses with one-to-one relation, and an optical stop positioned opposite to the image picking-up unit with respect to the lens array, wherein an absolute difference value between the line expansion rates of a material composing the lens array and a material composing the optical stop is equal to or less than 0.7 x 10-5/ºC.

Inventors:
TAMAKI SATOSHI
IMAMURA NORIHIRO
Application Number:
PCT/JP2009/000067
Publication Date:
July 16, 2009
Filing Date:
January 09, 2009
Export Citation:
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Assignee:
PANASONIC CORP (JP)
TAMAKI SATOSHI
IMAMURA NORIHIRO
International Classes:
H04N5/225; G02B3/00; G02B7/02; G03B19/06; G03B19/07; H04N5/335; H04N13/02
Domestic Patent References:
WO2007083579A12007-07-26
WO2007123064A12007-11-01
WO2007125761A12007-11-08
Foreign References:
JP2001036776A2001-02-09
JP2003143459A2003-05-16
JP2007295141A2007-11-08
Attorney, Agent or Firm:
OKUDA, Seiji (10th FloorOsaka Securities Exchange Bldg.,8-16, Kitahama 1-chome,Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 41, JP)
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Claims:
 同一平面上に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、
 前記複数のレンズによって形成された複数の被写体の像が1対1の関係で投影される複数の撮像領域を含み、投影された複数の像をそれぞれ電気信号に変換する撮像部と、
 前記複数のレンズに1対1の関係で対応する複数の光学絞りを有し、前記レンズアレイに対して前記撮像部と反対側位置する光学絞り部と、
を備え、
 前記レンズアレイを構成する材料の線膨張率と光学絞り部を構成する材料の線膨張率との差の絶対値が0.7×10 -5 /℃以下である複眼カメラモジュール。
 前記レンズアレイを構成する材料の線膨張率と光学絞り部を構成する材料の線膨張率との差の絶対値が0.35×10 -5 /℃以下である請求項1に記載の複眼カメラモジュール。
 前記レンズアレイを構成する材料の線膨張率と光学絞り部を構成する材料の線膨張率との差の絶対値が0.2×10 -5 /℃以下である請求項1に記載の複眼カメラモジュール。
 前記光学絞り部は、画角を規制するフード部を有する請求項1から3のいずれかに記載の複眼カメラモジュール。
 前記光学絞り部の各光学絞りの中心が前記各レンズの光軸と一致するように、前記光学絞り部と前記レンズアレイとが互いに当接し位置決めされている請求項1から4のいずれかに記載の複眼カメラモジュール。
 前記光学絞り部は、前記複数の光学絞りのそれぞれの位置を独立して調整可能な構造を備えている請求項1から5のいずれかに記載の複眼カメラモジュール。
 前記光学絞り部および前記撮像部を支持する鏡筒をさらに備え、
 前記レンズアレイと前記光学絞り部とは、前記各レンズの光軸と垂直な面における前記レンズアレイの中心に対して、対称に配置された第1の接着剤によって互いに固定されており、
 前記鏡筒と前記光学絞り部とは、前記各レンズの光軸と垂直な面における前記レンズアレイの中心に対して、対称に配置された第2の接着剤によって互いに固定されている請求項1から6にいずれかに記載の複眼カメラモジュール。
 同一平面上に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、前記複数のレンズによって形成された複数の被写体の像が1対1の関係で投影される複数の撮像領域を含み、投影された複数の像をそれぞれ電気信号に変換する撮像部と、前記複数のレンズに1対1の関係で対応する複数の光学絞りを有し、前記レンズアレイに対して前記撮像部と反対側位置する光学絞り部とを備え、前記レンズアレイを構成する材料の線膨張率と光学絞り部を構成する材料の線膨張率との差の絶対値が0.7×10 -5 /℃以下である複眼カメラモジュールの製造方法であって、
 前記光学絞りの各光学絞りの中心が前記各レンズの光軸上に位置するように、前記光学絞り部の前記各レンズの光軸と平行な面と、前記レンズモジュールの前記各レンズの光軸と平行な面とを当接させた状態で前記光学絞り部と前記レンズモジュールを第1の接着剤によって接合する工程を包含する複眼カメラモジュールの製造方法。
 前記各レンズの光軸と垂直な面における前記レンズアレイの中心に対して、前記第1の接着剤を対称に配置することにより、前記レンズアレイと前記光学絞り部とを固定する請求項8に記載の複眼カメラモジュールの製造方法。
Description:
複眼カメラモジュール

 本発明は、複数の撮影光学レンズによっ 画像を撮像する複眼カメラモジュールに関 る。

 デジタルビデオカメラやデジタルカメラ ような撮像装置では、レンズを介して被写 像をCCDやCMOS等の撮像素子上に形成すること により、被写体を2次元の画像情報に変換す 。近年、複数のレンズを用いることによっ 、複数の被写体の2次元画像を取得し、得ら た画像の情報から被写体までの距離情報を 定するカメラが提案されている。

 特許文献1はこのような被写体までの距離 を測定する複眼カメラモジュールの一例を開 示している。図10は特許文献1に開示された複 眼カメラモジュールの分解斜視図を示してい る。この複眼カメラモジュールは、被写体側 から順に、光学絞り部材111、レンズアレイ112 、遮光ブロック113、光学フィルタアレイ114、 撮像素子116が配置された構造を備えている。 レンズアレイ112は複数のレンズ112aを有する 光学絞り部材111は、レンズアレイ112の各レ ズの光軸と一致する位置に、それぞれ光学 りを備える。光学フィルタアレイ114は、レ ズアレイ112の各レンズに対応する領域ごと 分光特性が異なる複数の光学フィルタを備 、撮像素子116の受光面を覆っている。遮光 ロック113は、レンズアレイ112の隣り合うレ ズ間の境界、即ち、光学フィルタアレイ114 隣り合う光学フィルタ間の境界と一致する 置に遮光壁113aを備えている。撮像素子116は 導体基板115上に搭載されている。半導体基 115上には、駆動回路117および信号処理回路1 18が実装されている。

 このように構成されたカメラモジュールに り、視差を有する画像が得られる。視差量 ブロックマッチングと呼ばれる手法を用い 基準画像7-1の任意のブロックと最も類似し ブロックを、参照画像7-2内で探索すること よって視差量を算出し、視差量に基づいて 写体までの距離を算出する。

特開2003-143459号公報

 しかしながら、特許文献1に開示された複 眼カメラモジュールでは、周囲の環境温度が 変化すると、レンズアレイの各レンズの焦点 距離や、レンズの光軸間の長さである基線長 が変化する。これによって、測定距離の精度 が劣化する。特許文献1は、この課題の解決 法についてはなんら記載していない。

 本発明は、このような従来技術の課題を 決し、周囲の環境温度が変化しても測距精 を確保でき、小型で低コストの複眼カメラ ジュールを提供することを目的とする。

 本発明の複眼カメラモジュールは、同一平 上に配置された複数のレンズを有するレン アレイと、前記複数のレンズによって形成 れた複数の被写体の像が1対1の関係で投影 れる複数の撮像領域を含み、投影された複 の像をそれぞれ電気信号に変換する撮像部 、前記複数のレンズに1対1の関係で対応する 複数の光学絞りを有し、前記レンズアレイに 対して前記撮像部と反対側位置する光学絞り 部とを備え、前記レンズアレイを構成する材 料の線膨張率と光学絞り部を構成する材料の 線膨張率との差の絶対値が0.7×10 -5 /℃以下である。

 ある好ましい実施形態において、前記レン アレイを構成する材料の線膨張率と光学絞 部を構成する材料の線膨張率との差の絶対 が0.35×10 -5 /℃以下である。

 ある好ましい実施形態において、前記レン アレイを構成する材料の線膨張率と光学絞 部を構成する材料の線膨張率との差の絶対 が0.2×10 -5 /℃以下である。

 ある好ましい実施形態において、前記光 絞り部は、画角を規制するフード部を有す 。

 ある好ましい実施形態において、前記光 絞り部の各光学絞りの中心が前記各レンズ 光軸と一致するように、前記光学絞り部と 記レンズアレイとが互いに当接し位置決め れている。

 ある好ましい実施形態において、前記光 絞り部は、前記複数の光学絞りのそれぞれ 位置を独立して調整可能な構造を備えてい 。

 ある好ましい実施形態において、複眼カ ラモジュールは、前記光学絞り部および前 撮像部を支持する鏡筒をさらに備え、前記 ンズアレイと前記光学絞り部とは、前記各 ンズの光軸と垂直な面における前記レンズ レイの中心に対して、対称に配置された第1 の接着剤によって互いに固定されており、前 記鏡筒と前記光学絞り部とは、前記各レンズ の光軸と垂直な面における前記レンズアレイ の中心に対して、対称に配置された第2の接 剤によって互いに固定されている。

 本発明の複眼カメラモジュールの製造方法 、同一平面上に配置された複数のレンズを するレンズアレイと、前記複数のレンズに って形成された複数の被写体の像が1対1の 係で投影される複数の撮像領域を含み、投 された複数の像をそれぞれ電気信号に変換 る撮像部と、前記複数のレンズに1対1の関係 で対応する複数の光学絞りを有し、前記レン ズアレイに対して前記撮像部と反対側位置す る光学絞り部とを備え、前記レンズアレイを 構成する材料の線膨張率と光学絞り部を構成 する材料の線膨張率との差の絶対値が0.7×10 -5 /℃以下である複眼カメラモジュールの製造 法であって、前記光学絞りの各光学絞りの 心が前記各レンズの光軸上に位置するよう 、前記光学絞り部の前記各レンズの光軸と 行な面と、前記レンズモジュールの前記各 ンズの光軸と平行な面とを当接させた状態 前記光学絞り部と前記レンズモジュールを 1の接着剤によって接合する工程を包含する

 ある好ましい実施形態において、前記各 ンズの光軸と垂直な面における前記レンズ レイの中心に対して、前記第1の接着剤を対 称に配置することにより、前記レンズアレイ と前記光学絞り部とを固定する。

 本発明によれば、レンズアレイの材料およ 光学絞り部の材料の線膨張率差を0.7×10 -5 /℃以下に設定することによって、複眼カメ モジュールを構成する材料の環境温度に応 た膨張量や収縮量を考慮するだけでは、補 することが困難なレンズの光軸と光学絞り 中心との偏芯量が環境温度によって変化す ことを抑制することができ、視差量の変化 抑制できる。したがって、環境温度が変化 ても高い測距精度を維持することが可能で り、基線長が短い小型の複眼カメラモジュ ルであっても、距離精度を向上させること 可能となる。

本発明による複眼カメラモジュールの 施形態を示す側面断面図である。 図1の複眼カメラモジュールにおける、 光学絞り部およびレンズアレイからなるユニ ットの側面断面図である。 図2のユニットの正面図である。 図2のユニットの分解斜視図である。 図1の複眼カメラモジュールにおいて、 距離を算出する原理を説明する図である。 光学絞りの中心がレンズの光軸に対し 芯している場合における像高と視差変化率 の関係を示すグラフである。 光学絞りの中心がレンズの光軸に対し 芯している場合における像高と視差変化率 の関係を示す他のグラフである。 (a)は、レンズアレイと光学絞りモジュ ルとを接合する接着剤の位置を示しており (b)は、光学絞り部と鏡筒とを接合する接着 の位置を示しており、(c)は、(a)および(b)に す接着剤の位置を示す断面図である。 本発明による複眼カメラモジュールに いられる光学絞り部の他の形態を示す側面 面図である。 従来の複眼カメラモジュールを示す分 解斜視図である。

符号の説明

 1  光学絞り部
 2a、2b  光学絞り
 3a、3b  フード
 4 レンズアレイ
 4a、4b  レンズ
 5  鏡筒
 6  撮像部
 6a、6b 撮像領域
 7 光学フィルタ
 8 遮光壁

 以下、図面を参照しながら本発明による 眼カメラモジュールの実施形態を説明する

 図1は本実施形態の複眼カメラモジュール の主要な構成を示す側面断面図である。複眼 カメラモジュールは、光学絞り部1と、レン アレイ4と、鏡筒5と、撮像部6とを備えてい 。

 レンズアレイ4は、同一の平面上に配置さ れた2つのレンズ4a、4bを有しており、樹脂成 などによって一体的に構成されている。レ ズアレイ4の被写体側に光学絞り部1が位置 ている。光学絞り部1は、レンズ4a、4bに1対1 関係で対応した光学絞り2a、2bを有している 。光学絞り2a、2bは開口を有し、レンズ4a、4b 入射する光の量を制限する。光学絞り2a、2b の中心2ap、2bpはレンズ4a、4bの光軸4ap、4bpと 致するようにレンズアレイ4と光学絞り部1と が位置決めされており、レンズアレイ4と光 絞り部1とが接合されることによってユニッ を構成している。ここで、中心2ap、2bpが光 4ap、4bpと一致するとは、中心2ap、2bpの光軸4 ap、4bpに対する偏芯量が厳密に0μmである場合 のみならず、概ね5μm以下であることを言う

 図2は、レンズアレイ4および光学絞り部1 らなるユニットの側面断面図であり、図3は 光学絞り部1側、つまり、被写体側からユニ トを見た正面図である。また、図4はレンズ レイ4側から見たユニットの分解斜視図であ る。

 これらの図に示すように、光学絞り部1はさ らにレンズ4a、4bに対して斜め光が入射しな ようにフード部3a、3bを有している。光学絞 部1において、光学絞り2a、2bとフード3a、3b が一体的に構成されているため、部品点数 削減され、コストの低減が図れる。光学絞 部1も樹脂成型などによって一体的に構成さ れている。以下において、詳細に説明するよ うに、レンズアレイ4を構成する材料の線膨 率と光学絞り部1を構成する材料の線膨張率 の差の絶対値は0.7×10 -5 /℃以下である。

 図1に示すように、鏡筒5は、上述の光学 り部1およびレンズアレイ4からなるユニット を一端近傍において保持、固定する。撮像部 6は、鏡筒5の他端近傍において保持、固定さ ている。撮像部6は撮像領域6a、6bを有し、 像領域6a、6bのそれぞれは、2方向に2次元配 された多数の画素を含む。撮像部6はCCD等の2 つの撮像センサーを含み、2つの撮像センサ がそれぞれ撮像領域6a、6bを有していてもよ し、1つの撮像センサーによって構成され、 1つの撮像領域が撮像領域6a、6bを含んでいて よい。

 レンズ4a、4bによって形成された2つの被 体の像が撮像部6の撮像領域6a、6bに1対1の関 で投影されるようにレンズアレイ4に対して 配置されている。撮像部6はレンズアレイ4に して光学絞り部1とは反対側に位置している 。2つの被写体の像のそれぞれが、対応しな 撮像領域6aまたは6bに入射しないよう、レン アレイ4と撮像部6との間であって、レンズ4a およびレンズ4bの光路の間に遮光壁8が設けら れている。

 被写体からの光は、光学絞り2a、2bを通過 し、それぞれ別個にレンズ4a、4bによって像 形成され、撮像領域6a、6bに投影される。撮 部6は、撮像領域6a、6bに形成された像を光 強度に応じて電気信号に変換する。所定の 長の光のみを透過させるため、レンズアレ 4と撮像部6との間に光学フィルタ7を設けて よい。また、撮像領域6a、6bに迷光が入射す のを防止するため、光学フィルタ7の近傍に 遮光膜9を設けてもよい。

 撮像部6から出力された電気信号は、様々 な信号処理が施され、画像処理される。たと えば、撮像領域6a、6bが撮像した2つの画像を いて、画像間の視差量を求め、被写体まで 距離を測定することができる。これらの処 は、デジタル信号プロセッサ(図示せず)等 用いて行うことができる。

 次に、図5を参照しながら、各撮像画像を 用いて対象物までの距離を測定する原理を説 明する。

 撮像領域6aの画像を基準画像とし、6aの画 像を、例えば32×32画素からなる複数の画素ブ ロックに分割する。そして、撮像領域6aのあ 画素ブロックと相関を有する領域を、他方 参照画像である撮像領域6bの画像内で探索 特定する。いわゆる、ブロックマッチング 呼ばれる手法である。そして、特定された 素ブロック間の視差より、被写体までの距 を算出する。

 レンズ4a、4bから被写体までの距離をL[mm]と 、レンズ4a、4bが同一の光学特性を有してお り、焦点距離がf[mm]であるとする。また、レ ズ4a、4bのレンズ間隔(光軸間距離)である基 長をD[mm]とし、ブロックマッチングにより 出された画素ブロックの相対的なズレ量で る視差量をz[画素]、撮像素子の画素ピッチ p[mm/画素]とする。被写体までの距離Lは下記( 数1)を用いて求めることができる。

 このようにして、(数1)を用いることによ て、撮像された1組の画像から、被写体まで の距離を測定することができる。

 本発明では、周囲の環境温度が変化しても い測距精度を維持することができるように レンズアレイ4を構成する材料の線膨張率と 光学絞り部1を構成する材料の線膨張率との の絶対値を0.7×10 -5 /℃以下にする。以下、この理由を説明する

 図1に示すように構成された複眼カメラモ ジュールにおいて、特にレンズアレイ4が樹 から構成される場合、周囲の環境温度が変 すると、レンズアレイ4の体積が樹脂の線膨 率で定まる割合で、環境温度に応じて変化 る。その結果、環境温度に応じて、レンズ4 a、4bの光軸間の長さである基線長Dが伸びた 縮んだりし、測定した距離の結果に含まれ 誤差が増大する。また、環境温度が変化す と、レンズアレイ4の屈折率も変化し、レン の焦点距離fが変化する。したがって測定し た距離の結果に含まれる誤差が増大する。

 環境温度変化に対する基線長Dの変化等は 、レンズアレイ4を構成する樹脂の線膨張率 既知であれば、環境温度を検出することに り、環境温度によって膨張または収縮した の基線長Dを推測することが可能であり、環 温度による影響を補正した正確な測定距離 容易に算出できる。

 例えば、複眼カメラモジュールが車に搭 される場合、周囲の環境温度が一定となる とは稀であり、周囲の環境温度は時々刻々 変化する。したがって、このような場合に いて、被写体までの距離を正確に測定する めには、上述したように周囲の環境温度の 化に応じた補正を行うことが重要である。

 このように、レンズアレイ4の体積変化等 の変動要因については、周辺環境温度変化を 検出することにより補正することが可能であ る。しかし、複眼カメラモジュールにおける 環境温度の変化による影響はレンズアレイ4 のみ生じるのではない。本願発明者が詳細 検討したところ、光学絞り2a、2bの中心2ap、2 bpと対応するレンズ4a、4bの光軸4ap、4bpとのズ レ、つまり偏芯が測定距離に含まれる誤差を 増大させる要因となることが分かった。

 しかしながら、この偏芯は、環境温度を 出しても容易に補正することができない。 ぜなら、光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpと対応 するレンズ4a、4bの光軸4ap、4bpとの偏芯が生 ると、被写体の像高によって視差量が異な てしまい、その変化は像高に対して非線形 だからである。このため、視差量を像高に じて補正することは非常に困難である。さ に、周辺の環境温度が変化することにより 光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpと対応するレン 4a、4bの光軸4ap、4bpとの偏芯量が変化すると 、視差量もさらに変化する。このため環境温 度あるいは像高に応じて視差量を補正するこ とがさらに困難となる。

 以下、光学絞りの中心とレンズの光軸と ズレが像高および視差量にどのように影響 与えるかを検討した結果を説明する。

 図6は、レンズ4a、4bの光軸4ap、4bpとそれ 対応した光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpとの偏 を4段階に変化させた場合における像高に対 する視差量の変化について解析した結果を示 している。解析は、基線長を2.6mmとし、焦点 離を2.6mmとし、被写体をレンズ4a、4bから3000 mmの距離に置き、主光線追跡によって行った 図6において、横軸は最大像高を100とした時 の像高を示し、縦軸は正しい視差量に対する 視差量の変化率を示している。点線で示され る条件1は、偏芯がない正規の位置での像高 視差量変化率との関係を示す。また、実線 示される条件2は、レンズ4a、4bの光軸に対し 、光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpが、基線方向 5μmシフトした場合の、像高と視差量の変化 との関係を示している。さらに、2点鎖線で 示される条件3は、レンズ4a、4bの光軸に対し 光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpが、基線方向に 12.3μmシフトした場合の、像高と視差量の変 率との関係を示している。さらに、1点鎖線 示される条件4はレンズ4a、4bの光軸に対し 光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpが、基線方向に7 .3μmシフトした場合の、像高と視差量の変化 との関係を示している。

 図6において点線(条件1)で示すように、レ ンズ4a、4bの光軸4ap、4bpと光学絞り2a、2bの中 2ap、2bpとに偏芯が生じていない場合、像高 よらず、視差量の変化率はゼロとなる。つ り、偏芯がなければ、像高によらず測定距 に誤差が発生しないことを示している。

 これに対し図6において実線(条件2)で示す ように、5μmの偏芯がある場合、像高によっ 視差量の変化率が非線形的に変化する。図 していないが同じ偏芯の条件で、被写体距 を変えて同様に偏芯による視差量の変化率 解析を行ったところ、被写体距離を変化さ た時の変化の度合いと、各像高に対する視 量の変化の度合いとの関係を導き出すこと 非常に困難であることが分かった。したが て、光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpとレンズ4a 4bの光軸4ap、4bpとの偏芯による測定距離の誤 差を、環境温度を検出することによって補正 することはきわめて困難であることがわかっ た。

 なお、条件2における偏芯は、室温で複眼 カメラモジュールを組み立てた直後であり、 光学絞り部1の各光学絞り2a、2b間のピッチず 、あるいは、レンズアレイ4のレンズ4a、4b のピッチズレに起因して発生する、組立て 期の光学絞りの中心とレンズの光軸との偏 を想定している。

 条件3(2点鎖線)は、レンズアレイ4の線膨張 および光学絞り部1の線膨張率に差があり、 件2の状態から周辺の環境温度が変化するこ とによって偏芯量が基線方向に7.3μmが増加し た場合に対応する。偏芯がゼロのときに比べ て12.3μm発生した場合に相当する。なお、7.3μ mの偏芯は、レンズアレイ4を構成する材料と て、線膨張率が7.0×10 -5 /℃であるシクロオレフィンポリマー系と、 絞り部材を構成する材料として線膨張係数 2.3×10 -5 /℃であるアルミニウムとを用い、温度変化 60℃ある場合に生じる偏芯量に相当する。図 6から明らかなように、環境温度が変化し、 芯量がさらに大きくなると、視差量の変化 もさらに大きくなり、その結果、測定距離 誤差も増大することがわかる。

 また、条件4(1点鎖線)は、レンズアレイ4 線膨張率および光学絞り部1の線膨張率に差 あり、条件1の状態から周辺の環境温度が変 化することによって偏芯量が基線方向に7.3μm が増加した場合に対応する。

 図6において、2点鎖線で示すように、像 に対する視差量の変化率は非線形となり、 学絞りの中心とレンズの光軸との偏芯量を 囲の環境温度に基づいて算出したとしても 像高によって視差量の変化が大きく異なる め、計測距離の補正をすることが非常に困 であることがわかる。つまり、環境温度が1 的に変化しても、環境温度の変化前後での 像高に対する視差量の変化率との関係を見 すことが極めて困難である。

 図6において1点鎖線で示すように、偏芯 が小さければ、視差量の変化率も小さくな 。しかし、変化率は像高に対して一定では い。したがって、条件3の場合と同様、環境 度の変化前後での各像高に対する視差量の 化率との関係を見出すことが極めて困難で る。つまり、偏芯の原因となるレンズおよ 光学絞りを構成するレンズアレイ4と光学絞 り部1の線膨張率を用いて、環境温度に応じ 偏芯量の変化を正確に補正することが実質 にできないということが分かった。

 そこで、本実施形態の複眼カメラモジュ ルでは、環境温度が変化しても、光学絞り 中心とレンズの光軸との偏芯量を増大させ いため、光学絞り部1およびレンズアレイ4 材料の線膨張率を略同一とした。つまり、 要な測定距離精度を確保するために、環境 度変化に対し偏芯量を推測し、測定距離を 正するのではなく、環境温度が変化しても レンズの光軸と光学絞りの中心との偏芯量 一定の範囲内になるように構成している。

 レンズアレイ4および光学絞り部1の具体的 料としては、例えば、レンズアレイにシク オレフィンポリマー系の樹脂を採用した場 、その線膨張率は7×10 -5 /℃であり、光学絞り部1にポリカーボネイト 採用した場合、その線膨張率は6.8×10 -5 /℃である。したがって2つの材料の線膨張率 ほぼ一致している。これらの組合せ以外で 、適宜選択可能である。例えば、ABSにガラ を分散させることにより、線膨張率を調整 ることが可能である。

 図7は、レンズ4a、4bの光軸4ap、4bpとそれに 応した光学絞り2a、2bの中心2ap、2bpとのズレ ある偏芯を3段階に変化させた時の、像高に 対する視差量の変化について解析した結果を 示す。解析は、基線長を2.6mmとし、被写体を 離3000mmにおき、主光線追跡により行った。 7において、横軸は最大像高を100とした時の 像高を示し、縦軸は正しい視差量に対する視 差量の変化率を示している。点線は、レンズ アレイ4の線膨張率を7.0×10 -5 /℃とし、光絞り部1の線膨張係数を6.8×10 -5 /℃とし、温度変化量を60℃とした場合の値で ある(条件5)。また、実線は、レンズアレイ4 線膨張率を7.0×10 -5 /℃とし、光絞り部1の線膨張係数を6.65×10 -5 /℃とし、温度変化量を60℃とした場合の値で ある(条件6)。さらに、2点鎖線は、レンズア イ4の線膨張率を7.0×10 -5 /℃とし、光絞り部材の線膨張係数を6.3×10 -5 /℃とし、温度変化量を60℃とした場合の値で ある(条件7)。条件5、6、7における線膨張率の 差はそれぞれ、0.2×10 -5 /℃、0.35×10 -5 /℃、0.7×10 -5 /℃である。

 図7と図6とを比較することによって明ら なように、レンズアレイ4の線膨張率と光絞 部1の線膨張率との差の絶対値を所定の値以 下にすることによって、レンズの光軸と光学 絞りの中心と偏芯量の変化が抑制されるため 、視差量の変化が大幅に抑制されることが分 かる。また、視差の変化量が像高にほとんど 依存しなくなることが分かる。

 図7から分かるように、測定精度を0.3%以下 つまり、視差変化率を0.3%以下にするには、 ンズアレイ4の線膨張率と光絞り部1の線膨 率との差の絶対値を0.7×10 -5 /℃以下にする必要がある。さらに、測定精 (視差変化率)を0.2%以下にするには、レンズ レイ4の線膨張率と光絞り部1の線膨張率との 差の絶対値を0.35×10 -5 /℃以下にする必要がある。さらに、測定精 (視差変化率)を0.1%以下にするには、レンズ レイ4の線膨張率と光絞り部1の線膨張率との 差の絶対値を0.2×10 -5 /℃以下にする必要がある。したがって、レ ズアレイ4の線膨張率と光絞り部1の線膨張率 との差の絶対値は、0.7×10 -5 /℃以下であることが好ましく、0.35×10 -5 /℃以下であることがより好ましい。レンズ レイ4の線膨張率と光絞り部1の線膨張率との 差の絶対値が0.2×10 -5 /℃以下であれば、環境温度変化によるレン の光軸と光学絞りの中心と偏芯量の変化の 響をほぼ排除することができる。

 このように本実施形態の複眼カメラモジュ ルによれば、レンズアレイの材料および光 絞り部の材料の線膨張率差を0.7×10 -5 /℃以下にすることによって、複眼カメラモ ュールを構成する材料の環境温度に応じた 張量や収縮量を考慮するだけでは、補正す ことが困難なレンズの光軸と光学絞りの中 との偏芯量が環境温度によって変化するこ を抑制することができ、視差量の変化も抑 できる。したがって、距離の測定精度を飛 的に向上させることができる。

 なお、図6のグラフから分かるように、レ ンズの光軸と光学絞りの中心との偏芯量が厳 密にゼロでなければ、像高に応じて視差量の 変化率に差異が生じる。しかし、上述したよ うにレンズアレイ4の線膨張率と光絞り部1の 膨張率との差の絶対値を所定の値以下にす ことによって、環境温度の変化による偏芯 の変動が抑制されるため、環境温度の変化 よって視差量の変化率が変動することはな 。このため、複眼カメラモジュールを組み てた際のレンズの光軸と光学絞りの中心と 偏芯量が厳密にゼロではなくても、このよ な、環境温度の変化による視差変化率の変 が抑制されるため、距離の測定精度を向上 せることができる。

 また、このようにレンズアレイ4の線膨張 率と光絞り部1の線膨張率との差の絶対値を 定の値以下にすることによって、環境温度 変化にかかわらず、レンズ4a、4bの光軸4ap、4 bpとそれに対応した光学絞り2a、2bの中心2ap、 2bpとのズレである偏芯によって生じる測定誤 差の影響を最小にすることができる。ただし 、これによって、環境温度変化に対する基線 長Dの変化を抑制することはできない。この め、上述したように、環境温度変化に応じ 、レンズアレイ4を構成する材料の線膨張率 用いて基線長Dの変化量を求め、基線長Dの 化量に基づいて視差量を補正することが好 しい。これにより、環境温度の変化にかか らず精度の高い計測を行なうことが可能と る。

 また、上述した構成によって、環境温度 変化による偏芯量の変化を抑制することが きるが、偏芯量の初期値そのものを小さく るためには、レンズアレイ4および光学絞り 部1の線膨張率を略同一にすることに加えて 組み立て時における偏芯量を出来るだけ低 することも重要である。このため、本実施 態の複眼カメラモジュールでは、光学絞り 1の光学絞りの中心とレンズの光軸とが一致 るように、光学絞り部1とレンズアレイ4と 当接させて位置決めし、光学絞り部1とレン アレイ4とを接合している。以下、この点を 含めて複眼カメラモジュールの製造方法を説 明する。

 図4に示すように、光学絞り部1およびレ ズアレイ4からなるユニットにおいて、レン アレイ4のレンズ4a、4bが配置された平面に 行にx軸およびy軸をとり、レンズアレイ4の さ方向にz軸をとる。光学絞り部1はレンズ4a 4bの光軸と平行であり、x軸およびy軸にそれ ぞれ平行な基準面1xおよび基準面1yを有して り、レンズアレイ4は、レンズ4a、4bの光軸と 平行であり、x軸およびy軸にそれぞれ平行な 準面4xおよび基準面4yを有している。

 複眼カメラモジュールを製造する際、ま 、所定の形状に加工された光学絞り部1、レ ンズアレイ4、鏡筒5および撮像部6を用意する 。次に、光学絞り部1とレンズアレイ4とを接 し、ユニットを作製する。この際、図4に示 すように、光学絞り部1の光学絞り2a、2bの中 2ap、2bpとレンズアレイ4のレンズ4a、4bの光 4ap、4bpとが一致するように、光学絞り部1の 準面1xとレンズアレイ4の基準面4xとを当接 せ、また、光学絞り部1の基準面1yとレンズ レイ4の基準面4yとを当接させる。これによ 、レンズアレイ4が光学絞り部1に対して位置 決めされた状態となる。

 次に、図8(a)および(c)に示すように、レン ズアレイ4が光学絞り部1に対して位置決めさ た状態のまま、レンズアレイ4と光学絞り部 1との間に接着剤(第1の接着剤)10aを配置する このとき接着剤10aが配置される位置、領域 よび量は、レンズアレイ4のレンズ4a、4bが配 置された平面あるいは(レンズ4a、4bの光軸に 直な平面)における中心C1に対して、対称と るようにする。本実施形態では、y方向にお ける接着剤10aの位置、領域および量が中心C1 対して上下対称であり、また、x方向におけ る接着剤10aの位置、領域および量が中心C1に して左右対称である。その後、接着剤10aが 化するまでレンズアレイ4が光学絞り部1に して位置決めされた状態を保つ。これによ 、レンズアレイ4および光学絞り部1が互いに 接合され、ユニットが構成される。また、そ れぞれの部品の加工公差内に偏芯量を押える ことが可能となる。

 次に、このユニットを鏡筒5に接合する。 図8(b)および(c)に示すように、ユニットを鏡 5に挿入し、光学絞り部1と鏡筒5のレンズ4a、 4bと平行な面と鏡筒5のレンズ4a、4bと平行な とを当接させて位置決めした後、鏡筒5とユ ットの光学絞り部1との間に接着剤(第2の接 剤)10bを配置する。このとき接着剤10bが配置 される位置、領域および量は、ユニットのレ ンズ4a、4bが配置された平面(レンズ4a、4bの光 軸に垂直な平面)における中心C2に対して、対 称となるようにする。本実施形態では、y方 における接着剤10bの位置、領域および量が 心C2に対して上下対称であり、また、x方向 おける接着剤10bの位置、領域および量が中 C2に対して左右対称である。その後、接着剤 10bが硬化するまでユニットが鏡筒5に対して 置決めされた状態を保つ。これにより、光 絞り部1と鏡筒5が接合され、光学絞り部1、 ンズアレイ4および鏡筒5が一体的に接合され る。

 このように接着剤の塗布領域および塗布 を中心C1またはC2に対して対称に配置するこ とにより、環境温度が変化した場合において 、接着剤の膨張、収縮による応力が、レンズ アレイ4、光学絞り部1および鏡筒5に対して上 下対称かつ左右対称に加わり、レンズアレイ 4、光学絞り部1および鏡筒5の組品は部材の中 心を基準に膨張、収縮する。このため、各光 学系の光軸の位置変化を精度良く推定するこ とができ、高精度な温度補償が可能となる。

 なお本実施形態では、光学絞り部1は光学 絞り2a、2bを一体的に有していた。光学絞り 1に光学絞り2a、2bが精度よく形成されている 場合には、一体構造であるため、レンズアレ イ4に対する位置あわせが1つの部品ですみ、 み立てが簡便になるという利点がある。し し、光学絞り2a、2bの中心間隔が所定の精度 で配置していない場合、あるいは、光学絞り 部1には光学絞り2a、2bが精度よく形成されて るが、レンズアレイ4におけるレンズ4a、4b 位置精度が高くない場合には、レンズ4a、4b 光軸と、光学絞り2a、2bの中心とがそれぞれ 一致するように、光学絞り部1は、光学絞り2a 、2bのそれぞれの位置を独立して調整可能な 造を備えていてもよい。

 図9は、このような構造を備えた光学絞り 部1およびレンズアレイ4のユニットの断面構 を示している。図9に示すように、光学絞り 部1は、光学絞り2aを含む第1光学絞り部1aと、 光学絞り2bを含む第2光学絞り部1bを含む。光 絞り部1を2つに分割し、それぞれ独立して 動可能にすることによって、レンズアレイ4 レンズ4aに対し、レンズ4aの光軸4apと光学絞 り2aの中心2apが一致するよう、光学絞り部1a 並進または回転調整して位置決めすること 可能となる。好ましくは、レンズ4aの光軸4ap と光学絞り2aの中心2apが一致した状態で、レ ズアレイ4のレンズ4aの光軸と平行な面4afと 1光学絞り部1aのレンズ4aの光軸と平行な面1a fとを当接させ、位置決めを行なう。

 同様に、レンズアレイ4のレンズ4bに対し レンズ4bの光軸4bpと光学絞り2bの中心2bpが一 致するよう、光学絞り部1bを並進または回転 整して位置決めすることが可能となる。好 しくは、レンズ4bの光軸4bpと光学絞り2bの中 心2bpが一致した状態で、レンズアレイ4のレ ズ4bの光軸と平行な面4bfと第2光学絞り部1bの レンズ4aの光軸と平行な面1bfとを当接させ、 置決めを行なう。

 このように位置決めを行なった状態でレ ズアレイ4と第1光学絞り部1aおよび第2光学 り部1bとを接着剤で接合すればよい。これに よりそれぞれのレンズの光軸に対する光学絞 りの中心の位置の偏芯量を低減するための調 整を行なうことができる。その結果、複数の レンズを一体で構成するレンズアレイにおい ても、それぞれのレンズの光軸と光学絞りの 中心との偏芯量を限りなくゼロにすることが 可能となり、測定距離の精度を確保すること ができる。

 なお、本実施形態では、レンズアレイ4は 2つのレンズ4a、4bを有していたが3つ以上のレ ンズを有していても同様の効果が得られる。

 また、本実施形態では光学フィルタ7を、 レンズアレイ4の近傍に配置しているが、撮 素部6上において画素毎に光学フィルタ7を配 置してもよい。

 また、光学絞り部1を構成する樹脂材料に は遮光性が必要なことは言うまでもないが、 そのために光学絞り部1を構成する樹脂材料 カーボンを3%以上添加させることによって遮 光性を確保してもよい。

 本発明の複眼カメラモジュールは、車載 途の測距装置や3次元画像の撮像装置として 有用である。