复眼照相机模块的制作方法

专利名称：复眼照相机模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及照相机模块。尤其涉及采用光轴互不相同的多个透镜来拍 摄被摄体的复眼方式的照相机模块。
背景技术：
在数字电视或数字照相机这样的摄像装置中，经由透镜在
CCD(Charge Coupled Device)及 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等摄像元件上使被摄体像成像，由此将被摄体像变换为2 维的图像信息。此外还提出了测量到达被摄体的距离的照相机。
参照图16以及图17，对专利文献1所公开的测量到达被摄体的距离 的复眼方式照相机模块的一例进行说明。图16是复眼照相机模块的分解 立体图，图17是其剖视图。
从被摄体侧开始顺次有光圈部件1121、透镜阵列1122、遮光块1123、 光学滤镜阵列1124、半导体基板1125。在半导体基板1125上形成有摄像 区域1126，并且还形成有驱动电路1127以及信号处理电路1128。透镜阵 列1122具有多个透镜。光圈部件1121在与透镜阵列1122的各个透镜的 光轴一致的位置上分别具有光圈(开口)。光学滤镜阵列1124在与透镜阵列 1122的各个透镜对应的每个区域内具有多个光学滤镜。光学滤镜阵列1124 由分光特性不同的多种光学滤镜构成，与摄像区域1126隔着空隙进行对 置。遮光块1123在与透镜阵列1122的相邻透镜间的边界、即光学滤镜阵 列1124的相邻光学滤镜间的边界一致的位置上具有遮光壁1123a。
在这样构成的复眼照相机模块中，获得有视差的多个图像，根据该视 差图像来算出视差量，根据视差量来算出到达被摄体的距离。专利文献1日本特开2003-143459号公报
但是具有如下的问题在上述复眼照相机模块中，如图17所示，不 要的入射光(不要光)1172在遮光块1123的内壁及光学滤镜阵列1124的端面反射，且作为重影映射到摄像区域1126，从而导致测距精度明显降低。

发明内容
本发明提供一种小型、薄型的基线长度短且测距精度高的复眼照相机 模块。
本发明的复眼照相机模块的特征是具备透镜阵列，其具有光轴互不 相同、且配置在同一平面上的至少两个透镜；摄像元件，其具有与上述两 个透镜分别一一对应的两个摄像区域；遮光块，其配置在上述透镜阵列与 上述摄像元件之间，并设有分离分别透过上述两个透镜的光的光路的遮光 壁；光学滤镜，其配置在上述遮光块与上述摄像元件之间，并使已透过上 述两个透镜的光中的特定波长频带光透过；以及基板，去具有比上述光学 滤镜大的开口部，上述摄像区域以及上述光学滤镜处于与上述开口部对应 的位置，上述摄像元件被固定在上述基板中的与上述透镜阵列侧相反侧的 面上，上述摄像元件和上述光学滤镜中的与上述摄像元件对置的面接触， 上述遮光块被固定在上述光学滤镜中的与上述遮光块对置的面上，在连接 上述两个透镜的两个光轴的方向上，上述光学滤镜具有在上述摄像元件两 端部的外侧露出的部分，上述遮光块被固定在上述光学滤镜的上述露出的 部分。
根据某实施方式，在与连接上述两个光轴的方向正交的方向上，上述 摄像元件具有在上述开口部的两端部的外侧露出的部分，固定上述摄像元 件的上述露出的部分和上述基板。
根据某实施方式，上述摄像元件具有用于与上述基板电连接的端子， 上述摄像区域和上述端子位于上述摄像元件的同面侧。
根据某实施方式，设有上述遮光壁的范围中的上述遮光块的内壁，在 连接上述两个光轴的方向上，位于上述摄像元件两端部的外侧。
根据某实施方式，上述两个透镜行相对于上述遮光块定位。
根据某实施方式，上述光学滤镜中的与上述摄像元件对置的面和上述 摄像元件的摄像面接触。
根据某实施方式，上述摄像元件在上述摄像元件的外周部中与上述基 板以及上述光学滤镜粘接，上述光学滤镜在上述光学滤镜的外周部中与上述基板粘接。
根据某实施方式，上述摄像元件在上述摄像元件的外周部中与上述基 板以及上述光学滤镜粘接，上述开口部的形状与上述光学滤镜的外形实质 上相同，上述光学滤镜的至少一部分位于上述开口部内。 (发明效果)
根据本发明，可使遮光块的内壁以及光学滤镜的端面从摄像区域分 离，所以能够防止不要光入射到摄像区域。由此，能够抑制测距运算结果 的误差，从而提高测距精度。
另外，根据本发明可抑制摄像元件与摄像光学系统的相对倾斜。


图1是本发明实施方式1的复眼照相机模块的分解立体图。
图2(a) (c)是示出本发明实施方式l的复眼照相机模块的摄像元件附 近的图。
图3 (a)以及(b)是示出本发明实施方式1的复眼照相机模块的上镜筒 的图。
图4 (a)以及(b)是示出本发明实施方式1的复眼照相机模块的透镜阵 列的图。
图5是本发明实施方式1的复眼照相机模块的透镜阵列以及上镜筒的 立体图。
图6 (a) (d)是表示本发明实施方式1的复眼照相机模块的遮光块的图。
图7是本发明实施方式1的复眼照相机模块的遮光块以及上镜筒的立 体图。
图8是表示本发明实施方式1的复眼照相机模块的摄像元件与遮光壁 的位置关系的剖面立体图。
图9是本发明实施方式1的遮光膜的正视图。
图10(a)以及(b)是本发明实施方式1的复眼照相机模块的剖视图。
图11是本发明实施方式1的复眼照相机模块的剖面立体图。
图12 (a) (c)是表示本发明实施方式1的光学滤镜与摄像元件的安装状态的图。
图13 (a)以及(b)是表示将本发明实施方式1的摄像元件固定到基板上 的状态图。
图14是本发明实施方式2的复眼照相机模块的剖面立体图。
图15是本发明实施方式3的复眼照相机模块的分解立体图。
图16是现有复眼照相机模块的分解立体图。
图17是现有复眼照相机模块的剖视图。
符号说明
1上镜筒
2透镜阵列
3遮光膜
4第2光学滤镜
5遮光壁
6遮光块
7第1光学滤镜
8基板
9摄像元件
la， lb 光圈
2a， 2b 透镜
9a， 9b摄像区域
13, 14， 15上镜筒基准面
22, 23， 24透镜基准面
61， 62， 63， 64b， 65a， 65b 遮光块基准面
7a， 7b第1光学滤镜基准面
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明实施方式中的复眼照相机模块进行说明。 (实施方式1)
图1是本发明第1实施方式中的复眼照相机模块100的分解立体图。 图1示出复眼照相机模块IOO具备的构成要素，在复眼照相机模块100中，从被摄体侧开始顺次配置有上镜筒l、透镜阵列2、遮光膜3、第2光学滤 镜4、遮光壁5、遮光块6、第1光学滤镜7、基板8、摄像元件9。
在本发明实施方式的说明中，为了说明方向，而设定如图所示的XYZ 正交座标系。Z轴是相对于摄像元件9的摄像面垂直的轴。Y轴是与Z轴 正交、与连接透镜阵列2的两个透镜的相互间光轴的方向平行的轴。X轴 是与Y轴以及Z轴垂直的轴。
透镜阵列2具有光轴互不相同且配置在同一平面上的至少两个透镜。 在本实施方式中，透镜阵列2 —体地具有在与XY平面平行的同一平面上 配置的两个单透镜2a以及2b。透镜2a的光轴20a(图10(a))以及透镜2b 的光轴20b与Z轴平行、且配置在Y轴方向上相距基线长Lmm的位置上。 透镜2a以及2b例如被设计成满足对绿色波长频带的光要求的MTF等光 学规格。
透镜2a以及2b分别经由第2光学滤镜4以及第1光学滤镜7使来自 被摄体(未图示)的光成像到摄像元件9上。
第2光学滤镜4例如构成为在玻璃基体材料的表面上形成由电介质多 层膜组成的薄膜，并配置在透镜阵列2和遮光块6之间。第2光学滤镜4 例如是红外线截止滤镜，其过滤近红外的波长频带光。
第1光学滤镜7例如构成为在玻璃基体材料的表面上形成由电介质多 层膜组成的薄膜，并与摄像元件9的摄像面抵接。另外，第1光学滤镜7 例如是透过绿色波长频带和近红外线波长频带的光学滤镜。
因此，通过双重地设置第l光学滤镜和第2光学滤镜，可构成在摄像
元件上仅成像绿色波长频带的光线。
摄像元件9是CCD传感器或CMOS传感器等摄像传感器，其具有在 纵横方向上2维排列的多个像素。摄像元件9的有效像素区域被分割为摄 像区域9a以及9b这两个区域。两个摄像区域9a以及9b分别与两个透镜 2a以及2b—一对应，并配置在各自的光轴上。
因此，透过了透镜2a的光线透过第2光学滤镜4、第1光学滤镜7在 摄像区域9a内成像，透过了透镜2b的光线透过第2光学滤镜4、第l光 学滤镜7在摄像区域9b内成像。B卩，在两个摄像区域9a以及9b上，由 绿色成分组成的被摄体像相互独立地成像。构成摄像元件9的摄像区域9a以及9b的各个像素对入射光进行光电 变换，并分别输出与光强度对应的电信号(未图示)。
如图1所示，摄像元件9相对于具有比摄像区域大的开口的基板8， 面朝下地进行倒装芯片安装，并与形成在基板8上的电路连接。对从摄像 元件9输出的电信号实施各种图像处理。例如，可采用在绿色波长频带光 成像的摄像区域9a以及9b拍摄到的两个图像来求出图像间的视差量，并 测量到达被摄体的距离。这些处理可利用数字信号处理器(DSP，未图示) 等来进行。采用了输出的电信号的图像处理以及距离测量处理因为能够应 用公知技术，所以在此省略这些处理的详细说明。
在从复眼照相机模块100到被摄体的距离的测量(测距)中，可采用从 摄像区域9a以及9b获得的图像，根据三角测量通过块匹配等运算处理求 出视差量，并使用该视差来测量到达被摄体的距离。但有时由于组装偏差 而导致在运算求出的视差量中产生误差。误差的主要原因是透镜阵列2 与摄像元件9的相对倾斜、光学滤镜4以及7与摄像元件9的相对倾斜、 透镜2a以及2b的焦点偏移、透镜2a以及2b与设置在上镜筒的光圈la 以及lb间的光圈偏芯等。
通过采用本发明实施方式中的各部件的形状及组装方法，可抑制这些 误差要因，从而能够实现视差提取即测距的高精度化。
采用图2(a) (c)来说明第1光学滤镜7、摄像元件9和基板8的构造。
图2(a)是在基板8上安装有第1光学滤镜7和摄像元件9的状态下从 被摄体侧观察的正视图。图2(b)是沿图2(a)的b-b线的剖视图，图2(c)是 沿图2(a)的c-c线的剖视图。
在基板8上形成有与第1光学滤镜7近似相同大小的开口部81，在该 开口部81中嵌入第1光学滤镜7的至少一部分。由图2(b)可知，摄像元 件9面朝下地进行倒装芯片安装，并与形成在基板8上的电路电连接。此 外，在第1光学滤镜7与摄像元件9的摄像面抵接的状态下，通过如包围 摄像元件9的外周部那样地流入粘接剂10a，来相对于摄像元件9抵接的 基板8以及第1光学滤镜7进行机械固定。由此，能够防止向摄像元件的 摄像面侵入尘埃等。此外，在摄像元件9中，在图2(b)剖视图的上表面侧 的左右两端部附近形成有电极，并通过倒装芯片安装，将摄像元件9的该电极与在基板8的下表面形成的电极连接。
另外，第1光学滤镜7的外形为X方向的宽度比摄像元件9的摄像 区域9a以及9b长且比摄像元件9的电极间距离短。另一方面如图2(c)可 知，第1光学滤镜7的Y方向的宽度构成为比摄像元件9长。由此，在Y 方向上，第1光学滤镜7与摄像元件9的两端部90相比具有露出的部分。 此外，Y方向是两个透镜2a以及2b的基线方向，与根据摄像元件9的各 像素读出信息的方向相同。
如先前所说明的那样，第1光学滤镜7被嵌入到设置在基板8上的开 口部81中，并与倒装芯片安装在基板8上的摄像元件9的摄像面抵接。 在此状态下，第1光学滤镜7针对基板8以粘接剂10b来固定粘接周围。
因此如图2(b)所示，利用粘接剂10a来固定粘接摄像元件9和基板8 的周围，利用粘接剂10b来固定粘接基板8和第l光学滤镜7的周围。基 于上述结构，摄像元件9的摄像面被基板8以及第1光学滤镜7封闭，所 以能够防止附着来自外部的灰尘等。
另外，由于将第1光学滤镜7粘接在基板8上，所以不需要在摄像元 件9中设置用于粘接第1光学滤镜7的空间，因此可实现模块的小型化。
另外，在上述结构中，将第1光学滤镜7嵌入基板8的开口部81，且 利用第1光学滤镜7的周边部与基板8粘接，但是即使仅利用嵌入或粘接 的任意一种方式，只要能够封闭摄像元件9的摄像面，就可防止灰尘等附 着在摄像面上。
图3(a)是从摄像元件9侧观察的上镜筒1的立体图。在上镜筒1的摄 像元件9侧形成有保持并固定透镜阵列2的凹部12。另外，在保持的透镜 阵列2的两个透镜2a以及2b的各光轴通过的位置上形成有两个光圈(开 口)la以及lb。上镜筒1由不透过光的材料构成，从而可防止不要的外光 从光圈la以及lb以外入射到透镜2a以及2b。光圈la以及lb以基准面 13以及14为基准限制X方向以及Y方向的位置度，并配置在与Y方向 同一直线上。
图3(b)是从被摄体侧观察上镜筒1的正视图。上镜筒1具有光圈la 以及lb，并且具有可遮蔽已设定的视场角以上的不要外光的遮光罩lla以 及llb。遮光罩的形状与透镜2a以及2b所设计的水平、垂直，对角方向的各视场角对应，呈近似长方形的形状。
图4(a)是从被摄体侧观察的透镜阵列2的立体图，图4(b)是从摄像元 件9侧观察的透镜阵列2的立体图。在透镜阵列2上形成的透镜2a以及 2b以基准面22以及23为基准限制X方向以及Y方向的位置度，并配置 在与Y方向同一直线上。
使上镜筒1的凹部12内的基准面13和透镜阵列2的基准面22抵接， 使上镜筒1的基准面14和透镜阵列2的基准面23抵接，将透镜阵列2嵌 入上镜筒1中。由此，在X方向以及Y方向上定位上镜筒1中设置的两 个光圈la以及lb的中心和透镜2a以及2b的光轴，并将光圈偏芯量抑制 到设计值以下。
此外，通过使设置在上镜筒1中的基准面15和设置在透镜阵列2中 的基准面21抵接，来在Z轴方向上定位透镜阵列2和上镜筒1，并进行 透镜与光圈的光轴方向的定位。
在XYZ方向的各个方向上定位了上镜筒1和透镜阵列2的状态下， 粘接设置在上镜筒1上的四个斜面部16和透镜阵列2的端面，并固定上 镜筒1与透镜阵列2。图5是表示从摄像元件9侧观察的已粘接固定的透 镜阵列2和上镜筒1的立体图。
图6(a) (d)示出遮光块6。图6(a)是从被摄体侧观察的遮光块6的立 体图，图6(b)是从被摄体侧观察的遮光块6的正视图，图6(c)是从摄像元 件9侧观察的遮光块6的立体图，图6(d)是从摄像元件9侧观察的遮光块 6的底面图。
在遮光块6中设置有组装时定位用的多个基准面，在X方向上以基准 面62为基准，在Y方向上以基准面61为基准，在Z方向(光轴方向)上以 基准面65a以及65b为基准，进行各部件的组装以及部件彼此间的定位。 这里，进行定位的是透镜阵列2、遮光壁5、第2光学滤镜4。此外，基准 面65a以及65b处于同一平面。
首先，对透镜阵列2的定位进行说明。定位固定到上镜筒1的透镜阵 列2即使在组装了上镜筒1后也要决定上镜筒1的粘接槽16的尺寸，以 使透镜阵列2的基准面22以及23不被遮挡。如图5所示，通过将上 筒 1的粘接槽尺寸16设定成比透镜阵列2的外形短，可以使透镜阵列2的基准面22以及23曝光。
将设置在透镜阵列2上的基准面22与设置在遮光块6上的基准面61 抵接来进行Y方向的定位，将设置在透镜阵列2上的基准面23与设置在 遮光块6上的基准面62抵接来进行X方向的定位。由此，可在XY方向 上对固定到上镜筒1上的透镜阵列2和遮光块6进行定位。由此，可采用 透镜阵列2的基准面22以及23来进行上镜筒1以及遮光块6的XY方向 的定位。通过以透镜阵列2为基准定位上镜筒1和遮光块6，即使是其它 部件彼此间也能够以遮光块6的部件精度进行定位。
另外，为了在Z方向上定位，而使设置在透镜阵列2上的基准面24 与设置在遮光块6上的基准面63抵接。基准面63针对Z方向的基准面 65a以及65b形成必要的凸缘焦点面距(7 ， y、乂夕)距离、平行度。 可通过将透镜阵列2与遮光块6的各基准面抵接固定来抑制透镜阵列2的 倾斜，且能够使凸缘焦点面距距离在设计值内进行简易地组装。在XYZ 方向上定位了遮光块6和透镜阵列2的状态下，利用设置在遮光块6上的 粘接槽67来粘接固定上镜筒1和遮光块6。图7是表示从被摄体侧观察的 已粘接固定的上镜筒1和遮光块6的立体图。
接着，对遮光壁5的定位进行说明。遮光壁5将分别透过了两个透镜 的光的光路分离。因为将摄像元件9分割成两个区域9a以及9b后进行摄 像，所以遮光壁5防止已通过透镜2a的光入射到与该透镜不对应的摄像 区域9b,并且防止其相反情况的不要光入射。图8示出透镜阵列2、遮光 壁5、摄像元件9的剖面立体图。如图8所示，遮光壁5沿着摄像元件9 的两个摄像区域9a以及9b的边界进行设置。两个摄像区域9a以及9b的 中心与透镜2a以及2b的光轴中心一致，因此可将遮光壁5相对于透镜阵 列2定位。透镜阵列2相对于遮光块6定位固定，所以遮光壁5可相对于 遮光块6进行定位。遮光壁5可将摄像元件9在基线方向即Y方向上分割 成两个区域，所以需要针对遮光块6的基准面61来定位遮光壁5。
如图l所示，在遮光壁5上为了定位而设置有2个圆柱部51a以及51b， 在遮光块6中相对于基准面61设置有限制了位置度的基准孔66a以及66b。 在基准孔66a以及66b中嵌合圆柱51a以及51b来进行Y方向的定位。然 后Z方向的定位是定位在与遮光块6的基准面65a以及65b同一面的位置上。即，在第l光学滤镜7的正上方配置有遮光壁5。遮光块6与上镜筒 1同样由不透过光的材料组成。此外，为了在遮光壁5以及遮光块6的内 周面上使光的反射极小，而优选实施了各种表面处理(例如，粗面化处理、 电镀、黑色化处理等)、刻蚀(、乂求)加工、具有坡度的遮光面。
此外，为了易于形成遮光壁面的反射抑制的形状，而分体地构成遮光 壁5和遮光块6，并通过组装来构成具有遮光壁的遮光块，但一体地形成 遮光壁5和遮光块6，可以降低部件成本、并且提高遮光壁的位置精度。
另外，在遮光块6的透镜阵列2侧的面上具有保持并固定第2光学滤 镜4的凹部64a。第2光学滤镜4嵌入凹部64a内，并以遮光块6的基准 面65a以及65b为基准在Z方向上进行位置规制，此外还在确保了平行度 的基准面64b上抵接第2光学滤镜4来进行固定。结果，能够抑制第2光 学滤镜4的倾斜。
遮光膜3配置在第2光学滤镜4与透镜阵列2之间。利用遮光壁5将 摄像区域分割成9a以及9b两个，遮光壁5的高度仅能构成到第2光学滤 镜4的正下方。例如已通过透镜2a的光线为了防止通过第2光学滤镜4 内部成像到摄像区域9b的不要光，而在第2光学滤镜4上配置遮光膜3。 遮光膜3如图9所示具有配置为形成相互独立的两个开口部3a以及3b 的遮光部32;和保持遮光部32的外筒部33。遮光部32优选在XY方向 上与遮光壁5的位置一致，为了实现上述情况，遮光膜3具有相对于遮光 壁5定位的构造。通过使遮光壁5的圆柱52a以及52b嵌合到遮光膜3的 基准孔34a以及34b内，来进行遮光部32和遮光壁5的定位。结果，两 个开口部3a以及3b分别配置在两个透镜2a以及2b的各光轴上。
在将固定了透镜阵列2的上镜筒1定位固定到安装有遮光壁5的遮光 块6后，为了使连接透镜2a以及2b的各光轴位置的方向和构成摄像元件 9的像素的排列方向一致，而将遮光块6相对于摄像元件9定位并固定到 第1光学滤镜7上。
摄像元件9与和第1光学滤镜7中的摄像元件9对置的面接触。遮光 块6固定到与第1光学滤镜7中的遮光块6对置的面上。第1光学滤镜7 如图2所示，与摄像元件9的摄像面抵接。第1光学滤镜7由玻璃来构成 基体材料，所以滤镜两面的彼此间无限接近于平行。因此，遮光块6的基准面65a以及65b所抵接的第1光学滤镜7的面可称为与摄像面平行。因 此，使遮光块6的基准面65a与在第1光学滤镜7的摄像元件9的外侧露 出的部分7a抵接，同样，使基准面65b与在摄像元件9的外侧露出的部 分7b抵接，由此能够抑制透镜阵列2和摄像元件9的相对倾斜，且还能 够使焦点位置偏移无限为零。
在通过立体视来运算到达被摄体的距离时，需要提取视差量。将从两 个摄像区域9a以及9b获得的一个图像作为基准图像，将另一个图像作为 参照图像，通过在参照图像上探索与基准图像相同的对应点来运算视差 量。因此，当不要的反射光映入到仅某一方的摄像区域时，成为测距精度 明显恶化的主要原因。
复眼照相机模块100在基线方向上将第1光学滤镜7的外形设计成在 摄像元件9的外侧露出，在该外侧露出的部分7a以及7b上设置组装基准 面。图10(a)以及(b)是复眼照相机模块100的剖视图。图10(a)还示出放大 了第l光学滤镜7的露出部分7b的周围的图。
第1光学滤镜7的基线方向的端面位置与摄像元件9相距露出的部分 7a以及7b的宽度，因此能够防止经由第1光学滤镜7的基线方向的端面 反射的不要光72映入摄像区域9a或9b。
另外，遮光块6固定到第l光学滤镜7的露出部分7a以及7b，设有 遮光壁5的范围中的遮光块6的内壁69在基线方向(Y方向)上位于摄像元 件9的两端部的外侧。由此，可以使遮光块6的内壁69从摄像区域9a或 %分离，从而能够防止经由内壁69反射的不要光72映入摄像区域9a或 9b。另外，通过将用于形成设置在遮光块6上的第2基准面的遮光块内的 梁68尽量从摄像区域分离，还可以防止不要光反射到梁68上并映入摄像 区域9a或9b中。
此外，基于与第1光学滤镜7的基线方向垂直的方向(X方向)的端面 的不要反射光同时映入摄像区域9a和摄像区域9b，所以对该不要反射光 的测距精度的影响较小。因此，即使与第1光学滤镜7的基线方向垂直的 方向的端面位置接近于摄像区域，对测距精度也没有大的影响。从而通过 这样的结构既能够提高测距精度又能够实现装置的小型化。
这样在本实施方式中，在基线方向上形成有在摄像元件9的两外侧露出的部分7a以及7b,将该露出的部分7a以及7b作为基准面，使第1光 学滤镜7的外形与遮光块6的基准面65a以及65b抵接。由此，可实现小 型化，并且能够降低对来自第1光学滤镜7端面的不要光的测距精度的影 响。
这里，第1光学滤镜7的基体材料以玻璃进行了说明，只要能够确保 滤镜两面的平行度，也可以由树脂来构成。通过采用树脂基体材料的滤镜， 与玻璃基体材料相比，能够降低由滤镜端面的碎屑(chipping)构成的垃 圾侵入到摄像面上的情况。
另外，如图10(b)所示，在与基线方向垂直的方向(X方向)上，摄像元 件9具有在基板8的开口部的两端部80的外侧露出的部分90a。在露出的 部分90a上设置有与基板8电连接的电极端子91。固定露出的部分90a与 基板8的背面，将电极端子91与基板8电连接。这里，所谓基板8的背 面是基板8中的透镜阵列2侧的相反侧的面。在摄像元件9中，摄像区域 9a以及9b和电极端子91位于摄像元件9的相同面侧(摄像面侧)。但是， 即便在通过使电极端子91位于基板8的开口部的外侧来将第1光学滤镜7 与摄像面接触的结构中也能够在基板8的背面侧连接电极端子91。此外， 电极端子91的周围可通过填充剂来进行增强。
图ll示出在XZ平面以及YZ平面上切断了本实施方式的复眼照相机 模块时的剖面立体图。在图11中，使抵接在摄像元件9正上方的第1光 学滤镜7的露出部分7a(以及7b)与遮光块6的基准面65a(以及65b)抵接。 另外，透镜阵列2与基准面63、第2光学滤镜4与基准面64b分别抵接来 进行定位，结果，能够将与摄像元件9的相对倾斜抑制到设置在遮光块6 上的各基准面的平行度值。
通过构成上述的结构，透镜的焦点偏移的主要原因仅为遮光块6的基 准面间距离(即，从基准面65a以及65b到基准面63之间的距离)的偏差。 另外，通过一体地形成透镜，可以使透过同一波长的各透镜的凸缘焦点面 距差也非常小。
另外，设置在上镜筒1上的基准面和设置在透镜阵列2上的各基准面 分别抵接从而定位固定，由此能够抑制透镜2a以及2b的光轴位置与光圈 la以及lb中心的偏移即光圈偏芯，结果，可忽视产生的视差的误差量。另外，将第1光学滤镜7作成在基线方向上在摄像元件的摄像区域的
两外侧露出的形状，通过使该露出的部分与遮光块6的基准面65a以及65b 抵接，可最大限地应用摄像元件9的有效摄像区域，而无需担心不要反射 光。另外其结果是能够延长各透镜2a以及2b的间隔即基线长，能够提高 测距性能。
此外，为了抑制第2光学滤镜4的倾斜，而使设置在遮光块6上的基 准面64b与比摄像元件9的有效摄像区域大的第2光学滤镜4抵接，由此 能够与透镜阵列1同样地抑制倾斜。
如以上所述，根据本发明的第l实施方式，无需设计在组装时复杂、 高成本的调整机构，即使进行简易的组装，也能够使测量到达被摄体的距 离时所发生的视差误差极小，从而能够提高距离测量精度。
此外，在本实施方式中，两个摄像区域大致被等分，但本发明不限于 此，例如，也可以是考虑了产生的视差的非均等区域。
另外，通过一体地形成透镜、且尽量以对称的形状进行制作，来使线 膨胀系数一样且形状大致对称，所以与温度变化相对的形状变化也是同样 的。因此通过采用热敏电阻等来测量温度，可以推定各个温度下的透镜间 距离，结果，通过推定各透镜的光轴位置的变化，可以补正温度变化的视 差量，可确保距离测量精度。
接着，参照图12以及图13来说明第1光学滤镜7、基板8以及摄像 元件9的更具体的构造以及尺寸的一例。
图12是示出第1光学滤镜7与摄像元件9的安装状态的图，图12(a) 是从被摄体侧观察时的正视图，图12(b)是沿Y方向的剖视图，图12(c)是 沿X方向的剖视图。
使上述第1光学滤镜7与摄像元件9的中心一致，各个边被定位为与 X方向和Y方向平行后进行粘合。第1光学滤镜7和摄像元件9在Y方 向和X方向上中心分开各自的长边侧与短边侧然后进行粘合。当利用图中 所示的尺寸进行说明时，第1光学滤镜7是8x4.5mm,摄像元件是 6.6x5.4mnu
当粘合时，因为尺寸不同所以沿着X方向在摄像元件9的一端产生 0.45mm的露出部，不过这里形成有多个与基板8电连接的电极端子91。另外，在Y方向上，第1光学滤镜7为距离摄像元件9的一端0.7mm 露出的构造，镜筒基准面71、 72、 73以及74与该露出部的4个角抵接。
在第1光学滤镜7的露出部背面和摄像元件9端面的立壁上适量流入 粘接剂10a，以固定第1光学滤镜7与摄像元件9。
图13是表示将摄像元件9固定在基板8上的状态的图，图13(a)是从 被摄体侧观察时的正视图，图13(b)是沿X方向的剖视图。
在基板8上形成有与第1光学滤镜7近似相同大小的开口部81，在该 开口部81中嵌入第1光学滤镜7。在第1光学滤镜7和开口部81的1边 的间隙中例如是0.05mm左右。
摄像元件9面朝下地进行倒装芯片安装，并与基板8上形成的电路电 连接。在第1光学滤镜7与摄像元件9的摄像面抵接的状态下，通过如包 围摄像元件9周围那样地流入粘接剂10a、 10b，将摄像元件9针对抵接的 基板8以及第1光学滤镜7进行机械固定。由此，能够防止尘埃等侵入摄 像元件9的摄像面的情况。此外还构成为摄像区域9a以及9b的尺寸约 是5.7x4.3mm，长边以及短边都被第1光学滤镜7覆盖。
(实施方式2)
图14是将本发明第2实施方式的复眼照相机模块110在XZ平面以及 YZ平面上切断时的剖面立体图。与第1实施方式的复眼照相机模块100 的不同点是不具有第2光学滤镜4以及遮光膜3;以及遮光壁501的形 状以及第1光学滤镜701的分光特性不同。
在第1实施方式中，利用第1光学滤镜7和第2光学滤镜4这2片来 确保了仅绿色光透过的分光特性。与此相对在第2实施方式中，仅利用第 1光学滤镜701这1片来实现必要的光学滤镜的分光特性。
在本实施方式2中，因为不需要第2光学滤镜4，所以遮光壁501可 以将遮光壁的高度提高到透镜阵列2中的摄像元件侧的透镜正下方。结果， 也不需要用于遮蔽透过第2光学滤镜4内部的不要光的遮光膜3。
通过复眼照相机模块110的结构，能够与复眼照相机模块100同样地 抑制摄像元件、透镜阵列以及光学滤镜的相对倾斜及光圈偏芯，并且能够 削减部件个数并实现低成本化。
此外，在上述说明中，对透过仅绿色光的波长的光学滤镜的例子进行了说明，但不言而喻即使构成了透过近红外光的滤镜等如仅透过单波长光 线这样的第1光学滤镜701也能够获得同样的效果。此外不言而喻，透镜
阵列2的各透镜可设计成在选择的波长下光学特性最适合。 (实施方式3)
图15是本发明实施方式3中的复眼照相机模块120的分解立体图。 实施方式1的复眼照相机模块100是透镜阵列的透镜个数为两个的2眼照 相机模块，不过复眼照相机模块120也可以是透镜阵列的透镜个数为4个 的4眼照相机模块。
透镜阵列201 —体地具有被配置在与XY面平行的同一平面上的四个 单透镜201a 201d。四个透镜201a 201d的各光轴与Z轴平行，并配置 在与XY面平行的虚拟长方形的四个顶点上。透镜201a 201d中的2个 被设计成满足针对各个光的3原色中的红、蓝、绿的任意一个波长频带光 所要求的MTF等光学规格，剩下的两个被设计成满足针对近红外光的波 长频带光所要求的MTF等光学规格。具体地说，透镜201a、 201b被设计 成最适合绿色的波长频带光，透镜201c、 201d被设计成最适合近红外的 各波长频带光。透镜201a与201b是用于立体视的透镜对，其被配置为在 基线方向(Y方向)上相距Llmm。透镜201c与201d是用于立体视的透镜 对，其被配置为在基线方向(Y方向)上相距Llmm。透镜201a 201d采用 玻璃或塑料等材料一体地形成。并且，考虑使同一波长间、例如绿-绿或 近红外-近红外的各透镜间的凸缘焦点面距偏移尽量为零。
透镜阵列201与上镜筒101定位后进行固定。与第1实施例同样地使 在X方向、Y方向上分别设置的各基准面彼此间抵接，在XY方向上定位 后固定。结果，与透镜201a对应的光圈101a、与透镜201b对应的光圈 101b、与透镜201c对应的光圈101c、与透镜201d对应的光圈101d的各 偏芯偏移被抑制为最小限。
透镜201a 201d的各个透镜在使来自被摄体(未图示)的光通过第2光 学滤镜401a以及401b、第1光学滤镜711后，成像到摄像元件9上。
第2光学滤镜401a以及401b配置在透镜阵列201与遮光块601之间。 第2光学滤镜401a以及401b也与透镜阵列201同样，配置在与XY面平 行的同一平面上。第2光学滤镜401a具有截止近红外波长域的分光特性，相反，第2光学滤镜401b具有截止可视光波长域的分光特性。然后，一 体地形成使同一波长频带光透过的光学滤镜。光学滤镜401a配置在摄像 元件9的摄像区域91a以及91b上，光学滤镜401b配置在摄像元件9的 摄像区域91c以及91d上。另外，第1光学滤镜711具有透过绿色波长域 和近红外波长域双方的分光特性，并与第1实施方式同样，抵接在摄像元 件9的摄像面上。
摄像元件9由CCD构成，具有在纵横方向上2维排列的多个像素。 摄像元件9的有效像素区域被分割为四个摄像区域91a 91d。四个摄像区 域91a 91d被分别配置在四个透镜201a 201d的各光轴上。由此，在四 个摄像区域91a 91d上分别独立地形成仅由红、绿、蓝、近红外中任意 一个的波长分量组成的被摄体像。具体地说，通过透镜201a的来自被摄 体的光透过第2光学滤镜401a、第1光学滤镜711后仅绿色的波长频带光 在摄像区域91a上成被摄体像。同样，通过透镜201b的来自被摄体的光 透过第2光学滤镜401a、第1光学滤镜711后仅绿色的波长频带光在摄像 区域91b上成被摄体像。通过透镜201c的来自被摄体的光透过第2光学 滤镜401b、第1光学滤镜711后仅近红外的波长频带光在摄像区域91c上 成被摄体像。通过透镜201d的来自被摄体的光透过第2光学滤镜401b、 第1光学滤镜711后仅近红外的波长频带光在摄像区域91d上分别独立地 成被摄体像。
上镜筒101与透镜阵列201的四个透镜201a 201d对应着形成四个 光圈101a 101d。上镜筒101由不透过光的材料构成，除了光圈101a 101d以外都遮蔽不要的外光入射到透镜la ld。
遮光壁501针对与Z轴平行且通过遮光块601的大致中心的轴被配置 为十字状，并与实施方式1同样相对于遮光块601定位并固定。遮光壁的 1面沿XZ面，另1面沿YZ面。通过将遮光壁501装入遮光块601来形 成四个开口，该开口被分别配置到四个透镜201a 201d的各光轴上。
遮光壁501将摄像元件9的有效像素区域分割为四个摄像区域91a 91d，并且例如防止通过了透镜201a的光作为不要光侵入相邻的其它摄像 区域91b以及91c。
遮光膜301与第1实施方式同样，例如防止通过了透镜201a的光通过第2光学滤镜401a以及401b内部作为不要光侵入相邻的其它摄像区域 91b以及91c。遮光膜301如图15所示被配置为十字状，以形成相互独立 的四个开口部301a 301d，并与遮光壁501同样，1边沿XZ面，另一边 沿YZ面。四个开口部301a 301d分别配置在四个透镜201a 201d的各 光轴上。然后，与实施方式l同样，使设置在遮光膜301上的基准孔与遮 光壁501的基准轴嵌合后定位并固定。
在基板8上设有与第1光学滤镜711近似相同大小的开口部，在该开 口部中嵌入第1光学滤镜7。摄像元件9面朝下地进行倒装芯片安装，并 与基板8上形成的电路电连接。此外，在第1光学滤镜711与摄像元件9 的摄像面抵接的状态下，通过如包围摄像元件9周围这样地流入粘接剂， 来对摄像元件9所抵接的基板8以及第1光学滤镜711进行机械固定。由 此，可防止尘埃等侵入到摄像元件的摄像面。此外，在摄像元件9上表面 的X方向两端部形成电极，通过倒装芯片安装，将摄像元件9的上表面两 端部的电极与形成在基板8下表面的电极连接。
另外，第1光学滤镜7的外形在X轴方向上比摄像元件9的摄像区域 大、且比摄像元件9的电极彼此间的X轴方向距离短。另一方面，在Y 轴方向上构成为在摄像元件9的两外侧露出。此外，Y轴方向是成对的透 镜201a以及201b的基线方向，与读出摄像元件的各像素的方向相同。
另外，第1光学滤镜711在与倒装芯片安装到基板8上的摄像元件9 的摄像面抵接的状态下，利用粘接剂10b相对于基板8固定粘着周边部。
在如上所述构成的复眼照相机模块中，为了测量到达被摄体的距离， 可根据同一波长的图像、即从摄像区域91a以及摄像区域91b或摄像区域 91c以及摄像区域91d获得的图像，利用三角测量通过块匹配等运算处理 来求出视差量，并采用该视差来测量到达被摄体的距离。在本实施方式中， 采用绿色波长域与近红外波长域这两个波长域的摄影图像进行测距，因此 无论昼夜都能够进行测距。另外，即使在向阳处、背阴处等的明亮度极端 不同的环境下，因为可以利用2波长进行测距，所以向阳处利用绿色波长 域进行测距，背阴处利用近红外波长域进行测距，由此无论在任何明亮度 下都能够确保测距精度。
另外，在本实施方式中，对利用绿色用透镜对和近红外光用透镜对进行测距的结构进行了说明，但不利用上述例，通过使4眼都为绿或4眼都
为近红外这样地使4眼全部为相同的波长域，可以使为了距离测量而运算 视差的方向也成为X方向或透镜对角方向，与单方向的视差探索相比，能 够确保测距精度。
在4眼都利用单波长来构成光学系统的情况下，如第2实施方式所说 明的那样，可通过具备在第l光学滤镜中透过必要波长的分光特性，来省 略遮光膜301、第2光学滤镜401a以及401b，从而能够削减部件个数。
产业上的可利用性
本发明的复眼照相机模块在利用图像信息来测量到达被摄体的距离 的技术领域中特别有用。例如，本发明可适用于小型、薄型且具有照相机 功能的移动电话、数码静态照相机、监视用照相机、车载照相机等。
权利要求
1.一种复眼照相机模块，其具备透镜阵列，其具有光轴互不相同、且配置在同一平面上的至少两个透镜；摄像元件，其具有与上述两个透镜分别一一对应的两个摄像区域；遮光块，其配置在上述透镜阵列与上述摄像元件之间，并设有使分别透过上述两个透镜的光的光路分离的遮光壁；光学滤镜，其配置在上述遮光块与上述摄像元件之间，并使已透过上述两个透镜的光中的特定波长频带的光透过；以及基板，其具有比上述光学滤镜大的开口部，上述摄像区域以及上述光学滤镜处于与上述开口部对应的位置，上述摄像元件被固定在上述基板中的与上述透镜阵列侧相反侧的面上，上述摄像元件和上述光学滤镜中的与上述摄像元件对置的面接触，上述遮光块被固定在上述光学滤镜中的与上述遮光块对置的面上，在连接上述两个透镜的两个光轴的方向上，上述光学滤镜具有比上述摄像元件的两端部更向外侧露出的部分，上述遮光块被固定在上述光学滤镜的上述露出的部分。
2. 根据权利要求1所述的复眼照相机模块，其中， 在与连接上述两个光轴的方向正交的方向上，上述摄像元件具有比上述开口部的两端部更向外侧露出的部分，固定上述摄像元件的上述露出的部分与上述基板。
3. 根据权利要求2所述的复眼照相机模块，其中， 上述摄像元件具有用于与上述基板电连接的端子， 上述摄像区域和上述端子位于上述摄像元件的同面侧。
4. 根据权利要求1所述的复眼照相机模块，其中， 设有上述遮光壁的范围中的上述遮光块的内壁，在连接上述两个光轴的方向上，位于上述摄像元件的两端部的外侧。
5. 根据权利要求1所述的复眼照相机模块，其中，上述两个透镜相对于上述遮光块定位。
6. 根据权利要求1所述的复眼照相机模块，其中，上述光学滤镜中的与上述摄像元件对置的面与上述摄像元件的摄像面接触。
7. 根据权利要求1所述的复眼照相机模块，其中， 上述摄像元件在上述摄像元件的外周部中与上述基板以及上述光学滤镜粘接，上述光学滤镜在上述光学滤镜的外周部中与上述基板粘接。
8. 根据权利要求1所述的复眼照相机模块，其中， 上述摄像元件在上述摄像元件的外周部中与上述基板以及上述光学滤镜粘接，上述开口部的形状与上述光学滤镜的外形实质上相同， 上述光学滤镜的至少一部分位于上述开口部内。
全文摘要
本发明的复眼照相机模块具备具有至少两个透镜的透镜阵列；具有与两个透镜对应的两个摄像区域的摄像元件；遮光块，其设有分离透过了两个透镜的光的光路的遮光壁；光学滤镜，其使透过了两个透镜的光中的特定波长频带的光透过；以及基板，其具有比光学滤镜大的开口部。摄像区域以及光学滤镜位于与开口部对应的位置。摄像元件被固定在基板中的与透镜阵列侧相反侧的面上。摄像元件和光学滤镜中的与摄像元件对置的面接触。遮光块被固定在光学滤镜中的与遮光块对置的面。在连接两个透镜的两个光轴的方向上，光学滤镜具有在摄像元件两端部的外侧露出的部分，遮光块被固定在光学滤镜的露出部分。
文档编号H04N5/225GK101682692SQ20098000023
公开日2010年3月24日 申请日期2009年2月18日 优先权日2008年2月18日
发明者末永辰敏, 玉木悟史 申请人:松下电器产业株式会社