(57)【要約】  【課題】  従来の撮像装置より小型化することができる撮像装置およびそれを用いた車載カメラシステムを提供する。  【解決手段】  撮像素子５と、撮像素子５を封止する封止部材４とを備え、光学的に透明で屈折率異方性をもつ複屈折性を有する結晶によって封止部材４を構成し、少なくとも封止部材４の片面に赤外カットコートを施すことにより、撮像素子５の封止機能、光学ローパスフィルタ機能および赤外カットフィルタ機能といった３つの機能を１つの封止部材４で実現する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、前記撮像素子を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、光学的に透明で屈折率異方性をもつ複屈折性を有し、少なくとも片面に赤外カットコートが施されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記封止部材は、水晶によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記封止部材は、ニオブ酸リチウムによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記赤外カットコートは、前記封止部材を反射型の赤外カットフィルタとして機能させることを特徴とする前記請求項１乃至請求項３の何れかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記赤外カットコートは、誘電体多層膜をコーティングすることによってなされていることを特徴とする前記請求項１乃至請求項４の何れかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至請求項５の何れかに記載の撮像装置を備えた車載カメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に車両の周囲を監視する目的で車内にある表示器に車両周囲の画像を表示する車載カメラシステムに用いられる車載用の撮像装置およびそれを用いた車載カメラシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の撮像装置は赤外カットフィルタの機能を有するガラスと、光学ローパスフィルタの機能を有する材料との２種類のフィルタを用いて構成されていた。
【０００３】
また、特定波長以上の光を除去する赤外カットフィルタ機能と、特定周波数以上の光学的な高周波成分を除去する光学ローパスフィルタ機能とを有する封止部材を構成するガラスを撮像素子が収納された収納容器の一部に設けることにより、光学系を軽量化するものもある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−２４７６５８号公報（第１頁、第１図 ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の撮像装置は、赤外カットフィルタと光学ローパスフィルタが別々の基材により構成されているために、装置が大型化する課題があった。また、特許文献１に開示された撮像装置は、封止部材に吸収型のフィルタ機能を持たせるために十分な厚さが必要とされるため、大型化してしまうといった課題があった。
【０００５】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、従来の撮像装置より小型化することができる撮像装置およびそれを用いた車載カメラシステム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】
【０００６】
本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子を封止する封止部材とを備え、前記封止部材は、光学的に透明で屈折率異方性をもつ複屈折性を有し、少なくとも片面に赤外カットコートが施されている。
【０００７】
この構成により、本発明の撮像装置は、撮像素子の封止機能、光学ローパスフィルタ機能および赤外カットフィルタ機能といった３つの機能を１つの封止部材で実現することにより、赤外カットフィルタの基材となるガラス等の部品を削減するため、小型化、薄型化および軽量化することができる。
【０００８】
さらに、赤外カットフィルタの基材となるガラスの屈折率が概ね１．５程度であることから、ガラス基材を要しない本発明の撮像装置は、ガラスの屈折により生じる分の光路長が短縮できるので、薄型化することができる。
【０００９】
さらに、本発明の撮像装置は、光学ローパスフィルタと赤外カットフィルタを張り合わせる製造工程を省くことができる。
【００１０】
なお、前記封止部材は、水晶によって構成してもよい。
【００１１】
この構成により、本発明の撮像装置は、従来の水晶を用いて行っていた封止工程の設備および作業条件などを共用して活用できる。フィルタの光学設計においても共用ができる、ノウハウなども有効に活用できるという利点も有する。
【００１２】
また、前記封止部材は、ニオブ酸リチウムによって構成してもよい。
【００１３】
この構成により、本発明の撮像装置は、より大きな屈折率異方性が得られるため、封止部材を薄型化することができる。
【００１４】
また、前記赤外カットコートにより、前記封止部材を反射型の赤外カットフィルタとして機能させるようにしてもよい。
【００１５】
この構成により、本発明の撮像装置は、吸収型では利用できないような薄い膜構成によって、赤外カットフィルタ機能が実現できるため、薄型化することができる。
【００１６】
さらに、赤外カットフィルタの特性を変更する場合には、吸収型の光学フィルタを用いた撮像装置では、ガラス基材の厚さを変更することによって行われるのに対して、本発明の撮像装置は、膜の材質や膜構成を変更することによって行われるため、撮像装置の厚さや重量に影響をほとんど与えずに赤外カットフィルタの特性を変更することができる。
【００１７】
また、前記赤外カットコートは、誘電体多層膜をコーティングすることによってなされていてもよい。
【００１８】
この構成により、本発明の撮像装置は、厚さを変更することなく赤外カットフィルタの分光特性を変えることが可能となるため、撮像素子の特性に合わせて、より良い色再現性を実現することができ、撮像素子を選択するときの自由度を向上させることができる。
【００１９】
すなわち、本発明の撮像装置は、分光感度の異なる撮像素子を、あたかも同じ撮像素子として用いることができるので、撮像素子の規格を緩めても、赤外カットフィルタの分光特性を適宜変更することにより厚さを変更することなく同等の色再現性を実現することができる。
【００２０】
また、本発明の車載カメラシステムは、前記撮像装置を備えている。
【００２１】
この構成により、本発明の車載カメラシステムは、撮像装置が薄型化および小型化できるため、車両に実装するときの自由度を向上させることができると共に、撮像装置を目立ちにくくして車両の品位を向上させることができる。
【００２２】
さらに、本発明の車載カメラシステムは、撮像装置が軽量化できるため、車両の燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、従来の撮像装置より小型化することができるといった効果を有する撮像装置およびそれを用いた車載カメラシステムを提供することができる。さらに、本発明の撮像装置を用いて車載カメラシステムを構成することで車両への実装の自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
本発明の一実施の形態の撮像装置を図１に示す。
【００２６】
撮像装置１は、少なくとも１枚のレンズ３と、封止部材４と、撮像素子５と、レンズカバー６と、立体基板７と、立体基板７に接続されるプリント基板（以下単に「ＦＰＣ」という。）８を備えている。
【００２７】
レンズカバー６には、開口部が形成され、開口部は、光学絞り２を構成している。光学絞り２は、結像性能を向上させるために、透過する光線の範囲を制限するようになっている。
【００２８】
レンズ３は、Ｓｃｈｏｔｔ社ＢＫ７、ＨＯＹＡ社ＴＡＦ１もしくは松下日東社ＶＣ７８等の光学ガラス、または、ポリカーボネートもしくはゼオネックス（登録商標）等の樹脂材料によって構成されている。なお、本実施の形態においては、レンズ３としてゼオネックスによって構成された非球面レンズを用いた。
【００２９】
封止部材４は、撮像素子５を封止するよう立体基板７に接着固定されている。撮像素子５は、例えば、大きさが１／３インチ、１／４インチまたは１／６インチであり、画素数が２５万画素または３７万画素である。
【００３０】
立体基板７は、封止部材４および撮像素子５を固定すると共に、レンズ３がレンズカバー６に嵌め入れられることによって形成される凹部に一部が嵌められた状態でレンズ３を固定する。また、立体基板７は、ガラス強化ＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）等によって構成され、光の透過を防ぐため黒色に着色されている。
【００３１】
立体基板７のＦＰＣ８側の面には、図示しない配線パターンが無電解メッキ等により形成されている。この配線パターンは、撮像素子５がベア実装可能な接続ランド部と、ＦＰＣ８と接続するための端子部とを有しており、撮像素子５とＦＰＣ８とを電気的に接続させる。
【００３２】
ここで、撮像素子５は、ベアチップで、ＳＢＢ（Stud Bump Bond）等の実装方法により接続ランド部にいわゆるフェースダウン実装されている。また、ＦＰＣ８は、半田により立体基板７の端子部に接続されている。
【００３３】
本実施の形態において、封止部材４は、光学的に透明で屈折率異方性をもつ複屈折性を有する水晶またはニオブ酸リチウム等の結晶によって構成されている。この複屈折性により、封止部材４は、入射された光を常光と異常光とに分離させる光学ローパスフィルタとして機能する。
【００３４】
封止部材４が光学ローパスフィルタとして機能することにより、入射光の特定波長以上の高周波成分が遮断され、撮像素子５によって得られる画像に生じるモアレ縞や偽色が防止されるため、撮像装置１は、良質な画質の画像を得ることができる。
【００３５】
なお、封止部材４を構成する結晶としては、水晶が一般的であるが、より分離特性の大きいニオブ酸リチウムを用いれば、撮像装置１をより薄型化することができる。
【００３６】
また、封止部材４は、反射型の赤外カットフィルタとして機能するよう、少なくとも片面に赤外カットコートが施されている。
【００３７】
図２は、赤外カットコートされた封止部材４の分光特性を示した図である。
【００３８】
赤外カットコートは、例えば、低屈折率材料のＳｉＯ２（屈折率ｎ＝１．４）、高屈折率材料のＴｉＯ２（ｎ＝２．２）またはＴａ２Ｏ５（ｎ＝２．０）の屈折率の異なる２種類の誘電体材料を交互に重ねて多層に薄膜コーティングすることによってなされている。これにより、封止部材４は、特定波長以上の光を遮断する赤外カットフィルタとして機能する。
【００３９】
本実施の形態における封止部材４のカットオフ波長は、６５０ｎｍであり、封止部材４は、可視光領域のうち３８０〜６５０ｎｍの範囲を透過する。なお、このカットオフ波長は、レンズ３および撮像素子５の特性に応じて、撮像装置１の色再現が最もよくなるように調整される。
【００４０】
従来、赤外カットコートガラスとしては、２価の銅イオンをドープさせて長波長側の光を吸収させる吸収型のものと、白板やＢＫ７等の一般的な光学ガラスに上述した薄膜コーティングを施すことにより長波長側の光を反射させる反射型のものが知られている。
【００４１】
光学ガラスに薄膜コーティングした反射型のものは、光学ローパスフィルタとして機能させることができないため、光学ローパスフィルタとして機能させるためのガラスが別途必要になり、装置が大型化してしまう。
【００４２】
一方、吸収型のものは、その特性を満足させるために最低でも０．８ｍｍ程度の厚みが必要であり、光学ローパスフィルタと赤外カットフィルタとの機能を持たせたガラスは、光学ローパスフィルタとして機能させるためのガラスの厚みに加え、赤外カットフィルタとして機能させるための厚みが必要になるため、反射型のものと同様に装置が大型化してしまう。
【００４３】
本実施の形態では、上述した欠点を補うため、光学ローパスフィルタとして機能させる結晶の少なくとも片面に反射型の赤外カットコートを施すことにより、撮像装置１を小型化することができる。
【００４４】
例えば、１／４インチのサイズで２５万画素の撮像素子５を適用した場合、光学ローパスフィルタとして機能させるための水晶の厚みは通常１．２ｍｍ程度である。また、吸収型の赤外カットコートガラスは、その特性を満足するために０．８ｍｍ以上の厚みが必要とされ、従来では、全体の厚みが１．２ｍｍ＋０．８ｍｍ＝２．０ｍｍ以上となっていた。
【００４５】
これに対して、封止部材４は、薄膜コーティングの厚さが高々数μｍであるため、全体の厚さがほとんど光学ローパスフィルタとして機能させる分の１．２ｍｍであり、従来のものと比較して０．８ｍｍ程度薄型化できる。
【００４６】
また、従来の吸収型で用いられているガラス基材そのものが不要となるため、封止部材４は、従来の吸収型のものと比較して７０ｍｇ程度軽量化できる。
【００４７】
また、光学ローパスフィルタと赤外フィルタとの張り合わせる製造工程を省くことができる。さらに、構成する部品点数の削減による管理費用の削減および信頼性の向上が可能である。
【００４８】
封止部材４には、赤外カットコートを施した面と背向する面に反射防止のＡＲ(Anti Reflection)コートが施されている。なお、本実施の形態において、封止部材４は、レンズ３側に赤外カットコートが施され、撮像素子５側にＡＲコートが施されている。
【００４９】
ＡＲコートが施されていない場合には、スネルの法則により、表面において４％程度の反射が発生する。封止部材４にＡＲコートを施すことにより、反射率１％以下に抑えることができる。
【００５０】
本実施の形態において、ＡＲコートは、前述した赤外カットコートと同様にＳｉＯ２、ＴｉＯ２およびＴａ２Ｏ５の他にフッ化マグネシウム(ＭｇＦ２)等を用い複数層コーティングすることによりなされている。夜間の撮影など、高感度の性能を要求される車載カメラシステムにおいては、反射率を抑えることは有効である。
【００５１】
また、封止部材４には、レンズ３側に赤外カットコートを施し、撮像素子５側にＡＲコートを施す。通常、赤外カットコートは、数十層の多層膜を用いてなされるため、立体基板７に接着固定する際に力が加わった場合には、膜剥がれが発生する可能性がある。このため、数層の薄膜で構成されるＡＲコート側を接着固定することにより、膜剥がれを防止することができる。
【００５２】
図３および図４は、撮像装置１を用いた車載カメラシステムを示している。図３は、車両１２を側方から見た状態を示し、図４は、車両１２を上方から見た状態を示している。車両１２の周囲、主には後方を監視して、表示器１１に周囲の画像を表示する。
【００５３】
撮像装置１は、撮像装置１を防水するための図示しない樹脂性のケースに実装された状態で、車両１２の後方側に設置され、車両周囲、主に後方を撮影する。
【００５４】
撮影された画像は、運転席側に設けられ主にカーナビゲーション等に用いる表示器１１に表示され、運転者は、車庫入れ等の後方の監視をする場合に、後方を振り返ることなく、死角となりやすい車両後方の両側方を高い視認性で確認することができる。
【００５５】
この際、表示器１１に車線を表示したり、車幅に対応する補助線等を併せて表示したりすることで更に利便性を向上させることができる。
【００５６】
また、前述したように、ＡＲコートを封止部材４に施すことによって、封止部材４の表面での反射率が低減され、撮像装置１の感度が４％近く向上できるため、車載カメラシステムは、薄暮時や夜間時の車庫入れの際の高感度撮影が可能となり、明るい画像が得られることによる高い視認性は、車両の安全運転の支援に大きく貢献することができる。
【００５７】
このような本発明の一実施の形態の撮像装置１は、撮像素子５の封止機能、光学ローパスフィルタ機能および赤外カットフィルタ機能といった３つの機能を１つの封止部材４で実現することにより、赤外カットフィルタの基材となるガラス等の部品を削減するため、小型化、薄型化および軽量化することができる。
【００５８】
また、本発明の一実施の形態の車載カメラシステムは、撮像装置１が薄型化および小型化できるため、車両１２に実装するときの自由度を向上させることができると共に、撮像装置１を目立ちにくくして車両の品位を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる撮像装置は、従来の撮像装置より小型化することができるという効果を有し、例えば、主に車両の周囲を監視する目的で車内にある表示器に車両周囲の画像を表示する車載カメラシステムに用いられる車載用の撮像装置およびそれを用いた車載カメラシステム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態における撮像装置の断面図
【図２】本発明の一実施の形態における撮像装置を構成する封止部材の分光特性を示すグラフ
【図３】本発明の一実施の形態における車載カメラシステムの実装例を示す第１の概念図
【図４】本発明の一実施の形態における車載カメラシステムの実装例を示す第２の概念図
【符号の説明】
【００６１】
１  撮像装置
２  光学絞り
３  レンズ
４  封止部材
５  撮像素子
６  レンズカバー
７  立体基板
８  ＦＰＣ
１１  表示器
１２  車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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