CN110351455A - 摄像装置 - Google Patents

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CN110351455A CN201910207505.8A CN201910207505A CN110351455A CN 110351455 A CN110351455 A CN 110351455A CN 201910207505 A CN201910207505 A CN 201910207505A CN 110351455 A CN110351455 A CN 110351455A
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冈本秀男
村井诚
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A Study On Half Way Of Thinking
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Abstract

本发明提供一种摄像装置，包括：布线基板；摄像元件封装，安装在布线基板上；封装框架，安装在摄像元件封装的受光面侧；以及透镜支架，配置成覆盖封装框架，以与摄像元件封装的受光面对置的方式保持透镜部，封装框架由与构成透镜支架的材料相比线膨胀率大的材料构成，并且具备在相对于布线基板垂直的方向上向布线基板侧延伸的壁部，在封装框架的壁部与摄像元件封装之间以及封装框架的壁部的端部与布线基板之间设置有间隙，透镜支架具备与封装框架的壁部对置的壁部，透镜支架的壁部的端部以与布线基板分开的状态固定于封装框架的壁部的端部。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及摄像装置。尤其涉及能够减少伴随着温度变化的焦点位移的摄像装置。
背景技术
近年来，将摄像装置搭载于汽车并进行检测处理，对障碍物等信息进行检测。在用于这种用途的摄像装置中，要求耐久性优异且成本低。因此，多使用固定有透镜和摄像元件的固定焦点方式的摄像装置。
在固定焦点方式的摄像装置中，有可能会产生如下现象：焦点伴随着构成部件的热膨胀等产生位移，分辨率降低。因此，提出了如下方案：将透镜保持部件和引线框的线膨胀率等设定为规定的关系，减少温度变化的分辨率降低(参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利公开公报特开2011-171866号
按照进一步提高像素数的要求等，在车载用途的摄像装置中具有结构大型化的趋势。伴随着摄像装置的结构的大型化，必须扩大构成部件的热膨胀的程度。因此，要求如下构造：能够更有效地减少伴随着温度变化的焦点位移引起的分辨率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摄像装置，能够更有效地减少伴随着温度变化的焦点位移引起的分辨率降低。
用于达成上述目的本发明的摄像装置包括：布线基板；摄像元件封装，安装在布线基板上；封装框架，安装在摄像元件封装的受光面侧；以及透镜支架，配置成覆盖封装框架，以与摄像元件封装的受光面对置的方式保持透镜部，封装框架由与构成透镜支架的材料相比线膨胀率大的材料构成，并且具备在相对于布线基板垂直的方向上向布线基板侧延伸的壁部，在封装框架的壁部与摄像元件封装之间以及封装框架的壁部的端部与布线基板之间设置有间隙，透镜支架具备与封装框架的壁部对置的壁部，透镜支架的壁部的端部以与布线基板分开的状态固定于封装框架的壁部的端部。
附图说明
图1是用于对第一实施方式的摄像装置的构造进行说明的示意性截面图。
图2是用于对参考例的摄像装置的构造进行说明的示意性截面图。
图3是用于对参考例的摄像装置的热膨胀的影响进行说明的示意性截面图。
图4是用于对第一实施方式的摄像装置处于基准温度下时的状态进行说明的示意性截面图。
图5是用于对第一实施方式的摄像装置处于从基准温度变化了ΔT温度的状态下时的状态进行说明的示意性截面图。
图6是用于对处于基准温度下时的透镜部的成像状态和处于变化了ΔT温度的状态下时的透镜部的成像状态进行说明的示意图。
图7是用于对第一实施方式的第一变形例进行说明的示意性截面图。
图8是用于对第一实施方式的第二变形例进行说明的示意性截面图。
图9是用于对第一实施方式的第三变形例进行说明的示意性截面图。
图10是用于对第一实施方式的第四变形例进行说明的示意性截面图。
图11是用于对第一实施方式的第五变形例进行说明的示意性截面图。
图12是用于对第一实施方式的第六变形例进行说明的示意性截面图。
图13是用于对第一实施方式的第七变形例进行说明的示意性截面图。
图14是用于对第一实施方式的第八变形例进行说明的示意性截面图。
图15是用于对第一实施方式的第九变形例进行说明的示意性截面图。
图16A、图16B是用于对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。
图17A、图17B、图17C是用于接着图16B对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。
图18A、图18B是用于接着图17C对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。
图19A、图19B是用于接着图18B对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。
图20是用于对封装框架和透镜框架的接合状态进行说明的示意性立体图。
图21是表示车辆控制系统的概要构成的一例的框图。
图22是表示车外信息检测部和摄像部的设置位置的一例的说明图。
附图标记的说明：
1、9：摄像装置；10：透镜部；11、11A、11B：透镜；12：镜筒部；20：透镜支架；21：透镜支架的壁部；30：封装框架；31：封装框架的壁部；40：摄像元件封装；41：密封玻璃；42：密封部件；43：摄像元件；44：封装基板；50：焊锡凸块；60：布线基板。
具体实施方式
以下，参照附图并基于实施方式对本发明进行说明。本发明并不限定于实施方式，实施方式中的各种数值和材料是例示。在以下的说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素使用相同的附图标记，并且省略重复的说明。另外，按照以下的顺序进行说明。
1.本发明的摄像装置、与整体相关的说明
2.第一实施方式
3.应用例
4.本发明的结构
[本发明的摄像装置、与整体相关的说明]
如上所述，本发明的摄像装置包括：布线基板；摄像元件封装，安装在布线基板上；封装框架，安装在摄像元件封装的受光面侧；以及透镜支架，配置成覆盖封装框架，以与摄像元件封装的受光面对置的方式保持透镜部，封装框架由与构成透镜支架的材料相比线膨胀率大的材料构成，并且具备在相对于布线基板垂直的方向上向布线基板侧延伸的壁部，在封装框架的壁部与摄像元件封装之间以及封装框架的壁部的端部与布线基板之间设置有间隙，透镜支架具备与封装框架的壁部对置的壁部，透镜支架的壁部的端部以与布线基板分开的状态固定于封装框架的壁部的端部。
在本发明的摄像装置中可以是如下结构：构成封装框架的材料和封装框架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架的材料和透镜支架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度被选定为，摄像元件封装的受光面与透镜部的间隔与气氛温度无关而保持为恒定。
或者是本发明的摄像装置可以是如下结构：构成封装框架的材料和封装框架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架的材料和透镜支架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度被设定为，摄像元件封装的受光面与透镜部的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化。在这种情况下可以是如下结构：通过使摄像元件封装的受光面与透镜部的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化，对与气氛温度对应产生的透镜部的特性变化造成的影响进行补偿。
在包括上述各种优选的结构的本发明的摄像装置中，可以构成为，封装框架由树脂材料构成。特别优选的是，在树脂材料中选定线膨胀率大的环氧类树脂材料等。
在包括上述各种优选的结构的本发明的摄像装置中，可以构成为，透镜支架由金属材料构成。特别优选的是，在金属材料中选定线膨胀率小的铝或铝合金等这样的材料。
在包括上述各种优选的结构的本发明的摄像装置中，可以构成为，构成透镜部的透镜由玻璃材料或塑料材料构成。一般来说，塑料透镜与玻璃透镜相比价格低，但是光学特性的温度变化大。在这种情况下，通过将摄像元件封装的受光面与透镜部的间隔设定为根据气氛温度而以规定的灵敏度变化，能够有效地减少伴随着温度变化的分辨率降低。
在包括上述各种优选的结构的本发明的摄像装置中可以是如下结构：在透镜支架的壁部的端部与布线基板之间配置有缓冲部件。能够利用缓冲部件防止灰尘等的进入。优选的是，缓冲部件由海绵材料构成，以免妨碍封装框架因热膨胀产生的形状变化。
在包括上述各种优选结构的本发明的摄像装置中可以是如下结构：透镜支架的壁部的端部固定于在封装框架的壁部的端部设置的凸缘的面。或者可以是如下结构：透镜支架的壁部的端部附近的侧面固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面，透镜支架的壁部的端部附近的侧面通过固定部件固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面，透镜支架的壁部的端部附近的侧面通过嵌合而固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面。此外，可以是如下结构：在封装框架的壁部的端部附近设置有透镜支架的安装位置设定用的台阶。
摄像元件封装中使用的摄像元件没有特别限定。例如，包括光电转换元件、各种像素晶体管的像素能够使用在行方向和列方向上排列成二维矩阵状而构成的CMOS传感器或CCD传感器这样的摄像元件。
摄像元件可以是拍摄黑白图像的结构，也可以是拍摄彩色图像的结构。在拍摄彩色图像的结构的情况下，通常，在光电转换部的光射入面侧配置有彩色滤光片。例如，在拍摄拜耳(Bayer)阵列的彩色图像的情况下，使用与[红、绿、绿、蓝]对应的光电转换元件的组进行彩色拍摄。
作为摄像元件的像素(pixel)的值，除了U-XGA(1600，1200)、HD-TV(1920，1080)、Q-XGA(2048，1536)以外，可以例示(3840，2160)、(7680，4320)等图像显示用分辨率的几种，但是并不限定于这些值。
本说明书中的各种条件除了在数学上严格地成立的情况以外，在实质上成立的情况下也满足。允许存在设计上或制造上产生的各种偏差。此外，在以下说明中使用的各附图是示意性的，并不表示实际的尺寸及其比例。例如，后述的图1表示摄像装置的截面结构，但是并不表示宽度、高度和厚度等的比例。
[第一实施方式]
第一实施方式涉及本发明的摄像装置。
图1是用于对第一实施方式的摄像装置的构造进行说明的示意性截面图。
首先，对摄像装置的概要进行说明。图1所示的摄像装置1包括：布线基板60；摄像元件封装40，安装在线基板60上；封装框架30，安装在摄像元件封装40的受光面侧；以及透镜支架20，配置成覆盖封装框架30，以与摄像元件封装40的受光面对置的方式保持透镜部10。
摄像元件封装40由如下部件构成：芯片状的摄像元件43，包括光电转换部的像素配置成二维矩阵状；封装基板44，设置有向摄像元件43的连接布线等；透明的密封玻璃41，配置在摄像元件43的受光面侧；以及密封部件42等。利用焊锡凸块50将封装基板44与布线基板60接合，由此将摄像元件封装40安装在布线基板60上。
封装框架30由与构成透镜支架20的材料相比线膨胀率大的材料构成。具体地说，透镜支架20由铝等金属材料构成，封装框架30由环氧类树脂材料构成。虽然也取决于材料的选定，但是封装框架30相对于透镜支架20表现出几倍至10倍左右的线膨胀率。
封装框架30具备壁部31，该壁部31在相对于布线基板60垂直的方向上向布线基板60侧延伸，在封装框架30的壁部31与摄像元件封装40之间、以及封装框架30的壁部31的壁部31的端部与布线基板60之间设置有间隙。用附图标记GP1、GP2表示这些间隙。封装框架30为具有与摄像元件封装40的受光面对应的开口且覆盖摄像元件封装40的形状，能够采用各种方式。在后面参照后述的图16至图19对封装框架30的外观进行说明。
透镜支架20具备与封装框架30的壁部31对置的壁部21。透镜支架20的壁部21的端部以与布线基板60分开的状态固定于封装框架30的壁部31的端部。更具体地说，透镜支架20的壁部21的端部固定于凸缘的面，该凸缘设置在封装框架30的壁部31的端部。
由透镜支架20保持的透镜部10由透镜11、11A、11B和镜筒部12构成。构成透镜部10的透镜由玻璃材料或塑料材料构成。
一般来说，由玻璃材料构成的透镜因温度变化而引起的光学特性的变化小。在这种情况下，能够形成为如下结构：将构成封装框架30的材料和封装框架30中沿着相对于布线基板60垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架20的材料和透镜支架20中沿着相对于布线基板60垂直的方向延伸的壁部的长度选定为，使得摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔与气氛温度无关而保持为恒定。
另一方面，由塑料材料构成的透镜因温度变化而引起的光学特性的变化大。通常，透镜的特性因热膨胀而变化，使得焦距伸长。在这种情况下，能够形成为如下结构：将构成封装框架30的材料和封装框架30中沿着相对于布线基板60垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架20的材料和透镜支架20中沿着相对于布线基板60垂直的方向延伸的壁部的长度设定为，摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化。并且，能够形成为如下结构：通过使摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化，对与气氛温度对应产生的透镜部10的特性变化引起的影响进行补偿。
以上，对摄像装置1的概要进行了说明。接着，为了有助于理解本发明，首先，对参考例的摄像装置的课题进行说明。
图2是用于对参考例的摄像装置的结构进行说明的示意性截面图。图3是用于对参考例的摄像装置的热膨胀的影响进行说明的示意性截面图。
在图2所示的摄像装置9中，透镜支架20A的壁部21A的端部固定于布线基板60。用附图标记L1表示某一规定的基准温度下的壁部21A的长度，用附图标记L3表示摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔。关于透镜部10的端部与摄像元件封装40的位置关系，对在这种状态下焦点特性最佳的情况进行说明。
在图2所示的摄像装置9中，如果当从某一规定的基准温度开始有用附图标记ΔT所示的温度变化时，透镜支架20A的壁部21A的长度变化，摄像装置9的分辨率降低。参照图3进行说明。
当用附图标记α1表示构成透镜支架20A的材料的线膨胀率时，壁部21A的长度为(1+α1×ΔT)×L1。与此相伴，摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔为L3+α1×ΔT×L1。因而，如果存在用附图标记ΔT所示的温度变化时，则摄像元件封装40从透镜部10分开由α1×ΔT×L1所示的量。因此，产生焦点位移，分辨率降低。
以上，对参考例的摄像装置的课题进行了说明。接着，对摄像装置1的结构进行详细说明。为了便于说明，此处，对能够忽视摄像元件封装的构成要素的热膨胀造成的影响的情况进行说明。
图4是用于对第一实施方式的摄像装置处于基准温度下时的状态进行说明的示意性截面图。
如图4所示，在摄像装置1中，用附图标记L1表示在某一规定的基准温度下的壁部21的长度，用附图标记L2表示壁部31的长度，并且用附图标记L3表示摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔。关于透镜部10的端部与摄像元件封装40的位置关系，对在这种状态下焦点特性最佳的情况进行说明。
图5是用于对第一实施方式的摄像装置处于从基准温度变化了ΔT温度的状态下时的状态进行说明的示意性截面图。
当用附图标记α1表示构成透镜支架20A的材料的线膨胀率时，壁部21的长度为(1+α1×ΔT)×L1。此外，当用附图标记α2表示构成封装框架30的材料的线膨胀率时，壁部31的长度为(1+α1×ΔT)×L2。由于壁部31朝向布线基板60侧产生热膨胀，所以摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔是L3+(α1×L1-α2×L2)×ΔT。
因而，如果(α1×L1-α2×L2)选定为大致为0，则摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔与气氛温度无关而保持为恒定。通常，由玻璃材料构成的透镜因温度变化而引起的光学特性的变化小，因此，优选为摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔保持为恒定的结构。
与此相对，由塑料材料构成的透镜因温度变化而引起的光学特性的变化大。首先，对透镜部的特性变化进行说明。
图6是用于对处于基准温度下时的透镜部的成像状态和处于变化了ΔT温度的状态下时的透镜部的成像状态进行说明的示意图。
通常，由塑料材料构成的透镜表现出在温度上升时焦距变长的举动。如果将焦距的温度变化系数设为附图标记β1，则当从基准温度变化了ΔT温度时，焦距变化β1×ΔT。
在这种情况下，如果选定为(α1×L1-α2×L2)与β1大致一致，则摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔被设定为根据气氛温度而以规定的灵敏度变化，此外，通过使摄像元件封装40的受光面与透镜部10的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化，能够对与气氛温度对应产生的透镜部10的特性变化造成的影响进行补偿。此外，在无法忽视摄像元件封装40的构成要素的热膨胀造成的影响的情况下，只要以包含该特性变化在内进行补偿的方式选定(α1×L1-α2×L2)的值即可。
以上，对摄像装置1的结构进行了详细说明。摄像装置1能够进行各种变形。以下，参照附图对各种变形例进行说明。
图7是用于对第一实施方式的第一变形例进行说明的示意性截面图。
在图7所示的摄像装置1A中，在透镜支架20的壁部的端部与布线基板60之间配置有缓冲部件70。缓冲部件70由海绵材料构成。利用缓冲部件70能够防止灰尘等进入。
图8是用于对第一实施方式的第二变形例进行说明的示意性截面图。
在图1所示的摄像装置1中，透镜支架的壁部的端部固定于凸缘的面，该凸缘设置在封装框架的壁部的端部。与此相对，在图8所示的摄像装置1B中，透镜支架20的壁部21的端部附近的侧面固定于封装框架30的壁部31的端部附近的侧面。附图标记71表示固定部分。
图9是用于对第一实施方式的第三变形例进行说明的示意性截面图。在图9所示的摄像装置1C中，透镜支架20的壁部21的端部附近的侧面利用固定部件73固定于封装框架30的壁部31的端部附近的侧面。附图标记72表示设置于侧面的承接面。
图10是用于对第一实施方式的第四变形例进行说明的示意性截面图。在图10所示的摄像装置1D中，透镜支架20的壁部21的端部附近的侧面通过嵌合而固定于封装框架30的壁部31的端部附近的侧面。附图标记22表示设置于透镜支架20的突出部。
图11是用于对第一实施方式的第五变形例进行说明的示意性截面图。在图11所示的摄像装置1E中，透镜支架20的壁部21的端部附近的侧面也通过嵌合而固定于封装框架30的壁部31的端部附近的侧面。从壁部21突出的突出部23的形状、壁部31的凹部的形状是与图10相比更容易嵌合的形状。
图12是用于对第一实施方式的第六变形例进行说明的示意性截面图。在图12所示的摄像装置1F中，在封装框架30的壁部侧面形成有定位的槽。附图标记24表示由槽定位的固定部。
图13是用于对第一实施方式的第七变形例进行说明的示意性截面图。在图13所示的摄像装置1G中，在封装框架30的壁部31的端部附近设置有透镜支架20的安装位置设定用的台阶。能够根据设计选定最佳的台阶来进行固定。附图标记74表示固定部件。
图14是用于对第一实施方式的第八变形例进行说明的示意性截面图。在图14所示的摄像装置1H中，也在封装框架30的壁部31的端部附近设置有透镜支架20的安装位置设定用的台阶。能够根据设计选定最佳的台阶来进行固定。
图15是用于对第一实施方式的第九变形例进行说明的示意性截面图。在图15所示的摄像装置1J中，也在封装框架30的壁部31的端部附近设置有透镜支架20的安装位置设定用的台阶。能够根据设计选定最佳的台阶来进行固定。附图标记75表示固定部件。
以上，对各种变形例进行了说明。接着，对封装框架等的外观进行说明。
图16A、图16B是用于对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。
如上所述，封装框架30为具有与摄像元件封装40的受光面对应的开口且覆盖摄像元件封装40的形状。图16表示封装框架30的外周为矩形的例子。开口可以如图16A所示为矩形，也可以如图16B所示为圆形。
图17A、图17B、图17C是用于接着图16B对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。在图16中遍布封装框架30的整个外周设置有凸缘。图17A、图17B、图17C表示在外周的一部分设置有凸缘的例子。
图18A、图18B是用于接着图17C对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。图18表示封装框架的外周为圆形的例子。开口可以如图18A所示为矩形，也可以如图18B所示为圆形。
图19A、图19B是用于接着图18B对封装框架的外观进行说明的示意性立体图。图19是对不具有凸缘的封装框架的例子进行说明的示意图。
图20是用于对封装框架与透镜支架的接合状态进行说明的示意性立体图。图20表示透镜支架的壁部的端部固定于在封装框架的壁部的端部设置的凸缘的面的例子。
在以上说明的本发明的各种摄像装置中，封装框架由与构成透镜支架的材料相比线膨胀率大的材料构成，并且具备在相对于布线基板垂直的方向上向布线基板侧延伸的壁部。在封装框架的壁部与摄像元件封装之间、以及封装框架的壁部的端部与布线基板之间设置有间隙。并且，透镜支架具备与封装框架的壁部对置的壁部，透镜支架的壁部的端部在与布线基板分开的状态下固定于封装框架的壁部的端部。根据该构造，由于因封装框架与透镜支架的热膨胀产生的形状变化相互抵消，所以能够更有效地减少因温度变化而引起的分辨率降低。
[应用例]
本发明的技术能够应用于各种产品。例如，本发明的技术可以作为搭载于汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动工具、飞机、无人机、船舶、机器人、建筑机械和农业机械(拖拉机)等的任一种类的移动体的装置来实现。
图21是表示作为能够应用本发明的技术的移动体控制系统的一例的车辆控制系统7000的概要构成例的框图。车辆控制系统7000具备经由通信网络7010连接的多个电子控制单元。在图21所示的例子中，车辆控制系统7000具备驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、蓄电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500以及综合控制单元7600。连接这些多个控制单元的通信网络7010例如可以是CAN(ControllerArea Network，控制器区域网路)、LIN(Local Interconnect Network，本地互联网络)、LAN(Local Area Network，局域网)或FlexRay(车载网络)(注册商标)等的符合任意标准的车载通信网络。
各控制单元包括：微型计算机，按照各种程序来进行运算处理；存储部，存储由微型计算机执行的程序或用于各种运算的参数等；以及驱动电路，驱动各种控制对象的装置。各控制单元包括网络I/F，该网络I/F用于经由通信网络7010与其他控制单元之间进行通信，并且包括通信I/F，该通信I/F用于在与车内外的装置或传感器等之间利用有线通信或无线通信进行通信。在图21中，作为综合控制单元7600的功能构成，图示有微型计算机7610、通用通信I/F7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F7660、声音图像输出部7670、车载网络I/F7680和存储部7690。其他控制单元也同样包括微型计算机、通信I/F和存储部等。
驱动系统控制单元7100按照各种程序，控制与车辆的驱动系统相关的装置的动作。例如，驱动系统控制单元7100作为内燃机或驱动用电动机等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力向车轮传递的驱动力传递机构、调节车辆的方向的转向机构、以及产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置发挥功能。驱动系统控制单元7100可以具有作为ABS(Antilock Brake System，防抱死制动系统)或ESC(Electronic StabilityControl，电子稳定控制)等的控制装置的功能。
驱动系统控制单元7100与车辆状态检测部7110连接。车辆状态检测部7110例如包括检测车身的轴转动运动的角速度的陀螺仪传感器、检测车辆的加速度的加速度传感器、或者用于检测油门踏板的操作量、刹车踏板的操作量、方向盘的操舵角、发动机转速或车轮的转动速度等的传感器中的至少一个。驱动系统控制单元7100利用从车辆状态检测部7110输入的信号来进行运算处理，控制内燃机、驱动用电动机、电动助力转向装置或制动装置等。
车身系统控制单元7200按照各种程序来控制安装在车身上的各种装置的动作。例如，车身系统控制单元7200作为无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置、或前照灯、尾灯、刹车灯、转向指示灯或雾灯等各种灯的控制装置发挥功能。在这种情况下，能够向车身系统控制单元7200输入从代替钥匙的便携式设备发送的电波或各种开关的信号。车身系统控制单元7200接收这些电波或信号的输入，控制车辆的门锁装置、电动车窗装置和灯等。
蓄电池控制单元7300按照各种程序，控制作为驱动用电动机的电源的二次电池7310。例如，从包括二次电池7310的电池装置向蓄电池控制单元7300输入电池温度、电池输出电压或电池的剩余容量等信息。蓄电池控制单元7300利用这些信号来进行运算处理，并且进行二次电池7310的温度调节控制或电池装置所具备的冷却装置等的控制。
车外信息检测单元7400检测搭载有车辆控制系统7000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元7400与摄像部7410和车外信息检测部7420中的至少一方连接。在摄像部7410中包括ToF(Time Of Flight飞行时间)相机、立体相机、单反相机、红外线相机和其他相机中的至少一种。在车外信息检测部7420中例如包括环境传感器或周围信息检测传感器中的至少一种，该环境传感器用于检测当前的天气或气象，该周围信息检测传感器用于检测搭载有车辆控制系统7000的车辆周围的其他车辆、障碍物或行人等。
环境传感器例如可以是检测雨天的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测日照程度的日照传感器和检测降雪的雪传感器中的至少一种。周围信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达装置和LIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detectionand Ranging激光雷达)装置中的至少一种。这些摄像部7410和车外信息检测部7420可以安装为分别独立的传感器或装置，也可以安装为集成有多个传感器或装置的装置。
此处，图22表示摄像部7410和车外信息检测部7420的设置位置的例子。摄像部7910、7912、7914、7916、7918例如设置在车辆7900的前保险杠、侧视镜、后保险杠、后门和车厢内的挡风玻璃上部中的至少一个位置上。安装在前保险杠上的摄像部7910和安装在车厢内的挡风玻璃上部的摄像部7918主要取得车辆7900前方的图像。安装在侧视镜的摄像部7912、7914主要取得车辆7900侧方的图像。安装在后保险杠或后门的摄像部7916主要取得车辆7900后方的图像。安装在车厢内的挡风玻璃上部的摄像部7918主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志或车线等。
另外，在图22中表示了各摄像部7910、7912、7914、7916的拍摄范围的一例。拍摄范围a表示设置于前保险杠的摄像部7910的拍摄范围，拍摄范围b、c分别表示设置于侧视镜的摄像部7912、7914的拍摄范围，拍摄范围d表示设置于后保险杠或后门的摄像部7916的拍摄范围。例如，通过使由摄像部7910、7912、7914、7916拍摄的图像数据叠加，能够得到从上方观察车辆7900的俯瞰图像。
设置于车辆7900的前、后、侧、角和车厢内的挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928、7930例如可以是超声波传感器或雷达装置。设置于车辆7900的前保险杠、后保险杠、后门和车厢内的挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7926、7930例如可以是LIDAR装置。这些车外信息检测部7920～7930主要用于检测前方车辆、行人或障碍物等。
返回图21来继续进行说明。车外信息检测单元7400使摄像部7410拍摄车外的图像，并且接收拍摄的图像数据。此外，车外信息检测单元7400从所连接的车外信息检测部7420接收检测信息。在车外信息检测部7420是超声波传感器、雷达装置或LIDAR装置的情况下，车外信息检测单元7400发送超声波或电磁波等，并且接收所接收到的反射波的信息。车外信息检测单元7400可以基于接收的信息，进行人、车、障碍物、标志或路面上的文字等的物体检测处理或距离检测处理。车外信息检测单元7400可以基于接收的信息，进行识别降雨、雾或路面状况等的环境识别处理。车外信息检测单元7400可以基于接收的信息，计算到车外的物体的距离。
此外，车外信息检测单元7400可以基于接收的图像数据，进行识别人、车、障碍物、标志或路面上的文字等的图像识别处理或距离检测处理。车外信息检测单元7400可以对接收的图像数据进行失真修正或定位等处理，并且对由不同的摄像部7410拍摄的图像数据进行合成，生成俯瞰图像或全景图像。车外信息检测单元7400可以利用由不同的摄像部7410拍摄的图像数据，进行视点转换处理。
车内信息检测单元7500检测车内的信息。车内信息检测单元7500例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部7510连接。驾驶员状态检测部7510可以包括拍摄驾驶员的相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器或采集车厢内的声音的麦克风等。生物传感器例如设置于座椅表面或方向盘等，检测坐在座位上的乘客或手握方向盘的驾驶员的生物信息。车内信息检测单元7500基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息，可以计算驾驶员的疲劳程度或集中程度，也可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。车内信息检测单元7500可以对采集的声音信号进行噪声消除处理等处理。
综合控制单元7600按照各种程序对车辆控制系统7000内的整体动作进行控制。综合控制单元7600与输入部7800连接。输入部7800例如由以下装置实现：触摸面板、按钮、麦克风、开关或手柄等能够由乘客进行输入操作的装置。可以向综合控制单元7600输入通过对由麦克风输入的声音进行声音识别而得到的数据。输入部7800例如可以是利用红外线或其他电波的遥控装置，也可以是与车辆控制系统7000的操作对应的便携电话或PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等外部连接设备。输入部7800例如可以是相机，在这种情况下，乘客能够通过手势来输入信息。或者也可以输入通过检测乘客穿戴的佩带装置的动作而得到的数据。此外，输入部7800例如可以包括输入控制电路等，该输入控制电路基于乘客等通过上述输入部7800输入的信息生成输入信号，并且向综合控制单元7600输出。乘客等通过对该输入部7800进行操作，向车辆控制系统7000输入各种数据或指示处理动作。
存储部7690可以包括存储由微型计算机执行的各种程序的ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)以及存储各种参数、运算结果或传感器值等的RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)。此外，存储部7690可以通过以下设备实现：由HDD(Hard DiscDrive，硬盘驱动器)等磁存储设备、半导体存储设备、光存储设备或光磁存储设备等。
通用通信I/F7620是通用通信I/F，对与存在于外部环境7750的各种设备之间的通信进行中介。通用通信I/F7620可以安装GSM(注册商标)(Global System of Mobilecommunications，全球移动通信系统)、WiMAX(全球微波接入互操作性)、LTE(Long TermEvolution，长期演进技术)或LTE-A(LTE-Advanced，长期演进技术升级版)等蜂窝通信协议、或无线LAN(局域网)(也称为Wi-Fi(无线保真)(注册商标))、Bluetooth(蓝牙)(注册商标)等其他无线通信协议。通用通信I/F7620例如可以经由基站或接入点与存在于外部网络(例如互联网、云网络或运营商固有的网络)上的设备(例如应用服务器或控制服务器)连接。此外，通用通信I/F7620例如可以利用P2P(Peer To Peer，端到端)技术与存在于车辆附近的终端(例如驾驶员、行人或店铺的终端或MTC(Machine Type Communication，机器类型通信)终端)连接。
专用通信I/F7630是通信I/F，支持以在车辆中的使用为目的而制定的通信协议。专用通信I/F7630例如可以安装作为下层IEEE802.11p和上层IEEE1609的组合的WAVE(Wireless Access in Vehicle Environment，车辆环境中的无线接入)、DSRC(DedicatedShort Range Communications，专用短程通信)或蜂窝通信协议这样的标准协议。专用通信I/F7630执行V2X通信，该V2X通信典型的是包括车车间(Vehicle to Vehicle)通信、路车间(Vehicle to Infrastructure)通信、车辆与家之间(Vehicle to Home)的通信和行人车辆间(Vehicle to Pedestrian)通信中的一个以上的概念。
定位部7640例如接收来自GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)卫星的GNSS信号(例如来自GPS(Global Positioning System，全球定位系统)卫星的GPS信号)来执行位置测量，生成包含车辆的纬度、经度和高度的位置信息。另外，定位部7640可以通过与无线接入点的信号的交换来确定当前位置，或者是可以从具有位置测量功能的便携电话、PHS(个人手持式电话系统)或智能手机这样的终端取得位置信息。
信标接收部7650例如接收从设置在道路上的无线站等发送的电波或电磁波，取得当前位置、交通阻塞、禁止通行或所需时间等信息。另外，信标接收部7650的功能可以包含在上述专用通信I/F7630中。
车内设备I/F7660是通信接口，对微型计算机7610与存在于车内的各种车内设备7760之间的连接进行中介。车内设备I/F7660可以利用无线LAN、Bluetooth(注册商标)、NFC(Near Field Communication，近场通信)或WUSB(Wireless USB)这样无线通信协议来构建无线连接。此外，车内设备I/F7660可以经由未图示的连接端子(以及必要时的电缆)来构建USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)、HDMI(注册商标)(High-DefinitionMultimedia Interface，高清多媒体接口)或MHL(Mobile High-definition Link，移动高清链接)等有线连接。车内设备7760例如可以包括乘客所具有的移动设备或佩带设备、或者放入或安装在车辆内的信息设备中的至少一个。此外，车内设备7760可以包括进行到达任意目的地的路线搜索的导航装置。车内设备I/F7660在与这些车内设备7760之间交换控制信号或数据信号。
车载网络I/F7680是对微型计算机7610与通信网络7010之间的通信进行中介的接口。车载网络I/F7680按照由通信网络7010支持的规定的协议来收发信号等。
综合控制单元7600的微型计算机7610基于经由通用通信I/F7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F7660和车载网络I/F7680中的至少一个取得的信息，按照各种程序来控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可以基于取得的车内外的信息，计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元7100输出控制指令。例如，微型计算机7610可以进行协调控制，该协调控制以ADAS(Advanced Driver Assistance System，高级驾驶辅助系统)的功能为目的，该ADAS具备：车辆的碰撞避免或冲击缓和、基于车间距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆的碰撞警告或车辆的车道偏离警告等。此外，微型计算机7610可以通过基于取得的车辆周围的信息，对驱动力产生装置、转向机构或制动装置等进行控制，由此进行以不依据驾驶员的操作而自动地行驶的自动驾驶等为目的协调控制。
微型计算机7610可以基于经由通用通信I/F7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F7660和车载网络I/F7680中的至少一个取得的信息，生成车辆与周边的构造物、人物等的物体之间的三维距离信息，并制作包含车辆的当前位置的周边信息的本地地图信息。此外，微型计算机7610可以基于取得的信息，预测车辆的碰撞、行人等的接近或进入禁止通行的道路等的危险情况，并生成警告用信号。警告用信号例如可以是用于发出警告声或使警告灯点亮的信号。
声音图像输出部7670向输出装置发送声音和图像中的至少一方的输出信号，该输出装置能够以视觉或听觉方式向车辆的乘客或车外通知信息。在图21的例子中，作为输出装置例示了音频扬声器7710、显示部7720和仪表板7730。显示部7720例如可以包含机载显示器和平视显示器的至少一个。显示部7720可以具有AR(Augmented Reality，增强现实)显示功能。输出装置可以是这些装置以外的耳机、乘客佩戴的眼镜式显示器等佩带设备、投影仪或灯等其他装置。在输出装置是显示装置的情况下，显示装置以文本、图像、表格、曲线图等各种形式通过视觉方式显示由微型计算机7610执行的各种处理得到的结果、或从其他控制单元接收的信息。此外，在输出装置是声音输出装置的情况下，声音输出装置将由播放的声音数据或音响数据等构成的音频信号转换为模拟信号并以视觉方式输出。
另外，在图21所示的例子中，可以将经由通信网络7010连接的至少两个控制单元一体化为一个控制单元。或者是各控制单元可以由多个控制单元构成。此外，车辆控制系统7000可以包括未图示的其他控制单元。此外，在上述说明中，可以使其他控制单元具有任意一个控制单元所承担的功能的一部分或全部。即，如果经由通信网络7010收发信息，则可以由任意一个控制单元进行规定的运算处理。同样，与任意一个控制单元连接的传感器或装置也可以与其他控制单元连接，并且多个控制单元可以经由通信网络7010相互收发检测信息。
本发明的技术可以应用于以上说明的结构中的例如车外信息检测单元的摄像部。
以上，对本发明的实施方式进行了具体说明，本发明并不限定于上述实施方式，能够进行基于本发明的技术思想的各种变形。例如，在上述实施方式中列举的数值、构造、基板、原料、工艺等只不过是例子而已，可以根据需要使用与上述不同的数值、构造、基板、原料、工艺等。
[本发明的结构]
另外，本发明的技术也能够采用以下的结构。
[A1]
一种摄像装置，包括：布线基板；摄像元件封装件，安装在布线基板上；封装框架，安装在摄像元件封装件的受光面侧；以及透镜支架，配置成覆盖封装框架，以与摄像元件封装件的受光面对置的方式保持透镜部，封装框架由与构成透镜支架的材料相比线膨胀率大的材料构成，并且具备在相对于布线基板垂直的方向上向布线基板侧延伸的壁部，在封装框架的壁部与摄像元件封装件之间以及封装框架的壁部的端部与布线基板之间设置有间隙，透镜支架具备与封装框架的壁部对置的壁部，透镜支架的壁部的端部以与布线基板分开的状态固定于封装框架的壁部的端部。
[A2]
在上述[A1]所记载的摄像装置中，构成封装框架的材料和封装框架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架的材料和透镜支架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度被选定为，摄像元件封装件的受光面与透镜部的间隔与气氛温度无关而保持为恒定。
[A3]
在上述[A1]所记载的摄像装置中，构成封装框架的材料和封装框架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架的材料和透镜支架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度被设定为，摄像元件封装件的受光面与透镜部的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化。
[A4]
在上述[A3]所记载的摄像装置中，通过使摄像元件封装件的受光面与透镜部的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化，对与气氛温度对应产生的透镜部的特性变化造成的影响进行补偿。
[A5]
在上述[A1]至[A4]中任一项所记载的摄像装置中，封装框架由树脂材料构成。
[A6]
在上述[A1]至[A5]中任一项所记载的摄像装置中，透镜支架由金属材料构成。
[A7]
在上述[A1]至[A6]中任一项所记载的摄像装置中，构成透镜部的透镜由玻璃材料或塑料材料构成。
[A8]
在上述[A1]至[A7]中任一项所记载的摄像装置中，在透镜支架的壁部的端部与布线基板之间配置有缓冲部件。
[A9]
在上述[A8]所记载的摄像装置中，缓冲部件由海绵材料构成。
[A10]
在上述[A1]至[A9]中任一项所记载的摄像装置中，透镜支架的壁部的端部固定于在封装框架的壁部的端部设置的凸缘的面。
[A11]
在上述[A1]至[A9]中任一项所记载的摄像装置中，透镜支架的壁部的端部附近的侧面固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面。
[A12]
在上述[A1]至[A9]中任一项所记载的摄像装置中，透镜支架的壁部的端部附近的侧面通过固定部件固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面。
[A13]
在上述[A1]至[A9]中任一项所记载的摄像装置中，透镜支架的壁部的端部附近的侧面通过嵌合而固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面。
[A14]
在上述[A1]至[A9]中任一项所记载的摄像装置中，在封装框架的壁部的端部附近设置有透镜支架的安装位置设定用的台阶。

Claims (14)

1.一种摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置包括：
布线基板；
摄像元件封装，安装在布线基板上；
封装框架，安装在摄像元件封装的受光面侧；以及
透镜支架，配置成覆盖封装框架，以与摄像元件封装的受光面对置的方式保持透镜部，
封装框架由与构成透镜支架的材料相比线膨胀率大的材料构成，并且具备在相对于布线基板垂直的方向上向布线基板侧延伸的壁部，
在封装框架的壁部与摄像元件封装之间以及封装框架的壁部的端部与布线基板之间设置有间隙，
透镜支架具备与封装框架的壁部对置的壁部，
透镜支架的壁部的端部以与布线基板分开的状态固定于封装框架的壁部的端部。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
构成封装框架的材料和封装框架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架的材料和透镜支架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度被选定为，摄像元件封装的受光面与透镜部的间隔与气氛温度无关而保持为恒定。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
构成封装框架的材料和封装框架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度、以及构成透镜支架的材料和透镜支架中沿着相对于布线基板垂直的方向延伸的壁部的长度被设定为，摄像元件封装的受光面与透镜部的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，
通过使摄像元件封装的受光面与透镜部的间隔根据气氛温度而以规定的灵敏度变化，对与气氛温度对应产生的透镜部的特性变化造成的影响进行补偿。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
封装框架由树脂材料构成。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
透镜支架由金属材料构成。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
构成透镜部的透镜由玻璃材料或塑料材料构成。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
在透镜支架的壁部的端部与布线基板之间配置有缓冲部件。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，
缓冲部件由海绵材料构成。
10.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
透镜支架的壁部的端部固定于在封装框架的壁部的端部设置的凸缘的面。
11.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
透镜支架的壁部的端部附近的侧面固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面。
12.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
透镜支架的壁部的端部附近的侧面通过固定部件固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面。
13.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
透镜支架的壁部的端部附近的侧面通过嵌合而固定于封装框架的壁部的端部附近的侧面。
14.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
在封装框架的壁部的端部附近设置有透镜支架的安装位置设定用的台阶。
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