JP2017138563A - Optical element and imaging device - Google Patents

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JP2017138563A JP2016057056A JP2016057056A JP2017138563A JP 2017138563 A JP2017138563 A JP 2017138563A JP 2016057056 A JP2016057056 A JP 2016057056A JP 2016057056 A JP2016057056 A JP 2016057056A JP 2017138563 A JP2017138563 A JP 2017138563A
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貴博 大蔵
Takahiro Okura
貴博 大蔵
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element effective for sensing a human body.SOLUTION: There is provided an optical element 3 comprising: a lens 31 that includes an incident surface and an emission surface; and an antireflection film 32 that is provided on at least one of the incident surface and emission surface of the lens 31, where the transmittance of light transmitting through the lens 31 and antireflection film 32 has one peak within a wavelength range of 8 to 12 μm.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レンズと反射防止膜とを含む光学素子および撮像装置に関する。   The present invention relates to an optical element including a lens and an antireflection film, and an imaging apparatus.

車両の運転支援用のカメラ等の、移動体用の撮像機器において、撮像素子および集光用のレンズを有する撮像装置が用いられている。外部の光は、レンズを通して撮像素子に届き、撮像される。この場合の撮像装置は、例えば車両から見て前方に向くように車体にセットされる。撮像装置で得られた画像から歩行者等を検知して、自動ブレーキ等の運転支援が行なわれる。   2. Description of the Related Art An imaging device having an imaging element and a condensing lens is used in an imaging device for a moving body such as a vehicle driving support camera. External light reaches the image sensor through the lens and is imaged. The imaging device in this case is set on the vehicle body so as to face forward as viewed from the vehicle, for example. A pedestrian or the like is detected from an image obtained by the imaging device, and driving assistance such as automatic braking is performed.

レンズには、一般に、光の透過率向上のために反射防止膜が設けられている。車両の前方に存在する種々の物体から歩行者等の対象体を精度よく感知する必要があるため、反射防止膜は、広い波長帯で撮像素子への光の透過率を高めることができるようなものが用いられている。   In general, an antireflection film is provided on a lens in order to improve light transmittance. Since it is necessary to accurately detect an object such as a pedestrian from various objects existing in front of the vehicle, the antireflection film can increase the light transmittance to the image sensor in a wide wavelength band. Things are used.

特開2001−108758号公報JP 2001-108758

近年、車両の運転支援用の撮像装置において、歩行者等の人(人体)の検知感度を高めることが求められるようになってきた。これに対して、従来の撮像素子およびそれを用いた撮像装置では、人体以外の対象物も人体と同じ程度の感度で撮像されるため、歩行者等の効果的な感知が難しい。   In recent years, in an imaging device for driving assistance of a vehicle, it has been required to increase the detection sensitivity of a person (human body) such as a pedestrian. On the other hand, in a conventional imaging device and an imaging apparatus using the same, an object other than a human body is imaged with the same level of sensitivity as a human body, so that it is difficult to effectively detect a pedestrian or the like.

本発明の1つの態様の光学素子は、入射面および出射面を有するレンズと、該レンズの前記入射面および前記出射面の少なくとも一方に設けられた反射防止膜とを備えており、前記レンズと前記反射防止膜とを透過する光の透過率は、光の波長が8〜12μmの範囲において1つのピークを有する。   An optical element according to one aspect of the present invention includes a lens having an entrance surface and an exit surface, and an antireflection film provided on at least one of the entrance surface and the exit surface of the lens, The transmittance of light transmitted through the antireflection film has one peak in the light wavelength range of 8 to 12 μm.

本発明の1つの態様の撮像装置は、上記構成の光学素子と、前記レンズの前記出射面側に、前記レンズから離れて配置された撮像素子とを備える。   An image pickup apparatus according to one aspect of the present invention includes the optical element having the above-described configuration and an image pickup element disposed on the exit surface side of the lens and away from the lens.

本発明の1つの態様の光学素子によれば、上記構成であり、人体の温度に対応した波長において光の透過率が比較的大きいことから、人体を、他の対象物と区別して効果的に感知することができる。したがって、人体(歩行者等)の感知に有効な撮像装置を製作することが容易な光学素子を提供することができる。   According to the optical element of one aspect of the present invention, since the light transmittance is relatively large at a wavelength corresponding to the temperature of the human body, the human body is effectively distinguished from other objects. Can be sensed. Therefore, it is possible to provide an optical element that makes it easy to produce an imaging device effective for sensing a human body (such as a pedestrian).

本発明の1つの態様に撮像装置によれば、上記構成の光学素子を含むことから、人体(歩行者等)の感知に有効な撮像装置を提供することができる。   According to the imaging apparatus according to one aspect of the present invention, since the optical element having the above-described configuration is included, an imaging apparatus effective for sensing a human body (pedestrian or the like) can be provided.

本発明の実施形態の光学素子および撮像装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element and imaging device of embodiment of this invention. 図1のA部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the A section of FIG. 本発明の実施形態の撮像装置が移動体において使用される状況を模式的に示す俯瞰図である。It is an overhead view which shows typically the situation where the imaging device of an embodiment of the present invention is used in a mobile object. 図3に示す状況における撮像装置による検出画像の例である。It is an example of the detection image by the imaging device in the situation shown in FIG. 本発明の実施形態の光学素子が有する反射防止膜の透過率の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the transmittance | permeability of the antireflection film which the optical element of embodiment of this invention has. 本発明の実施形態の光学素子が有するレンズの透過率の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the transmittance | permeability of the lens which the optical element of embodiment of this invention has. 本発明の実施形態の光学素子の透過率の例である。It is an example of the transmittance | permeability of the optical element of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の撮像装置において撮像素子で受光される光の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the light received with an image sensor in the imaging device of an embodiment of the present invention. (a)は図1に示す撮像装置の撮像素子周辺の一例を示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線における断面図であり、(c)は(a)のB−B線における断面図である。(A) is a top view which shows an example of the image pick-up element periphery of the imaging device shown in FIG. 1, (b) is sectional drawing in the AA of (a), (c) is B of (a). It is sectional drawing in the -B line. レンズが球面レンズである場合の球面収差を示したグラフである。It is the graph which showed the spherical aberration in case a lens is a spherical lens. (a)は本発明の実施形態の撮像装置における撮像素子周辺の他の例を示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線における断面図であり、(c)は(a)のB−B線における断面図である。(A) is a top view which shows the other example of the image pick-up element periphery in the imaging device of embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of (a), (c) is ( It is sectional drawing in the BB line of a). (a)は本発明の実施形態の撮像装置における撮像素子周辺の他の例を示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線における断面図であり、(c)は(a)のB−B線における断面図である。(A) is a top view which shows the other example of the image pick-up element periphery in the imaging device of embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of (a), (c) is ( It is sectional drawing in the BB line of a). (a)は本発明の実施形態の撮像装置における撮像素子周辺の他の例を示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線における断面図であり、(c)は(a)のB−B線における断面図である。(A) is a top view which shows the other example of the image pick-up element periphery in the imaging device of embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of (a), (c) is ( It is sectional drawing in the BB line of a).

本発明の実施形態の光学素子および撮像装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、上下の区別は説明上の便宜的なものであって実際に光学素子および撮像装置が使用されるときの上下を規制するものではない。また、以下の説明において、各部材(A)における赤外線を含む光の屈折率を単に(A)の屈折率という。   An optical element and an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings used in the following description are schematic, and the distinction between upper and lower is for convenience of explanation and does not regulate the upper and lower when the optical element and the image pickup apparatus are actually used. Absent. In the following description, the refractive index of light including infrared rays in each member (A) is simply referred to as the refractive index of (A).

図1は本発明の実施形態の光学素子および撮像装置を示す断面図である。また、図2は、図1のA部を拡大して示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical element and an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG.

図1および図2において、光学装置1は、平板状の光学部材(蓋)2とレンズ31を含む光学素子3とを有している。光学素子3および蓋2は筐体4内に配置されている。筐体4は、その一端(図1における左側の端)が開口し、この開口から外部の光が入射する。筐体4の他端(図1における右側の端)には、撮像素子6が収容されたパッケージ7が固定された固定板5が配置されている。筐体4内に入射した外部の光が光学素子3で集光され、撮像素子6で光が電気信号に変換されて撮像が行なわれる。   1 and 2, the optical device 1 includes a flat optical member (lid) 2 and an optical element 3 including a lens 31. The optical element 3 and the lid 2 are disposed in the housing 4. One end of the housing 4 (the left end in FIG. 1) is opened, and external light enters from the opening. At the other end of the housing 4 (the right end in FIG. 1), a fixed plate 5 to which a package 7 that accommodates the image sensor 6 is fixed is disposed. External light that has entered the housing 4 is collected by the optical element 3, and the light is converted into an electrical signal by the imaging element 6 to perform imaging.

なお、図1に示す例では、焦点距離の調整等のために2つの光学素子3が組み合わされている。また、撮像装置1で撮像される対象は赤外線を含む。赤外線による撮像の場合には、人を含む動物等の生物および建築物等の各種物体等の撮像対象のもの(以下、対象物という)が放射する赤外線が撮像素子6で撮像される。   In the example shown in FIG. 1, two optical elements 3 are combined for adjusting the focal length. Moreover, the object imaged with the imaging device 1 contains infrared rays. In the case of imaging with infrared rays, infrared rays emitted from an object to be imaged (hereinafter referred to as an object) such as various objects such as animals such as animals including humans and buildings are imaged by the imaging element 6.

実施形態の光学素子3は、図2に示すように、入射面および出射面を有するレンズ31と、レンズ31の入射面(レンズ31の左側の面)および出射面(レンズ31の右側の面)に設けられた反射防止膜32とを有している。   As shown in FIG. 2, the optical element 3 of the embodiment includes a lens 31 having an entrance surface and an exit surface, an entrance surface of the lens 31 (a left side surface of the lens 31), and an exit surface (a surface on the right side of the lens 31). And an antireflection film 32 provided on the surface.

反射防止膜32は、レンズ31の入射面および出射面のいずれか一方のみに設けられていてもよい。撮像され光が赤外線の場合には、赤外線の反射を防止する反射防止膜32が用いられる。反射防止膜32の詳細については後述する。   The antireflection film 32 may be provided on only one of the entrance surface and the exit surface of the lens 31. When the imaged light is infrared, an antireflection film 32 that prevents reflection of infrared is used. Details of the antireflection film 32 will be described later.

この光学素子3のレンズ31の出射面側に撮像素子6が配置されて、実施形態の撮像装置1が基本的に構成されている。撮像素子6は、レンズ31の焦点距離等に応じてレンズ31から離れて配置されている。   The image pickup device 6 is arranged on the exit surface side of the lens 31 of the optical element 3, and the image pickup apparatus 1 of the embodiment is basically configured. The image sensor 6 is arranged away from the lens 31 according to the focal length of the lens 31 and the like.

光学素子3は撮像素子6で焦点を結ぶように赤外線等の光を集める(集光する)ためのものである。光学素子3で集光が行なわれることによって、撮像素子6による撮像が容易に行なわれる。   The optical element 3 is for collecting (condensing) light such as infrared rays so as to be focused by the image sensor 6. When the optical element 3 condenses light, the image pickup by the image pickup element 6 is easily performed.

光学素子3のレンズ31は、実際に集光する機能を有する部分であり、例えば凸レンズである。レンズは、シリコン(Si)またはゲルマニウム(Ge)等の赤外線透過性材料によって作製されている。   The lens 31 of the optical element 3 is a portion having a function of actually condensing light, for example, a convex lens. The lens is made of an infrared transmitting material such as silicon (Si) or germanium (Ge).

外部から筐体4内に入射した光は、光学素子3で集光され、屈折して撮像素子6で(焦点を結んで)撮像される。つまり、レンズ31と反射防止膜32とを透過して、光が撮像素子6で受光される。例えば対象物から放射されて外部から筐体4内に入射した光としての赤外線は、光学素子3の入射側の反射防止膜32を透過した後にレンズで屈折して、撮像素子6の位置に像を結ぶように導かれる。   Light that has entered the housing 4 from the outside is collected by the optical element 3, refracted, and imaged by the image sensor 6 (with a focal point). That is, light passes through the lens 31 and the antireflection film 32 and is received by the image sensor 6. For example, infrared rays as light radiated from the object and incident from the outside into the housing 4 are refracted by the lens after passing through the antireflection film 32 on the incident side of the optical element 3 and imaged at the position of the imaging element 6. Guided to tie.

受光された情報が、電気信号の画像データとして撮像装置1から外部電気回路等に送信される。   The received information is transmitted from the imaging device 1 to an external electric circuit or the like as image data of an electric signal.

反射防止膜32は、レンズ31表面での光の反射を抑制して、光学素子3における赤外光の透過率を高めるためのものである。反射防止膜32は、例えばレンズの屈折率と空気の屈折率の中間の屈折率を有するものになるように形成されている。   The antireflection film 32 is for suppressing the reflection of light on the surface of the lens 31 and increasing the transmittance of infrared light in the optical element 3. The antireflection film 32 is formed to have a refractive index intermediate between the refractive index of the lens and the refractive index of air, for example.

より具体的には、反射防止膜32は、その屈折率がレンズ31の屈折率よりも小さい材料からなる。この材料は、上記のように赤外線を透過する材料からなる。反射防止膜32は、例えば、その厚さと屈折率との積が、透過率が最大である光(赤外線)波長の1/4になるように設定されていればよい。   More specifically, the antireflection film 32 is made of a material whose refractive index is smaller than that of the lens 31. This material is made of a material that transmits infrared rays as described above. The antireflection film 32 may be set, for example, so that the product of its thickness and refractive index becomes 1/4 of the light (infrared) wavelength at which the transmittance is maximum.

この反射防止膜32は、例えば上記のような屈折率を有する材料が、上記所定の厚さでレンズ31の表面(入射面および出射面の少なくとも一方)に各種の薄膜形成法等の手段で被着されて形成されている。   The antireflection film 32 is formed by applying a material having a refractive index as described above to the surface of the lens 31 (at least one of the entrance surface and the exit surface) with a predetermined thickness by various thin film forming methods. It is formed by wearing.

また、反射防止膜32は、レンズ31の表面を細かな突起形状に加工したり、突起形状の物質を付着させることで形成することもできる。すなわち、レンズ31の屈折率よりも小さな屈折率の反射防止膜32を、材料の密度を操作することで作りだして、同等の効果を得る方法で反射防止膜が32が設けられてもよい。   Further, the antireflection film 32 can also be formed by processing the surface of the lens 31 into a fine protrusion shape or attaching a protrusion-shaped substance. That is, the antireflection film 32 having a refractive index smaller than the refractive index of the lens 31 may be created by manipulating the material density, and the antireflection film 32 may be provided by a method of obtaining an equivalent effect.

光学素子3における光の透過率は、反射防止膜32の透過率とレンズ31の透過率とを合わせた光の透過率である。すなわち、1つの光学素子3において、入射側の反射防止膜32から入射した光の量に対して、出射側の反射防止膜32から出射される光の量の割合が透過率(%)に相当する。   The light transmittance in the optical element 3 is a light transmittance obtained by combining the transmittance of the antireflection film 32 and the transmittance of the lens 31. That is, in one optical element 3, the ratio of the amount of light emitted from the exit-side antireflection film 32 to the amount of light incident from the entrance-side antireflection film 32 corresponds to the transmittance (%). To do.

実施形態の光学素子3および撮像装置1において、レンズ31と反射防止膜32とを透過する赤外線等の光の透過率は、光の波長が8〜12μmの範囲において1つのピークを有し
ている。吸収のピークに関する詳細な説明は後述する。
In the optical element 3 and the imaging device 1 according to the embodiment, the transmittance of light such as infrared rays transmitted through the lens 31 and the antireflection film 32 has one peak in the light wavelength range of 8 to 12 μm. . A detailed description of the absorption peak will be given later.

波長が8〜12μmの光は、温度が約0〜100℃の対象物から放射される赤外線である。
この温度は、一般的な、人(人体)の温度を含む範囲に相当し、特に、吸収の最大値が人体の温度範囲に相当する可能性が高い。この温度範囲における光の波長は約9.4μmであ
る。実施形態の光学素子3は、人体の温度に対応した波長において光の透過率が比較的大きいことから、人体を、他の対象物と区別して効果的に感知することができる。したがって、人体(歩行者等)の感知に有効な撮像装置1を製作することが容易な光学素子3を提供することができる。
Light having a wavelength of 8 to 12 μm is infrared light emitted from an object having a temperature of about 0 to 100 ° C.
This temperature corresponds to a general range including the temperature of a person (human body), and in particular, there is a high possibility that the maximum value of absorption corresponds to the temperature range of the human body. The wavelength of light in this temperature range is about 9.4 μm. Since the optical element 3 of the embodiment has a relatively high light transmittance at a wavelength corresponding to the temperature of the human body, the human body can be effectively sensed by being distinguished from other objects. Therefore, it is possible to provide the optical element 3 that makes it easy to produce the imaging device 1 effective for sensing a human body (such as a pedestrian).

なお、この場合に撮像される画像(映像)は赤外線による熱画像であり、互いに温度が異なる複数の対象物は、互いに異なる明るさになる。そのため、互いに温度が異なる場合が多い対象物である人体とそれ以外のもの(建物、路面および他の車両等)とを、赤外画像(熱画像)における明るさの相違によって容易に識別できる。言い換えれば、上記波長帯において光学素子3の吸収率が1つのピークを有していれば、歩行者等を容易に感知することができる。   Note that an image (video) captured in this case is a thermal image using infrared rays, and a plurality of objects having different temperatures have different brightness. Therefore, it is possible to easily identify a human body that is an object whose temperature is often different from each other and other objects (buildings, road surfaces, other vehicles, and the like) by a difference in brightness in an infrared image (thermal image). In other words, a pedestrian or the like can be easily detected as long as the absorptance of the optical element 3 has one peak in the wavelength band.

実施形態の光学素子3について、その光の透過率は、光の波長が9.4μmであるときに
最も大きいものであってもよい。上記のように、波長が9.4μmの光は、温度が約35〜37
℃の対象物から放射される赤外線である。この場合には、より狭い範囲で、いわゆるピンポイント的に歩行者等の人体を対象とした撮像が可能な光学素子3および撮像装置1とすることができる。
Regarding the optical element 3 of the embodiment, the light transmittance may be the highest when the wavelength of light is 9.4 μm. As described above, the temperature of light with a wavelength of 9.4 μm is about 35 to 37.
Infrared rays emitted from an object at ° C. In this case, the optical element 3 and the imaging device 1 that can capture an image of a human body such as a pedestrian in a so-called pinpoint manner in a narrower range can be obtained.

このような光学素子3における光の透過率は、例えば、反射防止膜32の屈折率および厚みの少なくとも一方を調整することによって上記のように設定することができる。また、この反射防止膜32の屈折率および厚みは、レンズ31の厚みまたは屈折率に応じて適宜調整するようにしてもよい。   The light transmittance in the optical element 3 can be set as described above by adjusting at least one of the refractive index and the thickness of the antireflection film 32, for example. Further, the refractive index and thickness of the antireflection film 32 may be appropriately adjusted according to the thickness or refractive index of the lens 31.

具体的には、9.4μmの波長を最も高い透過率で透過させるためには、レンズを単結晶
のシリコン(Si)で作成した場合には、シリコンの屈折率は3.42である。この場合例えば反射防止膜32として硫化亜鉛(ZnS)を使用すると、硫化亜鉛の屈折率(n)が2.20であると、屈折率が1の空気とシリコンのほぼ中間の屈折率となるので、レンズの表面での反射が減少する。そのときに、反射防止膜32の厚み(d)を反射防止膜32の厚みは屈折率が2.2の硫化亜鉛中では空気中の波長の9.4μmの1/2.2となるため、1/4波長となる物理的厚みの1.1μm程度に設定すればよい。
Specifically, in order to transmit a wavelength of 9.4 μm with the highest transmittance, when the lens is made of single crystal silicon (Si), the refractive index of silicon is 3.42. In this case, for example, when zinc sulfide (ZnS) is used as the antireflection film 32, if the refractive index (n) of zinc sulfide is 2.20, the refractive index is approximately halfway between air and silicon. Reflection on the surface of the surface is reduced. At that time, the thickness (d) of the antireflection film 32 is 1/4 wavelength because the thickness of the antireflection film 32 is 1 / 2.2 of 9.4 μm of the wavelength in air in zinc sulfide having a refractive index of 2.2. What is necessary is just to set to about 1.1 micrometer of the physical thickness which becomes.

屈折率が上記の範囲である反射防止膜32用の材料としては、例えば硫化亜鉛(ZnS)およびダイヤモンドライクカーボン(DLC)等が挙げられる。   Examples of the material for the antireflection film 32 having a refractive index in the above range include zinc sulfide (ZnS) and diamond-like carbon (DLC).

実施形態の撮像装置1においては、筐体4内に2つの光学素子3が配置されている。これらの光学素子3は、その両方について上記のように光の波長が8〜12μmの範囲において透過率が他の波長よりも大きいものとされている。   In the imaging device 1 of the embodiment, two optical elements 3 are arranged in the housing 4. As for both of these optical elements 3, as described above, the transmittance is larger than the other wavelengths when the wavelength of light is in the range of 8 to 12 μm.

ただし、2つの光学素子3は、上記の条件を満たすものであれば、必ずしも互いに同じものである必要はなく、また、光の各波長(または一定の波長域)における透過率が多少異なるものであってもよい。   However, the two optical elements 3 do not necessarily have to be the same as long as the above conditions are satisfied, and the transmittance at each wavelength of light (or a certain wavelength range) is slightly different. There may be.

撮像素子6は、光電変換素子であり、撮像対象の光が赤外線の場合であれば、量子型または熱型等の赤外線撮像素子が用いられる。   The imaging element 6 is a photoelectric conversion element, and if the light to be imaged is an infrared ray, an infrared imaging element such as a quantum type or a thermal type is used.

パッケージ7は、赤外線撮像素子等の撮像素子6を収容し、外部に電気的に接続させるためのものである。パッケージ7は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基体(絶縁基体としては符号なし)と、絶縁基体の表面または内部等に設けられた配線導体(図示せず)とを含んでいる。図1に示す例では、直方体状の絶縁基体の主面(図1における左側の面)に凹部が設けられ、この凹部内に撮像素子6が収容されている。   The package 7 is for housing the image sensor 6 such as an infrared image sensor and electrically connecting it to the outside. The package 7 includes an insulating base (not indicated as an insulating base) made of, for example, an aluminum oxide sintered body, and a wiring conductor (not shown) provided on the surface or inside of the insulating base. In the example shown in FIG. 1, a concave portion is provided on the main surface (left surface in FIG. 1) of a rectangular parallelepiped insulating base, and the image sensor 6 is accommodated in the concave portion.

この撮像素子6は、例えば、凹部内から絶縁基体の外表面にかけて設けられた配線導体によって外部電気回路との電気接続が可能になっている。   For example, the image pickup element 6 can be electrically connected to an external electric circuit by a wiring conductor provided from the inside of the recess to the outer surface of the insulating base.

パッケージ7の凹部は、蓋2によって塞がれている。蓋2と凹部とによって構成された容器内に撮像素子6が気密封止されている。蓋2は、前述したように光学部材2であり、光学素子3と同様にシリコン、ゲルマニウム等の赤外線透過性材料による基材21と、表裏に硫化亜鉛やダイヤモンドライクカーボンによる反射防止膜22が光学素子3と同様に9.4
μmの波長の赤外線の透過率が最も高くなるように形成されている。
The recess of the package 7 is closed by the lid 2. The image sensor 6 is hermetically sealed in a container constituted by the lid 2 and the recess. The lid 2 is the optical member 2 as described above, and similarly to the optical element 3, the base 21 made of an infrared transmitting material such as silicon or germanium and the antireflection film 22 made of zinc sulfide or diamond-like carbon on the front and back are optically provided. 9.4 same as element 3
The infrared ray having a wavelength of μm is formed to have the highest transmittance.

固定板5は、これらの、撮像素子6が収容されたパッケージ7および蓋2によって構成される撮像デバイス(符号なし)を固定するためのものである。固定板5に固定されて、撮像素子6と光学素子3との位置関係が固定される。つまり、光学素子3で集光された光が正常に像を結ぶ位置に撮像素子6が固定されている。   The fixing plate 5 is for fixing an image pickup device (no symbol) constituted by the package 7 in which the image pickup element 6 is accommodated and the lid 2. The positional relationship between the image sensor 6 and the optical element 3 is fixed by being fixed to the fixed plate 5. That is, the imaging element 6 is fixed at a position where the light condensed by the optical element 3 normally forms an image.

固定板5の筐体4に対する固定は、接着剤等の接合材(図示せず)を介した接合、ねじ止め等の各種の接合法によって行なうことができるが、撮像素子6を光学素子3の焦点や光軸と正確に合わせるための微調整ができるようにしてもよい。   The fixing plate 5 can be fixed to the housing 4 by various bonding methods such as bonding via a bonding material such as an adhesive (not shown), screwing, and the like. You may enable it to perform fine adjustment for exact alignment with a focus and an optical axis.

図3は、本発明の実施形態の撮像装置1が移動体において使用される状況を模式的に示す俯瞰図である。また、図4は、図3に示す状況における撮像装置1による検出画像の例である。   FIG. 3 is an overhead view schematically showing a situation where the imaging device 1 according to the embodiment of the present invention is used in a moving body. FIG. 4 is an example of an image detected by the imaging apparatus 1 in the situation shown in FIG.

図3に示す例における移動体は車両(四輪の自動車)であり、撮像装置1は車両の前方に向けてセットされている。撮像装置1で撮像された画像(検出画像)は、車両が進む前方の状況であり、前方に存在する各種の対象物が検出されている。この場合の撮像装置1は、例えば自動車の運転支援用の機器に実装されて使用される。   The moving body in the example shown in FIG. 3 is a vehicle (four-wheeled automobile), and the imaging device 1 is set toward the front of the vehicle. The image (detected image) imaged by the imaging device 1 is a situation in front of the vehicle, and various objects existing in front are detected. The imaging device 1 in this case is used by being mounted, for example, on a device for driving assistance of an automobile.

撮像素子6として赤外線撮像素子が用いられている場合には、車両前方の対象物の赤外画像が撮像される。赤外線は対象物自体が放射するものであるため、目視での確認が不十分になりやすい夜間または雨天等の可視光の量が小さいときでも有効な撮像ができる。そのため、安全等に関して有効な運転支援が行なわれる。   When an infrared imaging device is used as the imaging device 6, an infrared image of an object in front of the vehicle is taken. Since infrared rays are emitted by the object itself, effective imaging can be performed even when the amount of visible light is small such as at night or in the rainy weather where visual confirmation tends to be insufficient. Therefore, effective driving support regarding safety and the like is performed.

前述したように、実施形態の撮像装置1における光学素子3は、レンズ31と反射防止膜32とを透過する光(赤外線)の透過率が、8〜12μmの範囲の波長において1つのピークを有している。また、この波長の赤外線は、温度が約0〜100℃に相当し、さらに温度が
約35〜37℃において最大値となる可能性が高い。上記の波長帯に含まれる波長が9.4μm
にピークを持つ赤外線は、温度が35〜37℃の対象物、つまりは歩行者等の人体から放射される。したがって、実施形態の撮像装置1が実装された運転支援用の機器は、夜間等においても有効に、車両が移動する方向(前方)における歩行者の存在を感知することができる。
As described above, the optical element 3 in the imaging device 1 of the embodiment has one peak in the transmittance of light (infrared rays) transmitted through the lens 31 and the antireflection film 32 in the wavelength range of 8 to 12 μm. doing. In addition, the infrared ray having this wavelength corresponds to a temperature of about 0 to 100 ° C., and is likely to reach a maximum value at a temperature of about 35 to 37 ° C. The wavelength included in the above wavelength band is 9.4μm
The infrared ray having a peak is emitted from an object having a temperature of 35 to 37 ° C., that is, a human body such as a pedestrian. Therefore, the driving support device in which the imaging device 1 of the embodiment is mounted can effectively detect the presence of a pedestrian in the direction in which the vehicle moves (front) even at night.

この場合、波長が8μm未満の光(100℃以上の比較的高温の対象物から放射される赤
外線および可視光等)および波長が12μmを超える光(0℃未満の比較的低温の対象物から放射される赤外線等)については光学素子3における透過率が比較的小さい。そのため
、例えば、運転支援において特に感知したい人体(歩行者等)以外の対象物は撮像されにくい。つまり、例えば建造物、樹木(植栽)、他の車両および道路等から歩行者のみを有効に識別した撮像が可能な光学素子3および撮像装置1を提供することができる。この場合、前述したように、光学素子3の透過率が、波長9.4μmにおいて最大であれば、歩行
者等のより有効な検知ができる。
In this case, light having a wavelength of less than 8 μm (such as infrared and visible light emitted from a relatively high temperature object of 100 ° C. or more) and light having a wavelength of more than 12 μm (emitting from a relatively low temperature object of less than 0 ° C. For example, the transmittance of the optical element 3 is relatively small. Therefore, for example, an object other than a human body (pedestrian or the like) that is particularly desired to be sensed in driving assistance is difficult to be imaged. That is, it is possible to provide the optical element 3 and the imaging apparatus 1 that can perform imaging while effectively identifying only pedestrians from buildings, trees (planting), other vehicles, roads, and the like. In this case, as described above, if the transmittance of the optical element 3 is maximum at a wavelength of 9.4 μm, more effective detection of a pedestrian or the like can be performed.

言い換えれば、光学素子3の人体温度付近の物体から発生する赤外線の透過率を最も高くし、その他の波長の透過率を下げることで、撮像素子6に人体が優先的に感知される。この光学素子3を含む撮像装置1において、樹木、他の車両等の人間体以外の不要物には感応し難くすることで、容易に人体の感知を高感度化できる。そのため、撮像素子6での撮像(2次元赤外線撮像)による人体の検出が容易となる。   In other words, the human body is preferentially sensed by the image sensor 6 by making the transmittance of infrared rays generated from an object near the human body temperature of the optical element 3 highest and lowering the transmittance of other wavelengths. In the imaging apparatus 1 including the optical element 3, it is possible to easily increase the sensitivity of the human body by making it less sensitive to unnecessary objects other than the human body such as trees and other vehicles. Therefore, it becomes easy to detect a human body by imaging with the imaging element 6 (two-dimensional infrared imaging).

この撮像装置1(2次元撮像装置)を車両に搭載して移動方向の監視に使用することで、移動体の移動方向にいる歩行者等の人体と、車両の進行方向との相対的な位置関係を容易に認識できるようになる。また、上記運転支援用等の機器において危険回避のアルゴリズムを簡易化しやすくなるために、撮像処理を高速化しやすい。これによって、例えば車両と歩行者との接触等の危険回避がより容易となる。   By mounting this imaging device 1 (two-dimensional imaging device) on a vehicle and using it for monitoring the moving direction, a relative position between a human body such as a pedestrian in the moving direction of the moving body and the traveling direction of the vehicle The relationship can be easily recognized. In addition, since it is easy to simplify the algorithm for avoiding danger in the above-mentioned device for driving support, it is easy to speed up the imaging process. This makes it easier to avoid danger such as contact between the vehicle and the pedestrian.

なお、上記の運転支援用の機器は、撮像装置1が車両の後方等に向けて搭載されていてもよい。この場合には、車両が後退するときの安全に関する運転支援が可能になる。   Note that in the above-described driving support device, the imaging device 1 may be mounted toward the rear of the vehicle or the like. In this case, driving assistance related to safety when the vehicle moves backward is possible.

実施形態の光学素子3および撮像装置1において、光学素子3を透過する光の波長が8〜12μmの範囲であるときの光の平均透過率をT1、光の波長が4〜8μmの範囲であるときの光の平均透過率をT2、光の波長が12〜16μmの範囲であるときの光の平均透過率をT3としたときに、T2<T3<T1であってもよい。   In the optical element 3 and the imaging device 1 of the embodiment, the average light transmittance when the wavelength of light transmitted through the optical element 3 is in the range of 8 to 12 μm is T1, and the wavelength of light is in the range of 4 to 8 μm. T2 <T3 <T1, where T2 is the average light transmittance and T3 is the average light transmittance when the light wavelength is in the range of 12 to 16 μm.

この場合には人体の温度範囲である35〜37℃のものからはピーク波長の光である9.4μ
mだけでなく、ピーク波長を中心に、離れるほど弱い強度で短波長側、長波長側共に赤外線が放出されているため、8〜12μmの範囲の光を最も透過率が高くし、優先的に感知できるようにする。また、衣服等によって人物(対象物としての歩行者)の表面温度は人体の温度より低くなりやすい。そのため、人体より低い温度の物体から放出される、波長が12〜16μmの光の透過率を次に高く感知させる。また、上記人物からは発せられる可能性が低い、人体より高い温度の物体から発生する波長の光である4〜8μmの光の透過率は最も低くし、撮像素子6に感知し難くする。これらにより、単に8〜12μmの範囲で9.4
μm付近にピークとなる透過率を持つ光学素子3とするより、感知の精度等が高くなる。
In this case, from the human body temperature range of 35-37 ° C, the peak wavelength light is 9.4μ
Infrared rays are emitted on both the short wavelength side and the long wavelength side with a weak intensity with increasing distance from the peak wavelength as well as the peak wavelength. Make sense. Moreover, the surface temperature of a person (pedestrian as an object) tends to be lower than the temperature of the human body due to clothes or the like. Therefore, the transmittance of light having a wavelength of 12 to 16 μm emitted from an object having a temperature lower than that of the human body is sensed next higher. Further, the transmittance of light of 4 to 8 μm, which is light having a wavelength generated from an object having a higher temperature than that of the human body, which is unlikely to be emitted from the person, is set to be the lowest so that the imaging element 6 is difficult to detect. With these, it is only 9.4 in the range of 8-12 μm.
Sensing accuracy and the like are higher than those of the optical element 3 having a transmittance peaking in the vicinity of μm.

つまり、人体から放出される可能性の低い赤外線範囲における光学素子3の透過率を予め下げておくことによって、検出すべき対象が遠方にある等により人体から放出された赤外線(T1)のレベルが小さかったとしても、不要な赤外線(T2およびT3)のレベルが低くなることで、相対的な検出感度が高くなるので有利となる。そのため、T2<T3<T1の透過率とすることが人体の感知には有効となる。なお、4μm未満の赤外光や16μmより長い赤外光は人体から放出される赤外線の波長範囲からは大きく外れている。つまり、人体を検知するためには不要な波長範囲であるため、フィルター等(図示せず)で遮断すると上記範囲をより良い感度で感知できるようになる。   That is, the level of the infrared ray (T1) emitted from the human body due to, for example, the object to be detected being far away is reduced by decreasing the transmittance of the optical element 3 in the infrared range where the possibility of being emitted from the human body is low. Even if it is small, it is advantageous because the level of unnecessary infrared rays (T2 and T3) is lowered, and the relative detection sensitivity is increased. Therefore, the transmittance of T2 <T3 <T1 is effective for human body sensing. Note that infrared light of less than 4 μm and infrared light of longer than 16 μm are significantly out of the wavelength range of infrared rays emitted from the human body. That is, since the wavelength range is unnecessary for detecting a human body, the above range can be sensed with better sensitivity when blocked by a filter or the like (not shown).

(透過率の具体例)
図5〜図7を参照して、実施形態の光学素子3および撮像装置1における光の透過率の具体例を説明する。図5は、本発明の実施形態の光学素子3が有する反射防止膜32の透過率の一例を示すグラフである。図6は、本発明の実施形態の光学素子3が有するレンズ31の透過率の一例を示すグラフである。図7は、本発明の実施形態の光学素子3(レンズ31
と反射防止膜32とを合わせたもの)の透過率の一例を示すグラフである。図8は、本発明の実施形態の撮像装置1において撮像素子6で受光される光の一例を示すグラフである。
(Specific example of transmittance)
A specific example of light transmittance in the optical element 3 and the imaging apparatus 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a graph showing an example of the transmittance of the antireflection film 32 included in the optical element 3 according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing an example of the transmittance of the lens 31 included in the optical element 3 according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 shows an optical element 3 (lens 31) according to the embodiment of the present invention.
And the antireflection film 32) is a graph showing an example of the transmittance. FIG. 8 is a graph illustrating an example of light received by the imaging device 6 in the imaging device 1 according to the embodiment of the present invention.

具体例の光学素子3および撮像装置1において、レンズ31は無酸素多結晶シリコンからなるものを用いた。このレンズ31の屈折率(n1)は3.42であり、厚み(d1)は中央部の厚みが0.5mmであった(透過率は中央部で測定した物である)。また、反射防止膜32
は硫化亜鉛からなるものを用いた。この反射防止膜32の屈折率(n2)は2.2であり、厚
み(d2)は0.11μmであった。
In the optical element 3 and the imaging device 1 of the specific example, the lens 31 is made of oxygen-free polycrystalline silicon. The lens 31 had a refractive index (n1) of 3.42 and a thickness (d1) of 0.5 mm at the center (transmittance measured at the center). In addition, the antireflection film 32
Used was made of zinc sulfide. The antireflective film 32 had a refractive index (n2) of 2.2 and a thickness (d2) of 0.11 μm.

以上の条件を基に、光学素子3に関して各波長での透過率シミュレーションを行なった結果が図5〜図7に示すグラフである。各グラフにおいて、横軸が光学素子3を透過する赤外線(光)の波長であり、縦軸が透過率である。また、撮像装置1として2枚の光学素子3と1枚の蓋2を透過して撮像素子6で撮像される状況の各波長での透過率シミュレーションを行なった結果が図8に示すグラフである。   Based on the above conditions, the results of performing a transmittance simulation at each wavelength for the optical element 3 are graphs shown in FIGS. In each graph, the horizontal axis represents the wavelength of infrared light (light) transmitted through the optical element 3, and the vertical axis represents the transmittance. FIG. 8 is a graph showing the result of performing a transmittance simulation at each wavelength in a situation where the imaging device 1 passes through two optical elements 3 and one lid 2 and is imaged by the imaging element 6. .

この結果からわかるように、例えば上記のように設定を行なうことによって、波長が8〜12μmの範囲において他の波長範囲よりも平均透過率が大きい光学素子3を製作することができる。また、この例においては、光の透過率について、光の波長が9.5μmである
ときに最も大きい光学素子3を製作することもできる。
As can be seen from this result, for example, by performing the setting as described above, it is possible to manufacture the optical element 3 having a larger average transmittance in the wavelength range of 8 to 12 μm than in the other wavelength ranges. Further, in this example, the optical element 3 having the largest light transmittance when the light wavelength is 9.5 μm can be manufactured.

また、図9(a)〜(c)は図1に示す撮像装置1における撮像素子6およびその周辺(使用されるパッケージ7等を含む)の一例を示す拡大図である。図9(a)は撮像素子6をレンズ3の光軸に沿った方向から見た平面図であり、図9(b)は図9(a)のA−A線における断面図であり、図9(c)は図9(a)のB−B線における断面図である。なお、図9においては、説明の便宜上、レンズ3の光軸に沿った方向を図の上下方向としている。以下の説明において、撮像素子6およびパッケージ7等の光学素子3に対向する面を上面という場合がある。また、これらの上面と反対側の面を下面という場合がある。   9A to 9C are enlarged views showing an example of the imaging element 6 and its periphery (including the package 7 to be used) in the imaging apparatus 1 shown in FIG. FIG. 9A is a plan view of the imaging device 6 viewed from the direction along the optical axis of the lens 3, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 9 (c) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 9 (a). In FIG. 9, for convenience of explanation, the direction along the optical axis of the lens 3 is the vertical direction in the figure. In the following description, a surface facing the optical element 3 such as the imaging element 6 and the package 7 may be referred to as an upper surface. Further, the surface opposite to the upper surface may be referred to as the lower surface.

図9に示す例のように、例えばパッケージ7は、赤外線撮像素子等の撮像素子6を搭載するための素子搭載領域7aを有している。撮像素子6を素子搭載領域7aに配置し、撮像素子6の端子とパッケージ7の内部端子(図示せず)とをボンディングワイヤー8等により電気的に接続し、パッケージ7の下面に形成された外部端子を介して外部に電気的に接続させる。この電気的接続によって撮像素子6と外部とが互いに電気的に接続される。   As in the example shown in FIG. 9, for example, the package 7 has an element mounting region 7 a for mounting an image sensor 6 such as an infrared image sensor. The image pickup device 6 is arranged in the device mounting area 7a, the terminals of the image pickup device 6 and the internal terminals (not shown) of the package 7 are electrically connected by bonding wires 8 or the like, and the external formed on the lower surface of the package 7 Electrically connected to the outside through a terminal. With this electrical connection, the image sensor 6 and the outside are electrically connected to each other.

パッケージ7は、例えば前述したように酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基体と、絶縁基体の表面または内部等に設けられた上記内部端子を含む配線導体とを含んでいる構造である。このようなパッケージ7は、いわゆるグリーンシート積層法で作製することができる。   The package 7 has a structure including an insulating base made of, for example, an aluminum oxide sintered body as described above, and a wiring conductor including the internal terminal provided on the surface or inside of the insulating base. Such a package 7 can be produced by a so-called green sheet lamination method.

パッケージ7は固定板5に固定されるが、光学素子3(レンズ31)として設計および製造工程を短縮しやすい安価な球面レンズを使用している。これによって、レンズ31を含む撮像装置1としての生産性および経済性等を高くしている。   The package 7 is fixed to the fixed plate 5, but an inexpensive spherical lens is used as the optical element 3 (lens 31), which can easily shorten the design and manufacturing process. As a result, the productivity and economy of the imaging device 1 including the lens 31 are increased.

なお、この場合には、レンズ31の球面収差によって検出画像のうちレンズ31の光軸部分(撮像素子6の中央部分)から遠い外周部分(周辺部)まで画像を鮮明にすること(いわゆるピント合わせ)が難しくなる傾向がある。これは、球面レンズであるレンズ31が撮像素子6の中央部で焦点を結ぶように配置した場合には、図10に示す例のように、撮像素子6の周辺部では撮像素子6の手前に焦点を結ぶようになるためである。   In this case, the image is sharpened from the optical axis portion of the lens 31 (the central portion of the image sensor 6) to the outer peripheral portion (the peripheral portion) of the detected image due to the spherical aberration of the lens 31 (so-called focusing). ) Tends to be difficult. This is because when the lens 31 which is a spherical lens is arranged so as to be focused at the center of the image sensor 6, as shown in the example shown in FIG. 10, the periphery of the image sensor 6 is in front of the image sensor 6. This is because it comes to focus.

光学素子3が撮像素子6に比べて十分に大きかったり、狭い画角の映像を使用する場合
には球面収差の影響は小さくなるが、撮像素子6に対して光学素子3を小型化したり、より広い画角の映像を撮像しようとした場合には球面収差の影響が大きくなる。そのため、図9の様に撮像素子6を平面に配置した場合には撮像素子6の中心部で焦点を合わせると、周辺部では焦点が合わず、画像がぼやけやすくなり、センサーの精度を向上させることが難しくなりやすい。これに対して、以下に示す実形態の他の例においては、撮像装置1
の生産性および経済性を高く確保しながら、歩行者等の検知の精度をさらに向上させることもできる。
When the optical element 3 is sufficiently larger than the image sensor 6 or uses an image with a narrow angle of view, the influence of spherical aberration is reduced, but the optical element 3 can be downsized relative to the image sensor 6, When an image with a wide angle of view is to be captured, the influence of spherical aberration increases. For this reason, when the image sensor 6 is arranged on a plane as shown in FIG. 9, if the focus is focused at the center of the image sensor 6, the focus is not achieved at the periphery, and the image is easily blurred, improving the accuracy of the sensor. It tends to be difficult. On the other hand, in another example of the embodiment shown below, the imaging device 1
It is also possible to further improve the accuracy of detecting pedestrians and the like while ensuring high productivity and economic efficiency.

以下の各例において、撮像素子6は、光学素子3(具体的にはレンズ31)の光軸と対向する中央部よりも、中央部から離れた外周部(周辺部)において光学素子3に近い。この場合の撮像素子6と光学素子3との距離(遠近)は、レンズ31の光軸と平行な方向における撮像素子六と光学素子3との互いに対向し合う面同士の間の距離である。これによって、レンズ31が球面レンズであることによる収差の影響を低減することができる。つまり、収差に起因した像を結ぶ位置のずれの分、撮像素子6の位置を光学素子3に近くして、そのずれの影響を低減または打ち消すことができる。   In each of the following examples, the imaging device 6 is closer to the optical element 3 in the outer peripheral portion (peripheral portion) that is farther from the central portion than the central portion that faces the optical axis of the optical element 3 (specifically, the lens 31). . In this case, the distance (far / near) between the imaging element 6 and the optical element 3 is a distance between the mutually facing surfaces of the imaging element 6 and the optical element 3 in a direction parallel to the optical axis of the lens 31. Thereby, it is possible to reduce the influence of aberration caused by the lens 31 being a spherical lens. In other words, the position of the image sensor 6 can be brought closer to the optical element 3 by the amount of displacement of the position connecting the images due to aberration, and the influence of the displacement can be reduced or canceled.

図11は、実施形態の撮像装置1に使用される撮像素子6周辺(パッケージ7を含む部分)の他の一例であり、図11(a)は撮像素子6を上面から見た平面図であり、図11(b)は図11(a)のA−A線における断面図であり、図11(c)は図11(a)のB−B線における断面図である。図11に示す例において、撮像素子6は光学素子3の球面収差に沿った凹面の素子搭載領域7aを持つパッケージ7の素子搭載領域7aの形状に沿って配置されている。   FIG. 11 is another example of the periphery of the image sensor 6 (portion including the package 7) used in the image pickup apparatus 1 of the embodiment. FIG. 11A is a plan view of the image sensor 6 as viewed from above. 11B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 11A, and FIG. 11C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 11A. In the example shown in FIG. 11, the image sensor 6 is arranged along the shape of the element mounting area 7a of the package 7 having the concave element mounting area 7a along the spherical aberration of the optical element 3.

図11に示す撮像装置1は、撮像素子6が搭載される素子搭載領域7aを有し、素子搭載領域7aが光学素子3の収差に沿った凹面状であるパッケージ7を有している。撮像素子6は、その素子搭載領域7aに沿って配置されている。   The imaging device 1 shown in FIG. 11 has an element mounting area 7a on which the imaging element 6 is mounted, and the element mounting area 7a has a package 7 having a concave shape along the aberration of the optical element 3. The imaging element 6 is arranged along the element mounting area 7a.

この例においては、パッケージ7は、枠7bと、図10で示されるような球面収差に応じた曲率を有する凹面状の素子搭載領域7aを含む素子搭載部分7cとからなる。   In this example, the package 7 includes a frame 7b and an element mounting portion 7c including a concave element mounting region 7a having a curvature corresponding to spherical aberration as shown in FIG.

枠7bは、前述のパッケージ7と同様に例えば酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基体(絶縁基体としては符号なし)と、絶縁基体の表面または内部等に設けられた配線導体(図示せず)とを含んでいる。素子搭載部分7cは、紛体成形等の技術を用いて同様に、例えば酸化アルミニウム質焼結体等からなる絶縁基体であって凹面状の素子搭載領域7aを形成したものである。これらの枠7bと素子搭載部分7cとをエポキシ樹脂等の接着剤で互いに接着して、上記構成のパッケージ7を作製することができる。   The frame 7b includes an insulating base (not indicated as an insulating base) made of, for example, an aluminum oxide sintered body and a wiring conductor (not shown) provided on the surface or inside of the insulating base, as in the package 7 described above. ). Similarly, the element mounting portion 7c is an insulating base made of, for example, an aluminum oxide sintered body and has a concave element mounting region 7a using a technique such as powder molding. The package 7 having the above-described configuration can be manufactured by bonding the frame 7b and the element mounting portion 7c to each other with an adhesive such as an epoxy resin.

撮像素子6は、例えば裏面(光学素子3と反対側の面)厚みを研磨等で削り、薄くした後に接着剤を用い素子搭載領域7aに対応する凸部を持った治具等で撮像素子6を押さえることで所定位置に所定形状で配置することができる。撮像素子6中央に比べて周辺部の表面の高さを球面収差分高めることができるので、安価な球面レンズを用いた光学素子3を用いて高精度の赤外線画像検出ができるようになる。   For example, the imaging element 6 is shaved by polishing or the like on the back surface (the surface opposite to the optical element 3), and after thinning, an adhesive is used to form the imaging element 6 with a jig or the like having a convex portion corresponding to the element mounting region 7a. By pressing, it can be arranged in a predetermined shape at a predetermined position. Since the height of the surface of the peripheral portion can be increased by the amount of spherical aberration as compared with the center of the image sensor 6, high-accuracy infrared image detection can be performed using the optical element 3 using an inexpensive spherical lens.

なお、素子搭載領域7aは、上記のような曲面状に限らず、搭載される撮像素子6の外周部ほど光学素子3に近くなるような階段状の面であってもよい。この場合にも、球面レンズによる収差の影響を低減して、ぼけ等の可能性が低減された撮像が可能な撮像装置1とすることができる。   The element mounting area 7a is not limited to the curved surface shape as described above, and may be a stepped surface that is closer to the optical element 3 as the outer peripheral portion of the mounted image sensor 6 is. Also in this case, the influence of the aberration due to the spherical lens can be reduced, and the imaging apparatus 1 capable of imaging with reduced possibility of blurring can be obtained.

また図12は、実施形態の撮像装置1に使用される撮像素子6周辺(パッケージ7を含む部分)の他の一例であり、図12(a)は撮像素子6を上面から見た平面図であり、図12(
b)は図12(a)のA−A線における断面図であり、図12(c)は図12(a)のB−B線における断面図である。素子搭載領域7は、光学素子側から見たときに、つまり図12における上面が長辺および短辺を有する形状であり、例えば矩形状である。
FIG. 12 is another example of the periphery of the image sensor 6 (part including the package 7) used in the image pickup apparatus 1 of the embodiment. FIG. 12A is a plan view of the image sensor 6 as viewed from above. Yes, Figure 12 (
FIG. 12B is a sectional view taken along line AA in FIG. 12A, and FIG. 12C is a sectional view taken along line BB in FIG. The element mounting region 7 has a shape having a long side and a short side when viewed from the optical element side, that is, the upper surface in FIG. 12, for example, a rectangular shape.

図12(c)から分かるように、素子搭載領域7cは、その断面が、素子搭載領域7aの短辺方向においては直線状であり、それと垂直な方向(長辺方向)には、例えばレンズ31の収差に沿って曲線状となっている。言い換えれば、素子搭載領域7aは、長辺方向のみにおいて湾曲した面になっている。   As can be seen from FIG. 12C, the element mounting area 7c has a cross section that is linear in the short side direction of the element mounting area 7a, and in the direction perpendicular to the element (long side direction), for example, the lens 31 It is curved along the aberration. In other words, the element mounting region 7a is a curved surface only in the long side direction.

この場合も、上記と同様にパッケージ7は枠7bと素子搭載部分7cに分けて作成し、接着することで作製できる。   In this case as well, the package 7 can be produced by dividing the package 7 into the frame 7b and the element mounting portion 7c and bonding them.

なお、この場合は、例えば撮像装置1が車両における運転支援用(歩行者認識用)に用いられる場合に、より広い有効な画角が求められる左右方向(左右両端部等)において、画像のぼけを効果的に低減することができる。すなわち、パッケージ7は長辺方向が水平となるようにして使用すると、水平方向に対しては広い画角で焦点を撮像素子6の表面に合わせることができる。垂直方向に対しては焦点が合う画角は狭くなるが、車両の運転支援用のカメラにおいては横幅方向の検出対象の道幅の最大値に対して、垂直方向の検出対象の人間の最大身長は明らかに小さいので、垂直方向の画角は横幅方向の画角より狭くとも実用上は大きな問題とはなりにくい。   In this case, for example, when the imaging apparatus 1 is used for driving assistance (for pedestrian recognition) in a vehicle, image blurring occurs in the left-right direction (such as both left and right ends) where a wider effective angle of view is required. Can be effectively reduced. That is, when the package 7 is used so that the long side direction is horizontal, the focal point can be focused on the surface of the image sensor 6 with a wide angle of view with respect to the horizontal direction. Although the angle of view that is in focus in the vertical direction is narrow, the maximum height of a human subject to be detected in the vertical direction is smaller than the maximum value of the road width in the horizontal direction of the target for a vehicle driving support camera. Since it is obviously small, even if the angle of view in the vertical direction is narrower than the angle of view in the width direction, it is unlikely to be a big problem in practice.

また、撮像素子6を図10の素子搭載領域7a形状に変形させる場合には撮像素子6に加わる応力が大きいために撮像素子6をより薄く削る必要があるが、この例では長辺方向のみで済むため、生産性を高くする上で有効である。また、撮像素子6をの素子搭載領域7aの形状に合わせて変形させる場合には、撮像素子6に加わる応力が小さく済むため、信頼性が向上する。また撮像素子6の研磨に要する時間も低減できるため、生産性が向上する。   Further, when the image sensor 6 is deformed to the shape of the element mounting region 7a in FIG. 10, the image sensor 6 needs to be cut thinner because the stress applied to the image sensor 6 is large, but in this example, only the long side direction is required. This is effective in increasing productivity. Further, when the imaging element 6 is deformed in accordance with the shape of the element mounting region 7a, the stress applied to the imaging element 6 can be reduced, and thus the reliability is improved. In addition, since the time required for polishing the image sensor 6 can be reduced, productivity is improved.

また図13は、実施形態の撮像装置1に使用される撮像素子周辺(パッケージ7を含む部分)の他の一例であり、図13(a)は撮像素子6を上面から見た平面図であり、図13(b)は図13(a)のA−A線における断面図であり、図13(c)は図13(a)のB−B線における断面図である。   FIG. 13 is another example of the periphery of the image sensor (portion including the package 7) used in the image pickup apparatus 1 of the embodiment, and FIG. 13A is a plan view of the image sensor 6 as viewed from above. 13B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 13A, and FIG. 13C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 13A.

図13(c)からわかるように、素子搭載領域7cは短辺方向には直線状であり、それと垂直な方向にはレンズの収差に沿って階段状となっている。この場合は、上記と同様にパッケージ7は枠7bと素子搭載部分7cに分けて作成し、接着することでも作成できるが、図9のパッケージと同様に一般のマルチレイヤーパッケージの作製方法(上記グリーンシート積層法等)で、グリーンシートの外形寸法を互いに異ならせることによって段差を形成すれば、階段状の表面(素子搭載領域7a)を有するパッケージ7を作製することができる。   As can be seen from FIG. 13C, the element mounting region 7c is linear in the short side direction, and is stepped along the aberration of the lens in the direction perpendicular thereto. In this case, similarly to the above, the package 7 can be created by dividing it into the frame 7b and the element mounting portion 7c and bonding them. However, as with the package of FIG. If the step is formed by making the outer dimensions of the green sheets different from each other by a sheet lamination method or the like, the package 7 having a stepped surface (element mounting region 7a) can be manufactured.

なお、この場合も、パッケージ7は長辺方向が水平となるようにして使用すると、水平方向に対しては広い画角で焦点を撮像素子6の表面に合わせることができる。また、撮像素子6を段差(各段の上面)に合わせて複数に分割して配置することもできる。このようにすれば、撮像素子を曲げるための研磨加工が不要となり生産性が向上する。また分割した撮像素子(図示せず)を各段にそれぞれ平面的に接着すればよいので、曲面に接着する場合に比べて接着の安定性を向上させることができる。   Also in this case, when the package 7 is used so that the long side direction is horizontal, the package 7 can be focused on the surface of the image sensor 6 with a wide angle of view with respect to the horizontal direction. In addition, the image sensor 6 can be divided into a plurality of parts in accordance with the steps (upper surface of each step). In this way, a polishing process for bending the image sensor is unnecessary, and productivity is improved. Further, since the divided imaging elements (not shown) may be bonded to each step in a planar manner, the adhesion stability can be improved as compared with the case of bonding to a curved surface.

分割した複数の撮像素子6の間の導通が必要な場合には、撮像素子6の裏面に端子を形成し、パッケージ7の凹部の底面に形成した端子と電気的に接続させればよい。   When conduction between the plurality of divided image pickup devices 6 is necessary, a terminal is formed on the back surface of the image pickup device 6 and electrically connected to the terminal formed on the bottom surface of the recess of the package 7.

1・・・・・撮像装置
2・・・・・蓋(光学部材)
21・・・・基材
22・・・・反射防止膜
3・・・・・光学素子
31・・・・レンズ
32・・・・反射防止膜
4・・・・・筐体
5・・・・・固定板
6・・・・・撮像素子
7・・・・・パッケージ
7a・・・・素子搭載領域
7b・・・・枠部分
7c・・・・素子搭載部分
8・・・・・ボンディングワイヤ
1. Imaging device 2. Lid (optical member)
21 ... Base material
22 ... Antireflection film 3 ... Optical element
31 ... Lens
32... Antireflection film 4... Case 5... Fixing plate 6... Image sensor 7. .... Frame part 7c ... Element mounting part 8 ... bonding wire

Claims (7)

入射面および出射面を有するレンズと、
該レンズの前記入射面および前記出射面の少なくとも一方に設けられた反射防止膜とを備えており、
前記レンズと前記反射防止膜とを透過する光の透過率は、光の波長が8〜12μmの範囲において1つのピークを有する光学素子。
A lens having an entrance surface and an exit surface;
An antireflection film provided on at least one of the entrance surface and the exit surface of the lens,
The transmittance of light transmitted through the lens and the antireflection film is an optical element having one peak in the light wavelength range of 8 to 12 μm.
前記1つのピークにおける前記光の透過率は、光の波長が9.4μmであるときに最も大きい請求項1に記載の光学素子。 The optical element according to claim 1, wherein the transmittance of the light at the one peak is the largest when the wavelength of light is 9.4 μm. 光の波長が8〜12μmの範囲であるときの前記光の透過率をT1、光の波長が4〜8μmの範囲であるときの前記光の透過率をT2、光の波長が12〜16μmの範囲であるときの前記光の透過率をT3としたときに、T2<T3<T1である請求項1に記載の光学素子。 T1 is the light transmittance when the light wavelength is in the range of 8 to 12 μm, T2 is the light transmittance when the light wavelength is in the range of 4 to 8 μm, and the light wavelength is 12 to 16 μm. 2. The optical element according to claim 1, wherein T <b> 2 <T <b> 3 <T <b> 1, where T <b> 3 is the light transmittance in the range. 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光学素子と、
前記レンズの前記出射面側に、前記レンズから離れて配置された撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
An optical element according to any one of claims 1 to 3,
An image pickup apparatus comprising: an image pickup element disposed away from the lens on the exit surface side of the lens.
前記撮像素子は、前記光学素子の光軸と対向する中央部よりも、該中央部から離れた外周部において前記光学素子に近いことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The image pickup device according to claim 4, wherein the image pickup device is closer to the optical element at an outer peripheral portion away from the central portion than a central portion facing the optical axis of the optical element. 前記撮像素子が搭載される素子搭載領域を有し、該素子搭載領域が前記光学素子の収差に沿った凹面状または階段状であるパッケージをさらに備えており、
前記撮像素子は前記素子搭載領域に沿って配置されていることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
An element mounting area on which the imaging element is mounted, and the element mounting area further includes a package having a concave shape or a step shape along the aberration of the optical element;
The imaging device according to claim 4, wherein the imaging element is arranged along the element mounting region.
前記素子搭載領域は、前記光学素子側から見たときに長辺および短辺を有する形状であり、前記光軸に沿った方向の断面が、前記短辺方向において直線状であり、前記長辺方向において前記レンズの収差に沿った曲線状または階段状であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
The element mounting region has a shape having a long side and a short side when viewed from the optical element side, a cross section in a direction along the optical axis is linear in the short side direction, and the long side The imaging device according to claim 5, wherein the imaging device has a curved shape or a step shape along the aberration of the lens in the direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032551A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-09 日本電気硝子株式会社 Lens unit
WO2023032550A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-09 日本電気硝子株式会社 Lens unit

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WO2023032551A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-09 日本電気硝子株式会社 Lens unit
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