JP5315124B2 - 車両用撮像装置および車両周辺監視装置 - Google Patents
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Description
また、従来、例えば固体撮像素子の受光部が収容されたパッケージを封止するガラス部材をレンズ状の形状として集光性を増大させる半導体装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
例えば夜間走行中の視認性を補助するために自車両に搭載されたカメラによって進行方向前方の外界を撮像している際に、対向車両の前照灯から配光される強力な光などがカメラに入射した場合には、固体撮像素子が出力する偽信号によって対向車両の前照灯の光源が存在する箇所の周囲も明るく表示されるために、この箇所の周囲に存在する物体が適度な諧調を有して出力されずに、検知困難になってしまうという問題が生じる。
そして、このように固体撮像素子に強い光が入射した場合に偽信号が出力されてしまうという問題が生じることに対して、例えば素子内部に光吸収層を形成して迷光を吸収する方法などが知られている。しかしながら、このように、単に、既に発生した迷光を低減するような方法では、偽信号が出力されてしまうことの主要な原因を解消することはできない。このため、固体撮像素子に強い光が入射した場合に偽信号が出力されてしまうことの主要な原因を特定して解消するための適切な対応を行なうことが望まれている。
したがって、固体撮像素子から偽信号が出力されてしまうことを抑制するためには、レンズ97により集光されて固体撮像素子91に入射する光が多重反射されることを抑制すればよい。
本実施の形態による車両周辺監視装置1は、車両に搭載され、車両の外界の所定監視対象領域を可視領域または近赤外線領域において車両用撮像装置10により撮像して得た画像に基づき、所定監視領域内に存在する他車両や歩行者などの対象物を検知する。
車両周辺監視装置1は、例えば図1に示すように、車両用撮像装置10と、投光器11と、処理装置12とを備えて構成されている。
処理装置12は、車両用撮像装置10および投光器11の動作を制御し、投光器11により投光された光の反射光に対して車両用撮像装置10により撮像を行ない、この撮像により得られた画像に対して所定の画像処理を行ない、所定監視領域内に存在する対象物を検知する。
そして、半導体パッケージ22は、例えばハウジングをなすパッケージ基体31と、固体撮像素子32と、光透過窓33と、偏光膜34と、ボンディングワイヤ35と、リード線36とを備えて構成されている。
固体撮像素子32は、例えばCCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサであって、レンズ21に向って露出する上面の中央部にはレンズ21により集光された光を受光する受光面32aが形成されている。
この受光面32aは、例えばマトリクス状に配置された複数の受光素子(図示略)を備えて構成され、各受光素子にはマイクロレンズ(図示略)などが積層されている。
そして、この受光面32aの周辺部に設けられた電極パッド(図示略)は、ボンディングワイヤ35によってリード線36に接続され、このリード線36により外部回路(図示略)に接続されている。
そして、光透過窓33の内面には偏光膜34が設けられている。この偏光膜34は、レンズ21により集光されて光透過窓33を透過した光のうち所定の振動成分、例えばp偏光波の光のみを透過させる。
これにより、車両の外部からレンズ21に入射した光は、レンズ21によって集光されて光透過窓33を透過した後に、偏光膜34によってp偏光波の光となり、固体撮像素子32の受光面32aに入射する。
この所定角度θは、例えば、入射側材質の屈折率n1と、透過側材質の屈折率n2とにより記述されるブリュースター角θb(=arctan(n2/n1))である。固体撮像素子32の受光面32aに光が入射する場合に対して、入射側材質は、例えばパッケージ基体31の内部の空気であり、透過側材質は固体撮像素子32の受光面32aである。
固体撮像素子32の受光面32aの法線Pはレンズ21の光軸Oに対してブリュースター角θbだけ傾斜していることから、レンズ21によって集光されて光透過窓33および偏光膜34を透過して受光面32aに入射するp偏光波の光の反射率はゼロとなる。
そして、第1の実施形態に係る車両周辺監視装置1によれば、例えば対向車両の前照灯などの強い光が車両用撮像装置10に入射する場合であっても、車両用撮像装置10の固体撮像素子32から偽信号が出力されてしまうことを抑制して、車両周辺の外界を適切に監視することができる。
また、偏光膜34の代わりに、パッケージ基体31の外部、つまりレンズ21とパッケージ基体31との間に偏光フィルタを備えてもよい。
この第2の実施形態に係る車両周辺監視装置1において、上述した第1の実施形態に係る車両周辺監視装置1と異なる点は、車両用撮像装置10が、上述した第1の実施形態の半導体パッケージ22の代わりに、第2の実施形態に係る半導体パッケージ42を備える点である。
この第2の実施形態に係る半導体パッケージ42は、例えば図4または図5に示すように、例えばハウジングをなすパッケージ基体51と、固体撮像素子52と、光透過窓53と、ボンディングワイヤ54と、リード線55とを備えて構成されている。
固体撮像素子52は、例えばCCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサであって、レンズ21に向って露出する上面の中央部にはレンズ21により集光された光を受光する受光面52aが形成されている。
この受光面52aは、例えばマトリクス状に配置された複数の受光素子(図示略)を備えて構成され、各受光素子にはマイクロレンズ(図示略)などが積層されている。
そして、パッケージ基体51の内部において、固体撮像素子52は、受光面52aの法線がレンズ21の光軸に対して平行になるようにして配置されている。
そして、この受光面52aの周辺部に設けられた電極パッド(図示略)は、ボンディングワイヤ54によってリード線55に接続され、このリード線55により外部回路(図示略)に接続されている。
そして、光透過窓53の内面、つまり固体撮像素子52の受光面52aに対向する対向面53aの少なくとも一部は、受光面52aに対して傾斜している直線の軌跡からなる面とされている。
例えば図5に示す半導体パッケージ42を備える車両周辺監視装置1が左側通行の対面通行で走行する車両に搭載される場合には、車両の左右方向において右側から左側に向かうことに伴い、対向面53aと受光面52aとの間の距離が増大傾向に変化するようにして、対向面53aを受光面52aに対して傾斜させる。
これにより、対面通行時の対向車両の前照灯などの強い光が自車両の右側から車両用撮像装置10に入射する場合であっても、例えば先行車両や障害物などが存在する可能性が高い自車両の進行方向前方や、例えば歩行者や駐停車車両などが存在する可能性が高い自車両の左側などに対応する受光面52aの領域に、多重反射による反射光が入射してしまうことを抑制することができる。
そして、第2の実施形態に係る車両周辺監視装置1によれば、例えば対向車両の前照灯などの強い光が車両用撮像装置10に入射する場合であっても、車両用撮像装置10の固体撮像素子52から偽信号が出力されてしまうことを抑制して、車両周辺の外界の所望領域を適切に監視することができる。
この第3の実施形態に係る車両周辺監視装置1において、上述した第1の実施形態に係る車両周辺監視装置1と異なる点は、車両用撮像装置10が、上述した第1の実施形態の半導体パッケージ22の代わりに、第3の実施形態に係る半導体パッケージ62を備える点である。
この第3の実施形態に係る半導体パッケージ62は、例えば図6に示すように、例えばハウジングをなすパッケージ基体71と、固体撮像素子72と、光吸収層73と、封止材74と、反射防止膜75と、ボンディングワイヤ76と、リード線77とを備えて構成されている。
固体撮像素子72は、例えばCCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサであって、レンズ21に向って露出する上面の中央部にはレンズ21により集光された光を受光する受光面72aが形成されている。
この受光面72aは、例えばマトリクス状に配置された複数の受光素子(図示略)を備えて構成され、各受光素子にはマイクロレンズ(図示略)などが積層されている。
そして、パッケージ基体71の内部において、固体撮像素子72は、受光面72aの法線がレンズ21の光軸に対して平行になるようにして配置されている。
そして、この受光面72aの周辺部に設けられた電極パッド(図示略)は、ボンディングワイヤ76によってリード線77に接続され、このリード線77により外部回路(図示略)に接続されている。
そして、固体撮像素子72が内部に収容されたパッケージ基体71の内部には、受光面72aに積層される複数の異なる光透過材層(例えば、3つの光透過材層74a,74b,74cなど)からなる光透過性の封止材74が充填されている。
この封止材74を構成する複数の異なる光透過材層は、受光面72aに近い光透過材層ほど、大きな屈折率を有しており、複数の光透過材層の屈折率は、例えば半導体パッケージ62の外部の空気の屈折率から固体撮像素子72の受光面72aの屈折率へと向かい、順次増大するように設定されている。
また、パッケージ基体71の内壁面上には光の反射を抑制する反射防止層(図示略)が設けられている。
そして、第3の実施形態に係る車両周辺監視装置1によれば、例えば対向車両の前照灯などの強い光が車両用撮像装置10に入射する場合であっても、車両用撮像装置10の固体撮像素子72から偽信号が出力されてしまうことを抑制して、車両周辺の外界を適切に監視することができる。
これにより、固体撮像素子32,52,72の表面上に存在するボンディングワイヤ35,54,76によって光の多重反射が促進されてしまうことを防止することができる。特に、上述した第3の実施形態においては、半導体パッケージ62の厚さ、および、パッケージ基体71の内部に充填される封止材74の厚さを低減することができ、車両用撮像装置10の撮像により得られる画像の歪みを抑制することができる。
10 車両用撮像装置
11 投光器(投光手段)
21 レンズ
31 パッケージ基体
32 固体撮像素子(撮像素子)
32a 受光面
34 偏光膜(偏光フィルタ)
Claims (3)
- レンズと、該レンズにより集光された光を受光する受光面を有する撮像素子とを備え、車両に搭載される車両用撮像装置であって、
前記レンズと前記撮像素子との間に前記光の振動成分のうち所定方向に振動する振動成分のみを透過する偏光フィルタを備え、
前記撮像素子の前記受光面の法線は、前記偏光フィルタを透過した前記振動成分の前記光が前記受光面で反射される反射率が、前記レンズの光軸に対して前記受光面を垂直に配置した場合の反射率よりも小さくなるようにして、前記レンズの光軸に対して所定角度傾斜していることを特徴とする車両用撮像装置。 - 前記所定角度は、ブリュースター角であることを特徴とする請求項1に記載の車両用撮像装置。
- 請求項1または請求項2に記載の車両用撮像装置と、
前記車両に搭載され、車両外部に向かい可視領域または近赤外線領域の光を投光する投光手段とを備え、
前記車両用撮像装置は、前記投光手段により投光された前記光の反射光を受光して、車両外部の対象物を撮像することを特徴とする車両周辺監視装置。
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