TW201942615A

TW201942615A - 攝像裝置

Info

Publication number: TW201942615A
Application number: TW108102831A
Authority: TW
Inventors: 岡本秀男; 村井誠
Original assignee: 日商索尼半導體解決方案公司
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2019-11-01
Also published as: US20210028210A1; US11942494B2; CN210093322U; CN110351455A; DE112019001772T5; WO2019193977A1

Abstract

本發明之攝像裝置包含：配線基板；攝像元件封裝體，其安裝於配線基板上；封裝體框架，其安裝於攝像元件封裝體之受光面側；及透鏡保持具，其配置為覆蓋封裝體框架，以與攝像元件封裝體之受光面對向之方式保持透鏡部；且封裝體框架具備壁部，該壁部由與構成透鏡保持具之材料相比線膨脹係數為大之材料構成，且相對於配線基板為垂直方向且朝配線基板側延伸；在封裝體框架之壁部與攝像元件封裝體之間、及封裝體框架之壁部端與配線基板之間設置有間隙；透鏡保持具具備與封裝體框架之壁部對向之壁部；透鏡保持具之壁部端以與配線基板分開之狀態固定於封裝體框架之壁部端。

Description

攝像裝置

本發明係關於一種攝像裝置。尤其是，關於一種能夠減少伴隨著溫度變化之焦點移位之攝像裝置。

近年來，進行將攝像裝置搭載於汽車，在不進行感測處理下檢測障礙物等資訊之處理。對用於此用途之攝像裝置要求耐久性優異且低成本。因而，以使用將透鏡與攝像元件固定之固定焦點式攝像裝置居多。

在固定焦點式攝像裝置中，可能產生伴隨著構成構件之熱膨脹等而焦點移位，解析度降低之現象。因而，業界曾提案將透鏡保持構件與引線框架之線膨脹係數等設定為特定之關係，減輕溫度變化下之解析度之降低(參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2011-171866號公報

[發明所欲解決之問題]

基於進一步增加像素數之要求等，在車載用途之攝像裝置中有構成大型化之傾向。伴隨著攝像裝置之構成之大型化，而不得不擴大構成構件之熱膨脹之程度。因而，謀求能夠更有效地減輕起因於伴隨著溫度變化之焦點移位的解析度之降低的構造。

本發明之目的在於提供一種能夠更有效地減輕起因於伴隨著溫度變化之焦點移位的解析度之降低的攝像裝置。
[解決問題之技術手段]

用於達成上述之目的之本發明之攝像裝置包含：
配線基板；
攝像元件封裝體，其安裝於配線基板上；
封裝體框架，其安裝於攝像元件封裝體之受光面側；及
透鏡保持具，其配置為覆蓋封裝體框架，以與攝像元件封裝體之受光面對向之方式保持透鏡部；且
封裝體框架具備壁部，該壁部由與構成透鏡保持具之材料相比線膨脹係數為大之材料構成，且相對於配線基板為垂直方向且朝配線基板側延伸；
在封裝體框架之壁部與攝像元件封裝體之間、及封裝體框架之壁部端與配線基板之間設置有間隙；
透鏡保持具具備與封裝體框架之壁部對向之壁部；
透鏡保持具之壁部端以與配線基板分開之狀態固定於封裝體框架之壁部端。

以下，參照圖式，基於實施形態說明本發明。本發明並不限定於實施形態，實施形態之各種數值及材料係例示。在以下之說明中，對於同一要素或具有同一功能之要素使用同一符號，且省略重複之說明。此外，說明係按照以下之順序進行。
1.關於本發明之攝像裝置整體之說明
2.第1實施形態
3.應用例
4.本發明之構成

[關於本發明之攝像裝置整體之說明]
如上述般，本發明之攝像裝置包含：
配線基板；
攝像元件封裝體，其安裝於配線基板上；
封裝體框架，其安裝於攝像元件封裝體之受光面側；及
透鏡保持具，其配置為覆蓋封裝體框架，以與攝像元件封裝體之受光面對向之方式保持透鏡部；且
封裝體框架具備壁部，該壁部由與構成透鏡保持具之材料相比線膨脹係數為大之材料構成，且相對於配線基板為垂直方向且朝配線基板側延伸；
在封裝體框架之壁部與攝像元件封裝體之間、及封裝體框架之壁部端與配線基板之間設置有間隙；
透鏡保持具具備與封裝體框架之壁部對向之壁部；
透鏡保持具之壁部端以與配線基板分開之狀態固定於封裝體框架之壁部端。

在本發明之攝像裝置中，
可採用構成封裝體框架之材料及在封裝體框架中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具之材料及在透鏡保持具中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度係以攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔無論氣體環境溫度如何皆被保持為一定之方式進行選定的構成。

或，在本發明之攝像裝置中，
可採用構成封裝體框架之材料及在封裝體框架中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具之材料及在透鏡保持具中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度設定為攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化的構成。此時，可採用藉由攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化，而補償因相應於氣體環境溫度產生之透鏡部之特性變化所致之影響的構成。

在包含上述之各種較佳之構成的本發明之攝像裝置中，可採用封裝體框架由樹脂材料構成之構成。尤其是，即便在樹脂材料中，較佳為選定線膨脹係數比較大之環氧系樹脂材料等。

在包含上述之各種較佳之構成的本發明之攝像裝置中，可採用透鏡保持具由金屬材料構成之構成。尤其是，即便在金屬材料中，較佳為選定線膨脹係數比較小之鋁或鋁合金等材料。

在包含上述之各種較佳之構成的本發明之攝像裝置中，可採用構成透鏡部之透鏡由玻璃材料或塑膠材料構成之構成。一般而言，塑膠透鏡較玻璃透鏡更低成本，但光學特性之溫度變化更大。此時亦然，藉由攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔設定為相應於氣體環境溫度以特定之感度變化，而能夠有效地減輕溫度變化下之解析度之降低。

在包含上述之各種較佳之構成的本發明之攝像裝置中，可採用在透鏡保持具之壁部端與配線基板之間配置有緩衝構件之構成。可利用緩衝構件阻礙塵埃等之進入。緩衝構件較佳為由海綿材料構成以不阻礙因封裝體框架之熱膨脹所致之形狀變化。

在包含上述之各種較佳之構成的本發明之攝像裝置中，可採用透鏡保持具之壁部端固定於設置於封裝體框架之壁部端之凸緣之面之構成。或，可採用：透鏡保持具之壁部端附近之側面固定於封裝體框架之壁部端附近之側面之構成、透鏡保持具之壁部端附近之側面藉由固定構件而固定於封裝體框架之壁部端附近之側面之構成、及透鏡保持具之壁部端附近之側面藉由嵌合而固定於封裝體框架之壁部端附近之側面之構成。又，可採用在封裝體框架之壁部端附近設置有透鏡保持具之安裝位置設定用之階差之構成。

用於攝像元件封裝體之攝像元件無特別限定。例如，可利用包含光電轉換元件及各種像素電晶體之像素在列方向及行方向呈二維矩陣狀排列而成之CMOS感測器或CCD感測器等攝像元件。

攝像元件既可為拍攝單色圖像之構成，也可為拍攝彩色圖像之構成。在為拍攝彩色圖像之構成時，通常，在光電轉換部之光入射面側配置有彩色濾光器。例如，在拍攝拜爾排列之彩色圖像時，利用與[紅、綠、綠、藍]對應之光電轉換元件之群進行彩色攝像。

作為攝像元件之像素(pixel)之值，除U-XGA(1600,1200)、HD-TV(1920,1080)、Q-XGA(2048,1536)外，也可例示(3840,2160)、(7680,4320)等若干個圖像顯示用解析度，但並不限定於該等值。

除在數學上嚴密地成立之情形外，在實質上成立之情形下亦滿足本說明書之各種之條件。容許存在設計上或製造上產生之各種偏差。且，以下之說明中使用之各圖式係示意性圖式，不表示實際之尺寸及其比例。例如，後述之圖1顯示攝像裝置之剖面構造，但不顯示寬度、高度、厚度等之比例。

[第1實施形態]
第1實施形態係關於本發明之攝像裝置。

圖1係用於說明第1實施形態之攝像裝置之構造之示意性剖視圖。

首先，針對攝像裝置之概要進行說明。圖1所示之攝像裝置1包含：
配線基板60；
攝像元件封裝體40，其安裝於配線基板60上；
封裝體框架30，其安裝於攝像元件封裝體40之受光面側；及
透鏡保持具20，其配置為覆蓋封裝體框架30，以與攝像元件封裝體40之受光面對向之方式保持透鏡部10。

攝像元件封裝體40包含：包含光電轉換部之像素呈二維矩陣狀配置而成之晶片狀攝像元件43、設置有朝攝像元件43之連接配線等之封裝體基板44、配置於攝像元件43之受光面側之透明的封接玻璃41、及密封構件42等。攝像元件封裝體40藉由利用銲點凸塊50將封裝體基板44與配線基板60接合而被安裝於配線基板60上。

封裝體框架30由與構成透鏡保持具20之材料相比線膨脹係數為大之材料構成。具體而言，透鏡保持具20由鋁等之金屬材料構成，封裝體框架30由環氧系樹脂材料構成。根據材料之選定，封裝體框架30相對於透鏡保持具20顯示數倍至10倍左右之線膨脹係數。

封裝體框架30具備相對於配線基板60為垂直方向且朝配線基板60側延伸之壁部31，在封裝體框架30之壁部31與攝像元件封裝體40之間、及封裝體框架30之壁部30端與配線基板60之間設置有間隙。以符號GP1、GP2表示該等間隙。封裝體框架30為具有與攝像元件封裝體40之受光面對應之開口且覆蓋攝像元件封裝體40之形狀，可採取各種形態。針對封裝體框架30之外觀，參照後述之圖16至圖19於後文進行說明。

透鏡保持具20具備與封裝體框架30之壁部31對向之壁部21。透鏡保持具20之壁部21端以與配線基板60分開之狀態固定於封裝體框架30之壁部31端。更具體而言，透鏡保持具20之壁部21端固定於設置於封裝體框架30之壁部31端之凸緣之面。

由透鏡保持具20保持之透鏡部10由透鏡11、11A、11B及筒體部12構成。構成透鏡部10之透鏡由玻璃材料或塑膠材料構成。

一般而言，由玻璃材料構成之透鏡因溫度變化所致之光學特性之變化為小。此時，可採用構成封裝體框架30之材料及在封裝體框架30中相對於配線基板60朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具20之材料及在透鏡保持具20中相對於配線基板60朝垂直方向延伸的壁部之長度係以攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔無論氣體環境溫度如何皆被保持為一定之方式進行選定的構成。

另一方面，由塑膠材料構成之透鏡因溫度變化所致之光學特性之變化為大。通常，透鏡之特性係以因熱膨脹而焦距伸長之方式變化。此時，可採用構成封裝體框架30之材料及在封裝體框架30中相對於配線基板60朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具20之材料及在透鏡保持具20中相對於配線基板60朝垂直方向延伸的壁部之長度，設定為攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化的構成。而且，可採用藉由攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化，而補償因相應於氣體環境溫度產生之透鏡部10之特性變化所致之影響的構成。

以上，針對攝像裝置1之概要進行了說明。其次，為便於理解本發明，而首先，針對參考例之攝像裝置之課題進行說明。

圖2係用於說明參考例之攝像裝置之構造之示意性剖視圖。圖3係用於說明參考例之攝像裝置之熱膨脹之影響的示意性剖視圖。

在圖2所示之攝像裝置9中，透鏡保持具20A之壁部21A端固定於配線基板60。以符號L1表示某一特定之基準溫度下之壁部21A之長度，以符號L3表示攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔。以透鏡部10端與攝像元件封裝體40之位置關係在此狀態下使焦點特性為最佳之情形進行說明。

在圖2所示之攝像裝置9中，在自某一特定之基準溫度變化以符號ΔT表示之溫度時，透鏡保持具20A之壁部21A之長度變化，攝像裝置9之解析度降低。參照圖3進行說明。

若以符號α₁ 表示構成透鏡保持具20A之材料之線膨脹係數，則壁部21A之長度為(1+α₁ ×ΔT)×L1。伴隨於此，攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔為L3+α₁ ×ΔT×L1。因而，若有以符號ΔT表示之溫度變化，則攝像元件封裝體40自透鏡部10分開以α₁ ×ΔT×L1表示之量。因而，產生焦點移位而解析度降低。

以上，針對參考例之攝像裝置之課題進行了說明。繼而，針對攝像裝置1之構成詳細地說明。為了便於說明，此處，以可無視因攝像元件封裝體之構成要素之熱膨脹所致之影響之情形進行說明。

圖4係用於說明第1實施形態之攝像裝置在基準溫度下時之狀態的示意性剖視圖。

如圖4所示，在攝像裝置1中，以符號L1表示某一特定之基準溫度下之壁部21之長度，以符號L2表示壁部31之長度，以符號L3表示攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔。以透鏡部10端與攝像元件封裝體40之位置關係在此狀態下使焦點特性為最佳之情形進行說明。

圖5係用於說明第1實施形態之攝像裝置在自基準溫度變化ΔT溫度之狀態下時之狀態的示意性剖視圖。

若以符號α₁ 表示構成透鏡保持具20A之材料之線膨脹係數，則壁部21之長度為(1+α₁ ×ΔT)×L1。又，若以符號α₂ 表示構成封裝體框架30之材料之線膨脹係數，則壁部31之長度為(1+α₁ ×ΔT)×L2。由於壁部31朝向配線基板60側熱膨脹，故攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔為L3+(α₁ ×L1-α₂ ×L2)×ΔT。

因而，若以(α₁ ×L1-α₂ ×L2)為大致0之方式進行選定，則攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔無論氣體環境溫度如何皆被保持為一定。通常，由於由玻璃材料構成之透鏡因溫度變化所致之光學特性之變化為小，故較佳為攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔被保持為一定之構成。

相對於此，由塑膠材料構成之透鏡因溫度變化所致之光學特性之變化為大。首先，針對透鏡部之特性變化進行說明。

圖6係用於說明在基準溫度下時之透鏡部之成像狀態與在變化ΔT溫度之狀態下時之透鏡部之成像狀態的示意圖。

通常，由塑膠材料構成之透鏡表現當溫度上升時焦距變長之舉動。若以符號β₁ 表示焦距之溫度變化係數，則當自基準溫度變化ΔT溫度時，焦距變化β₁ ×ΔT。

此時，若以(α₁ ×L1-α₂ ×L2)與β₁ 大致一致之方式進行選定，則攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔設定為相應於氣體環境溫度以特定之感度變化，且，藉由攝像元件封裝體40之受光面與透鏡部10之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化，而能夠補償因相應於氣體環境溫度產生之透鏡部10之特性變化所致之影響。又，在無法無視因攝像元件封裝體40之構成要素之熱膨脹所致之影響時，只要以包含該特性變化進行補償之方式選定(α₁ ×L1-α₂ ×L2)之值即可。

以上，針對攝像裝置1之構成詳細地進行了說明。在攝像裝置1中可進行各種變化。以下，參照圖式，針對各種變化例進行說明。

圖7係用於說明第1實施形態之第1變化例之示意性剖視圖。

在圖7所示之攝像裝置1A中，在透鏡保持具20之壁部端與配線基板60之間配置有緩衝構件70。緩衝構件70由海綿材料構成。可利用緩衝構件70阻礙塵埃等之進入。

圖8係用於說明第1實施形態之第2變化例之示意性剖視圖。

在圖1所示之攝像裝置1中，透鏡保持具之壁部端固定於設置於封裝體框架之壁部端之凸緣之面。相對於此，在圖8所示之攝像裝置1B中，透鏡保持具20之壁部21端附近之側面固定於封裝體框架30之壁部31端附近之側面。符號71表示固定部分。

圖9係用於說明第1實施形態之第3變化例之示意性剖視圖。在圖9所示之攝像裝置1C中，透鏡保持具20之壁部21端附近之側面藉由固定構件73而固定於封裝體框架30之壁部31端附近之側面。符號72表示設置於側面之承接面。

圖10係用於說明第1實施形態之第4變化例之示意性剖視圖。在圖10所示之攝像裝置1D中，透鏡保持具20之壁部21端附近之側面藉由嵌合而固定於封裝體框架30之壁部31端附近之側面。符號22表示設置於透鏡保持具20之突出部。

圖11係用於說明第1實施形態之第5變化例之示意性剖視圖。在圖11所示之攝像裝置1E中亦然，透鏡保持具20之壁部21端附近之側面藉由嵌合而固定於封裝體框架30之壁部31端附近之側面。出自壁部21之突出部23之形狀與壁部31之凹部之形狀為較圖10更容易嵌合之形狀。

圖12係用於說明第1實施形態之第6變化例之示意性剖視圖。在圖12所示之攝像裝置1F中，在封裝體框架30之壁部側面形成有定位槽。符號24表示藉由槽而被定位之固定部。

圖13係用於說明第1實施形態之第7變化例之示意性剖視圖。在圖13所示之攝像裝置1G中，在封裝體框架30之壁部31端附近設置有透鏡保持具20之安裝位置設定用之階差。可根據設計選定最佳之階部而進行固定。符號74表示固定構件。

圖14係用於說明第1實施形態之第8變化例之示意性剖視圖。在圖14所示之攝像裝置1H中亦然，在封裝體框架30之壁部31端附近設置有透鏡保持具20之安裝位置設定用之階差。可根據設計選定最佳之階部而進行固定。

圖15係用於說明第1實施形態之第9變化例之示意性剖視圖。在圖15所示之攝像裝置1J中亦然，在封裝體框架30之壁部31端附近設置有透鏡保持具20之安裝位置設定用之階差。可根據設計選定最佳之階部而進行固定。符號75表示固定構件。

以上，針對各種變化例進行了說明。其次，針對封裝體框架等之外觀進行說明。

圖16A、圖16B係用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。

如上述般，封裝體框架30為具有與攝像元件封裝體40之受光面對應之開口且覆蓋攝像元件封裝體40之形狀。圖16顯示封裝體框架30之外周為矩形之例。開口既可如圖16A般為矩形，也可如圖16B般為圓形。

圖17A、圖17B、圖17C係接續圖16B用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。在圖16中，遍及封裝體框架30之整個外周設置有凸緣。圖17A、圖17B、圖17C顯示在外周之一部分設置有凸緣之例。

圖18A、圖18B係接續圖17C用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。圖18顯示封裝體框架之外周為圓形之例。開口既可如圖18A般為矩形，也可如圖18B般為圓形。

圖19A、圖19B係接續圖18B用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。圖19係說明不具有凸緣之封裝體框架之例之示意圖。

圖20係用於說明封裝體框架與透鏡保持具之接合狀態之示意性立體圖。圖20顯示透鏡保持具之壁部端固定於設置於封裝體框架之壁部端之凸緣之面之例。

在以上所說明之本發明之各種攝像裝置中，封裝體框架具備壁部，該壁部由與構成透鏡保持具之材料相比線膨脹係數為大之材料構成，且相對於配線基板為垂直方向且朝配線基板側延伸。在封裝體框架之壁部與攝像元件封裝體之間、及封裝體框架之壁部端與配線基板之間設置有間隙。而且，透鏡保持具具備與封裝體框架之壁部對向之壁部，透鏡保持具之壁部端以與配線基板分開之狀態固定於封裝體框架之壁部端。根據該構造，由於封裝體框架與透鏡保持具之因熱膨脹所致之形狀變化被抵消，故能夠更有效地減輕溫度變化下之解析度之降低。

[應用例]
本發明之技術可應用於各種產品。例如，本發明揭示之技術可實現為搭載於汽車、電力機動車、混合動力機動車、自動二輪車、自行車、個人移動性裝置、飛機、無人機、船舶、機器人、建設機械、農業機械(曳引車)等任一種類之移動體之裝置。

圖21係顯示作為可應用本發明之技術之移動體控制系統之一例的車輛控制系統7000之概略構成例之方塊圖。車輛控制系統7000具備經由通訊網路7010連接之複數個電子控制單元。在圖21所示之例中，車輛控制系統7000具備：驅動系統控制單元7100、車體系統控制單元7200、電池控制單元7300、車外資訊檢測單元7400、車內資訊檢測單元7500、及綜合控制單元7600。連接該等複數個控制單元之通訊網路7010例如可為CAN(Controller Area Network，控制器區域網路)、LIN(Local Interconnect Network，區域互連網路)、LAN(Local Area Network，區域網路)或基於FlexRay(註冊商標)等任意之規格之車載通訊網路。

各控制單元具備：依照各種程式進行運算處理之微電腦、記憶由微電腦執行之程式或用於各種運算之參數等之記憶部、及驅動各種控制對象之裝置之驅動電路。各控制單元具備用於經由通訊網路7010在與其他之控制單元之間進行通訊之網路I/F，且具備用於在與車內外之裝置或感測器等之間利用有線通訊或無線通訊進行通訊之通訊I/F。在圖21中，作為綜合控制單元7600之功能構成係圖示：微電腦7610、泛用通訊I/F 7620、專用通訊I/F 7630、測位部7640、信標接收部7650、車內機器I/F 7660、聲音圖像輸出部7670、車載網路I/F 7680及記憶部7690。其他之控制單元也同樣地具備微電腦、通訊I/F及記憶部等。

驅動系統控制單元7100依照各種程式控制與車輛之驅動系統相關聯之裝置之動作。例如，驅動系統控制單元7100作為內燃機或驅動用馬達等之用於產生車輛之驅動力之驅動力產生裝置、用於對車輪傳遞驅動力之驅動力傳遞機構、調節車輛之舵角之轉向機構、及產生車輛之制動力之制動裝置等的控制裝置而發揮功能。驅動系統控制單元7100可具有作為ABS(Antilock Brake System，防鎖死煞車系統)或ESC(Electronic Stability Control，電子穩定控制系統)等控制裝置之功能。

在驅動系統控制單元7100連接有車輛狀態檢測部7110。在車輛狀態檢測部7110中例如包含：檢測車體之軸旋轉運動之角速度陀螺儀感測器、檢測車輛之加速度之加速度感測器、或用於檢測加速踏板之操作量、煞車踏板之操作量、方向盤之轉向角、引擎轉速或車輛之旋轉速度等之感測器中至少一者。驅動系統控制單元7100利用自車輛狀態檢測部7110輸入之信號進行運算處理，控制內燃機、驅動用馬達、電動轉向裝置或煞車裝置等。

車體系統控制單元7200依照各種程式控制裝備於車體之各種裝置之動作。例如，車體系統控制單元7200作為無鑰匙進入系統、智慧型鑰匙系統、動力車窗裝置、或前照燈、尾燈、煞車燈、方向指示燈或霧燈等各種燈之控制裝置而發揮功能。此時，對於車體系統控制單元7200，可輸入有自代替鑰匙之可攜式裝置發出之電波或各種開關之信號。車體系統控制單元7200受理該等電波或信號之輸入，而控制車輛之車門鎖閉裝置、動力車窗裝置、及燈等。

電池控制單元7300依照各種程式控制驅動用馬達之電力供給源即二次電池7310。例如，對電池控制單元7300自具備二次電池7310之電池裝置輸入電池溫度、電池輸出電壓或電池之剩餘容量等資訊。電池控制單元7300利用該等信號進行運算處理，進行二次電池7310之溫度調節控制或電池裝置所具備之冷卻裝置等之控制。

車外資訊檢測單元7400檢測搭載有車輛控制系統7000之車輛之外部之資訊。例如，在車外資訊檢測單元7400連接有攝像部7410及車外資訊檢測部7420中至少一者。在攝像部7410中包含ToF(Time Of Flight，飛行時間)照相機、立體攝影機、單目照相機、紅外線照相機及其他之照相機中至少一者。在車外資訊檢測部7420中例如包含用於檢測當前之天氣或氣象之環境感測器、或用於檢測搭載有車輛控制系統7000之車輛周圍的其他之車輛、障礙物或行人等的周圍資訊檢測感測器中至少一者。

環境感測器例如可為檢測雨天之雨滴感測器、檢測霧之霧感測器、檢測日照程度之日照感測器、及檢測降雪之雪感測器中至少一者。周圍資訊檢測感測器可為超音波感測器、雷達裝置及光達(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging，LIDAR)裝置中至少一者。該等攝像部7410及車外資訊檢測部7420既可作為分別獨立之感測器乃至裝置具備，也可作為綜合有複數個感測器乃至裝置之裝置具備。

此處，圖22顯示攝像部7410及車外資訊檢測部7420之設置位置之例。攝像部7910、7912、7914、7916、7918例如設置於車輛7900之前車鼻、後照鏡、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部中至少一個位置。前車鼻所具備之攝像部7910及車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部7918主要取得車輛7900之前方之圖像。後照鏡所具備之攝像部7912、7914主要取得車輛7900之側方之圖像。後保險桿或尾門所具備之攝像部7916主要取得車輛7900之後方之圖像。車廂內之擋風玻璃之上部所具備之攝像部7918主要用於前方車輛或、行人、障礙物、信號燈、交通標誌或車道等之檢測。

此外，在圖22中顯示各個攝像部7910、7912、7914、7916之拍攝範圍之一例。攝像範圍a顯示設置於前車鼻之攝像部7910之攝像範圍，攝像範圍b、c顯示分別設置於後照鏡之攝像部7912、7914之攝像範圍，攝像範圍d顯示設置於後保險桿或尾門之攝像部7916之攝像範圍。例如，藉由重疊由攝像部7910、7912、7914、7916拍攝之圖像資料，而可取得自上方觀察車輛7900之俯瞰圖像。

設置於車輛7900之前方、後方、側方、角隅及車廂內之擋風玻璃之上部的車外資訊檢測部7920、7922、7924、7926、7928、7930可為例如超音波感測器或雷達裝置。設置於車輛7900之前車鼻、後保險桿、尾門及車廂內之擋風玻璃之上部的車外資訊檢測部7920、7926、7930可為例如光達裝置。該等車外資訊檢測部7920～7930主要用於前方車輛、行人或障礙物等之檢測。

返回圖21繼續進行說明。車外資訊檢測單元7400使攝像部7410拍攝車外之圖像，且接收所拍攝之圖像資料。又，車外資訊檢測單元7400自連接之車外資訊檢測部7420接收檢測資訊。在車外資訊檢測部7420為超音波感測器、雷達裝置或光達裝置時，車外資訊檢測單元7400發送超音波或電磁波等，且接收所接收之反射波之資訊。車外資訊檢測單元7400可基於所接收之資訊進行人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之物體檢測處理或距離檢測處理。車外資訊檢測單元7400可基於所接收之資訊進行辨識降雨、霧或路面狀況等之環境辨識處理。車外資訊檢測單元7400可基於所接收之資訊算出距車外之物體之距離。

又，車外資訊檢測單元7400可基於所接收之圖像資料進行辨識人、車、障礙物、標識或路面上之文字等之圖像辨識處理或距離檢測處理。車外資訊檢測單元7400可相對於所接收之圖像資料進行變形修正或對位等處理，且合成由不同之攝像部7410拍攝之圖像資料，而產生俯瞰圖像或全景圖像。車外資訊檢測單元7400可利用由不同之攝像部7410拍攝之圖像資料進行視點轉換處理。

車內資訊檢測單元7500檢測車內之資訊。在車內資訊檢測單元7500連接有例如檢測駕駛者之狀態之駕駛者狀態檢測部7510。駕駛者狀態檢測部7510可包含拍攝駕駛者之照相機、檢測駕駛者之生物體資訊之生物體感測器或對車廂內之聲音進行集音之麥克風等。生物體感測器例如設置於座面或方向盤等，檢測坐於坐席之乘客或握著方向盤之駕駛者之生物體資訊。車內資訊檢測單元7500基於自駕駛者狀態檢測部7510輸入之檢測資訊既可算出駕駛者之疲勞度或集中度，也可判別駕駛者是否打瞌睡。車內資訊檢測單元7500可對所集音之聲音信號進行消除雜訊處理等處理。

綜合控制單元7600依照各種程式控制車輛控制系統7000內之動作整體。在綜合控制單元7600連接有輸入部7800。輸入部7800例如藉由觸控面板、按鈕、麥克風、開關或控制桿等可由乘客進行輸入操作之裝置實現。可對綜合控制單元7600輸入藉由對由麥克風輸入之聲音進行聲音辨識而獲得之資料。輸入部7800例如既可為利用紅外線或其他之電波之遙控裝置，也可為與車輛控制系統7000之操作對應之行動電話或PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)等外部連接機器。輸入部7800可為例如照相機，此時，乘客可利用手勢輸入資訊。或，可輸入藉由檢測乘客佩戴之穿戴式裝置之移動而獲得之資料。再者，輸入部7800例如可包含基於利用上述之輸入部7800由乘客等輸入之資訊產生輸入信號並對綜合控制單元7600輸出的輸入控制電路等。乘客等藉由操作該輸入部7800而對車輛控制系統7000輸入各種資料或指示處理動作。

記憶部7690可包含：記憶由微電腦執行之各種程式之ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、以及記憶各種參數、運算結果或感測器值等之RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)。又，記憶部7690可由HDD(Hard Disk Drive，硬碟機)等磁性記憶裝置、半導體記憶裝置、光記憶裝置或磁光記憶裝置等實現。

泛用通訊I/F 7620係中介與存在於外部環境7750之各種機器之間之通訊的泛用性通訊I/F。泛用通訊I/F 7620可安裝GSM(註冊商標)(Global System of Mobile communications，全球行動通訊系統)、WiMAX、LTE(Long Term Evolution，長期演進技術)或LTE-A(LTE-Advanced，進階長期演進技術)等蜂巢通訊協定、或無線LAN(也稱為Wi-Fi(註冊商標))、藍芽(註冊商標)等其他之無線通訊協定。泛用通訊I/F 7620例如可經由基地台或存取點對存在於外部網路(例如，網際網路、雲端網路或公司固有網路)上之機器(例如應用伺服器或控制伺服器)連接。又，泛用通訊I/F 7620可利用例如P2P(Peer To Peer，點對點)技術與存在於車輛之附近之終端(例如駕駛者、行人或店鋪之終端、或MTC(Machine Type Communication，機器型通訊)終端)連接。

專用通訊I/F 7630係支持以車輛之使用為目的而制定之通訊協定之通訊I/F。專用通訊I/F 7630例如可安裝下位層之IEEE802.11p與上位層之IEEE1609之組合即WAVE(Wireless Access in Vehicle Environment，車輛環境中的無線存取)、DSRC(Dedicated Short Range Communications，專用短距通訊)、或蜂巢通訊協定等標準協定。專用通訊I/F 7630典型而言，執行包含車輛與車輛之間(Vehicle to Vehicle)通訊、車輛與基礎設施之間(Vehicle to Infrastructure)通訊、車輛與家之間(Vehicle to Home)之通訊、及車輛與行人之間(Vehicle to Pedestrian)通訊中一者以上之概念之V2X通訊。

測位部7640例如接收來自GNSS(Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統)衛星之GNSS信號(例如來自GPS(Global Positioning System，全球定位系統)衛星之GPS信號)而執行測位，產生包含車輛之緯度、經度及高度之位置資訊。此外，測位部7640可藉由與無線存取點交換信號而特定當前位置，或可自具有測位功能之行動電話、PHS或智慧型手機等終端取得位置資訊。

信標接收部7650例如接收自設置於道路上之無線基地台等發送之電波或電磁波，而取得當前位置、交通擁堵、禁止通行或所需時間等資訊。此外，信標接收部7650之功能可包含於上述之專用通訊I/F 7630。

車內機器I/F 7660係中介微電腦7610與存在於車內之各種車內機器7760之間之連接之通訊介面。車內機器I/F 7660可利用無線LAN、藍芽(註冊商標)、NFC(Near Field Communication，近場通訊)或WUSB(Wireless USB，無線USB)等無線通訊協定確立無線連接。又，車內機器I/F 7660可經由未圖示之連接端子(及若有必要的話可經由纜線)確立USB(Universal Serial Bus，通用串列匯流排)、HDMI(註冊商標)(High-Definition Multimedia Interface，高解析度多媒體介面)、或MHL(Mobile High-definition Link，行動高解析度鏈接)等有線連接。車內機器7760例如可包含乘客具有之移動機器或穿戴式機器、或被搬入或安裝於車輛之資訊機器中至少一者。又，車內機器7760可包含進行探索至任意之目的地之路徑之導航裝置。車內機器I/F 7660在與該等車內機器7760之間交換控制信號或資料信號。

車載網路I/F 7680係中介微電腦7610與通訊網路7010之間之通訊之介面。車載網路I/F 7680依照由通訊網路7010支持之特定之協定發送接收信號等。

綜合控制單元7600之微電腦7610基於經由泛用通訊I/F 7620、專用通訊I/F 7630、測位部7640、信標接收部7650、車內機器I/F 7660及車載網路I/F 7680中至少一者取得之資訊，依照各種程式控制車輛控制系統7000。例如，微電腦7610可基於所取得之車內外之資訊，運算驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置之控制目標值，而對驅動系統控制單元7100輸出控制指令。例如，微電腦7610可進行以實現包含車輛之碰撞避免或衝擊緩和、基於車距之追隨行駛、車速維持行駛、車輛之碰撞警告、或車輛之車道脫離警告等的ADAS(Advanced Driver Assistance Systems，進階駕駛輔助系統)之功能為目的之協調控制。又，微電腦7610可藉由基於所取得之車輛之周圍之資訊控制驅動力產生裝置、轉向機構或制動裝置等，而進行以在不依賴於駕駛者之操作下自主地行駛之自動駕駛等為目的之協調控制。

微電腦7610可基於經由泛用通訊I/F 7620、專用通訊I/F 7630、測位部7640、信標接收部7650、車內機器I/F 7660及車載網路I/F 7680中至少一者取得之資訊產生車輛與周邊之構造物或人物等物體之間之三維距離資訊，而製作包含車輛之當前位置之周邊資訊之局部地圖資訊。又，微電腦7610可基於所取得之資訊預測車輛之碰撞、行人等之靠近或朝禁止通行之道路之進入等危險，而產生警告用信號。警告用信號例如可為用於產生警告音或使警告燈點亮之信號。

聲音圖像輸出部7670朝可針對車輛之乘客或車外視覺性或聽覺性通知資訊之輸出裝置發送聲音及圖像中之至少一者之輸出信號。在圖21之例中，作為輸出裝置例示有音訊揚聲器7710、顯示部7720及儀錶板7730。顯示部7720例如可包含機上顯示器及抬頭顯示器之至少一者。顯示部7720可具有AR(Augmented Reality，強化實境)顯示功能。輸出裝置可為該等裝置以外之頭戴耳機、乘客佩戴之眼鏡型顯示器等穿戴式裝置、投影機或燈等其他之裝置。在輸出裝置為顯示裝置時，顯示裝置以文字、圖像、表、圖等各種形式視覺性顯示藉由微電腦7610進行之各種處理獲得之結果或自其他之控制單元接收之資訊。又，在輸出裝置為聲音輸出裝置時，聲音輸出裝置將包含所播放之聲音資料或音響資料等之音訊信號轉換為類比信號並聽覺性輸出。

此外，在圖21所示之例中，經由通訊網路7010連接之至少二個控制單元可作為一個控制單元被一體化。或，各個控制單元可由複數個控制單元構成。再者，車輛控制系統7000可具備未圖示之另一控制單元。又，在上述之說明中，可使其他之控制單元具有任一控制單元擔負之功能之一部分或全部。即，若經由通訊網路7010進行資訊之發送接收，則特定之運算處理可由任一控制單元進行。同樣地，可行的是，連接於任一之控制單元之感測器或裝置連接於其他之控制單元，且複數個控制單元經由通訊網路7010相互發送接收檢測資訊。

本發明之技術在以上所說明之構成中例如可應用於車外資訊檢測單元之攝像部。

雖然以上針對本發明之實施形態具體地進行了說明，但本發明並不限定於上述之實施形態，可進行基於本發明之技術性思想之各種變化。例如，在上述之實施形態舉出之數值、構造、基板、原料、及製程等終極而言僅為一例，可根據需要使用與其等不同之數值、構造、基板、原料、及製程等。

[本發明之構成]
此外，本發明之技術也可採用如以下之構成。

[A1]
一種攝像裝置，其包含：
配線基板；
攝像元件封裝體，其安裝於配線基板上；
封裝體框架，其安裝於攝像元件封裝體之受光面側；及
透鏡保持具，其配置為覆蓋封裝體框架，以與攝像元件封裝體之受光面對向之方式保持透鏡部；且
封裝體框架具備壁部，該壁部由與構成透鏡保持具之材料相比線膨脹係數為大之材料構成，且相對於配線基板為垂直方向且朝配線基板側延伸；
在封裝體框架之壁部與攝像元件封裝體之間、及封裝體框架之壁部端與配線基板之間設置有間隙；
透鏡保持具具備與封裝體框架之壁部對向之壁部；
透鏡保持具之壁部端以與配線基板分開之狀態固定於封裝體框架之壁部端。
[A2]
如上述[A1]之攝像裝置，其中構成封裝體框架之材料及在封裝體框架中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具之材料及在透鏡保持具中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度係以攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔無論氣體環境溫度如何皆被保持為一定之方式進行選定。
[A3]
如上述[A1]之攝像裝置，其中構成封裝體框架之材料及在封裝體框架中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具之材料及在透鏡保持具中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度設定為攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化。
[A4]
如上述[A3]之攝像裝置，其中藉由攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化，而補償因相應於氣體環境溫度產生之透鏡部之特性變化所致之影響。
[A5]
如上述[A1]至[A4]中任一項之攝像裝置，其中封裝體框架由樹脂材料構成。
[A6]
如上述[A1]至[A5]中任一項之攝像裝置，其中透鏡保持具由金屬材料構成。
[A7]
如上述[A1]至[A6]中任一項之攝像裝置，其中構成透鏡部之透鏡由玻璃材料或塑膠材料構成。
[A8]
如上述[A1]至[A7]中任一項之攝像裝置，其中在透鏡保持具之壁部端與配線基板之間配置有緩衝構件。
[A9]
如上述[A8]之攝像裝置，其中緩衝構件由海綿材料構成。
[A10]
如上述[A1]至[A9]中任一項之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端固定於設置於封裝體框架之壁部端之凸緣之面。
[A11]
如上述[A1]至[A9]中任一項之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端附近之側面固定於封裝體框架之壁部端附近之側面。
[A12]
如上述[A1]至[A9]中任一項之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端附近之側面藉由固定構件而固定於封裝體框架之壁部端附近之側面。
[A13]
如上述[A1]至[A9]中任一項之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端附近之側面藉由嵌合而固定於封裝體框架之壁部端附近之側面。
[A14]
如上述[A1]至[A9]中任一項之攝像裝置，其中在封裝體框架之壁部端附近設置有透鏡保持具之安裝位置設定用之階差。

1‧‧‧攝像裝置

1A‧‧‧攝像裝置

1B‧‧‧攝像裝置

1C‧‧‧攝像裝置

1D‧‧‧攝像裝置

1E‧‧‧攝像裝置

1F‧‧‧攝像裝置

1G‧‧‧攝像裝置

1H‧‧‧攝像裝置

1J‧‧‧攝像裝置

9‧‧‧攝像裝置

10‧‧‧透鏡部

11‧‧‧透鏡

11A‧‧‧透鏡

11B‧‧‧透鏡

12‧‧‧筒體部

20‧‧‧透鏡保持具

20A‧‧‧透鏡保持具

21‧‧‧壁部

21A‧‧‧壁部

22‧‧‧突出部

23‧‧‧突出部

24‧‧‧固定部

30‧‧‧封裝體框架

31‧‧‧壁部

40‧‧‧攝像元件封裝體

41‧‧‧封接玻璃

42‧‧‧密封構件

43‧‧‧攝像元件

44‧‧‧封裝體基板

50‧‧‧銲點凸塊

60‧‧‧配線基板

70‧‧‧緩衝構件

71‧‧‧固定部分

72‧‧‧承接面

73‧‧‧固定構件

74‧‧‧固定構件

75‧‧‧固定構件

7000‧‧‧車輛控制系統

7010‧‧‧通訊網路

7100‧‧‧驅動系統控制單元

7110‧‧‧車輛狀態檢測部

7200‧‧‧車體系統控制單元

7300‧‧‧電池控制單元

7310‧‧‧二次電池

7400‧‧‧車外資訊檢測單元

7410‧‧‧攝像部

7420‧‧‧車外資訊檢測部

7500‧‧‧車內資訊檢測單元

7510‧‧‧駕駛者狀態檢測部

7600‧‧‧綜合控制單元

7610‧‧‧微電腦

7620‧‧‧泛用通訊I/F

7630‧‧‧專用通訊I/F

7640‧‧‧測位部

7650‧‧‧信標接收部

7660‧‧‧車內機器I/F

7670‧‧‧聲音圖像輸出部

7680‧‧‧車載網路I/F

7690‧‧‧記憶部

7710‧‧‧音訊揚聲器

7720‧‧‧顯示部

7730‧‧‧儀錶板

7750‧‧‧外部環境

7760‧‧‧車內機器

7800‧‧‧輸入部

7900‧‧‧車輛

7910‧‧‧攝像部

7912‧‧‧攝像部

7914‧‧‧攝像部

7916‧‧‧攝像部

7918‧‧‧攝像部

7920‧‧‧車外資訊檢測部

7922‧‧‧車外資訊檢測部

7924‧‧‧車外資訊檢測部

7926‧‧‧車外資訊檢測部

7928‧‧‧車外資訊檢測部

7930‧‧‧車外資訊檢測部

a‧‧‧攝像範圍

b‧‧‧攝像範圍

c‧‧‧攝像範圍

d‧‧‧攝像範圍

GP1‧‧‧間隙

GP2‧‧‧間隙

L1‧‧‧壁部之長度

L2‧‧‧壁部之長度

L3‧‧‧間隔

α₁‧‧‧線膨脹係數

α₂‧‧‧線膨脹係數

β₁‧‧‧焦距之溫度變化係數

ΔT‧‧‧溫度

圖2係用於說明參考例之攝像裝置之構造之示意性剖視圖。

圖3係用於說明參考例之攝像裝置之熱膨脹之影響的示意性剖視圖。

圖7係用於說明第1實施形態之第1變化例之示意性剖視圖。

圖8係用於說明第1實施形態之第2變化例之示意性剖視圖。

圖9係用於說明第1實施形態之第3變化例之示意性剖視圖。

圖10係用於說明第1實施形態之第4變化例之示意性剖視圖。

圖11係用於說明第1實施形態之第5變化例之示意性剖視圖。

圖12係用於說明第1實施形態之第6變化例之示意性剖視圖。

圖13係用於說明第1實施形態之第7變化例之示意性剖視圖。

圖14係用於說明第1實施形態之第8變化例之示意性剖視圖。

圖15係用於說明第1實施形態之第9變化例之示意性剖視圖。

圖16A、圖16B係用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。

圖17A、圖17B、圖17C係接續圖16B用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。

圖18A、圖18B係接續圖17C用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。

圖19A、圖19B係接續圖18B用於說明封裝體框架之外觀之示意性立體圖。

圖20係用於說明封裝體框架與透鏡框架之接合狀態之示意性立體圖。

圖21係顯示車輛控制系統之概略構成之一例之方塊圖。

圖22係顯示車外資訊檢測部及攝像部之設置位置之一例之說明圖。

Claims

一種攝像裝置，其包含：配線基板；攝像元件封裝體，其安裝於配線基板上；封裝體框架，其安裝於攝像元件封裝體之受光面側；及透鏡保持具，其配置為覆蓋封裝體框架，以與攝像元件封裝體之受光面對向之方式保持透鏡部；且封裝體框架具備壁部，該壁部由與構成透鏡保持具之材料相比線膨脹係數為大之材料構成，且相對於配線基板為垂直方向且朝配線基板側延伸；在封裝體框架之壁部與攝像元件封裝體之間、及封裝體框架之壁部端與配線基板之間設置有間隙；透鏡保持具具備與封裝體框架之壁部對向之壁部；透鏡保持具之壁部端以與配線基板分開之狀態固定於封裝體框架之壁部端。
如請求項1之攝像裝置，其中構成封裝體框架之材料及在封裝體框架中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具之材料及在透鏡保持具中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度，係以攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔無論氣體環境溫度如何皆被保持為一定之方式選定。
如請求項1之攝像裝置，其中構成封裝體框架之材料及在封裝體框架中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度、以及構成透鏡保持具之材料及在透鏡保持具中相對於配線基板朝垂直方向延伸的壁部之長度，係設定為攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化。
如請求項3之攝像裝置，其中藉由攝像元件封裝體之受光面與透鏡部之間隔相應於氣體環境溫度以特定之感度變化，而補償因相應於氣體環境溫度產生之透鏡部之特性變化所致之影響。
如請求項1之攝像裝置，其中封裝體框架由樹脂材料構成。
如請求項1之攝像裝置，其中透鏡保持具由金屬材料構成。
如請求項1之攝像裝置，其中構成透鏡部之透鏡由玻璃材料或塑膠材料構成。
如請求項1之攝像裝置，其中在透鏡保持具之壁部端與配線基板之間配置有緩衝構件。
如請求項8之攝像裝置，其中緩衝構件由海綿材料構成。
如請求項1之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端固定於設置於封裝體框架之壁部端之凸緣之面。
如請求項1之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端附近之側面固定於封裝體框架之壁部端附近之側面。
如請求項1之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端附近之側面藉由固定構件而固定於封裝體框架之壁部端附近之側面。
如請求項1之攝像裝置，其中透鏡保持具之壁部端附近之側面藉由嵌合而固定於封裝體框架之壁部端附近之側面。
如請求項1之攝像裝置，其中在封裝體框架之壁部端附近設置有透鏡保持具之安裝位置設定用之階差。