JP2007264116A

JP2007264116A - 赤外線センサ用カメラモジュール

Info

Publication number: JP2007264116A
Application number: JP2006086329A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Saito; 圭介斎藤; Masaru Ajiki; 賢安食
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】近赤外線を効率的に吸収除去し、設計コストや製造コストの低廉化を図ることができる赤外線センサ用カメラモジュールを提供すること。
【解決手段】カメラモジュール１は、光学系を構成するレンズ２１、２２と、レンズ２１、２２を支持するバレル２と、バレル２を支持するホルダ３と、ホルダ３を支持するベース４と、ベース４に固定されている基板５と、基板５に搭載された赤外線検出素子６とを有する。上記バレル２、ホルダ３、及びベース４は、この赤外線センサ用カメラモジュール１のハウジングを構成している。そして可視光を吸収除去する可視光カットフィルタ７と、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタ８ａと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタ８ｂとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は赤外線センサ用カメラモジュールに関し、特に特定の波長の赤外線を検出するために用いられる赤外線センサ用カメラモジュールに関する。

一般に赤外線センサ用カメラモジュールは可視光線よりも波長が長い赤外線のみを検出するために、赤外線センサ用カメラモジュールの対物レンズを覆うように可視光カットフィルタが装着されている。この可視光カットフィルタは樹脂製の板状部材であり、約７００ｎｍ以下の波長の可視光線を吸収除去することができる。

上記のような赤外線センサ用カメラモジュールの可視光カットフィルタは当該フィルタによる吸収除去の対象となる光線の波長選択の自由度が少なく、また可視光線と赤外線の境界帯域である約７００ｎｍないし９００ｎｍの波長の近赤外線を十分に吸収除去することができない。このため、赤外線センサが当該約７００ｎｍないし９００ｎｍの波長の近赤外線を検出することにより誤作動する場合があるという問題点がある。

さらに、赤外線は近赤外線から遠赤外線まで様々な波長を有する赤外線が存在するが、上記のような可視光カットフィルタでは特定の波長範囲の赤外線のみを透過することができないという問題点がある。このような問題点を解決するために誘電体によるバンドパスフィルタを用いることが考えられる。このバンドパスフィルタはＳｉＯ_２等の低屈折材料による皮膜とＴｉＯ_２等の高屈折材料による皮膜とを交互に重ね合わせた多層膜により形成（成膜）することができる。しかし、このバンドパスフィルタは５０層にも及ぶ多数の皮膜の特性をそれぞれ算出し、さらに一の皮膜の特性を他の皮膜の特性により補完するように設計していかなければならないため、バンドパス帯域を変更する場合には再設計が必要となる。従って、このようなバンドパスフィルタを用いると設計コストや製造コストの上昇を招くという問題点がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、近赤外線を効率的に吸収除去し、設計コストや製造コストの低廉化を図ることができる赤外線センサ用カメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、赤外線センサ用カメラモジュールの光学系を構成するレンズと、赤外線センサ用カメラモジュールの本体を構成するハウジングと、前記ハウジングに固定されている基板に搭載されている赤外線検出素子とを有する赤外線センサ用カメラモジュールであって、前記赤外線センサ用カメラモジュールは、可視光カットフィルタと、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタとを有し、前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタは互いに離間して配設されていることを特徴とする。

さらに本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタが透明基板の表裏面にそれぞれ形成されていることが好ましい。

さらに本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、前記可視光カットフィルタが前記レンズの外側に設けられ、前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとを有する前記透明基板が前記レンズと前記赤外線検出素子との間に設けられていることが好ましい。

さらに本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、前記第１光学フィルタを第１透明基板の表面に形成し、前記第２光学フィルタを第２透明基板の表面に形成し、前記第１透明基板と前記第２透明基板が前記可視光カットフィルタの両面にそれぞれ接着されていることが好ましい。

さらに本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、前記可視光カットフィルタが可視光カット樹脂であり、前記第１光学フィルタを第１透明基板の表面に形成し、前記第２光学フィルタを第２透明基板に形成し、前記第１透明基板と前記第２透明基板とが前記可視光カットフィルタである可視光カット樹脂により接着されていることが好ましい。

請求項１記載の本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、可視光カットフィルタと、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタとを有し、第１光学フィルタと第２フィルタは互いに離間して配設されていることを特徴とする。第１光学フィルタと第２光学フィルタをそれぞれ独立させてバンドパスフィルタを構成することにより、当該バンドパスフィルタの設計が非常に容易となる。即ち、第１光学フィルタと第２光学フィルタは互いに離間して配設されているため、干渉を排除するための補完設計を行う必要がないからである。さらに、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタとを独立して設計することができるため、例えば、他の第１光学フィルタや他の第２光学フィルタと適宜組み合せることにより、バンドパスフィルタ全体を再設計することなくバンドパス帯域の広狭やバンドパス帯域のシフトを容易に実現することができる。従って、バンドパスフィルタの設計や製造が容易となり赤外線センサ用カメラモジュールの設計及び製造コストの低廉化を図ることができる。

請求項２記載の本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、第１光学フィルタと第２光学フィルタが透明基板の表裏面にそれぞれ形成されている。このため第１光学フィルタと第２光学フィルタをそれぞれ独立させてバンドパスフィルタを構成した場合においても、バンドパスフィルタは一枚の光学フィルタ部材としてのスペースしか要せず、赤外線センサ用カメラモジュールの大型化を防止することができる。

請求項３記載の本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、可視光カットフィルタがレンズの外側に設けられ、第１光学フィルタと第２光学フィルタを有する透明基板はレンズと赤外線検出素子との間に設けられている。比較的安価な可視光カットフィルタをレンズの外側に配置し、比較的高価な透明基板をハウジング内部に収容することができるため、赤外線センサ用カメラモジュールの全体のスペースを有効に活用することができ赤外線センサ用カメラモジュールの小型化を達成することができる。

請求項４記載の本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、第１光学フィルタを第１透明基板の表面に形成し、第２光学フィルタを第２透明基板の表面に形成し、この第１透明基板と第２透明基板とが可視光カットフィルタの両面にそれぞれ接着されている。この場合、可視光カットフィルタと第１光学フィルタと第２光学フィルタとを一枚の光学フィルタ部材として構成することができ、赤外線センサ用カメラモジュールの小型化を達成することができる。

請求項５記載の本発明に係る赤外線センサ用カメラモジュールは、第１光学フィルタを第１透明基板の表面に形成し、第２光学フィルタを第２透明基板に形成し、この第１透明基板と前記第２透明基板とが可視光カット樹脂により接着されている。従って、可視光カットフィルタと第１光学フィルタと第２光学フィルタとを一枚の光学フィルタ部材として構成することができる。このため赤外線センサ用カメラモジュールの小型化を達成することができる。

以下、添付図面である図１ないし図５を参照しつつ本発明に係る実施形態の赤外線センサ用カメラモジュール１について詳細に説明する。

図１は本実施形態の赤外線センサ用カメラモジュール１の断面図である。このカメラモジュール１は、カメラモジュール１の光学系を構成するレンズ２１、２２と、レンズ２１、２２を支持するバレル２と、バレル２を支持するホルダ３と、ホルダ３を支持するベース４と、ベース４に固定されている基板５と、基板５に搭載された赤外線検出素子６とを有する。上記バレル２、ホルダ３、及びベース４は、この赤外線センサ用カメラモジュール１の本体であるハウジングを構成している。そして可視光を吸収除去する可視光カットフィルタ７と、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタ８ａと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタ８ｂとを有している。

バレル２は射出成型された合成樹脂製の円筒状部材であり、レンズ２１、２２を収容している。

レンズ２１、２２はカメラモジュール１の光学系を構成するレンズであり、バレル２の円筒状内部空間内の周壁面等に密接して配設されている。なお、本実施形態においてレンズ群は２枚構成となっているが、他の構成のレンズ群を収容することも可能である。

ホルダ３はバレル２を支持する円筒状の部材であり、バレル２の外周面とホルダ３の内周面とは接着されている。

ホルダ３は円筒状の部材であり、その底面はベース４の上面に接着されている。
ベース４は四角形形状の枠体状部材であり、その中央部において後述するバンドパスフィルタ８が支持されている。

ベース４の底面には基板５の上面が接着されており、この基板５の上面にはＣＭＯＳセンサである赤外線検出素子６が実装されている。

レンズ２１の外側には可視光カットフィルタ７が配設されている。この可視光カットフィルタは樹脂製の板状部材であり、図２に示すように約７００ｎｍ以下の波長の可視光線を吸収除去することができる。

ベース４の内部中央にはバンドパスフィルタ８が配設されている。そして、このバンドパスフィルタ８はレンズ２２と赤外線検出素子６との間に設けられている。バンドパスフィルタ８は、第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂと透明基板であるガラス基板８ｃとから構成されている。第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタは、ＳｉＯ_２等の低屈折材料による皮膜とＴｉＯ_２やＴａ_２Ｏ_５等の高屈折材料による皮膜とを交互に重ね合わせた多層膜であり、ガラス基板８ｃの表裏面にそれぞれ形成されている。本実施形態において、第１光学フィルタ８ａは２６層の多層膜から構成され、また第２光学フィルタ８ｂは２０層の多層膜から構成されている。なお、ガラス基板８ｃは光学ガラスであり、透明樹脂板に代えることも可能である。

第１光学フィルタ８ａは、図３に示すように、約７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長の赤外光線を吸収除去することができる。また、第２光学フィルタ８ｂは、図４に示すように、約１０００ｎｍ以上の波長の赤外光線を吸収除去することができる。

以下、本実施形態の作用効果を説明する。
赤外線センサ用カメラモジュール１への入射光は、最初に可視光カットフィルタ７によって約７００ｎｍ以下の波長の可視光線が吸収除去される。可視光カットフィルタ７の透過光線はレンズ２１とレンズ２２を順に通過した後、ガラス基板８ｃの表面に形成されている第１光学フィルタ８ａに入射する。第１光学フィルタ８ａはこの入射光から約７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長の赤外光線を吸収除去する。このため第１光学フィルタ８ａの透過光は約９００ｎｍ以上の波長の赤外光線となる。この第１光学フィルタ８ａの透過光は、ガラス基板８ｃを通過した後、ガラス基板８ｃの裏面に形成されている第２光学フィルタ８ｂに入射する。第２光学フィルタ８ｂは入射光から約１０００ｎｍ以上の波長の赤外光線を吸収除去する。このため第２光学フィルタ８ｂの透過光は、図５に示すように、約９００ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下の波長の赤外光線になる。最後に第２光学フィルタ８ｂの透過光は赤外線検出素子６に入射する。

本実施形態のカメラモジュール１は、可視光カットフィルタ７と、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタ８ａと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタ８ｂとを有し、第１光学フィルタと第２フィルタは互いに離間して配設されている。第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂをそれぞれ独立させてバンドパスフィルタ８を構成することにより、当該バンドパスフィルタ８の設計が非常に容易となる。即ち、第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂはガラス基板８ｃの表裏面に形成されており、互いに離間して配設されているため干渉を排除するための補完設計を行う必要がないからである。本実施形態における第１光学フィルタ８ａは２６層の多層膜から構成され、第２光学フィルタ８ｂは２０層の多層膜から構成されているが、同様の性能を有する単一多層膜の光学フィルタを設計すると５０層を超える多層膜が必要となり、またその設計は非常に複雑であり困難を極める。

さらに、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタ８ａと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタ８ｂとを独立して設計することができるため、例えば、以下に説明するような他の第１光学フィルタ８ｄや他の第２光学フィルタ８ｅと適宜組み合せることにより、バンドパスフィルタ８全体を再設計することなくバンドパス帯域の広狭やシフトを容易に実現することができる。

他の第１光学フィルタ８ｄを約７００ｎｍ以上８５０ｎｍ以下の波長の赤外光線を吸収除去するように設計し、また他の第２光学フィルタ８ｅを約９５０ｎｍ以上の波長の赤外光線を吸収除去するように設計しておくと、第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｅを組み合せた場合、バンドパス帯域は約９００ｎｍ以上約９５０ｎｍ以下の波長の赤外光線となる。また第１光学フィルタ８ｄと第２光学フィルタ８ｂを組み合せた場合、バンドパス帯域は約８５０ｎｍ以上約１０００ｎｍ以下の波長の赤外光線となる。また第１光学フィルタ８ｄと第２光学フィルタ８ｅを組み合せた場合、バンドパス帯域は約８５０ｎｍ以上約９５０ｎｍ以下の波長の赤外光線となる。このよう近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタを数種類設計しておけば、第１光学フィルタと第２光学フィルタを適宜組み合せることにより容易にバンドパス帯域を設定することができる。バンドパスフィルタを単一の多層膜により設計する場合には、バンドパス帯域を変更するたびに、最初からバンドパスフィルタを再設計する必要がある。従って、本実施形態における赤外線センサ用カメラモジュール１のバンドパスフィルタ８の設計や製造が容易となり赤外線センサ用カメラモジュール１の設計及び製造コストの低廉化を図ることができる。

さらに、第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂがガラス基板８ｃの表裏面にそれぞれ形成されている。このため第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂをそれぞれ独立させてバンドパスフィルタ８を構成した場合においても、バンドパスフィルタ８は一枚のガラス基板８ｃのスペースしか要せず、赤外線センサ用カメラモジュール１の大型化を防止することができる。

さらに、可視光カットフィルタ７がレンズ２１の外側に設けられ、第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂを有するガラス基板８ｃはレンズ２２と赤外線検出素子６との間に設けられている。比較的安価な可視光カットフィルタ７をレンズの外側に配置し、比較的高価なガラス基板８ｃをハウジング内部に収容することができるため、赤外線センサ用カメラモジュール１の全体のスペースを有効に活用することができ赤外線センサ用カメラモジュール１の小型化を達成することができる。

さらに、赤外線センサ用カメラモジュール１の入射光は、可視光カットフィルタ７と第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂをどのような順序で透過してもよい。このため、例えば、第１光学フィルタを第１ガラス基板の表面に形成し、第２光学フィルタを第２ガラス基板に形成し、この第１ガラス基板と第２ガラス基板とを可視光カットフィルタ７の両面にそれぞれ接着することも可能である。この場合、可視光カットフィルタ７と第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂとを一枚の光学フィルタ部材として構成することができ、赤外線センサ用カメラモジュールの小型化を達成することができる。

また、本実施形態において可視光カットフィルタ７は樹脂製の板状部材であるが、この可視光カットフィルタを可視光カット樹脂に置き換えることも可能である。この場合、第１光学フィルタを第１ガラス基板の表面に形成し、第２光学フィルタを第２ガラス基板に形成し、この第１ガラス基板と前記第２ガラス基板とを可視光カット樹脂により接着することにより、可視光カットフィルタ７と第１光学フィルタ８ａと第２光学フィルタ８ｂとを一枚の光学フィルタ部材として構成することができる。このように構成することによっても赤外線センサ用カメラモジュールの小型化を達成することができる。

本発明に係る実施形態のカメラモジュール１の断面図である。図１に示すカメラモジュール１の可視光カットフィルタ７の波長対透過率を示すグラフ図である。図１に示すカメラモジュール１の第１光学フィルタ８ａの波長対透過率を示すグラフ図である。図１に示すカメラモジュール１の第２光学フィルタ８ｂの波長対透過率を示すグラフ図である。図１に示すカメラモジュール１の可視光カットフィルタ７、第１光学フィルタ８ａ、及び第２光学フィルタ８ｂを組み合せた場合の波長対透過率を示すグラフ図である。

符号の説明

１カメラモジュール
２バレル
２１２２レンズ
３ホルダ
４ベース
５基板
６赤外線検出素子
７可視光カットフィルタ
８バンドパスフィルタ
８ａ、８ｅ第１光学フィルタ
８ｂ、８ｄ第２光学フィルタ
８ｃガラス基板

Claims

赤外線センサ用カメラモジュールの光学系を構成するレンズと、
赤外線センサ用カメラモジュールの本体を構成するハウジングと、
前記ハウジングに固定されている基板に搭載されている赤外線検出素子とを有する赤外線センサ用カメラモジュールであって、
前記赤外線センサ用カメラモジュールは、可視光カットフィルタと、近赤外線帯域からバンドパス帯域よりも短波長の帯域に渡る赤外線を吸収除去する第１光学フィルタと、バンドパス帯域よりも長波長の赤外線を吸収除去する第２光学フィルタとを有し、
前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタは互いに離間して配設されていることを特徴とする赤外線センサ用カメラモジュール。
前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタは透明基板の表裏面にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ用カメラモジュール。
前記可視光カットフィルタは前記レンズの外側に設けられ、前記第１光学フィルタと前記第２光学フィルタとを有する前記透明基板は前記レンズと前記赤外線検出素子との間に設けられていることを特徴とする請求項２記載の赤外線センサ用カメラモジュール。
前記第１光学フィルタを第１透明基板の表面に形成し、前記第２光学フィルタを第２透明基板の表面に形成し、前記第１透明基板と前記第２透明基板を前記可視光カットフィルタの両面にそれぞれ接着したことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ用カメラモジュール。
前記可視光カットフィルタは可視光カット樹脂であり、前記第１光学フィルタを第１透明基板の表面に形成し、前記第２光学フィルタを第２透明基板に形成し、前記第１透明基板と前記第２透明基板とを前記可視光カットフィルタである可視光カット樹脂により接着したことを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ用カメラモジュール。