專利名稱：攝像元件單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具備攝像元件和紅外線截止濾波器的攝像元件單元。
背景技術：
攝像元件((XD或CMOS) —般會相對于電磁波的寬范圍的波長呈現高的RGB合計 相對靈敏度。因此，在對具備攝像元件的照相機模塊(力^， )同時入射可見 光和紅外光的情況下，由攝像元件所拍攝的圖像之顏色再現性就會惡化。因此，以往在具備攝像元件的照相機模塊中設置有紅外光截止濾波器，該紅外光 截止濾波器將400 600nm波長的可見光透過大致100 %、且將650nm左右波長的電磁波截 止大約50%、并將波長比700nm長的紅外線幾乎全部截止。另一方面，為了在夜間那樣可見光不充分的暗環境下對被攝體進行可靠的拍攝， 需要在利用紅外光的同時進行拍攝。但是，由于在設置上述那樣紅外線截止濾波器的情況 下，攝像元件的對大于600nm波長的相對靈敏度大幅度地下降，因此，在暗環境下即使在利 用紅外光的同時進行拍攝也不能對被攝體進行清晰的拍攝。作為用于解決這種問題的現有技術具有例如專利文獻1中公開的技術。該公報中 公開的照相機具備在攝像元件的拍攝面(也稱攝像面)的跟前位置(直前位置)和從拍 攝面的跟前位置退避的位置可移動的紅外線截止濾波器。該照相機在白天那樣可見光的光量充分的環境下使紅外線截止濾波器位于攝像 元件的跟前、在夜間那樣可見光的光量不充分的環境下使紅外線截止濾波器從攝像元件的 跟前退避，從而解決上述的問題。專利文獻1 實開平2-88851號公報但是，由于專利文獻1的方案需要用于使紅外線截止濾波器進退的構件，因此制 造成本高；而且，由于需要確保用于使紅外線截止濾波器退避的空間，因此照相機模塊大型 化。
發明內容
本發明是基于以上的問題而提出的，其目的在于，提供一種不導致結構復雜化和 高成本化、且不僅在可見光光量充分的環境下而即使在不充分的環境下也能夠對被攝體進 行清晰的拍攝之攝像元件單元。攝像元件的RGB合計相對靈敏度(攝像元件固有的相對靈敏度)在攝像元件制造 后不能變更，但是，通過在拍攝面上覆蓋紅外線截止濾波器而能夠調整攝像元件的實際相 對靈感度。本申請人通過對紅外線截止濾波器的透射率特性進行鉆研，將與600 900nm波 長的電磁波相對應的攝像元件的相對靈敏度設定在規定的范圍，發現了不僅將利用可見光 的拍攝的顏色再現性惡化抑制到最小限度、并且能夠進行利用紅外光的清晰(也稱鮮明) 拍攝。基于這種技術思想的本發明的攝像元件單元，所述攝像元件單元包括攝像元件，具備具有多個R像素、G像素以及B像素的拍攝面；和紅外線截止濾波器，被配置在該拍攝 面的跟前位置，其特征在于，按照由上述R像素、G像素以及B像素的固有靈敏度的合成值即 RGB合計相對靈敏度和由上述紅外線截止濾波器的透射率特性所決定的上述拍攝面的相對 靈敏度，相對于比600nm大的以下的各波長分別呈現以下的靈敏度的方式，設定了上述紅 外線截止濾波器的透射率特性。λ (波長單位nm)相對靈敏度 65077 士 1070062 士 1075044 士 780026 士 78507士59005士5根據其他的形態，本發明的攝像元件單元包括攝像元件，具備具有多個R像素、G 像素以及B像素的拍攝面；和紅外線截止濾波器，被配置在該拍攝面的跟前位置，其特征在 于，按照由上述R像素、G像素及B像素的固有靈敏度的合成值即RGB合計相對靈敏度和由 上述紅外線截止濾波器的透射率特性所決定的上述拍攝面的相對靈敏度，在電磁波的波長 取為橫軸、對各波長的所述相對靈敏度取為縱軸時，與650nm 900nm的各波長相對應的上 述相對靈敏度位于分別由連接下述Pl和P2的直線、連接P2和P4的直線、連接P4和P6的 直線、連接P6和P5的直線、連接P5和P3的直線以及連接P3和Pl的直線所包圍的范圍內 的方式，設定了上述紅外線截止濾波器的透射率特性。波長λ為650nm時的第一相對靈敏度Pl 87波長λ為650nm時的第二相對靈敏度P2 67波長λ為850nm時的第一相對靈敏度P3 12波長λ為850nm時的第二相對靈敏度P4 2波長λ為900nm時的第一相對靈敏度P5 10波長λ為900nm時的第二相對靈敏度P6 0任一形態的攝像元件單元也能被內置于車載照相機中。發明效果本發明的紅外線截止濾波器雖然相對于攝像元件不能移動，并還配置在攝像元件 的跟前，但是，不僅在白天那樣的可見光光量充分的環境下清晰地拍攝被攝體，而且在夜間 那樣的可見光光通量不充分的環境下也能對被攝體進行清晰地拍攝。而且，由于不需要使 紅外線截止濾波器相對于攝像元件移動，因此結構變得復雜、制造成本提高也就不存在。
圖1是本發明的一實施方式的照相機模塊的縱向剖面圖。圖2是表示電磁波的波長與攝像元件的相對靈敏度的對應關系之分光特性圖表。圖3的(a)是表示在實施例1中的與不同波長相對應的攝像元件固有的RGB合計 相對靈敏度之分光特性圖表，(b)是表示在同實施例中的紅外線截止濾波器透射率之分光 特性圖表，(c)是表示在同實施例中的安裝有紅外線截止濾波器后的攝像元件的相對靈敏度之分光特性圖表，(d)是將(a) (c)的各圖表歸納在一起之分光特性圖表。圖4是實施例2的與圖3同樣的分光特性圖表。
圖中10_照相機模塊，11-框架(水^夕■一)，12-采光孔，13、14-透鏡，15-隔離 件(^ 一寸)，16-中心孔，17-紅外線截止濾波器，18-攝像元件，19-拍攝面(也稱攝像 面)，20-基板，U-攝像元件單元。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的一實施方式進行說明。照相機模塊10是圖1所示的結構，能夠用作在省略了圖示的汽車上所搭載的車載 照相機、在房屋上所固定的監視照相機。以自身的軸線為中心的中空的旋轉體即框架11的軸線方向的一側的端部是完全 開口，在另一側的端部的中心部穿設有小直徑的采光孔12。在框架11的內部，將兩枚的透 鏡13、透鏡14及在中心部具有中心孔16的隔離件15在框架11的軸線方向重疊的狀態下 進行收納；在透鏡14和隔離件15之間紅外線截止濾波器(IRCF) 17以固定狀態被夾入。紅外線截止濾波器17是在由玻璃構成的濾波器基板的一側的面(前后均可)上 設置了對紅光的透射率低于對可見光的透射率的薄膜的層疊式(反射式)器件。該薄膜 是將由幾十到幾百nm的厚度構成的幾十枚之層按照折射率及厚度不同的層彼此相互重疊 的方式所蒸鍍的薄膜。而且，在紅外線截止濾波器17的濾波器基板的另一面上形成有對 400nm 900nm的電磁波之反射率是1 %以下的反射防止涂層(二一〒4 > V )。以往迄今 公知著通過適當選擇上述薄膜的各層之枚數(枚數)、厚度、折射率等而對紅外線截止濾波 器17賦予所希望透射率特性的設計方法。在框架11的上述一側的端部固定有在與攝像元件18(例如CXD或CMOS)電連 接的狀態下支撐攝像元件18的基板20，在攝像元件18的拍攝面19的表面上所固定的保 護玻璃(未圖示)和隔離件15的與透鏡14相反側之面接觸。拍攝面19具備由G(綠)、 B(藍)、R(紅)的任一個顏色的基色濾光器覆蓋的多個像素，且在光(電磁波)入射到各 像素時各像素就產生與所對應的濾波器相同顏色的色信號(電信號)。以上結構的照相機模塊10通過攝像元件18的拍攝面19接收穿過采光孔12、透鏡 13、透鏡14、紅外線截止濾波器17及中心孔16的來自被攝體的反射光，來進行被攝體像的 拍攝。另外，在照相機模塊10的結構部件中的紅外線截止濾波器17和攝像元件18是攝像 元件單元U的結構要件。攝像元件18的拍攝面19的各像素固有的靈敏度隨著電磁波的波長而不同，并通 過將拍攝面19的所有像素固有的靈敏度合成而得到RGB合計相對靈敏度。就紅外線截止濾波器17而言，通過適當選擇上述薄膜的各層之枚數、厚度、折射 率等，按照對400nm 650nm(或者650nm附近)波長的電磁波呈現極大的透射率(90%以 上)、并對大于650nm(或者650nm附近)波長的電磁波隨著波長的變長透射率逐漸地下降 的方式，設定其透射率特性。由于將具有這樣功能的紅外線截止濾波器17配置在攝像元件18的拍攝面19的 跟前，因此拍攝面19的實際靈敏度即相對靈敏度與RGB合計相對靈敏度不同。即，就拍攝面 19的相對靈敏度而言，關于400nm 650nm波長的電磁波其與RGB合計相對靈敏度相比幾乎沒變化，但關于650nm 900nm波長的電磁波其與RGB合計相對靈敏度相比就下降。具 體而言，如在橫軸上取電磁波的波長、在縱軸上取相對靈敏度的圖2的分光特性圖表中所 示，對應650nm 850nm的部分大致直線地向右側下降，在850 900nm中成為緩慢的斜度 (省略了對波長短于650nm的范圍以及比900nm長的范圍的情況)。對與650nm 900nm 波長相對應的部分進行的詳細說明為與該波長范圍相應的拍攝面19的相對靈敏度位于 分別由連接在波長λ為650nm時的第一相對靈敏度Pl (第一相對靈敏度為MAXIMUM、以下 相同)和在波長λ為650nm時的第二相對靈敏度Ρ2(第二相對靈敏度為MINIMUM、以下相 同)的直線、連接P2和在波長λ為850nm時的第二相對靈敏度Ρ4的直線、連接Ρ4和在波 長λ為900nm時的第二相對靈敏度P6的直線、連接P6和在波長λ為900nm時的第一相 對靈敏度P5的直線、連接P5和在波長λ為850nm時的第一相對靈敏度Ρ3的直線、連接Ρ3 和第一相對靈敏度Pl的直線所包圍的區域A內。而且，650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、 900nm的各波長和拍攝面19的相對靈敏度的關系成為如下(相對靈敏度由各波長的中央值 和從中央值偏離的允許偏離量(士)來表示)λ (波長單位nm) 相對靈敏度(a. u 任意單位)65077 士 10 70062 士 1075044士780026 士 78507士59005士5在拍攝面19的相對靈敏度比該范圍的數值低的情況下，由于對紅外光的靈敏度 降低，因此即使在夜間那樣可見光的光量不充分的環境下利用紅外光(包含于車輛照明或 房屋照明等的紅外光)進行拍攝，也不能由攝像元件18對被攝體進行鮮明的拍攝。另一方 面，在相對靈敏度比該范圍的數值大的情況下，由于即使在白天那樣可見光的光量充分的 環境下進行拍攝，攝像元件18也較大地受到紅外光(在太陽光線中所含的紅外光等)的 影響，因此所拍攝的圖像的顏色再現性就會惡化。例如，在以往的紅外線截止濾波器那樣將 650nm左右波長的電磁波截止大約50%且將波長比700nm長的紅外線幾乎全部截止的情況 下，即使在夜間那樣的可見光光量不充分的環境下利用紅外光而也不能由攝像元件18對 被攝體進行鮮明的拍攝。相對于此，在本實施方式中通過對紅外線截止濾波器17的透射率特性進行鉆研 而使得拍攝面19的相對靈敏度對于650nm 900nm波長滿足上述條件，因此不論將紅外線 截止濾波器17配置在攝像元件18的跟前的狀態與否且無論晝夜與否就能夠對被攝體進行 鮮明的拍攝。而且，不需要使紅外線截止濾波器17相對于攝像元件18進行移動，因此就不 會有照相機模塊10的結構復雜化且制造成本提高。另外，將紅外線截止濾波器17不設為上述那樣的層疊式(反射式)濾波器、而設 為例如含有五氧化磷和三氧化鈣等的所謂吸收式濾波器也可。另外，通過適當調整含有物 的種類、含有量等而對紅外線截止濾波器17賦予所希望的透射率特性的設計方法也從以 往迄今被公知。另外，紅外線截止濾波器17并非如上述那樣僅在單面形成上述薄膜、而在雙面上形成上述薄膜也可。而且，省略紅外線截止濾波器17的反射防止涂層而將紅外線截止濾波 器17的濾波器基板和攝像元件18的保護玻璃(未圖示)由與濾波器基板的折射率和保護 玻璃的折射率相對應的光學粘結劑進行粘結也可。而且，通過從紅外線截止濾波器17中省 略濾波器基板和反射防止涂層，而將紅外線截止濾波器17的上述薄膜施加到攝像元件18 的保護玻璃表面上也可。而且，在照相機模塊10中設置發射出波長為800 900nm的紅外光的紅外線光源 (例如紅外線LED)、且在夜間那樣的可見光光量不充分時從該紅外線光源朝向被攝體照射 紅外線也可。接下來，對本發明的實施例進行說明。(實施例1)實施例1的紅外線截止濾波器17的透射率特性和攝像元件18的RGB合成相對靈 敏度如圖3(a) (d)的圖表中所示。就攝像元件18的拍攝面19而言，其相對于稍微大于600nm波長的電磁波呈現最 高的RGB合計相對靈敏度，在是比該波長更長的波長時RGB合計相對靈敏度逐漸下降；并 且，其相對于830nm左右波長的電磁波再次呈現高的RGB合計相對靈敏度，在波長比830nm 長時RGB合計相對靈敏度再次下降。但是，在使紅外線截止濾波器17位于攝像元件18的跟前時的拍攝面19的相對靈 敏度，成為與RGB合計相對靈敏度不同的靈敏度。S卩，關于400nm 650nm的波長(可見 光)其與RGB合計相對靈敏度大致相同，但是，與650nm 900nm相對應的部分就大致直線 地向右側下降(省略了圖示，對比900nm長的波長的透射率大致為零)。如此，由于實施例1的拍攝面19相對于400nm 600nm波長的電磁波(可見光) 呈現高的相對靈敏度，因此在白天那樣的可見光光量充分的環境下能夠對被攝體進行鮮明 的拍攝。另外，在夜間那樣的可見光光量不充分的環境下通過利用紅外光就能夠對被攝體 進行鮮明的拍攝。(實施例2)接著，對實施例2進行說明。實施例2的紅外線截止濾波器17的透射率特性和攝像元件18的RGB合成相對靈 敏度如圖4圖表中所示。
就攝像元件18的拍攝面19而言，相對于SOOnm左右的波長呈現最高的RGB合計 相對靈敏度，在比其更長的波長時RGB合計相對靈敏度逐漸地下降。另一方面，在使紅外線截止濾波器17位于攝像元件18的跟前時的拍攝面19的相 對靈敏度，關于400nm 650nm的波長(可見光)其與RGB合計相對靈敏度大致相同，但是， 與650nm 900nm相對應的部分就大致直線地向右側下降(省略了圖示，對比900nm長的 波長的透射率大致為零)。如此，由于實施例2的拍攝面19相對于400nm 600nm波長的電磁波(可見光) 呈現高的相對靈敏度，因此在白天那樣的可見光光量充分的環境下能夠對被攝體進行鮮明 的拍攝。另外，在夜間那樣的可見光光量不充分的環境下通過利用紅外光就能夠對被攝體 進行鮮明的拍攝。
權利要求
一種攝像元件單元，包括攝像元件，具備具有多個R像素、G像素及B像素的拍攝面；和紅外線截止濾波器，被配置在該拍攝面的跟前位置，所述攝像元件單元，其特征在于，按照由所述R像素、G像素及B像素的固有靈敏度的合成值即RGB合計相對靈敏度、和由所述紅外線截止濾波器的透射率特性所決定的所述拍攝面的相對靈敏度，相對于比600nm大的以下的各波長分別呈現以下的靈敏度的方式，設定了所述紅外線截止濾波器的透射率特性，其中，波長λ的單位是nm，λ 相對靈敏度65077±1070062±1075044±780026±78507±59005±5。
2.—-種攝像元件單元，包括攝像元件，具備具有多個R像素、G像素及B像素的拍攝面；和 紅外線截止濾波器，被配置在該拍攝面的跟前位置， 所述攝像元件單元，其特征在于，按照由所述R像素、G像素及B像素的固有靈敏度的合成值即RGB合計相對靈敏度、和 由所述紅外線截止濾波器的透射率特性所決定的所述拍攝面的相對靈敏度，在電磁波的波 長取為橫軸、對各波長的所述相對靈敏度取為縱軸時，與650nm 900nm的各波長相對應的 所述相對靈敏度位于分別由連接下述P1和P2的直線、連接P2和P4的直線、連接P4和P6 的直線、連接P6和P5的直線、連接P5和P3的直線以及連接P3和P1的直線所包圍的范圍 內的方式，設定了所述紅外線截止濾波器的透射率特性， 當波長、為650nm時的第一相對靈敏度P1 87 當波長、為650nm時的第二相對靈敏度P2 67 當波長、為850nm時的第一相對靈敏度P3 12 當波長入為850nm時的第二相對靈敏度P4 2 當波長入為900nm時的第一相對靈敏度P5 10 當波長入為900nm時的第二相對靈敏度P6 :0。
3.根據權利要求1或2中所述的攝像元件單元，其中， 所述攝像元件單元是在車載照相機中所內置的攝像元件單元。
全文摘要
本發明提供一種攝像元件單元，該攝像元件單元不會導致結構復雜化和高成本化、且不僅在可見光光量充分的環境下而即使在不充分的環境下也可對被攝體進行鮮明的攝像。按照由攝像元件(18)的R像素、G像素及B像素的固有靈敏度的合成值即RGB合計相對靈敏度和由紅外線截止濾波器(17)的透射率特性所決定的拍攝面(19)的相對靈敏度呈現以下靈敏度的方式，設定紅外線截止濾波器的透射率特性。即λ(波長單位nm)650相對靈敏度77±10；λ700相對靈敏度62±10；λ750相對靈敏度44±7；λ800相對靈敏度26±7；λ850相對靈敏度7±5；λ900相對靈敏度5±5。
文檔編號H04N5/225GK101872034SQ20101017009
公開日2010年10月27日 申請日期2010年4月21日 優先權日2009年4月23日
發明者古澤弘文, 大槻素比古 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社