具有图像传感器和热红外传感器的图像捕获装置以及具有图像捕获装置的机动车辆

摘要

本发明涉及一种用于机动车辆的图像捕获装置(1)，包括图像传感器(2)以及热红外传感器(3)，该图像传感器被形成用于捕获在可见光谱范围的光，且用于提供光成像图像数据，该热红外传感器被形成用于捕获远红外范围的热辐射，且用于提供热成像图像数据，其中，图像传感器(2)和热红外传感器(3)集成在共用芯片封装(4)中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的图像捕获装置，其包括图像传感器和热红外传感器。图像传感器被形成用于捕获在可见光谱范围内的光，且提供光成像图像数据。红外传感器则被形成用于捕获远红外范围的热辐射，以及用于提供热成像图像数据。另外，本发明涉及一种机动车辆，具有这样的图像捕获装置。

背景技术

用于机动车辆的前摄像头已经存在于现有技术中。这样的前摄像头通常在高级驾驶员辅助系统中用于各种应用，诸如例如用于LDW(道路偏离警告)应用、用于ACC(适应性巡航控制)应用、用于AEC(自动紧急控制)应用等。通常，前摄像头包括颜色敏感图像传感器(例如CMOS)，其能够捕获可见光谱范围内的光，且由此提供光成像图像数据。在此，前摄像头典型地布置在风挡后面，从而可见光通过风挡捕获。通常，前摄像头具有VGA分辨率或1.3百万像素的分辨率。

此外，夜视摄像头也用在机动车辆中，其具有能够检测远红外范围的热辐射的热红外传感器。因为风挡的材料衰减红外辐射，这样的夜视摄像头布置在车辆内部之外，例如在前保险杠等上。这样的红外传感器典型地具有QVGA分辨率。由于所使用的MEMS传感器和所需的真空隔离，与具有传统CMOS图像传感器的前摄像头相比，夜视摄像头相对昂贵。

具有包括传统图像传感器的前摄像头以及具有包括热红外传感器的夜视摄像头的机动车辆例如由文献US 7 786 898已知。前摄像头在机动车辆的内部布置在风挡上，而夜视摄像头布置在内部之外。

DE 10 2013 000 260 A1描述了两个不同图像传感器，它们对不同光谱范围敏感。这些图像传感器彼此邻近布置。如果传统的前摄像头以及夜视摄像头被使用，由此光成像图像以及热成像图像可彼此组合。由此，可提供基于 热成像图像数据和光成像图像数据二者的图像。但是，两个单独的摄像头的使用已经被证明是相对不利的，因为两个不同的部件不得不安装在机动车辆中。一方面，这增加机动车辆的制造成本；另一方面，两个单独的摄像头还需要相对大的安装空间，这仅以受限的方式在机动车辆中获得。但是，关键的缺点在于，提供诸如立体图像的组合图像的可能性受到限制，这是由于摄像头的不同布置——一方面在内部之外，另一方面在内部中。

发明内容

本发明的目的是提供一种开始提到类型的图像捕获装置，其相对于现有技术被改善，以及提供一种具有这样的图像捕获装置的机动车辆。

根据本发明，该目的通过具有根据各独立权利要求的特征的图像捕获装置以及机动车辆解决。本发明的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的主题。

根据本发明的图像捕获装置被设想用于安装在机动车辆上和/或机动车辆中，且包括图像传感器以及热红外传感器。图像传感器被形成用于捕获在可见(对于人类)光谱范围的光，且提供光成像图像数据。热红外传感器是不同于图像传感器的传感器，其被形成用于捕获远红外范围的热辐射(特别地以大于3μm的波长)，且用于提供热成像图像数据。根据本发明，图像传感器和热红外传感器集成在共用芯片封装中。

根据本发明，图像传感器和热红外传感器由此借助芯片封装被共同包封。由此，图像捕获装置以与芯片封装为单个部件的形式设置，电连接元件从芯片封装凸伸，经由该电连接元件，图像数据可被输出，且经由该电连接元件，一体的图像捕获装置可例如联接至电路板。图像传感器和热红外传感器由此相邻布置和以距彼此的已知距离布置，由此可还在没有很大努力地情况下提供被组合的图像，其基于热成像图像数据和光成像图像输出二者。例如，由此可以提供立体图像。另外，两个单独的摄像头不再必须安装在机动车辆上，而现在仅需要安装单个部件，由此，可一方面节省可贵的安装空间、另一方面节省成本。图像捕获装置可例如安装在车辆前部，例如在前保险杠上。

优选地，CSP(芯片规模封装)或TSV(硅通孔)封装用作共用的芯片封装。由此，可使用标准化的封装类型，其也还用于半导体电路。

被证明特别有利的是，图像传感器和热红外传感器在芯片封装内布置在共用基板上。这还进一步改善图像捕获装置的集成密度。由此，图像捕获装置可特别紧凑地设置。两个传感器在共用基板上的布置还具有优势：两个图像传感器因此非常靠近彼此地布置，且由此可避免不期望有的光学效果。

优选地，图像传感器和红外传感器具有相应的捕获侧，可见光和热辐射分别经由相应的捕获侧被捕获。这意味着图像传感器具有捕获侧，经由该捕获侧，可见光被捕获，以及热红外传感器也具有捕获侧，经由该捕获侧，热辐射被捕获。在此，图像传感器和红外传感器布置在共用基板上，使得捕获侧面向基板。在此，共用基板可由可透过可见光和热辐射二者的材料形成。材料可包括玻璃和/或陶瓷。可见光和热辐射的捕获由此通过共用基板实现。传感器的这样的布置具有优势：微透镜可例如被设置在基板的相反侧。

优选地，电接触垫被设置在共用基板上，图像传感器和红外传感器电联接至电接触垫，用于传送相应的图像数据。这些接触垫可联接至相应的连接元件，所述连接元件从芯片封装凸伸，且用于将图像捕获装置连接至单独的电路板。优选地，用于图像传感器和/或热红外传感器的至少一个微透镜，特别是WLO(晶圆级光学器件)，集成在芯片封装中。这样的微透镜比传统透镜紧凑得多，使得图像捕获装置的高度与传统摄像头相比能够减少。由此，不必使用与图像捕获装置分立的进一步光学元件。

在此，优选地设置，至少一个微透镜，特别是WLO，分别集成在芯片封装中，用于图像传感器和用于热红外传感器二者。在此，微透镜可布置在共用基板的背离图像传感器和红外传感器的那侧。

图像传感器可例如是CMOS传感器或CCD传感器。

另外，本发明涉及一种机动车辆，特别地是小客车，其具有根据本发明的图像捕获装置。

本发明的进一步特征由权利要求、附图和附图的说明体现。以上在说明书中提到的全部特征和特征组合以及以下在附图说明和/或单独在附图中所示的特征和特征组合不仅用于分别示出的组合，还用在其他组合或单独使用。

附图说明

现在，将基于优选实施例以及还参考附图详细地解释本发明。

这其中显示：

图1以示意性图示显示了根据本发明实施例的图像捕获装置的截面图；以及

图2以示意性图示显示了具有图像传感器和热红外传感器的基板的顶视图。

具体实施方式

图1所示的图像捕获装置1被形成用于在机动车辆中使用。图像捕获装置1可例如安装在车辆前部，例如在前保险杠上。图像捕获装置1包括图像传感器2以及热红外传感器3，它们容纳在共用的芯片封装4中。图像传感器2例如是CMOS传感器或CCD传感器。图像传感器2可捕获可见光谱范围的光(具有例如300nm至900nm的波长)，且取决于被捕获的可见光来提供光成像图像数据。相对地，热红外传感器3被形成为捕获远红外范围的热辐射(具有例如3μm至15μm的波长)，且取决于被捕获的热辐射来提供热成像图像数据。

在实施例中，共用的芯片封装4是CSP(芯片规模封装，Chip Scale Package)或TSV(硅通孔，Through-Silicon Via)封装。共用基板5被提供用于图像传感器2和红外传感器3，其可透过可见光和红外辐射二者。共用基板5展现用于图像传感器2和红外传感器3的载体。陶瓷和/或玻璃可用作基板5的材料。

图像传感器2和红外传感器3布置在基板5的后侧6上。图像传感器2和红外传感器3具有相应的捕获侧13、14，可见光和热辐射分别经由相应的捕获侧被捕获。捕获侧13、14面向基板5，且特别地邻接后侧6。

根据本发明实施例，后侧6和图像传感器2以及红外传感器3的顶视图在图2中以示意性的方式示出，且没有按照尺寸比例。如图2所示，电接触垫7可布置在基板5上，一方面图像传感器2和另一方面红外传感器3电联接至其。连接元件(未示出)可还联接至这些接触垫7，其从芯片封装4凸伸，且图像数据可经由其被输出。

再次参考图1，用于图像传感器2和红外传感器3二者的微透镜8、9集成在芯片封装4中。微透镜8、9是WLO(晶圆级光学器件)元件。这些 微透镜8、9布置在基板5的前侧10上，其背离传感器2、3。可见光通过基板5的材料以及通过微透镜8经由图像传感器2的捕获侧13被捕获，其中，入射光的方向在图1中被11指示。相应地，红外传感器3还经由捕获侧14并通过基板5的材料以及通过微透镜9捕获热辐射，其中，热辐射的入射方向通过12被指示。

在图1中，示出两层微透镜8、9。但是，层数可以是任意的，且在1至例如4的值的范围内。在此，微透镜8由特别适于可见光的材料形成。

相应地，微透镜9由特别为热辐射设想的材料制成。