CN108061928A - 设置有具有蛾眼结构的透镜的成像设备 - Google Patents

Abstract

提供了安装在车辆上的成像设备。所述成像设备包括成像元件、多个透明构件以及壳体。所述成像元件被配置成捕获对象并输出对象的图像信号。所述多个透明构件包括至少一个透镜并且被布置在到达成像元件的光的光传输路径上。所述壳体被构造成保持成像元件和所述多个透明构件。此外，成像设备设置有布置在所述多个透明构件中的至少一个表面上的蛾眼结构。

Description

设置有具有蛾眼结构的透镜的成像设备

技术领域

本公开内容涉及捕获对象的成像设备。更特别地，本公开内容涉及设置有具有蛾眼结构的透镜的成像设备。

背景技术

根据使用多个透镜的成像设备，需要减少可能由于透镜之间的光反射而产生的鬼影和眩光，以便提高捕获的图像的质量。在这方面，JP-A-2005-301172公开了其中将低反射涂层应用于透镜的技术。

然而，抗反射涂层不足以抑制反射，从而使得鬼影和眩光不能够被充分降低。在成像设备安装在车辆上的情况下，不得不捕获具有鬼影和眩光的源的区域，所述源例如为阳光、迎面而来的车辆的头灯、前车的尾灯以及路灯。因此，出现图像质量可能会降低的问题。

发明内容

本公开内容提供了一种提高捕获的图像的质量的技术。

根据本公开内容的第一方面，提供了一种安装在车辆上的成像设备，其包括成像元件、多个透明构件以及壳体。所述成像元件被配置成捕获对象并输出对象的图像信号。所述多个透明构件包括至少一个透镜并且被布置在到达成像元件的光的光传输路径上。所述壳体被构造成保持成像元件和所述多个透明构件。此外，成像设备设置有布置在所述多个透明构件中的至少一个表面上的蛾眼结构。

根据如此进行配置的配置，蛾眼结构可以抑制在透明构件的表面上的光反射。因此，可以提高由成像元件输出的图像信号所指示的捕获图像的质量，使得鬼影和眩光显著减少。

根据本公开内容的第二方面，提供了一种成像设备，其包括：成像元件、至少一个透镜、至少筒或间隙环、以及壳体。所述成像元件被配置成捕获对象并输出对象的图像信号。上述至少一个透镜被布置在到达成像元件的光的光传输路径上。所述壳体被构造成保持成像元件、至少一个透镜以及筒和间隙环。成像设备在至少筒或间隙环的内表面上具有蛾眼结构。

根据上述配置，通过使用蛾眼结构，可以抑制在筒或间隙环中至少一者的内表面上的光反射。因此，可以提高由成像元件输出的图像信号所指示的捕获图像的质量，使得鬼影和眩光显著减少。

应当注意的是，本部分和权利要求书中的加括号的附图标记指示与稍后描述的实施方式中的特定装置的对应关系，并不限制本公开内容的技术范围。

附图说明

在附图中，

图1是示出根据本公开内容的实施方式的总体成像设备的截面图；

图2是示出成像设备的前部中的上部的截面图；

图3是示出整个成像设备的截面图，其中示意性地示出到达成像元件的光的路径；

图4是示出成像设备的前部中的上部的截面图；

图5是示出透镜的示例构造的示意性侧视图；

图6是示出透镜的示例构造的示意性侧视图；

图7是示出成像设备的前部中的上部的截面图；以及

图8是示出形成透镜的方法的侧视图。

具体实施方式

将参照附图来描述本公开内容的实施方式。

[1.实施方式]

[1-1.总体配置]

图1示出的成像设备1被用作为安装在车辆上，例如安装在卡车和有轨车辆上。在以下描述中，前向被定义为对象相对于成像设备1存在的方向，而后向被定义为成像设备1相对于对象存在的方向。这些前向和后向仅出于便利性而使用，并且不限制成像设备1的使用或配置。

成像设备1设置有成像元件11、第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24、第五透镜25、IR截止滤光器26以及盖玻璃27。另外，成像设备1包括第一间隙环31、第二间隙环32、第三间隙环33、保持器16以及壳体12。成像元件11被配置成捕获对象并输出表示对象的图像的图像信号。第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24、第五透镜25、IR截止滤光器26以及盖玻璃27被布置在到达成像元件11的光的光传输路径上。第一间隙环31、第二间隙环32、第三间隙环33、保持器16以及壳体12被布置成包围到达成像元件11的光的光传输路径。

上述光传输路径指的是下述区域，通过该区域，光从对象到达成像元件11。成像元件11安装在电子电路板13上。上述盖玻璃27布置在成像元件11的前表面上。

上述多个透镜和多个间隙环附接至透镜筒14。在透镜筒14中，从成像设备1的前侧依次布置第一透镜21、第一间隙环31、第二透镜22、第二间隙环32、第三透镜23、第四透镜24、第三间隙环33以及第五透镜25。这些部件由从透镜筒14的前侧附接至透镜筒14的透镜盖15和从透镜筒14的后侧附接至透镜筒14的保持器16固定。保持器16与筒相对应。

第一透镜21被构造为凹入式弯月形透镜，其前表面的曲率比后表面的曲率小。第二透镜22被构造为在前侧具有弯曲表面的平凸透镜。第三透镜23被构造为在后侧具有弯曲表面的平凹透镜。第四透镜24被构造为双凸透镜，其前表面的曲率比前表面的曲率小。第五透镜25被构造为双凸透镜，其前表面的曲率比前表面的曲率大。

IR截止滤光器26是平板状滤光器。盖玻璃27是平板状玻璃。应当注意的是，上述每个透镜、IR截止滤光器26以及盖玻璃27的前表面用作光从之进入其内部的入射表面，而后表面用作光从之朝向外部出射的出射表面。

壳体12保持电子电路板13和透镜筒14，从而保持上述透镜、间隙环、保持器16以及成像元件11。壳体12将IR截止滤光器26保持在第五透镜25与盖玻璃27之间。

应当注意的是，每个透镜、IR截止滤光器26以及盖玻璃27对应于透明构件。在以下描述中，这些部件中的每个简称为透明构件。成像设备1在上述透明构件中的至少一个表面上具有蛾眼结构。蛾眼结构具有多个突起，其中，每个突起具有比从380nm至780nm的范围的可见光的波长短的尺寸。所述突起以预定间隔布置，其中每个间隔大于等于100nm并且小于250nm，并且每个突起具有小于250nm的高度。因此，上述突起在宏观上相对于入射光逐渐产生折射率变化，从而可以减少光的反射。

在下文中，将描述成像设备1中的蛾眼结构的布置。图1至图8中示意性地示出了蛾眼结构。换言之，其他元件和结构或形状之间的比率未被精确地示出。

[1-2.蛾眼结构的布置]

将例示蛾眼结构的布置的示例。对于成像设备1，如下所述，蛾眼结构不必要设置在能够布置蛾眼结构的所有对象中，但是至少一个对象可以具有蛾眼结构。蛾眼结构可以形成在对象的整个表面或形成在对象的表面的一部分上。

<平面上的蛾眼结构的布置>

在上述多个透明构件中，在至少入射表面或出射表面上具有平面形状的平面部分的透明构件中，可以在平面部分的至少一部分上布置蛾眼结构。

例如，如图1所示，蛾眼结构41可以布置在例如IR截止滤光器26的入射表面和出射表面、盖玻璃27的入射表面上。蛾眼结构可以形成在透明构件的两个表面或一个表面上。由于第二透镜22的出射表面或第三透镜23的入射表面是平的表面，因此蛾眼结构可以形成在这些表面上。

当在透明构件的平面部分上形成蛾眼结构时，蛾眼结构可以容易地形成。这是因为，在蛾眼结构与透明构件的本体是分离地制备并安装到本体的情况下，当本体的安装面具有平面形状时，蛾眼结构可以被容易地安装。例如，通过使用其上形成有蛾眼结构的片材并将该片材附接至平的表面，可以制造出具有蛾眼结构的透明构件。

另外，在蛾眼结构集成至透明构件的本体的情况下，由于蛾眼结构的突起在同一方向上延伸，因此蛾眼结构可以容易地形成。

<弯曲表面上的蛾眼结构的布置>

蛾眼结构可以布置在上述透镜的每个表面上。其上布置蛾眼结构的弯曲表面可以基于膨胀度和收缩度来适当地设计，所述膨胀度和收缩度取决于透镜材料和形成透镜时的温度而变化。

具体地，如图2所示，蛾眼结构42可以布置在第一透镜21的入射表面21a上。相比于蛾眼结构被布置在具有相对较大的曲率的透镜的表面上的情况，当蛾眼结构被布置在具有相对较小的曲率的表面上时，蛾眼结构可以容易地形成。这是因为如上所述，蛾眼结构可以容易地形成在平的表面上。

<在相对的平面上的蛾眼结构的布置>

可以将蛾眼结构布置在上述多个透明构件中满足以下条件的表面上。

(i)在布置在光通过的方向上的相邻的两个透明构件中彼此面对的两个表面

(ii)相邻的两个表面的每个表面具有平面形状

(iii)相邻两个表面是平行的

根据实施方式，如图2所示，第二透镜22的出射表面22a和第三透镜23的入射表面23a满足上述条件，并且蛾眼结构43形成在入射表面23a上。

通常，满足上述条件的表面可能在成像设备中引起眩光反射。因此，由于这些表面设置有蛾眼结构，可以防止产生眩光。

<光传输路径的一部分上的蛾眼结构的布置>

在上述透明构件的表面中，蛾眼结构可以被布置在光被传输并到达成像元件11的光传输路径的至少一部分上。

如图3所示，在透明构件的表面中，蛾眼结构44可以布置在指示光传输路径的上边缘的路径51与指示光传输路径的下边缘的路径52之间限定的区域中，其中，光传输经过所述区域，以到达允许成像设备11捕获图像的区域。在图3的示例中，蛾眼结构44形成在以下区域上：作为第二透镜22的入射表面的一部分的区域22c、作为第二透镜22的出射表面的一部分的区域22d以及作为第五透镜25a的一部分的区域25a。

因此，在没有光经过的部分上没有蛾眼结构形成，从而可以防止形成蛾眼结构时的物理影响降低，例如防止传输构件表面的强度降低，并且可以降低制造成本。

蛾眼结构可以布置在光经过的区域，或者可以布置在没有光经过的区域。

<不存在透镜盖和间隙环的部分中的蛾眼结构的布置>

如图4所示，第一透镜21的入射表面21a的一部分与透镜盖15接触。在第一透镜21中，蛾眼结构45可以布置在未与透镜盖15接触的部分中。第二透镜22的入射表面22b的一部分与第一间隙环31接触。在第二透镜22中，蛾眼结构45可以布置在未与第一间隙环31接触的部分中。

因此，蛾眼结构形成在未与透镜盖15或第一间隙环31接触的部分中，从而可以抑制形成蛾眼结构时的物理影响，例如透镜的安装精确度的降低，并且还可以降低制造成本。

应当注意的是，蛾眼结构可以设置在未与透镜盖15和第一间隙环31接触的部分中，或者可以设置在与透镜盖15和第一间隙环31接触的部分中。

[1-3.具有蛾眼结构的透明构件的结构]

未具体限制具有蛾眼结构的透明构件的结构。其示例将被描述如下。

<由树脂等一体成型>

透镜可以用树脂形成，并且蛾眼结构可以一体形成在透镜的表面上。此外，可以一体形成不具有透镜功能的蛾眼结构。用于形成透镜和蛾眼结构的材料不限于树脂，而是可以使用各种材料，只要可以实现一体成型即可。

例如，如图2所示，形成在第一透镜21上的蛾眼结构42和第三透镜23的蛾眼结构43可以通过使用金属模具的注射成型来形成。因此，蛾眼结构一体形成在透明构件上，从而可以减小透明构件的本体部分与蛾眼结构之间的折射率的变化，使得可以显著地减少光反射。这里描述的本体部分是用作透镜的必要部分，不包括透镜中的至少蛾眼结构部分。

<玻璃和树脂透镜的组合>

可以利用由树脂制成的透镜构件和玻璃的组合来形成至少一个或更多个上述透镜。

图5示出的透镜71可以形成为包括具有板形状的玻璃72以及由树脂制成并布置在玻璃72的表面上的透镜构件73。透镜构件73在与玻璃72接触的表面73a上具有板形状，并且在与表面73a相反的表面73b上具有弯曲形状。在透镜构件73中，蛾眼结构74形成在表面73b上，使得透镜71作为整体结构而言具有蛾眼结构。可以改变透镜71的透镜构件73的形状以形成例如凹透镜。另外，透镜构件73可以布置在玻璃72的两个表面上。透镜71的结构可以应用于成像设备1的上述透镜中的每个透镜。

因此，具有蛾眼结构的透镜构件附接至玻璃构件，从而可以容易地制造出具有蛾眼结构的透镜。

另外，在图6示出的透镜81中，具有蛾眼结构83的树脂膜84形成在由玻璃制成的透镜82的表面上。树脂膜84和蛾眼结构83可以形成在透镜81的整个表面上，或者形成在光的入射表面或出射表面的一个表面上。应当注意的是，透镜81的结构可以应用于成像设备1的上述透镜中的每个透镜。

[用于平稳进行冲压的配置和方法]

<由具有高柔性的树脂形成的蛾眼结构>

通过使用具有比透镜的本体部分的柔性更高的柔性的树脂，蛾眼结构可以形成在入射表面或出射表面上具有弯曲形状的透镜上。这里描述的本体部分是指用作透镜的必要部分，不包括透镜中的至少蛾眼结构部分。

例如，如图7所示，在蛾眼结构91形成在具有较大曲率的表面上例如第一透镜21的出射表面21b上的情况下，蛾眼结构91可以通过使用比第一透镜21的本体部分柔软的树脂来形成。

例如，第一透镜21的本体部分可以由玻璃形成，并且蛾眼结构91可以由比玻璃柔软的树脂形成，例如环烯烃聚合物、聚碳酸酯以及聚酯。

第一透镜21由此形成，从而当对第一透镜21进行模制时，蛾眼结构91的冲压可以在冲压过程中平稳进行。

<模具的划分>

如图8所示，当通过在透镜101的表面102上进行模制来形成蛾眼结构103时，可以使用多个模具104至模具106用于进行模制。因此，当形成蛾眼结构103时，由于针对模具104至模具106的每个模具可以改变冲压的方向，因此可以改变蛾眼结构102的突起的方向。

<柔性蛾眼结构的冲压>

在蛾眼结构的部分由柔性取决于条件而变化的材料制成的情况下，可以在柔性高的条件下进行冲压。例如，在蛾眼结构由在预定温度柔性变高的材料形成的情况下，可以在预定温度条件下进行冲压。

[1-5.包括在除透明构件之外的构件中的蛾眼结构]

如图1所示，蛾眼结构111可以形成在保持器16和第一间隙环31和内周上。

根据上述配置，可以防止光反射在保持器16和第一间隙环31的内周中出现。

[1-6.效果]

根据上述实施方式，可以得到以下效果。

(1a)由于成像设备1在作为光学系统的透明构件上具有蛾眼结构，因此可以抑制在透明构件的入射表面和出射表面上的光反射。因此，由成像设备输出的图像信号指示的对象的捕获图像可以是其中减少了鬼影和眩光的高质量的图像。成像设备1安装在车辆上，使得可能出现鬼影和眩光。然而，由于如上所述地抑制了鬼影和眩光，因此可以减小捕获图像中的噪声。因此，在必须使用捕获图像来识别障碍物和道路标志的情况下，可以提高识别精确度。

(1b)在成像设备1中，由于蛾眼结构，透镜的透射率升高，使得灵敏度可以更高。

(1c)在设计透镜时，在对眩光的对抗手段与透镜分辨率之间存在折衷关系。然而，蛾眼结构减少了光反射，使得可以降低所需的对眩光的对抗手段程度。因此，成像设备1被设计成提高分辨率。此外，可以以各种方式设计透镜，使得可以减少透镜的数量并且可以避免非球面透镜的使用。

(1d)成像设备1甚至可以在保持器16和第一间隙环31的表面102上具有蛾眼结构111。因此，可以显著减少鬼影和眩光。

[2.其他实施方式]

本公开内容的实施方式描述至此。本公开内容不限于上述实施方式。然而，可以以各种方式修改实施方式。

(2a)根据上述实施方式，例示了其中蛾眼结构布置在附接至透镜筒14的相应透镜、IR截止滤光器26以及盖玻璃27上的配置。然而，蛾眼结构的位置不受上述配置的限制。例如，在成像设备具有芯片上透镜的情况下，蛾眼结构可以形成在芯片上透镜的表面上。

(2b)具有多个透镜的成像设备可以仅在树脂制成的透镜的表面上具有蛾眼结构。

(2c)根据上述实施方式，例示了具有IR截止滤光器26的配置。然而，可以采用具有其他类型的滤光器例如低通滤光器的配置。

(2d)在上述实施方式的单个元件中包括的多个功能可以由多个元件实现，或者在单个元件中包括的一个功能可以由多个元件实现。在多个元件中包括的多个功能可以由单个元件实现，或者由多个元件实现的功能可以由单个元件实现。另外，可以省略上述实施方式的配置的一部分。上述配置的至少一部分可以添加至上述实施方式的其他配置，或者可以替代上述实施方式的其他配置。应当注意的是，由权利要求的范围确定的技术构思中固有的各方面被限定为本公开内容的实施方式。

(2e)除了上述成像设备之外，本公开内容可以以各种方式来实现，例如作为成像设备的元件的透明构件或该透明构件的制造方法。

Claims (12)

1.一种安装在车辆上的成像设备，包括：

成像元件，其被配置成捕获对象并输出所述对象的图像信号；

多个透明构件，其包括至少一个透镜并且被布置在到达所述成像元件的光的光传输路径上；以及

壳体，其被构造成保持所述成像元件和所述多个透明构件，其中，

在所述多个透明构件中的至少一个表面上布置有蛾眼结构。

2.根据权利要求1所述的成像设备，其中，

所述多个透明构件中的至少一个包括在至少光入射表面或出射表面上的具有平面形状的平面部分，所述平面部分的至少一部分具有所述蛾眼结构。

3.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

至少一个透镜在其表面上具有弯曲形状部分，所述弯曲形状部分具有所述蛾眼结构。

4.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

在所述多个透明构件中，布置在光通过的方向上的至少一对的两个相邻透明构件包括在彼此面对的两个表面的每个表面上的平面形状，并且所述两个表面是平行的；并且

所述蛾眼结构被形成在所述彼此面对的两个表面的至少一部分上。

5.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

所述多个透明构件中的至少一个包括在到达所述成像元件的光的光传输路径的至少一部分上的所述蛾眼结构。

6.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

所述至少一个透镜中的至少一个与至少透镜盖或间隙环接触；并且

所述蛾眼结构被形成在未与所述透镜盖和所述间隙环接触的部分的至少一部分上。

7.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

所述至少一个透镜中的至少一个包括具有板形状的玻璃以及布置在所述玻璃的表面上的由树脂制成的透镜构件；并且

所述蛾眼结构被形成在所述透镜构件上。

8.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

所述至少一个透镜中的至少一个由玻璃形成；并且

所述蛾眼结构被形成在入射表面或出射表面的至少一个表面上。

9.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

所述至少一个透镜中的至少一个具有在入射表面或出射表面的至少一个表面上的弯曲形状；并且

所述蛾眼结构被形成在具有所述弯曲形状的表面上，所述蛾眼结构由柔性比所述透镜的本体部分的柔性高的树脂形成。

10.根据权利要求1或2所述的成像设备，其中，

所述至少一个透镜中的至少一个由树脂形成；并且

所述蛾眼结构以与所述透镜一体的方式形成在所述透镜的表面上。

11.一种安装在车辆上的成像设备，包括：

成像元件，其被配置成捕获对象并输出所述对象的图像信号；

至少一个透镜，其被布置在到达所述成像元件的光的光传输路径上；

筒或间隙环中至少一者，其围绕所述光传输路径而布置；以及

壳体，其被构造成保持所述筒或所述间隙环中至少一者、所述成像元件以及所述至少一个透镜，其中，

在所述筒或所述间隙环中至少一者的内表面上布置有蛾眼结构。

12.根据权利要求1所述的成像设备，其中，

所述蛾眼结构具有以预定间隔布置的多个突起，每个间隔大于等于100nm并且小于250nm；并且

所述多个突起中的每个具有小于250nm的高度。