CN111295302A

CN111295302A - 成像装置

Info

Publication number: CN111295302A
Application number: CN201880071414.XA
Authority: CN
Inventors: 豊冈和彦
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-06-16
Also published as: US20200292807A1; WO2019087109A1; JP2019082615A

Abstract

本发明提供了一种成像装置，该成像装置包括成像单元，该成像单元被构造为捕获图像；和百叶窗膜，该百叶窗膜布置在成像单元的视场中。该百叶窗膜包括交替布置的光透射单元和非透射单元。该成像单元和该百叶窗膜被布置成使得该成像单元的光轴与该百叶窗膜的主平面相交。

Description

成像装置

技术领域

本发明涉及一种成像装置。

背景技术

已存在用于捕获图像的常规已知的成像装置，例如专利文献1中所公开的成像装置。专利文献1中所公开的成像装置包括用于阻挡来自车辆内部的光的屏蔽构件。屏蔽构件布置在其中存在驱动器的车辆的内部空间和其中布置成像单元的空间之间。

现有技术包括PCT国际申请公布JP-T-2011-513126。

发明内容

上述成像装置不能为进入成像单元的杂散光提供足够的对策。因此，需要减少进入成像单元的杂散光。

本发明的一个方面为成像装置，所述成像装置包括成像单元，所述成像单元被构造为捕获图像；和百叶窗膜，所述百叶窗膜布置在的视场中，所述百叶窗膜具有交替布置的光透射单元和非透射单元，其中所述成像单元和所述百叶窗膜被布置成使得所述成像单元的光轴与所述百叶窗膜的主平面相交。

根据本发明，可减少进入成像单元的杂散光。

附图说明

图1为示出根据本发明的实施方案的成像装置的构型的示意图。

图2A和图2B为百叶窗膜的放大视图。

图3为百叶窗膜的变型的放大视图。

图4为示出在实施例和比较例中使用的成像装置的构型的示意图。

图5为示出根据实施例和比较例的成像装置的状况的表。

图6为由根据实施例和比较例的成像装置拍摄的图像。

图7为示出根据实施例和比较例的成像装置的测量结果的表。

具体实施方式

下文参考附图给出根据本发明的成像装置的各种实施方案的详细描述。注意，在附图的描述中，已将相同的参考符号分配给相同的元件，并且已省略其冗余描述。

图1为示出根据本发明的实施方案的成像装置的构型的示意图。如图1中所示，成像装置1包括成像单元2和百叶窗膜4。成像装置1安装在车辆100的挡风玻璃101的内侧。成像装置1可附接到成像装置1将不会在车辆100中的车顶附近阻挡驱动器的位置。此外，成像单元2和百叶窗膜4可一起被容纳在壳体等中，或者分别容纳在不同的壳体中，或者布置成不被容纳在壳体中。注意到，成像装置1不仅可安装在车辆中，而且可安装在安全摄像头、监视摄像头和任何其他类型的摄像头中。

成像单元2为被构造为捕获图像的装置。成像单元2包括摄像头，诸如已知的CCD成像元件。注意到，包括在成像单元2中的摄像头不限于CCD成像元件类型，并且可使用可捕获图像的任何类型的摄像头。成像单元2可经由挡风玻璃101单独地查看(捕获)车辆前方的行进环境。成像单元2具有相对于光轴CL在一定角度范围内的视场VA。成像单元2可采集视场VA内的图像。视场VA为从成像单元2的透镜径向展开的区域。

百叶窗膜4为膜，该膜包括交替布置的光透射单元4A和非透射单元4B。百叶窗膜4具有透射从膜的法向方向和大致平行于非透射单元4B的方向(例如，相对于膜的法向方向为±45度)进入的光并阻挡从另一方向进入的光的特性。百叶窗膜4被布置在成像单元2的视场VA中。将成像单元2和百叶窗膜4布置成使得成像单元2的光轴CL与百叶窗膜4的主平面相交。术语“相交”是指其中光轴CL和主平面不平行但彼此相交的状态。光轴CL与主平面之间的角度没有特别限制，但角度的范围可为90°±35°。另外，成像单元2的光轴CL可与百叶窗膜4的主平面基本上正交(以接近90°的角度，其中允许由于安装误差等而产生的角度偏差)。

如图2A和图2B中所示，在百叶窗膜4中，将称为百叶窗的微小非透射单元4B结合到透射单元4A中，所述透射单元由例如具有高透明度的聚合物树脂制成。非透射单元4B在透射单元4A中以固定间隔在表面的方向上(图2A和图2B中的竖直方向，下文，该方向可称为“排列方向”)提供。在图2A和图2B中所示的实施方案中，非透射单元4B在透射单元4A的整个厚度上形成。此外，多个非透射单元4B沿正交于排列的方向平行于彼此延伸。

在百叶窗膜4中，非透射单元4B阻挡从车辆的外部对角进入的光。换句话讲，从正交方向或相对于百叶窗膜4的主平面4a(在图中表示为D1的方向上前进的光)以更小倾斜角入射的光透射穿过透射单元4A并从主平面4b发射。另一方面，以等于或大于相对于主平面4a的某个角度(在图中表示为D2的方向上前进的光)的角度对角入射的光被非透射单元4B阻挡。注意到，从主平面4a的其中非透射单元4B所位于的一部分进入的光被阻挡在主平面4a的位置处。这样，百叶窗膜4具有将透射穿过透射单元4A的光的前进方向限制到一定发射角度范围的功能，从而提供均匀的亮度分布。

百叶窗膜4中的透射单元4A可由具有高透明度的聚合物树脂形成。用于聚合物树脂的各种类型的树脂可包括热塑性树脂、热固性树脂和包括紫外线在内的能量束可固化树脂，并且其示例可包括纤维素树脂，诸如乙酸丁酸纤维素和三乙酰纤维素；聚烯烃树脂诸如聚乙烯和聚丙烯；聚酯树脂诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚苯乙烯；聚氨酯；氯乙烯；丙烯酸类树脂；聚碳酸酯树脂；和有机硅树脂。

另一方面，非透射单元4B包括能够吸收或反射光的光屏蔽材料。此类光屏蔽材料的示例可包括(1)深色颜料或深色染料诸如黑色和灰色，(2)金属诸如铝和银，(3)深色金属氧化物，和(4)上述含有深色颜料或深色染料的聚合物树脂。

优选的是，在百叶窗膜4中，透射单元4A的宽度(即，非透射单元4B之间的聚合物树脂部分的宽度)大于非透射单元4B的宽度，使得整个百叶窗膜4的透射率可不降低。透射单元4A的宽度可为20μm至500μm，并且可为40μm至200μm。非透射单元4B的宽度可为0.5μm至100μm，并且可为1μm至50μm。此外，非透射单元4B的角度通常可在0°至45°的范围内。注意，非透射单元4B的角度是指相对于百叶窗膜4的主平面4a的角度，其中非透射单元4B垂直于主平面4a的状态(图2(a)、2(b)中所示的状态)为0度。

此类百叶窗膜4可例如如下制造。将含有光屏蔽材料的层层压在用于透射单元4A的聚合物膜的主平面中的一个上，以形成由聚合物膜/光屏蔽材料形成的层压体。制备多个此类层压体，并且进一步层压以形成百叶窗膜前体，其中聚合物膜和光屏蔽材料交替排列并固定到彼此。接着，沿垂直于前体的主平面的方向，即沿层压体方向或厚度方向，将前体切成预定厚度。因此，完成了百叶窗膜4。另选地，对于百叶窗膜4，也可采用可商购获得的产品，诸如由3M日本有限公司制造的3M^TM光控膜。

注意，百叶窗膜4的构型(和制造方法)可不限于图2A和图2B中所示的构型(和制造方法)。例如，也可采用图3中所示的百叶窗膜4。图3中所示的百叶窗膜4通过制备透光基座构件14来构造，该透光基座构件具有平行于彼此排列的多个沟槽14a并且将光吸收材料或光反射材料填充到沟槽14a中。在该情况下，非透射单元4B延伸至透射单元4A的厚度方向上的中间位置。

回到图1，偏振层6和抗反射层7设置在百叶窗膜4的主平面4a、4b中的主平面4a上，该主平面4a布置在成像单元2的相反侧。注意，可提供偏振层6和抗反射层7中的至少一者，或者可省略其两者。偏振层6具有仅允许偏振到一定方向的光通过并阻挡另一光的功能。偏振层6可被构造为任何类型的偏振膜，包括吸收型、反射型和圆形偏振型。偏振层6的材料可包括聚乙烯树脂、纤维素树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、有机硅树脂、聚碳酸酯树脂等。偏振层6的厚度可被设定至10μm至400μm。抗反射层7具有防止在百叶窗膜4的主平面4a上进行光反射的功能。要采用的抗反射层7的材料可包括聚乙烯树脂、纤维素树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚烯烃树脂、有机硅树脂、聚碳酸酯树脂等。抗反射层7的厚度可被设定至10μm至300μm。

在将百叶窗膜4布置在面向成像单元2的位置处的状态下，百叶窗膜4的非透射单元4B可沿水平方向延伸。注意，非透射单元4B可不延伸成完全平行于水平方向延伸，并且可在布置期间从水平方向包括在误差容限内。注意，在平面方向上，多个非透射单元4B在垂直于排列方向(由图1中的D3指示的方向)的方向上平行地延伸(参见图2A和图2B)。因此，当将非透射单元4B布置成沿水平方向延伸时，排列方向D3沿竖直方向延伸。此外，非透射单元4B延伸的方向没有具体限制，并且百叶窗膜4可被布置成相对于水平方向被包括，并且百叶窗膜4可被布置成在竖直方向上延伸。

从与透射单元4A和非透射单元4B的排列方向D3以及百叶窗膜4的光透射方向(由图1中的D4指示的方向)(图1的片材中的前后方向或非透射单元4B延伸的方向)垂直的方向看，百叶窗膜4被布置成弯曲状态，该弯曲状态允许百叶窗膜4随着朝向外周侧越远离光轴CL而越靠近成像单元2。即，将百叶窗膜4的中心部分布置成朝向成像单元2的相反侧，并且将百叶窗膜4的上端4a和下端4d布置成朝向成像单元2。百叶窗膜4包括朝向成像单元2的相反侧突出的弯曲形状。注意，百叶窗膜4可在垂直于排列方向D3和传输方向D4的方向上延伸，同时保持图1中所示的弯曲形状。

百叶窗膜4弯曲的程度没有具体限制，并且例如，百叶窗膜4可如下弯曲。注意，在以下描述中，切线等被设定成具有从垂直于排列方向D3和作为参考的传输方向D4的方向看的状态。切线TL1相对于光轴CL和抗反射层7的外表面(或百叶窗膜4的主平面4a)的交点设定。此时，光轴CL和切线TL1可以90°相交，或者可在相对于90°约±35°的范围内倾斜。切线TL2相对于成像单元2的视野VA的上边界线BL1和抗反射层7的外表面(或百叶窗膜4的主平面4a)的交点设定。此时，边界线BL1和切线TL2可以90°相交，或者可在相对于90°约±35°的范围内倾斜。切线TL3相对于成像单元2的视野VA的上边界线BL2和抗反射层7的外表面(或百叶窗膜4的主平面4a)的交点设定。此时，边界线BL2和切线TL3可以90°相交，或者可在相对于90°约±35°的范围内倾斜。另选地，当为光轴CL和边界线BL1和BL2的交点设定参考点CP时，百叶窗膜4的主平面4a可弯曲，具有相对于参考点CP的恒定曲率半径。注意，主平面4a相对于参考点CP的曲率半径可为完全恒定的，并且足够的是相对于光轴CL的曲率半径与相对于BL1和BL2的曲率半径之间的差值在约25％的范围内。

接着，将描述根据本实施方案的成像装置1的操作和效果。

根据本实施方案的成像装置1包括成像单元2，所述成像单元2被构造为捕获图像，以及百叶窗膜4，所述百叶窗膜4布置在成像单元2的视场VA中。百叶窗膜4包括交替布置的透射单元4A和非透射单元4B。将成像单元2和百叶窗膜4布置成使得成像单元2的光轴CL与百叶窗膜4的主平面4a和4b相交。

此类成像装置1包括具有百叶窗膜4，所述百叶窗膜4具有透射单元4A和非透射单元4B，所述透射单元和非透射单元交替布置。百叶窗膜4可阻挡光，诸如由非透射单元以大倾斜角进入的杂散光，同时透射穿过透射单元4A以相对于主平面4a成小倾斜角进入的光。将成像单元2和百叶窗膜4布置成使得成像单元2的光轴CL面向百叶窗膜4的主平面4a和4b。因此，百叶窗膜4可阻挡朝向成像单元2的杂散光。因此，可能减少进入成像单元的杂散光。

在成像装置1中，从与透射单元4A和非透射单元4B的排列方向D3以及百叶窗膜4的光透射方向D4垂直的方向看，百叶窗膜4被布置成弯曲状态，该弯曲状态允许百叶窗膜4随着朝向外部周边侧越远离光轴CL而越靠近成像单元2。在成像单元的视场VA中朝向外圆周侧处的区域进入的光(例如，在图1中的方向D5上行进的光)相对于光轴CL倾斜。如上所述，当百叶窗膜4被布置成弯曲构型时，透射单元4A可在远离光轴的百叶窗膜4的位置处透射相对于光轴CL倾斜的光(例如，沿方向D5行进的光)。此外，相对于要透射的光强烈倾斜的光可被非透射单元4B阻挡。因此，百叶窗膜4可根据距光轴CL的距离来适当地透射/阻挡光。

在成像装置1中，在百叶窗膜的主平面中的布置在成像单元的相反侧的主平面上设置有偏振层和抗反射层中的至少一者。因此，当偏振层6设置在百叶窗膜4中时，成像单元2可抑制眩光。此外，当抗反射层7设置在百叶窗膜4中时，百叶窗膜4可抑制反射的发生。

百叶窗膜4的非透射单元4B沿成像装置1中的水平方向延伸。因此，可能获得从竖直方向减少杂散光的效果，诸如外部光和仪表板的反射。

成像装置1安装在车辆上。因此，可能有效地减少从车辆的外部进入成像单元2的杂散光。

实施例

接着，将描述本发明的实施例。然而，本发明不限于下述实施例。

如图4中所示的成像装置根据实施例1的成像装置制备。此外，每个实施例的条件示于图5中。在根据实施例1的成像装置中，将百叶窗膜4直接布置在成像单元2的透镜部分上。将二维颜色亮度计(CA-2000，由Konica Minolta公司制造)用于成像单元2。将由3M日本有限公司制造的3M^TM光控膜用于百叶窗膜4。百叶窗膜前体由具有76μm宽度的透射单元4A和具有6μm宽度的非透射单元4B形成。在将百叶窗膜前体切成250μm的厚度之后，通过使用具有20μm厚度的紫外线可固化粘合剂在百叶窗膜前体的前表面和后表面两者上层压具有100μm厚度的聚碳酸酯膜，来形成百叶窗膜4。此外，为了有意增加杂散光的量，将由白纸制成的板20布置在成像单元2的视野VA的下边界附近。注意，图5中给出了成像单元2的摄像头的状态。注意，“1/64”是指快门速度为1/64。“ND 1.5％”是指中性密度滤光器的透射为1.5％。在实施例1中使用如上所述的成像装置。

对于实施例2，制备了一种成像装置，其中百叶窗膜4为由3M日本有限公司制造的3M^TM光控膜。百叶窗膜前体由具有76μm宽度的透射单元4A和具有6μm宽度的非透射单元4B形成。在将百叶窗膜前体切成180μm的厚度之后，通过使用具有20μm厚度的紫外线可固化粘合剂在百叶窗膜前体的前表面和后表面两者上层压具有100μm厚度的聚碳酸酯膜，来形成百叶窗膜4。该百叶窗膜4具有比实施例1中的厚度更薄的厚度，并且视角被加宽。实施例2中的其他条件类似于实施例1。对于实施例3，制备了一种成像装置，其中省略了板20。实施例3中的其他条件类似于实施例1。对于实施例4，制备了一种成像装置，其中省略了板20。实施例4中的其他条件类似于实施例2。对于比较例1和2，制备了一种成像装置，其中省略了百叶窗膜4。比较例1和2的其他条件分别类似于实施例1和2。

图6中所示的景物的图像使用实施例1至4和比较例1和2中的成像装置捕获。人行横道被捕获在景物内。人行横道包括交替布置的沥青的白线和灰线。因此，当通过图6中的人行横道的参考线SL的亮度分布被绘制在曲线图上时，亮度分布的曲线图具有其中上限峰值和下限峰值交替的图案。从由实施例1至4和比较例1和2中的成像装置获得的图像采集如上所提及的亮度分布的曲线图，从人行横道上的相同位置提取曲线图的上限峰值和下限峰值的五个图案，并且计算该范围的上限峰值(白线)和下限峰值(沥青线)之间的对比度。计算结果示于表7中。

在比较实施例1和实施例3的结果时，对比度具有相同的值，而与杂散光的量无关。在比较实施例2和实施例4的结果时，对比度具有基本上相同的值，而与杂散光的量无关。另一方面，在比较比较例1和2时，在杂散光的量很大的比较例1中，对比度已降低。根据这些结果可以理解，可通过将百叶窗膜布置在成像单元的前面来降低进入成像单元的杂散光。

参考标号

1 成像装置，

2 成像单元，

4 百叶窗膜，

4A 透射单元，

4B 非透射单元，

6 偏振层，

7 抗反射层，

100 车辆。

Claims

1.一种成像装置，包括：

成像单元，所述成像单元被构造为捕获图像；和

百叶窗膜，所述百叶窗膜布置在所述成像单元的视野中，所述百叶窗膜具有交替布置的光透射单元和非透射单元，其中

所述成像单元和所述百叶窗膜被布置成使得所述成像单元的光轴与所述百叶窗膜的主平面相交。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，从与所述透射单元和所述非透射单元的排列方向以及所述百叶窗膜的光透射方向垂直的方向看，所述百叶窗膜被布置成弯曲状态，所述弯曲状态允许所述百叶窗膜随着朝向外周侧越远离所述光轴而越靠近所述成像单元。

3.根据权利要求1或2所述的成像装置，其中在所述百叶窗膜的主平面中的布置在所述成像单元的相反侧的主平面上设置有偏振层和抗反射层中的至少一者。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的成像装置，其中所述百叶窗膜的所述非透射单元沿水平方向延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的成像装置，其中所述成像装置安装在车辆上。