JP2019082615A

JP2019082615A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2019082615A
Application number: JP2017210696A
Authority: JP
Inventors: 豊岡　和彦; Kazuhiko Toyooka; 和彦豊岡
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-30
Also published as: US20200292807A1; WO2019087109A1; CN111295302A

Abstract

【課題】撮像部に入り込む迷光を低減することができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像を行う撮像部と、撮像部の視野内に配置され、交互に配置された光の透過部及び非透過部を有するルーバーフィルムと、を備える撮像装置であって、撮像部及びルーバーフィルムは、撮像部の光軸が当該ルーバーフィルムの主面に交差するように配置される、撮像装置。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

従来、撮像を行う撮像装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の撮像装置は、車両の内部からの光を遮るシールド部材を備えている。シールド部材は、運転手が存在する車両の内部空間と撮像部が配置される空間との間に配置されている。

特表２０１１−５１３１２６号公報

上述の撮像装置では、撮像部に入り込む迷光に対する対応を十分に行うことができなかった。従って、撮像部に入り込む迷光を低減することが要請されていた。

本発明の一つの態様は、撮像を行う撮像部と、撮像部の視野内に配置され、交互に配置された光の透過部及び非透過部を有するルーバーフィルムと、を備える撮像装置であって、撮像部及びルーバーフィルムは、撮像部の光軸が当該ルーバーフィルムの主面に交差するように配置される、撮像装置である。

本発明によれば、撮像部に入り込む迷光を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成を示す概要図である。ルーバーフィルムの拡大図である。変形例に係るルーバーフィルムの拡大図である。実施例及び比較例で用いる撮像装置の構成を示す概要図である。実施例及び比較例に係る撮像装置の条件を示す表である。実施例及び比較例に係る撮像装置で撮影した画像である。実施例及び比較例に係る撮像装置の測定結果を示す表である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る撮像装置の様々な実施形態について詳細に説明する。図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成を示す概要図である。同図に示すように、撮像装置１は、撮像部２と、ルーバーフィルム４と、を備える。撮像装置１は、車両１００のフロントガラス１０１の内側に搭載される。撮像装置１は、車両１００内のルーフ部近傍の運転者の動作の妨げとならない位置に取り付けられてよい。また、撮像部２及びルーバーフィルム４は、一つのケース等に収容されていてもよく、それぞれ別体のケースに収容されていてもよく、ケースに収容されることなく配置されていてもよい。なお、撮像装置１の搭載場所は車両に限定されず、他に防犯カメラ、監視カメラ、その他カメラ全般等に搭載されてもよい。

撮像部２は、撮像を行う機器である。撮像部２は、公知のＣＣＤ撮像素子などのカメラによって構成される。なお、撮像部２を構成するカメラはＣＣＤ撮像素子型に限られず、撮像可能なものであればどのようなものであってもよい。撮像部２は、フロントガラス１０１を介して車両前方の走行環境を単眼視（撮影）することができる。撮像部２は、光軸ＣＬを基準として、一定角度の範囲の視野ＶＡを有する。撮像部２は、視野ＶＡ内の画像を取得することができる。視野ＶＡは、撮像部２のレンズから放射状に広がる領域である。

ルーバーフィルム４は、交互に配置された光の透過部４Ａ及び非透過部４Ｂを有するフィルムである。ルーバーフィルム４は、フィルムの法線方向および非透過部４Ｂに平行に近い方向（例えばフィルムの法線方向±４５度）の光を透過し、それ以外の方向の光を遮断する特性を有する。ルーバーフィルム４は、撮像部２の視野ＶＡ内に配置される。撮像部２及びルーバーフィルム４は、撮像部２の光軸ＣＬが当該ルーバーフィルム４の主面に交差するように配置される。「交差」とは、光軸ＣＬと主面とが平行になることなく交わりあっている状態を示す。光軸ＣＬと主面との間の角度は特に限定されないが、９０°に対して±３５°程度の範囲内であってよい。また、撮像部２の光軸ＣＬは、ルーバーフィルム４の主面に対して略直交（９０°に近い角度であるが、設置時の誤差などの影響による角度のずれ程度は許容される範囲）となってよい。

図２に示すように、ルーバーフィルム４は、透明性の高いポリマー樹脂等によって構成された透過部４Ａ内に、ルーバーと称される微小な非透過部４Ｂを組み込んだものである。非透過部４Ｂは、透過部４Ａ内に、面方向における一の方向（図２では上下方向であり、以降は「配列方向」と称する場合がある）に一定のピッチで設けられる。図２に示す形態では、非透過部４Ｂは、透過部４Ａの厚み方向の全域にわたって形成される。また、複数の非透過部４Ｂは、配列方向と直交する方向に沿って、互いに平行に延びる。

このようなルーバーフィルム４は、車両の外部から入射する光のうち、非透過部４Ｂによって斜め方向の光を遮断する。すなわち、ルーバーフィルム４の主面４ａに対して垂直、または小さい傾斜角度で入射した光（図中、Ｄ１で示す方向に進行する光）は、透過部４Ａ内を透過して、主面４ｂから出射される。一方、主面４ａに対して所定角度以上の角度を持って斜め方向に入射した光（図中、Ｄ２で示す方向に進行する光）は、非透過部４Ｂに遮られる。なお、主面４ａのうち、非透過部４Ｂの位置から入射しようとする光は、当該主面４ａの位置で遮られる。これにより、ルーバーフィルム４は、透過部４Ａを透過する光の進行方向を所定の射出角度範囲に制御し、均一な輝度分布を与える機能を有している。

このルーバーフィルム４において透過部４Ａは、透明性の高いポリマー樹脂によって構成されてよい。ポリマー樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線等のエネルギー線硬化性樹脂等の各種の樹脂を使用することができ、その例としては、セルロースアセテートブチレート、トリアセチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。

一方、非透過部４Ｂとしては、光を吸収もしくは反射することのできる遮光性物質から形成する。このような遮光性物質としては、例えば、（１）黒色、灰色等の暗色顔料や暗色染料、（２）アルミニウム、銀等の金属、（３）暗色の金属酸化物、（４）上記のポリマー樹脂に暗色顔料や暗色染料を含有させたもの等を用いることができる。

このルーバーフィルム４において、透過部４Ａの幅、すなわち非透過部４Ｂと非透過部４Ｂとの間のポリマー樹脂部の幅は、このルーバーフィルム４全体の光線透過率が低下しないように、非透過部４Ｂの幅よりも大きいことが好ましい。この透過部４Ａの幅は２０〜５００μｍとしてよく、４０〜２００μｍとしてよい。非透過部４Ｂの幅は、０．５〜１００μｍとしてよく、１〜５０μｍとしてよい。また、非透過部４Ｂの角度は通常０〜４５°の範囲としてよい。なお、この非透過部４Ｂの角度とは、ルーバーフィルム４の主面４ａに対する角度をいい、この主面４ａと直交する状態（図２に示す状態）を０度とする。

このようなルーバーフィルム４は、例えば以下のようにして製造することができる。まず透過部４Ａとして用いるポリマーフィルムの一方の主面に、遮光性物質を含む層を積層し、ポリマーフィルム／遮光性物質からなる積層体を形成する。このような積層体を複数用意して、これらをさらに積層し、ポリマーフィルムと遮光性物質が交互に配列され、互いに固定されたルーバーフィルム前駆体を形成する。次いでこの前駆体の主面と直交する方向、すなわち積層方向もしくは厚み方向に沿って、所定の厚さになるようにスライスする。これにより、ルーバーフィルム４を完成させる。また、このルーバーフィルム４としては、「スリーエムジャパン(株)製の3M(商標)ライトコントロールフィルム」等の市販品を用いることもできる。

なお、ルーバーフィルム４の構成（及び製造方法）は、図２に示すものに限定されない。例えば、図３に示すルーバーフィルム４を採用してもよい。図３に示すルーバーフィルム４は、互いに平行に配列された複数の溝１４ａを有する光透過性のベース部材１４を準備し、当該溝１４ａに光吸収性の材料又は光反射性の材料を充填することで、構成される。この場合、非透過部４Ｂは、透過部４Ａの厚み方向における中途位置まで延びている。

図１に戻り、ルーバーフィルム４の主面４ａ，４ｂのうち、撮像部２と反対側に配置される主面４ａには、偏光層６及び反射防止層７が設けられる。なお、偏光層６及び反射防止層７は、少なくとも一方が設けられていればよく、あるいはいずれも省略されてもよい。偏光層６は、特定方向に偏波した光のみを透過させ、その他の光を遮断する機能を有する。偏光層６は、吸収型、反射型、円偏光型のあらゆる種類の偏光フィルムによって構成されてよい。偏光層６の材質として、ポリビニル系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等が採用されてよい。偏光層６の厚みは、１０〜４００μｍに設定されてよい。反射防止層７は、ルーバーフィルム４の主面４ａでの光の反射を防止する機能を有する。反射防止層７の材質としてポリビニル系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等が採用されてよい。反射防止層７の厚みは、１０〜３００μｍに設定されてよい。

ルーバーフィルム４が撮像部２に対する位置に配置された状態では、ルーバーフィルム４の非透過部４Ｂは水平方向に沿って延びてよい。なお、非透過部４Ｂは、水平方向と完全に平行となるように延びていなくともよく、配置時の誤差の範囲で水平方向から傾斜していてもよい。なお、複数の非透過部４Ｂは、面内方向において、配列方向（図１においてＤ３で示す方向）と直交する方向へ平行に延びている（図２参照）。従って、非透過部４Ｂが水平方向に沿って延びるように配置した場合、配列方向Ｄ３は、上下方向に沿って延びる。また、非透過部４Ｂが延びる方向は特に限定されず、水平方向に対して傾斜するようにルーバーフィルム４を配置してもよく、上下方向に延びるようにルーバーフィルム４を配置してもよい。

透過部４Ａ及び非透過部４Ｂの配列方向Ｄ３及びルーバーフィルム４の光の透過方向（図１においてＤ４で示す方向）と直交する方向（図１における紙面前後方向であり、非透過部４Ｂが延びる方向）から見たときに、ルーバーフィルム４は、光軸ＣＬから外周側へ離れる部分ほど撮像部２側の位置に配置されるように湾曲した状態で配置される。すなわち、ルーバーフィルム４の中央部は撮像部２の反対側へ配置され、ルーバーフィルム４の上側の端部４ｃ及び下側の端部４ｄが撮像部２側へ配置される。ルーバーフィルム４は、撮像部２の反対側へ凸となる湾曲形状を有している。なお、ルーバーフィルム４は、配列方向Ｄ３及び透過方向Ｄ４と直交する方向において、図１で示す湾曲形状を維持したまま延びていてよい。

ルーバーフィルム４をどの程度湾曲させるかは特に限定されないが、例えば、次のように湾曲させてよい。なお、以降の説明では、配列方向Ｄ３及び透過方向Ｄ４に直交する方向から見たときの状態を基準として接線等を設定している。光軸ＣＬと反射防止層７の外面（ルーバーフィルム４の主面４ａでもよい）との交点に対して接線ＴＬ１を設定する。この時、光軸ＣＬと接線ＴＬ１は、９０°に交差してよく、９０°に対して±３５°程度の範囲で傾斜してもよい。撮像部２の視野ＶＡの上側の境界線ＢＬ１と反射防止層７の外面（ルーバーフィルム４の主面４ａでもよい）との交点に対して接線ＴＬ２を設定する。この時、境界線ＢＬ１と接線ＴＬ２は、９０°に交差してよく、９０°に対して±３５°程度の範囲で傾斜してもよい。撮像部２の視野ＶＡの上側の境界線ＢＬ２と反射防止層７の外面（ルーバーフィルム４の主面４ａでもよい）との交点に対して接線ＴＬ３を設定する。この時、境界線ＢＬ２と接線ＴＬ３は、９０°に交差してよく、９０°に対して±３５°程度の範囲で傾斜してもよい。あるいは、光軸ＣＬ及び境界線ＢＬ１，ＢＬ２の交点として基準点ＣＰを設定した場合、基準点ＣＰに対してルーバーフィルム４の主面４ａが一定の曲率半径にて湾曲してよい。また、主面４ａの基準点ＣＰに対する曲率半径は完全に一定でなくともよく、光軸ＣＬでの曲率半径とＢＬ１，ＢＬ２での曲率半径との差が、２５％程度の範囲内に収まっていればよい。

次に、本実施形態に係る撮像装置１の作用・効果について説明する。

本実施形態に係る撮像装置１は、撮像を行う撮像部２と、撮像部２の視野ＶＡ内に配置され、交互に配置された光の透過部４Ａ及び非透過部４Ｂを有するルーバーフィルム４と、を備える撮像装置１であって、撮像部２及びルーバーフィルム４は、撮像部２の光軸ＣＬが当該ルーバーフィルム４の主面４ａ，４ｂに交差するように配置される。

このような撮像装置１は、交互に配置された光の透過部４Ａ及び非透過部４Ｂを有するルーバーフィルム４を備える。このルーバーフィルム４は、主面４ａに対して小さい傾斜角度で入り込む光を透過部４Ａで透過させる一方、迷光などの大きな傾斜角度で入り込む光を非透過部で遮断することができる。撮像部２及びルーバーフィルム４は、撮像部２の光軸ＣＬが当該ルーバーフィルム４の主面４ａ，４ｂに対するように配置される。従って、ルーバーフィルム４は、撮像部２に向かう迷光を遮断することができる。以上により、撮像部に入り込む迷光を低減することができる。

撮像装置１において、透過部４Ａ及び非透過部４Ｂの配列方向Ｄ３及びルーバーフィルム４の光の透過方向Ｄ４と直交する方向から見たときに、ルーバーフィルム４は、光軸ＣＬから外周側へ離れる部分ほど撮像部２側の位置に配置されるように湾曲した状態で配置される。撮像部の視野ＶＡにおける外周側の領域へ入り込む光（例えば、図１において、方向Ｄ５に進行する光）は、光軸ＣＬに対して傾斜している。上述のように、ルーバーフィルム４を湾曲した状態で配置することで、ルーバーフィルム４のうち、光軸ＣＬから離れた位置では、透過部４Ａは、光軸ＣＬに対して傾斜した光（例えば、方向Ｄ５に進行する光）を透過させることができる。また、透過させる光に対して、大きく傾斜する光を非透過部４Ｂで遮断することができる。このように、ルーバーフィルム４は、光軸ＣＬからの距離に応じて、適切に光りを透過・遮断することができる。

撮像装置１において、ルーバーフィルムの主面のうち、撮像部と反対側に配置される主面には、偏光層及び反射防止層の少なくとも一方が設けられる。このように、ルーバーフィルム４に偏光層６を設けることで、撮像部２のグレアー（ぎらつき）を抑制することができる。また、ルーバーフィルム４に反射防止層７を設けることで、ルーバーフィルム４にて反射が生じることを抑制できる。

撮像装置１において、ルーバーフィルム４の非透過部４Ｂは水平方向に沿って延びる。これにより、外光、ダッシュボードの反射など、上下方向からの迷光を低減する効果を得ることができる。

撮像装置１は、車両に搭載される。これにより、車両の外部から撮像部２に入り込む迷光を効果的に低減することができる。

［実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１に係る撮像装置として、図４に示すような撮像装置を準備した。また、各実施例の条件を図５に示す。実施例１に係る撮像装置では、撮像部２のレンズ部に直接ルーバーフィルム４を配置した。撮像部２として、２次元色彩輝度計（ＣＡ−２０００、コニカミノルタ（株）社製）を採用した。ルーバーフィルム４として、「スリーエムジャパン(株)製の3M(商標)ライトコントロールフィルム」を用いた。このルーバーフィルム４は、透過部４Ａの幅が７６μｍ、非透過部４Ｂの幅は６μｍにてルーバーフィルム前駆体を形成し、それを厚み２５０μｍにスライスした後、厚み２０μｍの紫外線硬化型接着剤にて表裏両面に１００μｍ厚みのポリカーボネートフィルムをラミネートし作成したものである。また、迷光を意図的に増やすために、撮像部２の視野ＶＡの下側の境界部付近に白い紙で構成されたボード２０を配置した。なお、撮像部２のカメラの状態を図５に示す状態とした。なお、「１／６４」とは、シャッタースピードが１／６４であるということを意味する。「ＮＤ１．５％」とは、ニュートラルデンシティフィルタの透過率が１．５％であることを意味する。以上のような撮像装置を実施例１とした。

実施例２として、ルーバーフィルム４を「スリーエムジャパン(株)製の3M(商標)ライトコントロールフィルム」とした撮像装置を準備した。このルーバーフィルム４は、透過部４Ａの幅が７６μｍ、非透過部４Ｂの幅は６μｍにてルーバーフィルム前駆体を形成し、それを厚み１８０μｍにスライスした後、厚み２０μｍの紫外線硬化型接着剤にて表裏両面に１００μｍ厚みのポリカーボネートフィルムをラミネートし作成した。このルーバーフィルム４は、実施例１のものより厚みが薄く、視野角が広かった。実施例２のその他の条件は実施例１と同様とした。実施例３として、ボード２０を省略したものを準備した。実施例３のその他の条件は実施例１と同様とした。実施例４として、ボード２０を省略したものを準備した。実施例４のその他の条件は実施例２と同様とした。比較例１，２として、ルーバーフィルム４を省略した撮像装置を準備した。比較例１，２のその他の条件は実施例１，２とそれぞれ同様とした。

実施例１〜４、及び比較例１，２の撮像装置を用いて、図６に示す景色を撮像した。当該景色の中には、横断歩道が映り込んでいる。横断歩道は、交互に配列された、白色の白線と灰色のアスファルトのラインとを有している。従って、図６中の横断歩道を通過する基準線ＳＬの輝度分布をグラフ化したとき、当該輝度分布のグラフは上限のピークと下限のピークが繰り返されたパターンを描く。実施例１〜４、及び比較例１，２の撮像装置で得られた画像から上述の様な輝度分布のグラフを取得し、当該グラフの上限のピーク及び下限のピークのパターンを横断歩道の同じ位置から５つ取り出し、範囲における上限のピーク（白線）及び下限のピーク（アスファルトのライン）との間のコントラストを計算した。計算結果を図７に示す。

実施例１と実施例３の結果を比較すると、迷光の量に関わらずコントラストは同一の値となっていた。実施例２と実施例４の結果を比較すると、迷光の量に関わらずコントラストは略同一の値となっていた。一方、比較例１と比較例２を比較すると、迷光が多い比較例１の方がコントラストが低下していた。当該結果より、撮像部の前にルーバーフィルムを配置することで、撮像部に入り込む迷光を低減できたことが理解される。

１…撮像装置、２…撮像部、４…ルーバーフィルム、４Ａ…透過部、４Ｂ…非透過部、６…偏光層、７…反射防止層、１００…車両。

Claims

撮像を行う撮像部と、
前記撮像部の視野内に配置され、交互に配置された光の透過部及び非透過部を有するルーバーフィルムと、を備える撮像装置であって、
前記撮像部及び前記ルーバーフィルムは、前記撮像部の光軸が当該ルーバーフィルムの主面に交差するように配置される、撮像装置。
前記透過部及び前記非透過部の配列方向及び前記ルーバーフィルムの光の透過方向と直交する方向から見たときに、前記ルーバーフィルムは、前記光軸から外周側へ離れる部分ほど前記撮像部側の位置に配置されるように湾曲した状態で配置される、請求項１に記載の撮像装置。
前記ルーバーフィルムの主面のうち、前記撮像部と反対側に配置される主面には、偏光層及び反射防止層の少なくとも一方が設けられる、請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記ルーバーフィルムの前記非透過部は水平方向に沿って延びる、請求項１〜３の何れか一項に記載の撮像装置。
車両に搭載される、請求項１〜４の何れか一項に記載の撮像装置。