CN109799514A - 光学系统、图像捕获装置、距离测量装置和车载系统 - Google Patents

光学系统、图像捕获装置、距离测量装置和车载系统 Download PDF

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Abstract

公开了光学系统、图像捕获装置、距离测量装置和车载系统。光学系统(L0)形成物体的图像并且包括孔径光阑(SP)、第一反射表面(R2)和第二反射表面(R3)，孔径光阑、第一反射表面和第二反射表面从放大侧到缩小侧依次设置，第一反射表面的面积大于第二反射表面的面积，参考轴是通过孔径光阑的开口中心到达缩小平面的中心的参考光线的路径，P是开口中心，Q是参考轴和第一反射表面的交点，R是参考轴和第二反射表面的交点，并且∠QPR是连接开口中心P和交点Q的线段PQ与连接开口中心P和交点R的线段PR之间的角度(度)，并且∠QPR满足预定条件。

Description

光学系统、图像捕获装置、距离测量装置和车载系统
技术领域
本发明涉及广角(wide-angle)光学系统。
背景技术
作为应用于监视照相机、车载照相机、UAV(无人驾驶飞行器)等的广角透镜，已知如下的广角透镜，该广角透镜在确保宽的视场的同时包括减少数量的部件以实现小尺寸。日本专利特开No.H9-159912公开了一种广角透镜，其包括从物侧起依次布置的具有负光焦度的双凹透镜、孔径光阑和具有正光焦度的双凸透镜。
顺便提及，车载照相机或UAV从图像测量距离并使用该结果来执行诸如控制自己的车辆(或自己的设备)之类的感测，使得有必要在实现广角配置的同时减少畸变(distortion)。然而，当试图构造具有日本专利特开No.H9-159912中公开的折射透镜的光学系统时，难以实现广角配置和减少畸变这两者，并且需要提供大量的透镜以满足这两个要求，这导致尺寸增加。
发明内容
本发明提供了能够在减少畸变的同时实现广角和小型化的光学系统、立体光学系统、图像捕获装置、距离测量装置、车载系统和移动装置。
作为本发明一个方面的光学系统形成物体的图像，包括孔径光阑；第一反射表面；和第二反射表面，孔径光阑、第一反射表面和第二反射表面按从放大侧到缩小侧的顺序设置，第一反射表面的面积大于第二反射表面的面积，并且预定表达式被满足，其中参考轴是通过孔径光阑的开口中心到达缩小平面的中心的参考光线的路径，P是开口中心，Q是参考轴和第一反射表面的交点，R是参考轴和第二反射表面的交点，并且∠QPR是连接开口中心P和交点Q的线段PQ与连接开口中心P和交点R的线段PR之间的角度(度)。
作为本发明的另一个方面的立体光学系统包括两个光学系统，并且这两个光学系统的缩小平面在同一平面上。
作为本发明的另一方面的图像捕获装置包括立体光学系统和图像传感器，该图像传感器被配置为接收由两个光学系统形成的图像。
作为本发明的另一方面的图像捕获装置包括光学系统和图像传感器，该图像传感器被配置为接收由光学系统形成的图像。
作为本发明的另一方面的距离测量装置包括图像捕获装置和获取器，该获取器被配置为基于图像传感器的输出来获取物体的距离信息。
作为本发明的另一方面的车载系统包括距离测量装置和确定器，该确定器被配置为基于距离信息确定车辆与物体之间的碰撞可能性。
作为本发明的另一方面的移动装置包括距离测量装置，并且移动装置在保持距离测量装置的同时可移动。
参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是第一实施例中的光学系统的截面图和图像捕获装置的示意性布置图。
图2是示出了第一实施例中的光学系统的畸变的图。
图3是第一实施例中的光学系统的横向像差图。
图4是第二实施例中的光学系统的截面图和图像捕获装置的示意性布置图。
图5是示出了第二实施例中的光学系统的畸变的图。
图6是第二实施例中的光学系统的横向像差图。
图7是第三实施例中的光学系统的截面图和图像捕获装置的示意性布置图。
图8是示出了第三实施例中的光学系统的畸变的图。
图9是第三实施例中的光学系统的横向像差图。
图10是每个实施例中的坐标系的说明图。
图11是每个实施例中的坐标系的说明图。
图12是每个实施例中的横向像差的评价位置的说明图。
图13是每个实施例中的光学系统的说明图。
图14是第四实施例中的立体光学系统的截面图和图像捕获装置的示意性布置图。
图15是第五实施例中的车载系统的功能框图。
图16是第五实施例中的车辆的主要部分的示意图。
图17是示出了第五实施例中的车载系统的操作示例的流程图。
图18是每个实施例中的投影装置的配置图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的示例性实施例。首先，将与本发明的概述一起描述对于每个实施例共同的事项。
(对于每个实施例共同的事项)
1)光学坐标系等的定义。
图10是定义了用于每个实施例的光学系统(立体光学系统)的成像光学系统的配置数据的坐标系的说明图。在每个实施例中，从物侧朝向像侧(在图像传感器上形成的成像平面)从物平面(未示出)的中心通过光瞳(光阑：孔径光阑SP)的中心(开口中心)到达像平面的中心的光线被定义为中心主光线或参考轴光线。还可以说物侧是放大共轭侧，并且像侧是缩小共轭侧。在图10中，中心主光线或参考轴光线由点划线表示。此外，中心主光线或参考轴光线跟踪的路径被定义为参考轴。此外，沿着参考轴，从物侧起的第i个表面是第i个表面Ri。参考轴不与自身相交。
在图10中，第一表面R1是设置在光路上的孔径光阑SP(光阑表面)，第二表面R2是相对于第一表面R1倾斜的反射表面，并且第三表面R3和第四表面R4是相对于各前面的表面偏移和倾斜的反射表面。第二表面R2至第四表面R4中的每一个是由诸如金属、玻璃、塑料等介质制成的镜子。反射表面不限于第一表面R1至第四表面R4，并且反射表面可以接着第五表面R5并且超出。
由于每个实施例的立体光学系统中的成像光学系统是离轴光学系统(离轴光学系统)，因此构成成像光学系统的每个表面不具有共同的光轴。因此，在每个实施例中，设置以第一表面R1的中心为原点的成像光学系统的绝对坐标系。即，光线(中心主光线或参考轴光线)通过作为第一表面R1的中心的成像光学坐标系的原点位置和光学最终成像表面(缩小平面)的中心位置的路径是参考轴。此外，参考轴具有方向。该方向是中心主光线或参考轴光线在图像形成中前进的方向。这里，“最终成像平面”是存在于成像光学系统的光路的末端处的成像平面，并且也简称为“成像平面”或“像平面”。通过将图像传感器IMG 0设置在最终成像平面上来执行成像(图像捕获)。最终成像平面是光学平面，并且其不直接意味着图像传感器。因此，“最终成像平面的中心”不意味着“图像传感器IMG 0的中心”。因此，“最终成像平面的中心”不限于“图像传感器IMG 0的中心”。如将在下面描述的，当在光路的中间存在形成实像的成像平面时，成像平面被称为“中间成像平面”。表述“成像平面”或“像平面”仅意味着最终成像平面。
在以下每个实施例中，当中心主光线或参考轴光线通过第一表面R1的中心点(原点)(孔径光阑SP的开口的中心)以到达最终成像平面的中心时，中心主光线或参考轴光线被每个折射表面和反射表面折射和反射。每个部件表面的顺序被设置为中心主光线或参考轴光线从物侧(放大共轭侧)进入以被折射和反射的顺序。因此，参考轴在沿每个表面的设定顺序根据折射或反射定律改变其方向的同时最后到达最终成像平面的中心。在以下每个实施例中，物侧(放大共轭侧)和像侧(缩小共轭侧)意味着相对于参考轴方向的侧。
在每个实施例中，如上所述地设置用作成像光学系统的参考的参考轴，但是为了方便起见，可以考虑光学设计、像差布置或构成成像光学系统的每个表面形状的表示来采用确定轴的方式。通常，优选的是通过像平面的中心和孔径光阑、入射光瞳、出射光瞳或成像光学系统的第一表面R1或者最终表面的中心的光线的路径被设置为参考轴。
在以下每个实施例中，成像光学系统的绝对坐标系的每个轴定义如下。即，Z轴是通过原点和物平面的中心的直线(从物侧通过孔径光阑SP(第一表面R1)的中心(开口中心)的参考轴)，并且其从物平面朝向第一表面R1的方向是正方向。Y轴是通过原点并且根据右手坐标系的定义在逆时针方向上相对于Z轴形成90度的直线。X轴是通过原点并垂直于Z轴和Y轴的直线，并且其朝向图10的纸表面的深侧的方向为正。
此外，为了表示构成光学系统的第i个表面的表面形状和倾斜角，通过如下表示它们使理解起来更容易。设定局部坐标系，其中参考轴与第i个表面相交的点是原点。然后，在局部坐标系中，表示表面的表面形状，并且倾斜角由参考轴和局部坐标系形成的角度表示。因此，第i个表面的表面形状由下面的局部坐标系表示。即，z轴是通过局部坐标的原点的表面法线(正方向在图10中示出)。y轴是通过局部坐标的原点并且根据右手坐标系的定义在逆时针方向上相对于z方向形成90度的直线。x轴是通过局部坐标的原点并且垂直于yz平面的直线，并且其朝向图10的纸表面的深侧的方向为正。
因此，yz平面中的第i个表面的倾斜角由角度θxi(单位“deg”)表示，其中局部坐标系的z轴相对于参考轴形成锐角并且逆时针方向为正。此外，xz平面中的第i个表面的倾斜角由角度θyi(单位“deg”)表示，其中相对于参考轴的逆时针方向为正。此外，xy平面中的第i个表面的倾斜角由角度θzi(单位“deg”)表示，其中相对于y轴的逆时针方向为正。然而，通常，角度θzi对应于表面的旋转，并且在以下每个实施例中不存在。图10示出了这些绝对坐标系与局部坐标系之间的相关性。图10中每个轴的箭头的方向表示每个轴的正方向和负方向。符号(+)表示正方向，符号(-)表示负方向。在图10中，倾斜入射在绝对坐标原点上的光线被描绘为离轴主光线。当YZ平面上的离轴主光线的入射角为ωy时，入射角的符号被定义为使得从顶部入射的轴向主光线为负角度，并且从底部入射的轴向主光线为正角度。虽然在YZ平面上描绘了图10，但是XZ平面上的入射角的符号在图11中示出。
图11是通过围绕Z轴在顺时针方向上将图10中所示的坐标系旋转90度获得的图，并且从纸表面的深侧到前侧的Y轴方向为正。此时，假设XZ平面上的离轴主光线的入射角相对于Z轴是ωx，入射角的符号被定义为使得从顶部入射的离轴主光线是负角度且从底部入射的离轴主光线是正角度。位于入射角ωx和ωy的最外侧(入射角ωx或ωy最大的位置)的光线是确定光学系统在XZ平面和YZ平面上的最大视角的光线。
2)成像光学系统的具体表示
在每个实施例中，每个部件表面的数值数据被表示为数值实施例。符号Di是表示第i个表面与第(i+1)个表面的局部坐标的原点之间的距离的标量，符号Ndi和νdi分别是第i个表面和第(i+1)个表面之间的介质的折射率和阿贝数。在每个实施例中，原点之间的介质是空气。符号E-X表示10-X。球形表面具有由下面的表达式(A)表示的形状，其中Ri是第i个表面的曲率半径，并且x和y是第i个表面的局部坐标值。
另外，以下每个实施例的成像光学系统具有两个或更多个自由形式(free-form)表面，并且其形状由下面的表达式(B)表示。
由表达式(B)表示的曲面表达式仅包括关于x的偶数阶项。因此，由表达式(B)表示的曲面表达式限定的曲面具有平面对称的形状，其中yz平面为对称平面。
3)作为反射光学系统的外观
每个实施例中的光学系统基于以下思想。传统上，在用于车载照相机或监视照相机的光学系统中存在使用透镜的透射光学系统。已经提出了用于诸如通过水平或垂直地获得相同的两个光学系统的立体视觉来测量距离或获取3D形状之类的感测的各种装置。还提出了使用包括自由形式表面的成像光学系统的各种小尺寸和高图像质量的光学系统。
例如，为了使用立体光学系统精确地测量距离或者获取3D形状，有必要提高成像性能以改善图像质量。另外，在诸如利用车载照相机或监视照相机进行距离测量之类的感测应用中，需要广泛地捕获周围环境，因此需要在一定程度上拓宽角度。如果系统由透射型透镜光学系统配置，则可以通过增加透镜的数量来组装具有广角和低畸变的光学系统。然而，由于部件数量大大增加，因此成本增加并且尺寸也增加。或者，因为必须抑制制造误差和组装误差，所以制造难度水平增加。
4)本发明的概述(具有自由形式表面形状的反射镜配置)
在每个实施例中，光学系统是具有自由形式表面形状的中空反射镜配置(中空镜配置)。因此，不需要增加用于色差校正的透镜的数量，并且可以以少量部件来保持F数明亮并且成像性能高的状态。中空镜配置是如下的镜结构，其中通过沉积在可见光区域中具有高反射率的诸如银或铝之类的材料来形成反射表面，并且反射表面的入射侧和出射侧(反射侧)二者都是诸如空气或真空之类的气体介质。如上所述，在每个实施例中，光不在诸如棱镜之类的透明固体中传播以被固体中的壁表面(或与外部的边界)反射。如果使用棱镜等，则如上所述发生色差，这不是优选的。
(第一实施例)
接下来，将描述本发明的第一实施例。首先，参考图1，将描述该实施例的光学系统(反射光学系统)L0的基本配置。光学系统L0是包括五个反射表面的第i个表面Ri(符号i是从物侧起给予的表面编号)和图像传感器IMG0的成像光学系统。此外，光学系统L0包括在最物侧的孔径光阑SP(第一表面R1)。在图1中，示出了孔径光阑SP、图像传感器IMG0和光学系统L0。在图1中，假设孔径光阑SP具有一个光学元件表面，并且在括号中示出符号R1。由光学系统L0形成的最终成像平面被形成在一个图像传感器IMG0的表面上。
图1示出了该实施例中的光学系统L0的布置(YZ平面)。图1示出了如下的状态，在该状态中，光从孔径光阑SP被捕获并通过作为光学系统L0的反射表面的第二表面R2到第六表面R6，以在图像传感器IMG0上形成图像。孔径光阑(开口)SP的位置对应于由作为多个反射表面的第二表面R2至第六表面R6组成的离轴光学系统L0的入射光瞳的位置。
在图1中，构成光学系统L0的反射表面的第二表面R2至第六表面R6中的每一个具有自由形式表面形状，并且如上所述，它构成其中参考轴弯曲的离轴光学系统。图像传感器IMG0被设置在由光学系统L0形成的最终成像平面的位置处。
图2示出了该实施例中的畸变的状态(数值实施例1)。在图2中，横轴表示X轴方向上的像平面上的坐标值(对应于X视角)，纵轴表示Y轴方向上的像平面上的坐标值(对应于Y视角)。此外，图2以重叠的方式描绘了没有畸变的理想网格(近轴FOV)和实际光线跟踪结果的网格(实际FOV)。在具有大畸变的光学系统的情况下，容易理解网格偏移，但是由于本实施例的成像光学系统L1和L2可以大大减少畸变，所以实际网格不能与理想网格实质区分。
图12示出了图像传感器IMG0上的评价位置1、2、3、4和5。图3示出了评价位置1至5处的横向像差图。在图3的横向像差图中，横轴表示光瞳平面上的X轴或Y轴，纵轴表示像平面上的像差量。评价光线的波长是d线。符号ω表示半视角。在所有像差图中，当要在下面描述的数值实施例以mm为单位表示时，它们以横向像差±0.0125mm的尺度(scale)描绘。在本实施例之后的每个实施例中，省略多余的解释，并且除非另有说明，否则重复符号的含义是共同的。
接下来，基于该实施例的配置，将描述本发明的特征和效果。如上所述，传统上，已经公开了各种小尺寸和广角成像光学系统。此外，已经公开了各种技术，这些技术使用利用自由形式表面镜的反射光学系统用于图像捕获装置，以实现小型化和提高成像性能二者。
然而，在经由包括成像光学系统的图像捕获装置获得图像以基于该图像获取距离信息或3D形状或者识别物体的情况下，需要在整个屏幕区域中保持广角的同时获取具有高图像质量和低畸变的图像。另外，当光学系统用于车载照相机或监视照相机中时，即使在低照明环境中也需要获取图像，因此需要具有明亮F数的光学系统。因此，通过将使用自由形式表面镜的光学系统应用于成像光学系统，可以容易地获得具有明亮F数(具体地，约为2.0的在屏幕中心附近的F数)、高图像质量和低畸变的成像光学系统。然而，当反射光学系统的视角增加时(具体地，当X或Y的整个视角超过70度时)，特别地，第一表面和第二反射表面变大。
因此，在该实施例中，在具有孔径光阑SP的开口中心的顶点以及在第一表面(第一反射表面)R2和第二表面(第二反射表面)R3上的以下点的三角形中，其一个角度被设定在预定范围内。结果，即使视角增大，也可以防止整个系统变大。具体地，如图13所示，该实施例的光学系统L0按照光线从物侧(放大侧)行进到像侧(缩小侧)的顺序包括孔径光阑SP、具有第一曲率半径的反射表面(第一表面R2)以及具有第二曲率半径的反射表面(第二表面R3)。假设孔径光阑SP的开口中心(原点)是P，参考轴和第一表面R2之间的交点(第一表面R2的局部原点)是Q，参考轴和第二表面R3之间的交点(第二表面R3的局部原点)是R。连接开口中心P和交点Q的线段PQ与连接开口中心P和交点R的线段PR之间的角度(deg)被定义为∠QPR。在这种情况下，该实施例的光学系统L0满足下面的条件表达式(1)。
95<∠QPR<120...(1)
当满足条件表达式(1)时，获得以下三种效果。第一点是使第一表面R2小型化的效果。为了使第一表面R2小型化，可以缩短孔径光阑SP和第一表面R2之间的间隔(距离)。第一表面R2的尺寸几乎仅由视角和孔径光阑SP与第一表面R2之间的距离确定(确切地说，光束的宽度也是一个确定因素，但视角和距离的贡献率高，因此光束的宽度可以忽略不计)。因此，当首先确定视角时，为了减小第一表面R2的尺寸，仅需要缩短孔径光阑SP与第一表面R2之间的距离。然而，当孔径光阑SP与第一表面R2之间的距离太短时，孔径光阑SP阻挡从第一表面R2朝向第二反射表面R3的光束，这不是优选的。因此，优选地，孔径光阑SP与第一表面R2之间的距离被缩短。
第二点是使第二反射表面R3小型化的效果。为了使第二反射表面R3小型化，需要将第一表面R2的形状形成为凹面。相反，如果第一表面R2的形状是凸面，则来自第一表面R2的反射光线发散，并且第二反射表面R3变大，这不是优选的。此外，如果第一表面R2是凹面，则每个视角光束会聚，使得每个视角光束会聚以便在形成中间成像平面(中间像)的同时聚集在一个点处。因此，通过将第一表面R2和第二反射表面R3之间的距离分开一定距离，可以减小第二反射表面R3的尺寸。然而，如果第一表面R2和第二反射表面R3之间的距离太大，则不是优选的，因为尺寸在Z轴方向上增加。
第三点是减小在第一表面R2上发生的偏心像差的效果。当从孔径光阑SP入射的光被第一表面R2反射以朝向第二反射表面R3发射时，如果第一表面R2上的反射角减小，则可以减小对于每个视角光束发生的非对称像差(偏心像差)。因此，优选的是，第一表面R2的倾斜角减小，并且第二反射表面R3更靠近Z轴。然而，如果第二反射表面R3太靠近Z轴，则不是优选的，因为入射在孔径光阑SP上的最外侧视角光线被第二反射表面R3阻挡。因此，优选地满足条件表达式(1)，因为可以实现上述三种效果(小型化和图像质量的提高)。
更优选地，条件表达式(1)满足下面的条件表达式(1a)。
95<∠QPR<110......(1a)
更优选地，条件表达式(1a)满足条件表达式(1b)。
97<∠QPR<110...(1b)
该实施例的光学系统L0被如上所述地配置，并且更优选地，其满足以下条件中的至少一个。据此，可以提供能够在实现广角配置和尺寸减小二者的同时减小对于每个像高不同的诸如畸变之类的像差的光学系统。
为了使参考轴弯曲，光学系统L0包括两个或更多个反射表面，每个反射表面具有自由形式表面形状。通过包括这样的反射表面，可以容易地执行像差校正以改善成像性能。光学系统L0具有这样的配置，在该配置中，设置在第一表面R1上的孔径光阑SP的位置是入射光瞳位置。结果，即使当视角增大时，每个反射表面也不会变大。另外，由于每个反射表面上的入射光和反射光可以共享同一空间，因此可以有效地利用该空间来减小每个反射表面的尺寸。即使入射光瞳的位置由于制造误差等而没有严格地位于孔径光阑SP的位置上，也可以获得本发明的效果，因此允许一些偏差。
该实施例的光学系统L0在YZ平面中具有围绕Z轴的±35度的视角，并且在XZ平面中具有围绕Z轴的±16.9度的视角。此外，第二表面R2的反射表面是第一反射表面，并且从物侧(放大共轭侧)起沿着参考轴的随后反射表面是第二反射表面、第三反射表面等，因此，假设将数值分配给各自具有自由形式表面形状的反射表面。在这种情况下，为了在保持该视角的同时在整个屏幕(图像)上实现高图像质量，第一反射表面具有为正光焦度的深凹形状。第一反射表面的面积大于第二反射表面的面积。第一反射表面的面积在光学系统L0中包括的反射表面中是最大的。
在该实施例中，中间成像平面M相对于所有视角光束被设置在第一表面R2和最终反射表面之间。最终反射表面是其中光线在紧接着其入射到光学系统L0的光学成像平面上之前被反射的反射表面。在每个实施例中，第五反射表面R6对应于最终反射表面。通过形成中间成像平面M，即使在具有广视角的成像光学系统中，也可以收集相对于参考轴附近的中间成像平面M之后的光束的周边视角的光线。因此，可以减小反射表面的面积，这是优选的。
更优选地，至少一个光束在各自具有自由形式表面形状的多个反射表面中的最靠近物侧(放大共轭侧)的反射表面与沿着参考轴的相邻反射表面之间形成中间成像点(中间像)。在具有广视角的成像光学系统的情况下，视角的广度在很大程度上与作为用于确定第一表面R2的尺寸的参数相关。当光线被引导到第二表面R3以便不形成中间像时，第二表面R3也变得非常大。另一方面，当在第一表面R2和第二表面R3之间形成中间成像点时，即使在广视角下也可以在窄的空间中收集每个视角的光线，使得第二表面R3和后续表面的尺寸可以减小，这是优选的。在该实施例中，对于所有视角光束在第一表面R2和第二表面R3之间形成中间成像点。此外，优选的是，中间成像平面M被设置在第一表面R2和第二表面R3之间。通过设置其中不仅对一个视角光线而是对所有视角光线执行中间成像的中间成像平面M，可以收集在参考轴上的光线附近的在第一面R2上反射的所有离轴主光线。因此，可以在缩短第一表面R2和第二表面R3之间的距离的同时减小第二表面R3的反射表面的尺寸。结果，即使在35度或更大的广视角下，也可以实现每个反射表面的小型化。中间成像平面M的位置不限于图1中所示的位置。类似地，在下面要描述的其它实施例中，在光学系统L0中形成中间成像平面M。
优选地，该实施例的光学系统L0具有中空反射镜配置(中空镜配置)，该中空反射镜配置具有自由形式表面形状。因此，不需要增加用于色差校正的透镜的数量，并且可以以少量的部件保持F数明亮并且成像性能高的状态。
优选地，在YZ平面中，各自具有自由形式表面形状的反射表面被配置为使得当在光线的行进方向观察时，偶数反射表面上的光线的反射方向和奇数反射表面上的光线的反射方向彼此相反。相反方向不限于反射方向彼此相差180度的情况。例如，在本实施例的光学系统L0的情况下，在光线入射之后，光线在第一表面R2上沿着参考轴在右边方向上反射，而光线在第二表面R3上在左边方向上反射。因此，容易消除在每个反射表面处发生的偏心像差，并且可以在整个屏幕上实现高图像质量。
在该实施例中，参考轴重复反射的平面，即包括弯曲参考轴的平面(YZ平面)被称为离轴截面(离轴截面)。在光学系统L0中，离轴截面上的半视角是ωy(Y轴方向上的视角)，垂直于离轴截面的截面上的半视角是ωx(X轴方向上的视角)。在这种情况下，满足下面的条件表达式(2)，并且优选ωy是35度或更大。
ωy>ωx...(2)
这使得可以使光学系统L0在离轴截面及其垂直方向上小型化。当依赖于光学系统L0的应用而不需要在水平方向和垂直方向上看到相同的范围时，这是有用的。例如，在光学系统L0的使用是车载照相机的情况下，当监视周围环境时，优选地看到水平方向上的广的范围，诸如人行道和迎面而来的车辆，但是垂直方向上的范围至少只要交通信号灯和道路标志可见，因此即使垂直方向上的观察范围窄于水平方向上的观察范围也没有问题。在这种情况下，通过满足条件表达式(2)并将Y视角设置为水平视角，可以实现进一步的小型化。
根据该实施例，可以提供能够减小对于每个像高不同的诸如畸变之类的像差同时实现广角配置和尺寸减小二者的光学系统。
(第二实施例)
接下来，将描述本发明的第二实施例。参考图4，将描述该实施例的光学系统L0的基本配置。图4示出了该实施例中的光学系统L0的布置(YZ平面)。该实施例的光学系统L0与第一实施例的光学系统L0的不同之处在于，它在YZ平面中具有围绕Z轴的±40度的视角，并且在XZ平面中具有围绕Z轴的±20度的视角。
图5示出了该实施例中的畸变的状态(数值实施例2)。在图5中，横轴表示X轴方向上的像平面上的坐标值(对应于X视角)，纵轴表示Y轴方向上的像平面上的坐标值(对应于Y视角)。此外，图5以重叠的方式描绘了没有畸变的理想网格(近轴FOV)和实际光线跟踪结果的网格(实际FOV)。图6示出了评价位置1至5处的横向像差图。此外，在图6的横向像差图中，横轴表示光瞳平面上的X轴或Y轴，纵轴表示像平面上的像差量。评价光线的波长是d线。符号ω是半视角。在所有像差图中，当要在下面描述的数值实施例以mm为单位表示时，它们以横向像差±0.0125mm的规模描绘。
根据该实施例，可以提供能够减小对于每个像高不同的诸如畸变之类的像差同时实现广角配置和尺寸减小二者的光学系统。
(第三实施例)
接下来，将描述本发明的第三实施例。参考图7，将描述该实施例的光学系统L0的基本配置。图7示出了该实施例中的光学系统L0的布置(YZ平面)。该实施例的光学系统L0与第一实施例的光学系统L0的不同之处在于，它在YZ平面中具有围绕Z轴的±45度的视角，并且在XZ平面中具有围绕Z轴的±23.4度的视角。
图8示出了该实施例中的畸变的状态(数值实施例2)。在图8中，横轴表示X轴方向上的像平面上的坐标值(对应于X视角)，纵轴表示Y轴方向上的像平面上的坐标值(对应于Y视角)。此外，图8以重叠的方式描绘了没有畸变的理想网格(近轴FOV)和实际光线跟踪结果的网格(实际FOV)。图9示出了评价位置1至5处的横向像差图。此外，在图9的横向像差图中，横轴表示光瞳平面上的X轴或Y轴，纵轴表示像平面上的像差量。评价光线的波长是d线。符号ω是半视角。在所有像差图中，当要在下面描述的数值实施例以mm为单位表示时，它们以横向像差±0.0125mm的规模描绘。
根据该实施例，可以提供能够减小对于每个像高不同的诸如畸变之类的像差同时实现广角配置和尺寸减小二者的光学系统。
在每个实施例中，作为修改示例，盖玻璃可以被设置在孔径光阑SP的前面和后面，使得灰尘等不会进入立体光学系统L0的内部。此外，诸如低通滤波器和波长选择滤波器之类的各种滤波器或盖玻璃可以被设置在相对于图像传感器IMG0的物侧(放大共轭侧)。对应于第一至第三实施例的数值实施例1至3分别如下所示。
(数值实施例1)
从物平面到孔径光阑SP的距离为无限远，并且视角是X：±16.9度和Y：±35.0度。焦距为X：4.39mm和Y：4.39mm。像平面尺寸为x：2.665mm和y：6.144mm。入射光瞳(孔径光阑SP)是圆形的，并且其直径为2.2mm。轴上光束的F数在X轴方向上为2.00，在Y轴方向上为1.99。轴上光束是入射在图像传感器的成像平面(光接收表面)的中心的光束。也就是说，轴上光束包括参考光线。换句话说，参考光线对应于轴上光束的主光线(轴上光线)。每个数值实施例中的每个反射表面的光焦度(焦距)指示每个反射表面对于轴上光束的光焦度(焦距)。换句话说，每个反射表面的光焦度指示每个反射表面上的轴上光束通过的位置处的光焦度。该实施例的反射表面全部由自由形式表面构成，并且当它们投影在XZ平面上时它们具有矩形形状。自由形式表面形状由表达式(B)给出。
表面数据
在YZ平面上
点P的坐标:(Z,Y)＝(0,0)
点Q的坐标:(Z,Y)＝(19.5,0)
点R的坐标:(Z,Y)＝(-4.59,-20.30)
因此，角QPR(∠QPR)＝102.73度
自由形式表面数据
第二表面(R2):第一反射表面
第三表面(R3):第二反射表面
第四表面(R4):第三反射表面
第五表面(R5):第四反射表面
第六表面(R6):第五反射表面
对于轴上光束每个反射表面的焦距数据
fix和fiy的符号i对应于第i个反射表面。
符号fix表示X截面上的焦距，符号fiy表示Y截面上的焦距。
符号fx是X截面上整个系统的焦距，符号fy是Y截面上整个系统的焦距。
每个反射表面的形状数据
由于每个反射表面具有矩形形状，因此Eaix和Eaiy中的每一个的值的两倍对应于矩形的边的长度。每边中长度较长的称为“长边”，较短的边称为“短边”。这也适用于随后的数值实施例。
Eaix和Eaiy的符号i对应于第i个反射表面。
符号Eaix是X截面上边长的一半，符号Eaiy是Y截面上边长的一半。
ωx＝±16.9度
ωy＝±35.0度
(数值实施例2)
从物平面到孔径光阑SP的距离为无限远，并且视角是X：±20度和Y：±40.0度。焦距为X：3.66mm和Y：3.66mm。像平面尺寸为x：2.665mm和y：6.144mm。入射光瞳(孔径光阑SP)是圆形的，并且其直径为1.93mm。轴上光束的F数在X轴方向上为1.90，在Y轴方向上为1.90。该实施例的反射表面全部由自由形式表面构成，并且当它们投影在XZ平面上时它们具有矩形形状。自由形式表面形状由表达式(B)给出。
表面数据
在YZ平面上
点P的坐标:(Z,Y)＝(0,0)
点Q的坐标:(Z,Y)＝(19.5,0)
点R的坐标:(Z,Y)＝(-5.32,-19.39)
因此，角QPR(∠QPR)＝105.35度
自由形式表面数据
第二表面(R2):第一反射表面
第三表面(R3):第二反射表面
第四表面(R4):第三反射表面
第五表面(R5):第四反射表面
第六表面(R6):第五反射表面
对于轴上光束每个反射表面的焦距数据
fix和fiy的符号i对应于第i个反射表面。
符号fix表示X截面上的焦距，符号fiy表示Y截面上的焦距。
符号fx是X截面上整个系统的焦距，符号fy是Y截面上整个系统的焦距。
每个反射表面的形状数据
由于每个反射表面具有矩形形状，因此Eaix和Eaiy中的每一个的值的两倍对应于矩形的边的长度。
Eaix和Eaiy的符号i对应于第i个反射表面。
符号Eaix是X截面上边长的一半，符号Eaiy是Y截面上边长的一半。
ωx＝±20.0度
ωy＝±40.0度
(数值实施例3)
从物平面到孔径光阑SP的距离为无限远，并且视角是X：±23.4度和Y：±45.0度。焦距为X：3.08mm和Y：3.07mm。像平面尺寸为x：2.665mm和y：6.144mm。入射光瞳(孔径光阑SP)是圆形的，并且其直径为1.50mm。轴上光束的F数在X轴方向上为2.05，在Y轴方向上为2.05。该实施例的反射表面全部由自由形式表面构成，并且当它们投影在XZ平面上时它们具有矩形形状。自由形式表面形状由表达式(B)给出。
表面数据
在YZ平面上
点P的坐标:(Z,Y)＝(0,0)
点Q的坐标:(Z,Y)＝(19.5,0)
点R的坐标:(Z,Y)＝(-3.88,-22.58)
因此，角QPR(∠QPR)＝99.75度
自由形式表面数据
第二表面(R2):第一反射表面
第三表面(R3):第二反射表面
第四表面(R4):第三反射表面
第五表面(R5):第四反射表面
第六表面(R6):第五反射表面
对于轴上光束每个反射表面的焦距数据
fix和fiy的符号i对应于第i个反射表面。
符号fix表示X截面上的焦距，符号fiy表示Y截面上的焦距。
符号fx是X截面上整个系统的焦距，符号fy是Y截面上整个系统的焦距。
每个反射表面的形状数据
由于每个反射表面具有矩形形状，因此Eaix和Eaiy中的每一个的值的两倍对应于矩形的边的长度。
Eaix和Eaiy的符号i对应于第i个反射表面。
符号Eaix是X截面上边长的一半，符号Eaiy是Y截面上边长的一半。
ωx＝±23.4度
ωy＝±45.0度
[表1]
表1示出了与每个数值实施例中的条件表达式(1)和(2)有关的值。第一至第三实施例的光学系统L0可以应用于监视照相机、车载照相机、无人机代表的UAV(无人驾驶飞行器)等。因此，根据每个实施例，可以提供能够减小对于每个像高不同的诸如畸变之类的像差同时实现广角配置和尺寸减小二者的光学系统。
(第四实施例)
接下来，参考图14，将描述本发明的第四实施例。图14示出了通过使用第一至第三实施例的两个光学系统L0构成的立体光学系统ST的布置(YZ平面)。在图14的立体光学系统ST中，第一实施例的两个光学系统L0被布置在Y轴方向上。然而，两个光学系统L0的布置方向不限于此。
通过如图14所示地布置两个光学系统L0，可以配置在视差方向上具有广视角的立体光学系统ST。这使得能够在广的范围内进行诸如获取距离信息之类的感测。此外，优选的是，用作立体光学系统ST的两个光学系统L0基本上是相同的光学系统。如果两个光学系统之间的视角或F数不同，则当用于诸如距离测量或3D形状测量之类的感测时，可以进行感测的范围由具有窄视角的光学系统确定。或者，如果景深不同，则测量精度恶化，这不是优选的。
在该实施例中，优选的是两个光学系统L0的成像平面(缩小平面)在同一平面上。因此，可以使用各自具有平面形状的传统图像传感器从两个光学系统L0容易地获得视差图像(由两个光学系统L0形成的第一和第二图像)。即使当两个图像传感器IMG1和IMG2的位置由于制造误差等而不是精确地在同一平面上时，也可以获得本发明的效果，因此允许一些偏差。
在图14中，左光学系统L0由L0(左)表示，并且右光学系统L0由L0(右)表示。此时，光学系统L0(左)在图像传感器IMG1上形成图像。此外，光学系统L0(右)在图像传感器IMG2上形成图像。图像传感器IMG1和IMG2位于同一平面上并被固定到公共基板BASE。
根据该实施例，通过使用两个光学系统L0构造立体光学系统，可以提供能够减小对于每个像高不同的诸如畸变之类的像差同时实现广角配置和尺寸减小二者的的立体光学系统。
(第五实施例)
接下来，将描述包括第一至第三实施例的光学系统L0或第四实施例的立体光学系统ST的车载照相机10和包括车载照相机10的车载系统(驾驶支持装置)600。图15是车载照相机10和车载系统600的配置图。车载系统600被安装在诸如汽车之类的车辆(移动装置)中，并且其是用于基于由车载照相机10获取的车辆周围的图像信息支持车辆的驾驶的装置。图16是配备有车载系统600的车辆700的示意图。在图16中，车载照相机10的成像范围50被设置在车辆700的前方，但是成像范围50可以被设置在车辆700的后方或侧面。
如图15所示，车载系统600包括车载照相机(距离测量装置10)、车辆信息获取装置20、控制装置(ECU：电子控制单元)30和警告装置40。另外，车载照相机10包括图像捕获器1、图像处理器2、视差计算器3、距离计算器(获取器)4和碰撞确定器(确定器)5。图像处理器2、视差计算器3、距离计算器4和碰撞确定器5构成处理器。图像捕获器1包括根据上述任一实施例的光学系统以及图像传感器。在立体光学系统的情况下，图像捕获器1包括左和右两个光学系统L0和对应于两个光学系统L0的两个图像传感器。
图17是示出了车载系统600的操作示例的流程图。在下文中，将根据该流程图描述车载系统600的操作。
首先，在步骤S1处，图像捕获器被用于捕获车辆周围的目标(物体)的图像，以获取多条图像数据(视差图像数据)。随后，在步骤S2处，从车辆信息获取器20获取车辆信息。车辆信息是包括车辆的车辆速度、横摆率、转向角度等的信息。随后，在步骤S3处，图像处理器2对由图像捕获器1获取的多个图像数据执行图像处理。具体地，其执行图像特征分析以分析诸如图像数据中的边缘的量和方向以及浓度值之类的特征量。这里，可以对多个图像数据中的每个图像数据执行图像特征分析，或者可以仅对多个图像数据中的一部分图像数据执行图像特征分析。
随后，在步骤S4处，视差计算器3计算由图像捕获器1获取的多个图像数据之间的视差(图像偏移)信息。因为诸如SSDA方法和区域相关方法之类的已知方法可以用作计算视差信息的方法，因此在本实施例中省略其描述。在步骤S2、S3和S4处的处理可以按上述顺序执行，或者可以彼此并行执行。
随后，在步骤S5处，距离计算器4计算相对于由图像捕获器1捕获的物体的间隔信息(距离信息)。距离计算器4基于图像传感器的输出获取物体的距离信息。即，距离计算器4基于经由多个光学系统分别形成的多个图像来计算物体的距离信息。可以基于由视差计算器3计算的视差信息以及图像捕获器1的内部参数和外部参数来计算距离信息。距离信息包括关于相对于物体的相对位置(诸如相对于物体的间隔)、散焦量和图像偏移量的信息，并且距离信息可以直接表示物体的距离值，或者可替代地它可以间接地表示与距离值相对应的信息。
随后，在步骤S6处，碰撞确定器5确定由距离计算器4计算的距离信息是否落入预设距离(即，预先设置的设定距离)的范围内。因此，可以确定在车辆周围的设定距离内是否存在障碍物，并确定车辆与障碍物之间碰撞的可能性。当在设定距离内存在障碍物时，碰撞确定器5确定存在碰撞的可能性(在步骤S7处)，并且当在设定距离内没有障碍物时，碰撞确定器5确定不存在碰撞的可能性(在步骤S8处)。
接下来，当碰撞确定器5确定存在碰撞可能性时(在步骤S7处)，碰撞确定器5向控制装置30或警告装置40通知确定结果。此时，控制装置30基于碰撞确定器5的确定结果来控制车辆，并且警告装置40基于碰撞确定器5的确定结果给出警告。
例如，控制装置30执行控制，诸如对车辆施加制动、返回加速器、生成用于在每个车轮上生成制动力的控制信号以抑制发动机和电动机的输出。此外，警告装置40发出警告，诸如向车辆的用户(驾驶员)发出警报声(警报)、在汽车导航系统的屏幕上显示警告信息或者给座椅安全带或方向盘施加振动。
如上所述，根据本实施例中的车载系统600，可以通过上述过程有效地检测障碍物，并且可以避免车辆与障碍物之间的碰撞。具体地，通过将上述实施例中的每个的光学系统应用于车载系统600，可以在使整个车载照相机10小型化以增加布置的自由度的同时在广视角上执行障碍物的检测和碰撞确定。
关于距离信息的计算，可以想到各种实施例。作为示例，将描述采用具有被规则布置成二维阵列的多个像素部分的光瞳分割型图像传感器作为包括在图像捕获器1中的图像传感器的情况。在这种情况下，即使成像光学系统不构成立体光学系统，也可以计算距离信息。在光瞳分割型图像传感器中，一个像素部分由微透镜和多个光电转换器组成，并且它可以接收通过光学系统的光瞳中的不同区域的一对光束，以从每个光电转换器输出一对图像数据。
然后，通过一对图像数据之间的相关计算来计算每个区域的图像偏移量，并且由距离计算部分4计算表示图像偏移量的分布的图像偏移图数据。可替代地，距离计算器4还可以将图像偏移量转换为散焦量，以生成表示散焦量的分布(捕获图像的二维平面上的分布)的散焦图数据。此外，距离计算器4可以从散焦量获取与要转换的物体的间隔的距离图数据。
在该实施例中，车载系统600应用于驾驶支持(碰撞损坏减少)，但是本发明不限于此，并且车载系统600可以应用于巡航控制(包括所有车速跟进功能)、自动驾驶等。另外，车载系统600不限于诸如自身车辆之类的车辆，而是可以应用于诸如船舶、飞机和工业机器人之类的移动体(移动装置)。此外，本发明不仅可以应用于本实施例中的车载照相机10和移动体，而且还可以应用于诸如智能交通系统(ITS)之类的广泛利用物体识别的设备。
每个实施例中的光学系统L0被应用于能够使用图像信息获取距离信息、测量3D形状或检测诸如人之类的物体的图像捕获装置，但是不限于此。每个实施例的光学系统L0不仅可以应用于监视照相机和车载照相机，还可以应用于各种图像捕获装置，诸如视频照相机、数值静态照相机和安装在UAV上的照相机。
以这种方式，在每个实施例中，当参考轴被定义为通过孔径光阑SP的开口中心以到达缩小平面的中心的参考光线的路径时，相对于多个反射表面中的至少一个反射表面，与参考轴的交点处的法线相对于参考轴倾斜。此外，在光学系统中包括的所有反射表面上关于参考轴的交点处的法线在包括参考轴的截面中相对于参考轴倾斜。连接开口中心P和交点Q的线段PQ与连接开口中心P和交点R的线段PR之间的角度∠QPR(度)在预定角度范围内。根据每个实施例，可以提供光学系统、立体光学系统、图像捕获装置、距离测量装置、车载系统，可在保持距离测量装置的同时移动的包括距离测量装置的移动装置，以及能够在减少畸变的同时实现广角和小型化的投影装置。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以包含所有这些修改和等同的结构和功能。
例如，上述每个实施例的光学系统L0可以用作要被应用于投影装置的投影光学系统。图18是投影仪(投影装置)1000的结构图。反射型液晶面板用作投影仪1000的光调制元件。在图18中，附图标记100表示光源，附图标记200表示照明光学系统，附图标记300表示颜色分离和合成光学系统，附图标记400表示投影光学系统(光学系统L0)。光源100朝向照明光学系统200发射光。照明光学系统200照明来自光源100的光。颜色分离和合成光学系统300对来自照明光学系统200的照明光执行颜色分离和颜色合成。投影光学系统400投影来自颜色分离和合成光学系统300的合成光。
在颜色分离和合成光学系统300中，附图标记301R、301G和301B分别表示设置有用于红色、绿色和蓝色的光调制元件的反射型液晶面板单元(用于红色、绿色和蓝色的反射型液晶面板)。附图标记302R、302G和302B分别表示设置有用于红色、绿色和蓝色的波片的波片单元。在该实施例中，包括在每个反射型液晶面板单元301R、301G和301B中的光调制元件是反射型液晶面板，但是本发明不限于此。例如，透射型液晶面板可以用作光调制元件。无论反射型液晶面板的数量如何，它都可以应用于任何投影仪，诸如单板型或三板型投影仪。
当光学系统L0被应用于投影光学系统时，诸如液晶面板(光调制元件或空间调制器)等的显示元件的显示表面被布置在光学系统L0的缩小平面的位置处。然而，当光学系统被应用于投影装置时，物侧和像侧反转，使得光路反转。即，可以采用布置在物侧的显示元件的显示表面(缩小平面)上显示的图像通过光学系统被投影(成像)到布置在像侧的屏幕等的投影表面(放大平面)上的配置。同样在这种情况下，就像在光学系统被应用于图像捕获装置的情况那样，希望在每个实施例中满足每个条件表达式。此外，当每个实施例的光学系统被应用于投影装置时，由于光束(F数)由布置在光学系统的缩小侧的照明系统确定，因此不必提供作为开口的孔径光阑SP(R1)。在这种情况下，开口的位置被定义为出射光瞳。
当每个实施例的光学系统用作成像光学系统时，缩小平面(缩小侧共轭平面)对应于像平面(成像平面)，并且放大平面(放大侧共轭平面)对应于物平面。在成像光学系统的情况下，缩小侧(缩小共轭侧)对应于像侧，并且放大侧(放大共轭侧)对应于物侧。另一方面，当每个实施例的光学系统被用作投影光学系统时，缩小平面(缩小侧共轭平面)对应于物平面(显示表面)，并且放大平面(放大侧共轭平面)对应到像平面(投影表面)。在投影光学系统的情况下，缩小侧(缩小共轭侧)对应于物侧(显示侧)，并且放大侧(放大共轭侧)对应于像侧(投影侧)。

Claims (23)

1.一种形成物体的图像的光学系统，包括：
孔径光阑；
第一反射表面；和
第二反射表面，
其特征在于：
按从放大侧到缩小侧的顺序设置孔径光阑、第一反射表面和第二反射表面，
第一反射表面的面积大于第二反射表面的面积，并且
以下表达式被满足：
95<∠QPR<120，
其中参考轴是通过孔径光阑的开口中心到达缩小平面的中心的参考光线的路径，P是开口中心，Q是参考轴和第一反射表面的交点，R是参考轴和第二反射表面的交点，并且∠QPR是连接开口中心P和交点Q的线段PQ与连接开口中心P和交点R的线段PR之间的角度(度)。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第一反射表面的面积在光学系统中包括的反射表面中是最大的。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述参考轴与其自身不相交。
4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第二反射表面具有负光焦度。
5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述第一反射表面具有正光焦度。
6.根据权利要求1所述的光学系统，还包括第三反射表面、第四反射表面和第五反射表面，
其特征在于，按从放大侧到缩小侧的顺序设置孔径光阑、第一反射表面、第二反射表面、第三反射表面、第四反射表面和第五反射表面。
7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述第一反射表面具有正光焦度，所述第二反射表面具有负光焦度，所述第三反射表面具有正光焦度，所述第四反射表面具有负光焦度，并且第五反射表面具有正光焦度。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在所述光学系统中包括的所有反射表面上的与参考轴的交点处的法线在包括所述参考轴的截面中相对于所述参考轴倾斜。
9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在所述光学系统中包括的所有反射表面都是自由形式表面。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，在所述光学系统中包括的反射表面中，在最靠近放大侧的反射表面和最靠近缩小侧的反射表面之间形成物体的中间像。
11.根据权利要求10所述的光学系统，其特征在于，在所述第一反射表面和所述第二反射表面之间形成物体的中间像。
12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统具有中空镜配置。
13.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，当在包括所述参考轴的截面中沿着参考轴在光线的行进方向上观察时，从所述光学系统中包括的反射表面中最靠近放大侧的第一反射表面计数的偶数编号的反射表面上的光线的反射方向和在奇数编号的反射表面处的光线的反射方向彼此相反。
14.一种立体光学系统，其特征在于，包括两个根据权利要求1至13中任一项所述的光学系统，其中这两个光学系统的缩小平面在同一平面上。
15.一种图像捕获装置，其特征在于，包括：
根据权利要求14所述的立体光学系统；和
图像传感器，被配置为接收由所述两个光学系统形成的图像。
16.一种图像捕获装置，其特征在于，包括：
根据权利要求1至13所述的光学系统；和
图像传感器，被配置为接收由光学系统形成的图像。
17.根据权利要求16所述的图像捕获装置，其中，以下表达式被满足：
ωx<ωy
其中ωy是包括参考轴的第一截面中的半视角(度)，并且ωx是垂直于第一截面的第二截面中的半视角(度)。
18.根据权利要求16所述的图像捕获装置，其中，以下表达式被满足：
35≤ωy
其中ωy是包括参考轴的第一截面中的半视角(度)。
19.一种距离测量装置，其特征在于，包括：
根据权利要求15至18中任一项所述的图像捕获装置；和
获取器，被配置为基于图像传感器的输出来获取物体的距离信息。
20.一种车载系统，其特征在于，包括：
根据权利要求19所述的距离测量装置；和
确定器，被配置为基于距离信息确定车辆与物体之间的碰撞的可能性。
21.根据权利要求20所述的车载系统，还包括控制装置，所述控制装置被配置为当所述确定器确定所述车辆与所述物体之间存在碰撞的可能性时，输出用于对所述车辆的每个车轮生成制动力的控制信号。
22.根据权利要求20所述的车载系统，还包括警告装置，所述警告装置被配置为当所述确定器确定所述车辆与所述物体之间存在碰撞的可能性时，向所述车辆的驾驶员发出警告。
23.一种移动装置，其特征在于，包括根据权利要求19所述的距离测量装置，其中，所述移动装置能够在保持所述距离测量装置的同时移动。
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