CN116953898A - 一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备 - Google Patents

一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116953898A
CN116953898A CN202210407071.8A CN202210407071A CN116953898A CN 116953898 A CN116953898 A CN 116953898A CN 202210407071 A CN202210407071 A CN 202210407071A CN 116953898 A CN116953898 A CN 116953898A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
filter
component
lens
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210407071.8A
Other languages
English (en)
Inventor
陈廷爱
王庆平
杨沫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Priority to CN202210407071.8A priority Critical patent/CN116953898A/zh
Priority to PCT/CN2023/086660 priority patent/WO2023202387A1/zh
Publication of CN116953898A publication Critical patent/CN116953898A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备，用于解决现有技术中无法同时实现超大视场和较小光学畸变的问题。可应用于安防监控、无人驾驶或智能驾驶等领域。光学成像模组包括：第一透镜组件用于将第一视场的第一光线传播至合光组件，第二透镜组件用于将第二视场的第二光线传播至合光组件，第一视场与第二视场部分重叠，第一透镜组件的第一光轴与第二透镜组件的第二光轴之间夹角α满足：0°＜α＜180°、或者180°＜α＜360°。合光组件用于将第一光线和第二光线混合得到第三光线。第三透镜组件用于将第三光线聚焦至探测组件。探测组件用于根据聚焦后的第三光线形成图像。如此既可实现超大视场的成像，又可减小形成的图像的光学畸变。

Description

一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备
技术领域
本申请涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备。
背景技术
随着科学技术的发展，用户对光学镜头的成像功能的要求越来越高。例如，需要获得超大视场角的成像等。但是常规光学镜头无法实现超大视场的拍摄，需要采用特殊设计的光学镜头，例如鱼眼镜头(请参阅图1a)、全景反射镜头(请参阅图1b)或全景环带镜头(请参阅图1c)等。
这些光学镜头虽然可以拍摄到超大视场的图像，但是拍摄的图像存在较大的光学畸变。不仅使得图像的边缘扭曲，而且会影响边缘图像的解析力。目前这些采用特殊设计的光学镜头可以实现超大视场的成像，但获得的图像光学畸变较大。其中，光学畸变是指真实像高(y_chief)与理想像高(y_ref)的差值与理想像高的比值，可用下述公式1表示，理想像高可用下述公式2表示。
光学畸变＝100％×(y_chief-y_ref)/y_ref 公式1
y_ref＝f×tanθ 公式2
其中，f表示焦距，θ表示视场的一半。
综上所述，如何既可以实现超大视场的成像，又可以使得拍摄的图像的光学畸变较小，是当前亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备，用于既可以实现超大视场的成像，又可以减小拍摄的图像的光学畸变。
第一方面，本申请提供一种光学成像模组，该光学成像模组包括第一透镜组件、第二透镜组件、第三透镜组件、合光组件以及探测组件，第一透镜组件的第一光轴与第二透镜组件的第二光轴之间夹角大于0°且小于180°、或者大于180°且小于360°。第一透镜组件用于将来自第一视场的第一光线传播至合光组件；第二透镜组件用于将来自第二视场的第二光线传播至合光组件，第一视场与第二视场部分重叠；合光组件用于将第一光线和第二光线混合得到第三光线；第三透镜组件用于将来自合光组件的第三光线聚焦至探测组件；探测组件，用于根据聚焦后的第三光线形成图像。
基于上述方案，通过第一透镜组件可以将第一视场的第一光线尽可能的收集至合光组件的传输口径中；通过第二透镜组件可以将第二视场的第二光线尽可能的收集至合光组件的传输口径中；合光组件将第一光线和第二光线混合得到第三光线，实现第一视场和第二视场的混叠；第一光线和第二光线耦合到同一个探测组件上，从而通过对较小的第一视场和第二视场进行解混、分离、再拼接等，既可以实现超大视场的成像，又可以减小形成的图像的光学畸变。例如，光学畸变＜10％，合成后的视场角大于190°。进一步，可基于对第一视场形成的图像和基于第二视场形成的图像进行解混、分离后分别显示，从而可以灵活选择其中一个视场作为观测视场，进而可适用于定向或周视观察。
在一种可能的实现方式中，第一光轴与第二光轴之间的夹角等于90°。
通过设计第一光轴与第二光轴之间的夹角等于90°，有助于简化光学成像模组的设计和装配。
在一种可能的实现方式中，第一视场的视场角大于或等于90°且小于或等于135°；和/或，第二视场的视场角大于或等于90°且小于或等于135°。
进一步，可选的，第一视场的视场角大于或等于98°且小于或等于130°；和/或，第二视场的视场角大于或等于98°且小于或等于130°。
基于此，第一视场和第二视场合成后的合成视场的光学畸变较小，而且，可以实现超大视场的成像。
在一种可能的实现方式中，经第一透镜组件传播的第一光线为平行光或非平行光；和/或，经第二透镜组件传播的第二光线为平行光或非平行光。
通过第一透镜组件将第一视场的第一光线转换为平行光，有助于降低各个透镜组之间的装配难度。通过第一透镜组件将第一视场的第一光线转换为非平行光，有助于在设计时缩减整个光学成像模组的尺寸。
在一种可能的实现方式中，合光组件包括偏振分光元件，偏振分光元件用于将第一光线中的第一偏振光反射至第三透镜组件，将第二光线中的第二偏振光透射至第三透镜组件，第一偏振光的偏振态与第二偏振光的偏振态不同。
通过偏振分光元件可以实现将第一光线中的第一偏振光与第二光线中的第二偏振光混合，从而获得第三光线。
进一步，可选的，偏振分光元件包括第一合光面，第一合光面镀制有偏振分光膜或刻蚀有金属线栅。
在一种可能的实现方式中，探测组件包括第一滤光层和第一感光层，第一滤光层包括N个第一滤光块，第一滤光块包括n个第一滤光单元，n个第一滤光单元中至少两个第一滤光单元允许第三光线通过的偏振态不同，N和n均为大于1的整数；第一感光层包括P个第一像素块，第一像素块包括p个第一像素，p大于或等于n，P为正整数。
通过第一像素块包括的第一像素的数量大于或等于第一滤光块包括的第一滤光单元的数量，可以保证每个第一像素块可以检测到全部的偏振光(即第一偏振光和第二偏振光)。而且，当p大于n时，可以实现多个第一像素对应一个第一滤光单元，即实现像素合并，从而有助于增加形成的图像的信噪比。
在一种可能的实现方式中，探测组件还包括第二滤光层；第二滤光层包括M个第二滤光块，第二滤光块包括m个第二滤光单元，m个第二滤光单元中至少两个滤光单元允许第三光线通过的波段范围不同，M和m均为大于1的整数；一个第二滤光单元对应一个第一滤光单元，属于同一个第二滤光块的m个第二滤光单元对应的m个第一滤光单元允许第三光线通过的偏振态相同；或者，属于同一个第一滤光块的n个第一滤光单元对应的n个第二滤光单元允许第三光线通过的波段范围相同。
通过基于第一滤光块包括的第一滤光单元的数量n和第二滤光块包括的第二滤光单元的数量m划分第一像素块，可以保证每个第一像素块可以检测到第一滤光层允许通过的全部的偏振态的光线(即第一偏振光和第二偏振光)和第二滤光层允许通过的全部波段的光线。从而可以实现第一光线和第二光线完整覆盖偏振传感器，从而可提高偏振传感器的利用率。进一步，基于该探测组件采集1帧原始图像即可获得具有较大视场较小光学畸变的图像，从而可应用于视频流媒体等场景。而且不需要高容量的图像处理带宽，有助于节省处理器的算力。
在一种可能的实现方式中，合光组件为光谱分光元件，光谱分光元件用于将第一光线中的k个第一波段的光线反射至第三透镜组件，并将第二光线中的k个第二波段的光线透射至第二透镜组件，一个第一波段的光线与一个第二波段的光线对应，k为大于1的整数。
通过光谱分光元件可以实现将第一光线中部分光线(即k个第一波段的光线)和第二光线中的部分光线(即k个第二波段的光线)混合，从而获得第三光线。
进一步，可选的，光谱分光元件包括第二合光面，第二合光面包括多通带光谱膜。
在一种可能的实现方式中，探测组件包括第三滤光层和第二感光层；第三滤光层包括Q个第三滤光块，第三滤光块至少包括2k个第三滤光单元，2k个第三滤光单元允许第三光线中通过的波段范围不同，Q和q为正整数；第二感光层包括Q个第二像素块，第二像素块至少包括2k个第二像素，一个第二像素块对应一个第三滤光块，一个第二像素对应一个第三滤光单元。
通过该探测组件采集1帧原始图像即可获得具有较大视场较小光学畸变的图像，从而可应用于视频流媒体等场景。而且不需要高容量的图像处理带宽，有助于节省处理器的算力。
在一种可能的实现方式中，合光组件具体用于在第一时段将第一光线反射至第三透镜组件，在第二时段将第二光线透射至第三透镜组件。
示例性地，合光组件包括镀制有电控膜的分光镜；或者包括偏转反光镜；或者包括分光棱镜、第一开关和第二开关，其中第一开关位于第一透镜组件与分光棱镜之间，第二开关位于第二透镜组件与分光棱镜之间。进一步，第一开关包括第一电控开关或第一液晶光阀；和/或，第二开关包括第二电控开关或第二液晶光阀。
在一种可能的实现方式中，探测组件包括第四滤光层和第三感光层；第四滤光层包括H个第四滤光块，第四滤光块包括h个第四滤光单元，h个第四滤光单元中至少两个第四滤光单元允许第三光线中通过的波段范围不同，H和h均为大于1的整数；第三感光层包括H个第三像素块，第三像素块包括h个第三像素，一个第三像素块对应一个第四滤光块，一个第四滤光单元对应一个第三像素。
通过该探测组件，可以兼容现有的图像传感器。而且，采集2帧原始图像(即第一时段采集一帧，第二时段采集一帧)即可获得具有较大视场较小光学畸变的图像，从而可应用于视频流媒体等场景。而且，不需要高容量的图像处理带宽，有助于节省处理器的算力。
第二方面，本申请提供一种光学成像系统，包括两个上述第一方面或第一方面中的任意一种光学成像模组，两个光学成像模组的探测组件通过总线连接。
第三方面，本申请提供一种终端设备，该终端设备包括上述第一方面或第一方面中的任意一种光学成像模组；或者该终端设备包括上述第二方面或第二方面中的任意一种光学成像系统。
进一步，可选的，该终端设备还可包括处理器，处理器可用于控制光学成像模组成像。
上述第二方面至第三方面中任一方面可以达到的技术效果可以参照上述第一方面中有益效果的描述，此处不再重复赘述。
附图说明
图1a为现有技术中的一种鱼眼镜头的结构示意图；
图1b为现有技术中的一种全景环带镜头的结构示意图；
图1c为现有技术中的一种全景反射镜头的结构示意图；
图2a为本申请提供的一种光学成像模组集成于智能手机的应用场景示意图；
图2b为本申请提供的一种光学成像模组集成于智能平板的应用场景示意图；
图2c为本申请提供的一种光学成像模组集成于智能手环的应用场景示意图；
图2d为本申请提供的一种光学成像模组集成于摄像头的应用场景示意图；
图2e为本申请提供的一种光学成像模组集成于扫地机器人的应用场景示意图；
图2f为本申请提供的一种光学成像模组集成于车辆的应用场景示意图；
图2g为本申请提供的一种光学成像模组集成于AR眼镜的应用场景示意图；
图2h为本申请提供的一种光学成像模组集成于路侧单元的应用场景示意图；
图3为本申请提供的一种光学成像模组的结构示意图；
图4a为本申请提供的一种第一透镜组件的结构示意图；
图4b为本申请提供的另一种第一透镜组件的结构示意图；
图5为本申请提供的一种第一光轴和第二光轴之间的夹角的示意图；
图6a为本申请提供的一种第三透镜组件的结构示意图；
图6b为本申请提供的另一种第三透镜组件的结构示意图；
图7a为本申请提供的一种场曲的模拟结果示意图；
图7b为本申请提供的一种光学畸变的模拟结果示意图；
图8a为本申请提供的另一种场曲的模拟结果示意图；
图8b为本申请提供的另一种光学畸变的模拟结果示意图；
图9为本申请提供的一种偏振光分束器的分光示意图；
图10为本申请提供的一种光谱分光元件的分光示意图；
图11为本申请提供的另一种合光组件的分光示意图；
图12为本申请提供的一种探测组件的结构示意图；
图13为本申请提供的一种第一滤光块和第二滤光块的对应关系示意图；
图14a为本申请提供的另一种第一滤光块和第二滤光块的对应关系示意图；
图14b为本申请提供的一种第一滤光层中第一滤光块的示意图；
图15为本申请提供的另一种第一滤光块和第二滤光块的对应关系示意图；
图16为本申请提供的一种探测组件的结构示意图；
图17a为本申请提供的一种第三滤光层的示意图；
图17b为本申请提供的另一种第三滤光层的示意图；
图18为本申请提供的一种第三图像传感器的结构示意；
图19a为本申请提供的一种第四滤光层的示意图；
图19b为本申请提供的另一种第四滤光层的示意图；
图19c为本申请提供的另一种第四滤光层的示意图；
图19d为本申请提供的另一种第四滤光层的示意图；
图20为本申请提供的一种探测组件的结构示意图；
图21a为本申请提供的一种光学成像模组的结构示意图；
图21b为本申请提供的一种光学成像模组的结构示意图；
图22为本申请提供的一种光学成像系统的结构示意图；
图23为本申请提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例进行详细描述。
以下，对本申请的可能的应用场景进行介绍。需要说明的是，这些介绍是为了便于本领域技术人员理解，并不是对本申请所要求的保护范围构成限定。
在一种可能的应用场景中，本申请中的光学成像模组可集成于终端设备或设置于终端设备的部件中。终端设备例如可以是智能手机(请参阅图2a)、智能平板(请参阅图2b)、智能手环(请参阅图2c)、智能家居设备(请参阅图2d所示的摄像头)、智能制造设备、游戏机、机器人(请参阅图2e所示的扫地机器人)或智能运输设备(如自动导引运输车(automated guided vehicle，AGV)或者无人运输车等)等。示例性的，以光学成像模组集成于智能手机(可称为超广角智能手机)为例，使用超广角智能手机拍照可以借助大视场图像对光影及场景的理解，帮助用户选择最佳拍摄角与拍摄位，从而可获取较好的拍摄效果。或者，使用超广角智能手机或游戏机玩游戏时可以借助大视场图像帮助户外用户释放注视点，让户外用户可以边行走边关注游戏画面的同时可以尽量避免危险等。以光学成像模组集成于摄像头(可称为超广角摄像头)为例，超广角摄像头可以应用于安防监控，例如可以实现全景监控或环境监视等。
在另一种可能的应用场景中，光学成像模组也可以集成于车辆(例如无人车、智能车、电动车、数字汽车等)或智能运输设备上，作为超广角车载摄像机，如图2f。超广角车载摄像机可以实时或周期性地获取周围物体的距离等测量信息，从而可为车道纠偏、车距保持、倒车等操作提供必要信息。由于超广角车载摄像机可以借助大视场成像(如前视短焦>135°，环视>180°)观察周围环境，可以实现：a)目标识别与分类，例如各类车道线识别、红绿灯识别以及交通标志识别等；b)可通行空间检测(freespace)，例如，可对车辆行驶的安全边界(可行驶区域)进行划分，主要对车辆、普通路边沿、侧石边沿、没有障碍物可见的边界、未知边界进行划分等；c)对横向移动目标的探测能力，例如对十字路口横穿的行人以及车辆的探测和追踪；d)定位与地图创建，例如基于视觉同步定位与地图构建(simultaneouslocalization and mapping，SLAM)技术的定位与地图创建等。超广角车载摄像机可被用于无人驾驶、自动驾驶、辅助驾驶、智能驾驶或网联车等领域。
在又一种可能的应用场景中，本申请中的光学成像模组也可以集成于近眼显示(near eye display，NED)设备(可称为超广角NED设备)，超广角NED设备例如可以是增强现实(augmented reality，AR)设备或虚拟现实(virtual reality，VR)设备，AR设备可以包括但不限于AR眼镜或AR头盔，VR设备可以包括但不限于VR眼镜或VR头盔。请参阅图2g，以AR眼镜为例示例，用户可佩戴AR眼镜设备进行游戏、观看视频、参加虚拟会议、直播、或视频购物等。超广角NED设备可以借助较大视场图像中的获取的照明信息，辅助增强生成的AR虚拟物的照明与阴影，或帮助NED设备在大视场空间范围生成多个互融互动的虚拟物。
需要说明的是，如上应用场景只是举例，本申请所提供的光学成像模组还可以应用在多种其它场景下，而不限于上述示例出的场景。例如，光学成像模组也可被安装在无人机上，作为机载摄像机等。再比如，光学成像模组也可以安装在路边交通设备(如路侧单元(road side unit，RSU))上，作为路边交通摄像机，可参见图2h，从而可实现智能车路协同等。此外，上述给出的应用场景中，光学成像模组的形态和位置仅是示例，光学成像模组也可以设置于其它可能的位置，光学成像模组也可以设置为其它可能的形态，本申请对此均不作限定。
基于上述内容，下面结合附图3至附图22，对本申请提出的光学成像模组进行具体阐述。
如图3所示，为本申请提供的一种光学成像模组的结构示意图。该光学成像模组可包括第一透镜组件、第二透镜组件、第三透镜组件、合光组件以及探测组件。其中，第一透镜组件的第一光轴与第二透镜组件的第二光轴之间夹角α大于0°且小于180°、或者大于180°且小于360°，请参阅下述图5。也可以理解为，第一光轴与第二光轴不平行(即α不等于180°)且不重合(即α不等于0°)。所述第一透镜组件用于将来自第一视场(或称为子视场1)的第一光线传播至所述合光组件。所述第二透镜组件用于将来自第二视场(或称为子视场2)的第二光线传播至所述合光组件。其中，第一视场的中心线与第二视场的中心线之间的夹角β与第一光轴和第二光轴之间的夹角α相同。所述合光组件用于将所述第一光线和所述第二光线混合，得到第三光线。也可以理解为，第一光线的部分和第二光线的部分经合光组件内后混合形成第三光线。所述第三透镜组件用于将来自所述合光组件的所述第三光线聚焦至所述探测组件。所述探测组件用于根据聚焦后的第三光线形成图像。需要说明的是，本申请中合光组件的名称仅是示例，合光组件也可以先分光再混合。
其中，第一视场与第二视场不同，第一视场的视场角与第二视场的视场角大小可以相同也可以不同。示例性地，所述第一视场的视场角(或称为第一视场的全视场角)大于或等于90°且小于或等于135°，进一步，第一视场的视场角大于98°且小于130°；和/或，所述第二视场的视场角(或称为第二视场的全视场角)大于或等于90°且小于或等于135°，进一步，第二视场的视场角大于98°且小于130°。例如，第一视场的视场角为90°、100°、105°、110°、120°、125°、130°或135°等，第二视场的视场角为90°、100°、105°、110°、120°、125°、130°或135°等。进一步，第一视场与第二视场部分重叠。如此，可以实现第一视场和第二视场的合成(例如可以是解混、分离、再拼接等)。例如，第一视场的10％与第二视场的10％重叠，第一视场的视场角和第二视场的视场角均为100°，基于此，第一视场和第二视场合成后的合成视场角为190°。再比如，第一视场的视场角为100°，第二视场的视场角为120°，第一视场的5°与第二视场的5°重叠，基于此，第一视场和第二视场合成后的合成视场角为215°。再比如，第一视场的视场角与第二视场的视场角相同，且第一视场与第二视场需要有15％的重叠，则第一视场和第二视场的最小视场角可为96°。
一种可能的实现方式中，第一透镜组件和第二透镜组件也可称为前置透镜，第三透镜组件也可以称为后置透镜。第三透镜组件位于合光组件出口后的一定距离处。可以理解的是，光学成像模组也可以不包括第三透镜组件，基于此，需要第一透镜组件将第一光线聚焦至探测组件，第二透镜组件将第二光线聚焦至探测组件。
基于上述光学成像模组，通过第一透镜组件可以将第一视场的第一光线尽可能的收集至合光组件的传输口径中；通过第二透镜组件可以将第二视场的第二光线尽可能的收集至合光组件的传输口径中；合光组件将第一光线和第二光线混合得到第三光线，实现第一视场和第二视场的混叠；第一光线和第二光线耦合到同一个探测组件上，从而通过对较小的第一视场和第二视场进行解混、分离、再拼接等，既可以实现超大视场的成像，又可以减小形成的图像的光学畸变。例如，光学畸变＜10％，合成后的视场角大于190°。进一步，基于第一视场形成的图像和基于第二视场形成的图像可以在解混、分离后分别显示，从而可以灵活选择其中一个视场作为观测视场，进而可适用于定向或周视观察。
下面对图3所示的各个功能组件分别进行介绍说明，以给出示例性的具体实现方案。
一、透镜组件
在一种可能的实现方式中，光学成像模组包括第一透镜组件和第二透镜组件，进一步，还可包括第三透镜组件。其中，第三透镜组件、第二透镜组件可以与第一透镜组件相同，或者也可以不同。第三透镜组件、第二透镜组件与第一透镜组件不同可以包括但不限于包括的透镜的数量和/或光学参数不同。其中，光学参数可以包括但不限于透镜的曲面半径(radius)、厚度(thickness)、折射率(index)、色散系数(abbe number)、材料(material)等。
为了便于方案的说明，如下以第一透镜组件为例进行详细介绍。
在一种可能的实现方式中，第一透镜组件包括至少一个透镜。第一透镜组件包括的透镜可以是球面透镜或者也可以是非球面透镜。也可以理解为，第一透镜组件可以包括单片的球面透镜、或者单片非球面透镜、或者多片球面透镜的组合、或者多片非球面透镜的组合、或者至少一片球面透镜和至少一片非球面透镜的组合。可以理解的是，透镜可以包括但不限于凹透镜和凸透镜；进一步，凸透镜和凹透镜有多种不同的类型，例如凸透镜有双凸透镜、平凸透镜以及凹凸透镜等，凹透镜有双凹透镜、平凹透镜以及凹凸透镜等。通过多片球面透镜和/或非球面透镜的组合形成的第一透镜组件，有助于提高成像质量，降低像差。
进一步，可选的，第一透镜组件中的透镜的材料可以是玻璃、或者树脂、或晶体等光学材料。当透镜的材料为树脂时，有助于减轻光学成像模组的质量。当透镜的材料为玻璃时，有助于进一步提高成像质量。进一步，为了有效抑制温漂，第一透镜组件中包括至少一个玻璃材料的透镜。应理解，当第一透镜组件包括至少三个透镜时，可以部分透镜的材料为树脂、部分透镜的材料为玻璃、部分透镜的材料为晶体；或者也可以部分透镜的材料为树脂、部分透镜的材料为玻璃；或者部分透镜的材料为玻璃、部分透镜的材料为晶体；或者全部透镜的材料为树脂；或者全部透镜的材料为玻璃；或者全部透镜的材料为晶体；本申请对此不作限定。
请参阅图4a，为本申请提供的一种第一透镜组件的结构示意图。该示例中以第一透镜组件包括两个透镜为例。需要说明的是，第一透镜组件包括的两个透镜也可以是其它形状的，请参阅图4b。基于图4b所示的第一透镜组件，第一视场的视场角可为100°。
在一种可能的实现方式中，第一透镜组件可以是有光焦度的组件，可以将第一视场的第一光线进行汇聚，即进入合光组件的第一光线为非平行光线。或者，第一透镜组件为无光焦度的组件，基于此，进入合光组件的第一光线为平行光线。由于工程约束及合光组件的接收口径等的限制，通常设置进入合光组件的第一光线的最大视场≤35°。
以第一透镜组件和第二透镜组件相同为例，请参阅图5，示例性地示出了第一透镜组件的第一光轴和第二透镜组件的第二光轴之间的夹角α。该示例中以第一光轴和第二光轴之间的夹角α＝90°为例示例的。需要说明的是，第一光轴与第二光轴之间的夹角α也可以是其它大于0°且小于180°的角度，例如，45°、90°、100°、120°、130°等；或者，第一光轴与第二光轴之间的夹角α也可以是其它大于180°且小于360°的角度，例如，190°、200°、240°等，此处不再一一列举。
请参阅图6a和图6b，为本申请提供的两种第三透镜组件的结构示意图。该示例中以第三透镜组件包括三个透镜为例。需要说明的是，第三透镜组件可以包括比三个透镜更多或更少的透镜，关于透镜可参见前述第一透镜组件中透镜的介绍，此次不再赘述。
以第一透镜组件和第二透镜组件均为上述图4a所示的结构、第三透镜组件为上述图6a所示的结构为例模拟场曲和光学畸变，场曲模拟采用的参考波长为486.1纳米(nm)、587.5nm、656.3nm。可以理解的是，采用的参考波长也可以是470nm、510nm、555nm、610nm和650nm等。模拟的场曲结果可参见下述图7a，光学畸变可参见下述图7b。由图7a可以看出，场曲大小较合理。因此，基于图4a所示的第一透镜组件和第二透镜组件以及基于图6a所示的第三透镜组件的像差较小，容易被矫正。由图7b可以确定，基于图4a所示的第一透镜组件和第二透镜组件以及基于图6a所示的第三透镜组件的光学畸变均较小，最大的光学畸变小于27％，说明该光学成像模组的成像的光学畸变较小。
以第一透镜组件和第二透镜组件均为上述图4b所示的结构、第三透镜组件为上述图6b所示的结构为例模拟场曲和光学畸变，场曲模拟采用的参考波长为486.1纳米(nm)、587.5nm、656.3nm。模拟的场曲结果可参见下述图8a，光学畸变可参见下述图8b。由图8a可以看出，场曲大小较合理。因此，基于图4b所示的第一透镜组件和第二透镜组件以及基于图6b所示的第三透镜组件的像差较小，容易被矫正。由图8b可以确定，基于图4b所示的第一透镜组件和第二透镜组件以及基于图6b所示的第三透镜组件的光学畸变均较小，最大的光学畸变小于14％，说明该光学成像模组的成像的光学畸变也较小。
二、合光组件
在一种可能的实现方式中，合光组件可将来自第一透镜组件的第一光线和来自第二透镜组件的第二光线混合，获得第三光线。换言之，第一光线和第二光线经合光组件后混叠为第三光线。
下面基于合光组件的分光原理，示例性的示出了三种可能的结构。
结构1，合光组件包括偏振分光元件。
在一种可能的实现方式中，偏振分光元件是基于接收到的第一光线和第二光线的偏振态进行分光的。示例性地，偏振分光元件可以为偏振光分束器(polarizing beamsplitter，PBS)。请参阅图9，为本申请提供的一种偏振光分束器的分光示意图。偏振光分束器可通过在直角棱镜的斜面(可称为第一合光面)镀制一层或多层偏振分光薄膜或刻蚀有金属线栅，然后通过胶层相贴合。利用光束以布鲁斯特角入射时P偏振光(箭头表示)透射率为1而S偏振光(实点表示)透射率小于1的性质，在光束以布鲁斯特角多次通过薄膜以后，达到使的P偏振分量完全透过，而绝大部分S偏振分量反射(至少90％以上)的一个光学元件。示例性地，偏振光分束器可将入射光(包括P偏振光和S偏振光)分为的水平偏振光(即P偏振光)和垂直偏振光(即S偏振光)。其中，P偏振光完全通过，S偏振光以45度角被反射，且S偏振光的出射方向与P偏振光的出射方向成90度角。也可以理解为，PBS具有透射和反射特性，通常，对S偏振光的反射率在99.5％以上，对P偏振光的透过率在91％以上。通过PBS可以实现分光膜工作的波长范围比较宽，偏振度也比较高。
具体的，所述偏振分光元件用于将所述第一光线中的第一偏振光反射至所述第三透镜组件，将所述第二光线中的第二偏振光透射至所述第三透镜组件，所述第一偏振光的偏振态与所述第二偏振光的偏振态不同。进一步，可选的，第一偏振光和第二偏振光为偏振态互相垂直的偏振光。示例性地，第一偏振光为S偏振光，第二偏振光为P偏振光，第一光线的S偏振光被偏振分光元件的第一合光面反射至第三透镜组件，第二光线的P偏振光被偏振分光元件的第一合光面透射至第三透镜组件。可以理解的是，第三光线包括第一光线的S偏振光和第二光线的P偏振光。
可以理解的是，上述给出的偏振分光棱镜仅是示例，偏振分光元件例如还可以是偏振分光平板等。偏振分光平板是通过在玻璃平板的表面(可称为第一合光面)上镀制一层或多层偏振分光薄膜(或称为偏振分光膜)或刻蚀有金属线栅形成的。本申请对偏振分光元件的具体形态不作限定，凡是可以实现本申请中的偏振分光元件的功能的各类形态均在本申请的保护范围内。
需要说明的是，光学成像模组还可包括吸光结构，该吸光结构可以吸收被偏振分光元件的第一合光面透射的第一光线的P偏振光和被反射的第二光线的S偏振光，从而降低光学成像模组成像时被非必要光线的干扰。
结构2，合光组件包括光谱分光元件。
在一种可能的实现方式中，光谱分光元件是基于接收到的第一光线和第二光线的波段进行分光的。可以理解的是，不同波段对应的光线的颜色也不同，因此，光谱分光元件也可以理解为是基于接收到的第一光线和第二光线的颜色进行分光的。示例性的。该光谱分光元件可以通过在第二分光界面上镀制多通带光谱膜(或称为分色膜)，多通带光谱膜可以从复色光中分离出不同波段的单色光或窄带复色光。具体可以根据实际需求选择多通带光谱膜中的各个通带允许透射或反射的波长范围。
具体的，光谱分光元件用于将第一光线中的k个第一波段的光线反射至所述第三透镜组件，并将所述第二光线中的k个第二波段的光线透射至所述第二透镜组件，一个第一波段的光线与一个第二波段的光线对应，所述k为大于1的整数。进一步，k个第一波段的波长范围不同，k个第二波段的波长范围不同。可以理解的是，第三光线包括k个第一波段的光线和k个第二波段的光线。
请参阅图10，为本申请提供的一种光谱分光元件的分光示意图。该示例中以光谱分光元件的第二合光面镀制的多通带光谱膜R1R2G1G2B1B2为例，多通带光谱膜R1R2G1G2B1B2表示光谱分光元件反射颜色R1对应的波段、颜色G1对应的波段和颜色B1对应的波段，被反射的波段可统称为第一波段；并透射颜色R2对应的波段、颜色G2对应的波段和颜色B2对应的波段，被透射的波段可统称为第二波段。图10中各个颜色对应的波段可以用矩形块表示，横坐标表示波长。换言之，光谱分光元件反射第一光线中的三个第一波段的光线的颜色表示为R1G1B1，透射第二光线中的三个第二波段的光线的颜色表示为R2G2B2。基于此，第三光线可包括第一光线中的R1G1B1对应的光线、及第二光线中的R2G2B2对应的光线。进一步，颜色R1的第一波段与颜色R2的第二波段对应，颜色R1与颜色R2可以合成(或近似合成)常规Bayer图像传感器中的颜色R，或者也可以是定义的其它颜色R；颜色G1的第一波段与颜色G2的第二波段对应，颜色G1与颜色G2可以合成(或近似合成)常规Bayer图像传感器中的颜色G，或者也可以是定义的其它颜色G；颜色B1的第一波段与颜色B2的第二波段对应，颜色B1与颜色B2可以合成(或近似合成)常规Bayer图像传感器中的颜色B，或者也可以是定义的其它颜色B。进一步，可选的，第一波段的中心波长可以大于对应的第二波段的中心波长，或者第一波段的中心波长小于对应的第二波段的中心波长，其中，R1G1B1中的“1”表示相对短的波长(λ)，“2”表示相对长的波长。
可以理解的是，光谱分光元件的第二分光界面的多通带光谱膜还可以是R2R1G2G1B2B1(表示反射R2G2B2，透射R1G1B1)、或者R1R2Y1Y2B1B2(表示反射R1Y1B1，透射R2Y2B2)、或者C1C2M1M2Y1Y2(表示反射C1M1Y1，透射C2M2Y2)，此次不再一一列举。本申请中对光谱分光元件透射哪些波段反射哪些波段不作限定，可根据实际需求进行选择多通带光谱膜。
需要说明的是，第一光线可包括R1R2G1G2B1B2对应的光线，第二光线也可包括R1R2G1G2B1B2对应的光线。光学成像模组还可包括吸光结构，该吸光结构可以吸收第一光线中的R2G2B2对应的光线和第二光线中的R1G1B1对应的光线。
结构3，合光组件包括分时复用的分光元件。
在一种可能的实现方式中，合光组件也可以基于时段进行分光。具体的，所述合光组件具体用于在第一时段将所述第一光线反射至所述第三透镜组件，在第二时段将所述第二光线透射至所述第三透镜组件。
如下，示例性的是出了三种可能的分时复用的分光元件。
结构3.1，分时复用的分光元件包括分光棱镜、第一开关(shutter)和第二开关。
也可以理解为，分时复用的分光元件包括配置有第一开关和第二开关的分光棱镜，该分光棱镜为普通的分光棱镜。请参阅图11，为本申请提供的另一种合光组件的分光示意图。该合光组件包括第一开关、第二开关和分光棱镜。第一开关位于第一透镜组件与分光棱镜之间，用于控制第一光线是否通过；第二开关位于第二透镜组件与分光棱镜之间，用于控制第二光线是否通过。请参阅图11中的(a)，在第一时段，第一开关打开(用虚线表示开关处于打开状态)，第二开关关闭(用实线表示开关处于关闭状态)，第一光线可透过第一开关并经分光棱镜反射至第三透镜组件，第二光线被第二开关阻挡无法进入分光棱镜；请参阅图11中的(b)，在第二时段，第一开关关闭，第二开关打开，第二光线可透过第二开关并经分光棱镜透射至第三透镜组件，第一光线被第一开关阻挡无法进入分光棱镜。
在一种可能的实现方式中，所述第一开关包括第一电控开关或第一液晶光阀；和/或所述第二开关包括第二电控开关或第二液晶光阀。
结构3.2，合光组件包括可偏转反光镜。
在一种可能的实现方式中，在第一时段，可偏转反光镜的反射面朝向第一透镜组件，将第一光线反射至所述第三透镜组件，并阻挡第二光线进入第三透镜组件。具体的，可偏转反光镜的反射面与第一透镜组件的第一光轴之间的夹角等于(90°-α/2)。例如，当α＝90°时，可偏转反光镜的反射面与第一透镜组件的第一光轴之间的夹角等于45°，可偏转反光镜的反射面可将第一光线全部反射至所述第三透镜组。在第二时段，可偏转反光镜的反射面用于阻挡第一光线进入第三透镜组件，允许第二光线透射至第三透镜组件。例如，当α＝90°，可偏振反射光镜的反射面与第二透镜组件的第二光轴平行，与第一透镜组件的第一光轴垂直。需要说明的是，可偏转反光镜所绕的旋转点不能在第一光轴和第二光轴的交点，应该位于靠近第一透镜组件的位置，以保证在第二时段，不遮挡第二光线且阻止第一光线进入第三透镜组件。也可以理解为，在第二时段，可偏振反光镜需要满足两个条件，1)允许第二光线进入第三透镜组件；2)阻止第一光线进入第三透镜组件。
结构3.3，合光组件包括镀制有电控膜的分光镜。
在第一时段，控制分光镜的电控膜将第一光线反射至第三透镜组件，并阻挡第二光线进入第三透镜组件；在第二时段，控制分光镜的电控膜将第二光线透射至第三透镜组件，并阻挡第一光线进入第三透镜组件。
需要说明的是，光学成像模组还可包括吸光结构，该吸光结构可以吸收在任意时刻的无效光线，第一时刻的第二光线为无效光线，第二时刻的第一光线也为无效光线，从而降低光学成像模组成像时被非必要光线的干扰。
三、探测组件
在一种可能的实现中，第三光线可在探测组件上聚焦，探测组件可根据聚焦后的第三光线形成图像。进一步，可选的，探测组件可对接收到的第三光线进行光电转换得到电信号，根据电信号形成图像。
如下，基于探测组件的编码方式，示例性的示出了三种可能的探测组件类型。
类型A，探测组件包括第一图像传感器。
在一种可能的实现方式中，第一图像传感器为偏振传感器，偏振传感器的像素为偏振像素。若探测组件为类型A，合光组件为上述结构一。换言之，探测组件为偏振传感器，合光组件为偏振分光元件。进一步，偏振像素的偏振透过性与经合光组件后获得的第三光线的偏振透过性相同。例如，第三光线包括P偏振光和S偏振光，偏振像素可以响应P偏振光或S偏振光。
请参阅图12，为本申请提供的一种探测组件的结构示意图。该探测组件为偏振传感器，偏振传感器包括第一滤光层和第一感光层。进一步，偏振传感器还可包括第二滤光层。其中，第一滤光层为偏振滤光层，第二滤光层为色彩滤光层，色彩滤光层例如可以是彩色马赛克滤光层。需要说明的是，第一滤光层和第二滤光层的顺序可以互换，即第二滤光层位于第一滤光层与第一感光层之间。
其中，第一滤光层包括N个第一滤光块，第一滤光块为第一滤光层的最小可重复块，所述第一滤光块包括n个第一滤光单元，所述n个第一滤光单元中至少两个第一滤光单元允许所述第三光线通过的偏振态不同，所述N和n均为大于1的整数。请参阅图13中的(1)或图14a中的(1)，第一滤光块包括两个第一滤光单元，一个滤光单元允许第三光线中的P偏振光通过(竖直线填充表示允许P偏振光透过)，另一个第一滤光单元允许第三光线中的S偏振光通过(水平线填充表示允许S偏振光透过)。进一步，可选的，第二滤光层包括M个第二滤光块，第二滤光块为第二滤光层的最小可重复块，所述第二滤光块包括m个第二滤光单元，m个第二滤光单元中至少两个滤光单元允许所述第三光线通过的波段范围不同，M和m均为大于1的整数。请参阅图13中的(2)或图14a中的(2)，第二滤光块包括三个滤光单元，三个滤光单元允许第三光线通过的波段互不相同，R表示允许透过红光，G表示允许透过绿光，B表示允许透过蓝光。其中，一个第二滤光单元对应一个第一滤光单元。
为了保证每个第一像素块可以检测到全部的偏振态的光线和全部波段的光线，第一感光层可根据第一滤光块包括的第一滤光单元的数量n和第二滤光块包括的第二滤光单元的数量m划分第一像素块，例如，第一像素块包括的第一像素数量p＝n×m。其中，第一像素块为第一感光层中最小的可重复块。
在一种可能的实现方式中，属于同一个第二滤光块的m个第二滤光单元对应的m个第一滤光单元允许所述第三光线通过的偏振态相同。结合图13中的(1)和(2)，第二滤光块包括的3个第二滤光单元RGB对应的第一滤光层中的3个第一滤光单元允许通过的偏振光均为第三光线中的P偏振光或均为S偏振光。相应的，第一像素块包括2×3个第一像素。结合图14a中的(1)和(2)，第二滤光块包括的3个第二滤光单元RGB对应的第一滤光层中的3个第一滤光单元允许通过的偏振光均为第三光线中的P偏振光或均为S偏振光。相应的，第一像素块包括3×2个第一像素。如此，一个偏振态可以对应全部的波段，或者，一个波段可以对应全部的偏振态。也可以理解为，每个第一像素可以检测到全部的偏振光(即P偏振光和S偏振光)和允许通过的全部波段的光线。
或者，属于同一个第一滤光块的n个第一滤光单元对应的n个第二滤光单元允许所述第三光线通过的波段范围相同。请参阅图14b，第一滤光块包括四个第一滤光单元，一个滤光单元允许第三光线中的P偏振光通过(竖直线填充表示允许P偏振光透过)，另一个第一滤光单元允许第三光线中的S偏振光通过(水平线填充表示允许S偏振光透过)，再一个第一滤光单元允许第三光线中的P偏振光和S偏振光通过(向左倾斜的填充表示同时允许P偏振光和S偏振光透过)，再一个第一滤光单元允许第三光线中的S偏振光和P偏振光通过(向右倾斜的填充表示同时允许S偏振光和P偏振光透过)。进一步，这四个第一滤光单元允对应的四个第二滤光单元允许第三光线通过的波段范围相同，例如第二滤光层为单色滤光层，单色滤光层是指只允许第三光线中某一颜色的光线通过；或者也可以是全色滤光层，全色滤光层是指允许白光的光线通过。基于此，第二滤光块包括的第二滤光单元的数量m可以理解为等于1。进一步，第一像素块包括的像素的数量p＝n×1。
需要说明的是，第一感光层根据第一滤光块包括的第一滤光单元的数量n和第二滤光块包括的第二滤光单元的数量m划分第一像素块还可以有其它可能的设置方式。请参阅图15中的(1)和(2)，第一滤光块包括4个第一滤光单元，第二滤光块包括4个第二滤光单元，第一像素块包括4×4个第一像素。此次不再一一列举。如此，可以实现第一光线和第二光线完整覆盖偏振传感器，从而可提高偏振传感器的利用率。
类型B，探测组件包括第二图像传感器。
在一种可能的实现方式中，第二图像传感器为光谱传感器，光谱传感器的像素为光谱像素。相应的，合光组件为上述结构二。换言之，探测组件为光谱传感器，合光组件为光谱分光元件。
请参阅图16，为本申请提供的一种探测组件的结构示意图。该探测组件为光谱传感器，光谱传感器包括第三滤光层和第二感光层。其中，第三滤光层可为色彩滤光层，色彩滤光层可参见前述类型A中的相关介绍，此处不再赘述。
其中，第三滤光层包括Q个第三滤光块，Q为正整数，第三滤光块为第三滤光层的最小可重复块，第三滤光块包括至少2k个第三滤光单元，一个第三滤光单元用于接收来自光谱分光元件的第三光线中的一个第一波段的光线或一个第二波段的光线，2k个第三滤光单元允许通过的所述第三光线的波段不同。在一种可能的实现方式中，第三滤光块包括的第三滤光单元的数量与第二合光面镀制的多通带光谱膜的通带数量相同。例如，上述第二合光面镀制的多通带光谱膜R1R2G1G2B1B2，第三滤光块包括6个第三滤光单元，这6个第三滤光单元分别允许R1、R2、G1、G2、B1、B2对应的光线通过，6个第三滤光单元的分布方式请参阅图17a，相应的，一个第二像素块包括2×3个像素。进一步，第二感光层包括Q个第二像素块，所述第二像素块至少包括2k个第二像素，一个第二像素块对应一个第三滤光块，一个第二像素对应一个第三滤光单元。需要说明的是，上述图17a给出的6个第三滤光单元的分布方式仅是一种可能的示例，也可以是其它任意可能的分布方式，本申请对此不作限定。
以第二合光面镀制的多通带光谱膜R1R2G1G2B1B2，第三滤光块包括4×4个第三滤光单元，这16个第三滤光单元分别允许R1、R2、G1、G2、B1、B2对应的光线通过，这16个第三滤光单元的分布方式可请参阅图17b，相应的，一个第二像素块包括4×4个第二像素，一个第二像素对应一个第三滤光单元。需要说明的是，第三滤光层中最小可重复的第三滤光块包括的第三滤光单元的数量也可以比上述图17b更多，本申请对此不作限定。此外，第三滤光块包括的第三滤光单元的数量可以与第二合光面镀制的多通带光谱膜的通带的数量不同。
基于上述类型A和类型B的探测组件，通过采集1帧原始图像即可获得具有较大视场较小光学畸变的图像，从而可应用于视频流媒体等场景。而且不需要高容量的图像处理带宽，有助于节省处理器的算力。
类型C，探测组件包括第三图像传感器。
在一种可能的实现方式中，第三图像传感器可以为普通的图像传感器(即拜耳(Bayer)图像传感器)。相应的，合光组件为上述结构三。
在一种可能的实现方式中，第三图像传感器可包括第四滤光层和第三感光层，请参阅图18。其中，第四滤光层可为色彩滤光层。第四滤光层包括H个第四滤光块，第四滤光块是第四滤光层的最小可重复块。所述第四滤光块包括h个第四滤光单元，所述h个第四滤光单元中至少两个第四滤光单元允许所述第三光线中通过的波段不同，H和h均为大于1的整数。请参阅图19a，为本申请提供的一种第四滤光层的示意图。该第四滤光层以包括3×3个第四滤光块为例，第四滤光块包括2×2个第四滤光单元，可表示为RGGB，R表示第四滤光单元允许第三光线中的红色波段的光线通过，G表示第四滤光单元允许第三光线中的绿色波段的光线通过，B表示第四滤光单元允许第三光线中蓝色波段的光线通过。需要说明的是，第四滤光块包括的2×2个第四滤光单元，可表示为RYYB，R表示第四滤光单元允许第三光线中的红色波段的光线通过，Y表示第四滤光单元允许第三光线中的黄色波段的光线通过，B表示第四滤光单元允许第三光线中蓝色波段的光线通过。进一步，第三感光层包括H个第三像素块，第三像素块是第三感光层的最小可重复块，所述第三像素块包括h个第三像素，一个第三像素块对应一个第四滤光块，一个第四滤光单元对应一个第三像素。
需要说明的是，第四滤光层也可以是其它可能的分布。例如，第四滤光层可包括1×3个第四滤光单元，可表示为RGB，R表示第四滤光单元允许第三光线中的红色波段的光线通过，G表示第四滤光单元允许第三光线中的绿色波段的光线通过，B表示第四滤光单元允许第三光线中蓝色波段的光线通过，请参阅图19b或图19c。再比如，第四滤光层也可包括4×4个第四滤光单元，请参阅图19d，其中4个第四滤光单元均允许第三光线中的红色波段的光线通过，8第四滤光单元均允许第三光线中的绿色光线通过，4个第四滤光单元均允许第三光线中的蓝色光线通过。
需要说明的是，第四滤光层例如也可以是单色滤光层，单色滤光层是指只允许第三光线中某一颜色的光线通过；或者也可以是全色(黑白)滤光层，请参阅图20，全色滤光层是指允许白光通过。
基于上述类型C的探测组件，通过采集2帧原始图像(即第一时段采集一帧，第二时段采集一帧)即可获得具有较大视场较小光学畸变的图像，从而可应用于视频流媒体等场景。而且不需要高容量的图像处理带宽，有助于节省处理器的算力。
可以理解的是，上述给出的第一滤光层、第二滤光层、第三滤光层和第四滤光层的形状仅是示例。上述给出的滤光单元还可以是其它几何对称的形状(例如正六边形或矩形等)，滤光单元相互之间可紧密排列成滤光层，滤光层可呈长方形或者正方形。当滤光单元为正方形时，滤光单元相互之间紧密排列形成的滤光层可呈正方形或长方形；当滤光单元为正六边形时，滤光单元之间紧密排列形成的滤光层整体上大致可呈长方形或正方形，边缘可能会不整齐。
基于上述内容，下面结合具体的硬件结构，给出上述光学成像模组的两种具体实现方式。以便于进一步理解上述光学成像模组的结构及光学成像模组的成像过程的实现过程。需要说明的是，上述给出各个模块中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，根据其内在的逻辑关系可以组合形成其它可能的光学成像模组。
如图21a和图21b所示，为本申请提供的两种光学成像模组的结构示意图。光学成像模组可包括第一透镜组件、第二透镜组件、合光组件、第三透镜组件和探测组件。该示例中，以第一透镜组件的第一光轴与第二透镜组件的第二光轴之间的夹角等于90°为例。第一视场的第一光线经第一透镜组件传播至合光组件，第二视场的第二光线经合光组件传播至合光组件，合光组件将第一光线和第二光线混叠，获得第三光线，第三光线经第三透镜组件聚焦至探测组件，探测组件基于聚焦后的第三光线形成图像。关于第一透镜组件、第二透镜组件、合光组件、第三透镜组件和探测组件的详细介绍可参见前述相关描述，此次不再赘述。
基于上述光学成像模组获得图像后，可按对应的方式将第一视场对应的第一图像S1和第二视场对应的第二图像S2进行解混、分离、校准、拼接等后，合成可以直接观察的大视场图像。例如，合成的图像畸变大小可控，合成的图像的视场>190°，光学畸变<10％。
为了便于方案的说明，以合光组件为上述结构一的偏振分光元件为例，探测组件中第一滤光层以上述图14b为例，第二滤光层以单色滤光层为例，第一像素块以包括2×2个像素为例，探测组件中的每个第一像素块可以检测到第一视场的第一光线和第二视场的第二光线。其中，第一像素块中的4个第一像素中的一个第一像素可以检测到S偏振光，一个第一像素可以检测到P偏振光，两个第一像素可以同时检测到S偏振光和P偏振光，利用下述公式3，可以分别分离出第一视场的第一图像S1和第二视场的第二图像S2。
其中，I0表示检测到S偏振光，I90表示检测到P偏振光，I135表示同时检测到P偏振光和S偏振光，I45表示同时检测到P偏振光和S偏振光。
进一步，对第一图像S1和第二图像S2进行如下处理，即可生成用户可直接观看的大视场图像。
步骤a，图像预处理。主要包括特征点提取与识别，内参读取，畸变校正，亮度调整等。
步骤b，图像配准。主要包括坐标转换与透视矩阵求解。
步骤c，图像合成。主要包括图像融合，边界处理等。
步骤d，图像显示。主要包括数据传输与显示。
基于上述描述的光学成像模组的架构和功能原理，本申请还可以提供一种光学成像系统。请参阅图22，为本申请提供的一种光学成像系统。该光学成像系统包括两个上述任一实施例中的光学成像模组。进一步，这两个成像模组的两个探测组件可通过总线连接。
在一种可能的实现方式中，该光学成像系统相当于将其中一个光学成像模组绕探测组件的成像面旋转180°获得的。也可以理解为，两个光学成像模组的探测组件的成像面(或称为光敏面)相背。
基于该光学成像系统，可以实现360°成像。而且，两个光学成像模组的探测组件通过总线连接，两个探测组件的数据可以通过总线一起输出，有助于避免了两个探测组件之间的不同步，从而可在硬件上实现同步。
基于上述描述的光学成像模组的架构和功能原理，本申请还可以提供一种终端设备。请参阅图23，该终端设备可以包括至少一个处理器2301和上述任一实施例中的光学成像模组2302。进一步，可选地，该光学成像模组还可包括存储器2303。存储器2303用于存储程序或指令。处理器用于调用程序或指令控制上述光学成像模组成像。处理器2301执行存储在例如存储器2303这样的非暂态计算机可读介质中的指令。光学成像模组2302可参见前述相关介绍，此处不再赘述。处理器2301还可以是采用分布式方式控制终端设备2300的个体组件或子系统的多个计算设备。
处理器2301可以是一种具有信号(或数据)的处理能力的电路，在一种实现中，处理器可以是具有指令读取与运行能力的电路，例如中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)、微处理器、图形处理器(graphics processing unit，GPU)(可以理解为一种微处理器)、或数字信号处理器(digital singnal processor，DSP)等；在另一种实现中，处理器可以通过硬件电路的逻辑关系实现一定功能，该硬件电路的逻辑关系是固定的或可以重构的，例如处理器为专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)或可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)实现的硬件电路，例如FPGA。在可重构的硬件电路中，处理器加载配置文档，实现硬件电路配置的过程，可以理解为处理器加载指令，以实现以上部分或全部单元的功能的过程。此外，还可以是针对人工智能设计的硬件电路，其可以理解为一种ASIC，例如神经网络处理单元(neural network processing pnit，NPU)张量处理单元(tensor processing unit，TPU)、深度学习处理单元(deep learningprocessing unit，DPU)等。尽管图23功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的处理器2301的其它元件，但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器和存储器实际上可以不存储在相同的物理外壳内的多个处理器或存储器。例如，存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于处理器2301的外壳内的其它存储介质。再比如，处理器也可以远离该终端设备但可以与该终端设备进行无线通信。
在一些实施例中，存储器2303可包含指令(例如，程序逻辑)，指令可被处理器2301读取来执行终端设备2300的各种功能，包括以上描述的功能。存储器2303也可包含额外的指令，包括向终端设备的其它系统发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。除了指令以外，存储器2303还可存储数据，例如光学成像模组2302获取的图像信息等。
存储器例如可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)、闪存、只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyEPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。
需要说明的是，图23给出的终端设备的功能框架只是一个示例，在其它示例中，终端设备2300可以包括更多、更少或不同的装置，并且每个装置可以包括更多、更少或不同的组件。此外，示出的装置和组件可以按任意种的方式进行组合或划分，本申请对此不做具体限定。
示例性地，该终端设备例如可以是车辆(例如无人车、智能车、电动车、或数字汽车等)、机器人、测绘设备、无人机、智能家居设备(例如电视、扫地机器人、智能台灯、音响系统、智能照明系统、电器控制系统、家庭背景音乐、家庭影院系统、对讲系统、或视频监控等)、智能制造设备(例如工业设备)、智能运输设备(例如AGV、无人运输车、或货车等)、或智能终端(手机、手表、计算机、平板电脑、掌上电脑、台式机、耳机、音响、穿戴设备、车载设备、虚拟现实设备、增强现实设备等)等。
在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。
本申请中，“垂直”不是指绝对的垂直，可以允许有一定工程上的误差。“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。在本申请的文字描述中，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本申请的公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。另外，在本申请中，“示例性地”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。或者可理解为，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念，并不对本申请构成限定。
可以理解的是，在本申请中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。术语“第一”、“第二”等类似表述，是用于分区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种光学成像模组，其特征在于，包括第一透镜组件、第二透镜组件、第三透镜组件、合光组件以及探测组件，所述第一透镜组件的第一光轴与所述第二透镜组件的第二光轴之间夹角大于0°且小于180°、或者大于180°且小于360°；
所述第一透镜组件，用于将来自第一视场的第一光线传播至所述合光组件；
所述第二透镜组件，用于将来自第二视场的第二光线传播至所述合光组件，所述第一视场与所述第二视场部分重叠；
所述合光组件，用于将所述第一光线和所述第二光线混合，得到第三光线；
所述第三透镜组件，用于将来自所述合光组件的所述第三光线聚焦至所述探测组件；
所述探测组件，用于根据聚焦后的第三光线形成图像。
2.如权利要求1所述的模组，其特征在于，所述第一光轴与所述第二光轴之间的夹角等于90°。
3.如权利要求1或2所述的模组，其特征在于，所述第一视场的视场角大于或等于90°且小于或等于135°；和/或，
所述第二视场的视场角大于或等于90°且小于或等于135°。
4.如权利要求1～3任一项所述的模组，其特征在于，经所述第一透镜组件传播的第一光线为平行光或非平行光；和/或，
经所述第二透镜组件传播的第二光线为平行光或非平行光。
5.如权利要求1～4任一项所述的模组，其特征在于，所述合光组件包括偏振分光元件；
所述偏振分光元件，用于将所述第一光线中的第一偏振光反射至所述第三透镜组件，将所述第二光线中的第二偏振光透射至所述第三透镜组件，所述第一偏振光的偏振态与所述第二偏振光的偏振态不同。
6.如权利要求5所述的模组，其特征在于，所述偏振分光元件包括第一合光面，所述第一合光面镀制有偏振分光膜或刻蚀有金属线栅。
7.如权利要求5或6所述的模组，其特征在于，所述探测组件包括第一滤光层和第一感光层；
所述第一滤光层包括N个第一滤光块，所述第一滤光块包括n个第一滤光单元，所述n个第一滤光单元中至少两个第一滤光单元允许所述第三光线通过的偏振态不同，所述N和n均为大于1的整数；
所述第一感光层包括P个第一像素块，所述第一像素块包括p个第一像素，p大于或等于n，所述P为正整数。
8.如权利要求7所述的模组，其特征在于，所述探测组件还包括第二滤光层；
所述第二滤光层包括M个第二滤光块，所述第二滤光块包括m个第二滤光单元，所述m个第二滤光单元中至少两个滤光单元允许所述第三光线通过的波段范围不同，所述M和m均为大于1的整数；
其中，一个第二滤光单元对应一个第一滤光单元，属于同一个第二滤光块的m个第二滤光单元对应的m个第一滤光单元允许所述第三光线通过的偏振态相同，或者，属于同一个第一滤光块的n个第一滤光单元对应的n个第二滤光单元允许所述第三光线通过的波段范围相同。
9.如权利要求1～4任一项所述的模组，其特征在于，所述合光组件为光谱分光元件；
所述光谱分光元件，用于将所述第一光线中的k个第一波段的光线反射至所述第三透镜组件，并将所述第二光线中的k个第二波段的光线透射至所述第二透镜组件，一个第一波段的光线与一个第二波段的光线对应，所述k为大于1的整数。
10.如权利要求9所述的模组，其特征在于，所述光谱分光元件包括第二合光面，所述第二合光面包括多通带光谱膜。
11.如权利要求9或10所述的模组，其特征在于，所述探测组件包括第三滤光层和第二感光层；
所述第三滤光层包括Q个第三滤光块，所述第三滤光块至少包括2k个第三滤光单元，所述2k个第三滤光单元允许所述第三光线中通过的波段范围不同，所述Q和q为正整数；
所述第二感光层包括Q个第二像素块，所述第二像素块至少包括2k个第二像素，一个第二像素块对应一个第三滤光块，一个第二像素对应一个第三滤光单元。
12.如权利要求1～4任一项所述的模组，其特征在于，所述合光组件，具体用于：
在第一时段将所述第一光线反射至所述第三透镜组件，在第二时段将所述第二光线透射至所述第三透镜组件。
13.如权利要求12所述的模组，其特征在于，所述合光组件包括以下任一项：
镀制有电控膜的分光镜；
偏转反光镜；
分光棱镜、第一开关和第二开关，所述第一开关位于所述第一透镜组件与所述分光棱镜之间，所述第二开关位于所述第二透镜组件与所述分光棱镜之间。
14.如权利要求13所述的模组，其特征在于，所述第一开关包括第一电控开关或第一液晶光阀；和/或，
所述第二开关包括第二电控开关或第二液晶光阀。
15.如权利要求12～14任一项所述的模组，其特征在于，所述探测组件包括第四滤光层和第三感光层；
所述第四滤光层包括H个第四滤光块，所述第四滤光块包括h个第四滤光单元，所述h个第四滤光单元中至少两个第四滤光单元允许所述第三光线中通过的波段范围不同，H和h均为大于1的整数；
所述第三感光层包括H个第三像素块，所述第三像素块包括h个第三像素，一个第三像素块对应一个第四滤光块，一个第四滤光单元对应一个第三像素。
16.一种光学成像系统，其特征在于，包括两个如权利要求1～15任一项所述的光学成像模组；
其中，两个所述光学成像模组的探测组件通过总线连接。
17.一种终端设备，其特征在于，包括处理器以及如权利要求1～15任一项所述的光学成像模组；
所述处理器，用于控制所述光学成像模组成像。
CN202210407071.8A 2022-04-18 2022-04-18 一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备 Pending CN116953898A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210407071.8A CN116953898A (zh) 2022-04-18 2022-04-18 一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备
PCT/CN2023/086660 WO2023202387A1 (zh) 2022-04-18 2023-04-06 一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210407071.8A CN116953898A (zh) 2022-04-18 2022-04-18 一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116953898A true CN116953898A (zh) 2023-10-27

Family

ID=88419075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210407071.8A Pending CN116953898A (zh) 2022-04-18 2022-04-18 一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116953898A (zh)
WO (1) WO2023202387A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117519216B (zh) * 2024-01-08 2024-03-08 中建八局检测科技有限公司 一种基于传感器联合导航检测避障的运料小车

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101750862A (zh) * 2008-12-16 2010-06-23 康佳集团股份有限公司 一种投影照明系统
US9894273B2 (en) * 2015-08-25 2018-02-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Modular lens for extremely wide field of view
CN107390348B (zh) * 2016-05-17 2023-12-29 杭州海康机器人股份有限公司 光学成像装置和摄像机
CN107741274B (zh) * 2017-10-19 2023-12-08 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种微型偏振光谱成像探测系统及方法
JP2020194061A (ja) * 2019-05-28 2020-12-03 セイコーエプソン株式会社 投射型表示装置
CN113540138B (zh) * 2021-06-03 2024-03-12 奥比中光科技集团股份有限公司 一种多光谱图像传感器及其成像模块

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023202387A1 (zh) 2023-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN210720887U (zh) 一种波导镜片及ar显示装置
US20030081952A1 (en) Method and apparatus for omnidirectional three dimensional imaging
US20080297612A1 (en) Image pickup device
CN105210361A (zh) 全光成像设备
CN102866480B (zh) 一种基于计算成像技术的大视场光学成像系统
US9110368B2 (en) Anamorphic stereoscopic optical apparatus and related methods
WO2011126731A2 (en) Wavelength combining apparatus, system and method
US11756975B2 (en) Image sensor and image sensing method to generate high sensitivity image through thin lens element and micro lens array
US7777970B2 (en) Super-wide-angle lens and imaging system having same
CN103004218B (zh) 三维摄像装置、摄像元件、透光部、及图像处理装置
CN112817151A (zh) 一种波导镜片及ar显示装置
WO2023202387A1 (zh) 一种光学成像模组、光学成像系统及终端设备
CN107219615A (zh) 全景光学系统和电子设备
CN102474649B (zh) 三维摄像装置及透光板
CN103529628A (zh) 投影装置及其投影、摄像方法
CN110553585A (zh) 一种基于光学阵列的3d信息获取装置
Sun et al. Ultra-wide angle lens design with relative illumination analysis
CN100490501C (zh) 实时无失真成像的全景视频系统
CN111258166B (zh) 摄像模组及其潜望式摄像模组和图像获取方法及工作方法
JP5839135B2 (ja) 全天球型光学系及び撮像装置
CN203587870U (zh) 一种多视角摄像镜头模组
CN215416100U (zh) 近眼显示装置及近眼显示系统
US11238830B2 (en) Display device and display method thereof
KR100485442B1 (ko) 일안식 입체 카메라 및 이를 이용한 입체 영상 시스템
CN207516656U (zh) 一种用于不同视角成像的成像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication