CN1869756A - 成像模块 - Google Patents

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Abstract

一种具有成像器(51，51a，51b)的成像模块(12)，其包括以正方点阵排列的一组成像单元(PE)，以及透镜筒(12a)中的用于在成像器(51，51a，51b)上形成两种光图像的光学系统，这两种光图像即仔细查看区域(Cn)的光图像和周围区域(Cw)的光图像。所述成像模块(12)的光学系统包括沿所述透镜筒(12a)的柱方向排列的多个透镜(20，30)，并且所述透镜(20，30)中的一个形成为非球面透镜(20)，使得所述透镜的中心部分的截面曲率半径(Rn1，Rn2)小于所述透镜的外围部分的截面曲率半径(Rw1，Rw2)。

Description

成像模块
技术领域
本发明涉及一种成像模块，其承载于板、例如车辆上，并且在想要检测存在于所关心的车辆附近的车辆或该车辆周围的照度等时，在成像器上形成应成像的多个物体(下文称为成像目标)的光图像。
背景技术
传统上，具有成像模块的成像系统用于对例如车辆周围的物体成像。在日本专利文献JP-A-2004-158017中公开的成像系统是实例之一。该成像模块的略图基于该公开的描述在图10到12中示出。
如图10所示，此成像系统构造有作为主组成部分的透镜筒112a和主体112b。在这两个组成部分中，透镜筒112a被提供有：第一透镜120，具有适于形成长距离场景等的光图像的长焦距；和第二透镜130，具有适于对存在于相对短距离处的物体成像的比第一透镜短的焦距，二者集成为一体件。另一方面，主体112b被提供有：成像器151，用于利用以正方点阵排列并且分别具有相同灵敏度的一组成像单元(省略了图示)来形成通过上述透镜120和130聚焦在成像器151上的光图像；图像处理器152，用于借助于此成像器11对原始图像进行预定的图像处理；储存器153，用于存储和维护由此处理的图像信息，等等。于是在此成像系统中，提供在透镜筒112a上的上述第一和第二透镜120和130以及提供在主体112b上的上述成像器组成成像模块。
图11示意性地示出了此种成像系统的成像模块的概要结构以及该模块中规定为成像目标的物体的光图像的成像模式。如图11所示，在此成像模块中，对应于通过上述第一透镜120成为成像目标并存在于远处的物体Ob1的上端或下端的光图像分别通过沿光路L1u或光路L1d前进来通过第一透镜120，并且在成像器151的上部形成图像。另一方面，对应于通过上述第二透镜130成为成像目标并存在于比物体Ob1近的距离处的物体Ob2的上端或下端的光图像分别通过沿光路L2u或光路L2d前进来通过第二透镜130，并且在成像器151的下部形成图像。然后，以正方点阵排列在成像器151的表面上的一组成像单元拍摄原始图像，并且该原始图像在图像处理器152(图10)中经历对比度等的补偿，由此将获得所需的图像信息。在此图11中示出的挡板140是分别防止物体Ob1的光图像进入第二透镜130以及防止物体Ob2的光图像进入第一透镜120的部件。
图12示出了图像的一个实例，该图像由承载于板，例如车辆上的这样的模块拍摄，以便于检测存在于所关心的车辆附近的车辆以及该车辆周围的照度。如图12所示，由此获取的图像不仅具有全部存在于遥远处或远处的太阳S1、云C1、建筑物B1等的图像，而且具有全部清楚地存在于比上述近的距离处的上述前方车辆FC1、涂在路上的字母Le1(在此情形中是日本字符)等的图像。即，根据该成像模块，可清楚地拍摄存在于远处的成像目标和存在于近处的成像目标二者的图像而无需通过第一和第二透镜120和130调焦。
在此种成像模块中，成像器通过以正方点阵排列每个都具有相同灵敏度的成像单元来构造，使得成像单元具有相同的密度并可针对成像目标的整个成像范围拍摄成像目标的图像。因此，为了以高分辨率对包括存在于该车辆前的前方车辆的应注意区域(下文称为仔细查看区域)成像，成为必要的是，不仅将成像单元设置在对应于仔细查看区域的成像器的部分上，而且还设置在成像器的整个面积上。从而，当成像单元以高密度设置在成像器的整个表面上时，不需要高分辨率的远处的成像目标将以相当于仔细查看区域的分辨率来成像，这最终导致用于执行图像处理的图像处理器152上的处理负荷的增大。
当对于围绕仔细查看区域的周围区域、即远距离图像的图像拍摄区域，想要针对较宽的成像范围来拍摄这些远距离图像时，有必要例如在图11中将第一透镜120的视角θ1设置得较宽。然而，由于在上述传统成像模块中挡板140限制了视角θ1的量值，所以难以将视角θ1设置得较大以便满足这样的要求。而且，当在指定位置的挡板140被移除并由此解除对视角θ1的限制时，物体Ob2的光图像也将进入第一透镜120，从而带来所获得的图像的对比度的降低。此外，当试图由图像处理器152来补偿这样的对比度降低时，图像处理器152上处理负荷的增大不可避免。在此情形中，当发生了不可由图像处理器152补偿的如此程度的对比度降低时，变得不可能获得合适的图像信息。
注意上述情况中的问题在期望在成像器上形成远的和近的两种成像目标的图像的成像模块中是常见的，该成像器例如作为安装在建筑等的入口处以监视周围的访问者和移动物体等的安全相机。
发明内容
考虑到上述情况和问题，本发明提供了一种成像模块，其可实现仔细查看区域和其周围区域所分别需要的成像特性之间的适当的兼容性，同时控制有关图像处理的负荷。
本发明中配备有成像器的成像模块包括以正方点阵排列的一组成像单元以及用于形成两种光图像的光学系统，这两种光图像是仔细查看区域的图像和其周围区域的图像，在其透镜筒中，该光学系统具有沿透镜筒的柱方向(cylinder direction)对准的多个透镜，并且这些透镜中的一个以非球面透镜形成，使得其中心部分的截面曲率半径小于其外围部分的截面曲率半径。
根据该成像模块这样的配置，由于多个透镜中的一个以非球面透镜形成，使得中心部分的截面曲率半径小于外围部分的截面曲率半径，因此限定为上述仔细查看区域的区域的光图像的大部分通过的中心部分的视角变窄，并且由设置在上述成像器上的成像单元中的一个成像单元捕捉的视角(成像范围)变得相对窄。相反，周围区域的光图像的大部分通过的外围部分的视角变宽，并且相应地由设置在上述成像器上的成像单元阵列中的一个成像单元捕捉的视角变得相对宽。即，与在上述周围区域的光图像的大部分通过的外围部分中相比，在限定为上述仔细查看区域的区域的光图像的大部分通过的中心部分中，分配来捕捉相同视角的成像单元的数目变大。因此，限定为仔细查看区域的区域的光图像的图像信息以高分辨率并且无失真地获得，而周围区域的光图像的图像信息以宽视角获得，并且因此仔细查看区域所需要的光图像特性和周围区域所需要的光图像特性之间的适当的兼容性变得可实现。而且，由于此配置不增加以正方点阵排列在上述成像器上并构成一组成像单元的成像单元的数目，变得有可能控制有关图像处理的负荷。
在本发明的另一方面中，成像模块包括非球面透镜，该非球面透镜以这种方式形成，使得对应于以选择性方式限定为仔细查看区域的区域的光图像的区，其中心部分的截面曲率半径小于其它外围部分的截面曲率半径。利用此设计，使得成像模块能够高分辨率且不失真地获得限定为仔细查看区域的区域的光图像的图像信息，并且能够以宽视角获得周围区域的光图像的图像信息，并且因此变得有可能更适当地实现仔细查看区域和周围区域所分别需要的光图像特性之间的兼容性。
针对这样的非球面透镜，就处理负荷和计算精确性之间的平衡而言，下面的结构是有效的：
(a)当从非球面透镜的前面观察时，具有比外围部分的截面曲率半径小的非球面透镜截面曲率半径的非球面透镜的区以圆的形状形成；
(b)当从非球面透镜的前面观察时，具有形成为比外围部分的截面曲率半径小的非球面透镜截面曲率半径的非球面透镜的区以矩形的形状形成；等等。
顺便而言，根据如段落(b)中所述的成像模块，在该成像模块承载于板，例如车辆上的情形中，限定为仔细查看区域的区域中的光图像的图像信息变得几乎与当该车辆的乘客等通过前窗看见车辆前方时、就成像区域(形式)而言的图像信息相同。因此，在此情形中，变得有可能获得对检测存在于仔细查看区域中的前方车辆特别有效的图像信息。
在本发明的又一方面中，成像模块包括光学系统，其具有多个透镜，即非球面透镜和凸透镜，该凸透镜用于将已通过非球面透镜的光图像会聚以在成像器上形成图像。虽然利用了此较简单的配置，但变得有可能容易地校正象差，该象差是使得难以将仔细查看区域及其周围区域的光图像聚焦在成像器上的一个因素。
在本发明的再一方面中，当非球面透镜和凸透镜形成为还用作透镜筒的一体件时，成像模块包括较少数目的部件并且以较少数目的组装步骤产生，并且因此制造成本变得可降低。
在本发明的再一方面中，当成像模块包括用于限制已通过非球面透镜并入射在凸透镜上的光量的光量限制机构时，其插在非球面透镜和凸透镜之间，且仔细查看区域的和周围区域的光图像将以适当分隔的方式到达成像器，并且因为两个区域的光图像不互相混合，光图像的每个由成像器成像。即，在变得有可能通过该成像模块获得具有高对比度的图像的图像信息的同时，还变得有可能适当地减小有关执行图像信息的对比度等的补偿的图像处理的负荷。
在本发明的再一方面中，成像模块包括光量限制机构，其由自动光圈组成，用于根据作为成像目标的光图像的光量的变化来自动调节凸透镜上的入射光的量。以此方式，由成像模块获得的图像的对比度变得可自动调节。
在本发明的再一方面中，成像模块包括由鱼眼透镜组成的非球面透镜。以此方式，成像模块可以最小数目的组件产生。
此外，本发明的成像模块包括用于对形成在成像器上的光图像进行图像处理的图像处理器，其提供于其中不形成光图像的成像器的区中。以此方式，未使用的成像器的区得到有效的利用，并因此变得有可能减小成像模块的物理组成部分。
而且，本发明的成像模块具有这样的成像模块，其安装成用于通过前窗从车辆的驾驶室拍摄车辆前方的图像的成像模块，并且该成像模块配置成基于对应于仔细查看区域而形成在成像器上的光图像来检测车辆前方的障碍，以及基于对应于周围区域而形成在成像器上的光图像来检测车辆周围的照度。
通常，所关心的车辆前方的障碍包括例如存在于该车辆附近的车辆，存在于该车辆前方的隧道和桥梁，附着在该车辆的前窗上的雨滴等等。当检测到这些障碍时，必须以足够高的分辨率拍摄图像信息以无失真地执行预定的图像处理，如其外部形状的识别。另一方面，为了合适地检测所关心的车辆周围的照度，必须以较宽的视角拍摄图像的图像信息。关于此方面，根据作为成像模块的上述配置，所关心的车辆前方的障碍基于对应于仔细查看区域而形成在成像器上的光图像来检测，并且该车辆周围的照度基于对应于上述周围区域而形成在成像器上的光图像来检测。结果，为车辆内成像模块特别所需的图像的特性变得可用。
此外，当成像器以这样的方式设计，使得位于对应于周围区域形成光图像的区中的重力方向上的下部的区具有移除部分时，变得有可能将有关图像处理的负荷控制到最小，同时保证检测存在于所关心的车辆附近的车辆以及该车辆周围的照度所需的图像的图像信息。而且，在此情形中，将用于成像器移除部分的图像处理器等设置在指定位置变得容易，并由此使得成像模块能够进一步小型化。
附图说明
根据参考附图进行的下面的详细描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更明显，其中：
图1示出了本发明的第一实施例中的成像模块的侧视图；
图2A示出了第一实施例中的成像模块的横截面视图；
图2B示出了第一实施例中的成像模块阵列和形成在其上的光图像的前视图；
图3示出了由第一实施例中的成像模块获得的图像的图示；
图4A示出了第二实施例中的成像模块的截面视图；
图4B示出了第二实施例中的成像模块阵列和形成在其上的光图像的前视图；
图5A示出了第三实施例中的成像模块的截面视图；
图5B示出了第三实施例中的成像模块阵列和形成在其上的光图像的前视图；
图6A示出了第四实施例中的成像模块的截面视图；
图6B示出了第四实施例中的成像模块阵列和形成在其上的光图像的前视图；
图7A示出了第五实施例中的成像模块的截面视图；
图7B示出了第五实施例中的成像模块阵列和形成在其上的光图像的前视图；
图8A示出了第六实施例中的成像模块的横截面视图；
图8B示出了第六实施例中的成像模块阵列和形成在其上的光图像的前视图；
图9示出了另一实施例中的成像模块的图示；
图10示出了传统成像模块的块图；
图11示出了成像目标物体和由所述传统成像模块形成的光图像的图示；以及
图12示出了由所述传统成像模块获得的图像的图示。
具体实施方式
(第一实施例)
在下文中，将参考图1到3描述与本发明相关的成像模块的第一实施例。
在此实施例中，如在下面详细描述的，作为用于形成两种光图像、即仔细查看区域的光图像和其周围区域的光图像的光学系统，鱼眼透镜和凸透镜设置在透镜筒内，该凸透镜用于会聚以在成像器上形成已通过鱼眼透镜的光图像，更具体而言，这两个透镜沿着柱方向设置。然后，此鱼眼透镜以这样的方式形成，使得其中心部分的截面曲率半径小于外围部分的截面曲率半径，由此意图实现仔细查看区域和其周围区域所分别需要的成像特性之间的适当的兼容性。
图1示出了配备有与本发明相关的成像模块的第一实施例的成像系统怎样提供于指定位置的一个实例。图2A示出了从侧方向观察的该实施例的内部结构；图2B示意性地示出了成像单元在成像器上的排列模式以及从前面方向观察的光图像的成像模式。首先，将参考图1、2A和2B说明成像模块的配置和功能。
如图1所示，配备有成像模块的成像系统12提供在驾驶室中的室镜13的支持上，例如，作为用于通过前窗11从车辆的驾驶室拍摄车辆前方的图像的成像系统12，其主要构造有透镜筒12a和主体12b。
如图2A中所示，成像模块的此实施例构造有作为主组成部分的透镜筒12a中的下列组成部分。即，鱼眼透镜(非球面透镜)20，其以这种方式形成，使得其中心部分的截面曲率半径小于其外围部分截面曲率半径，并且当从其表面观察时中心部分取圆的形状；凸透镜30，用于会聚以在成像器51上形成已通过鱼眼透镜20的光图像；光圈(光量限制机构)40，其插在鱼眼透镜20和凸透镜30之间并且限制已通过鱼眼透镜20并入射在凸透镜30上的光量；成像器51，其提供在基板50上并且在其上以正方点阵排列有一组成像单元，等等。
这里，在鱼眼透镜20中，如图2A所示，其中心部分的外表面以截面曲率半径Rn1形成，并且中心部分的内表面以截面曲率半径Rn2形成。同时，在鱼眼透镜20中，其外围部分的外表面以截面曲率半径Rw1形成，并且外围部分的内表面以截面曲率半径Rw2形成。在这些截面曲率半径中，如从图2A明显的以及如上所述，已经建立了关系“Rn2＜Rw2”和关系“Rn1＜Rw1”。即，鱼眼透镜20形成为使得中心部分的截面曲率半径小于外围部分的截面曲率半径。因此，如此图2A所示，在入射在此鱼眼透镜20上的光图像中，主要入射在中心部分上的仔细查看区域的光图像的上端和下端的光线分别沿着光路Lnu和Lnd前进，并且由这两个光线限定的视角成为“θn”。另一方面，相似地如图2A中所示，在入射在此鱼眼透镜20上的光图像中，主要入射在鱼眼透镜20上的周围区域的光图像的上端和下端的光线分别沿着光路Lwu和Lwd前进，并且由这两个光线限定的视角成为“θw”。即，使得已通过鱼眼透镜20的中心部分的光图像(仔细查看区域的光图像)的视角θn小于已通过鱼眼透镜20的外围部分的光图像(周围区域的光图像)的视角θw。
而且，如图2B中所示，每个都具有相同灵敏度的成像单元在区Cn和区Cw二者中以恒定的密度设置在成像器51上，其中在区Cn形成已通过鱼眼透镜20的中心部分的光图像(仔细查看区域的光图像)，在区Cw形成已通过鱼眼透镜20的外围部分的光图像(外围部分的光图像)。顺便而言，在此成像器51中，成像单元位于整个区减去上述区Cw所得的四角区中的规定位置，即不形成光图像的区。
在由此配置的成像模块中，当基于对应于上述仔细查看区域而形成在成像器51上的光图像来检测所关心的车辆前方的障碍时，如图2A中所示，对应于包括存在于所关心的车辆附近的车辆的仔细查看区域的光图像的上端的光线沿着光路Lnu前进以到达成像器51的区Cn的下端。而且，对应于包括存在于所关心的车辆附近的车辆的仔细查看区域的光图像的下端的光线沿着光路Lnd前进以到达成像器51的区Cn的上端。即，对应于存在于所关心的车辆附近的车辆的光图像以视角θn在区Cn上形成图像。
另一方面，当基于对应于周围区域而形成在成像器51上的光图像来检测所关心的车辆周围的照度时，如图2A中所示，对应于所关心的车辆周围的照度的周围区域的光线沿着光路Lwu前进以到达成像器51的区Cw的下端。而且，对应于所关心的车辆周围的照度的周围区域的光线沿着光路Lwd前进以到达成像器51的区Cw的上端。即，对应于所关心的车辆周围的照度的光线以视角θw在区Cw中形成图像。
然后，设置在成像器51上的成像单元的每个将对应于如上所述形成的光图像的亮度的电信号输出到图像处理器(省略了图示)，并且此图像处理器执行诸如对比度补偿的图像处理，由此可获得合适的图像信息。
由于包括存在于所关心的车辆附近的车辆的仔细查看区域的光图像形成在成像器51的区Cn中，虽然视角θn是小的，但变得有可能以高分辨率和无失真地拍摄该光图像。另一方面，由于对应于所关心的车辆周围的照度的周围区域的光图像形成在成像器51的区Cw上，虽然分辨率是低的，但变得有可能以宽视角θw拍摄该光图像。
接着，将参考图3更详细地说明通过此实施例获得的图像。这里，图3是示出通过此实施例中的成像模块获得的图像的一个实例的视图。注意，图3中示出的图像形成在成像器51上，其中上下和左右被凸透镜30颠倒，但图3中为了方便的目的，上下和左右被再次颠倒以示出图像。
如从图3清晰可见的，存在于仔细查看区域中的所关心的车辆前方的车辆FC1以及字母Le1(本实施例中为日本字符)等获取在对应的区Cn中，而无整个外部形状的失真并具有高分辨率。而且，相似地如在图3中清晰可见的，存在于周围区域中的太阳S1、云C1、建筑B1等得以以宽视角拍摄。即，实现了检测存在于所关心的车辆附近的车辆和检测该车辆周围的照度所需要的特性之间的适当兼容性。
如前面所说明的，根据成像模块的第一实施例，获得了下面的优良效果。
(1)用于形成两种光图像、即仔细查看区域的光图像和其周围区域的光图像的光学系统应规定为沿透镜筒12a的柱方向配备有鱼眼透镜20和凸透镜30，凸透镜30用于会聚以在成像器51上形成已通过鱼眼透镜20的光图像。鱼眼透镜20应使其中心部分的截面曲率半径小于外围部分的截面曲率半径。以此方式，规定为上述仔细查看区域的区域的光图像的大部分通过的中心部分的视角θn变窄，并且从而由设置在成像器51上的成像单元中的一个成像单元PE捕捉的视角(图像拍摄范围)也变得相对窄。而且，其周围区域的光图像的大部分通过的外围部分的视角θw变宽，并且从而由设置在成像器51上的成像单元中的一个成像单元PE捕捉的视角也变得相对宽。即，与在周围区域的光图像的大部分通过的外围部分中相比，在规定为仔细查看区域的区域的光图像的大部分通过的中心部分中，被分配用于捕捉相同视角的成像单元PE的数目变大。因此，规定为仔细查看区域的区域的光图像的图像信息将以高分辨率并且无失真地获得，而周围区域的光图像的图像信息将以宽视角获得；因此，仔细查看区域所需要的和周围区域所需要的光图像特性之间的适当的兼容性变得可实现。
(2)此外，由于不增加构成以正方点阵排列在上述成像器中的一组成像单元的成像单元PE的数目，所以变得还有可能控制有关图像处理的负荷。
(3)光学系统应由在透镜筒12a的柱方向上对准的鱼眼透镜20和凸透镜30来配置，凸透镜30用于会聚以在成像器51上形成已通过鱼眼透镜20的光图像。通过此配置，虽然是简单的配置，但变得有可能容易地纠正使得难以将上述仔细查看区域的光图像和周围区域的光图像聚焦在成像器51上的因素。
(4)成像模块应具有插在鱼眼透镜20和凸透镜30之间的光圈40，其用于限制已通过鱼眼透镜20并入射在凸透镜30上的光的量。以此方式，仔细查看区域的光图像和周围区域的光图像彼此分离地到达拍摄光图像的成像器，同时这两个区域的光图像不彼此混合。即，插入的光圈40使得有可能使成像模块获得具有高对比度的图像的图像信息。
(5)此外，所获得的具有高对比度的图像的图像信息使得能适当地降低就执行对比度补偿等而言的图像处理的处理器负荷。
(6)成像模块应安装成用于通过前窗11从车辆的驾驶室拍摄车辆前方的图像的成像模块，并且该成像模块配置成基于对应于仔细查看区域而形成在成像器51上的光图像来检测所关心的车辆前方的障碍，还基于对应于周围区域而形成在成像器51上的光图像来检测所关心的车辆周围的照度。通过此设置，变得有可能使该模块实现为车辆内成像模块所特别优选的光图像的特性。
(第二实施例)
接着，将着眼于不同于第一实施例的若干点、参考图4A和4B描述与本发明相关的成像模块的第二实施例。图4A示出了从侧向观察的此第二实施例的内部结构；图4B示意性地示出了从前面方向观察的成像模式。在图4A和4B中，分别以相同的参考数字标示与图1到3中所示的组成部分相同的组成部分，并且省略了对这些组成部分的多余说明。
如图4A和4B中所示，此实施例的成像模块具有等效于图1到3中所示的第一实施例的配置。注意，在此实施例中，光学系统设计成配备有作为用于限制已通过鱼眼透镜20并入射在凸透镜30上的光量的光量限制机构、插在鱼眼透镜20和凸透镜30之间的自动光圈40，其用于根据作为成像目标的光图像的光量的变化来自动调节凸透镜上的入射光的量。
如图4A中所示，此自动光圈40主要构造有光圈40a和光圈电机41，并且通过基于来自确定控制单元(省略了图示)的适当的驱动指令合适地驱动电机41来可变地控制光圈40a的打开程度。
在由此构造的成像模块中，当检测所关心的车辆前方的障碍或所关心的车辆周围的照度时，如上所述，相应区域的光图像分别形成在成像器51上。在此情况下，例如当借助于图像处理器(省略了图示)获得图像的图像信息中的对比度时，确定控制单元驱动光圈电机41，使得上述光圈40a的打开程度设置为小。此设置使得有可能合适地保持借助于图像处理器获得的图像的图像信息中的对比度。
根据上述成像模块的第二实施例，除了第一实施例的效果(1)-(6)之外还存在将在下面描述的新得到的效果。
(7)光学系统应具有插在鱼眼透镜20和凸透镜30之间的自动光圈40a，该自动光圈40a作为用于限制已通过鱼眼透镜20并入射在凸透镜30上的光量的光量限制机构，用于根据作为成像目标的光图像的光量的变化来自动调节凸透镜30上的入射光的量。此配置允许可变地自动设置光圈40a的打开程度，并因此变得有可能自动调节借助于成像模块获得的图像的图像信息中的对比度。
(第三实施例)
接着，将着眼于不同于第一实施例的若干点、参考图5A和5B描述与本发明相关的成像模块的第三实施例。图5A示出了从侧向观察的此第三实施例的内部结构；图5B示意性地示出了从前面方向观察的成像器上的成像模式。
如图5A和5B中所示，此实施例的成像模块具有等效于图1到3中所示的第一实施例的配置。注意，在此实施例中，如图5A和5B中所示，当从前面观察时，其中鱼眼透镜20a的截面曲率半径形成为比不同于所关心的区的外围部分的截面曲率半径小的区以矩形的形状形成。
根据上面说明的成像模块的第三实施例，除了第一实施例的效果(1)-(6)之外，还可新获得在下面将描述的效果。
(8)当从鱼眼透镜20a的前面观察时，其中鱼眼透镜20a的截面曲率半径形成为比不同于所关心的区的外围部分的截面曲率半径小的鱼眼透镜20a的区以矩形的形状形成。通过此规定，例如，在该成像模块承载于车辆的板上的情形中，限定为仔细查看区域的区域的光图像的图像信息成为成像区域(形状)Sn，其几乎相似于当所关心的车辆的乘客等通过前窗看见该车辆前方时的图像信息。因此，在此情形中，变得有可能获得对检测存在于仔细查看区域中的前方车辆特别有效的图像信息。
(第四实施例)
接着，将着眼于不同于第一实施例的若干点、参考图6A和6B描述与本发明相关的成像模块的第四实施例。图6A示出了从侧向观察的第四实施例的内部结构；图6B示意性地示出了从前方向观察的成像器上的成像模式。
如图6A和6B中所示，此实施例的成像模块具有等效于图1到3中所示的第一实施例的配置。注意，在此实施例中，如图6A和6B中所示，成像器51a以这样的形状形成，使得位于对应于周围区域而形成光图像的区中的重力方向上的下部的区的部分被移除。
根据上述成像模块的第四实施例，除了第一实施例的上述效果(1)-(6)之外，还将新获得下面的效果。
(9)应以这样的形状制作成像器51a，使得位于对应于周围区域而形成光图像的区中的重力方向上的下部的区的部分被移除。通过此配置，在保证检测存在于所关心的车辆附近的车辆以及该车辆周围的照度所需要的图像的图像信息的同时，变得有可能降低有关图像处理的负荷。
(第五实施例)
接着，将着眼于不同于第一实施例的若干点、参考图7A和7B描述与本发明相关的成像模块的第五实施例。图7A示出了从侧向观察的此第五实施例的内部结构；图7B示意性地示出了从前方向观察的成像器上的成像模式。
如图7A和7B中所示，此实施例的成像模块具有等效于图1到3中所示的第一实施例的配置。注意，在此实施例中，如图7A和7B中所示，用于对在成像器51b上形成的光图像进行图像处理的图像处理器52位于不形成光图像的成像器51b的区中。
根据上述成像模块的第五实施例，除了第一实施例的上述效果(1)-(6)之外，还将可新获得在下面描述的效果。
(10)成像器51b应在不形成光图像的区中提供有图像处理器52，其用于对成像器51b上形成的光图像进行图像处理。利用此设计，未用的成像器51b的区得到有效的利用，这使得有可能减小成像模块的体积。
(第六实施例)
接着，将着眼于不同于第一实施例的若干点、参考图8A和8B描述与本发明相关的成像模块的第六实施例。图8A示出了从侧向观察的此第六实施例的内部结构；图8B示意性地示出了从前方向观察的成像器上的成像模式。
如图8A和8B中所示，此实施例的成像模块具有等效于图1到3中所示的第一实施例的配置。注意，在此实施例中，如图8A和8B中所示，鱼眼透镜20b和凸透镜30a分别利用透镜筒形成为一体件。
根据上述成像模块的第六实施例，除了第一实施例的上述效果(1)-(6)之外，可新获得下面的效果。
(11)鱼眼透镜20b和凸透镜30a应分别利用透镜筒形成为一体件。此结构实现了部件数目和组装步骤的减少，并因此变得有可能减小制造成本。
(其它实施例)
注意与本发明相关的成像模块不局限于由实施例示例的配置，相反本发明可以实施为由实施例适当改变的修改，例如，如下面描述的实施例。
虽然上述实施例采用一种结构，其中成像单元设置在成像器51(成像器51a-51b)上形成光图像的区Cn(Sn)和Cw中，并且无成像单元PE设置在除这些区以外的光接收区的四个角的区中，然而成像单元的设置风格不限于此形式。在其上不形成光图像的区或者形成光图像但不需要该图像的图像信息的区中，可任意采用下面的点，或类似的：
(a)省去对应于这些区的成像单元的设置(第四实施例)。
(b)提供对形成在成像器51上的光图像进行图像处理的图像处理器52(第五实施例)。
(c)不局限于图像处理器52，例如，通过确定通过分析处理获得的关于对比度的信息、关于车辆种类的信息等来执行适当控制的电路结合在图像处理器中。
即，实例(a)、(b)和(c)中的期望效果是：用于捕获光图像的成像单元PE设置在形成光图像的区中。
在每个所述实施例中，光圈40或自动光圈40a用作光量限制机构，其插在鱼眼透镜20和凸透镜30之间，由此限制已通过鱼眼透镜并入射在凸透镜30上的光量。然而，光量限制机构不限于此形式。即，只要光量限制机构可分离仔细查看区域的光图像和其周围区域的光图像，并且可保持或改进对比度，其配置就可以任意确定。
在每个上述实施例中，当从鱼眼透镜20或20a的前表面观察时，鱼眼透镜20或20a的截面曲率半径规定为使得比不同于所关心的区的外围部分的截面曲率半径小的区被设计成圆形或矩形的形式。然而，当从前面观察时所述区的形状不限于此形式。即，成像器可获得如此图像的图像信息，其中在仔细查看区域中以高精确度和无失真地、并且就照度而言以尽可能宽的视角来拍摄存在于车辆前方的障碍。可以任意确定从前面观察的所述区的形状。例如，所述区的形状可以以桶的形式，即从中去掉上部和下部弧的圆，或者以卵的形式。在每个上述实施例中，作为非球面透镜的一个实例，应采用鱼眼透镜20来部分地构成成像模块。然而，非球面透镜不限于此形式。即，可使用具有足够宽视角的任何宽角度透镜。
在每个上述实施例中，构成光学系统的多个透镜应由非球面透镜和凸透镜30组成，凸透镜30聚焦以在成像器上形成已通过非球面透镜的光图像。然而，所述多个透镜不限于此组成。对于构成该光学系统的多个透镜，可采用更多的透镜来构成该光学系统。
在每个所述实施例中，成像模块安装为如此的成像模块，其用于通过前窗从车辆的驾驶室拍摄所关心的车辆前方的车辆的图像，并且指定为基于从该成像模块获得的图像的图像信息来检测所关心的车辆前方的障碍或者所关心的车辆周围的照度。然而，成像模块的使用不限于这种使用。关于成像模块的使用，例如，如用作对应于图1的图的图9中所示，成像模块可安装在建筑的入口/出口等的墙壁60上或可用作安全相机以基于从此成像模块获得的图像的图像信息来监视周围的访问者和移动物体。即，只要成像模块用作用于在成像器51上形成远距离和近距离两种成像目标的图像的成像模块，就可任意确定其使用范围。而且，当在成像器51上的区Cw中捕获移动物体的光图像时，为了以更高的分辨率拍摄移动物体，即，在区Cn中捕获移动物体的光图像，成像系统12本身可借助于驱动单元70来指向移动物体。此能力可进一步增强其作为安全相机的功能。

Claims (22)

1.一种具有成像器(51，51a，51b)的成像模块(12)，其包括以正方点阵排列的一组成像单元(PE)和透镜筒(12a)中的光学系统，所述光学系统用于在成像器(51，51a，51b)上形成两种光图像，仔细查看区域(Cn)的光图像和周围区域(Cw)的光图像，其中：
所述光学系统包括沿所述透镜筒(12a)的柱方向排列的多个透镜(20，30)，以及
所述透镜(20，30)中的一个形成为非球面透镜(20)，使得该透镜的中心部分的截面曲率半径(Rn1，Rn2)小于该透镜的外围部分的截面曲率半径(Rw1，Rw2)。
2.根据权利要求1的成像模块(12)，其中
所述非球面透镜(20)具有所述中心部分的区，
所述中心部分的区对应于以选择性的方式规定为所述仔细查看区域(Cn)的区域的光图像，以及
所述中心部分的区的截面曲率半径(Rn1，Rn2)小于所述外围部分的截面曲率半径(Rw1，Rw2)。
3.根据权利要求2的成像模块(12)，其中
当从所述非球面透镜(20)的前面观察时，具有使得比所述外围部分的截面曲率半径(Rw1，Rw2)小的截面曲率半径(Rn1，Rn2)的非球面透镜(20)的区以圆的形状形成。
4.根据权利要求2的成像模块(12)，其中
当从所述非球面透镜(20)的前面观察时，具有使得比所述外围部分的截面曲率半径(Rw1，Rw2)小的截面曲率半径(Rn1，Rn2)的非球面透镜(20)的区以矩形的形状形成。
5.根据权利要求2的成像模块(12)，其中
当从所述非球面透镜(20)的前面观察时，具有使得比所述外围部分的截面曲率半径(Rw1，Rw2)小的截面曲率半径(Rn1，Rn2)的非球面透镜(20)的区以桶的形状形成。
6.根据权利要求2的成像模块(12)，其中
当从所述非球面透镜(20)的前面观察时，具有使得比所述外围部分的截面曲率半径(Rw1，Rw2)小的截面曲率半径(Rn1，Rn2)的非球面透镜(20)的区以卵的形状形成。
7.根据权利要求1到6中的任何一个的成像模块(12)，其中
构成所述光学系统的多个透镜(20，30)包括所述非球面透镜(20)和凸透镜(30)，以及
所述凸透镜(30)会聚已通过所述非球面透镜(20)的光图像以在所述成像器(51，51a，51b)上形成光图像。
8.根据权利要求7的成像模块(12)，其中
所述非球面透镜(20)和所述凸透镜(30)形成为所述透镜筒的部分(20b，30a)。
9.根据权利要求7的成像模块(12)，其中
用于控制已通过所述非球面透镜(20)、向着所述凸透镜(30)的入射光量的光量控制机构(40)插在所述非球面透镜(20)和所述凸透镜(30)之间。
10.根据权利要求8的成像模块(12)，其中
用于控制已通过所述非球面透镜(20)、向着所述凸透镜(30)的入射光量的光量控制机构(40)插在所述非球面透镜(20)和所述凸透镜(30)之间。
11.根据权利要求9的成像模块(12)，其中
所述光量限制机构(40)是自动光圈，用于根据来自成像目标的光图像的入射光量的变化来自动调节向着所述凸透镜(30)的入射光的量。
12.根据权利要求1到6和8到11中的任何一个的成像模块(12)，其中
所述非球面透镜(20)是鱼眼透镜。
13.根据权利要求7的成像模块(12)，其中
所述非球面透镜(20)是鱼眼透镜。
14.根据权利要求1到6、8到11和13中的任何一个的成像模块(12)，其中
其中不形成所述光图像的成像器(51，51a，51b)的区被提供有图像处理器(52)，其用于对形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像执行图像处理。
15.根据权利要求7的成像模块(12)，其中
其中不形成所述光图像的成像器(51，51a，51b)的区被提供有图像处理器(52)，其用于对形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像执行图像处理。
16.根据权利要求12的成像模块(12)，其中
其中不形成所述光图像的成像器(51，51a，51b)的区被提供有图像处理器(52)，其用于对形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像执行图像处理。
17.根据权利要求1到6、8到11和13、15、16中的任何一个的成像模块(12)，用于通过前窗(11)从所关心的车辆的驾驶室拍摄该车辆前面的图像，其中
所关心的车辆前面的图像用来基于对应于所述仔细查看区域(Cn)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆前方的障碍，以及
所述车辆前面的图像用来基于对应于所述周围区域(Cw)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆周围的照度。
18.根据权利要求7的成像模块(12)，用于通过前窗(11)从所关心的车辆的驾驶室拍摄该车辆前面的图像，其中
所关心的车辆前面的图像用来基于对应于所述仔细查看区域(Cn)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆前方的障碍，以及
所述车辆前面的图像用来基于对应于所述周围区域(Cw)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆周围的照度。
19.根据权利要求12的成像模块(12)，用于通过前窗(11)从所关心的车辆的驾驶室拍摄该车辆前面的图像，其中
所关心的车辆前面的图像用来基于对应于所述仔细查看区域(Cn)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆前方的障碍，以及
所述车辆前面的图像用来基于对应于所述周围区域(Cw)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆周围的照度。
20.根据权利要求14的成像模块(12)，用于通过前窗(11)从所关心的车辆的驾驶室拍摄该车辆前面的图像，其中
所关心的车辆前面的图像用来基于对应于所述仔细查看区域(Cn)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆前方的障碍，以及
所述车辆前面的图像用来基于对应于所述周围区域(Cw)而形成在所述成像器(51，51a，51b)上的光图像来检测所述车辆周围的照度。
21.根据权利要求17的成像模块(12)，其中
用于对对应于所述周围区域(Cw)的光图像成像的、重力的下方向上的所述成像器(51，51a，51b)的部分被移除。
22.根据权利要求18到20中的任何一个的成像模块(12)，其中
用于对对应于所述周围区域(Cw)的光图像成像的、重力的下方向上的所述成像器(51，51a，51b)的部分被移除。
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