CN212410947U - 光学成像系统、取像装置、电子设备及车载环景系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学成像系统、取像装置及电子设备。本实用新型的光学成像系统，包括：透镜组及光阑；所述光阑设置于所述透镜组的物侧，或者设置于所述透镜组中；所述光阑为椭圆形，以使所述光学成像系统的成像圆为椭圆。本实用新型的光学成像系统，其成像圆内切感光元件，在不牺牲水平视场角的情况下，提高了光学成像系统的垂直视场角。

Description

光学成像系统、取像装置、电子设备及车载环景系统

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术，特别涉及一种光学成像系统、取像装置、电子设备及车载环境系统。

背景技术

在车载360环景系统(around view monitoring system，AVM)中，需要4颗摄像头让ECU(行车计算机)做拼接来实现环景系统，目前市售环景系统是采用水平视场角(HorizontalField of view，HFOV)180度以上的光学镜头设计，切齐感光元件的水平像高，但传统光学镜头为圆对称设计，而感光元件的长宽比为4:3或是3:2，所以当镜头光学设计切齐感光元件水平视场角，成像圆就会超过感光元件的垂直像高，导致垂直视场角(VerticalField of view，VFOV)会被裁切，若光学镜头的垂直视场角切齐感光元件垂直像高，就会导致感光元件水平像素利用率下降30％～40％，导致画素降低，解析力下降。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种光学成像系统，其成像圆内切感光元件，在不牺牲水平视场角的情况下，提高了光学成像系统的垂直视场角。

此外，本实用新型实施例还提供一种取像装置。

此外，本实用新型实施例还提供一种电子设备。

此外，本实用新型实施例还提供一种车载环景系统。

本实用新型提供一种光学成像系统，其包括：透镜组及光阑；所述设置于所述透镜组的物侧，或者设置于所述透镜组中；所述光阑为椭圆形，以使所述光学成像系统的成像圆为椭圆。

本实用新型的光学成像系统的成像圆为椭圆，应用于摄像头、相机等时，其成像圆在水平方向和垂直方向均切齐感光元件(即内切感光元件)，在保证大的水平视场角的情况下，提高了光学成像系统的垂直视场角。

其中，所述光学成像系统具有摄像视场，所述摄像视场的不同视场角度摄取的图像的分辨率不同。不同视场角具有不同的分辨率，这样使得光学成像系统可以针对不同的应用场景对不同视场角度的分辨率进行调整，增加光学成像系统的适用性。

其中，所述透镜组中的至少一个透镜为自由曲面透镜，通过控制所述至少一个透镜的畸变参数，以使所述光学成像系统不同视场角度摄取的图像的分辨率不同。采用自由曲面透镜，以更好的通过透镜畸变参数的控制，来控制不同视场角摄取的图像的分辨率。

其中，所述摄像视场的角分辨率自所述光学成像系统的光轴处向所述光学成像系统的圆周处逐渐增加或逐渐减小。这样增加光学成像系统不同应用场景的适用性。

其中，所述摄像视场包括围绕光轴的第一角度区域及围绕所述第一角度区域的第二角度区域，所述第一角度区域的角分辨率大于或小于所述第二角度区域的角分辨率。这样可以更好的适用要求局部图像具有更高的清晰度的应用场景。

其中，所述摄像视场还包括第三角度区域，所述第三角度区域环绕所述第一角度区域，所述第二角度区域环绕所述第三角度区域；所述第三角度区域的角分辨率由第一角度区域的角度分辨率逐渐向第二角度区域的角分辨率逐渐过渡。这样可以更好的适用要求局部图像具有更高的清晰度的应用场景。

其中，所述摄像视场包括垂直视场，所述垂直视场具有第一垂直视场角区域和第二垂直视场角区域；所述第一垂直视场角区域的分辨率大于第二垂直视场角区域。这样应用在垂直方向上有一定倾斜的环境中，例如车载环景系统，可将第一垂直视场角区域设在朝前的位置，而第二垂直视场角区域设在朝地的位置，这样使得第一垂直视场角度区域的像素密度大于第二垂直视场角区域，减少车载环景系统的误判率。

其中，所述垂直视场还包括第三垂直视场角区域；所述第一垂直视场角区域、所述第三垂直视场角区域及所述第二垂直视场角区域依次相邻设置；所述第三垂直视场角区域的分辨率自所述第一垂直视场角区域的分辨率向所述第二垂直视场角的分辨率逐渐过渡。例如车载环景系统，可将第一垂直视场角区域设在朝前的位置，而第二垂直视场角区域设在朝地的位置，这样使得第一垂直视场角度区域的像素密度大于第二垂直视场角区域，减少车载环景系统的误判率。

其中，所述摄像视场包括水平视场，所述水平视场具有第一水平视场角区域和第二水平视场角区域；所述第一水平视场角区域的分辨率大于第二水平视场角区域。以使光学成像系统适用于水平方向左右两边要求具有不同分辨率的场景。

其中，所述水平视场还包括第三水平视场角区域；所述第一水平视场角区域、所述第三水平视场角区域及所述第二水平视场角区域依次相邻设置；所述第三水平视场角区域的分辨率自所述第一水平视场角区域的分辨率向所述第二水平视场角的分辨率逐渐过渡。以使光学成像系统适用于水平方向左右两边要求具有不同分辨率的场景。

本实用新型还提供一种取像装置，其包括：

上述的光学成像系统；及

感光元件，所述感光元件位于所述光学成像系统的像侧，所述成像圆内切所述感光元件。

本实用新型的取像装置的成像圆为椭圆，且内切感光元件，在保证大的水平视场角的情况下，提高了取像装置的垂直视场角。

本实用新型还提供一种电子设备，其包括：

设备主体；及

上述的取像装置，所述取像装置安装在设备主体上。

本实用新型的电子设备的取像装置的成像圆为椭圆，且内切感光元件，在保证大的水平视场角的情况下，提高了取像装置的垂直视场角。

本实用新型还提供一种车载环景系统，其包括：

车辆本体；

上述的取像装置，至少一个所述取像装置间隔安装在所述车辆本体上，以摄取所述车辆本体四周的图像；及

车载控制单元，所述车载控制单元安装在所述车辆本体上，且分别电连接每个所述取像装置，用于控制所述取像装置进行拍摄，并接收至少一个所述取像装置摄取的同一时刻的至少一个图像，并将至少一个所述图像进行拼接。

本实用新型的车辆环景系统的取像装置的成像圆为椭圆，且内切感光元件，在保证大的水平视场角的情况下，提高了取像装置的垂直视场角。

由此，本实用新型的光学成像系统的成像圆为椭圆，应用于摄像头、相机等时，其成像圆在水平方向和垂直方向均切齐感光元件(即内切感光元件)，在保证大的水平视场角的情况下，提高了光学成像系统的垂直视场角。

附图说明

为更清楚地阐述本实用新型的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

图1是本实用新型一实施例的光学成像系统的结构示意图。

图2是本实用新型图1实施例的光圈的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例光学成像系统的摄像视场的示意图。

图4是本实用新型又一实施例光学成像系统的摄像视场的示意图。

图5是本实用新型又一实施例光学成像系统的摄像视场的示意图。

图6是本实用新型又一实施例光学成像系统的摄像视场的示意图。

图7是本实用新型又一实施例光学成像系统应用于车载环景系统的示意图。

图8是本实用新型又一实施例光学成像系统摄像视场的示意图。

图9是本实用新型图8实施例光学成像系统不同垂直视场角的分辨率变化。

图10是本实用新型又一实施例光学成像系统的摄像视场的示意图。

图11是本实用新型又一实施例光学成像系统摄像视场的示意图。

图12是本实用新型图11实施例光学成像系统不同水平视场角的分辨率变化。

图13是本实用新型一实施例取像装置的结构示意图。

图14是本实用新型一实施例电子设备的结构示意图。

图15是本实用新型一实施例车载环景系统的结构示意图。

具体实施例

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

请参见图1和图2，本实用新型实施例的光学成像系统100，应用于车载摄像头、车载环景系统等电子设备中，其包括：透镜组10及光阑30。光阑30设置于透镜组10的物侧，或者设置于透镜组10中；光阑30为椭圆形，以使光学成像系统100的成像圆为椭圆。

可选地，当透镜组10包括一个透镜时，光阑30可以设在透镜的物侧或者像侧。当透镜组10包括至少两个透镜时，光阑30可以设置在第一个透镜的物侧，也可以设在第一个透镜和最后一个透镜之间的任意位置。对于光阑30的具体位置，本实用新型不作具体限定。

本实用新型术语“成像圆”指光学成像系统100在感光元件上成像的几何图形。

本实用新型的光学成像系统100的成像圆为椭圆，应用于摄像头、相机等时，其成像圆在水平方向和垂直方向均切齐感光元件(即内切感光元件)，在保证大的水平视场角的情况下，提高了光学成像系统100的垂直视场角。

在一些实施例中，光学成像系统100具有摄像视场，摄像视场的不同视场角度摄取的图像的分辨率不同。不同视场角度具有不同的分辨率，这样使得光学成像系统可以针对不同的应用场景对不同视场角度的分辨率进行调整，增加光学成像系统的适用性。

具体地，透镜组10中的至少一个透镜为自由曲面透镜，通过控制至少一个透镜的畸变参数(distortion)，以使光学成像系统100同视场角度摄取的图像的分辨率不同。采用自由曲面透镜，以更好的通过透镜畸变参数的控制，来控制不同视场角摄取的图像的分辨率。

本实用新型术语“自由曲面透镜”指没有旋转对称轴的复杂非常规连续曲面的透镜，或者说，可以是任何形状表面的透镜。

请参见图3，在一些实施例中，摄像视场的角分辨率自光学成像系统100的光轴处O向光学成像系统100的圆周处C逐渐增加或逐渐减小。具体地，根据实际使用的需要，光学成像系统100光轴处O向圆周处C的角分辨率可以随着角度的增加而增大，也可以随着角度的增加而减小。这样增加光学成像系统不同应用场景的适用性。

请参见图4、在一些实施例中，摄像视场包括围绕光轴O的第一角度区域α1及围绕第一角度区域α1的第二角度区域α2，第一角度区域α1的角分辨率大于或小于第二角度区域α2的角分辨率。在一些实施例中，第一角度区域α1的角分辨率大于第二角度区域α2的角分辨率，以使第一角度区域α1摄取的图像具有更好的清晰度。在另一些实施例中，第一角度区域α1的角分辨率小于第二角度区域α2的角分辨率，以使第二角度区域α2摄取的图像具有更好的清晰度。这样可以更好的适用要求局部图像具有更高的清晰度的应用场景。

请参见图5，在一些实施例中，摄像视场还包括第三角度区域α3，第三角度区域α3环绕第一角度区域α1，第二角度区域α2环绕第三角度区域α3；第三角度区域α3的角分辨率由第一角度区域α1的角度分辨率逐渐向第二角度区域α2的角分辨率逐渐过渡。具体地，第三角度区域α3的角度分辨率自邻近第一角度区域α1处向背离第一角度区域α1的方向逐渐增加或逐渐递减。第三角度区域α3邻近第一角度区域α1处角度分辨率接近第一角度区域α1；第三角度区域α3邻近第二角度区域α2处角度分辨率接近第二角度区域α2。这样可以更好的适用要求局部图像具有更高的清晰度的应用场景。

请参见图6、在一些实施例中，摄像视场包括垂直视场，垂直视场具有第一垂直视场角区域β1和第二垂直视场角区域β2；第一垂直视场角区域β1的分辨率大于第二垂直视场角区域β2。这样应用在垂直方向上有一定倾斜的环境中，例如车载环景系统(请参见图7)，可将第一垂直视场角区域β1设在朝前的位置，而第二垂直视场角区域β2设在朝地的位置，这样使得第一垂直视场角度区域β1的像素密度大于第二垂直视场角区域β2，减少车载环景系统的误判率。

请参见图8和图9，图8为光学成像系统100摄像视场的示意图，图9为光学成像系统100不同垂直视场角的分辨率变化。在一些实施例中，垂直视场还包括第三垂直视场角区域β3；第一垂直视场角区域β1、第三垂直视场角区域及β3、第二垂直视场角区域β2依次相邻设置；第三垂直视场角区域β3的分辨率自第一垂直视场角区域β1的分辨率向第二垂直视场角β2的分辨率逐渐过渡。具体地，第三垂直视场角区域β3的角度分辨率自邻近第一垂直视场角区域β1处向背离第一垂直视场角区域β1的方向逐渐增加或逐渐递减。第三垂直视场角区域β3邻近第一垂直视场角区域β1处角度分辨率接近第一垂直视场角区域β1；第三垂直视场角区域β3邻近第二垂直视场角区域β2处角度分辨率接近第二垂直视场角区域β2。第三垂直视场角区域β3的角度分辨率逐渐过渡，可以使得透镜10的设计更加流畅。

请参见图10，在一些实施例中，摄像视场包括水平视场，水平视场具有第一水平视场角区域γ1和第二水平视场角区域γ2；第一水平视场角区域γ1的分辨率大于第二水平视场角区域γ2。以使光学成像系统适用于水平方向左右两边要求具有不同分辨率的场景。

请参见图11和图12，在另一些实施例中，水平视场还包括第三水平视场角区域γ3；第一水平视场角区域γ1、第三水平视场角区域γ3及第二水平视场角区域γ2依次相邻设置；第三水平视场角区域γ3的分辨率自第一水平视场角区域γ1的分辨率向第二水平视场角γ2的分辨率逐渐过渡。

请参见图13，本实用新型还提供一种取像装置200，其包括：

本实用新型实施例的光学成像系统100；及

感光元件210，感光元件210位于光学成像系统100的像侧，成像圆内切感光元件210。

本实用新型的感光元件210可以为感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体元件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS sensor)。

本实用新型的取像装置200的成像圆为椭圆，且内切感光元件210，在保证大的水平视场角的情况下，提高了取像装置200的垂直视场角。

本实用新型取像装置200的其他特征描述请参考上述描述，在此不再赘述。

请参见图14，本实用新型还提供一种电子设备300，其包括设备主体310及本实用新型的取像装置200。所述取像装置200安装在所述设备主体310上。

本实用新型的电子设备300包括但不限于车载摄像头、电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机、相机、智能手环、智能手表、智能眼镜、电子书籍阅读器、便携多媒体播放器、移动医疗装置等。

本实用新型的电子设备300取像装置200的成像圆为椭圆，且内切感光元件210，在保证大的水平视场角的情况下，提高了取像装置200的垂直视场角。

本实用新型电子设备300的其他特征描述请参考上述描述，在此不再赘述。

请参见图15，本实用新型还提供一种车载环景系统400，其包括：

车辆本体410；

至少本实用新型实施例的取像装置200，至少一个取像装置200间隔安装在车辆本体410上，以摄取车辆本体410四周的图像；及

车载控制单元430，车载控制单元430安装在车辆本体410上，且分别电连接每个取像装置200，用于控制取像装置200进行拍摄，并接收至少一个取像装置200拍摄的同一时刻的至少一个图像，并将至少一个图像进行拼接。

可选地，取像装置200的数量可以为1个、2个、3个、4个或5个等。取像装置200的数量可以根据取像装置200的水平视场角和车载环景系统400需要摄取的车辆本体410图像的角度来确定。目前的车载环境系统400中，为了实现360°的全景拍摄，一般采用4个取像装置200。

本实用新型的车载环景系统400的成像圆为椭圆，其成像圆在水平方向和垂直方向均切齐感光元件(即内切感光元件)，在保证大的水平视场角的情况下，提高了车载环景系统400的垂直视场角。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易的想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种光学成像系统，其特征在于，包括：透镜组及光阑；所述光阑设置于所述透镜组的物侧，或者设置于所述透镜组中；所述光阑为椭圆形，以使所述光学成像系统的成像圆为椭圆。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统具有摄像视场，所述摄像视场的不同视场角度摄取的图像的分辨率不同。

3.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述透镜组中的至少一个透镜为自由曲面透镜，通过控制所述至少一个透镜的畸变参数，以使所述光学成像系统不同视场角度摄取的图像的分辨率不同。

4.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述摄像视场的角分辨率自所述光学成像系统的光轴处向所述光学成像系统的圆周处逐渐增加或逐渐减小。

5.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述摄像视场包括围绕光轴的第一角度区域及围绕所述第一角度区域的第二角度区域，所述第一角度区域的角分辨率大于或小于所述第二角度区域的角分辨率。

6.根据权利要求5所述的光学成像系统，其特征在于，所述摄像视场还包括第三角度区域，所述第三角度区域环绕所述第一角度区域，所述第二角度区域环绕所述第三角度区域；所述第三角度区域的角分辨率由第一角度区域的角度分辨率逐渐向第二角度区域的角分辨率逐渐过渡。

7.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述摄像视场包括垂直视场，所述垂直视场具有第一垂直视场角区域和第二垂直视场角区域；所述第一垂直视场角区域的分辨率大于第二垂直视场角区域。

8.根据权利要求7所述的光学成像系统，其特征在于，所述垂直视场还包括第三垂直视场角区域；所述第一垂直视场角区域、所述第三垂直视场角区域及所述第二垂直视场角区域依次相邻设置；所述第三垂直视场角区域的分辨率自所述第一垂直视场角区域的分辨率向所述第二垂直视场角的分辨率逐渐过渡。

9.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述摄像视场包括水平视场，所述水平视场具有第一水平视场角区域和第二水平视场角区域；所述第一水平视场角区域的分辨率大于第二水平视场角区域。

10.根据权利要求9所述的光学成像系统，其特征在于，所述水平视场还包括第三水平视场角区域；所述第一水平视场角区域、所述第三水平视场角区域及所述第二水平视场角区域依次相邻设置；所述第三水平视场角区域的分辨率自所述第一水平视场角区域的分辨率向所述第二水平视场角的分辨率逐渐过渡。

11.一种取像装置，其特征在于，包括：

权利要求1-10任一项所述的光学成像系统；及

感光元件，所述感光元件位于所述光学成像系统的像侧，所述成像圆内切所述感光元件。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：

设备主体；及

权利要求11所述的取像装置，所述取像装置安装在设备主体上。

13.一种车载环景系统，其特征在于，包括：

车辆本体；

至少一个权利要求11所述的取像装置，至少一个所述取像装置间隔安装在所述车辆本体上，以摄取所述车辆本体四周的图像；及

车载控制单元，所述车载控制单元安装在所述车辆本体上，且分别电连接每个所述取像装置，用于控制所述取像装置进行拍摄，并接收至少一个所述取像装置摄取的同一时刻的至少一个图像，并将至少一个所述图像进行拼接。

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