[發明專利]用于同時聚焦到兩個視野范圍的光學模塊

有效

• 申請號: 201080030415.3
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN102472840A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: K·羅森豪斯勒爾;G·穆勒;L·庫亨克
• 申請（專利權）人: 康蒂特米克微電子有限公司
• 主分類號: G02B3/10
• 分類號: G02B3/10;H04N5/225
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 趙科

技術領域

本發明涉及一種可用作汽車中的攝像機系統以及駕駛員輔助系統環境傳感器的光學模塊。

背景技術

智能駕駛員輔助系統經常使用攝像機系統作為環境傳感器，例如用于識別交通事件中的各種目標。

所述攝像機系統經常安裝在汽車的擋風玻璃后面，并透過擋風玻璃觀察。例如道標線的汽車攝像機、夜視攝像機或作為光學間距傳感器的立體攝像機。此外學傳感器還都需要透過擋風玻璃的清晰視野，以避免錯誤的測量信號。近年來算攝像機系統的圖像數據實現的功能數量和質量已有提高。

因此，如今駕駛員輔助系統已在汽車中得到使用，它組合了一個智能燈光控制器、一個限速用交通標志識別裝置和利用共用攝像機作為環境傳感器的車道保持防偏駛支持裝置。

DE?102004037871?B4說明了一種攝像系統，該系統用于在汽車行駛方向探測車外前部區域的輔助系統。通過將一個輔助透鏡裝在汽車攝像機物鏡前的部分視野內，遠程范圍(道路情況)和近程范圍(擋風玻璃)在一個圖像傳感器上成像。近程范圍可通過部分輔助透鏡或一個部分近景光學系統，必要時也可借助一個光學分光鏡或一個半透明的鏡子成像。建議，將圖像傳感器交替用于車外輔助功能和下雨探測功能。

這類攝像機系統的缺點是，附加的輔助透鏡和必要時使用的分光鏡或半透明鏡子很貴，并對精確校準其他光學部件提出了很高的要求。整個攝像機系統的穩定性可能因此受到影響。輔助透鏡的定位導致攝影圖像非常模糊。

發明內容

本發明的任務在于，說明一種價格合理，并且穩定可靠的攝像機傳感器光學系統。

另一個任務是，同時提高或保證攝像機系統所采集圖像數據的可靠性，并通過攝像機系統實現其他的輔助功能。

根據本發明的光學模塊包括一個帶有電磁輻射靈敏表面的半導體器件和一個用于將電磁輻射投射到半導體器件靈敏表面上的物鏡。所述半導體器件即是圖像傳感器，或攝像機芯片，尤其是作為CCD或CMOS，并能裝在一個印刷電路板上。所述物鏡主要包括至少一個透鏡和一個透鏡架。

在所述光學模塊中，帶有兩個部分區域的光學器件布置在整個光路截面中物鏡和半導體器件靈敏表面之間或物鏡各單一鏡頭之間。到達半導體器件靈敏表面的所有電磁輻射穿過光學器件。

通過所述光學器件的第一個部分區域，第一個距離范圍(例如近程范圍)在半導體器件靈敏表面的第一個區域內聚焦成像，并且第二個距離范圍(例如遠程范圍)通過光學器件的第二個部分區域在半導體器件靈敏表面的第二個區域內成像。

換句話說，給出一種包括一個帶有電磁輻射靈敏表面的半導體器件和一個用于將電磁輻射投射到半導體器件靈敏表面的透鏡的光學裝置。該裝置中，在物鏡和半導體器件靈敏表面之間或物鏡的各單一透鏡之間裝有一千光學器件，其中所述光學器件有兩個部分區域，其光學特性可在生產時進行調節，使得穿透兩個部分區域后，在半導體器件靈敏表面上，兩個獨立的聚焦區域可以清晰成像。

如果光學器件直接安裝在圖像傳感器上方，那么所述光學器件延伸一個圖像傳感器的整個光學區域，并能通過一個物鏡和一個圖像傳感器實現雙焦點或多焦點成像。

在一個優選實施方式中，光學模塊的光學器件包含至少兩個厚度不同、平面平行的部分區域。其中，所述光學器件是階梯形的。

按照一種優選實施方式，光學模塊的光學器件包含至少兩個采用不同折射率材料的部分區域。取代模塊部分區域厚度的梯級形，在這種情況下，通過光學器件內的不同材料變異，例如平面平行的透明板，實現部分區域。

在兩種變異形式中，在一個攝影圖像中至少可以實現兩種不同并且重疊的景深范圍。所述光學器件具有通過顯著不同的器件部分區域，導致非平行光束不同軸向偏移的特性。

所述光學器件主要由一個部件制成，但也可是一個至少由兩個單一器件構成的組合器件，其中單一器件定義光學器件的部分區域。所述光學器件優選的是一個平面平行板或至少兩個相互連接的平面平行板(不同厚度)。

在一個替代實施方式中，所述光學模塊的光學器件在第一個部分區域中包含一個會聚透鏡的一部分，在第二個部分區域中包含一個平面平行板。兩個部分區域的連接線表示遠程范圍和近程范圍成像的界線。通過帶有彎曲表面的光學器件的第一個部分區域，近距離成像光路進一步對準。通過第二個部分區域內的平面平行板，遠距離成像光路進一步發散。通過這種方式，在同一個成像平面內實現近程范圍和遠程范圍的清晰成像。