具有车载图像畸变矫正功能的透镜组及电子后视镜CMS的制作方法

具有车载图像畸变矫正功能的透镜组及电子后视镜cms
技术领域
1.本发明涉及光学、电子技术和机械设计技术领域，具体涉及具有车载图像畸变矫功能的电子后视镜cms。
技术背景
2.伴着智能交通系统的到来，汽车的智能化推进越来越快，汽车上的许多零件已电子化，其中近年来舆论度较高的汽车电子后视镜为人们的驾驶带来了极大的便利与安全。汽车电子后视镜是由摄像机和监视器组成的系统，相对于传统的物理后视镜，利用摄像头取代了光学镜片，能为驾驶者带来更广阔的视野和更灵活的视角，方便驾驶者更快捷地判断车辆后方路况。即使在大雨、大雪等恶劣的气候条件下，电子后视镜也能提供较好的清晰度。目前大多汽车电子摄像头中使用的镜头为广角镜头，广角镜头会造成图像的畸变，畸变类型主要为径向畸变与切向畸变。径向畸变轴外点成像，光束具有像差，纵然仅有主光线通过光学系统，光线仍然不可以跟理想的光轴重合，主要因为球差的因素。所以，交点的高度与理想的像高并不相同，当放大率不为常数时，像相对于物便没有相似性，这就是畸变的产生原因，主要变现为鱼眼畸变与桶形畸变。而由于光学系统中非轴对称而造成的畸变为切向畸变，主要是因为相机透镜与图像平面并非完全平行导致的。
3.在现有电子后视镜技术中，电子后视镜的摄像头、电子电路技术和结构制作等技术方面，相对技术是成熟的。现有文件中，车辆电子后视镜的控制方法装置及车辆(2022115040627)、一种车载电子后视镜及其控制电路(2022111921993)、一种车辆驾驶辅助系统(2022113467100)、一种基于环境监测分析的电子后视镜模式切换方法(2022114328891)、汽车电子后视镜系统及车辆(2022111539617)、一种电子后视镜及其延迟时间检测方法(2022111705937)、一种车辆电子后视镜的显示方法装置设备和介质(202210957749x)、车用电子后视系统(2021103925964)和显示方法装置及电子后视镜系统(2022106892100)。但是，在图像畸变矫正和系统延时等方面，还需要科技人员进一步研发和攻关，才能解决相应技术问题。


技术实现要素：

4.本发明为针对已有技术的不足，为汽车电子后视镜提供具有车载图像畸变矫功能的电子后视镜系统cms。
5.本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
6.具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，包括从物侧面至像侧面顺次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)和第七透镜(7)；
7.其中，所述第一透镜为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透
镜为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第七透镜为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。
8.进一步地，所述第一透镜中，物侧面的曲率半径设置为26.42
±
0.5mm，像侧面的曲率半径设置为13.13
±
0.42mm，中心厚度设置为1.5mm。
9.进一步地，所述第二透镜中，物侧面的曲率半径设置为24.58
±
0.4mm，像侧面的曲率半径设置为13.13
±
0.42mm，中心厚度设置为1.3mm。
10.进一步地，所述第三透镜中，物侧面的曲率半径设置为23.74
±
0.37mm，像侧面的曲率半径设置为12.11
±
0.25mm，中心厚度设置为1.2mm。
11.进一步地，所述第四透镜中，物侧面的曲率半径设置为18.55
±
0.65mm，像侧面的曲率半径设置为11.85
±
0.25mm，中心厚度设置为2.3mm。
12.进一步地，所述第五透镜中，物侧面的曲率半径设置为22.55
±
0.43mm，像侧面的曲率半径设置为11.81
±
0.25mm，中心厚度设置为1.1mm。
13.进一步地，所述第六透镜中，物侧面的曲率半径设置为13.54
±
0.32mm，像侧面的曲率半径设置为8.78
±
0.3mm，中心厚度设置为3.5mm。
14.进一步地，所述第七透镜中，物侧面的曲率半径设置为12.75
±
0.28mm，像侧面的曲率半径设置为11.86mm最佳，中心厚度设置为2.1mm。
15.进一步地，具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的焦距f为2.898mm，其中，所述第一透镜的焦距f1为-43.875mm，所述第二透镜的焦距f2为-4.574mm，所述第三透镜的焦距f3为-4.049mm，所述第四透镜的焦距f4为+4.24mm，所述第五透镜的焦距f5为+3.27mm，所述第六透镜的焦距f6为+2.78mm，所述第七透镜的焦距f7为+3.54mm。
16.进一步地，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜均为塑料透镜。
17.基于具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的电子后视镜cms，包括具有车载图像畸变矫正功能的透镜组、cmos图像传感器、fpga芯片、高速串行io口、dsp数字信号处理器；
18.cmos图像传感器通过光电效应将外界图像进行处理后转换成相应的数字图像信号输出，随后将其传输到fpga芯片中；fpga芯片先对图像进行预处理后将图像通过高速串行io口传输到dsp数字信号处理器后进行图像的进一步处理，包括图像的畸变矫正和色差矫正；最后经过处理后的图像传输回fpga芯片后再传输到汽车电子后视镜的驾驶员端，给驾驶员提供实时的路况。
19.相比于现有技术，本发明的优点在于：
20.本发明的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组采用了自由曲面透镜成像技术，研发总光学系统中无畸变成像技术，再分解为7透镜光学结构，解决广角镜头图像畸变的光学技术问题；
21.本发明的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的超薄无畸变镜头，大广角、超薄、高分辨率、轻便的镜头，以克服现有技术中的不足之处。本发明采用的七个透镜均为塑胶自由曲面透镜，虽然其价格昂贵，制备工艺繁琐，但其矫正畸变效果较佳，提高了产品竞争力；通过合理的使用塑料自由曲面镜片及限定每个透镜的光焦度，有效的改善了广角镜头的畸
变，提高了摄像的效果，克服现有技术中的不足之处。
22.本发明将具有车载图像畸变矫正功能的透镜组运用在cms系统中，能够有效的提升成像质量，为驾驶员提供稳定清晰的路况实时影像。
附图说明
23.图1为本发明实施例中具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的结构示意图；
24.图2发明实施例中基于具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的电子后视镜cms的结构示意图；
25.图3发明实施例中基于具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的电子后视镜cms的工作程序框图。
具体实施例
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的具体实施进行详细说明。
27.在下面的描述中结合具体图示阐述了技术方案以便充分理解本发明申请。但是本发明申请能够以很多不同于在此描述的的其他方法来实施，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所做类似推广实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本说明书中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本说明书一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
29.应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用与区别类似的对象，不必用于本说明书一个或多个实施例所描述特征的先后顺序或次序。此外，术语“具备”、“包含”以此相似表达，意图在于说明覆盖不排它的一个范围，例如，包含了一系列的步骤或者模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于详细列出的内容，而是可包括没有列出的对于这些步骤或模块所涉及的固有内容。
30.以下所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不构成对本发明的限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，但并不限于这些实施例。
31.实施例：
32.本实施例中，具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，如图1所示，包括从物侧面至像侧面顺次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7；
33.其中，所述第一透镜1为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜2为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜3为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透镜4为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜5
为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜6为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第七透镜7为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。
34.本实施例中，所述第一透镜1中，物侧面的曲率半径设置为26.42mm，像侧面的曲率半径设置为13.13mm，中心厚度设置为1.5mm。
35.本实施例中，所述第二透镜2中，物侧面的曲率半径设置为24.58mm，像侧面的曲率半径设置为13.13mm，中心厚度设置为1.3mm。
36.本实施例中，所述第三透镜3中，物侧面的曲率半径设置为23.74mm，像侧面的曲率半径设置为12.11mm，中心厚度设置为1.2mm。
37.本实施例中，所述第四透镜4中，物侧面的曲率半径设置为18.55mm，像侧面的曲率半径设置为11.85mm，中心厚度设置为2.3mm。
38.本实施例中，所述第五透镜5中，物侧面的曲率半径设置为22.55mm，像侧面的曲率半径设置为11.81mm，中心厚度设置为1.1mm。
39.本实施例中，所述第六透镜6中，物侧面的曲率半径设置为13.54mm，像侧面的曲率半径设置为8.78mm，中心厚度设置为3.5mm。
40.本实施例中，所述第七透镜7中，物侧面的曲率半径设置为12.75mm，像侧面的曲率半径设置为11.86mm最佳，中心厚度设置为2.1mm。
41.第一透镜组中包括第一透镜1、第二透镜2与第三透镜3，该透镜组起着收容更大视场角的光线，提升像面还原性，控制色差的作用
42.第二透镜组中包括第四透镜4、第五透镜5，该透镜组能使光束在穿过主轴时，可以保持近似的放大率，使像差大幅缩减，并能有效的减弱畸变。
43.第三透镜组中包括第六透镜6、第七透镜7，该透镜组能有效地提升成像的清晰度、更好地消除色差、照度像面整体均匀、明亮。
44.在一个实施例中，具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的焦距f为2.898mm，其中，所述第一透镜1的焦距f1为-43.875mm，所述第二透镜2的焦距f2为-4.574mm，所述第三透镜3的焦距f3为-4.049mm，所述第四透镜4的焦距f4为+4.24mm，所述第五透镜5的焦距f5为+3.27mm，所述第六透镜6的焦距f6为+2.78mm，所述第七透镜7的焦距f7为+3.54mm。
45.在一个实施例中，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6和第七透镜7均为塑料透镜。
46.综述，本透镜组的超薄无畸变镜头，大广角、超薄、高分辨率、轻便的镜头，以克服现有技术中的不足之处。本发明实施中采用的七个透镜均为塑胶自由曲面透镜，虽然其价格昂贵，制备工艺繁琐，但其矫正畸变效果较佳，提高了产品竞争力；通过合理的使用塑料自由曲面镜片及限定每个透镜的光焦度，有效的改善了广角镜头的畸变，提高了摄像的效果，克服现有技术中的不足之处。
47.在一个实施例中，基于具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的电子后视镜cms，如图2所示，包括具有车载图像畸变矫正功能的透镜组、cmos图像传感器、fpga芯片、高速串行io口、dsp数字信号处理器；
48.如图3所示，cmos图像传感器通过光电效应将外界图像进行处理后转换成相应的数字图像信号输出，随后将其传输到fpga芯片中；fpga芯片先对图像进行预处理后将图像
通过高速串行io口传输到dsp数字信号处理器后进行图像的进一步处理，包括图像的畸变矫正和色差矫正；最后经过处理后的图像传输回fpga芯片后再传输到汽车电子后视镜的驾驶员端，给驾驶员提供实时的路况。
49.以上公开的本技术优选实施例只是用于帮助理解本发明及核心思想。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体应用场景和实施操作上均会有改变之处，本说明书不应理解对本发明的限制。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，包括从物侧面至像侧面顺次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)和第七透镜(7)；其中，所述第一透镜(1)为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜(2)为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜(3)为具有负光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透镜(4)为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜(5)为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第六透镜(6)为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第七透镜(7)为具有正光焦度的自由曲面透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凸面。2.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，所述第一透镜(1)中，物侧面的曲率半径设置为26.42
±
0.5mm，像侧面的曲率半径设置为13.13
±
0.42mm，中心厚度设置为1.5mm。3.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，所述第二透镜(2)中，物侧面的曲率半径设置为24.58
±
0.4mm，像侧面的曲率半径设置为13.13
±
0.42mm，中心厚度设置为1.3mm。4.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，所述第三透镜(3)中，物侧面的曲率半径设置为23.74
±
0.37mm，像侧面的曲率半径设置为12.11
±
0.25mm，中心厚度设置为1.2mm。5.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，所述第四透镜(4)中，物侧面的曲率半径设置为18.55
±
0.65mm，像侧面的曲率半径设置为11.85
±
0.25mm，中心厚度设置为2.3mm。6.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，所述第五透镜(5)中，物侧面的曲率半径设置为22.55
±
0.43mm，像侧面的曲率半径设置为11.81
±
0.25mm，中心厚度设置为1.1mm。7.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，所述第六透镜(6)中，物侧面的曲率半径设置为13.54
±
0.32mm，像侧面的曲率半径设置为8.78
±
0.3mm，中心厚度设置为3.5mm。8.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，所述第七透镜(7)中，物侧面的曲率半径设置为12.75
±
0.28mm，中心厚度设置为2.1mm。9.根据权利要求1所述的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组，其特征在于，具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的焦距f为2.898mm，其中，所述第一透镜(1)的焦距f1为-43.875mm，所述第二透镜(2)的焦距f2为-4.574mm，所述第三透镜(3)的焦距f3为-4.049mm，所述第四透镜(4)的焦距f4为+4.24mm，所述第五透镜(5)的焦距f5为+3.27mm，所述第六透镜(6)的焦距f6为+2.78mm，所述第七透镜(7)的焦距f7为+3.54mm。10.基于具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的电子后视镜cms，其特征在于，包括具有车载图像畸变矫正功能的透镜组、cmos图像传感器、fpga芯片、高速串行io口、dsp数字信号处理器；cmos图像传感器通过光电效应将外界图像进行处理后转换成相应的数字图像信号输
出，随后将其传输到fpga芯片中；fpga芯片先对图像进行预处理后将图像通过高速串行io口传输到dsp数字信号处理器后进行图像的进一步处理，包括图像的畸变矫正和色差矫正；最后经过处理后的图像传输回fpga芯片后再传输到汽车电子后视镜的驾驶员端，给驾驶员提供实时的路况。

技术总结
本发明公开了具有车载图像畸变矫正功能的透镜组及电子后视镜CMS。本发明的具有车载图像畸变矫正功能的透镜组的超薄无畸变镜头，大广角、超薄、高分辨率、轻便的镜头，以克服现有技术中的不足之处。本发明采用的七个透镜均为塑胶自由曲面透镜，虽然其价格昂贵，制备工艺繁琐，但其矫正畸变效果较佳，提高了产品竞争力；通过合理的使用塑料自由曲面镜片及限定每个透镜的光焦度，有效的改善了广角镜头的畸变，提高了摄像的效果，克服现有技术中的不足之处。本发明将具有车载图像畸变矫正功能的透镜组运用在CMS系统中，能够有效的提升成像质量，为驾驶员提供稳定清晰的路况实时影像。为驾驶员提供稳定清晰的路况实时影像。为驾驶员提供稳定清晰的路况实时影像。


技术研发人员：郭志友 邓蚁 张业湘 陈春阳 许东梅 谢长鑫 黄翔
受保护的技术使用者：佛山市三目智能电子有限公司
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/7/19