本发明专利技术涉及一种光学模块，它包含一个带有用于电磁辐射灵敏表面的半导体器件和一个用于将电磁辐射投射到半导体器件灵敏表面上的物镜(图像传感器或摄像机芯片，尤其是CCD或CMOS)。所述物镜主要包括至少一个透镜和一个透镜架。在所述光学模块中，有两个部分区域的光学器件设置在透镜和半导体器件灵敏表面之间或物镜各单一透镜之间区域中整个光路截面内。所有到达半导体器件灵敏表面的电磁辐射穿过所述光学器件。通过光学器件的第一个部分区域，第一个距离范围(例如近程范围)在半导体器件灵敏表面的第一个区域内聚焦成像，并通过光学器件的第二个部分区域，第二个距离范围(例如远程范围)在半导体器件灵敏表面的第二区域内成像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可用作汽车中的摄像机系统以及驾驶员辅助系统环境传感器的光学模块。
技术介绍
智能驾驶员辅助系统经常使用摄像机系统作为环境传感器，例如用于识别交通事件中的各种目标。所述摄像机系统经常安装在汽车的挡风玻璃后面，并透过挡风玻璃观察。例如道标线的汽车摄像机、夜视摄像机或作为光学间距传感器的立体摄像机。此外学传感器还都需要透过挡风玻璃的清晰视野，以避免错误的测量信号。近年来算摄像机系统的图像数据实现的功能数量和质量已有提高。因此，如今驾驶员辅助系统已在汽车中得到使用，它组合了一个智能灯光控制器、 一个限速用交通标志识别装置和利用共用摄像机作为环境传感器的车道保持防偏驶支持直οDE 102004037871 B4说明了一种摄像系统，该系统用于在汽车行驶方向探测车外前部区域的辅助系统。通过将一个辅助透镜装在汽车摄像机物镜前的部分视野内，远程范围(道路情况)和近程范围(挡风玻璃)在一个图像传感器上成像。近程范围可通过部分辅助透镜或一个部分近景光学系统，必要时也可借助一个光学分光镜或一个半透明的镜子成像。建议，将图像传感器交替用于车外辅助功能和下雨探测功能。这类摄像机系统的缺点是，附加的辅助透镜和必要时使用的分光镜或半透明镜子很贵，并对精确校准其他光学部件提出了很高的要求。整个摄像机系统的稳定性可能因此受到影响。辅助透镜的定位导致摄影图像非常模糊。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，说明一种价格合理，并且稳定可靠的摄像机传感器光学系统。另一个任务是，同时提高或保证摄像机系统所采集图像数据的可靠性，并通过摄像机系统实现其他的辅助功能。根据本专利技术的光学模块包括一个带有电磁辐射灵敏表面的半导体器件和一个用于将电磁辐射投射到半导体器件灵敏表面上的物镜。所述半导体器件即是图像传感器，或摄像机芯片，尤其是作为C⑶或CMOS，并能装在一个印刷电路板上。所述物镜主要包括至少一个透镜和一个透镜架。在所述光学模块中，带有两个部分区域的光学器件布置在整个光路截面中物镜和半导体器件灵敏表面之间或物镜各单一镜头之间。到达半导体器件灵敏表面的所有电磁辐射穿过光学器件。通过所述光学器件的第一个部分区域，第一个距离范围(例如近程范围)在半导体器件灵敏表面的第一个区域内聚焦成像，并且第二个距离范围(例如远程范围)通过光学器件的第二个部分区域在半导体器件灵敏表面的第二个区域内成像。换句话说，给出一种包括一个带有电磁辐射灵敏表面的半导体器件和一个用于将电磁辐射投射到半导体器件灵敏表面的透镜的光学装置。该装置中，在物镜和半导体器件灵敏表面之间或物镜的各单一透镜之间装有一千光学器件，其中所述光学器件有两个部分区域，其光学特性可在生产时进行调节，使得穿透两个部分区域后，在半导体器件灵敏表面上，两个独立的聚焦区域可以清晰成像。如果光学器件直接安装在图像传感器上方，那么所述光学器件延伸一个图像传感器的整个光学区域，并能通过一个物镜和一个图像传感器实现双焦点或多焦点成像。在一个优选实施方式中，光学模块的光学器件包含至少两个厚度不同、平面平行的部分区域。其中，所述光学器件是阶梯形的。按照一种优选实施方式，光学模块的光学器件包含至少两个采用不同折射率材料的部分区域。取代模块部分区域厚度的梯级形，在这种情况下，通过光学器件内的不同材料变异，例如平面平行的透明板，实现部分区域。在两种变异形式中，在一个摄影图像中至少可以实现两种不同并且重叠的景深范围。所述光学器件具有通过显著不同的器件部分区域，导致非平行光束不同轴向偏移的特性。所述光学器件主要由一个部件制成，但也可是一个至少由两个单一器件构成的组合器件，其中单一器件定义光学器件的部分区域。所述光学器件优选的是一个平面平行板或至少两个相互连接的平面平行板(不同厚度)。在一个替代实施方式中，所述光学模块的光学器件在第一个部分区域中包含一个会聚透镜的一部分，在第二个部分区域中包含一个平面平行板。两个部分区域的连接线表示远程范围和近程范围成像的界线。通过带有弯曲表面的光学器件的第一个部分区域，近距离成像光路进一步对准。通过第二个部分区域内的平面平行板，远距离成像光路进一步发散。通过这种方式，在同一个成像平面内实现近程范围和远程范围的清晰成像。光学模块的光学器件优选安装方法是，使光学器件的平面覆盖半导体器件的灵敏表面。如果是阶梯式光学器件，梯级位于背向半导体器件的方向。这使得光学器件可稳定固定在诸如半导体器件或印刷电路板及载体上。所述光学器件也承担了和在传统摄像机系统中可能安装的遮盖玻璃相同的罩盖玻璃功能。替代前面的实施方式，在一个阶梯式光学器件中，也可将较薄的部分区域设置在背向半导体器件灵敏表面的一侧。在此情况下，可在较薄的部分范围下方安装一个间隔调整垫片，该间隔调整垫片优选安装在图像传感器的视野之外，并能实现光学器件的稳定固定。那么光学器件可通过完整表面对准半导体器件，使得电磁辐射在光学器件中几何形状过渡前经过完整表面，并且系统的成像光路到达光轴上一个位置的边缘，这个位置比相反情况下(更小的成像光路直径)更有利于成像质量的提高和在过渡区的延伸。在一种优选实施方式中，间隔调整垫片安装在光学器件较薄的部分区域下方，呈U 形经过较薄部分区域外侧的下方。为此，间隔调整垫片可用于阻挡用于密封半导体器件和光学器件的填料，以防其进入半导体器件和较薄部分区域之间的范围。在一个光学模块的优选实施方式中，所述光学器件的结构形式旨在使较薄的部分区域完全包围视野范围外较厚的部分区域。所述间隔调整垫片呈框架形环绕灵敏表面和光学器件之间的区域。在另一种优选实施方式中，所述间隔调整垫片可作为密封半导体器件填料的框架。由此在空间上限制填料扩散。此外，本专利技术还涉及一种带有一种根据本专利技术的光学模块的汽车，其中光学模块设置在汽车内部的挡风玻璃后面，在汽车行驶方向探测外部空间。在一种优选实施方式中，在汽车中物镜和光学器件的调节方法是挡风玻璃的外侧通过光学器件的第一个部分区域聚焦到半导体器件灵敏表面的第一个区域上，并且汽车前的区域通过光学器件的第二个部分区域在半导体器件灵敏表面的第二个区域上成像。在另一个优选实施方式中，在汽车内可安装一个基于摄像机的下雨传感器。分析计算半导体器件灵敏表面第一个区域的图像(挡风玻璃外侧)，在此情况下识别挡风玻璃上的雨水或污垢颗粒。用于激活的输出信号可被发送到刮冰器控制装置和/或车窗玻璃清洁装置上。其他优选功能可在基于摄像机的下雨传感器基础上实现尤其是经常设置附加标志如“潮湿”等的限速功能。一个基于摄像机的交通标志识别装置尽管可以识别这种附加标志，但没有获得当前是否下雨，以及如果下雨，下雨强度如何的信息。根据本专利技术的下雨传感器可提供这些信息。这种下雨传感器是基于同一个摄像机或同一个光学模块上根据本专利技术的光学器件，以识别交通标志装置同样的方式运行。即使两个辅助功能之间的数据交换也可毫无问题、经济合理地设置。在一种优选实施方式中，装备了一个照明光源。此光源通过挡风玻璃照亮进行近距离范围成像的视野区域，也就是说，在半导体器件灵敏表面的第一区域内成像的区域。其优点是，用红外线光照亮近场。所述照明光源可优选通过一个光学锁闭装置控制，尤其是通过半导体器件整个灵敏表面可变化的照明时间控制，或者用于进行近场成像的激活面的部分区域。所述照本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·罗森豪斯勒尔，G·穆勒，L·库亨克，
申请(专利权)人：康蒂特米克微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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