关键词: 光心偏置 CMS 电子后视镜 视野Layout, CMSSim
1、什么是光心偏置技术
通常我们在设计摄像头模组的时候, 会将Lens的畸变中心(COD)布置在Sensor的Active array center处, 以追求一个尽量对称的FOV, 通常Active Alignment(AA) 对焦组装工艺会将最终的光心误差控制在几十um以内.
光心偏置技术是设计时有意通过调整Lens COD和Sensor Active array center不重合的一种设计方法, 在CMS摄像头特别是商用车II/IV类CMS共用FOV的设计中较为多见. 如下图示意.
2、光心偏置技术的特点
通常,通过光心偏置, 摄像机模组会产生一个非对称的FOV, 如下图所
光心偏置方向的FOV被收窄, 同时畸变也变小.远离光心偏置方向的FOV被放大, 同时畸变也变大。
3、II/IV类CMS共用FOV的设计
在GB15084-2022中, 对于II类及IV类装置的视野要求见下图:
4、常规设计面临的问题
下图是一个常规II/IV类共Camera设计的法规要求视野在一个转置的OX03F (1536*1920)输出的模组Sensor表面的CMSSim模拟图。
1）II类法规要求视野远离光心造成II类法规视野的清晰度下降
从II/IV类视野混合模拟图中,我们可以发现, II类视野远离光心并处于相机FOV的边缘, 部分视野甚至超出了0,7FOV, 一般相机在0,7F位置的MTF只有中心处MTF的70%, 而II类视野往往要裁切后放大到720*1280的屏幕上显示, 这就造成II类视野的显示效果非常模糊, 严重降低产品体验。
2）II类法规要求视野远离光心造成II类法规视野的畸变,最小放大倍率等指标下降
II类视野偏离光心, 我们知道Lens畸变是以光心COD为中心的同心圆, 越是远离COD, 畸变量越大. 这就造成了II类视野区域受畸变影响较大的畸变最小放大倍率等指标严重下降。
由于IV类法规要求视野分布在车身一侧约45度大范围的一片区域, 我们在布置相机时, 会优先将相机进行一定度数的偏航及下俯, 以使相机大致覆盖整个IV类法规要求区域, 见下图.
相机经过偏航后, 相机光轴与天地线及车身线之间已经不是正交, 造成投影后角度变化, 这个变形幅度会随着相机的偏航角增大而增大.
4）法规要求视野变形影响将增大模组FOV
如下图所示, 视野变形后(黑色区域), 我们必须选用更大FOV的Lens才能覆盖整个IV类法规视野.这会导致我们裁切填充II类显示区域时可用的有效像素不足, 降低II类显示区域的分辨率。
5、光心偏置技术如何解决上述问题
针对传统Layout方式带来的各种问题, 我们看看光心偏置技术是如何解决以上弊端的。
光心偏置之后, 光心可以更靠近II类法规要求视野, 有效提升II类显示区域的各项指标。
光心偏置后, 相机姿态基本可保持与车身平行向车后方向, 这也改善了法规要求视野的变形, 见下图.
同时, 基于不变形的IV类视野, 我们可以选用更小角度FOV的Lens, 提升II类视野的显示区域的显示质量.
6、光心偏置技术带来的问题
事情总是具有两面性, 光心偏置给视野Layout带来以上优点的同时, 也会存在以下课题:
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光心偏置会要求Lens有足够的像高
光心偏置以后, 由光心到Sensor边缘的最大像高将大幅增大, 这也带来一系列问题和风险, 比如暗角问题, CRA匹配问题, 这需要在模组设计的时候, 进行充分的评估, 并作出正确的应对.
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光心偏置会带来模组加工的难度
光心偏置后, Lens可能不再处于Sensor的光学中心, 这将对模组AA工艺产生一系列的影响, 比如AA机台的设置, 不均匀胶缩引起的误差等.
总结:
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原文始发于微信公众号（智能汽车俱乐部）：光心偏置在电子后视镜Layout中的应用
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