1.本公开涉及成像设备、电子设备、制造成像设备的方法和制造电子设备的方法。
背景技术：2.如今，许多电子设备都有成像设备来随时随地拍照。配备这种成像设备的最流行的电子设备之一是智能手机。
3.为了减小电子设备的厚度，在电子设备中使用具有小成像传感器的成像设备，或者在电子设备中部分形成用于成像设备的较厚投影部分。电子设备的投影部分有时会损坏，而限制电子设备的设计自由。
4.在过去几十年中，缩小技术是光学设计中的典型挑战之一。这带来了许多修改光学透镜本身的技术，以实现缩小。然而，这种技术逐渐变得不足，因为用户需要更薄的电子设备以实现其便携性和更美观的外观。
技术实现要素：5.本公开旨在解决上述技术问题中的至少一个技术问题。因此，本公开需要提供成像设备、电子设备、制造成像设备的方法和制造电子设备的方法。
6.根据本公开，成像设备可以包括：
7.光学透镜，其中，待成像物体可以位于该光学透镜的第一侧；以及
8.成像传感器，位于光学透镜的第二侧，第二侧可以是该光学透镜的第一侧的相对侧，其中，物体图像的图像高度的100％h
100
的位置可以位于成像传感器的角部。
9.在一些实施例中，可以对成像传感器上的物体图像进行畸变校正处理，以生成最终目标图像。
10.在一些实施例中，光学透镜可以产生枕形畸变，最终目标图像的边缘可以基于成像传感器的角部处的物体图像的角部来确定，并且当生成最终目标图像时，可以剪除可能位于最终目标图像之外的物体图像的外部区域。
11.在一些实施例中，在光学透镜的成像传感器上的物体图像的图像高度的100％h
100
处的畸变率d
100
等于或大于5％且等于或小于d
nm
，其中，d
nm
＝4
×
l/1000，l＝((1/2
×
m)2+(1/2
×
n)2)
1/2
，m可以是成像传感器的垂直方向上的像素数，并且n可以是所述成像传感器的水平方向上的像素数。
12.在一些实施例中，坐标系中表示的光学透镜的畸变曲线可以由两条或多条线性线线性化，其中，坐标系的x轴可以是畸变率d，坐标系的y轴可以是成像传感器上的物体图像的图像高度h的百分比。
13.在一些实施例中，该线性线由第一线性线和第二线性线组成，其中，第一线性线可以近似于坐标系中的畸变曲线的图像高度的较低部分，第二线性线可以近似于坐标系中的畸变曲线的图像高度的较高部分。
14.在一些实施例中，角度α1可以大于角度α2，其中，角度α1可以是第一线性线和坐标系的x轴形成的角度，角度α2可以是第二线性线和坐标系的x轴形成的角度。
15.在一些实施例中，图像高度ha的百分比可以是第一线性线和第二线性线的交点的y坐标，并且图像高度ha的百分比可以等于或大于20％且等于或小于50％。
16.在一些实施例中，畸变率da可以是第一线性线和第二线性线的交点的x坐标，图像高度ha的百分比可以是第一线性线l1和第二线性线l2的交点的y坐标，畸变率da可以小于d
100
×
(ha/h
100
)，其中，百分比h
100
可以为100％，畸变率d
100
可以为图像高度的100％h
100
处的畸变率。
17.在一些实施例中，线性线可以由第一线性线、第二线性线和第三线性线组成，其中，第一线性线可以近似于畸变曲线的图像高度的较低部分，第二线性线可以近似于畸变曲线的图像高度的中间部分，并且第三线性线可以近似于畸变曲线的图像高度的较高部分。
18.在一些实施例中，角度α1可以大于角度α2，角度α2可以大于角度α3，其中，角度α1可以是第一线性线和坐标系的x轴形成的角度，角度α2可以是第二线性线和所坐标系的x轴形成的角度，角度α3可以是第三线性线和坐标系的x轴形成的角度。
19.在一些实施例中，图像高度ha的百分比可以是第一线性线和第二线性线的交点的y坐标，并且所述图像高度ha的百分比可以等于或大于20％且等于或小于50％，并且图像高度hb的百分比可以是第二线性线和第三线性线的交点的y坐标，并且图像高度hb的百分比可以等于或大于70％且等于或小于90％。
20.在一些实施例中，畸变率da可以是第一线性线和第二线性线的交点的x坐标，畸变率db可以是第二线性线和第三线性线的交点的x坐标，图像高度ha的百分比可以是第一线性线和第二线性线的交点的y坐标，图像高度hb的百分比可以是第二线性线和第三线性线的交点的y坐标，畸变率da可以小于d
100
×
(ha/h
100
)，且并且畸变率db可以小于d
100
×
(hb/h
100
)，其中，图像高度h
100
的百分比可以为100％，畸变率d
100
可以为图像高度的100％h
100
处的畸变率。
21.根据本公开，电子设备可以包括：
22.如上所述的成像设备；以及
23.畸变校正处理器，被配置为执行畸变校正处理，来校正成像传感器上的物体图像的畸变，以生成最终目标图像。
24.根据本公开，制造成像设备的方法可以包括：
25.提供支撑构件；
26.提供光学透镜；
27.提供成像传感器；以及
28.组装支撑构件、光学透镜和成像传感器，以使待成像物体可以位于光学透镜的第一侧，以及成像传感器可以位于光学透镜的第二侧，第二侧是光学透镜的第一侧的相对侧，其中，物体图像的图像高度的100％h
100
的位置位于成像传感器的角部。
29.在一些实施例中，可以对成像传感器上的物体图像进行畸变校正处理，以生成最终目标图像。
30.在一些实施例中，光学透镜可以产生枕形畸变，最终目标图像的边缘可以基于成
像传感器的角部处的物体图像的角部来确定，并且当生成所述最终目标图像时，可以剪除可能位于最终目标图像之外的物体图像的外部区域。
31.在一些实施例中，在光学透镜的成像传感器上的物体图像的图像高度h
100
的100％处的畸变率d
100
等于或大于5％且等于或小于d
nm
，其中，d
nm
＝4
×
l/1000，l＝((1/2
×
m)2+(1/2
×
n)2)
1/2
，m可以是成像传感器的垂直方向上的像素数，并且n可以是所述成像传感器的水平方向上的像素数。
32.在一些实施例中，坐标系中表示的光学透镜的畸变曲线可以由两条或多条线性线线性化，其中，坐标系的x轴可以是畸变率d，坐标系的y轴可以是成像传感器上的物体图像的图像高度h的百分比。
33.在一些实施例中，该线性线由第一线性线和第二线性线组成，其中，第一线性线可以近似于坐标系中的畸变曲线的图像高度的较低部分，第二线性线可以近似于坐标系中的畸变曲线的图像高度的较高部分。
34.在一些实施例中，角度α1可以大于角度α2，其中，角度α1可以是第一线性线和坐标系的x轴形成的角度，角度α2可以是第二线性线和坐标系的x轴形成的角度。
35.在一些实施例中，图像高度ha的百分比可以是第一线性线和第二线性线的交点的y坐标，并且图像高度ha的百分比可以等于或大于20％且等于或小于50％。
36.在一些实施例中，畸变率da可以是第一线性线和第二线性线的交点的x坐标，图像高度ha的百分比可以是第一线性线l1和第二线性线l2的交点的y坐标，且畸变率da可以小于d
100
×
(ha/h
100
)，其中，百分比h
100
可以为100％，畸变率d
100
可以为图像高度的100％h
100
处的畸变率。
37.在一些实施例中，线性线可以由第一线性线、第二线性线和第三线性线组成，其中，第一线性线可以近似于畸变曲线的图像高度的较低部分，第二线性线可以近似于畸变曲线的图像高度的中间部分，并且第三线性线可以近似于畸变曲线的图像高度的较高部分。
38.在一些实施例中，角度α1可以大于角度α2，角度α2可以大于角度α3，其中，角度α1可以是第一线性线和坐标系的x轴形成的角度，角度α2可以是第二线性线和坐标系的x轴形成的角度，角度α3可以是第三线性线和坐标系的x轴形成的角度。
39.在一些实施例中，图像高度ha的百分比可以是第一线性线和第二线性线的交点的y坐标，并且图像高度ha的百分比可以等于或大于20％且等于或小于50％，并且图像高度hb的百分比可以是第二线性线和第三线性线的交点的y坐标，并且图像高度hb的百分比可以等于或大于70％且等于或小于90％。
40.在一些实施例中，畸变率da可以是第一线性线和第二线性线的交点的x坐标，畸变率db可以是第二线性线和第三线性线的交点的x坐标，图像高度ha的百分比可以是第一线性线和第二线性线的交点的y坐标，图像高度hb的百分比可以是第二线性线和第三线性线的交点的y坐标，畸变率da可以小于d
100
×
(ha/h
100
)，且并且畸变率db可以小于d
100
×
(hb/h
100
)，其中，图像高度h
100
的百分比可以为100％，畸变率d
100
可以为图像高度的100％h
100
处的畸变率。
41.根据本公开，制造电子设备的方法可以包括：
42.提供如上所述的成像设备；
43.提供畸变校正处理器，被配置为执行畸变校正处理，来校正成像传感器上的物体图像的畸变，以生成最终目标图像；以及
44.将成像设备和畸变校正处理器组装到电子设备中。
附图说明
45.本公开的实施例的这些和/或其他方面和优点将从参考附图作出的以下描述中变得明显和更易理解，其中：
46.图1是根据本公开实施例中的一个实施例的配备有成像设备的电子设备的示意平面图；
47.图2是沿图1的配备有成像设备的电子设备的ii-ii线拍摄的横截面图；
48.图3示出了无像差情况(理想光学透镜情况)下成像设备的焦距f；
49.图4示出了成像传感器和成像传感器上的图像高度的百分比；
50.图5示出了无像差情况下(理想光学透镜情况)光学透镜的畸变曲线；
51.图6示出了正畸变像差情况(实际光学透镜情况)下成像设备的焦距f’；
52.图7示出了成像传感器和成像传感器上的图像高度的百分比；
53.图8示出了正畸变像差情况(实际光学透镜情况)下光学透镜的畸变曲线；
54.图9示出了畸变校正处理后物体图像(最终目标图像)的锐度的下降；
55.图10示出了根据本实施例的成像设备的焦距f和焦距f’；
56.图11示出了成像传感器和与成像传感器重叠的物体图像；
57.图12示出了畸变校正处理器、畸变校正处理之前的物体图像和畸变校正处理之后的物体图像(最终目标图像)；
58.图13示出了根据本实施例的成像设备的光学透镜的畸变曲线的示例(畸变曲线可以由两条线性线线性化)；
59.图14显示了图13中表示的畸变曲线应满足的条件；
60.图15示出了根据本实施例的成像设备的光学透镜的畸变曲线的另一示例(畸变曲线可以由两条线性线线性化)；以及
61.图16示出了图15中表示的畸变曲线应满足的条件。
具体实施方式
62.将详细描述本公开的实施例，并在附图中说明实施例的示例。在整个描述中，相同或类似的元件以及具有相同或类似功能的元件由类似的附图标记表示。本文参考附图描述的实施例是解释性的，旨在说明本公开，但不应被解释为限制本公开。
63.图1示出了根据本公开的实施例中的一个实施例的电子设备10，图2示出了沿图1的电子设备的ii-ii线拍摄的横截面图。换言之，图1示出了电子设备10的第一侧的布局。
64.如图1和2所示，电子设备10可以包括成像设备20和畸变校正处理器22。换言之，成像设备20和畸变校正处理器22组装到电子设备10中。成像设备20捕捉待成像物体的物体图像。成像设备20可以包括保护玻璃30、光学透镜40和成像传感器50。在本实施例中，光学透镜40可以由一个透镜或多个透镜的组合组成。
65.此处，成像设备20和光学透镜40的第一侧指示待被成像设备20成像的物体的所在
侧，成像设备20和光学透镜40的第二侧指示成像传感器50的所在侧。成像设备20和光学透镜40的第二侧是第一侧的相对侧。因此，当电子设备10的用户通过使用电子设备10获取物体的物体图像时，物体位于成像设备20和光学透镜40的第一侧。
66.例如，电子设备10可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。当设计电子设备10时，电子设备10的厚度主要由成像设备20的高度h
imd
确定，成像设备20的高度h
imd
主要由成像设备20的焦距f确定。因此，电子设备10的厚度基本上由成像设备20的焦距f确定。换言之，较短的焦距f可以减小成像设备20的高度h
imd
，并且成像设备20的较低高度h
imd
可以减小电子设备10的厚度。
67.畸变校正处理器22执行畸变校正处理来校正物体图像的畸变，以生成最终目标图像，该最终目标图像是用户想要获取的物体图像。尽管根据本实施例的电子设备10具有畸变校正处理器22，但是可以在电子设备10中可以省略畸变校正处理器22。在这种情况下，畸变校正处理在其他电子设备中执行，例如在个人计算机、笔记本电脑等中。
68.图3示出了无像差情况(理想光学透镜情况)下成像设备20的焦距f；图4示出了成像传感器50和成像传感器50上图像高度h的百分比，且图5示出了图3所示的光学透镜40的畸变曲线。
69.如图3所示，焦距f是光学透镜40的中心和成像传感器50之间的距离。角度θ表示输入到光学透镜40的中心的中心光和输入到光学透镜40的光之间的角度。角度θ表示通过光学透镜40中心的中心光与输入到光学透镜40的光之间的角度，而角度θ’表示通过光学透镜40中心的中心光与从光学透镜40输出的光之间的角度。在理想光学透镜中，输入到光学透镜40的光的角度θ等于从光学透镜40输出的光的角度θ’。
70.如图4所示，成像传感器50可以包括m
×
n个像素，图像高度的0％h0对应于成像传感器50的中心，图像高度的100％h
100
对应于成像传感器50的角部c
img
。在这种情况下，图像高度的100％h
100
是成像传感器50的中心和成像传感器50的角部c
img
之间的长度hr。在理想光学透镜40中，成像传感器50上的物体的物体图像没有畸变。
71.因此，如图3所示，图像高度的100％h
100
和长度hr用f
×
tanθ表示，或者也可以用f
×
tanθ’表示，因为在理想光学透镜40中tanθ等于tanθ'。
72.如图5所示，理想光学透镜40的畸变曲线在坐标系上表示，该坐标系中，x轴是畸变率d，y轴是成像传感器50上的物体图像的图像高度h的百分比。在理想光学透镜40的光学透镜40的畸变曲线中，畸变率d始终为0％。即，图像高度的0％h0处的畸变率d0为0％，图像高度的100％h
100
处的畸变率d
100
也为0％。
73.图6示出了正畸变像差情况(实际光学透镜情况)下成像设备20的焦距f’，图7示出了成像传感器50和成像传感器50平面上的图像高度h的百分比，图8示出了如图6所示的光学透镜40的畸变曲线。图6、图7和图8分别对应上述图3、图4和图5.
74.如图6所示，焦距f是光学透镜40的中心和成像传感器50之间的距离。角度θ也表示输入到光学透镜40的中心的中心光和输入到光学透镜40的光之间的角度。角度θ’也表示穿过光学透镜40的中心的中心光和从光学透镜40输出的光之间的角度。在实际光学透镜40中，因为光学透镜40的像差，输入到光学透镜40的光的角度θ不等于从光学透镜40输出的光的角度θ’。图6所示的光学透镜40的示例产生正畸变像差。
75.如图7所示，成像传感器50也可以包括m
×
n个像素，图像高度的0％h0对应于成像
传感器50的中心，但图像高度的100％h
100
对应于成像传感器50的外侧。也就是说，由于物体图像的畸变，图像高度的100％h
100
不对应于成像传感器50的角部c
img
。
76.因此，从图像高度的0％h0到图像高度的100％h
100
的长度不对应于成像传感器50的中心和成像传感器50的角c
img
之间的长度hr。
77.因此，如图6所示，成像传感器50平面上的物体图像的图像高度的100％h
100
不是用f
×
tanθ表示的，而是用f
×
tanθ’表示的，其中，角度θ’是中心光和形成成像传感器50平面上的物体图像的角部的光之间的角度。
78.如图8所示，在实际光学透镜的光学透镜40的畸变曲线中，畸变率d随着图像高度h的增加而逐渐增加。即，畸变率d和图像高度h之间的关系图随着图像高度h的增加而弯曲。在图8所示的畸变曲线的示例中，图像高度的0％h0处的畸变率d0为0％，但图像高度的100％h
100
处的畸变率d
100
为特定百分比。
79.必须通过畸变校正处理来校正物体图像的畸变，以获得自然物体图像(最终目标图像)。然而，已通过畸变校正处理校正的物体图像的锐度下降，如图9所示。
80.在图9中，校正物体图像(最终目标图像)的中心周围的中心部分是由于畸变校正处理而导致的锐度下降区域。这是因为，在最终目标图像的单位区域中，物体图像的中心部分中的图像信息量小于物体图像的外围部分中的图像信息量，该外围部分在物体图像的中心部分外。
81.如上所述，为了降低成像设备20的高度h
imd
，应缩短焦距f。因此，在本实施例的电子设备10中，成像设备20的焦距f缩短为焦距f’。
82.图10示出了根据本实施例的成像设备20的焦距f’，图11示出了与成像传感器50重叠的物体图像52和物体图像54。
83.如图10所示，焦距f’短于焦距f，因此可以减小成像设备20的高度h
imd
，并且成像设备20可以更小。换言之，根据本实施例的成像设备20的光学透镜40更接近成像传感器50。
84.如图11所示，具有图6所示焦距f的光学透镜40生成物体图像52，而具有图10所示焦距f’的光学透镜40生成物体图像54。对物体图像52进行畸变校正处理，以校正物体图像52的畸变。此外，对物体图像54进行畸变校正处理，以校正物体图像54的畸变。
85.经过畸变校正处理的物体图像52比经过畸变校正处理的物体图像54宽。换言之，物体图像52比成像传感器50宽，而物体图像54在成像传感器50的尺寸范围内。
86.更具体地，物体图像54中有四个角部54a，成像传感器50中有四个角部50a。物体图像54的角部54a中的每个角部位于成像传感器50的角部50a中的每个角部处。即，物体图像54的四个角部54a分别位于成像传感器50的四个角部50a处。
87.因此，物体图像54的图像高度的100％h
100
的位置位于成像传感器50的角部50a。
88.在成像传感器50上的物体图像54的角54a之间有四条边缘54b。物体图像54的四个边缘54b基于成像传感器50的角部50a处的物体图像54的角部54a来确定。在本实施例中，光学透镜40产生枕形畸变。因此，四个边缘54b中的每一个边缘向内弯曲，并且四个边缘54b也在成像传感器50的尺寸范围内。
89.在本实施例中，通过光学透镜40的光可以到达物体图像54的外部区域。因此，物体图像54内的内部区域和物体图像54外的外部区域都经过畸变校正处理，并且切除外部区域以创建没有物体图像54的内部区域的畸变的最终目标图像。
90.或者，畸变校正处理可以仅应用于物体图像54的内部区域。即，物体图像54内部的内部区域由四个边缘54b界定，并且对物体图像54的内部区域执行畸变校正处理以校正物体图像54的畸变。或者，可以在畸变校正处理之前切除物体图像54的外部区域。
91.如图10和图11所示，物体图像54的图像高度的100％h
100
表示为f
′×
tanθ”，其中，角度θ”是中心光和形成成像传感器50平面上的物体图像54的角部54a的光之间的角度。中心光和形成边缘54b(而非角部54a)的光之间的角度小于角度θ”。换言之，角度θ”是中心光和形成成像传感器50平面上的物体图像54的角部54a和边缘54b的光之间的最大角度。
92.图12示出了畸变校正处理器22、畸变校正处理之前的物体图像54和畸变校正处理之后的物体图像54(用户想要获取的最终目标图像)。
93.如图12所示，畸变校正处理器22为物体图像54执行畸变校正处理。在畸变校正处理之前，物体图像54畸变，因此物体图像54的边缘54b向内弯曲。
94.因此，畸变校正处理器22拉伸物体图像54以校正物体图像54的畸变，并生成最终目标图像。更具体地，畸变校正处理器22在畸变校正处理中向外拉伸物体图像54。即，物体图像54在所有侧边上向外延伸。
95.畸变校正处理器22根据例如双三次插值、双线性插值等来拉伸物体图像54。然而，畸变校正处理器22可以根据其他方法拉伸物体图像54。
96.在对物体图像54应用了畸变校正处理之后，物体图像54的畸变基本上被消除，因此物体图像54的边缘54b基本上变直。
97.然而，如关于图9所解释的，由于畸变校正处理，物体图像54的中心部分退化。对于电子设备10的用户来说，物体图像54的中心部分是最重要的，因为感兴趣区域通常位于物体图像54的中心周围。这里，物体图像54的锐度下降相对于光学透镜40的畸变曲线。因此，为了改善和抑制物体图像的退化，本实施例的成像设备20的光学透镜40具有特定的畸变曲线。
98.图13示出了根据本实施例的成像设备20的光学透镜40的畸变曲线dc的示例。图14显示了图13中表示的畸变曲线dc应满足的条件。尽管图14示出了五个条件，即，条件1到条件5，但光学透镜40不一定要满足五个条件1-5中的全部条件。即，光学透镜40可以满足五个条件1-5中的一个、两个、三个或四个条件。
99.如图13和图14所示14，光学透镜40的畸变曲线dc在坐标系中表示，坐标系的x轴是物体图像54的畸变率d，坐标系的y轴是成像传感器50平面上的物体图像的图像高度h的百分比。
100.图像高度的百分比的最小值h0为0，且其位于坐标系的原点。图像高度的百分比最大值h
100
为100，且其位于坐标系的y轴上。图像高度的0％h0对应于物体图像54的中心，而图像高度的100％h
100
对应于成像传感器50平面上的物体图像54的角部54a。
101.另外，畸变率d0的最小值为0，且其位于坐标系的原点。畸变率d
100
的最大值取决于光学透镜40的特性。畸变率d0表示物体图像54的中心的畸变率，畸变率d
100
表示物体图像54的角部54a的畸变率。
102.在本实施方式中，失真率d用(ad-pd)/pd
×
100％表示。预测距离pd表示从物体图像的中心到物体应该成像的理想点的距离。实际距离ad表示从对象图像的中心到物体实际成像的实际点的距离。
103.顺便提及，图13所示的畸变曲线dc表示光学透镜40的设计特性或实际光学透镜40的特性。即，量产的光学透镜40的特性并不相同，各自具有各自的特性。因此，1)图13中的畸变曲线dc可以视为光学透镜40的设计特性，2)图13中的畸变曲线dc可以视为每个量产的光学透镜40的特性，或3)图13中的畸变曲线dc可以视为量产的光学透镜40的特性的平均值。因此，以下说明可以适用于任何种类的畸变曲线dc。
104.根据本实施例的成像设备20的光学透镜40的畸变曲线dc满足以下条件1-5的任意组合。《条件1》
105.畸变曲线dc可以通过坐标系中的两条或多条直线进行线性化和近似化。在图13所示的例子中，畸变曲线dc可以通过两条线性线(linearline)进行线性化和近似化。即，畸变曲线dc可以通过第一线性线l1和第二线性线l2线性化和近似化。第一线性线l1近似于畸变曲线dc的图像高度h的较低部分，第二线性线l2近似于畸变曲线dc的图像高度h的较高部分。
106.例如，第一线性线l1和第二线性线l2可以通过最小二乘法(即线性逼近法)计算和确定。当然，可以采用其他计算和确定第一直线l1和第二直线l2的方法。《条件2》
107.角度α1大于角度α2，其中，所述角度α1是第一线性线l1和坐标系的x轴形成的角度，角度α2是第二线性线l2和坐标系的x轴形成的角度。
108.如果畸变曲线dc满足条件2，那么由于第一线性线l1的畸变率d小于第二线性线l2的畸变率，可以提高物体图像的中心部分的锐度。换言之，图像高度h的较低部分的畸变曲线dc比图像高度h的较高部分的畸变曲线dc更陡峭。图像高度h的较低部分中更陡峭的畸变曲线dc提高物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度，从而可以抑制物体图像和最终目标图像的锐度下降。《条件3》
109.畸变率da小于d
100
×
(ha/h
100
)。此处，畸变率da是第一线性线l1和第二线性线l2的交点的x坐标，图像高度ha的百分比是第一线性线l1和第二线性线l2的交点的y坐标。此外，百分比h
100
为100％，畸变率d
100
为图像高度的100％h
100
处的畸变率。
110.如果畸变曲线满足条件3，那么由于第一线性线l1和第二线性线l2的交点处的畸变率da足够小，可以提高物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度。《条件4》
111.图像高度ha的百分比等于或大于20％且等于或小于50％。同样在此处，图像高度ha的百分比是第一线性线l1和第二线性线l2的交点的y坐标。
112.如果畸变曲线满足条件4，那么由于从图像高度h的0％到20％和50％之间的畸变曲线dc可通过第一线性线l1线性化和近似化，可以提高物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度，第一线性线限定物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度。
113.在本实施例中，如果图像高度ha的百分比小于20％，则物体图像的精细和清晰区域对于用户来说太小。另一方面，如果图像高度ha的百分比大于50％，则设计者和工程师难以设计具有短焦距f’的光学透镜40。《条件5》
114.在光学透镜的物体图像的图像高度的100％h
100
处的畸变率d
100
等于或大于5％且等于或小于d
nm
。在此处，d
nm
＝4
×
l/1000，l＝((1/2
×
m)2+(1/2
×
n)2)
1/2
，m是成像传感器50的垂直方向上的像素数，并且n是成像传感器50的水平方向上的像素数。
115.在条件5中，l表示成像传感器50的对角线的一半中的像素数，即，沿从成像传感器50上的物体图像的图像高度的0％h0到图像高度的100％h
100
的线的像素数。值4是调整d
nm
以定义畸变率d的合理和适当最大值的因子。
116.例如，如果m为3000像素，n为4000像素，则l＝((15002)+(20002))
1/2
＝2500，d
nm
＝4
×
2500/1000＝10％。也就是说，根据本例，d
nm
的最大值为10％。
117.如果光学透镜40位于更靠近成像传感器50的位置，则成像传感器50上的物体图像的畸变率d增大。相反，如果光学透镜40的设计可以接受更大的畸变率d值，则光学透镜40可以定位在更靠近成像传感器50的位置，并且其可以使成像设备20的高度h
imd
减小。
118.因此，如果畸变率d等于或大于5％是可接受的，则与传统成像设备相比，可以降低成像设备20的高度h
imd
。
119.然而，如果畸变率d太大，则不可能通过畸变校正处理器22中的畸变校正处理来校正成像传感器50上的物体图像的畸变。因此，在本实施例的条件5中，最大畸变率d
nm
由d
nm
＝4
×
l/1000定义，其中，l＝((1/2
×
m)2+(1/2
×
n)2)
1/2
。
120.虽然图13所示的畸变曲线dc可以通过线性线l1和l2中的两条线性线线性化和近似化，但畸变曲线dc可以通过三条或更多线性线线性化和近似化。下文将解释畸变曲线dc可以通过三条线性线线性化和近似化的示例。
121.图15示出了光学透镜40的畸变曲线dc的示例，其中，畸变曲线dc可以通过三条线性线来近似化。图16显示了图15中表示的畸变曲线dc应满足的条件。图15和图16分别对应于图13和图14。
122.图15所示的畸变曲线dc满足以下条件1-5的任意组合。《条件1》
123.畸变曲线dc可以通过三条线性线l1、l2和l3线性化和近似化。也就是说，畸变曲线dc可以通过第一线性线l1、第二线性线l2和第三线性线l3线性化和近似化。第一线性线l1近似畸变曲线dc的图像高度h的较低部分，第二线性线l2近似于畸变曲线dc的图像高度h的中间部分，第三线性线l3近似于畸变曲线dc的图像高度h的较高部分。《条件2》
124.角度α1大于角度α2，角度α2大于角度α3，此处，角度α1是第一线性线l1和坐标系的x轴形成的角度，角度α2是第二线性线l2和坐标系的x轴形成的角度，角度α3是第三线性线l3和坐标系的x轴形成的角度。
125.如果畸变曲线dc满足条件2，那么由于第一线性线l1的畸变率d小于第二线性线l2的畸变率d，且第二线性线l2的畸变率d小于第三线性线l3的畸变率d，可以提高物体图像的中心部分的锐度。换言之，图像高度h的较低部分的畸变曲线dc比图像高度h的中间部分的畸变曲线dc更陡，图像高度h的中间部分的畸变曲线dc比图像高度h的较高部分的畸变曲线dc更陡。图像高度h的较低部分中更陡峭的畸变曲线dc提高物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度，从而可以抑制物体图像和最终目标图像的锐度下降。《条件3》
126.畸变率da是第一线性线l1和第二线性线l2的交点的x坐标，畸变率db是第二线性线l2和第三线性线l3的交点的x坐标，图像高度ha的百分比是第一线性线和第二线性线的交点的y坐标，图像高度hb的百分比是第二线性线和第三线性线的交点的y坐标。此外，百分比h
100
是100％，畸变率d
100
是图像高度的100％h
100
处的畸变率，畸变率da小于d
100
×
(ha/h
100
)，畸变率db小于d
100
×
(hb/h
100
)。
127.如果畸变曲线满足条件3，那么由于畸变率da远小于畸变率db，可以提高物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度。《条件4》
128.同样在此处，百分比ha是第一线性线l1和第二线性线l2的交点的y坐标，并且百分比ha等于或大于20％且等于或小于50％。此外，百分比hb是第二线性线l2和第三线性线l3的交点的y坐标，百分比hb等于或大于70％且等于或小于90％。
129.如果畸变曲线满足条件4，那么由于从图像高度h的0％到20％和50％之间的畸变曲线dc可通过第一线性线l1线性化和近似化，且从图像高度h的20％和50％之间到70％和90％之间的畸变曲线dc可通过第二线性线l2线性化和近似化，可以提高物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度，第一线性线限定物体图像和最终目标图像的中心部分的锐度，第二线性线限定物体图像和最终目标图像的中间部分的锐度。《条件5》
130.图15中的畸变曲线的条件5与图13中的相同。即，在光学透镜40的物体图像的图像高度的100％h
100
处的畸变率d
100
等于或大于5％且等于或小于d
nm
。在此处，d
nm
＝4
×
l/1000，l＝((1/2
×
m)2+(1/2
×
n)2)
1/2
，m是成像传感器50的垂直方向上的像素数，并且n是成像传感器50的水平方向上的像素数。
131.如上所述，根据本实施例的电子设备10的成像设备20，由于可以缩短焦距f’，因此可以减小成像设备20的高度h
imd
。因此，还可以减小包括成像设备20的电子设备10的厚度。
132.此外，由于可以降低成像设备20的高度h
imd
，因此可以消除电子设备10的成像设备20的投影部分，并且可以实现薄薄的电子设备10。换句话说，电子设备10可以设计为具有全平面。
133.此外，即使使用较大尺寸的成像传感器50，由于与传统成像设备相比，焦距f’可以缩短，因此仍然可以降低成像设备20的高度h
imd
。因此，较大尺寸的成像传感器50可以配备电子设备10，并且可以提高物体图像和最终目标图像的质量。
134.在本公开实施例的描述中，应理解诸如“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上部”、“下部”、“前部”、“后部”、“左侧”、“右侧”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“内部”、“外部”等术语，“顺时针”和“逆时针”应解释为指所讨论图纸中描述或所示的方向或位置。这些相对术语仅用于简化本公开的描述，并不表示或暗示所提及的设备或元件必须具有特定方向，或在特定方向上构造或操作。因此，这些术语不能用于限制本公开。
135.此外，本文使用诸如“第一”和“第二”之类的术语用于描述目的，并且无意表示或暗示相对重要性或重要程度，或暗示所指示的技术特征的数量。因此，用“第一”和“第二”定义的特征可以包括该特征中的一个或多个。在本公开的描述中，“至少两个”是指两个或两个以上，除非另有规定。
136.在本公开实施例的描述中，除非另有规定或限制，否则术语“安装的”、“连接的”、“耦合的”等被广泛使用，并且可以是例如固定连接、可拆卸连接或整体连接，也可以是机械或电气连接，也可以是通过中间结构的直接连接或间接连接，也可以是两个组件的内部通信，本领域技术人员可以根据具体情况理解。
137.在本公开的实施例中，除非另有规定或限制，否则第一特征位于第二特征“之上”或“之下”的结构可以包括第一特征与第二特征直接接触的实施例，也可以包括第一特征与第二特征不直接接触、而是通过在它们之间形成的附加特征进行接触的实施例。此外，第一特征在第二特征的“上面”、“上方”或“顶部”可以包括第一特征在第二特征正对的或倾斜的“上面”、“上方”或“顶部”的实施例，或者仅仅表示第一特征的高度高于第二特征的高度；而第一特征在第二特征的“下方”、“下面”或“底部”可包括第一特征在第二特征正对的或倾斜的“下方”、“下面”或“底部”的实施例，或者仅仅意味着第一特征的高度低于第二特征的高度。
138.在上述描述中提供了各种实施例和示例，以实现本公开的不同结构。为了简化本公开，在上文中描述了某些元件和设置。然而，这些元件和设置仅作为示例，并不旨在限制本公开。此外，参考编号和/或参考字母可以在本公开的不同示例中重复。这种重复是为了简化和清晰，而不是指不同实施例和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了不同工艺和材料的示例。然而，本领域技术人员将理解，也可以应用其他工艺和/或材料。
139.在本说明书中，对“实施例”、“一些实施例”、“示例性实施例”、“示例”、“特定示例”或“一些示例”的引用意味着结合实施例或示例描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。因此，在本说明书中，上述短语的出现不一定指的是本公开的相同实施例或示例。此外，可以在一个或多个实施例或示例中以任何适当的方式组合特定特征、结构、材料或特性。
140.流程图中描述的或本文中以其他方式描述的任何过程或方法可以理解为包括用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤的可执行指令的一个或多个模块、段或代码部分，并且本公开的优选实施例的范围包括其他实现，其中，本领域技术人员应当理解，功能可以以所示出或讨论的顺序以外的顺序来实现，包括以基本相同的顺序或相反的顺序来实现。
141.本文中以其他方式描述或流程图中所示的逻辑和/或步骤，例如，用于实现逻辑功能的可执行指令的特定序列表，可以在任何计算机可读介质中具体实现，所述任何计算机可读介质会被指令执行系统、装置或设备(例如基于计算机的系统，包括处理器或其他系统的系统，该其他系统能够从指令执行系统、装置和设备获取指令并执行指令)使用，或会被指令执行系统、装置和设备的组合使用。至于说明书，“计算机可读介质”可以是任何适合于包括、存储、通信、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用的的设备，或与指令指示系统、装置或设备结合使用的设备。计算机可读介质的更具体示例包括但不限于：具有一条或多条导线的电子连接(电子设备)、便携式计算机外壳(磁性设备)、随机存取存储器(random access memory，ram)、只读存储器(read only memory，rom)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom或闪存)，光纤设备和便携式光盘只读存储器(compact disk read-only memory，cdrom)。此外，计算机可读介质甚至可以是能够在其上打印程序的纸张或其他适当介质，这是因为，例如，当必须以电子方式获得程序时，可以对纸张或其他适当介质进行光学扫描，然后在必要时使用其他适当的方法进行编辑、解密或处理，进而这些程序可以存储在计算机存储器中。
142.应当理解，本公开的每个部分可以通过硬件、软件、固件或其组合来实现。在上述实施例中，多个步骤或方法可以通过存储在存储器中的软件或固件实现，并由适当的指令执行系统执行。例如，如果通过硬件实现，同样在另一个实施例中，步骤或方法可以通过本领域已知的以下技术的一种或组合来实现：具有用于实现数据信号的逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路、具有适当组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(programmable gate array，pga)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)等。
143.本领域技术人员应当理解，本公开的上述示例性方法中的全部或部分步骤可以通过使用程序命令相关硬件来实现。这些程序可以存储在计算机可读存储介质中，并且当在计算机上运行时，这些程序包括本公开的方法实施例中的一个或多个步骤。
144.此外，本公开实施例的每个功能单元可以集成在处理模块中，或者这些单元可以是单独的物理存在，或者两个或多个单元集成在处理模块中。集成模块可以以硬件或软件功能模块的形式实现。当集成模块以软件功能模块的形式实现并且作为独立产品销售或使用时，集成模块可以存储在计算机可读存储介质中。
145.上述存储介质可以是只读存储器、磁盘、cd等。
146.尽管已经示出和描述了本公开的实施例，但本领域技术人员将理解，这些实施例是解释性的，不能解释为限制本公开，并且可以在不脱离本公开范围的情况下在实施例中进行更改、修改、替代和变化。
技术特征：1.一种成像设备，包括：光学透镜，其中，待成像物体位于所述光学透镜的第一侧；以及成像传感器，位于所述光学透镜的第二侧，所述第二侧是所述光学透镜的第一侧的相对侧，其中，物体图像的图像高度的100％h
100
的位置位于所述成像传感器的角部。2.根据权利要求1所述的成像设备，其中，对所述成像传感器上的所述物体图像进行畸变校正处理，以生成最终目标图像。3.根据权利要求2所述的成像设备，其中，所述光学透镜产生枕形畸变，所述最终目标图像的边缘基于所述成像传感器的角部处的所述物体图像的角部来确定，并且当生成所述最终目标图像时，剪除位于所述最终目标图像之外的所述物体图像的外部区域。4.根据权利要求3所述的成像设备，其中，在所述光学透镜的所述物体图像的图像高度的100％h
100
处的畸变率d
100
等于或大于5％且等于或小于d
nm
，其中，d
nm
＝4
×
l/1000，l＝((1/2
×
m)2+(1/2
×
n)2)
1/2
，m是所述成像传感器的垂直方向上的像素数，并且n是所述成像传感器的水平方向上的像素数。5.根据权利要求4所述的成像设备，其中，坐标系中表示的所述光学透镜的畸变曲线由两条或多条线性线线性化，其中，所述坐标系的x轴是所述畸变率d，所述坐标系的y轴是所述成像传感器上的所述物体图像的图像高度h的百分比。6.根据权利要求5所述的成像设备，其中，所述线性线由第一线性线和第二线性线组成，其中，所述第一线性线近似于所述坐标系中的所述畸变曲线的图像高度的较低部分，所述第二线性线近似于所述坐标系中的所述畸变曲线的图像高度的较高部分。7.根据权利要求6所述的成像设备，其中，角度α1大于角度α2，其中，所述角度α1是所述第一线性线和所述坐标系的x轴形成的角度，所述角度α2是所述第二线性线和坐标系的x轴形成的角度。8.根据权利要求6所述的成像设备，其中，图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的y坐标，并且所述图像高度h
a
的百分比等于或大于20％且等于或小于50％。9.根据权利要求6所述的成像设备，其中，所述畸变率d
a
是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的x坐标，所述图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线l1和所述第二线性线l2的交点的y坐标，并且所述畸变率d
a
小于d
100
×
(h
a
/h
100
)，其中，百分比h
100
为100％，畸变率d
100
为所述图像高度的100％h
100
处的畸变率。10.根据权利要求5所述的成像设备，其中，所述线性线由第一线性线、第二线性线和第三线性线组成，其中，所述第一线性线近似所述畸变曲线的图像高度的较低部分，所述第二线性线近似于所述畸变曲线的图像高度的中间部分，并且所述第三线性线近似于所述畸变曲线的图像高度的较高部分。11.根据权利要求10所述的成像设备，其中，角度α1大于角度α2，所述角度α2大于角度α3，其中，所述角度α1是所述第一线性线和所述坐标系的x轴形成的角度，所述角度α2是所述第
二线性线和所述坐标系的x轴形成的角度，所述角度α3是所述第三线性线和所述坐标系的x轴形成的角度。12.根据权利要求10所述的成像设备，其中，图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的y坐标，并且所述图像高度h
a
的百分比等于或大于20％且等于或小于50％，以及图像高度h
b
的百分比是所述第二线性线和所述第三线性线的交点的y坐标，并且所述图像高度h
b
的百分比等于或大于70％且等于或小于90％。13.根据权利要求10所述的成像设备，其中，畸变率d
a
是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的x坐标，畸变率d
b
是所述第二线性线和所述第三线性线的交点的x坐标，图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的y坐标，图像高度h
b
的百分比是所述第二线性线和所述第三线性线的交点的y坐标，所述畸变率d
a
小于d
100
×
(h
a
/h
100
)，且所述畸变率d
b
小于d
100
×
(h
b
/h
100
)，其中，所述图像高度h
100
的百分比为100％，所述畸变率d
100
为所述图像高度的100％h
100
处的畸变率。14.一种电子设备，包括：根据权利要求1-13中任一项权利要求所述的成像设备；以及畸变校正处理器，被配置为执行畸变校正处理，来校正成像传感器上的物体图像的畸变，以生成最终目标图像。15.一种制造成像设备的方法，包括：提供支撑构件；提供光学透镜；提供成像传感器；以及组装所述支撑构件、所述光学透镜和所述成像传感器，以使待成像物体位于所述光学透镜的第一侧，以及所述成像传感器位于所述光学透镜的第二侧，所述第二侧是所述光学透镜的第一侧的相对侧，其中，物体图像的图像高度的100％h
100
的位置位于所述成像传感器的角部。16.根据权利要求15所述的方法，其中，对所述成像传感器上的所述物体图像进行畸变校正处理，以生成最终目标图像。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述光学透镜产生枕形畸变，所述最终目标图像的边缘基于所述成像传感器的角部处的所述物体图像的角部来确定，并且当生成所述最终目标图像时，剪除位于所述最终目标图像之外的所述物体图像的外部区域。18.根据权利要求17所述的方法，其中，在所述光学透镜的所述成像传感器上的所述物体图像的图像高度的100％h
100
处的畸变率d
100
等于或大于5％且等于或小于d
nm
，其中，d
nm
＝4
×
l/1000，l＝((1/2
×
m)2+(1/2
×
n)2)
1/2
，m是所述成像传感器的垂直方向上的像素数，并且n是所述成像传感器的水平方向上的像素数。19.根据权利要求18所述的方法，其中，坐标系中表示的所述光学透镜的畸变曲线由两
条或多条线性线线性化，其中，所述坐标系的x轴是所述畸变率d，所述坐标系的y轴是所述成像传感器上的所述物体图像的图像高度h的百分比。20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述线性线由第一线性线和第二线性线组成，其中，所述第一线性线近似于所述坐标系中的所述畸变曲线的图像高度的较低部分，所述第二线性线近似于所述坐标系中的所述畸变曲线的图像高度的较高部分。21.根据权利要求20所述的方法，其中，角度α1大于角度α2，其中，所述角度α1是所述第一线性线和所述坐标系的x轴形成的角度，所述角度α2是所述第二线性线和坐标系的x轴形成的角度。22.根据权利要求20所述的方法，其中，图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的y坐标，并且所述图像高度h
a
的百分比等于或大于20％且等于或小于50％。23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述畸变率d
a
是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的x坐标，所述图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线l1和所述第二线性线l2的交点的y坐标，并且所述畸变率d
a
小于d
100
×
(h
a
/h
100
)，其中，百分比h
100
为100％，畸变率d
100
为所述图像高度h
100
的100％处的畸变率。24.根据权利要求19所述的方法，其中，所述线性线由第一线性线、第二线性线和第三线性线组成，其中，所述第一线性线近似所述畸变曲线的图像高度的较低部分，所述第二线性线近似于所述畸变曲线的图像高度的中间部分，并且所述第三线性线近似于所述畸变曲线的图像高度的较高部分。25.根据权利要求24所述的方法，其中，角度α1大于角度α2，所述角度α2大于角度α3，其中，所述角度α1是所述第一线性线和所述坐标系的x轴形成的角度，所述角度α2是所述第二线性线和所述坐标系的x轴形成的角度，所述角度α3是所述第三线性线和所述坐标系的x轴形成的角度。26.根据权利要求24所述的方法，其中，图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的y坐标，并且所述图像高度h
a
的百分比等于或大于20％且等于或小于50％，以及图像高度h
b
的百分比是所述第二线性线和所述第三线性线的交点的y坐标，并且所述图像高度h
b
的百分比等于或大于70％且等于或小于90％。27.根据权利要求24所述的方法，其中，畸变率d
a
是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的x坐标，畸变率d
b
是所述第二线性线和所述第三线性线的交点的x坐标，图像高度h
a
的百分比是所述第一线性线和所述第二线性线的交点的y坐标，图像高度h
b
的百分比是所述第二线性线和所述第三线性线的交点的y坐标，所述畸变率d
a
小于d
100
×
(h
a
/h
100
)，且所述畸变率d
b
小于d
100
×
(h
b
/h
100
)，其中，所述图像高度h
100
的百分比为100％，所述畸变率d
100
为所述图像高度的100％h
100
处的畸变率。28.一种制造电子设备的方法，包括：提供根据权利要求15-27中任一项权利要求所述的成像设备；提供畸变校正处理器，被配置为执行畸变校正处理，来校正成像传感器上的物体图像的畸变，以生成最终目标图像；以及将所述成像设备和所述畸变校正处理器组装到所述电子设备中。
技术总结根据本公开的实施例的成像设备包括：光学透镜，其中，待成像物体位于所述光学透镜的第一侧；以及成像传感器，位于所述光学透镜的第二侧，所述第二侧是所述光学透镜的第一侧的相对侧，其中，物体图像的图像高度的100％H
技术研发人员：鎌田徹治
受保护的技术使用者：OPPO广东移动通信有限公司
技术研发日：2020.03.31
技术公布日：2022/11/1
