全景魚眼光學系統(tǒng)的成像圓通常為完整的圓形，小于感光芯片的垂直方向尺寸，相比長方形芯片，圓形成像圓面積較小，芯片有效像素利用率低。結合全景魚眼光學系統(tǒng)成像圓小于芯片的特點，介紹一種基于自由曲面設計的全景魚眼光學系統(tǒng)，可實現(xiàn)橢圓形成像區(qū)域，大大提高芯片有效像素的利用率。采用光學設計軟件，構建自由曲面模型，運用玻璃鏡片加塑料鏡片混合構成的方法，通過消像差和控制不同溫度場下焦點漂移設計非對稱全景魚眼光學系統(tǒng)的成像區(qū)域為橢圓，實現(xiàn)了鏡頭成像像高X方向接近芯片的水平尺寸，Y方向接近芯片的垂直尺寸。在不考慮制造公差的理想情況下，對于4∶3芯片，根據(jù)圓和橢圓面積公式可得圓形成像區(qū)域的芯片像素有效利用率約為58.9%，橢圓形成像區(qū)域的芯片像素有效利用率約為78.5%。仿真和計算結果表明，采用橢圓形成像光學設計比圓形成像光學設計的芯片有效像素利用率提升15%左右。
