【光学基础】之 概念篇
2018-02-10 15:05
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记录一些常用到的光学概念,会比较杂乱,主要为了自己看。
✔【 Sensor的极限分辨率怎么计算(不知对错)[b]】[/b]
芯片的极限分辨率计算公式是2倍的pixel size分之一,再乘以1000。
比如pixel大小为6.5μ和2.5μ的sensor,对应的极限分辨率分别是77lp/mm(即 1000/(2*6.5)≈77)和200lp/mm(即 1000/(2*2.5)=200)。
✔ 【CRA(Chief Ray Angel)】
CRA分Lens CRA和Sensor CRA。
Lens CRA 就是最大像高处的主光线与光轴的倾角;
Sensor CRA,也就是SENSOR 的MICRO LENS 与光电二极管的位置存在一个水平误差,并不在一条直线上(这个偏差角就是sensor的CRA)。做成这样的目的,这样的做的目的也是为了好搭配LENS 。
CRA Matching
在光学系统中,sensor上的光学接收效率不仅与CRA有关,还与Sensor的Micro lens开口布局有关。因此在做Lens涉及时,CRA要尽量符合Sensor厂家提供的CRA参考值,提高功能接收效率。
通常Lens CRA要小于sensor的CRA,允许有3°以内的偏差。这是因为:
镜头CRA太过小于Sensor的CRA时,会出现四角偏暗(受光不足),光线无法到达sensor边缘,即Lens Shading;
镜头CRA太过大于Sensor的CRA时,光线会折射到临近的pixel上,导致pixel间出现串扰,即Color shading,且在图像四周表现更明显;
建议优先保证Color Shading,因为Lens Shading比Color Shading容易调试;
并不是LENS CRA 越小越好,有人认为0度是最佳的,那也是不对的,只能说与SENSOR 的CRA 越接近越好。
✔ 【像高(Image Height)的最大值是对角线长度】
因为镜头是圆的,画面的对角线是最接近镜头成像直径的,所以最大尺寸是对角线尺寸。
CRA与像高的关系(摘自OV某款sensor规格书):
✔ 【景深(Depth of field)】
被摄景物可同时清晰成像的最近部分至最远部分之间的距离。
景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。对于固定焦距和拍摄距离,使用的光圈越小(f值大),景深越大。光圈越大(f值小),则景深越小。
景深的计算公式:
δ —— 容许弥散圆直径
f —— 镜头焦距
F —— 镜头的拍摄光圈值
L —— 对焦距离
ΔL1 —— 前景深
ΔL2 —— 后景深
ΔL —— 景深
景深与镜头使用光圈、镜头焦距、拍摄距离以及对像质的要求(表现为对容许弥散圆的大小)有关。这些主要因素对景深的影响如下(假定其他的条件都不改变):
(1)、镜头光圈(Aperture):光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
(2)、镜头焦距:镜头焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大;
(3)、拍摄距离:距离越远,景深越大;距离越近,景深越小。
光圈越大,则单位时间里通过的光线越多,光圈越小则越少,从而影响到图像的亮度。我们平时所说的光圈值f/2.8、f/8、f/16等是光圈“系数”,是相对光圈,并非光圈的物理孔径,与光圈的物理孔径及镜头到感光器件(胶片或CCD或CMOS)的距离有关。
表达光圈大小用f值(F/no)表示,光圈f值=镜头的焦距/镜头口径的直径。也就是说同等焦距下,镜头口径越大,f值越小(f值越小代表光圈越大)。
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✔【 Sensor的极限分辨率怎么计算(不知对错)[b]】[/b]
芯片的极限分辨率计算公式是2倍的pixel size分之一,再乘以1000。
比如pixel大小为6.5μ和2.5μ的sensor,对应的极限分辨率分别是77lp/mm(即 1000/(2*6.5)≈77)和200lp/mm(即 1000/(2*2.5)=200)。
✔ 【CRA(Chief Ray Angel)】
CRA分Lens CRA和Sensor CRA。
Lens CRA 就是最大像高处的主光线与光轴的倾角;
Sensor CRA,也就是SENSOR 的MICRO LENS 与光电二极管的位置存在一个水平误差,并不在一条直线上(这个偏差角就是sensor的CRA)。做成这样的目的,这样的做的目的也是为了好搭配LENS 。
CRA Matching
在光学系统中,sensor上的光学接收效率不仅与CRA有关,还与Sensor的Micro lens开口布局有关。因此在做Lens涉及时,CRA要尽量符合Sensor厂家提供的CRA参考值,提高功能接收效率。
通常Lens CRA要小于sensor的CRA,允许有3°以内的偏差。这是因为:
镜头CRA太过小于Sensor的CRA时,会出现四角偏暗(受光不足),光线无法到达sensor边缘,即Lens Shading;
镜头CRA太过大于Sensor的CRA时,光线会折射到临近的pixel上,导致pixel间出现串扰,即Color shading,且在图像四周表现更明显;
建议优先保证Color Shading,因为Lens Shading比Color Shading容易调试;
并不是LENS CRA 越小越好,有人认为0度是最佳的,那也是不对的,只能说与SENSOR 的CRA 越接近越好。
✔ 【像高(Image Height)的最大值是对角线长度】
因为镜头是圆的,画面的对角线是最接近镜头成像直径的,所以最大尺寸是对角线尺寸。
CRA与像高的关系(摘自OV某款sensor规格书):
✔ 【景深(Depth of field)】
被摄景物可同时清晰成像的最近部分至最远部分之间的距离。
景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。对于固定焦距和拍摄距离,使用的光圈越小(f值大),景深越大。光圈越大(f值小),则景深越小。
景深的计算公式:
δ —— 容许弥散圆直径
f —— 镜头焦距
F —— 镜头的拍摄光圈值
L —— 对焦距离
ΔL1 —— 前景深
ΔL2 —— 后景深
ΔL —— 景深
景深与镜头使用光圈、镜头焦距、拍摄距离以及对像质的要求(表现为对容许弥散圆的大小)有关。这些主要因素对景深的影响如下(假定其他的条件都不改变):
(1)、镜头光圈(Aperture):光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
(2)、镜头焦距:镜头焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大;
(3)、拍摄距离:距离越远,景深越大;距离越近,景深越小。
光圈越大,则单位时间里通过的光线越多,光圈越小则越少,从而影响到图像的亮度。我们平时所说的光圈值f/2.8、f/8、f/16等是光圈“系数”,是相对光圈,并非光圈的物理孔径,与光圈的物理孔径及镜头到感光器件(胶片或CCD或CMOS)的距离有关。
表达光圈大小用f值(F/no)表示,光圈f值=镜头的焦距/镜头口径的直径。也就是说同等焦距下,镜头口径越大,f值越小(f值越小代表光圈越大)。
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