镜头光学规格介绍

Curtis
sensor
D
I0≡Image Intensity 流明 ≡照度
f F/#：決定光通量、影像的亮度。 F/# = f / D
I0 ∝ 1 / (F/#)2………(進光量與F/#平方成反比)。
MEMO：F/#數值愈小 → 設計上困難度愈高。 FOV愈大 → 設計上困難度愈高。
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F/#_2
Bmin Bmax
= contrast 代表的是層次感、立體感。
Lens design → Good image Quality Image Quality： ．MTF ．Distortion ．CRA(tele-centric angle) ．RI ．Flare&Ghost
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MTF2 MTF 1.0
false colors
Curtis
16
IR_CUT Filter_1
14:33:24
Curtis
IR_CUT Filter
IR_CUT Filter 1、反射式(Reflection type)：干涉鍍膜。 2、吸收式(Absorption type)：藍玻璃。
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IR_CUT Filter_2
2
SPEC.
LCM-**** 2Mega (Design) Item Sensor Pixel Size Image Size Image Circle Lens Composition Field Of View LCM-**** MI-XXXX，OV-XXXX 3.2 x 3.2μm D:5.6 mm (H:4.48 V:3.36) φ5.9mm 1G3P 59.5゜(at SENSOR Diagonal)
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CRA_1
Curtis
◎Chief Ray Angle(CRA) Iθ CRA(α) I0 θ
A.S C.R.(30° ) Image plane
與CRA有關的參數： 1、cos4θ Law ： Iθ = I0cos4α 2、RI = Iθ / I0 (相對照度)
20
CRA_2
Curtis
．Sensor端會要求CRA 符合此角度→配合micro lens 的調整。(micro lens與sensor的距離，影響CRA需 求的大小)
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MTF4 1.0
Curtis
0
fN
100
(lp/mm)
截止頻率
fN = Nyquist frequency = 1 / 2p
例：p = 3.2μm fN = 1 / (2*3.2*0.001) = 1000 / 6.4 = 156 (lp/mm)
．Aliasing現象 False color Moire’ pattern
MEMO：如何消除Aliasing?→利用“OLPF”。
14
OLPF1
Curtis
1.0 1.0
0
fN 鏡頭MTF
1.0
(lp/mm)
0
fN OLPF_MTF
(lp/mm)
0
fN
(lp/mm)
OLPF： 1、雙折射式(Crystal、quartz) 2、繞射式(grating 光柵)
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OLPF2
Back Focus Length
Optical Total Length IRCF 未來發展
1.494mm
<6mm 650± 15nm @50％
3
Curtis
基本光學系
BFL
4
sensor1
Curtis
L
D
W
P
1、Image circle > sensor size(D)。 2、D + 0.4mm( Package 公差)。
at 70% of Image Height
at 80% of Image Height at 90% of Image Height at 100% of Image Height Focus Length
h=70% T61%/S74% @90LP/mm
h=80% T59%/S69% @90LP/mm h=90% T58%/S63% @90LP/mm h=100% T59%/S72% @90LP/mm f=4.87mm
主題
Curtis
鏡頭光學規格的介紹
1
Curtis
內容大綱
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Pixel Size Image Size Image Circle Lens Composition Field Of View(FOV) F Number Relative illumination (RI) Chief Ray Angle(CRA) Distortion MTF EFL Back Focus Length(BFL) Optical Total Length
P = Pixel size
MEMO：光學設計的考量，要從了解SENSOR開始。 光學設計需與SENSOR達到最佳配合。
5
sensor2
Curtis
尺寸表
Type Name 1/3.6" 1/3.2" 1/3" 1/2.7" 1./2.5" 1/2" 1/1.8" 2/3" 1" 4/3" 1.8" 35mm film Type Aspect Ratio (W:H) 4:3 4:3 4:3 4:3 4:3 4:3 4:3 4:3 4:3 4:3 3:2 3:2 Diameter (mm) 7.06 7.94 8.47 9.41 10.16 12.70 14.11 16.93 25.4 33.87 45.72 n/a Width (mm) 4.00 4.54 4.80 5.37 5.76 6.40 7.20 8.80 12.80 17.40 23.70 36.00 Sensor Height (mm) 3.00 3.42 3.60 4.04 4.29 4.80 5.35 6.60 9.60 13.10 15.70 24.00 Diagonal (mm) 5.00 5.68 6.00 6.72 7.18 8.00 9.00 11.00 16.00 21.78 28.40 43.27 Ratio Diameter / Diagonal 1.41 1.40 1.41 1.40 1.41 1.59 1.57 1.54 1.59 1.56 1.61 n/a
Curtis
MTLeabharlann Baidu ≡ Ci / Co
0.5
0
50
100
(lp/mm)
截止頻率
Co ：物 100% → →
Ci ：像 70%
Optical system Non-perfect lens 因材料、加工、組立所產生的缺陷。
12
MTF3
Curtis
S：Sagittal，弧矢面，放射狀。 T：Tangential，子午面，同心圓狀。
9
F/#_3
Curtis
．CCD靈敏度較CMOS為高。
response
不 致 能 區 線 性 區 飽 和 區
exposure
MEMO：CCD所使用的F/#值較大(即光圈較小)。 如果使用過大的光圈，則會落於飽和區 使得成像品質不好。
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MTF1 黑
Curtis
白
Co ≡ (Bmax – Bmin) / (Bmax + Bmin)
6
FOV
Curtis
sensor
FOV: Field Of View
θ θ f
D
FOV = 2 θ = 2 tan-1[ D / 2f ]
例：SENSOR對角線D=5mm， 焦點距離f=3mm， 則FOV為： FOV = 2 θ = 2 tan-1[ 5 / 2*3 ] = 79.6(度)
7
F/#_1
Curtis
．F/2.8比F/4.0亮度亮兩倍。
例：F/#=2.8 & 4， 焦點距離f=50mm， 則入光大小為： F/# = f / D；D = f / F/# 1、D(F/2.8) = 50 / 2.8 = 17.86 2、D(F/4.0) = 50 / 4.0 = 12.5 1、D(F/2.8) = 50 / 2.8 = 17.86 2、D(F/4.0) = 50 / 4.0 = 12.5．以圓面積計算公式計算 如下：( πR2 ) 1、3.14 * 17.862 ≒ 1002 2、3.14 * 12.52 ≒ 491 (面積F/2.8) ≒ 2 * (面積F/4.0)
Curtis
F Number
Relative illumination at 100% of Image Height Chief Ray Angle TV Distortion MTF Center
F/2.8
55% (at SENSOR Diagonal) D: 19.7゜ H: 20.6゜ V: 20.5゜ <1% Center 54% @ 180 LP/mm 50% @ 200 LP/mm
25°
例：SENSOR的CRA要求希望α<25° ， A、RI = 50％ at 30° (θ) B、RI = 55％ at 30° (θ) 誰優? 實裝上，A周邊光亮比B亮，為何? →因為， A的CRA(α) = 25° ； B的CRA(α) = 30° A比B能配合SENSOR，故A比B亮。
21
Curtis
規格標示例：650nm ± 15nm @ T = 50％
18
IR_CUT Filter_3
Curtis
．反射式IR_CUT Filter的Angle shift 問題 →入射角度增加，截止波長往短波長偏移。 ．吸收式_(藍玻璃、綠玻璃) →無Angle shift 問題 →但，材料特性為質軟、容易起化學變化， 容易吸水有潮解現象，耐候性不佳等問題。