光学镜头基础知识PPT演示课件

临界点
可以分辨
16
MTF、极限分辨率、FILTER
由上页可知，当F>Fn时，Sensor输出的信号就会有杂讯产生，通常杂讯的表现为莫尔条纹。
2.8mm定焦镜头配6.5μ的CCD，由于镜头的 分辨率远远高于芯片的极限分辨率，所以产生 明显的莫尔条纹
百万像素镜头配合2.5μ的CMOS，镜头的分辨率没 有高于芯片的极限分辨率，所以没有莫尔条纹产生 。
1
0.9
0.8
0.7
0.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2
0.1
0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Wave length [nm]
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 400
C5000 Spectral characteristics
BF---光学后焦，指镜头最后一片镜片最后一面中心点 到像面的距离。一般通过测量BF来间接计算MB和FB 值。
FB---法兰后焦，镜头法兰面到像面的距离。
9
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
以上两款镜头的MB值分别为7.81和6.97，这就要求相机定位面到 sensor的距离不能大于6.97，否则出现无法聚焦清楚的情况。
15
MTF、极限分辨率、FILTER F：Frequency Fn： Nyquist’s limit frequency
镜头的分辨率（F）与芯片的极限分辨率（Fn）关系
F>Fn
F=Fn
F=Fn/2
光信号( 被摄物)
Sensor 接受信 号中
Sensor 输出信 号
分辨率过高,Sensor不能分辨 ，产生莫尔条纹
12
MTF、景深、FILTER
同一频率时MTF值不同，给图像带来的差异：
13
MTF、景深、FILTER
MTF值相同，形状不同带来的图像差异：
14
MTF、景深、FILTER
上图是一条离焦曲线，里面包含的信息有：MTF、焦深、空间频率和像高。 一般镜头的焦深范围标准是：MTF>0.3 焦深≥0.02mm，空间频率为1/4的芯片极限分辨率； 芯片的极限分辨率=2倍的pixel size分之一，单位为lp/mm 焦深越大，镜头聚焦越容易。
但在低照度环境下，sensor曝光已 经到极限，因此FNO小的镜头会在 亮度表现上会有比较佳的表现。来
说，焦距一定，FNO越小，D
7
镜头规格
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径) EFL
D
8
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
MB---机械后焦，指镜头最后的机械面到像面的距离， 对于CS接口镜头，此值偏小，有可能造成无法对焦问 题。
Y ’
f
5
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 焦距越短，视场角越大，放大倍率越小，监控范围越大，监控画面中 的人越小，反之视场角越小，放大倍率越大，监控画面中人越大
6
镜头规格
加深理解——FNO.
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径)
对于定焦镜头（光圈直径）越大， 通光量就越大；
在一般环境下由于sensor会自动调 整曝光值，此时就比较不出FNO数 值不同的镜头的好坏；
• 景深
– 景深概念、及如何扩大景深
2
光学基本定律
光学(optics)是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理 学科。
光在均匀介质中沿直线传播 反射角等于入射角。i = i’ n1 sin i = n2 sin r
3
镜头规格
先一起看看下面这个镜头的规格表
4
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 视场角：若Y’为sensor的半对角线长度，则视场角2θ=2*arctan(Y’/f),
光学镜头基础知识
研发中心
1
纲要
• 光学基本定律
– 光学三大定律：折射、反射、直线传播
• 光学镜头基本
– EFL、FNO.、BFL、FFL、光阑、FOV、相对照度、MTF等
• MTF、空间频率、滤光片
– 认识MTF曲线、离焦曲线，理解空间频率 – 从拍摄效果理解MTF – MTF、空间频率、TV分辨率三者关系
如何消除莫尔条纹？ 低通滤波器（OLPF）
No.1
无OLPF的光学系统
有OLPF的光学系统
No.1
No.2
OLPF
No.3
Sensor
No.2 No.3
19
Output （Normalization ）
MTF、极限分辨率、FILTER
知道了OLPF，再说一下IR-CUT
Fra Baidu bibliotek
Spectral characteristics (with IR)
此距离 应大于 FB-MB
10
加深理解——Resolution
镜头规格
Resolution---分辨率，对于镜头分辨率规格的标注，常用①一定空间频率下的MTF（最大值为1，最 小为0）、②MTF=0.2时的空间频率（lp/mm）、③可达到的最大解析度三种表示方法。
11
MTF、景深、FILTER
上图是一条MTF曲线，里面包含的信息有：MTF、空间频率和像高。 • MTF可以近似理解为黑白线条的对比度，最大值为1； • 空间频率的单位是lp/mm，200lp/mm表示1毫米距离内的黑白线对数； • 不同颜色的曲线表示不同的像高，T和S分别表示法线和切线方面的MTF。补充说明：像面大小一 般分两种表示方法，一种是像面大小，用直径表示，一种是像高，用距离表示。比如像面Φ6mm对应 的像高是3mm； 从此副MTF曲线图可以看出，这款镜头的可以匹配1/3”的sensor。
T
500
600
700
800
900
1000
Wave length [nm]
注意区分两个频率: 电磁波的频率，在可见光范围内，通常用波长间接 表达,单位为nm； 空间频率，和分辨率有关，单位是lp/mm
Output (Normalization ）
Spectral characteristics (with IR)
1
0.9
0.8
0.7
0.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2
17
MTF、极限分辨率、FILTER
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。6.5μ和2.5μ对应的极限分辨率分别是 77lp/mm和200lp/mm，说明M12定焦镜头的分辨率远远高于77lp/mm，百万像素镜头的分辨率未大于200lp/mm 。
18
MTF、极限分辨率、FILTER