相机芯片尺寸

工业镜头的焦距(f mm)可以根据FOV(视场), WD(工作距离) 和CCD芯片尺寸计算出来:

FOV视场指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离(WD)，镜头焦距(F)及CCD芯片尺寸确定的

1、镜头的焦距，视场大小、工作距离、光学倍率计算如下:

焦距f ＝ WD × CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)

视场FOV ( H or V) ＝ 物距WD × CCD芯片尺寸( H or V) / 焦距f

视场FOV( H or V) ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / 光学倍率

工作距离WD= f(焦距）× CCD芯片尺寸/FOV( H or V)

光学倍率 ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)

2.CCD芯片的尺寸表:
在计算尺寸时，不是按简单的长度换算单位计算的（长度换算是：1英寸=25.4mm），而是按1英寸=16mm算的。

像1/1.8英寸、2/3英寸之类的尺寸，既不是任何一条边的尺寸，也不是其对角线尺寸，看着这样的尺寸，往往难以形成具体尺寸大小的概念。那么，这个尺寸到底是怎么来的呢，事实上，这种表示方法来源于早期的摄像机成像器件——光导摄像管（Vidicon Tube）。

光导摄像管是电视摄像机中进行光电转换的一种主要的真空光电器件，是将光的图像转换成电视信号的专用电子束管。作为摄像装置，必须有三个功能：把图像的像素图转换为相应电荷图的功能，把电荷图暂存起来的功能和 把各个像素依次读出 的功能。光导摄像管就具备这三个功能。

在CCD出现之前，摄像机是一直使用光导摄像管的成像器件感光成像的，其直径的大小，直接决定了其成像面积的大小。
因此，后来大家就用光导摄像管的直径尺寸来表示不同感光面积的产品型号。直到CCD出现之后，也就自然而然沿用了光导摄像管的尺寸表示方法，进而扩展到所有类型的图像传感器的尺寸表示方法上。

型号为1/1.8的CCD或CMOS，就表示其成像面积与一根直径为1/1.8英寸的光导摄像管的成像靶面面积近似。
光导摄像管的直径与CCD/CMOS成像靶面面积之间没有固定的换算公式，从实际情况来说，CCD/CMOS成像靶面的对角线长度大约相当于光导摄像管直径长度的2/3。

如下图所示，白圈表示光导摄像管成像区域，绿色部分表示CCD/CMOS靶面区域：

1.1英寸——靶面尺寸为宽12mm高12mm，对角线17mm
1英寸 ——靶面尺寸为宽12.7mm高9.6mm，对角线16mm
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm高6.6mm，对角线11mm
1/1.8英寸——靶面尺寸为宽7.2mm高5.4mm，对角线9mm
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm高4.8mm，对角线8mm
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm高3.6mm，对角线6mm
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4m

像素点尺寸
像素点颗粒的大小，如 4.2um ，3.45um 0.7um

快门

CMOS来说, rolling shutter一般pixel是4个晶体管(不考虑share),所谓4T pixel. 如果想做global shutter,那么需要在每个pixel内设计一个信号存储点,这个存储点,可以是voltage-domain或者charge-domain的.具体做法很多了,举例子来说.charge-domain可以是pixel内集成类似ccd这种结构的,暂存电子,这就需要额外的面积来实现,面积小了存不了太多电子voltage-domain同理,也需要集成pixel内的电容存储模拟电压信号,很占面积,给个量级,单位面积电容几fF/um2,面积太小热噪声(KTC noise)就太大了所以一般global shutter的pixel尺寸相对大一点

什么是shutter？

快门是照相机用来控制感光片有效曝光时间的机构。是照相机的一个重要组成部分，它的结构、形式及功能是衡量照相机档次的一个重要因素。一般而言快门的时间范围越大越好。秒数低适合拍运动中的物体，某款相机就强调快门最快能到1/16000秒，可轻松抓住急速移动的目标。不过当你要拍的是夜晚的车水马龙，快门时间就要拉长，常见照片中丝绢般的水流效果也要用慢速快门才能拍出来。

Global shutter 曝光时间更短，但会增加RMS 读出噪声；

对于相机厂家，Rolling shutter可以达到更高的帧速，但当曝光不当或物体移动较快时，会出现部分曝光(partial exposure)、斜坡图形(skew)、晃动(wobble) 等现象。

曝光时间短的应用（如<500μs）适合Global shutter，曝光时间长（如大于500μs）时，选择rolling shutter可以有更低的噪声和帧速。

什么是global shutter？

通过整幅场景在同一时间曝光实现的。Sensor所有像素点同时收集光线，同时曝光。即在曝光开始的时候，Sensor开始收集光线；在曝光结束的时候，光线收集电路被切断。然后Sensor值读出即为一幅照片。CCD就是Global shutter工作方式。所有像元同时曝光。

什么是rolling shutter？

与Global shutter不同，它是通过Sensor逐行曝光的方式实现的。在曝光开始的时候，Sensor逐行扫描逐行进行曝光，直至所有像素点都被曝光。当然，所有的动作在极短的时间内完成。不同行像元的曝光时间不同。

部分曝光现象(partial exposure)

斜坡现象（skew）

晃动现象（wobble）

晃动的机理与斜坡相同，只是更为复杂，往往与相机的不稳定有关。

如果被拍摄物体相对于相机高速运动时。用Global shutter方式拍摄，假如曝光时间过长，照片会产生像糊现象。而用Rolling shutter方式拍摄，逐行扫描速度不够，拍摄结果就可能出现“倾斜”、“摇摆不定”或“部分曝光”等任一种情况。这种Rolling shutter方式拍摄出现的现象，就定义为果冻效应。