光学efl_光学镜头基础知识课件摘要.ppt

研发中心 光学镜头基础知识 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 景深 景深概念、及如何扩大景深 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 镜头规格 先一起看看下面这个镜头的规格表 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), Y’ f 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 镜头规格 加深理解——FNO. 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； 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 FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径) 镜头规格 FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径) D EFL 镜头规格 加深理解——BF、FB、MB 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。 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。 镜头规格 加深理解——BF、FB、MB 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。 此距离应大于FB-MB 镜头规格 加深理解——Resolution 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。 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。 MTF、景深、FILTER 同一频率时MTF值不同，给图像带来的差异： MTF、景深、FILTER MTF值相同，形状不同带来的图像差异： 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。 MTF、极限分辨率、FILTER F>Fn F=Fn F=Fn/2 光信号(被摄物) Sensor接受信号中 Sensor输出信号 F：Frequency Fn： Nyquist’s limit frequency 分辨率过高,Sensor不能分辨，产生莫尔条纹 临界点 可以分辨 镜头的分辨率(F)与芯片的极限分辨率(Fn)关系 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。 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。 MTF、极限分辨率、FILTER 如何消除莫尔条纹？ 低通滤波器(OLPF) 无O