鏡頭光學(xué)設(shè)計(jì)

關(guān)于鏡頭光學(xué)設(shè)計(jì)1第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六2Curtis內(nèi)容大綱1PixelSize2ImageSize3ImageCircle4LensComposition5FieldOfView(FOV)6FNumber7Relativeillumination(RI)8ChiefRayAngle(CRA)9Distortion10MTF11EFL12BackFocusLength(BFL)13OpticalTotalLength第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六3LCM-****2Mega(Design)ItemLCM-****SensorMI-XXXX，OV-XXXXPixelSize3.2x3.2μmImageSizeD:5.6mm(H:4.48V:3.36)ImageCircleφ5.9mmLensComposition1G3PFieldOfView59.5゜(atSENSORDiagonal)FNumberF/2.8Relativeilluminationat100%ofImageHeight55%(atSENSORDiagonal)ChiefRayAngleD:19.7゜H:20.6゜V:20.5゜TVDistortion<1%MTFCenterCenter54%@180LP/mm50%@200LP/mm

at70%ofImageHeighth=70%T61%/S74%@90LP/mm

at80%ofImageHeighth=80%T59%/S69%@90LP/mm

at90%ofImageHeighth=90%T58%/S63%@90LP/mm

at100%ofImageHeighth=100%T59%/S72%@90LP/mmFocusLengthf=4.87mmBackFocusLength1.494mmOpticalTotalLength<6mmIRCF650±15nm@50％SPEC.Curtis未來發(fā)展第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六4CurtisBFL基本光學(xué)系第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六51、Imagecircle>sensorsize(D)。2、D+0.4mm(Package公差)。MEMO：光學(xué)設(shè)計(jì)的考量，要從了解SENSOR開始。光學(xué)設(shè)計(jì)需與SENSOR達(dá)到最佳配合。PLWDP=Pixelsizesensor1Curtis第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六6sensor2Curtis尺寸表第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六7FOV:FieldOfViewDθθfFOV=2θ=2tan-1[D/2f]FOVsensor例：SENSOR對角線D=5mm，焦點(diǎn)距離f=3mm，則FOV為：FOV=2θ=2tan-1[5/2*3]=79.6(度)Curtis第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六8F/#_1DfsensorF/#：決定光通量、影像的亮度。F/#=f/DI0∝1/(F/#)2………(進(jìn)光量與F/#平方成反比)。I0≡ImageIntensity流明

≡照度MEMO：F/#數(shù)值愈小→設(shè)計(jì)上困難度愈高。

FOV愈大→設(shè)計(jì)上困難度愈高。Curtis第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六9F/#_2．F/2.8比F/4.0亮度亮兩倍。例：F/#=2.8&4，焦點(diǎn)距離f=50mm，則入光大小為：F/#=f/D；D=f/F/#1、D(F/2.8)=50/2.8=17.862、D(F/4.0)=50/4.0=12.51、D(F/2.8)=50/2.8=17.862、D(F/4.0)=50/4.0=12.5．以圓面積計(jì)算公式計(jì)算如下：(πR2)1、3.14*17.862≒10022、3.14*12.52≒491(面積F/2.8)≒

2*(面積F/4.0)Curtis第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六10F/#_3．CCD靈敏度較CMOS為高。不致能區(qū)線性區(qū)飽和區(qū)exposureresponseMEMO：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(qū)使得成像品質(zhì)不好。Curtis第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六11MTF1黑白Co

≡(Bmax–Bmin)/(Bmax+Bmin)=contrast代表的是層次感、立體感。Lensdesign→GoodimageQualityImageQuality：．MTF．Distortion．CRA(tele-centricangle)．RI．Flare&GhostBmaxBminCurtis第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六12050100MTF0.51.0(lp/mm)MTF2截止頻率→→MTF

≡

Ci/CoCo：物Ci：像OpticalsystemNon-perfectlens因材料、加工、組立所產(chǎn)生的缺陷。100%70%Curtis第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六13MTF3S：Sagittal，弧矢面，放射狀。T：Tangential，子午面，同心圓狀。Curtis第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六14MTF401001.0(lp/mm)截止頻率fN．Aliasing現(xiàn)象

FalsecolorMoire’patternfN=Nyquistfrequency=1/2p例：p=3.2μmfN=1/(2*3.2*0.001)=1000/6.4=156(lp/mm)MEMO：如何消除Aliasing?→利用“OLPF”。Curtis第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六15OLPF101.0(lp/mm)fN01.0鏡頭MTFOLPF_MTF1.0(lp/mm)01.0(lp/mm)fNfNOLPF：1、雙折射式(Crystal、quartz)2、繞射式(grating光柵)Curtis第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六16OLPF2falsecolorsCurtis第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六17IR_CUTFilter_1IR_CUTFilterIR_CUTFilter1、反射式(Reflectiontype)：干涉鍍膜。2、吸收式(Absorptiontype)：藍(lán)玻璃。Curtis第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六18IR_CUTFilter_2規(guī)格標(biāo)示例：650nm±15nm@T=50％Curtis第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六19IR_CUTFilter_3．反射式IR_CUTFilter的Angleshift問題→入射角度增加，截止波長往短波長偏移。．吸收式_(藍(lán)玻璃、綠玻璃)→無Angleshift問題→但，材料特性為質(zhì)軟、容易起化學(xué)變化，容易吸水有潮解現(xiàn)象，耐候性不佳等問題。Curtis第19頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六20CRA_1C.R.(30°)CRA(α)◎ChiefRayA