Der Hauptstrahlwinkel der Linse ist der Winkel zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl der Linse. Der Hauptstrahl verläuft durch die Aperturblende des optischen Systems und die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt der Eintrittspupille und dem Objektpunkt. Der Hauptstrahlwinkel (CRA) im Bildsensor ist notwendig, da die Mikrolinse auf der Sensoroberfläche ein Sichtfeld (FOV) aufweist. Der Wert des CRA hängt von einem horizontalen Fehler zwischen der Mikrolinse des Bildsensors und der Position der Siliziumfotodiode ab. Ziel ist eine bessere Anpassung der Linse.
Der Hauptstrahlenwinkel der Linse
Die Wahl eines passenden CRA für Objektiv und Bildsensor gewährleistet eine genauere Erfassung von Photonen in Silizium-Fotodioden und reduziert dadurch das optische Übersprechen.
Bei Bildsensoren mit kleinen Pixeln ist der Hauptstrahlwinkel zu einem wichtigen Parameter geworden. Dies liegt daran, dass das Licht die Pixeltiefe durchdringen muss, um die Silizium-Fotodiode am Pixelboden zu erreichen. Dadurch wird die Lichtmenge, die direkt auf die Fotodiode trifft, maximiert und die Lichtmenge, die auf die Silizium-Fotodiode eines benachbarten Pixels trifft (wodurch optisches Übersprechen entsteht), reduziert.
Wenn ein Bildsensor ein Objektiv auswählt, kann er daher den Bildsensorhersteller und den Objektivhersteller nach einer CRA-Kurve zur Abstimmung fragen; im Allgemeinen wird empfohlen, dass die CRA-Winkeldifferenz zwischen Bildsensor und Objektiv innerhalb von +/-3 Grad liegt, wobei die Anforderung natürlich umso höher ist, je kleiner das Pixel ist.
Auswirkungen von Abweichungen zwischen Linsen- und Sensor-CRA:
Fehlanpassungen führen zu Übersprechen und damit zu Farbungleichgewichten im gesamten Bild, was wiederum das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) verringert; da CCM eine erhöhte digitale Verstärkung erfordert, um den Signalverlust in der Fotodiode auszugleichen.
Auswirkungen der CRA-Fehlanpassung zwischen Linse und Sensor.
Wenn die Farbwiedergabe nicht übereinstimmt, führt dies zu Problemen wie verschwommenen Bildern, Nebel, geringem Kontrast, verblassten Farben und reduzierter Schärfentiefe.
Wenn der CRA der Linse kleiner ist als der CRA des Bildsensors, führt dies zu Farbsäumen.
Ist der Bildsensor kleiner als der CRA des Objektivs, kommt es zu Linsenabschattung.
Wir müssen also zunächst sicherstellen, dass keine Farbschattierungen auftreten, da Linsenschattierungen durch Debugging leichter zu beheben sind als Farbschattierungen.
Bildsensor- und Objektiv-CRA
Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich, ist der TTL-Wert des Objektivs entscheidend für die Bestimmung des CRA-Winkels. Je niedriger der TTL-Wert, desto größer der CRA-Winkel. Daher ist ein Bildsensor mit kleinen Pixeln bei der Entwicklung des Kamerasystems für die Abstimmung des Objektiv-CRA-Winkels von großer Bedeutung.
Häufig stimmt der CRA des Objektivs aus verschiedenen Gründen nicht exakt mit dem CRA des Bildsensors überein. Experimentell wurde festgestellt, dass CRA-Kurven mit flachem oberen Bereich (minimaler Kippwinkel) toleranter gegenüber Fertigungstoleranzen des Kameramoduls sind als gekrümmte CRAs.
Der CRA des Objektivs stimmt aus verschiedenen Gründen nicht exakt mit dem CRA des Bildsensors überein.
Die folgenden Bilder zeigen Beispiele für CRAs mit flacher Oberseite und gebogener Oberseite.
Beispiele für flache und gebogene CRAs
Wenn der Farbwiedergabeindex (CRA) des Objektivs zu stark vom CRA des Bildsensors abweicht, entsteht ein Farbstich, wie im Bild unten dargestellt.
Der Farbstich erscheint
Veröffentlichungsdatum: 05.01.2023
