렌즈 주광선각은 광축과 렌즈 주광선 사이의 각도입니다. 렌즈 주광선은 광학계의 조리개를 통과하는 광선이며, 입사 동공의 중심과 물체점을 잇는 선입니다. 이미지 센서에 CRA(Critical Rifle Angle)가 존재하는 이유는 이미지 센서 표면의 마이크로 렌즈에 시야각(FOV, Field of View)이 존재하기 때문이며, CRA 값은 이미지 센서의 마이크로 렌즈와 실리콘 포토다이오드의 위치 사이의 수평 오차에 따라 달라집니다. 이는 렌즈를 더욱 정밀하게 조정하기 위한 것입니다.
렌즈 주광선 각도
렌즈와 이미지 센서에 적합한 CRA(크기 반응 영역)를 선택하면 실리콘 포토다이오드에 더욱 정확하게 광자가 포착되어 광학적 간섭을 줄일 수 있습니다.
픽셀 크기가 작은 이미지 센서의 경우, 주광선 각도가 중요한 매개변수가 되었습니다. 이는 빛이 픽셀의 깊이를 통과하여 픽셀 하단에 있는 실리콘 포토다이오드에 도달해야 하기 때문입니다. 이를 통해 포토다이오드로 직접 들어가는 빛의 양을 최대화하고 인접한 픽셀의 실리콘 포토다이오드로 들어가는 빛의 양(광학적 크로스토크 발생)을 줄일 수 있습니다.
따라서 이미지 센서가 렌즈를 선택할 때 이미지 센서 제조업체와 렌즈 제조업체에 CRA 곡선 매칭을 요청할 수 있습니다. 일반적으로 이미지 센서와 렌즈 간의 CRA 각도 차이는 ±3도 이내로 제어하는 것이 권장되며, 픽셀 크기가 작을수록 요구 조건이 더 높아집니다.
렌즈 CRA와 센서 CRA 불일치의 영향:
불일치는 크로스토크를 유발하여 이미지 전체에 걸쳐 색상 불균형을 초래하고, 결과적으로 신호 대 잡음비(SNR)를 감소시킵니다. CCM은 포토다이오드의 신호 손실을 보상하기 위해 디지털 게인을 높여야 하기 때문입니다.
렌즈 CRA와 센서 CRA 불일치의 영향
CRA 값이 일치하지 않으면 이미지 흐림, 안개 현상, 낮은 대비, 색바램, 심도 감소와 같은 문제가 발생합니다.
렌즈의 CRA가 이미지 센서의 CRA보다 작으면 색수차가 발생합니다.
이미지 센서의 크기가 렌즈의 중심각(CRA)보다 작으면 렌즈 음영 현상이 발생합니다.
그러므로 우선 색상 음영이 나타나지 않도록 해야 합니다. 렌즈 음영은 색상 음영보다 디버깅을 통해 해결하기가 더 쉽기 때문입니다.
이미지 센서 및 렌즈 CRA
위 그림에서 볼 수 있듯이 렌즈의 TTL(Time To Live)은 CRA(Critical Rotation Angle) 각도를 결정하는 핵심 요소입니다. TTL이 낮을수록 CRA 각도는 커집니다. 따라서 카메라 시스템 설계 시 렌즈와 CRA 각도를 맞추기 위해서는 화소 수가 작은 이미지 센서 또한 매우 중요합니다.
렌즈의 중심각(CRA)이 이미지 센서의 중심각과 정확히 일치하지 않는 경우가 종종 있는데, 이는 여러 가지 이유 때문입니다. 실험적으로 관찰된 바에 따르면, 상단이 평평한(최소한의 굴곡이 있는) 렌즈 중심각 곡률은 곡면 중심각 곡률보다 카메라 모듈 조립 과정에서 발생하는 변동에 더 잘 견디는 것으로 나타났습니다.
렌즈의 중심각(CRA)이 이미지 센서의 중심각(CRA)과 정확히 일치하지 않는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다.
아래 이미지는 평평한 상단과 곡선형 CRA의 예를 보여줍니다.
평평한 상단과 곡선형 CRA의 예
렌즈의 중심저항(CRA)이 이미지 센서의 중심저항과 너무 다르면 아래 그림과 같이 색조가 나타납니다.
색조가 나타납니다
게시 시간: 2023년 1월 5일
