模组光学基础

镜头模组规格表

镜头模组规格表.png

视场角:指镜头能拍摄到的最大视场范围。一般35mm焦距以下的镜头称为广角镜头。焦距越短,则视角越大,也就是所谓的"越广"。人们常说的超广角镜头,一般是指焦距小于20mm的广角镜头,这种镜头视角大,能容纳的景物更多,但有时也因为视角过大,而拍摄时不易控制。

图1.png
图2. 成像公式(牛顿公式).png

如上图2,物距S->∞时,像距s’约等于焦距f。所以,对于无穷远处的物体,不管镜头模组的焦距有多大,他的成像永远在焦点处。

以图1中的红色三角形为例,如下图3,A是视场角的1/2,b是焦距,a是成像面大小的一半(成像面大小不变,如13M的sensor的成像大小永远是13M);则b越小,即焦距越小,tgA越大,即视场角越大。

图3.png

进一步理解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

图4.png
图5.png

镜头模组/F.N

FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径)


图6.png
图7.png

在普通环境下,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;但是,在低照度环境下,sensor曝光已经到极限最大值时,此时,FNO小的镜头会在亮度表现上会有比较佳的表现。总的来说,焦距一定,FNO越小,口径D越大

IR filter

对于红外波段(650nm)以上,不能被人眼识别,但芯片可以感应,这样拍摄出来的画面就会泛红,与人眼观测到的景物在颜色上存在严重差异,所以需要增加IR-CUT,滤掉红外波段的光线。

图8.png
图9.png

图8和图9共同作用可以滤掉红外波段的光线。


图10.png

景深

景深的含义:从摄影光学的理论上来说,当镜头对焦于被摄体的某一点上,只有这一点的物体才能结成清晰的影像。实际上,在对焦点的前后一定范围内的被摄体,也能结成较为清晰的影像,这种在对焦点前后景物较为清晰的范围,即为景深。

从对焦点至摄影镜头前的最近清晰点为前景深,从对焦点至后面的最远清晰点为后景深,前后景深之和为全景深。

焦深的含义:当我们用手动聚焦对准某焦点聚焦完毕后,在这基础上,轻轻地左右转动聚焦圈,有时会发现在一定的范围内焦点还是清晰的,当超过了一定的范围后,焦点清晰度就下降了,这个范围就是我们所说的焦深。

焦深是指在保持影像原有景深不变的前提下,焦点沿着镜头光轴所允许移动的距离。

图11_景深与对焦距离的关系.png
图12.png

从公式可以得到,后景深 > 前景深。�由景深计算公式可以看出,景深与镜头使用光圈、镜头焦距、拍摄距离以及对像质的要求(表现为对容许弥散圆的大小)有关。

容许弥散圆

在焦点前后,光线开始聚集和扩散,点的影像变成模糊的,形成一个扩大的圆,这个圆就叫做弥散圆。如果弥散圆的直径大于人眼的鉴别能力,在一定范围内,实际影象产生的模糊是不能被人眼所辨认的。这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆

超焦深(超焦距)的计算f^2 – FδL=0时,后景深为无穷远。

在聚焦时,最好能将焦点聚在能产生超焦深的焦点处。这样,画面处所有的画面都能清晰聚焦。

超焦距的实用价值:超焦距的运用是扩大景深的聚焦技术,获得最大景深的拍摄。

方法:运用小光圈、超焦距聚焦。

景深与光圈的关系

影响景深大小的因素:光圈, 焦距, 对焦距离。

图12.png

除了以上三个光学参数外,镜头自身的分辨率及CMOS的倾斜都会对景深造成很大的影响。

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