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手机照相模组-Lens介绍


手机照相模组-Lens介绍
O-FILM CCM TEAM

Reported by:

晏政波

Revised by:

廖小武

Date:

2012.5.28

数据内容
1

Lens基本结构
Lens 类型 Lens工艺流程 Lens特性介绍

2

3

4

1

Lens基本结构
镜桶 镜片 迈拉片 镜片 IR镜片

什么是迈拉片?

照相模块

镜头 镜座

镜头解剖图

2

Lens类型
Lens Types

Item 1.透光率 2.成型难度 3.生产良率 4.价格

Spheric glass lens 好 难 低 贵

Plastic lens 差 易 高 便宜 低端摄像器材 (手机,笔记本计算机 ,游戏机 等)

Remark 相对比较 相对比较 相对比较 相对比较

5.应用

高端摄像器材 (照相机,摄影机等)

3

Lens工艺流程-玻璃镜片生产

空白材料

球面成型

抛光

定中心

镜片成品

镀膜

清洁

3

Lens工艺流程-塑料镜片生产

原材料

烘烤

注塑

成型

镜片成品

镀膜

装Tray

切割

3

Lens工艺流程-镜座/镜桶生产

原材料

烘烤

注塑

成型

镜座/镜桶成品

装Tray

切割

3

Lens工艺流程-镜头组装生产

镜桶/镜座材料 准备

组装

测试

包装

检验

4
1.物理特性 (1).EFL (2).FOV (3).F/NO (4).Image Circle (5).TTL (6).FBL (7).Illumination (Relative Illumination) (8).CRA(Chief Ray Angle) 2.光学特性 (1).MTF (2).FOV (3).Distortion (4).Shading (5).Color Shading (6).Flare (7).Ghost

Lens特性介绍

4

Lens物理特性-EFL

EFL介绍
EFL为Effective Focal Length的缩写,意思是有效焦距。有效焦距就是透镜系统中心到 成像焦点的距离(即光学系统中心到成像面的距离)。镜头的焦距分为像方焦距和物方焦 距。像方焦距是像方主面到像方焦点的距离,同样,物方焦距就是物方主面到物方焦点的 距离。如下图:

4

Lens物理特性-FOV

FOV介绍
FOV为Field Of View的缩写,意思是视场角,就是镜头能拍摄到的最大视野范围(指对 角线视角)。 视场角分为垂直,水平和对角线三种(如下图所示).

物体

对角线视角

水平视角

垂直视角

传感器

4

Lens物理特性-F/NO

F/NO介绍
F/NO为F-Number的缩写,意思是焦数,即有效焦距(EFL)与入射瞳孔直径(EPD)的比值。 F/# = EFL / EPD (EPD:入射瞳孔直径),F/NO是进光量系数,数值代表了镜头允许进光量 的多少。

F2

F5.6 F16

4

Lens物理特性-Image Circle

Image Circle介绍
Image Circle意思是像圆径,是指光学系统所成像的最大区域。

像园径定义?

4

Lens物理特性-TTL

TTL介绍
TTL为Total Track Length的缩写,意思是镜头总高。总高可分为光学及机构,一般在光 学仕样中为光学TTL,在镜头图面中为机构TTL。光学TTL为从光学系统的第一片镜片至成 像面的长度,如下图红色箭头长度。机构TTL为从Barrel顶端至成像面的长度,如下图蓝色 箭头长度。

4

Lens物理特性-FBL

FBL介绍
FBL为Flange Back Length的缩写,意思是后焦 。是指镜头最后端至成像面的长度。如 下图红色箭头长度。 镜头最后端是哪个 位置?成像面是哪 个面?

4

Lens物理特性-Illumination

Illumination介绍
Illumination意思是相对照度 。是指物体或被照面上被光源照射所呈现的光亮程度,称为 照度。相对照度为中心照度与外围照度比值。

Relative Illumination of Mini-lens

1.1
1.1

Relative Illumination

200 400 600 800 1000 1200 1400

100 %

60 %

1
1

0.9 0.8

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3

80 %

Pixel

0%

0.7 0.6 0.5 0.4

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Pixel

0.3

0

200

400

600

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

4

Lens物理特性- CRA

CRA介绍
CAR为Chief Ray Angle的缩写,意思是主光线角度 。主光线就是光线由物的边缘射出, 通过孔径光栏的中心最后到达像的边缘,图中红色的线就是主光线。主光线角度为主光线 与平行光线的角度。

4

Lens光学特性-MTF

Ⅰ. MTF介绍
MTF为Modulation Transfer Function的缩写,意思是调制传递函数,其数值反映的是镜 头的解析能力。

好的解析能力

差的解析能力

4

Lens光学特性-MTF

Ⅱ. MTF Test
Test Chart

Projection

USAF 1951

ISO-12233

EIAJ

MTF

Test Methodology

4

Lens光学特性-FOV

Ⅰ. FOV介绍
FOV为Field Of View的缩写,意思是视场角,就是镜头能拍摄到的最大视野范围(指对 角线视角)。 视场角分为垂直,水平和对角线三种(如下图所示).

物体

对角线视角

水平视角

垂直视角

传感器

4

Lens光学特性-FOV

Ⅱ. FOV Test
Test Chart

FOV Test Chart Test Methodology

注:d为camera实际拍摄到chart的长度(图纸按照1:1刻度画格子),s为camera到测试图纸的距离

4

Lens光学特性-Distortion

Ⅰ. Distortion介绍
Distortion意思是畸变。是测量镜头边缘之形变程度,平面的四方形测试图在拍摄后,影 像与原来的样子不相同,便叫做影像畸变。畸变分为二种类型,枕形(Pincushion)与桶形 (Barrel) ,如下图所示:

4

Lens光学特性-Distortion

Ⅱ. Distortion Test
Test Chart
Y1 Y5 Y3

Distortion Test Chart Test Methodology

Y2

Y6

Y4

测试图像

注:A=(A1+A2)/2 A1=(Y2-Y1) A2=(Y4-Y3) B=(Y6-Y5)

4

Lens光学特性-Shading

Ⅰ. Shading 介绍
Shading意思是阴影,主要是因为镜头的关系,使得传感器表面各部位获得的光能量有 差异,从而导致影像四角与中心会存在明暗差异。

Relative Illumination of Mini-lens

1.1 1 0.9

100%
200 400 600
Pixel

60%

0.8

80%
800 1000 1200 1400 200 400 600

0%
0.7 0.6 0.5 0.4 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Pixel 0.3

阴影图片

4

Lens光学特性-Shading

Ⅱ. Shading Test
TestChart

TestDiffuser Test Methodology Shading=(I_Corner / I_Center)*100%
注:I为影像亮度值 Test Block=image length/16*image width/16

4

Lens光学特性-Color Shading

Ⅰ. Color Shading 介绍
Color Shading意思是色差,因为镜头镀膜曲线的关系,使得传感器获得不同波段的光能 量,不同波段的光线代表作不同的色彩,从而直接影响到影像成像的颜色。镀膜曲线趋向 短波长方向会导致影像偏绿,镀膜曲线趋向长波长方向会导致影像偏红。

镀膜曲线 向左偏移 影像趋向 偏绿

镀膜曲线向 右偏移影像 趋向偏红

偏绿图像

偏红图像

正常图像

4

Lens光学特性-Color Shading

Ⅱ. Color Shading Test
TestChart 测试扩散器 用什么工具测量?

TestDiffuser

Test Methodology * Block size (W/3)*(H/3) pixels, W=Image width, H=Image height; * Measure the R,G,B value from the block of the image; * Color Shading Region X_ RG = Average R / Average G *100% (X=1,2,3,4,5,6,7,8,9); * Color Shading Region X _ BG = Average B / Average G *100%(X=1,2,3,4,5,6,7,8,9); * Find out the Min and Max ratio.

4

Lens光学特性-Flare

Ⅰ. Flare介绍
Flare是眩光的意思,是指镜片的反复折射、镜筒内面的反射或散射等,造成传感器表 面获得一些有害光线,从而影响整体画面或部分画面产生了朦胧,降低了画像的鲜锐度。 这种有害反射光称之为眩光。镜片的镀膜及内面防反射处理的加强,可以大幅度地减少眩 光,但不可能完全消除。

室内灯管眩光

室外太阳眩光

4

Lens光学特性-Flare

Ⅱ. Flare Test
Test Condition

日光灯 Test Methodology 拍摄日光灯,不允许出现明显的光斑。

4

Lens光学特性-Ghost

Ⅰ. Ghost介绍
Ghost是鬼影的意思,是指拍摄强光源的相对位置,在影像中出现一串淡淡的有颜色的光 圈(通常为绿色、紫色或紫罗兰色),叫做Ghost。此现象是由于镜片的反复折射、镜筒内面 的反射或散射等造成,通过镜片的镀膜及内面防反射处理的加强,可以大幅度地减少鬼影 ,但不可能完全消除。

室内鬼影图片

室外鬼影图片

4

Lens光学特性-Ghost

Ⅱ. Ghost Test
Test Condition

强光

正午太阳

Test Methodology 拍摄强光或正午太阳,不能出现明显的鬼影。

End Thanks!


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