數碼相機光學規格簡介
內容
一 鏡頭規格的主要構成 1. 鏡頭設計仕樣
鏡片構成、焦點距離(effective focus length）、FNO、倍率、有效像高(畫面尺寸）； 光學仕樣：
入/出瞳徑、入/出瞳距、視場角(angle of view）、主光線角度(chief ray angle）、攝影距離、后焦(BFL） 2. 鏡頭光學規格
解像力、MTF、相對照度(Relative illumination）、TV畸變 (TV-distortion）、光學畸變（OPT-distortion）、光軸中心偏移(lens offset）、鬼影（ghost/flare） 3. IR-cut構成 4. 機構構成
快門速度、AF形式、機構尺寸、防抖功能 二 相機光學規格：
焦點距離、總畫素、倍率、攝影距離、視場角度(VOF）、鏡片構成、防抖功能、sensor尺寸
※ 下面從鏡頭的光學規格開始說起，同相機的術語有差異的再單獨列出來進行說明
一 鏡頭設計仕樣 1. 鏡片構成
主要的指的是鏡片的總數，非球面數量(分玻璃非球面還是塑膠非球面），注意，膠合鏡片作為一個群，后面的”幾片”是把膠合的鏡片分開來描述，比如5群6枚，說明總共有6枚鏡片，其中有1枚膠合(兩片玻璃膠合而成）； 2. 焦點距離(effective focus length） 1）這裡指的是前有效焦距；
2）焦點距離還有一個換算35mm標準焦距，因為以前照相使用膠片，膠片的大小已經標準化了，爲了與之前能夠比較，有一個公式可以進行相互的換算： 35mm焦距=實際焦距*42.37/實際像高
實際焦距=35mm焦距*實際像高/42.37
※ 注意，實際像高是指相機實際使用的對角線像高，有時候FW會做一些處理，與鏡頭的規格書可能有差異； 3. 倍率
倍率的定義是使用無窮遠時有效焦距來計算的，比如對於一個3倍變焦鏡頭，f=6~18mm，計算式：長焦/近焦=18/6=x3，注意對於DIS QE在評價倍率的時候是用在同樣的攝影距離情況下，所拍攝的範圍相除而來，這裡就會造成一個問題，在倍率比較大的情況下：比如x12，在有限攝影距離后群的位置同無窮遠距離時的位置會不同，這樣對於遠焦情況下，焦點距離同無窮遠時的焦距差異會變大，也就是說攝影的範圍也會不同，計算出的倍率會可能不良； 4. 像高
1） 對於鏡頭來講，會有一個成像的圓，其直徑就是像高，也叫對角線像高，但是設計上會有一個可以保證設計品質的最大像高，也就是有效成像圓，它比最大像高要小0.4mm左右，主要目的是cover組裝上的公差；
2） 對於相機來講，實際使用的是sensor，目前主要有CCD和CMOS兩種，它也規定一個有效的成像面積，一般用長*寬表示，也用對角線長度表示，這個就和鏡頭的有效像高相對應了；
3） 實際在設計過程中，可能因為一些原因，FW實際所用到的像面範圍比鏡頭的有效像高和SENSOR有效像高要小，所以，在進行一些參數轉換的時候需要特別的注意； 4） 數碼相機的畫素，sensor是由一個個很小的成像點(pixel）構成的，有多少個點就有多少萬畫素，這些成像點雖然小，但也有尺寸可以衡量，比如，松下的MN34542 1/2.33”的CCD，12M畫素，其pixel大小是1.54um，pixel數：4112(H）*3032(V），如果分別用長寬的pixel數量與大小相乘，那么得到的就是sensor的成像範圍的長和寬大小； 5. FNO
1） FNO的定義是EFL/入光瞳直徑，
2） FNO的含義是評價進入鏡頭光量的能力，FNO值越小進光量越多，值越大進光量越少，一般使用的範圍是F2.8~10，FNO越小鏡頭越難設計，能做到F1.4的鏡頭非常少，目前只有少數的交換鏡頭能做到；
3） FNO的值大小同光圈開放的面積成反比關係，FNO值越小，光圈開得越大，FNO值大，
光圈實際開放的越小，因為FNO值大，鏡頭進光能力就變弱，也就需要把光圈變小點；
三 鏡頭的光學仕樣
其實上述的設計仕樣也是光學仕樣中的內容，只是我們在談一個相機、鏡頭規格是上述的部分就首先要說明的，這些光學仕樣是RD在細部設計所需要的規格，而光學規格是QA、產線需要檢查驗證的部分，相對而言會有一個順序；
1. 入/出瞳徑、入/出瞳距 可以看以下的簡圖：
1）主光線沿著光入射方向之延長線，與光軸交會處，即為入光瞳之位置。而入光瞳的大
小，則由入射之邊緣光線的延長線決定。入光瞳其實就是光圈對於位於光圈前方鏡片
所成的影像。也就是說，光圈在物空間成像之大小即為入光瞳大小。
2）主光線沿著光出射方向之延長線，與光軸交會處，即為出光瞳之位置。出光瞳之大小，
由出射之邊緣光線之延長線決定。出光瞳其實就是光圈對於位於光圈後方鏡片組所成
的影像。也就是說，光圈在像空間成像之大小即為出光瞳大小。
2. 主光線角度(chief ray angle，CRA） 1）由射出之主光線與光軸之夾角；
主光線角度
2）主光線角度在鏡頭與CCD搭配中有相當的重要性，因為CCD、CMOS本身對於不同
的入射光線角度有不同的shading值，所以我們必須選擇符合sensor的主光線角度的
鏡頭，一般，鏡頭的主光線角度控制在12°以內都是可以的；
3. 視場角度(view of angle，VOF）
視場角度指的是在物側可以被攝入鏡頭的視場角度，它與像高、焦點距離有以下關係： h=f*tan(θ)，h：像高；f：焦距，θ：半視場角
4. 攝影距離
從字面上不難理解，指的就是可以得到清晰像的攝影距離，相機都會設置兩種模式，一個是常規攝影距離，一般為1m~∞，另一個就是MOD，近拍模式攝影距離，一般wide為20cm~∞，理光相機一般設置為10mm~∞，tele為0.5m~∞，二者的差別是相機在近拍模式下對焦的範圍和位置不同，近拍模式要寬廣些； 5. 后焦距離(back focus，BF/FB）
1） 這指的是最後一面鏡片面到像面的距離，光學上講都是包含IR和sansor cover glass的厚度，正常狀況下分別是0.4mm和0.7mm，還有一個機械后焦的概念，指的是以鏡頭機構的一個參考點(CCD的鎖付面）到像面的距離；
2） 在不同攝影距離和變焦倍數下，鏡頭對焦群(focus群）的位置是按照設計值變化的，但是因為公差的存在，這個位置會受到實際FB大小的影響發生變化，所以理論上講，鏡頭上的FB與相機上的focus位置是對應的；
對焦群可以前後移動進行對焦,測試時成像面也可
以前後移動,找到最佳(清晰)成像面;BF是
BF 變焦群 成像面 對焦鏡頭定位基準 機械後焦設計值,
四 鏡頭的光學規格 1. 解像力、MTF
這兩個概念都是反映鏡頭解析能力的：
1） 逆投影解像力：在像面位置放置一個透明的chart，在0和0.7f像高刻畫出不同寬度的
縱橫線條，然後利用強光透光鏡頭成像在投影板上，看這些縱橫線條哪種寬度可以被
分辨，線條的寬度的定義是：1mm內有多少個黑白線對(等寬），就是多少本； 2） TV line：與上述相反，是在物側一定距離放置一個chart，使用待檢鏡頭/相機拍照，看可以分辨的本數是多少，這裡的1本規定是以chart高/理論計算的分辨本數，所以可
分辨的本數越高，說明鏡頭的分辨率越好；
3） MTF：這個概念是利用在物側放置一定頻率的黑白線對，經過鏡頭成像后黑與白的黑
白對比：MTF(OTF）=(Imax-Imin）/(Imax+Imin），I是亮度值；注意MTF必須在指定
的頻率下談才有意義；
4） 這三者有一定的對應關係，但不能完全對應，鏡頭產線使用逆投影的方式最為方便直
觀，與相機的對應卻只有85%左右的對應性，所以，一般采用提高逆投影規格的方式來提高與系統端的對應性；
2. 相對照度(RI：Relative illumination）
1） 鏡頭在設計過程中，因為光圈的存在以及軸外光線的影響，像面周邊都會比中心的照
度要低，我們采用周邊的亮度/中心的亮度再換算成百分比，這就是RI；
2） 變焦鏡頭tele的RI值都在70% 以上，wide因為廣角的關係，一般在50%以上，若
低於50%，成像時就會造成周邊暗角，也就是常說的shading，鏡頭的RI儘量不要低
於40%，FW補正可能會有困難；
3） 相機的最終成像的shading分為兩個部分，一個是sensor本身的shading，再一個是鏡
頭的shading；上面講到，鏡頭的主光線角度不同對應到sensor的shading也會不同，
二者的匹配需要sensor廠商精確模擬才可以得到準確的數據；
3. 畸變
1） 畸變分為光學畸變(OPT distortion）和TV畸變(TV distortion），前者的意思是實際像高
(軸外主光線在像面的交點高度）與近軸像高的百分比差異；
2）TV畸變，實際上是測量的一種方式，使用的值都是實際像高；
'B AA η=(A-A')/A' η=(B-B')/B' 3）畸變與解像力無關； 4. 中心偏移(lens offset）
B
指的是鏡頭光軸在不同變焦倍數下的偏移量； 5. ghost/flare(鬼影）
簡單的講，ghost/flare是所拍照的視場中沒有的景象在最終的成像中出現了，這個像實際上是一個虛像，產生的原因是鏡片面之間的折反射、機構物品的反射，但是與漏光不同，漏光是光線不經過鏡片或者經過其中幾枚鏡片直接進入到sensor面上；業界一般的規格是當光源(太陽）從畫面消失的時侯算起不可以有鬼影存在，但我們公司的規定有些不同，是以
光源在照片邊緣時為0°，在30°內不可有鬼影存在，所以相對而言，我們的鬼影規格比較寬鬆；但對於不同的客戶要求是不同的，可以根據具體的來談；
太陽 0
室內 室外
五 其他 1. IR-cut
IR-CUT是指紅外線截止，因為sensor對紅光敏感，所以爲了能夠得到與人眼所看到相同的像面色彩，需要針對減少紅光的成分，實際上IR-cut一般都有UV-CUT的部分，UV是紫外線，與IR-CUT相同的原理； IR-CUT是利用真空鍍膜的方式得到的； 2. 防抖功能
現在市面上主要的防抖功能主要有光學鏡片防抖和CCD防抖兩種，電子防抖因為效果不明顯，已經不再是賣點了，原理是通過鏡片或者CCD位移的補償，達到減輕因為拍照是手抖動像面模糊的效果；
光源在照片邊緣時為0°，在30°內不可有鬼影存在，所以相對而言，我們的鬼影規格比較寬鬆；但對於不同的客戶要求是不同的，可以根據具體的來談；
太陽 0
室內 室外
五 其他 1. IR-cut
IR-CUT是指紅外線截止，因為sensor對紅光敏感，所以爲了能夠得到與人眼所看到相同的像面色彩，需要針對減少紅光的成分，實際上IR-cut一般都有UV-CUT的部分，UV是紫外線，與IR-CUT相同的原理； IR-CUT是利用真空鍍膜的方式得到的； 2. 防抖功能
現在市面上主要的防抖功能主要有光學鏡片防抖和CCD防抖兩種，電子防抖因為效果不明顯，已經不再是賣點了，原理是通過鏡片或者CCD位移的補償，達到減輕因為拍照是手抖動像面模糊的效果；