车载摄像头光学参数（一）_车载摄像头规格参数

前言

本文回顾下常用的光学参数，加深下自己对这些参数的理解记忆。

一、焦距（EFL）

焦距对镜头成像至关重要，焦距与视场角成反比关系。

二、pixel Size

像元大小，决定了摄像头靶面的大小，目前数字摄像头像元尺寸一般为3μm-10μm。

三、COB芯片成像区范围计算

假设当前芯片分辨率为1920x1280，像元大小为3um，则芯片成像区域为5.76mmX3.84mm。见下图，中间区域为成像区，目前示意的为索尼IMX290芯片，此款为偏心芯片，常规芯片成像中心和芯片四周中心重合。但不论是否偏心，镜头中心与成像中心都应摆放在同一轴线上。

四、畸变值

1.光学畸变（Optical Distortion）：物体经过光学系统所成的像对于物体本身而言的失真程度；
2.TV畸变（TV Distortion）：实际拍摄图片时，像的变形程度。

一般客户对Optical Distortion会有所要求，Optical-Distortion<3% 情况下，人眼不容易察觉；Optical-Distortion<2% ，为摄影物镜的畸变要求，畸变值是筛选镜头的一个重要参数。

五、视场角（FOV）

同一款镜头对应不同分辨率和像高的Sensor，视场角也不相同。FOV的三个角度像高需根据镜头实际输出的分辨率来计算，借用上方计算场景与结果:H（2Y’‘=5.76）,V（2Y’‘=3.84）,D(2Y’'=6.923),HVD三角度半像高为勾股定理关系，见下图。

实际角度可找镜头厂商要畸变表查询，这里科普下畸变表：角度，像高和畸变三种对应关系的表格，如下图所示。

还一种特殊情况，镜头弥散圆直径<输出像高。即按照上方计算D角对应像高为6.923，假设镜头弥散圆直径为6.8，这样芯片成像区四个角就没有入射光线，就形成暗角。那么相应的，对应D角像高也不是计算出来的6.923，而为镜头弥散圆直径6.8，毕竟他只能成像到这个光线范围。那么他的畸变值和D角度也应查表为D(Y=3.4)。

六、光圈（F.No）

焦距（EFL）与入瞳（D，光圈在物方空间的像）的比值，即F.No=EFL/D。
光圈与景深成反比，光圈越大进入的光线越多。除此之外，还涉及一个装配灵敏度问题，F.No越大，图像对安装倾斜的灵敏度低，越易于装配；F.No越小，图像对安装倾斜的灵敏度高，越不易于装配。

七、景深(DOF)

能够在像平面上呈现清晰的像的物方空间深度范围。

八、CRA

镜头的传感器一侧，可以聚焦到像素上的光线的最大角度被定义为一个参数，称为主光角（CRA）。此角度处的像素响应降低为零度角像素响应（此时，此像素是垂直于光线的）的 80%，见下图。

由图可见，除了lens有CRA,Sensor也有CRA（Sensor像素点上有微透镜）。
CRA是镜头选型时的重要参数，Len FOV越大，CRA越大，一般镜头CRA与lenser的CRA偏差在3°以内最佳。当 lens CRA 大于 Sensor CRA 会出现明显的 color shading（色差），当 lens CRA 小于 Sensor CRA 会出现 luma shading（亮差）。
sensor 上的微镜头要与镜头做匹配，其实就是通过移动微镜头将大角度的入射光线引导到正确的像素上，才能保证图像正常。所以移动Sensor上微透镜最大更改角度为Sensor CRA。倘若lens CRA 大于 Sensor CRA ,则无法矫正全部的大角度入射光线到正确的像素，就产生color shading。
后期lsp(图像处理传感器)对亮差的处理能力优于色差，故选择lens CRA小于Sensor CRA的镜头是比较合适的。

九、相对照度(RI)

照度的定义：物体或被照面上被光源照射所呈现的光亮程度称为照度。相对照度则是中心照度与外围照度的比值。注意事项：相对照度过低表现为图像中心较亮，而四周较暗，俗称暗角（Shading）。相对照度过低还会导致色彩失真。
RI与COS4(semi-FOV)成正比：RI∝COS4(semi-FOV)
Semi-FOV=30°，从理论上RI<56%
Semi-FOV=35°，从理论上RI<45%
当RI<50%时人眼是能分辨的，严重时会出现画面四角全黑的“缺角”现象。
因此RI的基本要求为：RI>50%

十、清晰度

分辨率和反差综合表现的结果。
清晰度也可以用像面上镜头在单位MM内能够分辨的线对数表示，单位是LP/MM，能够分辨的线对数越多，代表镜头分辨率越高。如下图所示：

十一、光轴精度

常规状态下，镜头的光轴（通过镜头中心垂直于传感器表面的直线）应该垂直穿过传感器正中心，但由于安装精度误差的问题，总是存在一定的角度偏移，这个误差偏移即称为光轴精度。质量良好的镜头，光轴精度应该＜1％。

十二、MTF（光学调制传递函数）

其中I’max和I’min表示像的最大和最小灰度值，Imax和Imin表示物的最大和最小灰度值。
很明显，调制度介于0和1之间，调制度M越高，意味着反差越大；当图像中的最大亮度和最小亮度相等，反差完全消失，此时调制度为0。
下图为分辨率为10LP/MM，MTF在0.05-0.4之间的对比图片，从下图可以看出，人眼可接受的最小可分辨的MTF数值在0.15-0.2之间。

低频率时的MTF值决定了图像的对比度，高频率时的MTF值决定了图像的分辨力，MTF的优劣直接影响到镜头的整体成像效果，如下图：

A曲线: 曲线平滑下降,说明图像的解像力和对比度均达到了较好的水平，见A图;

B曲线: 低频率时的MTF值持续很高,说明图像的对比度很好；但是高频率时的MTF很低，说明图像的解像力较差，见B图；

C曲线: 低频率时的MTF值下降较快，说明图像对比度较差;高频时的MTF较B曲线高，说明图像解像力效果比B好，见C图；

十三、解像力

分析被拍摄原物细节的能力。
简单解释为一张白纸，上面被画上了一平方厘米面积的线条块，块内有100条线。解像力低的镜头，只能看到10条，解像力高的镜头，能看到100条。故此，解像力越高越好。

本期就到这里，点个关注不迷路，下期见。