มุมรังสีหลักคืออะไร

มุมลำแสงหลักของเลนส์ (CRA) คือมุมระหว่างแกนแสงและลำแสงหลักของเลนส์ ลำแสงหลักของเลนส์คือลำแสงที่ผ่านรูรับแสงของระบบแสงและเส้นตรงระหว่างจุดศูนย์กลางของรูรับแสงด้านหน้าและจุดวัตถุ เหตุผลที่ต้องมี CRA ในเซ็นเซอร์รับภาพก็คือ มีขอบเขตการมองเห็น (FOV) บนเลนส์ขนาดเล็กบนพื้นผิวของเซ็นเซอร์รับภาพ และค่าของ CRA ขึ้นอยู่กับค่าความคลาดเคลื่อนในแนวนอนระหว่างเลนส์ขนาดเล็กของเซ็นเซอร์รับภาพและตำแหน่งของโฟโตไดโอดซิลิคอน จุดประสงค์คือเพื่อให้เลนส์เข้ากันได้ดียิ่งขึ้น

มุมรังสีหลักของเลนส์

การเลือกอัตราส่วนความคมชัด (CRA) ที่เหมาะสมระหว่างเลนส์และเซ็นเซอร์รับภาพจะช่วยให้สามารถจับภาพโฟตอนลงในโฟโตไดโอดซิลิคอนได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยลดการรบกวนทางแสงได้

สำหรับเซ็นเซอร์รับภาพที่มีพิกเซลขนาดเล็ก มุมลำแสงหลักได้กลายเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ เนื่องจากแสงต้องเดินทางผ่านความลึกของพิกเซลเพื่อไปถึงโฟโตไดโอดซิลิคอนที่ด้านล่างของพิกเซล ซึ่งจะช่วยเพิ่มปริมาณแสงที่เข้าสู่โฟโตไดโอดโดยตรงให้มากที่สุด และลดปริมาณแสงที่เข้าสู่โฟโตไดโอดซิลิคอนของพิกเซลข้างเคียง (ทำให้เกิดการรบกวนทางแสง)

ดังนั้น เมื่อเซ็นเซอร์รับภาพเลือกเลนส์ เซ็นเซอร์สามารถขอเส้นโค้ง CRA จากผู้ผลิตเซ็นเซอร์รับภาพและผู้ผลิตเลนส์เพื่อการจับคู่ โดยทั่วไปแล้ว แนะนำให้ควบคุมความแตกต่างของมุม CRA ระหว่างเซ็นเซอร์รับภาพและเลนส์ให้อยู่ภายใน +/-3 องศา แน่นอนว่า ยิ่งพิกเซลเล็กเท่าไร ความต้องการก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ผลกระทบจากความไม่ตรงกันของค่า CRA ของเลนส์และค่า CRA ของเซ็นเซอร์:

ความไม่ตรงกันส่งผลให้เกิดการรบกวนข้ามช่องสัญญาณ ทำให้สีในภาพไม่สมดุล ส่งผลให้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ลดลง เนื่องจาก CCM ต้องการการขยายสัญญาณดิจิทัลที่เพิ่มขึ้นเพื่อชดเชยการสูญเสียสัญญาณในโฟโตไดโอด

ผลกระทบของการไม่ตรงกันระหว่างค่า CRA ของเลนส์และค่า CRA ของเซ็นเซอร์

หาก CRA ไม่ตรงกัน จะทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น ภาพเบลอ หมอก ความคมชัดต่ำ สีซีดจาง และความชัดลึกลดลง

หากค่า CRA ของเลนส์เล็กกว่าค่า CRA ของเซ็นเซอร์รับภาพ จะทำให้เกิดการไล่ระดับสีที่ไม่ถูกต้อง

หากเซ็นเซอร์รับภาพมีขนาดเล็กกว่าพื้นที่รับภาพของเลนส์ จะเกิดเงาบังเลนส์ขึ้น

ดังนั้นเราต้องตรวจสอบให้แน่ใจก่อนว่าไม่มีการเกิดเงาสี เนื่องจากเงาเลนส์นั้นแก้ไขได้ง่ายกว่าด้วยวิธีการดีบั๊กมากกว่าเงาสี

เซ็นเซอร์ภาพและเลนส์ CRA

จากรูปข้างต้นจะเห็นได้ว่าค่า TTL ของเลนส์เป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดมุม CRA เช่นกัน ยิ่งค่า TTL ต่ำ มุม CRA ก็จะยิ่งกว้าง ดังนั้น เซ็นเซอร์รับภาพที่มีพิกเซลขนาดเล็กจึงมีความสำคัญมากเช่นกันสำหรับการจับคู่ CRA ของเลนส์เมื่อออกแบบระบบกล้อง

บ่อยครั้งที่ค่า CRA ของเลนส์ไม่ตรงกับค่า CRA ของเซ็นเซอร์รับภาพอย่างแม่นยำด้วยเหตุผลหลายประการ จากการทดลองพบว่าเส้นโค้ง CRA ของเลนส์ที่มีส่วนบนแบนราบ (มีการพลิกกลับน้อยที่สุด) จะทนต่อความแปรผันของการประกอบโมดูลกล้องได้ดีกว่าเส้นโค้ง CRA ที่มีลักษณะโค้ง

ระยะห่างระหว่างเลนส์กับเซ็นเซอร์รับภาพ (CRA) ไม่ตรงกันอย่างแม่นยำด้วยเหตุผลหลายประการ

ภาพด้านล่างแสดงตัวอย่างของ CRA แบบด้านบนแบนและแบบโค้ง

ตัวอย่างของ CRA แบบด้านบนเรียบและแบบโค้ง

หากค่า CRA ของเลนส์แตกต่างจากค่า CRA ของเซ็นเซอร์รับภาพมากเกินไป จะทำให้เกิดสีเพี้ยนดังแสดงในภาพด้านล่าง

สีเพี้ยน