Góc tia chính của thấu kính là góc giữa trục quang học và tia chính của thấu kính. Tia chính của thấu kính là tia đi qua khẩu độ của hệ thống quang học và đường thẳng nối tâm đồng tử vào điểm vật thể. Lý do tồn tại góc tia chính (CRA) trong cảm biến ảnh là do có một trường nhìn (FOV) trên thấu kính siêu nhỏ trên bề mặt cảm biến ảnh, và giá trị của CRA phụ thuộc vào giá trị sai số ngang giữa thấu kính siêu nhỏ của cảm biến ảnh và vị trí của điốt quang silicon. Mục đích là để khớp thấu kính tốt hơn.
Góc tia sáng chính của thấu kính
Việc lựa chọn hệ số tương phản (CRA) phù hợp giữa ống kính và cảm biến hình ảnh có thể đảm bảo thu nhận photon chính xác hơn vào các điốt quang silicon, từ đó giảm nhiễu xuyên âm quang học.
Đối với các cảm biến hình ảnh có kích thước điểm ảnh nhỏ, góc tia chính đã trở thành một thông số quan trọng. Điều này là do ánh sáng phải đi xuyên qua chiều sâu của điểm ảnh để đến được điốt quang silicon ở đáy điểm ảnh, giúp tối đa hóa lượng ánh sáng đi thẳng vào điốt quang và giảm lượng ánh sáng đi vào điốt quang silicon của điểm ảnh liền kề (tạo ra hiện tượng nhiễu xuyên kênh quang học).
Do đó, khi cảm biến hình ảnh chọn ống kính, nó có thể yêu cầu nhà sản xuất cảm biến hình ảnh và nhà sản xuất ống kính cung cấp đường cong CRA để khớp; thông thường, người ta khuyến nghị rằng sự khác biệt về góc CRA giữa cảm biến hình ảnh và ống kính nên được kiểm soát trong phạm vi +/-3 độ, tất nhiên, kích thước pixel càng nhỏ thì yêu cầu càng cao.
Ảnh hưởng của sự không khớp giữa CRA của thấu kính và CRA của cảm biến:
Sự không khớp dẫn đến hiện tượng nhiễu xuyên kênh, gây mất cân bằng màu sắc trên toàn bộ hình ảnh, làm giảm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR); do CCM yêu cầu tăng độ khuếch đại kỹ thuật số để bù lại sự suy giảm tín hiệu trong điốt quang.
Ảnh hưởng của sự không khớp giữa CRA của thấu kính và CRA của cảm biến
Nếu CRA không tương thích, nó sẽ gây ra các vấn đề như ảnh bị mờ, nhòe, độ tương phản thấp, màu sắc nhạt nhòa và độ sâu trường ảnh bị giảm.
CRA của thấu kính nhỏ hơn CRA của cảm biến hình ảnh sẽ tạo ra hiện tượng lệch màu.
Nếu cảm biến hình ảnh nhỏ hơn đường kính vòng tròn đồng tâm (CRA) của thấu kính, hiện tượng tối góc thấu kính sẽ xảy ra.
Vì vậy, trước tiên chúng ta phải đảm bảo rằng hiện tượng đổ bóng màu không xuất hiện, bởi vì việc khắc phục hiện tượng đổ bóng thấu kính dễ dàng hơn thông qua gỡ lỗi so với việc khắc phục hiện tượng đổ bóng màu.
CRA của cảm biến hình ảnh và ống kính
Như hình trên đã cho thấy, chỉ số TTL của ống kính cũng là yếu tố quan trọng quyết định góc CRA. Chỉ số TTL càng thấp, góc CRA càng lớn. Do đó, cảm biến hình ảnh với kích thước điểm ảnh nhỏ cũng rất quan trọng đối với việc khớp góc CRA của ống kính khi thiết kế hệ thống camera.
Thông thường, đường cong CRA của thấu kính không hoàn toàn khớp với đường cong CRA của cảm biến hình ảnh vì nhiều lý do. Qua thực nghiệm, người ta quan sát thấy rằng các đường cong CRA của thấu kính có đỉnh phẳng (độ lật tối thiểu) có khả năng chịu đựng các biến đổi trong quá trình lắp ráp mô-đun camera tốt hơn so với các đường cong CRA cong.
Chỉ số CRA của ống kính không hoàn toàn trùng khớp với chỉ số CRA của cảm biến hình ảnh vì nhiều lý do.
Các hình ảnh bên dưới minh họa ví dụ về CRA có mặt phẳng và mặt cong.
Ví dụ về CRA có đỉnh phẳng và đỉnh cong
Nếu hệ số tương quan màu (CRA) của thấu kính quá khác biệt so với CRA của cảm biến hình ảnh, hiện tượng lệch màu sẽ xuất hiện như hình bên dưới.
Hiện tượng ám màu xuất hiện
Thời gian đăng bài: 05/01/2023
