关于镜头的CRA与sensor的CRA相匹配的问题

yanzheng · 发表于 2020-6-8 14:33

请问大家手机镜头的CRA是只是指最大像高处（或者说最边缘的那个视场）的主光线与光轴的夹角，还是指所有视场的主光线与光轴的夹角？
lens的CRA与Sensor相匹配时，lens的CRA是要小于sensor的CRA吗？还是尽量接近最最好？或者说允许±2度的偏差？这三种说法我都见过，应该用哪一种呢？

小渣渣 · 发表于 2020-6-8 14:56

CRA指的是主光线角度，最大的CRA角就是边缘视场的主光线与平行光线的夹角

图中红色加粗为边缘视场主光线，其与平行光线的夹角就是最大的CRA角
一般应用场合lens的CRA比sensor的CRA稍微小一点，这样保证lens的光能够被sensor完全接收，但太小了也不好，这样浪费了sensor的性能了

tzpeach0502 · 发表于 2020-6-8 15:02

CRA是 cheif ray angle，指的是任意一条光线的主光线和sensor的夹角
从镜头的传感器一侧，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)。对于主光角的一般性定义是：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%。
镜头与SENSOR的CRA不匹配主要引起的缺陷是照度下降（主要是像元的光电效应导致的）和偏色的问题。
实际镜头匹配中，长焦镜头的CRA角度一般不会太大，当然手机领域这方面的问题就比较少。目前用于手机领域的CMOS的CRA都是与手机镜头常用的焦距相近的。

首先要考虑1视场角的CRA，镜头一般都外视场角的照度就比中心低，如果有设拦光会差的更多，所以首先要保证1视场，然后兼顾小视场。当然某些SENSOR会出现偏色的问题，就要在全市场做匹配。
所以是否要全视场的CRA匹配需要对SENSOR有足够的了解。
下图是做了全视场的CRA匹配，计算CRA的macro网上有很多前辈都有分享过。
用ZEMAX计算的镜头CRA

sensor的datasheet上的CRA

yanzheng · 发表于 2020-6-8 15:23

本帖最后由 yanzheng 于 2020-6-8 15:31 编辑

tzpeach0502 发表于 2020-6-8 15:02
CRA是 cheif ray angle，指的是任意一条光线的主光线和sensor的夹角
从镜头的传感器一侧，可以聚焦到像素 ...

哦哦，我貌似懂了，那sensor的说明书上一般是不都给的是sensor单位像素微透镜最边缘视场的那个CRA，也就是最大的CRA，随着视场越往中心，CRA也会减小，所以绘制出的sensor的field与CRA的曲线图也就是一条倾斜的线如您发的图片里那样。

yanzheng · 发表于 2020-6-8 15:26

本帖最后由 yanzheng 于 2020-6-8 15:30 编辑

yanzheng 发表于 2020-6-8 15:23
哦哦，我貌似懂了，那sensor的说明书上一般是不都给的是sensor单位像素微透镜最边缘视场的那个CRA，也就 ...

Lens也是一样的道理，CRA随着视场越来越靠近中心也会越来越小？但这是我自己跑的一个手机镜头的结构，它的CRA就是图片里这样的，我看了11个视场的但它最大CRA的视场并不是最边缘的那个，不知道这样的对不对。

yanzheng · 发表于 2020-6-8 15:41

小渣渣发表于 2020-6-8 14:56
CRA指的是主光线角度，最大的CRA角就是边缘视场的主光线与平行光线的夹角

图中红色加粗为边缘视场主光线 ...

哦哦，知道了。还想请问您一下，实际设计时lens的全视场CRA都需要关注到吗？是不是每个视场的CRA都要与Sensor的CRA匹配。
我最近看了OV公司的传感器，它们的产品说明书上CRA只给了一个值，是不是就只给了最大的那一个？

tzpeach0502 · 发表于 2020-6-8 15:59

yanzheng 发表于 2020-6-8 15:41
哦哦，知道了。还想请问您一下，实际设计时lens的全视场CRA都需要关注到吗？是不是每个视场的CRA都要与Se ...

sensor厂商会有各个视场角的CRA曲线，他们在做sensor上的微透镜的时候是需要保证的，你可以向厂家要，甚至可以要他们的公差，建议按照下公差设计镜头。通常最关注的是最大视场角的CRA，因为这个位置的照度差和偏色是最严重的。内视场的可以视sensor的光电转换效率放松，可以不做控制。但是影响程度各个sensor各不相同。 Lens CRA与Sensor CRA不匹配出现偏色的典型例为:OV9655/53/50 这几个是前辈总结的，我目前没有遇到过有偏色的问题。大部分都是相对照度上的偏差

yanzheng · 发表于 2020-6-8 16:25

tzpeach0502 发表于 2020-6-8 15:59
sensor厂商会有各个视场角的CRA曲线，他们在做sensor上的微透镜的时候是需要保证的，你可以向厂家要，甚 ...

好的，谢谢您。这是我下载的ov一款手机coms的说明书，它这里的CRA是指的最大的那一个吗？

zzl0223 · 发表于 2020-6-9 09:17

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yanzheng · 发表于 2020-6-9 09:45

zzl0223 发表于 2020-6-9 09:17
这里的CRA是指最大的那个，但是说明书里面正常会有CRA曲线的（从0F到1.0F）

是要买回来才有吗我是在官网下载下来看的里面没有...
那我设计的时候只以最大的这个CRA为准可以吗？使我的镜头所有视场的CRA均小于这个传感器CRA的最大值。
但是还有个问题是我看楼上给出的CRA曲线，CRA是随着视场一直在逐渐增大的，但我设计出来的镜头为什么最大的那个CRA不是最边缘的那个视场的CRA。

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