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1、選擇一個合適的鏡頭,鏡頭的種類及規格，包括的範圍相當廣，所以，為了使客戶 端對數位相機所使用的鏡頭有更清楚的認識，因此製作以下 說明。,一、前言,二、鏡頭規格,當我們使用一項產品，我們關心的莫過於它的功能、規格 等等相關的問題，以下我們就一般看到的鏡頭規格，做一個 說明，期使客戶在看完內容後對鏡頭有更清楚的認識。,(1)成像大小(Image HeightSize or Format) (2)焦距(Focal Length=EFL) (3)視角(Field of View=FOV) (4)光圈係數(F/N or FNO) (5)解析度(MTF) (6)扭曲度(Distortion) (7)後焦(
2、Back Focal Length=BFL) (8)鏡頭組成(Construction),成像大小(Image Size),鏡頭的成像大小也就是畫面尺寸，在過去攝像管的標準格式尺寸(如下表所示) ，它是表示攝像管的外徑尺寸，而非表示畫面尺寸，而這樣的表示方式，在CCD方面也沿用這樣的表示方式，因此在CMOS Sensor尺寸上也是相同。,P.S.攝像管尺寸的 1 inch=16mm，而 非我們一般的25.4mm。,由以上的說明，我們可以了解到鏡頭成像的大小， 此時，我們就能依據這樣的規格，挑選適合我們搭配 Sensor成像範圍的鏡頭，即鏡頭的成像大小一定要大於 Sensor的成像範圍。舉例來說
3、，下面是原相科技兩款 Sensor的規格:,焦距 V.S. 視角(EFL V.S. FOV),在前面，我們已經挑選了適合我們搭配Sensor成像範圍 鏡頭，而接下來，我們所要做的就是要決定我們鏡頭的 焦距，也就是我們所謂的視角(Filed of View) ， 也就是 我們取像的角度。我們拿一般的傳統相機來做說明，一 般來說，我們將鏡頭分為三種 : 標準、廣角、望遠鏡頭。 傳統相機底片的長、寬為 36mm * 24mm，即對角線長為 43.27mm，而一般人眼可以看到的區域雖然可以達到180 度，但是真正能夠識別形狀及顏色的角度卻是在46度左 右。也就是說，在傳統相機方面，鏡頭角度約在50mm
4、的 話，我們就稱它為標準鏡頭，而鏡頭的角度是和焦距成 反比，也就是說，廣角鏡頭的焦距小於50mm，望遠鏡頭 的焦距大於50mm。下面列表，我們分別呈現傳統相機與 數位相機焦距與視角之間的關係:,傳統相機,數位相機,*上表由上至下，分別為PAS106B(352*288) 、PAS202B(640*480) 。,*視角=arctangent(成像大小/2)/焦距*2 。,根據以上圖表的說明，我們可以很清楚地了解，在數位相機 的產品中，搭配PAS106B的標準鏡頭焦距約在3.89mm，搭 配PAS202B的標準鏡頭焦距約在5.28mm。因此，如果我們 較偏好廣角的鏡頭，就必須挑選焦距比標準焦距來的小
5、的鏡 頭；反之，若要望遠的鏡頭，焦距就要選擇比較長的。,光圈係數(FNO),光圈，是鏡頭控制透光量的裝置；也就是說，光圈係數決定 了入光量的大小。因為光圈係數=鏡頭焦距/光圈孔徑，所以 ，光圈係數與焦距成正比，光圈孔徑成反比。光圈、鏡頭焦 距、鏡頭與被攝物距離，都會影響景深。光圈越小、鏡頭焦 距越短、與被攝物距離越遠者，景深越長。因此，如果焦距 固定，孔徑越小，FNO越大，景深就越長。但相對地，單位 入光量就會越小，由於CMOS Sensor對於光的敏感度相當高 ，入光量小時，曝光時間會相對拉長，對影像品質也會有一 定的負面影響。,解析度(MTF),解析度，關係到我們成像的品質優劣，所以，在這
6、項規格 我們必須多加重視。一般鏡頭的解析度，通常以MTF來表 示。MTF(Modulation Transfer Function) ，表示光學系之調 變度轉移能力的值，而在不同頻率(lp/mm)所得到的MTF會 不同。MTF=ImaxImin/ Imax +Imin ，單位以百分比表示；至於， 我們如何藉由MTF來分辨鏡頭的好壞呢? 一般來說 ， 我們 會希望鏡頭的MTF至少在3050%；另外，在影像的中間和 邊角的解析度是不相同的，通常越接近中央，解析度越好。 舉例說明，PAS106B的 pixel size是7.25um見方，lp=line pair ，也就說PAS106B的頻率可以達到
7、69.0lp/mm，也就是，我 們找的鏡頭最好在69lp/mm以上的頻率能達到3050%；另 外PAS202B的 pixel size是5.6um見方，也就說PAS106B的頻率可以達到89.3lp/mm，也就是，我們找的鏡頭最好在89.3 lp/mm以上的頻率能達到3050%。當然這樣推得的頻率，並沒有考慮其他的影響變因。,扭曲度(Distortion),所謂的扭曲度是指一條直線經過鏡頭的拍攝後，變成曲線彎曲 的程度。扭曲度的計算是以成像大小之變化對於理想成像大小 的百分比。數學表示式如下所示:D(%)= (Y-Y / Y ) X 100 ; Y:理想像高 Y:實際像高。 一般CIF用的鏡頭
8、，構造為 1 P3P，扭曲度有 3 5%，而VGA 鏡頭方面，甚至能將扭曲度減低至 1 %以下，端視鏡頭廠商設計鏡頭之技術而定，當然，扭曲度越小，成本可能相對較高。,後焦(BFL),所謂的後焦，一般是指最後一片鏡片後緣與成像面的距離。 另外，有一個規格與BFL相近，稱為(Mechanical BFL) ，是指 鏡頭Housing後緣至成像面的距離。而後焦的大小加上鏡頭的外 型(Housing)的長度，決定了機構的厚度。因此，這一項數據就 機構設計時，是相當重要的參考數字。,結語,鏡頭品質的優劣決定了數位相機影像品質。因此，在我們選擇 使用的鏡頭時，除了成本方面的考量之外，鏡頭各項重要的規 格，
9、更是我們必須多花點時間去研究的，這樣才能搭配出一組 高水準的數位相機。,鏡頭組成(Construction),鏡頭組成是指該鏡頭是由幾片玻璃或塑膠的鏡片所組成，如 1P+1IR是指一塑鏡片加上一片IR；4G+1IR則是指四片玻璃加 上一片IR。一般來說，利用玻璃組成的鏡頭解析度較高，光 線的穿透力較塑膠高，但由於製造加工方式(研磨)的關係， 一般來說單價較塑膠高。因此，成本與影像品質的取捨、衡 量，是系統廠商必須審慎評估的課題。所謂的IR，就是用來 避掉戶外的紅外線的光線，避免畫面整個偏紅，如PAS202B 的建議IR是cut在640650nm左右。除了IR之外，藍玻璃也是 一種選擇，但成本較高。,
