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    [讨论]低照度镜头波长权重设计 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-02
    光学设计过程中一个重要的参量就是波段设置,由于玻璃对不同波长光线的折射率不一样,不同波段的光线进入统一光学系统中,会使系统产生不一样的像差。在可见光设计过程中,我们通常使用3个特定波长表征(486.13nm的氢蓝线F光、587.56nm的氦黄线d光、656.27nm的氢红线C光)。 *Tr9pq%m  
     Z>pZ|  
    通常我们在使用的过程中,设置其权重为1:1等比例的。但是对于以传感器为接收装置的系统,在实际应用过程中,其权重设置应该与其传感器的光谱响应率结合起来。光学设计相关理论书籍给出的说法如下: g([M hf#  
    e-#V s{?|r  
    波长的权重大小与光谱敏感曲线相关,其大小为波带内的归一化面积即积分! u:H:N]  
    R{pF IyR  
    举例如下: vRH2[{KQ9  
         lIPz "  
    nd&i9l  
    想请教问题如下 Yr[& *>S  
    &@=W+A=c~  
    @M"( r"ab  
    1)当前厂家提供的数据报告中光谱响应曲线大都是以上图为准,途中红绿蓝三条线是代表RGB三通道的相应刺激值么? -q\Rbb5M  
    2)根据图上的信息,是否可以用相同的办法给到0.1~1.0波段的波长相应权重?以那条曲线为准?还是说是要对各曲线进行叠加计算? je%D&ci$  
    3)是否还有其他权重设计思路?
    1条评分光币+20
    cyqdesign 光币 +20 欢迎采用原创内容发起交流! 2023-03-03
     
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    离线zebra
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    只看该作者 1楼 发表于: 2023-03-03
    題外話。 >`p? CE  
    最後一張圖中綠色曲線在約500nm右方多一點的波長的QE(Quantum Efficiency,光子轉成電子的效能)居然是完美的100%,這可能嗎?太驚人了。
    离线脚印
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    只看该作者 2楼 发表于: 2023-03-06
    回 zebra 的帖子
    zebra:題外話。 dfKGO$}V  
    最後一張圖中綠色曲線在約500nm右方多一點的波長的QE(Quantum Efficiency,光子轉成電子的效能)居然是完美的100%,這可能嗎?太驚人了。 (2023-03-03 19:17)  ,II3b( l  
    {+nf&5E 6  
    这款机芯厂家号称低照度,能否完全有这么高的响应率也有待考究。zebra,对波长权重的设置可否分享指教一二
    离线平常心
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    只看该作者 3楼 发表于: 2023-03-08
    都设为1可以吧
    离线谭健
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    只看该作者 4楼 发表于: 2023-03-10
    学习了解中呢? "lLh#W1d  
    离线zebra
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    只看该作者 5楼 发表于: 2023-04-08
    回 脚印 的帖子
    脚印:这款机芯厂家号称低照度,能否完全有这么高的响应率也有待考究。zebra,对波长权重的设置可否分享指教一二 (2023-03-06 09:28)  oo\^}jb  
    'g)f5n a[  
    樓主提出了一個很重要的問題,相信也是許多人的疑惑,也包括我,即不同波長的加權值該如何設定? PL{lYexJ  
    [|oG}'Xz  
    首先就人的眼睛而言,555nm的黃綠光最為敏感。但因歷史原因,表徵玻璃 d{JI] !  
    的折射率以d 線(587.56nm)為主,再加上F及C線後計算Abbe數。因此,對人眼光學儀器而言,至少會考量d,F及C線,當然也可能加上其他波長。現行數位影像由RGB組成,對應人眼有紅綠藍三種錐狀色感細胞。由於綠色對人眼的亮度感強於紅與藍,所以晶片的紅綠藍的感光元素的數量是1:2:1。一個二千萬畫素的像片其實原生的只有一千萬的綠,五百萬的紅及五百萬的藍,其他的是通過內差法而來。設計像機或投影鏡頭時,也常以綠色的e線(486.1nm)為中心波長。 oSD=3DQ;  
    M$%ON>K q  
    選定波長後的下個問題就是各色波長的加權值該如何設定?原則上,敏感度高的波長應該有較高的加權值應是合情合理,問題在定量上該如何決定?一種做法是直接以人感視覺效率函數的相對比例為準。然而,這有些肓點。首先讓我們想想,加權值在光學軟體中的角色為何?以優化而言,它代表不同波長的優化函數貢獻值的倍率。那麼,我們能說人眼的波長亮度比就能等同於優化函數的貢獻比嗎?再者,人感視覺效率函數是以等能白光為準的實驗結果,現實中很難有這種照明的場景。 6E-eD\?I&  
    v#&;z_I+  
    我個人不會從一而終的使用單一組加權數,而是適時調整。例如可能一開始的C:d:F為2:7:1,但優化後發現F的MTF太低了,那就增加一些F的加權值後再優化看看,依此類推。 ~6n|GxR.[  
    A{ T9-f@X  
    是的,圖中的光譜響應曲線是RGB通道的相應刺激值。但它們在紅外居然都有不小的響應,你可能需要在晶片前放一個好的IR Cut濾片,否則近紅外影響太大,色彩不準,很難矯正。另外藍光的曲線也過於侵入中長可見光範圍,和人眼差很多,要小心。樓主可以把三個曲線疊加,得到一個類似人眼視覺效率函數曲線,再決定各波長的加權值。  ~d eS*  
    zPp22  
    另外這RGB並非單一波長,而是各有頻譜。那麼可以建立三組波帶,分別對應RGB。每一波帶根據光譜響應圖建立其不同波長的加權值,然後每次輸入一種波帶,再計算其MTF或其他像質評價值。 s_/@`kd{  
    =o~+R\1ux+  
    總之,我尚未看過放諸四海皆準的波長加權設定方式,因此也沒有答案,以上僅是一些個人心得。 ^3$U[u%q/{  
    离线zebra
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    只看该作者 6楼 发表于: 2023-04-08
    筆誤。e line 是546.1nm。