低照度镜头波长权重设计

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的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）。

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：

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！

举例如下：
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[attachment=116555]
想请教问题如下：
[attachment=116556]

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？
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？
3）是否还有其他权重设计思路？

zebra	2023-03-03 19:17
題外話。 q$K~BgFzpZ 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。

脚印	2023-03-06 09:28
zebra:題外話。 {W-PYHZ; 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) I++!F,pB L%"&_v#a^ 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

平常心	2023-03-08 22:23
都设为1可以吧

谭健	2023-03-10 08:20
学习了解中呢？ te1lUQ

zebra

2023-04-08 21:15

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) q+SDJ?v

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？

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
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。

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。

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。

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。

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。

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。

zebra	2023-04-08 23:37
筆誤。e line 是546.1nm。

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