光学镜头基础知识及测试
手机光学基础知识
• e. Blemish 在3100K和5100K两个标准灯光内分别拍摄一张图，判断是否有坏点脏污等在摄像头镜头光学 区域。
• 3.FQC &OQC检查：品质管理部门模拟用户体验对手机摄像头进行拍照等检测发现图片有偏红或偏蓝等现 象。
• b .SFR MAR 在10CM物距条件下，开启camera自动对焦，依据软体演算法，拍出对焦最清楚的一张照片， 然后分析照片上的既定感测区块（由内而外那些黑方块）的SFR解析度，判断清晰度是否在规格内.
• c. OIS_Shift 光学防抖，这有两个不同原理测试防抖的方法，一个是手机固定不动拍摄一张图，然后通过 adb 指令推动VCM让镜头抖动，等镜头恢复正常后，再拍摄一张图，对比前后两张图的差异是否在规格内。
• 1.QT Test ：Camera ping test 用测试软件下adb 指令对摄像头是否连接开机的简单测试。
• BO Test ：
• a .SFR INF在10M物距条件下，开启camera自动对焦，依据软体演算法，拍出对焦最清楚的一张照片， 然后分析照片上的既定感测区块（由内而外那些黑方块）的SFR解析度，判断清晰度是否在规格内.
手机光学基础知识
一、手机摄像头模组器件 二、手机主要测试项目 三、手机摄像头主要不良及原因
一、手机摄像头模组器件
•LTER. • 图像传感器SENSOR • FPC,连接器和周边电子元件 • VCM AF驱动组件
二、手机主要测试项目
• 3.OIS_Shift不良原因：马达焊接不良，驱动IC损坏，镜头被卡住，测试环境不稳定，测试设备及其软体问 题等。
相机镜头光学性能测试与评价考核试卷
B.拍摄含有多种颜色的景物
C.使用专门的色散测试图表
D.观察镜头在不同光线下的表现
14.以下哪些镜头特点适合拍摄人物肖像？（）
A.中长焦距
B.大光圈
C.色散控制良好
D.高分辨率
15.以下哪些因素会影响镜头的对焦速度？（）
A.对焦驱动系统的类型
B.镜头的重量
C.环境温度
D.镜头的焦距
2.所有镜头都会有一定程度的畸变，这是无法避免的。（）
答题括号：________
3.在同一焦距下，使用不同光圈拍摄，景深不会有变化。（）
答题括号：________
4.增倍镜可以增加镜头的焦距，但不会影响光圈值。（）
答题括号：________
5.镜头的自动对焦速度与镜头的焦距无关。（）
答题括号：________
D. in
5.光学性能测试中，MTF测试主要用于评估镜头的什么性能？（）
A.分辨率
B.对比度
C.畸变
D.光晕
6.下列哪种现象会使镜头成像产生色差？（）
A.镜片材质不均匀
B.光线经过光圈
C.镜头温度变化
D.镜头受到震动
7.以下哪种镜头特点可以提供更大的景深？（）
A.小光圈
B.大光圈
C.短焦距
D.长焦距
4.请结合实际拍摄经验，讨论在低光环境下，如何通过调整相机和镜头的设置来获得满意的照片效果。
答题括号：______________________________
（以上为题目内容，答案需考生根据自身知识和经验进行阐述。）
标准答案
一、单项选择题
1. B
2. C
3. C
4. A
5. A
光学镜头基础知识
CCD和CMOS的特性对比CCD也有两种：全帧(full frame)的和隔行(interline)的。
这两种CCD的性能区别非常大。
总的来说，全帧的CCD性能最好。
其次是隔行的CCD。
CMOS的综合性能最差。
full frame CCD最突出的优势是分辨率和动态范围。
最弱的地方就是贵，耗电。
CMOS最差的地方是分辨率，动态范围和噪声。
优势就是便宜，省电。
interline CCD比CMOS强的地方在于噪声。
总的来说，两种CCD的颜色还原都比CMOS强。
现在一般的消费级数码相机，在宣传上都不说是Full frame CCD还是Interline CCD。
当然多数都是后者。
专业级的数码相机，肯定是前者。
所以，Full frame CCD 和Interline CCD间的区别，都存在于专业级数码相机和消费级机之间。
当然，专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的好处更突出。
光学镜头基础知识光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。
另外争取选折合适的镜头，降低机器视觉系统成本，才是产业兴旺发达的唯一出路。
光学镜头规格繁多，有时不免头晕。
光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。
根据我们使用的经验，俄罗斯的光学镜头很便宜。
结构上分1固定光圈定焦镜头简单。
镜头只有一个可以手动调整的对焦调整环，左右旋转该环可使成像在CCD 靶面上的图像最清晰。
没有光圈调整环，光圈不能调整，进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变，只能通过改变视场的光照度来调整。
结构简单，价格便宜。
2手动光圈定焦镜头手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，光圈范围一般从F1.2 或F1.4到全关闭，能方便地适应被被摄现场地光照度，光圈调整是通过手动人为进行的。
光学镜头基础知识
CCD和CMOS的特性对比CCD也有两种：全帧(full frame)的和隔行(interline)的。
这两种CCD的性能区别非常大。
总的来说，全帧的CCD性能最好。
其次是隔行的CCD。
CMOS的综合性能最差。
full frame CCD最突出的优势是分辨率和动态范围。
最弱的地方就是贵，耗电。
CMOS最差的地方是分辨率，动态范围和噪声。
优势就是便宜，省电。
interline CCD比CMOS强的地方在于噪声。
总的来说，两种CCD的颜色还原都比CMOS强。
现在一般的消费级数码相机，在宣传上都不说是Full frame CCD还是Interline CCD。
当然多数都是后者。
专业级的数码相机，肯定是前者。
所以，Full frame CCD 和Interline CCD间的区别，都存在于专业级数码相机和消费级机之间。
当然，专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的好处更突出。
光学镜头基础知识光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。
另外争取选折合适的镜头，降低机器视觉系统成本，才是产业兴旺发达的唯一出路。
光学镜头规格繁多，有时不免头晕。
光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。
根据我们使用的经验，俄罗斯的光学镜头很便宜。
结构上分1固定光圈定焦镜头简单。
镜头只有一个可以手动调整的对焦调整环，左右旋转该环可使成像在CCD 靶面上的图像最清晰。
没有光圈调整环，光圈不能调整，进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变，只能通过改变视场的光照度来调整。
结构简单，价格便宜。
2手动光圈定焦镜头手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，光圈范围一般从F1.2 或F1.4到全关闭，能方便地适应被被摄现场地光照度，光圈调整是通过手动人为进行的。
光学镜头基础知识及测试
镜头 孔径光阑 光阑 视场光阑 消杂光光阑
消除杂光
Rev PA1
6/15/2008
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Confidential
镜头的分类
• 焦距：广角镜头、标准镜头、长焦镜头； • 调焦方式：手动调焦、自动调焦；变焦倍 数分2、6、10、20倍变焦等； • 光圈：手动光圈、自动光圈。
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6/15/2008
• C型和CS型，均是国际标准接口，其旋合 长度、制造精度、靠面尺寸及后截距公差 均应符合相关要求。C型接口的后截距为 17.526mm，CS型接口的后截距为 12.526mm。
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镜头的性能指标
•
Confidential
•
一、焦距 f ：（1）对同同一目标成像时，镜头的焦 距越大，所成的像就越大 （2）焦距还直接与镜头 的视场有关，短焦距镜头具有较大的视场，长焦距 f' 镜头具有较小的视场。 当物体无限远时，关系式 y ' f ' tg 。 为： ' 二、相对孔径：D/f 表示。对相机镜头的分辨率、 相面照度构成直接影响。光学镜头的外境筒上，刻 有F数或者光圈数，相对孔径的倒数。
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Camera lens system
•
• •
相机的镜头类似于人眼的晶状体。没有晶状体，人眼看 不到任何物体，没有镜头，相机无法输出清晰的图像。 成像视觉中，镜头作用：将成像目标聚焦在图像传感器 的光敏面上。镜头质量直接影响相机的整体性能。 Lens are camera’s eyes, They preprocess the light which will reach the camera sensor and make a clear image on the sensor. The system usually includes several lens components aims to make a better image.
镜头设计光学知识点归纳
镜头设计光学知识点归纳镜头设计是摄影领域中至关重要的一环，决定了成像效果的质量和特点。
在镜头设计过程中，有许多光学知识点需要掌握和应用。
本文将对镜头设计中的一些重要光学知识点进行归纳和总结，以帮助读者更好地理解与应用。
1. 焦距和焦平面焦距是衡量镜头光学性能的一个重要指标。
它决定了摄影中的景深、视角和透视效果。
焦距较小的镜头具有广阔的视角和深景深，而焦距较大的镜头则具有较窄的视角和浅景深。
焦平面是镜头的聚焦面，图像在焦平面上才能获得最佳清晰度。
2. 光圈和景深光圈是控制镜头进光量的装置，也决定了景深的大小。
较小的光圈（大F值）能够提供较大的景深，使得前后景物都能得到清晰呈现；而较大的光圈（小F值）能够提供较小的景深，使得主体能够突出而背景模糊。
3. 畸变和色差畸变是指图像中直线变形的现象，分为桶形畸变和枕形畸变。
合理的镜头设计可以减小或消除畸变现象，使得图像更接近真实。
色差是指不同波长的光聚焦位置不同，导致彩色图像出现边缘色差的现象。
镜头设计师需要考虑使用适当的光学元件来校正色差，以获得更准确的颜色再现性。
4. 散焦和散光散焦是指镜头在不同焦距下图像的聚焦点出现位移的现象。
通过对散焦现象的控制，可以实现镜头的多焦点调整和变焦功能。
散光是指聚光点周围图像发散开来的现象，镜头设计中需要注意合理控制散光现象以获得更锐利的图像。
5. 渐晕和反射渐晕是指镜头中心光亮度高于边缘的现象，造成边缘图像暗淡。
反射是指镜头在强光照射下由于光线反射而产生的干扰，降低了图像的对比度和细节。
良好的镜头设计需要有效减小渐晕和反射现象，提高图像的质量和清晰度。
6. 变形和变焦变形是指图像在成像过程中出现的形变现象，包括桶形变形和枕形变形。
变焦是指通过调整镜头的焦距来改变视角和远近比例的能力。
合理的镜头设计需要控制变形，并保证变焦过程中图像的质量和清晰度。
7. 倍率和接触角倍率是指镜头实际焦距与标准焦距之间的比值，决定了图像的放大程度。
镜头基础知识和知识点总结
镜头基础知识和知识点总结镜头基础知识和知识点总结一、引言镜头作为摄影器材中至关重要的一部分，对照片质量和效果的产生起着决定性的作用。
了解镜头的基础知识和知识点，不仅有助于我们选择适合的镜头进行拍摄，还可以更好地理解照片的构图和质量问题。
本文将从镜头的构造、分类、光学原理以及一些实用的知识点等方面进行总结和介绍。
二、镜头的构造1. 玻璃光学元件镜头的构造主要由玻璃光学元件组成，包括透镜和反射镜等。
透镜分为凸透镜和凹透镜，通过调整透镜的位置和组合方式，可以改变光线的折射和聚焦效果。
2. 光圈光圈是镜头中具有可变直径的孔径，在光线通过后，可以调整光圈的大小，从而控制进入相机传感器的光量。
光圈的大小直接影响到照片的景深和光线的明暗。
3. 对焦机构对焦机构是镜头中用来调节镜头与被摄物体之间的距离，从而使被摄物体保持清晰的部分。
现代镜头的对焦机构通常由电机和多个对焦组件组成，以实现快速、准确的对焦。
三、镜头的分类1. 按焦距分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头广角镜头一般具有小于50mm的焦距，适用于拍摄广角景物，能够呈现出宽广的景深和视角。
标准镜头一般为50mm，是最接近人眼视角的镜头。
长焦镜头超过50mm，适合远距离或需要放大物体的拍摄。
2. 按功能分为定焦镜头和变焦镜头定焦镜头焦距固定，无法调节，但一般具有更好的成像质量和透光性能。
变焦镜头可以根据需要调整焦距，适合拍摄需要不同视角的场景。
3. 按反射系统分为单反镜头和无反镜头单反镜头为配合单反相机设计的镜头，通过反光板和五棱镜将图像引导至取景器中观察。
无反镜头为适配无反相机的镜头，直接将图像传导至相机的电子取景器或显示屏中。
四、光学原理1. 焦点和景深焦点是指光线通过透镜后汇聚在传感器上的位置，决定了被摄物体的清晰与否。
景深则是指摄影中被认为是清晰的范围，包括近景和远景。
焦点和景深的关系是，当焦点调整到一定位置时，会带来不同的景深效果。
2. 色差和畸变色差是指透镜在不同颜色的光线传播中产生的偏差，造成照片中出现色彩偏移现象。
认识镜头知识点总结图
认识镜头知识点总结图一、镜头的构成1.透镜系统透镜是镜头的核心部件，它决定了镜头的成像质量。
不同的透镜构型和镜片材质会影响到成像的清晰度、色彩还原、边缘光晕等性能。
在摄影镜头中，常见的透镜系统有单片透镜、双高透镜、高折射率透镜、非球面透镜等不同构型。
2.光圈系统光圈是控制镜头透过光线的大小的部件，它决定了光线的通量和景深。
光圈的大小不仅影响了照片的曝光量，还直接影响了照片的前景和背景的清晰度。
3.快门系统快门是在摄影过程中控制光线进入感光芯片或底片时间的装置，它能够控制曝光时间。
不同的快门速度可以捕捉到不同程度的运动轨迹，可以用来拍摄运动拍摄、追焦拍摄等不同场景。
二、镜头的参数1.焦距焦距是用来衡量镜头能够捕捉到的景深范围的参数，它决定了拍摄画面的视角和远近感。
常见的焦距有超广角镜头、广角镜头、标准镜头、中长焦镜头、长焦镜头等不同种类。
2.最大光圈最大光圈是指镜头能够透过的最大光线通量，它决定了镜头的透光能力和景深范围。
常见的最大光圈有F1.4、F2.8、F4、F5.6等不同等级，光圈越大，景深范围越宽，能够在光线较暗的环境下拍摄清晰的照片。
3.最近对焦距离最近对焦距离是指镜头能够对焦的最短距离，它决定了镜头的近拍能力。
不同的镜头最近对焦距离不同，能够满足摄影师的不同需求。
三、镜头的分类1.定焦镜头定焦镜头是指镜头的焦距是固定的，不能进行变焦调节。
它的设计简单、成像质量较高，能够制造出较为均匀的成像效果，常见的定焦镜头有50mm定焦、85mm定焦、105mm微距定焦等。
2.变焦镜头变焦镜头是指镜头的焦距可以进行调节，能够满足拍摄不同远近的场景。
变焦镜头有较大的灵活性，能够快速调整拍摄画面的大小和远近感，常见的变焦镜头有24-70mm变焦、70-200mm变焦、18-135mm变焦等。
3.特殊镜头特殊镜头是指根据特定的拍摄需求而设计的专用镜头，能够拍摄出特殊效果的成像。
常见的特殊镜头有鱼眼镜头、微距镜头、长焦镜头、逆转镜头等，它们能够满足摄影师的不同需求。
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Camera
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主要内容
• 光学镜头基础知识 • CCD&CMOS性能对比 • 相机成像质量主要评测参数 • 测试卡 • 图像分析软件 • 实验方法 • 干涉衍射三原色散射几种现象
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自动对焦
• 相机自动对焦是一个复杂的光电一体化的 过程，简单说其基本原理是将物体反射的 光被传感器CCD接受，通过处理器处理， 带动电动对焦装置进行对焦。
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自动对焦
• 由物镜L、分光棱镜P、线阵图像传感器 CCDA和 CCDB、CCD驱动器、信号处理电路、步时电机及 驱动电路构成。两个CCD分别放在焦平面的前部 （A点）和后部（B点），与焦平面相距一个小间 隔 。分光棱镜使同一视场的光分离，分别被两 个CCD接收。当两路CCD信号中的高频成分相等 时，表示对焦，不等表示离焦。同时，根据两路 CCD高频分量大小，可判断是前离焦或后离焦。
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1.镜头光圈
'
F • 光圈表示：通过开口大小控制曝光量， f / D 焦距与光束直径的比值，也称为F数（光圈 系数），越小越好。例如：一只 f 50mm 的 镜头，最大光孔直径为25mm时，该镜头 的相对孔径为1：2，即 F 2 。 定焦镜头的F数已经标准化。目前常用的为： F=1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22,32等。
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自动光圈控制
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3、应用
• 外部环境光照度存在较大变化时，采用自 动光圈镜头；光照度基本恒定时，采用手 动光圈镜头。增加光圈的级数，可以获得 更为理想的曝光量。例如：在2.8与4之间 增加F数为3.5一档，即前一档的入射光通 量是后一档的1.5倍。
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变焦镜头
• 通过镜头镜片之间相互移动，使镜头焦距 可在一定范围内连续变化，从而在无需改 变镜头的条件下，相机既可以获得目标的 全景象，又可获得局部像。变焦范围有6、 8、10、12、16、20、50倍等。 •
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镜头 孔径光阑 光阑 视场光阑 消杂光光阑
消除杂光
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镜头的分类
• 焦距：广角镜头、标准镜头、长焦镜头； • 调焦方式：手动调焦、自动调焦；变焦倍 数分2、6、10、20倍变焦等； • 光圈：手动光圈、自动光圈。
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光学变焦VS数码变焦
• 光学变焦：通过移动镜头内部镜片来改变镜头焦距的长短。 • 数字变焦也称数码变焦（Digital Zoom），是通过相机 内的处理器，把图片内的每个象素面积增大，从而达到放 大目的。如同用图像处理软件把图片的面积改大，只是程 序在相机内进行，把原来CCD影像感应器上的一部份像素 使用“插值”处理手段做放大,将CCD影像感应器上的像 素用插值算法将画面放大到整个画面。 通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一 定程度的下降 。数码相机的数码变焦一般在6倍左右，摄 像机的数码变焦在44倍-600倍左右，实际使用中有40倍 就足够了。因为太大的数码变焦会使图像严重受损，有时 候甚至因为放大倍数太高，而分不清所拍摄的画面。
• C型和CS型，均是国际标准接口，其旋合 长度、制造精度、靠面尺寸及后截距公差 均应符合相关要求。C型接口的后截距为 17.526mm，CS型接口的后截距为 12.526mm。
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镜头的性能指标
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一、焦距 f ：（1）对同同一目标成像时，镜头的焦 距越大，所成的像就越大 （2）焦距还直接与镜头 的视场有关，短焦距镜头具有较大的视场，长焦距 f' 镜头具有较小的视场。 当物体无限远时，关系式 y ' f ' tg 。 为： ' 二、相对孔径：D/f 表示。对相机镜头的分辨率、 相面照度构成直接影响。光学镜头的外境筒上，刻 有F数或者光圈数，相对孔径的倒数。
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自动对焦系统原理框图
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Z:离焦量 V：高频电压有效值 O：焦平面位置
VA=VB,实现了 对焦（Z=0)
VA VB VT
由于系统噪声 及CCD性能差异， 严格对焦很困难，实际 选择一个阈值 VT ,当 VA VB VT 时,认为 已经对焦。
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自动对焦
• 具备以下三点特性 1.以某种方式自动判断拍摄者所拍摄的主 体； 2.以某种方式测量被摄主体与相机感光元 件之间的距离； 3.驱动马达将镜头的对焦装置推到与之相 应的距离刻度。
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Camera lens system
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相机的镜头类似于人眼的晶状体。没有晶状体，人眼看 不到任何物体，没有镜头，相机无法输出清晰的图像。 成像视觉中，镜头作用：将成像目标聚焦在图像传感器 的光敏面上。镜头质量直接影响相机的整体性能。 Lens are camera’s eyes, They preprocess the light which will reach the camera sensor and make a clear image on the sensor. The system usually includes several lens components aims to make a better image.
Camera block diagram:
1.Lens system镜头 2.Motor (control the position of Lens)控 制驱动系统 3. Sensor: CMOS or CCD type图像传感器 4. DSP: Digital Signal Processing数字信号 处理
Rev PA1
6/15/2008
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镜头基本结构
正透镜 透镜 负透镜 特性（色差、色散等）相反，配合使用， 矫正像差及各类失真。变焦镜头既要保 证焦距在较大范围内可调，又要保证成 像在光敏面上，因此由多组正负透镜组 成。 普通镜头都有光圈调节环，调节环转动 时带动镜头内的黑色叶片以光轴为中心 伸缩运动，为可变孔径光阑 决定成像面大小
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Confidential
变焦镜头VS定焦镜头
• 对于变焦镜头，倍数越大，所需要的透镜组越多， 制造工艺越复杂。我们知道，光线达到透镜表面 之后会有一部分光穿过透镜被折射过去，另一部 分光被反射回去。由于透镜组增多，被透镜反射 的光就越多，经过透镜折射然后到达底片上的有 效成像光就越少。并且由于透镜间光线的反复折 射互相叠加干涉，也会使成像质量下降。
Rev PA1 6/15/2008 25
Confidential
1、 SNR& Uniformity
一、信噪比直接体现了图像传感器的噪声和 暗电流水平 。 二、反映数码相机成像系统各个光敏元之间 输出信号的差别。它是一项评价相机成像 系统的光学成像部分和图像传感器芯片上 各个光敏元响应度以及后期信号处理电路 的综合技术指标。
Rev PA1 6/15/2008 23
Confidential
CCD&CMOS
• 一、成像过程。原理相同，只是读取过程不同：CMOS图像
传感器经光电转换后直接产生电流（电压）信号，以类似 DRAM的方式读出信号，工作时仅需单一工作电压供电； CCD以电荷包的形式进行存储及转移，其信号的读取需要多 路外部驱动脉冲机电源的支持，系统电路复杂。 • 二、集成性。CMOS图像传感器可将光敏元阵列、信号读取 电路、A/D转换电路、图像信号处理电路及控制器等集成在 一个芯片上，易于实现单芯片的成像系统；由于和CMOS工 艺不兼容，CCD难以将时序发生器、驱动电路及信号处理电 路等集成在同一芯片上。要有3-5个芯片来实现这些功能，使 系统体积重量增大，不利于系统的微型化。 • 三、噪声。CMOS集成度高，各原件、电路之间距离很近， 干扰严重，噪声对图像质量影响大；CCD技术较成熟，PN结 或二氧化硅隔离层隔离噪声，成像质量好。 • 四、功耗。CMOS只需一路电源供电(3-5V),功耗仅为CCD 的1/10，CCD需要3路以上电源来满足特殊时钟驱动的需要， 功耗大。
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组成
调焦组：通过小范围的轴向移动，实现镜头的聚焦调整。
• 变倍组、补偿组、固定组等构成
变倍组：通过轴向移动，实现焦距连续可调。 变焦 镜头
补偿组：变倍组移动调焦时，成像面随之变化，随补偿组进行 相应的移动，使成像面保持在图像传感器的光敏面上。
后固定组：保证有一定的装座距离。