La définition de l'angle de rayonnement du chef-lieu de l'objectif et la redoutable inadéquation de l'ARC

Inadéquation de l'angle de rayonnement de la lentille et impact sur la qualité de l'image 

The chief ray angle (CRA) of a lens and the chief ray of a sensor affect image quality factors such as color shading and vignetting.

The magnitude of impact from CRA mismatch can be approximated using the Difference of Squares. This is dependent on the sensor's pixel architecture, but is a good first order rule of thumb.

We generally recommend matching CRA within +/-10° if the sensor's CRA is <10°, +/-7° if the sensor's CRA is >10° and <20°, and within +/-4° if the sensor's CRA is >20°. This mismatch tolerance must hold across the entire field of view, so make sure to compare a full plot if the sensor's specification sheet says "non-linear" on it.

Below is an example of problematic CRA mismatch compared to proper mismatch with our CIL340 M12 Lens.

Mauvaise rencontre entre le chef Ray et l'angle de vue

Qu'est-ce que l'angle de rayonnement principal d'une lentille ?

Le rayon principal d'une lentille est le rayon qui passe par le centre du diaphragme d'un système optique.

Si vous regardez une lentille depuis l'espace objet, le rayon principal est le rayon qui traverse l'axe optique au niveau de la pupille d'entrée.

Si vous regardez depuis l'espace image, c'est le rayon au centre de la pupille de sortie.

La cinquième édition de "Optics" de Hecht contient une excellente explication et description à la page 185 d'un système d'imagerie optique général à trois éléments : https://www.pearson.com/en-us/subject-catalog/p/optics/P200000006793/9780137526420 

Rayon principal optique et rayon marginal

Les rayons principaux existent pour chaque point éclairé dans l'espace objet. Voyons ce qu'il en est pour un objectif du "monde réel", notre CIL039.

Lorsque les gens parlent de l'angle du rayon principal, ils se réfèrent généralement au "CRA maximal" qui correspond au champ de vision le plus large d'une combinaison d'objectifs.

Pour comparer avec précision le rayon principal d'un objectif et le rayon principal d'un capteur, vous devez prendre en compte le CRA sur toute la zone utilisable de l'image.

A quoi ressemble physiquement le décalage de l'ARC et pourquoi le décalage de l'ARC est-il plus important à des angles d'ARC élevés ?


Les objectifs à profil bas (TTL court) ont généralement un CRA très élevé, car la performance de la conception optique ne converge pas (n'est pas bonne) si une exigence de CRA faible est imposée à la conception.

Pour aider les fabricants de téléphones cellulaires à obtenir une qualité d'image au niveau du système, les fabricants de capteurs ajustent la conception spatiale des microlentilles sur le capteur afin de compenser le CRA de l'objectif. Cet ajustement des microlentilles n'est généralement disponible que pour les entreprises à fort volume (>10Mpcs/an), de sorte que le reste d'entre nous doit simplement faire de son mieux pour sélectionner la bonne variante de capteur et la lentille correspondante.
 

Dépendance oblique des microlentilles à 25° CRA(CIL023 2,2mm F/2,2)

Dépendance oblique des microlentilles à 15° CRA(CIL039 3,9mm F/2,8)

Correction de l'ombrage des couleurs dû à la non-concordance de l'ARC

CRA mismatch CAN be corrected for in post process, but ONLY in applications with well controlled static illumination such as industrial machine vision for inspection.

When the light sources change, it becomes challenging to compensate. This is due the friendly topic of metamerism. We've seen a major CRA mismatch (20° non-linear mismatch) overcome before in a regular indoor environment, so it is doable to a "good enough" extent. This requires advanced ISP tuning with a calculated pixel-level spectral energy distribution 3DMLUT approach. This in turn will slow down other performance metrics in your camera and/or require more compute, so generally not the best practice to get into this sitatuon.  

Additionally, there are only a handful of leading image quality experts with the requisite knowhow and experience to get to a "good enough" quality with a >15° nonlinear mismatch with a sensor at 33°.  I estimate <50 people in the world and it is near impossible to hire them as they are in high demand at big tech companies. So unless you are fortunate enough to be on a team with one of these experts, we highly advise against venturing down the rabbit hole of thinking you can solve >15° nonlinear CRA mismatch in software: your project will likely have a 6-12 month delay and budget overrun.

Regardless of the approach and expertise there will be more color tuning corner cases that occur with huge CRA mismatch, than when you have a well-matched lens to sensor CRA.

The Take-Away: We suggest Low Linear CRA (~<20°) Lenses/Sensors when Possible.

Otherwise Match the Lens Chief Ray Angle As Closely to the sensor as possible 

Une mauvaise correspondance CRA peut entraîner un ombrage radial des couleurs rouge et vert du centre de l'image jusqu'aux coins.

Cet ombrage dépend des conditions d'éclairage, ce qui rend le réglage de la qualité de l'image extrêmement difficile.

Il s'agit d'un problème courant lorsqu'on essaie de construire une caméra utilisant un capteur "mobile" avec un objectif "industriel" ou vice-versa. Nous avons vu de nombreux projets de démarrage se heurter à ce problème, ce qui a entraîné des dépassements de coûts (> 100 000 dollars) et de délais (> 1 an).

Quelle est votre application ? Nos lentilles couvrent tout le spectre.

Objectif M12 de 6,8 mm à faible distorsion

CIL068-F2.5-M12A650

Objectif M12 de 6,8 mm à faible distorsion

Objectif M12 Fisheye 200°@5,7mm IP67

CIL217-F2.7-M12A650

Objectif M12 Fisheye 200°@5,7mm IP67

Objectif rapide 6mm M12

CIL061-F1.9-M12B650

Objectif rapide 6mm M12

La robotique mobile ?

Trouvez une lentille à faible F# ou à faible distorsion pour optimiser votre vision sur ordinateur.

Vision industrielle ?

Nos objectifs compacts et économiques à monture C sont conçus pour les capteurs à obturateur global de format allant jusqu'à 1,1" ~ 1,2".

25mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL514-F2.8-CMANIR

25mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

35mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL515-F2.8-CMANIR

35mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

50mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL516-F2.8-CMANIR

50mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

Petit objectif M12 de 2,5 mm

CIL825-F2.4-M12ANIR

Petit objectif M12 de 2,5 mm

Objectif M12 sans distorsion de 4,4 mm

CIL043-F3.2-M12B650

Objectif M12 sans distorsion de 4,4 mm

Objectif M12 Fisheye 230°@4.5mm

CIL213-F2.3-M12A660

Objectif M12 Fisheye 230°@4.5mm

Intelligent Everywhere ?

Nos objectifs à faible distorsion avec plusieurs F# peuvent être utilisés pour optimiser la profondeur de champ.

La surveillance ?

Nos objectifs fisheye et à correction IR conviennent aux caméras de sonnette et aux scènes éclairées par des infrarouges actifs.

Objectif M12 Fisheye 200°@6.3mm

CIL219-F2.5-M12IR

Objectif M12 Fisheye 200°@6.3mm

Objectif Fisheye M12 de 186°@5,2mm avec correction IR

CIL239-F2.0-M12A650

Objectif Fisheye M12 de 186°@5,2mm avec correction IR

Objectif M12 6mm à faible distorsion

CIL059-F1.7-M12B650

Objectif M12 6mm à faible distorsion

188°@6.6mm IP67 M12 Fisheye

CIL222-F2.0-M12A650

188°@6.6mm IP67 M12 Fisheye

Objectif 3,2 mm sans distorsion

CIL034-F2.3-M12B650

Objectif 3,2 mm sans distorsion

Objectif rapide 6mm M12

CIL061-F1.9-M12B650

Objectif rapide 6mm M12

Faut-il se salir ?

Nos lentilles IP67 et IP69K conviennent aux applications exposées à l'environnement.

La robotique aérienne ?

Nos minuscules lentilles sont idéales pour éviter les collisions et reconnaître les objets.

Objectif M12 grand format 3,5 mm

CIL334-F2.2-M12C660

Objectif M12 grand format 3,5 mm

Objectif grand angle 3,5 mm M12

CIL335-F1.8-M12A660

Objectif grand angle 3,5 mm M12

Petit objectif M12 de 3,3 mm

CIL036-F2.2-M12A650

Petit objectif M12 de 3,3 mm