介绍一下CRA主光角测试的重要性-电子发烧友网

随着5G时代的到来，物联网、汽车、工业级等众多新领域对新型高阶相机模块的需求日益增长，目前在索尼携手台积电冲刺商机的市场背景下，豪威、安森美等图传感器供应商也加大追单，使得近期不论高/中/低阶CMOS图像传感器元件（CIS）都呈现缺货状态。同时，5G时代的来临也加快了机器视觉检测技术的引入，并逐步代替传统的人工检测方法，因此，模组厂商对于相机镜头在灵敏度、结构设计等方面的制造要求越来越高。

今天，我们来介绍影响镜头模组相对照度的重要因素之一——CRA主光线角度（Chief Ray Angle）。

在相机镜头光学特性参数设定中，由于光线进入各个单像素的角度不一样，因此在每个单像素上表面增加了一个微透镜修正光线角度，使光线垂直进入感光元件表面，这就是芯片CRA的概念，它需要与镜头的CRA保持在一点的偏差范围内。

通常来讲，Sensor的效能与Sensor本身的灵敏度和光线入射的角度有关。而光线入射到Sensor pixel的角度是由Lens的CRA和Sensor的Micro Lens开口布局（Sensor的CRA）共同决定的。

从镜头的传感器一侧，可以聚焦到像素上的光线的最大角度被定义为一个参数，称为主光角（CRA）。对于主光角的一般性定义是：此角度处的像素响应降低为零度角像素响应的80%。

讲完CRA的原理之后，接下来我们介绍一下CRA 主光角测试的重要性。

首先观察这张图，我们可以发现一个事情：Sensor有一个CRA值，也就是Sensor的Micro Lens与光电二极管的位置存在一个水平误差，并不在一条直线上，做成这样的目的是什么呢？

按通常的做法，因为Sensor的Micro Lens与光电二极管之间存在一定的距离，这样做的目的也是为了方便搭配Lens。此外，Lens存在一个CRA值，这在Lens设计的时候就是要考虑的内容，根据Sensor的CRA值进行设计，一般建议Sensor与Lens的CRA角度差控制在±2~3度以内，并不是Lens的CRA值越小越好，而是与Sensor的CRA值越接近越好。

此时应注意：

1. 当Pixel的尺寸越来越小时，即分辨率越高, 边缘的Pixel越容易受到影响；

2. 当CCM的尺寸越来越小时，即Lens的距离变短，CRA的角度影响变大。

镜头CRA与芯片不匹配可能会产生的影响：

- 不能确保可以准确的捕获光子到硅光电二极管中；

- 会导致信噪比(SNR)的降低 (颜色不平衡产生干扰)；

- 图像不清、有雾、反差度低、颜色变淡、景深变小。

CRA 匹配的影响：

- 镜头CRA过小于芯片的CRA时，会出现暗角，芯片边缘受光不足，也就是镜头的阴影Lens Shading；

- 镜头CRA过大于芯片的CRA时，光线会折射到周边的图元pixel上，导致图元间出现干扰，即色彩阴影Color shading，特别是在图像四周更为显著。

CRA作为镜头光学设计环节中的一个不可或缺的指标，它的重要性不言而喻。因此，市场亟需加强对镜头模组产品的测试要求。

面对严苛的市场需求，光焱科技重磅推出智慧终端高阶相机晶片检测仪SG-A设备新产品，该款产品遵循EMVA1288图像传感器与相机光电性能测试标准，根据图像传感器芯片市场需求进行优化升级设计，它具备以下功能特点：

高阶相机晶片检测仪SG-A设备测量参数范围：
- Quantum efficiency
- Overall system gain
- Temporal dark noise
- Signal-to–noise ratio
- Absolute sensitivity threshold
- Saturation capacity
- Dynamic range
- Spatial nonuniformity (DSNU, PRNU)
- Linearity error
- CRA
- Integration
- Calibration