HDV摄像机的光学问题

    目前,索尼、松下、佳能与JVC四家摄像机制造商均推出了面向业务与个人的便携式高清摄录一体机，它们的共同特点是应用了1/3英寸甚至更小规格的图像传感器，国外称之为Small-Format(小格式)。

    在固态图像传感器普及之前，电视摄像机中的这一角色是由摄像管来扮演的。然而，摄像管的靶面上，只有位于中央的部分区域是可以感光的，固态图像传感器沿袭了与摄像管相似的规格标识方法。例如，2/3英寸固态传感器与2/3英寸摄像管的有效感光区域的对角线长度一致，均为11毫米。1/3英寸传感器的有效感光区域的对角线长度为6毫米。

    固态传感器的小型化可以带动摄像机整机体积的减小与质量的降低。然而，由于固态传感器的小格式高清摄录一体机应运而生，但是一些光学问题也随之而生。

    1/3英寸规格传感器在标清摄像机领域取得了成功，在此基础上，应用1/3英寸或更小传感器的小格式高清摄录一体机应运而生，但是一些光学问题也随之而生。

    视角传感器的小型化引起了视角的变化，为了实现与较大尺寸成像系统近似的视角，各厂家都设计了焦距较短的镜头来与小格传感器相配合，例如，松下小格式高清摄录一体机AG-HVX200采用了解13倍变焦镜头，广角端焦距为4.2毫米，产生的视角相当于2/3英寸系统在7.7毫米处的视角，与很多2/3英寸电视镜头（如安琴26X7.8，佳能21X7.5与富士能22X7.8等）的焦距相吻合。

    灵敏度在相同工艺水平下，固态传感器的灵敏度取决于单个像素的面积，例职，像素数量相同的1/3英寸与2/3英寸传感器相比，前者的单个像素面积约为后都的29.8%。另一个影响灵敏度的因素为微透镜，微透镜可将尽量多的光线汇聚到像素内的有效感光面积内，但微透镜的效率在光线垂直传感器入射时达到最高，换言之，虽然1/3英寸系统在f/14.7光圈下可提供与2/3英寸系统在f/8光圈下相同的通光量，但前都在f/1.8光圈下的性能一定无法与后者在f/3.3光圈下的性能相比。

    景深与物距，光圈，焦距和弥散圆有关。当物距远大于镜头焦距时，可近似认为景深与传感器尺寸成反比。例如，2/3英寸系统在焦距为8毫米，光圈为f/1.8时得到的景深与1/3英寸系统在焦距为4.4毫米，光圈为f/1.0时得到的景深相同，但目前并没有符合此规格的镜头。换言之，小格式摄像机更容易得到较大的景深。

    衍射影响下的对比度与清晰度光线能过镜头会产生衍射，光圈越小，衍射现像越严重。对于配备1080行传感器小格式高清摄像机来说，从f/1.8开始逐步缩小光圈，630纳米的红色光谱的对比度下降，到光圈缩小到f/3.5后，该波长红光的清晰度开始下降，即系统不能分辨出1080条扫描线。

    镜头特性所有的光学镜头都存在色差，一般通过多片镜片来进行校正。但某些内嵌镜头的小格式高清摄录一体机整机的长度还不及一支2/3英寸独立高清镜头，因此，这些内置镜头无法进行完美的光学校正。另外，包括几何失真和眩光在内的现象都会随学圈增大而变得严重，所以要尽量使用较小的光圈，同时又不能过小，以避免衍射对对比度与清晰度的影响。

    机械与电子技术的进步使得成本低廉，体积小巧和小格式高清摄录一体机成为可能，但是光学镜头的设计与制造却没有取得如此大的突破。因此，与较大格式系统相比，小格式高清摄录一体机通常面临视角较小，灵敏度较低，景深较大，易受衍射影响，镜头质量不够高等问题。