光學(xué)鏡頭簡介
光學(xué)鏡頭廣義上講指有多片光學(xué)元件（一般指透鏡）組成的、對光線有收集能力的光學(xué)裝置；狹義上講指由多片透鏡組成的成像物鏡，如數(shù)碼相機鏡頭等。本公司從事軍用特種光學(xué)鏡頭、民用光學(xué)鏡頭的研發(fā)和生產(chǎn)，軍用特種鏡頭用于空間觀測、航天工程、軍艦、導(dǎo)彈、雷達、無人飛機等航天及軍事裝備中，可應(yīng)用在機載、艦載、車載等多種場合，用于識別、跟蹤和鎖定目標(biāo)。民用高清鏡頭廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化生產(chǎn)、平安城市與智慧城市等各個領(lǐng)域。具有體積小、重量輕、操作簡便、穩(wěn)定可靠、環(huán)境適應(yīng)力強等特點。
光學(xué)鏡頭分類方法很多，從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場大小分有廣角、標(biāo)準(zhǔn)，遠攝鏡頭；結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。為了便于識別和客戶定制，本公司鏡頭一般按照其特點和應(yīng)用領(lǐng)域分為定焦鏡頭、變焦鏡頭、星敏鏡頭、高溫鏡頭、紅外鏡頭、投影鏡頭、高速鏡頭、魚眼鏡頭、遠心鏡頭、特種鏡頭幾大類：
（1）定焦鏡頭
定焦鏡頭，顧名思義，定焦鏡頭沒有變焦功能，只有一個焦距。
在數(shù)碼相機領(lǐng)域，定焦鏡頭相對于變焦機器的最大好處就是對焦速度快，成像質(zhì)量穩(wěn)定，不少擁有定焦鏡頭的數(shù)碼相機所拍攝的運動物體圖像清晰而穩(wěn)定，對焦非常準(zhǔn)確，畫面細膩，顆粒感非常輕微，測光也比較準(zhǔn)確。
在光學(xué)遙感領(lǐng)域，定焦鏡頭主要應(yīng)用在平臺高度穩(wěn)定、相對無窮遠目標(biāo)的成像。
定焦鏡頭的主要優(yōu)點是設(shè)計簡單、成本較低、對焦速度快、成像質(zhì)量穩(wěn)定；缺點顯而易見，沒有焦距調(diào)節(jié)功能。
（2）變焦鏡頭
變焦鏡頭是相對于定焦鏡頭而言的，指在一定范圍內(nèi)可以變換焦距、從而得到不同寬窄的視場角，不同大小的影象和不同景物范圍的鏡頭。
在數(shù)碼相機領(lǐng)域，變焦鏡頭最大的特點，或者說它最大的價值，還是在于它實現(xiàn)了鏡頭焦距可按攝影者意愿變換的功能。與變焦鏡頭固定焦距鏡頭不同，變焦距鏡頭并不是依靠快速更換鏡頭來實現(xiàn)鏡頭焦距變換的，而是通過推拉或旋轉(zhuǎn)鏡頭的變焦環(huán)來實現(xiàn)鏡頭焦距變換的，在鏡頭變焦范圍內(nèi)，焦距可無級變換，即變焦范圍內(nèi)的任何焦距都能用來攝影，這就為實現(xiàn)構(gòu)圖的多樣化創(chuàng)造了條件。
在光學(xué)遙感領(lǐng)域，變焦鏡頭一方面與數(shù)碼領(lǐng)域類似用于獲取不同視場角、不同分辨率的目標(biāo)圖像，另一方面用于補償光學(xué)鏡頭的離焦。
變焦鏡頭的主要優(yōu)點是具有焦距調(diào)節(jié)功能，缺點是價格昂貴、體積大、在任何確定的焦距下，其成像往往都不如最好的定焦鏡頭成像清晰。
（3）星敏鏡頭
星敏鏡頭是星敏感器前置光學(xué)系統(tǒng)的簡稱，因其一般都為折射式系統(tǒng)，簡稱“星敏鏡頭”。
星敏感器是航天器姿態(tài)敏感器中最精確的敏感器，其精度比太陽敏感器高一個數(shù)量級，比紅外地平儀高兩個數(shù)量級，可達到角秒量級。星敏鏡頭為定焦鏡頭的一種，其區(qū)別于一般定焦鏡頭的顯著特點是F數(shù)小、透過率高、畸變小、能量集中度高、雜散光抑制能力強、重量體積小等優(yōu)點，但價格較昂貴。
（4）高溫鏡頭
在電力、化工、建材、鋼鐵、環(huán)保等用到高溫窯爐的領(lǐng)域，高溫鏡頭是監(jiān)視火焰燃燒、燃料添加、內(nèi)壁損傷及溫度分布必需的特殊監(jiān)控設(shè)備。高溫鏡頭的特點是：
1)外形細長——窯爐通產(chǎn)是密封的，爐壁有一定厚度，開孔應(yīng)盡量小。
2)前置針孔——鏡頭對于爐內(nèi)盡可能小的暴露面積，以減小熱輻射與灰塵進入鏡頭。
3)前端保護——用耐高溫、耐輻射光學(xué)窗口保護整個鏡頭。
4)數(shù)值孔徑較小——觀察對象為燃燒的火焰，輻射光強度很大，圖像接收CCD靈敏度高、易飽和。
5)視場較大 ——爐體尺寸大，希望看到爐膛整體。
6)空間分辨率較低 ——觀察的目標(biāo)較大，不注重細節(jié)。
高溫鏡頭一般為定焦鏡頭，為了適應(yīng)不同燃燒程度的火焰，一般需要設(shè)置可變光闌、濾光片、衰減器等，以防止CCD飽和。強迫風(fēng)冷和水冷是高溫鏡頭最常用的兩種冷卻方式。
（5）紅外鏡頭
在光譜中波長自0.76μm至400μm的一段稱為紅外線，紅外線是不可見光線。按照工作波段的不同，紅外鏡頭可分為近紅外鏡頭、短波紅外鏡頭、中波紅外鏡頭和長波紅外鏡頭。
近紅外鏡頭工作波段為0.76μm～1.0μm，短波紅外鏡頭工作波段為1.0μm～2.5μm，中波紅外鏡頭工作波段為3.0μm～5.0μm，長波紅外鏡頭工作波段為8.0μm～12.0μm。
紅外鏡頭與普通鏡頭的區(qū)別主要在材料選擇和雜光抑制兩方面：
1)材料選擇——近紅外、短波紅外鏡頭光學(xué)材料選擇相對較多，而中、長波紅外鏡頭一般都必須選用硅（Si）、鍺（Ge）等特殊材料，價格也相對較貴。
2)雜光抑制——工作于紅外波段的鏡頭（特別是中長波紅外），由于材料自身發(fā)射率的影響，常見的可見波段鏡頭的雜光抑制措施已經(jīng)失效，需要采用冷光闌等特殊雜光抑制措施以降低背景噪聲的影響。
此外，對于監(jiān)控用的紅外鏡頭，有時還須紅外照明光源的輔助，以提高監(jiān)視圖像的清晰度。
（6）投影鏡頭
投影鏡頭時投影機的重要組成部分，是投影機光路中的最后一個環(huán)節(jié)，鏡頭的好壞直接決定著投影機的性能、品質(zhì)和價格。
投影鏡頭的主要技術(shù)指標(biāo)有光圈（f）、焦距（F）、視場角（2ω）：
1)光圈（f值）
光圈是投影鏡頭的重要技術(shù)指標(biāo)，通常用f值表示，光圈的大小與f值成反比。f值的大小表征投影鏡頭的通光率，f越小，光圈越大，投影鏡頭的通光率越高，投影影像的亮度越高。
任何兩只鏡頭，只要它們的f值相同，那么它們所傳送的光量就是完全一樣的，不一定投影機鏡頭大，它的f值就大，它是和鏡頭的焦距有密切關(guān)系的。
此外，亮度一樣的投影機產(chǎn)品，光圈大的投影機產(chǎn)品，其燈的功率一定要小于光圈小的投影機產(chǎn)品，節(jié)能降耗表現(xiàn)也更卓越。
2)焦距（F）
焦距用F值來表示，通常從50mm～210mm，分為短焦、標(biāo)準(zhǔn)和長焦，還有超短和超長焦的。焦距決定了打滿預(yù)定尺寸時投影機與影幕的距離，焦距越短，投影機與影幕的距離就越近，反之就越遠。如果要在短距離投射大畫面就需要選擇短焦鏡頭的投影機，反之則需要選擇長焦鏡頭。
此外，為了適應(yīng)不同圖像尺寸的大小及相應(yīng)的投影距離要求，高端大型投影機需要使用不同焦距的投影鏡頭，此時可以采用手動更換定焦投影鏡頭或者配置變焦投影鏡頭兩種方法實現(xiàn)。顯然，變焦投影鏡頭價格會昂貴很多。
3)視場角（2ω）
視場角2ω是投影鏡頭的另一個技術(shù)指標(biāo)，決定投影鏡頭的投影范圍。當(dāng)投影屏幕尺寸一定時，投影鏡頭的視場與焦距有關(guān)，焦距越短，視場角越大。投影鏡頭視場角的大小不但對成像質(zhì)量有影響，而且對照度分布也有作用。在可能的條件下，投影鏡頭視場角越小越好，一般在不應(yīng)大于10°。
此外，投影鏡頭對畸變要求嚴格校正，一般要求在0.1%以內(nèi)；放大率誤差一般為被檢測尺寸的0.05%～0.1%，且多采用遠心光路，以消除離焦產(chǎn)生的視差。
（7）高速鏡頭
高速鏡頭又稱大口徑鏡頭，有效口徑超過1:2的攝影鏡頭。高速鏡頭在光圈開到最大時，比普通鏡頭透光力強，拍攝速度比較高。其主要用途有兩個方面：
1)能在暗光時使用較高速度拍攝，特別易于抓取較弱光線下的動體。
2)開大光圈可以達到比普通鏡頭更淺的景深，產(chǎn)生特殊造型效果。
（8）魚眼鏡頭
魚眼鏡頭是一種焦距為16mm或更短的并且視角接近或等于180°。 它是一種極端的廣角鏡頭，“魚眼鏡頭”是它的俗稱。為使鏡頭達到最大的攝影視角，這種攝影鏡頭的前鏡片直徑很短且呈拋物狀向鏡頭前部凸出，與魚的眼睛頗為相似，“魚眼鏡頭”因此而得名。魚眼鏡頭屬于超廣角鏡頭中的一種特殊鏡頭，它的視角力求達到或超出人眼所能看到的范圍。因此，魚眼鏡頭與人們眼中的真實世界的景象存在很大的差別，因為我們在實際生活中看見的景物是有規(guī)則的固定形態(tài)，而通過魚眼鏡頭產(chǎn)生的畫面效果則超出了這一范疇。
由于魚眼鏡頭是由許多光學(xué)鏡片組成的，需精密成型和裝配，故其價格非常昂貴。
（9）遠心鏡頭
21世紀初，隨著機器視覺系統(tǒng)在精密檢測領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，普通工業(yè)鏡頭難以滿足檢測要求，為彌補普通鏡頭應(yīng)用之不足，適應(yīng)精密檢測需求，遠心鏡頭應(yīng)運而生。
遠心鏡頭設(shè)計目的就是消除由于被測物體（或CCD芯片）離鏡頭距離的遠近不一致，造成放大倍率不一樣。根據(jù)遠心鏡頭分類設(shè)計原理分別為：
1)物方遠心鏡頭
物方遠心鏡頭是將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的像方焦平面上，當(dāng)孔徑光闌放在像方焦平面上時，即使物距發(fā)生改變，像距也發(fā)生改變，但像高并沒有發(fā)生改變，即測得的物體尺寸不會變化。 物方遠心鏡頭用于工業(yè)精密測量，畸變極小。高性能的可以達到無畸變。
2)像方遠心鏡頭
像方遠心鏡頭，通過在物方焦平面上放置孔徑光闌，使像方主光線平行于光軸，從而雖然CCD芯片的安裝位置有改變，在CCD芯片上投影成像大小不變。
像方遠心鏡頭的優(yōu)點是，使相機的芯片獲得均勻的光線，因為只有平行于光軸的光線才能入射在CCD/CMOS芯片前面的微型鏡片上。從而使圖像不會出現(xiàn)陰影。
3)兩側(cè)遠心鏡頭
在工業(yè)圖像處理/機器視覺中，一般只使用物方遠心鏡頭！偶爾也有使用兩側(cè)遠心鏡頭的，（當(dāng)然價格更高）。而在工業(yè)圖像處理/機器視覺這個領(lǐng)域里，像方遠心鏡頭一般來說不會起作用的，因此這個行業(yè)基本是不用它的。
遠心工業(yè)鏡頭主要是為糾正傳統(tǒng)工業(yè)鏡頭的視差而特殊設(shè)計的鏡頭，它可以在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不會隨物距的變化而變化，這對被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應(yīng)用。
普通工業(yè)鏡頭目標(biāo)物體越靠近鏡頭（工作距離越短），所成的像就越大。在使用普通鏡頭進行尺寸測量時，會存在如下問題：
1)由于被測量物體不在同一個測量平面，而造成放大倍率的不同；
2)鏡頭畸變大；
3)視差也就是當(dāng)物距變大時，對物體的放大倍數(shù)也改變；
4)鏡頭的解析度不高；
5)由于視覺光源的幾何特性，而造成的圖像邊緣位置的不確定性。
而遠心鏡頭就可以有效解決普通鏡頭存在的上述問題，而且沒有此性質(zhì)的判斷誤差，因此可用在高精度測量、度量計量等方面。遠心鏡頭是一種高端的工業(yè)鏡頭，通常有比較出眾的像質(zhì)，特別適合于尺寸測量的應(yīng)用。
無論何處，在特定的工作距離，重新調(diào)焦后會有相同的放大倍率，因為遠心鏡頭的最大視場范圍直接與鏡頭的光欄接近程度有關(guān)，鏡頭尺寸越大，需要的現(xiàn)場就越大。遠心測量鏡頭能提供優(yōu)越的影像質(zhì)素，畸變比傳統(tǒng)定焦鏡頭小，這種光學(xué)設(shè)計令影像面更對稱，可配合軟件進行精密測量
普通鏡頭優(yōu)點：成本低，實用，用途廣。
普通鏡頭缺點：放大倍率會有變化，有視差。
普通鏡頭應(yīng)用：大物體成像。
遠心鏡頭的優(yōu)點：放大倍數(shù)恒定，不隨景深變化而變化，無視差。
遠心鏡頭的缺點：成本高，尺寸大，重量重。
遠心鏡頭的應(yīng)用：度量衡方面，基于CCD方面的測量，微晶學(xué)。
（10）特種鏡頭
除以上9種常見的光學(xué)鏡頭外，本公司在天文望遠鏡、激光擴束鏡頭、高清顯微鏡頭、微距鏡頭、干涉儀標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、顯微目鏡等方面也具有較強的研發(fā)能力，可以滿足用戶不同參數(shù)的定制需求！
