光學(xué)鏡頭簡(jiǎn)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(duì)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(jī)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(cè)、航天工程、軍艦、導(dǎo)彈、雷達(dá)、無(wú)人飛機(jī)等航天及軍事裝備中，可應(yīng)用在機(jī)載、艦載、車(chē)載等多種場(chǎng)合，用于識(shí)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(dòng)化生產(chǎn)、平安城市與智慧城市等各個(gè)領(lǐng)域。具有體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定可靠、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)。
光學(xué)鏡頭分類(lèi)方法很多，從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長(zhǎng)焦鏡頭；從視場(chǎng)大小分有廣角、標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)攝鏡頭；結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動(dòng)光圈定焦鏡頭，自動(dòng)光圈定焦鏡頭，手動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)變焦鏡頭，自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭，電動(dòng)三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。為了便于識(shí)別和客戶(hù)定制，本公司鏡頭一般按照其特點(diǎn)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(yú)眼鏡頭、遠(yuǎn)心鏡頭、特種鏡頭幾大類(lèi)：
（1）定焦鏡頭
定焦鏡頭，顧名思義，定焦鏡頭沒(méi)有變焦功能，只有一個(gè)焦距。
在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，定焦鏡頭相對(duì)于變焦機(jī)器的最大好處就是對(duì)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(jī)所拍攝的運(yùn)動(dòng)物體圖像清晰而穩(wěn)定，對(duì)焦非常準(zhǔn)確，畫(huà)面細(xì)膩，顆粒感非常輕微，測(cè)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(tái)高度穩(wěn)定、相對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)的成像。
定焦鏡頭的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本較低、對(duì)焦速度快、成像質(zhì)量穩(wěn)定；缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)，沒(méi)有焦距調(diào)節(jié)功能。
（2）變焦鏡頭
變焦鏡頭是相對(duì)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(chǎng)角，不同大小的影象和不同景物范圍的鏡頭。
在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，變焦鏡頭最大的特點(diǎn)，或者說(shuō)它最大的價(jià)值，還是在于它實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)鏡頭焦距變換的，而是通過(guò)推拉或旋轉(zhuǎn)鏡頭的變焦環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)鏡頭焦距變換的，在鏡頭變焦范圍內(nèi)，焦距可無(wú)級(jí)變換，即變焦范圍內(nèi)的任何焦距都能用來(lái)攝影，這就為實(shí)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(lèi)似用于獲取不同視場(chǎng)角、不同分辨率的目標(biāo)圖像，另一方面用于補(bǔ)償光學(xué)鏡頭的離焦。
變焦鏡頭的主要優(yōu)點(diǎn)是具有焦距調(diào)節(jié)功能，缺點(diǎn)是價(jià)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(jiǎn)稱(chēng)，因其一般都為折射式系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)“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(yáng)敏感器高一個(gè)數(shù)量級(jí)，比紅外地平儀高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，可達(dá)到角秒量級(jí)。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(diǎn)是F數(shù)小、透過(guò)率高、畸變小、能量集中度高、雜散光抑制能力強(qiáng)、重量體積小等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)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(diǎn)是：
1)外形細(xì)長(zhǎng)——窯爐通產(chǎn)是密封的，爐壁有一定厚度，開(kāi)孔應(yīng)盡量小。
2)前置針孔——鏡頭對(duì)于爐內(nèi)盡可能小的暴露面積，以減小熱輻射與灰塵進(jìn)入鏡頭。
3)前端保護(hù)——用耐高溫、耐輻射光學(xué)窗口保護(hù)整個(gè)鏡頭。
4)數(shù)值孔徑較小——觀察對(duì)象為燃燒的火焰，輻射光強(qiáng)度很大，圖像接收CCD靈敏度高、易飽和。
5)視場(chǎng)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(xì)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(qiáng)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(zhǎng)自0.76μm至400μm的一段稱(chēng)為紅外線，紅外線是不可見(jiàn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)較多，而中、長(zhǎng)波紅外鏡頭一般都必須選用硅（Si）、鍺（Ge）等特殊材料，價(jià)格也相對(duì)較貴。
2)雜光抑制——工作于紅外波段的鏡頭（特別是中長(zhǎng)波紅外），由于材料自身發(fā)射率的影響，常見(jiàn)的可見(jiàn)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(duì)于監(jiān)控用的紅外鏡頭，有時(shí)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(shí)投影機(jī)的重要組成部分，是投影機(jī)光路中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，鏡頭的好壞直接決定著投影機(jī)的性能、品質(zhì)和價(jià)格。
投影鏡頭的主要技術(shù)指標(biāo)有光圈（f）、焦距（F）、視場(chǎng)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(jī)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(jī)產(chǎn)品，光圈大的投影機(jī)產(chǎn)品，其燈的功率一定要小于光圈小的投影機(jī)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(lái)表示，通常從50mm～210mm，分為短焦、標(biāo)準(zhǔn)和長(zhǎng)焦，還有超短和超長(zhǎng)焦的。焦距決定了打滿(mǎn)預(yù)定尺寸時(shí)投影機(jī)與影幕的距離，焦距越短，投影機(jī)與影幕的距離就越近，反之就越遠(yuǎn)。如果要在短距離投射大畫(huà)面就需要選擇短焦鏡頭的投影機(jī)，反之則需要選擇長(zhǎng)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(jī)需要使用不同焦距的投影鏡頭，此時(shí)可以采用手動(dòng)更換定焦投影鏡頭或者配置變焦投影鏡頭兩種方法實(shí)現(xiàn)。顯然，變焦投影鏡頭價(jià)格會(huì)昂貴很多。
3)視場(chǎng)角（2ω）
視場(chǎng)角2ω是投影鏡頭的另一個(gè)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(shí)，投影鏡頭的視場(chǎng)與焦距有關(guān)，焦距越短，視場(chǎng)角越大。投影鏡頭視場(chǎng)角的大小不但對(duì)成像質(zhì)量有影響，而且對(duì)照度分布也有作用。在可能的條件下，投影鏡頭視場(chǎng)角越小越好，一般在不應(yīng)大于10°。
此外，投影鏡頭對(duì)畸變要求嚴(yán)格校正，一般要求在0.1%以?xún)?nèi)；放大率誤差一般為被檢測(cè)尺寸的0.05%～0.1%，且多采用遠(yuǎn)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(chēng)大口徑鏡頭，有效口徑超過(guò)1:2的攝影鏡頭。高速鏡頭在光圈開(kāi)到最大時(shí)，比普通鏡頭透光力強(qiáng)，拍攝速度比較高。其主要用途有兩個(gè)方面：
1)能在暗光時(shí)使用較高速度拍攝，特別易于抓取較弱光線下的動(dòng)體。
2)開(kāi)大光圈可以達(dá)到比普通鏡頭更淺的景深，產(chǎn)生特殊造型效果。
（8）魚(yú)眼鏡頭
魚(yú)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(yú)眼鏡頭”是它的俗稱(chēng)。為使鏡頭達(dá)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(yú)的眼睛頗為相似，“魚(yú)眼鏡頭”因此而得名。魚(yú)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(dá)到或超出人眼所能看到的范圍。因此，魚(yú)眼鏡頭與人們眼中的真實(shí)世界的景象存在很大的差別，因?yàn)槲覀冊(cè)趯?shí)際生活中看見(jiàn)的景物是有規(guī)則的固定形態(tài)，而通過(guò)魚(yú)眼鏡頭產(chǎn)生的畫(huà)面效果則超出了這一范疇。
由于魚(yú)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(jià)格非常昂貴。
（9）遠(yuǎn)心鏡頭
21世紀(jì)初，隨著機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在精密檢測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，普通工業(yè)鏡頭難以滿(mǎn)足檢測(cè)要求，為彌補(bǔ)普通鏡頭應(yīng)用之不足，適應(yīng)精密檢測(cè)需求，遠(yuǎn)心鏡頭應(yīng)運(yùn)而生。
遠(yuǎn)心鏡頭設(shè)計(jì)目的就是消除由于被測(cè)物體（或CCD芯片）離鏡頭距離的遠(yuǎn)近不一致，造成放大倍率不一樣。根據(jù)遠(yuǎn)心鏡頭分類(lèi)設(shè)計(jì)原理分別為：
1)物方遠(yuǎn)心鏡頭
物方遠(yuǎn)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(shí)，即使物距發(fā)生改變，像距也發(fā)生改變，但像高并沒(méi)有發(fā)生改變，即測(cè)得的物體尺寸不會(huì)變化。 物方遠(yuǎn)心鏡頭用于工業(yè)精密測(cè)量，畸變極小。高性能的可以達(dá)到無(wú)畸變。
2)像方遠(yuǎn)心鏡頭
像方遠(yuǎn)心鏡頭，通過(guò)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(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)是，使相機(jī)的芯片獲得均勻的光線，因?yàn)橹挥衅叫杏诠廨S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(huì)出現(xiàn)陰影。
3)兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭
在工業(yè)圖像處理/機(jī)器視覺(jué)中，一般只使用物方遠(yuǎn)心鏡頭！偶爾也有使用兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭的，（當(dāng)然價(jià)格更高）。而在工業(yè)圖像處理/機(jī)器視覺(jué)這個(gè)領(lǐng)域里，像方遠(yuǎn)心鏡頭一般來(lái)說(shuō)不會(huì)起作用的，因此這個(gè)行業(yè)基本是不用它的。
遠(yuǎn)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(jì)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(huì)隨物距的變化而變化，這對(duì)被測(cè)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(jìn)行尺寸測(cè)量時(shí)，會(huì)存在如下問(wèn)題：
1)由于被測(cè)量物體不在同一個(gè)測(cè)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(shí)，對(duì)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(jué)光源的幾何特性，而造成的圖像邊緣位置的不確定性。
而遠(yuǎn)心鏡頭就可以有效解決普通鏡頭存在的上述問(wèn)題，而且沒(méi)有此性質(zhì)的判斷誤差，因此可用在高精度測(cè)量、度量計(jì)量等方面。遠(yuǎn)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(cè)量的應(yīng)用。
無(wú)論何處，在特定的工作距離，重新調(diào)焦后會(huì)有相同的放大倍率，因?yàn)檫h(yuǎn)心鏡頭的最大視場(chǎng)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(chǎng)就越大。遠(yuǎn)心測(cè)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(jì)令影像面更對(duì)稱(chēng)，可配合軟件進(jìn)行精密測(cè)量
普通鏡頭優(yōu)點(diǎn)：成本低，實(shí)用，用途廣。
普通鏡頭缺點(diǎn)：放大倍率會(huì)有變化，有視差。
普通鏡頭應(yīng)用：大物體成像。
遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)：放大倍數(shù)恒定，不隨景深變化而變化，無(wú)視差。
遠(yuǎn)心鏡頭的缺點(diǎn)：成本高，尺寸大，重量重。
遠(yuǎn)心鏡頭的應(yīng)用：度量衡方面，基于CCD方面的測(cè)量，微晶學(xué)。
（10）特種鏡頭
除以上9種常見(jiàn)的光學(xué)鏡頭外，本公司在天文望遠(yuǎn)鏡、激光擴(kuò)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(qiáng)的研發(fā)能力，可以滿(mǎn)足用戶(hù)不同參數(shù)的定制需求！
