電光Q開關.jpg)
產品特點
1. 500萬像素級定焦鏡頭，適用于2/3”傳感器；
2. 全焦段覆蓋8-75mm；
3. 大光圈設計，高透過率；
4. 專為高分辨率相機設計，中心與邊緣;分辨率均達3.45μm；
5. 光學性能強大，可滿足復雜任務需求
最大傳感器尺寸
鏡頭是成像部件，它收集被觀測物體發出的光，在后方成像。鏡頭配合相機使用，相機是記錄鏡頭所成像的部件，相機本身不能成像。
鏡頭有許多參數，可以根據實際使用需求選擇合適的參數。
以下是鏡頭參數的解釋說明。
1. 焦距
焦距是指鏡頭的光學中心（光學后主點）到成像面焦點的距離，平行光通過鏡頭匯聚于一點，這個點就是所說的焦點，是鏡頭的重要性能指標。一般常用的工業鏡頭的焦距為8mm、12mm、16mm、25mm、35mm、50mm等。
焦距是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式。
焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數值小，觀察的范圍大；焦距數值大，視場角小，觀察范圍小。
圖1：鏡頭焦距與工作距離選擇
焦距f ÷ 工作距離 WD = 傳感器橫向尺寸 ÷ 橫向視野尺寸 = 傳感器縱向尺寸 ÷ 縱向視野尺寸
后焦距：鏡頭最后一個鏡片表面頂點到焦點的距離。因對焦時鏡頭后鏡片可能移動，一般標注無窮遠對焦時的后焦距，也就是最小后焦距，有限距離成像時后焦距會增大。
2. F值
光圈F值又稱為光圈數，是鏡頭焦距與有效孔徑(即光圈)之比。
圖2：光圈與景深
光圈的調節會有兩個主要影響：成像亮度與景深。
光圈越大，進入系統的光線越多，圖像亮度越高；光圈越小，進入系統的光線越少，圖像越暗。
光圈越大，景深越小，虛化明顯；光圈越小，景深越大。
圖3：大光圈通光量大，景深小虛化明顯
視場角與傳感器尺寸有關，鏡頭的視場角應標明標準傳感器尺寸。
以聯合光科16mm 2/3" 5M 定焦鏡頭 為例：
| 傳感器尺寸 | 視場角 （對角×水平×垂直） |
對象大小 （在最近對焦距離處） |
| 2/3" | 38.0°×30.8°×23.4° | 145.6×116.5×87.3mm |
| 1/2" | 28.1°×22.7°×17.1° | 105.9×84.6×63.5mm |
| 1/3" | 21.3°×17.1°×12.9° | 79.4×63.5×47.6mm |
使用某一款相機，在相同工作距離下拍攝，不同焦距的鏡頭也會有不同的視場角。
圖4：同款相機，相同工作距離，不同焦距的拍攝效果（注：圖中所標為水平視場角）
視場角與焦距有關，如下圖片：視場角與鏡頭焦距。
圖5：鏡頭焦距與視場角
理想的鏡頭成像，物平面與像平面上的放大倍率是固定的，但實際這一性質只有在圖像中心區域的小視場才具備。圖像的放大倍率會隨著視場增大而變化，使成像產生失真。
鏡頭對被攝物體所成的像相對于物體本身的失真程度稱為畸變。
通常分為兩種：
枕形畸變：鏡頭成像畫面呈向中間收縮的失真現象。
桶形畸變：鏡頭成像畫面呈桶形膨脹狀的失真現象。
圖6：枕形畸變與桶形畸變
畸變會使圖像變形，但不影響成像分辨率，可以使用軟件校正。
5. 接口
相機和鏡頭的連接方式即為鏡頭的光學接口，業內對于光學接口已經形成了標準的規范。例如CS口、C口、F口。在工業應用中，一般C口和CS口用在小傳感器尺寸相機上，F口用在大傳感器尺寸相機上。此外，還有線陣相機常用接口M42、M58、M72等，顧名思義這些就是某個直徑的螺紋口。
| 卡口 | 機身相場定位(法蘭)距離 | 接口類型 |
| C | 17.526mm | 螺紋M25.4×0.8 |
| CS | 12.5mm | 螺紋M25.4×0.8 |
| F | 46.5mm | 三爪卡口 |
| M42（SLR型） | 45.5mm | 螺紋M42×1 |
| M42（T型） | 55mm | 螺紋M42×0.75 |
| M58 | 11.48mm | 螺紋M58×0.75 |
| M72 | 11.48mm | 螺紋M72×0.75 |
如果使用更大尺寸的傳感器，四個角會在鏡頭圓形像之外。
可以使用更小尺寸的傳感器，傳感器只采集到圓形像較小區域，視場和視場角會變小。
| 傳感器尺寸 | 對角線長度/mm | 水平長度/mm | 豎直長度/mm |
| 1/4" | 4 | 3.2 | 2.4 |
| 1/3" | 6 | 4.8 | 3.6 |
| 1/1.8" | 9 | 7.1 | 5.3 |
| 2/3" | 11 | 8.8 | 6.6 |
| 1" | 16 | 12.8 | 9.6 |
| 4/3" | 22 | 17.6 | 13.2 |
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| 圖7：視場角與傳感器 | 圖9：像圈外接在匹配的傳感器四角 |
入瞳距離：入瞳是限制入射光束的有效孔徑，是孔徑光闌被前方光學系統所成的像；入瞳距離是入瞳與鏡頭第一個鏡片表面的距離。
入瞳直徑：孔徑光闌對前方光學系統所成的像的大小。
出瞳距離：出瞳是限制出射光束的有效孔徑，是孔徑光闌被后方光學系統所成的像；出瞳距離是出瞳與鏡頭最后一個鏡片表面的距離。
出瞳直徑：孔徑光闌對后方光學系統所成的像的大小。
孔徑光闌
圖10：入瞳與孔徑光闌
鏡頭中對入射光束有限制作用的，如透鏡邊緣，螺紋，鏡筒壁等，都可以稱為光闌。
如圖，1，2鏡片邊緣，3光圈都可以限制入射光束，圖中能通過1號鏡片的光束只有一部分能進入2號鏡片，通過2號鏡片的光束只有一部分能進入3號光圈，所以3號光圈最終限制能進入鏡頭成像的光束大小。
最終限制鏡頭入射光束大小的光闌稱為孔徑光闌。
表示孔徑光闌的大小并非實際尺寸，而是通過前方或后方所有光學元件成像的大小。圖中，在A點觀測時，3號光圈被1號和2號透鏡放大成4號虛像，A點發出的光經1號2號透鏡進入3號光圈，與光從A點直接進入4號等效。把光圈對兩個透鏡所成的4號像稱為入瞳。
孔徑光闌被前方光學系統所成的像，叫做入瞳，像的直徑為入瞳直徑。
孔徑光闌被后方光學系統所成的像，叫做出瞳，像的直徑為出瞳直徑。
8. 光學總長
鏡頭第一片鏡片表面到像平面的距離。
圖11：光學總長
是指物體通過鏡頭在焦平面上的成像大小與物體實際大小的比值。定焦鏡頭一般成倒像，放大倍率帶負號。
對同一個鏡頭而言，光學倍率與被拍攝物體距離鏡頭的遠近有關；在最短工作距離對焦時，光學倍率最大。
| 8mm 2/3" 5M 定焦鏡頭 對焦距離與放大倍率 | |||||||
| 對焦距離 | 放大倍率 | 前景深(mm) | 后景深(mm) | 對焦距離 | 放大倍率 | 前景深(mm) | 后景深(mm) |
| 100mm | -0.072 | 1.019 | 1.066 | 350mm | -0.023 | 17.924 | 21.972 |
| 150mm | -0.050 | 2.392 | 2.552 | 400mm | -0.020 | 23.241 | 29.297 |
| 200mm | -0.039 | 6.366 | 6.984 | 500mm | -0.016 | 35.204 | 50.558 |
| 250mm | -0.031 | 12.981 | 16.026 | 750mm | -0.011 | 70.795 | 81.776 |
| 300mm | -0.026 | 26.267 | 14.553 | 1000mm | -0.008 | 160.004 | 160.975 |
景深=前景深+后景深；
像方彌散圓：成像光束未會聚于一點，在像平面上形成一個擴散的圓形投影，稱為彌散圓。
景深ΔL=ΔL1+ΔL2
δ：彌散圓直徑；
f ：焦距；
F：光圈F值；
L：拍攝距離；
減小光圈（增大F值）、增加拍攝距離、選擇小焦距鏡頭均可使景深增加。
11. 工作距離
12. 主光角CRA
傳感器CRA：可以聚焦到像素上的光線的最大角度。超過此角度的光束不能完全被傳感器接收。
一般要求鏡頭CRA不大于相機傳感器CRA。
圖13：傳感器主光角
a.像素上方聚光透鏡，b.金屬導線，c.光電轉換區域。
圖中1號光線主光角超過傳感器CRA，光線無法到達光電轉換區域；2號3號主光角小于傳感器CRA，光線可以到達光電轉換區域。
13. 分辨率
鏡頭的分辨率是指鏡頭可以分辨兩個靠近的點的能力，也稱為解析力。鏡頭分辨率通常使用MTF曲線表征。MTF曲線表示空間頻率與傳遞函數值的關系?？臻g頻率是每mm線對數，可以代表兩個點的靠近程度。傳遞函數代表反差即能分辨出兩個靠近點的程度。
傳感器分辨率一般指橫向與縱向像素數乘積，如500萬像素，傳感器橫向與縱向像素數為2560×1920。單個像素即像元的尺寸，與傳感器的尺寸和分辨率相對應?？梢愿鶕?傳感器尺寸除以像素數量，得到像元尺寸。如2/3" 500萬傳感器，像元尺寸3.4μm。鏡頭的分辨率應與像元尺寸匹配。通常按照線對尺寸的一半選擇像元尺寸。例如，1/1.8" 小像元鏡頭，是230lp/mm高分辨率設計，線對尺寸1000/230μm=4.34μm，匹配像元尺寸為4.24/2μm=2.17μm，可以匹配市面上2.2μm的傳感器。選擇比2.2μm小的像元，并不能帶來更豐富的細節。
14. MTF曲線
橫軸表示空間頻率，即每mm線對數?？v坐標表示傳遞函數，數值為1，線對對比明顯，可清晰分辨；數值為0，線對沒有反差無法分辨。圖14中有多條曲線，每條曲線都標注像高。0mm表示軸上MTF數值，4.5mm表示軸外像高4.5mm的MTF數值。不同像高的MTF曲線趨勢一致不分散，表示鏡頭軸上軸外一致性高。黑色直線代表受衍射極限限制的MTF數值。
在低頻空間的MTF反應鏡頭反差，高頻空間的MTF反應鏡頭分辨率。理想的成像鏡頭MTF曲線應緩慢下降。
圖14：1/1.8”小像元鏡頭MTF曲線
對焦與調焦的區別： 對焦過程不會改變視場角，即不會改變視場范圍，工作距離確定后對焦不會改變成像大??；變焦鏡頭調焦時會改變視場角（視場范圍，放大倍率，成像的大?。?，一般調焦完成，需要再次對焦成清晰的像。
焦距，工作距離與放大倍率：
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| 圖15：相同鏡頭，工作距離增大，放大倍率減小 |
圖16：相同工作距離，小焦距鏡頭，放大倍率??；大焦距鏡頭，放大倍率大
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我公司有兩種類型的手冊： 光學器件&光電儀器手冊 和 視覺成像手冊
光學器件&光電儀器手冊：手冊中的產品包括有：光學元件、激光元件、光機元件、運動控制、成像元件、光源&激光光源、光電器件、測量儀器、光學材料等。除了這些標準產品外，還提供大尺寸超精密平面光學元件定制、球面光學定制、非球面光學定制、成像鏡頭設計定制、光學設計定制以及精密角度元件定制。
視覺成像手冊：手冊中的產品包括有：定焦鏡頭、遠心鏡頭、變焦變倍鏡頭、線掃鏡頭、短波近紅外鏡頭（SWIR）、360°外側環視鏡頭、VIS-NIR鏡頭、中繼鏡、增距鏡，遠紅外鏡頭、相機等。除了標準鏡頭產品外，還提供鏡頭的設計與開發。
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