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产品特点
1. 500万像素设计，适应1" 传感器；
2. 焦距覆盖12-35mm；
3. 无穷远设计，兼容近距离成像；
4. 具有较高性价比
镜头是成像部件，它收集被观测物体发出的光，在后方成像。镜头配合相机使用，相机是记录镜头所成像的部件，相机本身不能成像。
镜头有许多参数，可以根据实际使用需求选择合适的参数。
以下是镜头参数的解释说明。
1. 焦距
焦距是指镜头的光学中心（光学后主点）到成像面焦点的距离，平行光通过镜头汇聚于一点，这个点就是所说的焦点，是镜头的重要性能指标。一般常用的工业镜头的焦距为8mm、12mm、16mm、25mm、35mm、50mm等。
焦距是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式。
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，观察的范围大；焦距数值大，视场角小，观察范围小。
图1：镜头焦距与工作距离选择
焦距f ÷ 工作距离 WD = 传感器横向尺寸 ÷ 横向视野尺寸 = 传感器纵向尺寸 ÷ 纵向视野尺寸
后焦距：镜头最后一个镜片表面顶点到焦点的距离。因对焦时镜头后镜片可能移动，一般标注无穷远对焦时的后焦距，也就是最小后焦距，有限距离成像时后焦距会增大。
2. F值
光圈F值又称为光圈数，是镜头焦距与有效孔径(即光圈)之比。
图2：光圈与景深
光圈的调节会有两个主要影响：成像亮度与景深。
光圈越大，进入系统的光线越多，图像亮度越高；光圈越小，进入系统的光线越少，图像越暗。
光圈越大，景深越小，虚化明显；光圈越小，景深越大。
图3：大光圈通光量大，景深小虚化明显
视场角与传感器尺寸有关，镜头的视场角应标明标准传感器尺寸。
以联合光科16mm 2/3" 5M 定焦镜头 为例：
| 传感器尺寸 | 视场角 （对角×水平×垂直） |
对象大小 （在最近对焦距离处） |
| 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 |
使用某一款相机，在相同工作距离下拍摄，不同焦距的镜头也会有不同的视场角。
图4：同款相机，相同工作距离，不同焦距的拍摄效果（注：图中所标为水平视场角）
视场角与焦距有关，如下图片：视场角与镜头焦距。
图5：镜头焦距与视场角
理想的镜头成像，物平面与像平面上的放大倍率是固定的，但实际这一性质只有在图像中心区域的小视场才具备。图像的放大倍率会随着视场增大而变化，使成像产生失真。
镜头对被摄物体所成的像相对于物体本身的失真程度称为畸变。
通常分为两种：
枕形畸变：镜头成像画面呈向中间收缩的失真现象。
桶形畸变：镜头成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。
图6：枕形畸变与桶形畸变
畸变会使图像变形，但不影响成像分辨率，可以使用软件校正。
5. 接口
相机和镜头的连接方式即为镜头的光学接口，业内对于光学接口已经形成了标准的规范。例如CS口、C口、F口。在工业应用中，一般C口和CS口用在小传感器尺寸相机上，F口用在大传感器尺寸相机上。此外，还有线阵相机常用接口M42、M58、M72等，顾名思义这些就是某个直径的螺纹口。
| 卡口 | 机身相场定位(法兰)距离 | 接口类型 |
| C | 17.526mm | 螺纹M25.4×0.8 |
| CS | 12.5mm | 螺纹M25.4×0.8 |
| F | 46.5mm | 三爪卡口 |
| M42（SLR型） | 45.5mm | 螺纹M42×1 |
| M42（T型） | 55mm | 螺纹M42×0.75 |
| M58 | 11.48mm | 螺纹M58×0.75 |
| M72 | 11.48mm | 螺纹M72×0.75 |
如果使用更大尺寸的传感器，四个角会在镜头圆形像之外。
可以使用更小尺寸的传感器，传感器只采集到圆形像较小区域，视场和视场角会变小。
| 传感器尺寸 | 对角线长度/mm | 水平长度/mm | 竖直长度/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 |
入瞳距离：入瞳是限制入射光束的有效孔径，是孔径光阑被前方光学系统所成的像；入瞳距离是入瞳与镜头第一个镜片表面的距离。
入瞳直径：孔径光阑对前方光学系统所成的像的大小。
出瞳距离：出瞳是限制出射光束的有效孔径，是孔径光阑被后方光学系统所成的像；出瞳距离是出瞳与镜头最后一个镜片表面的距离。
出瞳直径：孔径光阑对后方光学系统所成的像的大小。
孔径光阑
图9：入瞳与孔径光阑
镜头中对入射光束有限制作用的，如透镜边缘，螺纹，镜筒壁等，都可以称为光阑。
如图，1，2镜片边缘，3光圈都可以限制入射光束，图中能通过1号镜片的光束只有一部分能进入2号镜片，通过2号镜片的光束只有一部分能进入3号光圈，所以3号光圈最终限制能进入镜头成像的光束大小。
最终限制镜头入射光束大小的光阑称为孔径光阑。
表示孔径光阑的大小并非实际尺寸，而是通过前方或后方所有光学元件成像的大小。图中，在A点观测时，3号光圈被1号和2号透镜放大成4号虚像，A点发出的光经1号2号透镜进入3号光圈，与光从A点直接进入4号等效。把光圈对两个透镜所成的4号像称为入瞳。
孔径光阑被前方光学系统所成的像，叫做入瞳，像的直径为入瞳直径。
孔径光阑被后方光学系统所成的像，叫做出瞳，像的直径为出瞳直径。
8. 光学总长
镜头第一片镜片表面到像平面的距离。
图10：光学总长
是指物体通过镜头在焦平面上的成像大小与物体实际大小的比值。定焦镜头一般成倒像，放大倍率带负号。
对同一个镜头而言，光学倍率与被拍摄物体距离镜头的远近有关；在最短工作距离对焦时，光学倍率最大。
| 8mm 2/3" 5M 定焦镜头 对焦距离与放大倍率 | |||||||
| 对焦距离 | 放大倍率 | 前景深(mm) | 后景深(mm) | 对焦距离 | 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；
像方弥散圆：成像光束未会聚于一点，在像平面上形成一个扩散的圆形投影，称为弥散圆。
景深ΔL=ΔL1+ΔL2
δ：弥散圆直径；
f ：焦距；
F：光圈F值；
L：工作距离；
减小光圈（增大F值）、增加工作距离、选择小焦距镜头均可使景深增加。
11. 工作距离
12. 主光角CRA
传感器CRA：可以聚焦到像素上的光线的最大角度。超过此角度的光束不能完全被传感器接收。
一般要求镜头CRA不大于相机传感器CRA。
图12：传感器主光角
a.像素上方聚光透镜，b.金属导线，c.光电转换区域。
图中1号光线主光角超过传感器CRA，光线无法到达光电转换区域；2号3号主光角小于传感器CRA，光线可以到达光电转换区域。
13. 分辨率
镜头的分辨率是指镜头可以分辨两个靠近的点的能力，也称为解析力。镜头分辨率通常使用MTF曲线表征。MTF曲线表示空间频率与传递函数值的关系。空间频率是每mm线对数，可以代表两个点的靠近程度。传递函数代表反差即能分辨出两个靠近点的程度。
传感器分辨率一般指横向与纵向像素数乘积，如500万像素，传感器横向与纵向像素数为2560×1920。单个像素即像元的尺寸，与传感器的尺寸和分辨率相对应。可以根据表3传感器尺寸除以像素数量，得到像元尺寸。如2/3" 500万传感器，像元尺寸3.4μm。镜头的分辨率应与像元尺寸匹配。通常按照线对尺寸的一半选择像元尺寸。例如，1/1.8" 小像元镜头，是230lp/mm高分辨率设计，线对尺寸1000/230μm=4.34μm，匹配像元尺寸为4.24/2μm=2.17μm，可以匹配市面上2.2μm的传感器。选择比2.2μm小的像元，并不能带来更丰富的细节。
14. MTF曲线
横轴表示空间频率，即每mm线对数。纵坐标表示传递函数，数值为1，线对对比明显，可清晰分辨；数值为0，线对没有反差无法分辨。图14中有多条曲线，每条曲线都标注像高。0mm表示轴上MTF数值，4.5mm表示轴外像高4.5mm的MTF数值。不同像高的MTF曲线趋势一致不分散，表示镜头轴上轴外一致性高。黑色直线代表受衍射极限限制的MTF数值。
在低频空间的MTF反应镜头反差，高频空间的MTF反应镜头分辨率。理想的成像镜头MTF曲线应缓慢下降。
图13：1/1.8”小像元镜头MTF曲线
对焦与调焦的区别： 对焦过程不会改变视场角，即不会改变视场范围，工作距离确定后对焦不会改变成像大小；变焦镜头调焦时会改变视场角（视场范围，放大倍率，成像的大小），一般调焦完成，需要再次对焦成清晰的像。
焦距，工作距离与放大倍率：
（图左）图14：相同镜头，工作距离增大，放大倍率减小 、 （图右）图15：相同工作距离，小焦距镜头，放大倍率小；大焦距镜头，放大倍率大
我公司有两种类型的手册： 光学器件&光电仪器手册 和 视觉成像手册
光学器件&光电仪器手册：手册中的产品包括有：光学元件、激光元件、光机元件、运动控制、成像元件、光源&激光光源、光电器件、测量仪器、光学材料等。除了这些标准产品外，还提供大尺寸超精密平面光学元件定制、球面光学定制、非球面光学定制、成像镜头设计定制、光学设计定制以及精密角度元件定制。
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