光学镜头种类

2022年10月31日相机镜头861阅读模式

光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣,影响算法的实现和效果,人类最早使用光学镜片是在公元前7世纪,1845年,英国人对伊拉克尼姆鲁德遗址展开勘察和挖掘,发现了一件震惊世人的文物,该文物由天然岩石水晶制成的,形状略呈椭圆形,相当于3倍的放大镜,被称为尼姆鲁德透镜。

光学镜头

光学镜头

光学镜头作为光电行业的重要分支,是机器视觉系统中不可缺少的部件,一般由精密五金、塑胶零件、镜片、光圈、驱动马达、传感器等光机电器件和镜筒组成。已成为现代信息系统和网络系统中的核心技术, 广泛应用于工业、安防监控、消费电子等领域市场终端产品。

光学镜头分类

光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头,长焦镜头;

从视场大小分有广角、标准,远摄镜头;

结构上分有固定光圈定焦镜头,手动光圈定焦镜头,自动光圈定焦镜头,手动变焦镜头、自动变焦镜头,自动光圈电动变焦镜头,电动三可变(光圈、焦距、聚焦均可变)镜头等。

一般来说,光学镜头按材料可分为玻璃镜头、树胶镜头和玻塑混合镜头。

玻璃镜头

玻璃镜头

玻璃镜头由于材料属性,加工难度和价格都比较高,但透光率较为出色,通过镀膜技术使玻璃镜头的透光率接近99%用于高端影像领域,如单反相机、高端扫描仪、车载成像系统、高端安防视频监控等设备。

塑胶镜头

塑胶镜头

塑胶镜头是由光学塑胶镜片组成的镜头,由于塑料制品生产速度快,相对玻璃镜片价格较低;并且可塑性强,容易制成非球面形状,方便小型化,广泛应用于手机、数码相机等设备上。但塑料的机械强度较低,抗刮力差,透光率只有92%。

玻塑混合镜头

玻塑混合镜头

玻璃塑料混合镜头结合了玻璃镜头和塑料镜头的优点,能够减少镜头厚度和失真率、提高成像清晰度和光圈尺寸,已在监控安防、数码相机、车载等广泛应用,并有望在高端旗舰机型主摄中取得应用。

液态镜头

随着技术的发展和消费者的需求,各大厂商一直在探索光学镜头的新边界。液态镜头是一种使用一种或多种液体制成的无机械连接的光学元件,可以通过外部控制改变光学元件的内部参数,有着传统光学透镜无法比拟的性能,成为了未来发展的一个趋势。

液体镜头的原理

光学镜头

人们常说,眼球是最精密的光学镜头,虽然单从光学角度出发,这句话并不准确,但并不妨碍科学家通过模仿眼睛的成像原理来制造新的光学镜头。

眼球具有极强的调节能力,是可通过睫状肌的收缩与松弛调整晶状体的曲率,实现对光线和背景目标的适应性。液态镜头的工作原理是当光线穿过水滴时,该装置将转换成为一个微型照相机透镜,当水滴往返穿过圆柱形小洞时,根据透镜距离拍摄物体的远近,画面将进入或脱离焦距范围。

液体镜头的分类

光学镜头

光学镜头

渐变折射率透镜,通过改变施加在液晶上的电压来调整其折射率,从而实现变焦。优点是控制电压低,容易实现列阵化。液体填充式透镜,是通过使用机械装置对腔内液体施加压力,从而使液体在体腔内重新分配,改变曲率半径。电润湿效应透镜,是通过改变施加的电压来控制液体在固体表面上的润湿特性的液体透镜。

液体镜头的优势

光学镜头

与传统光学镜片相比,液体镜头有着耗电量更低、体积更小;不需要活动部件和马达,静音,对焦速度更快范围更广等特点。

液体镜头的应用

光学镜头

2000年左右,反射性液体镜头成功应用在天文望远镜上,节省了大量的时间和金钱,人们也发现了它的巨大潜力。随着消费电子设备的流行,各大公司开始着力于传导型液态镜头的研究,近年来,液体镜头开始向手机应用渗透,2020年5月,华为的液体镜头专利曾一度引起轰动,2021年3月,小米正式发布搭载液体镜头的小米 MIX。

目前看来,液体镜头还有很多要解决的难题,生产工艺、重力的影响以及材料等因素,能否大规模生产并替代传统的光学镜头,仍需时间来验证,但未来可期。

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