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简介:该系列产品为高质量的可见光成像领域专门设计。近年大幅面高象素的CCD器件大量出现,许多厂商均利用这些CCD器件制造了种类繁多的数字CCD相机。但由于CCD的象素大小和像面尺寸均不同原来的用于标准电视摄像的CCD芯片,所以只有针对这些CCD优化设计的光学镜头才能充分发挥出这些CCD相机的性能。我们公司设计生产的这方面镜头产品,在光学品质上已经完全媲美欧美光学厂商的同类产品。价格却比国外的产品低廉的多。
我公司的镜头可面向的CCD种类

    光学摄像镜头的性能必须和CCD芯片的像面特性匹配才能充分发挥CCD的性能,以达到完美成像。CCD芯片的重要特性主要有三点:①像面尺寸;②像素 尺寸;③光谱响应特性;④另外镜头的后工作距离的大小必须符合相机安装的机械尺寸。

常用的Full Frame CCD芯片的像面几何特性

型号

像素阵列大小

像面对角线尺寸(单位:mm)

像素尺寸(单位:μm )

长宽比

总像素数

生产商

KAF-4301

2084 x 2084

71

24 x 24

1:1

430万

Kodak

KAF-6303

3088 x 2056

43

9 x 9

3:2

630万

Kodak

KAF-8300

3326 x 2504

22.5

5.4 x 5.4

4:3

830万

Kodak

KAF-16803 4096 x 4096

52.1

9 x 9

1:1

1680万

Kodak

KAF-39000

7326 x 5494

61.3

6.8 x6.8

4:3

4000万

Kodak

FTF2020M

2048 x 2048

34.8

12 x 12

1:1

420万

DALSA

FTF3020M

3072 x 2048

44.4

12 x 12

3:2

600万

DALSA

FTF5066M

6668 x 4992

60

7.2 x 7.2

4:3

3300万

DALSA

AT71201M

4096 x 4096

63.7

11 x 11

1:1

1600万

ATmel

AT71200M

3500 x 2300

41.9

10 x 10

4:3

800万

ATmel

CCD495

9216 x 9216

86.6

8.75 x 8.75

1:1

8400万

Fairchild

CCD486

4096 x 4097

86.6

15 x 15

1:1

1680万

Fairchild
备注:①由于篇幅的限制上面只列举了部分Full Frame CCD芯片的像面特性;②Full Frame CCD芯片工作时需要机械快门的配合,所以不适用于高速连续的图像拍摄;③Full Frame CCD芯片在单反数码相机、数码后背及科学级专用相机中有广泛的应用④各芯片的光谱响应特性,请参 考相关产品技术说明书⑤如果需要更详细的资料请参考CCD生产厂商提供的技术文档。

 

还要一些CCD芯片,提供电子快门的完整控制,及较快的传输速度。它们的主要用途是输出连续的数字视频。下表对这类产品做简单的介绍。

常用的Interline 和Frame Transfer CCD芯片的像面几何特性

型号

像素阵列大小

像面对角线尺寸(单位:mm)

像素尺寸(单位:μm )

长宽比

总像素数

生产商

KAI-1010

1008 x 1018

12.9

9 x 9

1:1

100万

Kodak

KAI-4011

2048 x 2048

21.4

7.4 x 7.4

1:1

400万

Kodak

KAI-11002 4008 x 2672

43.4

9 x 9

3:2

1600万

Kodak

KAI-16000 4872 x 3248

43.4

7.4 x 7.4

4:3

1070万

Kodak

ICX285AL

1360 x 1024

11

6.45 x6.45

4:3

130万

Sony

TC285SPD

1004 x 1002

11

8 x 8

1:1

100万

TI

FTT1010M

1024 x 1024

17.4

12 x 12

1:1

100万

DALSA

FT50M

1024 x 1024

8.1

5.6 x 5.6

1:1

100万

DALSA

CCD424

1024 x 1024

30.5

21 x 21

1:1

100万 Fairchild
备注:①基于Interline 和Frame Transfer机构的CCD芯片改进了电路结构,提高了输出速度,一般应用于连续的视频输出;②该类CCD拥有电子快门结构,可以控制曝光时间;③读取速度,也就是通常所说的帧频是这类产品的重要技术指标,为达到视觉的连续,通常帧频需要达到15帧/秒以上;④由于篇幅限制,上面仅列出了部分厂家的部分产品的性能,详细指标请参阅相关产品的技术手册。
 
    对有许多公司于上述CCD芯片制造了面向专业应用的数字摄像机,下表对主要厂家进行介绍。

主要的数字摄像机厂家

公司名称

公司网址

美国红湖

http://www.redlake.com

美国Apogee公司

http://www.ccd.com

德国Basler公司

http://www.baslerweb.com

加拿大Photonic Labs公司

http://www.cplab.com

北京大恒图像公司

http://www.daheng-image.com

美国IDT公司

http://www.idtpiv.com

备注:①生产专用相机的厂商很多,这里只列出一小部分;②我公司生产的镜头配备专用的光学接口,可以完美的应用于所有的专业数字摄像机;③我公司的专用光学镜头,在光学品质上可以媲美于所有的欧美厂商,在价格上却低廉的;④专业的详细技术资料请参阅生产商提供的技术手册。
 
面向应用的完美成像
1)目标距离固定的场合下光学成像
   在工业现场,材料力学实验室或仪器设备中的许多应用,被摄目标的距离是固定的。根据光学原理针对固定的物距只有专门针对其设计的光学镜头才能做到完美的成像。比如高的光学传递函数,极低的畸变系数,大的相对孔径。我公司生产的X光电视摄像镜头和DDR成像镜头即属于此类镜头。
2)针对不同像面大小的专用CCD摄像机的光学成像
   前面我们简单介绍了CCD芯片规格和专用摄像机的生产商。面向这些规格各异的CCD产品,必须专门设计生产与之匹配的光学镜头才能达到最佳的成像效果。我公司的光学设计工程师熟悉各种CCD的像面特性,可针对不同的CCD设计相应的光学镜头产品达到完美成像。
3)针对低对比度目标成像设计的光学系统
   在低照度或低对比度的场合,比如傍晚和黄昏或X射线荧光成像场合,图形的对比度低,光学镜头除了需要完美的细节表现,还需要大的相对孔径。这种光学镜头需要专门优化设计才能实现完美的成像。
4)针对近距离完美成像设计的光学系统
   商品化的普通摄影摄像镜头的最佳拍摄距离为1~2米左右,如果目标在1米以内需在像机和镜头之间加装近摄接圈,但这样做和镜头设计时的预设条件不符,造成了像质的下降。我公司专门设计了针对在1米或更近的距离目标近距拍摄使用的近摄或微距镜头,充分发挥像机的性能,获得完美的画面。
5)针对不同光谱成像优化设计的光学镜头
   在医用荧光检测或紫外光成像时,一般的摄影镜头均为针对可见光优化设计,无法在特殊的光谱波段正常使用。我公司可根据应用的具体场合,采用特殊的光学材料,对实际的成像光学波段优化设计,以达到最佳的使用效果。
6)针对高速摄影应用专门设计的光学镜头
   现在高速摄影普遍采用高速CCD摄像机,有时每秒钟采集的图像高达上百帧,这要求一种特殊镜头,在极 短的时间内搜集到足够的光信息,我们大相对孔径光学镜头的设计中积累了丰富的经验,可以很好的满足你的要求。
7)针对细节分辨率和极低的几何畸变设计的光学镜头
   针对医学图像检测或光学测量领域除了要求能分辨很细小的细节外,还需要图像不变形。普通摄像镜头的几何畸变控制在百分之五以下就算合格,我公司专门设计的低畸变镜头的几何畸变系数可达到万分之三,可以说没有畸变。
8)针对不同的使用环境的专门设计
   我公司具有长期的军品设计经验,熟悉军品标准的环境实验,可专门按使用方的要求设计符合飞行器等军事装备上使用的光学成像系统。
 
镜头规格

   下表是我公司提供的专业级可见光成像镜头的常用规格,由于应用的具体情况不同,这类镜头的种类繁多,这里只列出了一部分规格和部分技术指标。

 
 

专业级可见光成像镜头产品规格

型号

像面尺寸(直径:mm)

像面分辨率lp/mm

焦距  mm

相对孔径  (最大值)

备注

XJ25-68  25 60 68 1:1 应用于产品质量检测,高品质监控场合,X光电视检测
XJ-19.5 XJ25-68配合使用 100 19.5 1:1
备注:①型号定义说明:例如XJAA-BB-CC-DD 其中AA表示像面尺寸;BB表示焦距;CC表示相对孔径;DD表示像面分辨率;②专用摄像镜头大部分属于定制产品,我们的工程师会根据具体的使用环境和像机的特性进行优化设计,以达到最佳使用效果③上面的表格仅表示镜头规格,详细的技术和镜头参数请参阅该镜头的数据手册或向我公司问询。④调焦方式可选择电动或手动
 
产品特点
1)针对性的设计,以实现完美成像
   针对实际的使用场合优化设计,这里的针对是指我们在设计时综合考虑了拍摄距离,照明条件,CCD/CMOS图像传感器的性能,使用方对图像的要求等因素,在设计时实现完美的和谐。
2)专业的光学加工和装配
   我公司长备有多种特殊规格的高档光学玻璃的库存,采用优质的光学材料才能生产出优质的光学产品。我公司有长达20年的专用光学产品的生产经验。有着完善的检测手段和工艺流程。这均是生产出优质光学产品的保证。
3)完善的服务和技术支持
   我公司的所以光学产品均提供完备的技术指标文档。并可根据用户的要求定制专门的光学接口等机械和电子类的附件。方便用户是我们一贯的宗旨。
专业镜头和通用镜头的区别

    首先,在这里介绍两个重要的指标“分辨率”“明锐度”。分辨率(Resolution)又称分辨力、鉴别率、鉴别力、分析力、解像力和分辨本领,是指摄影镜头清晰地再现被摄景物纤微细节的能力。分辨率越高的镜头,所拍摄的影像越清晰细腻。它的单位是“线对/毫米”。明锐度(Acutance)又称鲜锐度、锐度,是摄影镜头鲜明地再现摄景物中间层次、 锐部层次、低反差影纹细节、微弱亮度对比和微妙色彩变化的能力。明锐度高的镜头,所成影像轮廓鲜明、边缘锐利、反差正常、层次丰富、纹理细腻、影调明朗、质感强烈、色彩柔 和、彩色还原真实、自然。分辨率和明锐度的综合表现称为“清晰度”(Clarity)。分辨率和锐度是评价一只摄影镜头成像质量的两大重要因素。

    其次,畸变也对成像的的质量有着重要的影响。它是像差的一种。具体表现是物体上的直线经过透镜成像后变成弯曲的现象。拍摄四方形的物体时,使周围拍成卷翘或膨鼓的现象就是畸变造成的。好的摄像镜头畸变率控制在5%以内人眼不易察觉。面向测量或制版应用的镜头畸变率必须在0.1%以下。
    通用的镜头如安防上使用的电视监控镜头,设计时要求低成本,并且利于大规模生产,所以采用了简单的光学结构和制作工艺及装配流程,在满足低价格的同时导致分辨率和锐度的指标可以说都很差,并且图像有畸变。举个例子,所以的监控画面都有点模糊、边缘图像有变形,其实从光学角度看就是残余像差太大。不过安防领域要求能看清人就行了,这种镜头对廉价的系统确实是不错的选择。
    专业的镜头通常用于对像质要求高的场合,不但要求分辨目标,同时还要分辨目标细节,在有些场合还要求目标没有畸变,以便观察和测量。为实现这种高质量的成像,市面的通用镜头无法达到这些特定要求,必须使用专业的镜头才能充分发挥 相机的性能,得到满意的图像。
    我公司生产的专业摄像镜头,针对专门的应用场合,采用复杂的光学结构消除像差,采用完善的光学工艺比如镀高增透膜以提高光学性能,完备的光学检测手段和 特别的装配调整工艺,使我们的专业摄像镜头才真正能做到“完美成像”。
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