摄像头模组必备组件-光学镜头分析

admin 2020-08-20 14:00 行业百科
[摘要] 光学镜头是光学成像系统中的必备组件,是影响成像质量的关键因素,镜头一般主要由镜片lens、间隔圈Spacer和镜筒组成。

  光学镜头作为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。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中,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。

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  资料来源:中商产业研究院整理

  光学镜头研发与制造处于产业链中游,其上游为光学镜头生产所需的设备仪器及原材料,原材料主要包括玻璃镜片、塑胶镜片、电子零件、塑胶原料、金属部件等。

  下游为光学镜头的应用领域,主要包括安防监控设备、手机相机摄像头模组、车载摄像头模组、机器视觉系统、VR/AR 设备等。

  光学镜头是光学成像系统中的必备组件,是影响成像质量的关键因素,镜头一般主要由镜片lens、间隔圈Spacer和镜筒组成。

  //玻塑混合镜头应用领域最广泛//

  不同类型的光学镜头应用领域差异较大,其中:

  》塑料镜头主要应用于智能手机领域;

  》玻璃镜头主要应用于中高端安防视频监控、车载成像系统、机器视觉以及中高端新兴消费类电子领域;

  》玻塑混合镜头应用更加广泛,上述领域几乎都能覆盖。

  衡量镜头解析力的常用指标是 MTF(Modulation Transfer Function,调制转换函数),它衡量的是镜头对对比度的还原情况。

  理想镜头的还原情况可以达到 100%,最差的镜头无法还原对比度,所以 MTF 的值位于 0—1 区间内。MTF 的值越大,表明镜头的解析力越好。

  例如在下图中,黑白条的对比度原本是100%,但经过镜头的处理之后,黑白条的中间地带会由于光线的串扰而呈现灰色,这就是无法完全还原对比度的情况。

  

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  在这个例子中,这个镜头的MTF值为90%,表示可以还原90%的对比度。

  在手机可见光摄像头中,尽管玻璃材料的透光量要好于塑胶镜头,但塑胶易于成型,可以组成各种所需要的组合,对光线的控制也更优,所以塑胶镜头的MTF反而会大于玻璃镜头。

  基于此,我们认为塑胶镜头仍将是未来一段时间内手机可见光镜头的主流,但玻璃镜头或玻塑混合镜头大概率也将会占有一席之地。

  在手机可见光摄像头中,尽管玻璃材料的透光量要好于塑胶镜头,但塑胶易于成型,可以组成各种所需要的组合,对光线的控制也更优,所以塑胶镜头的 MTF 反而会大于玻璃镜头。基于此,塑胶镜头仍将是未来一段时间内手机可见光镜头的主流,但玻璃镜头或玻塑混合镜头大概率也将会占有一席之地。

  一般而言,镜片数量越多,镜头的成像质量越高。塑胶镜头与玻璃镜头由于在材料属性、加工工艺、透光率等方面都存在着很大的差异,因此最终的适用范围也大有不同。

  塑胶镜头是由光学塑胶镜片组成的镜头,由于可塑性强,容易制成非球面形状,方便小型化等特点,广泛应用于手机、数码相机等设备上。玻璃镜头是由玻璃镜片组立而成,由于对模造技术、镀膜工艺、精密加工等方面有着较高的要求以及其透光率高的特点,更多应用于高端影像领域,如单反相机、高端扫描仪等设备。

  玻璃塑胶混合镜头,由部分玻璃镜片和部分塑胶镜片共同组成,结合了二者的特点,具有高折射率的光学性能和稳定性,广泛应用于监控摄像头、数码相机、车载摄像头等镜头模组中。

  塑胶镜头、玻璃镜头及玻璃塑胶混合镜头特征对比

  

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  //光学镜头关键加工工艺//

  光学镜头的难点主要在于设计和制造环节。

  光学镜头的难点之一在于设计环节。设计环节需要的是多年的经验积累,以及想象力的发挥,不仅仅是一门工程,更是一门艺术。

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