cctv光学镜头设计的若干问题

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1、CCTV光学镜头设计的若干问题K!/E0G&                  许正光赵一菲梁来顺lGB7(            (公安部第一研究所光电技术事业部，北京，100044)!U`T;,v5 _

2、8"&*T^ 摘要：本文综述了CCTV光学镜头设计和生产制造当中涉及到一些值得关注的问题。这些问题包括设计指导思想、先进光学生产技术、CCTV镜头安全环保性能和RoSH指令、符合使用效果的几点设计经验等。本文对以上问题进行有益的总结和探讨，对设计人员有一定参考价值。wri[#D{ sSG]I%oB3

3、 关键词：CCTV光学镜头先进光学生产技术非球面技术 RoSH指令9r1pdG_C@ c%~'[W04   20世纪70年代以来，以先进加工技术、先进材料技术和自动优化设计软件为代表的先进光学生产技术得到了长足发展，安防产业中广泛使用的CCTV镜头充分分享到了这门先进的技术带来的好处，传统的设计和生产制造也由此发生了重大的变化。然而，和生产、制造、使用紧密相关的镜头设计过程并没有完全脱离实践当中积累的经验，许多经验总结今天看来仍旧可以作为最基本的设计原则，而这些对刚刚入门或正陷入困惑的业内设计人员有一定的指导意义。此

4、外，日益受到各国重视的CCTV镜头安全环保性能和欧洲正在推行的RoSH指令，使得安防镜头的材料和制造工艺也将面临严峻考验。本文总结了一些笔者在CCTV光学镜头研制过程中的心得体会，供大家参考。3

5、:uIoR{ n
2#uH 1设计和使用必须紧密结合[1]%o4d43uZ   评价CCTV光学镜头的好坏，直接涉及到使用、设计和制造三个方面，它们之间的关系极为密切。为了获得一个较理想的光学镜头，光学设计人员首先清晰明确地了解使用要求、使用效果和设计结果转入加工制造时的可能性。在使用和设计要求方面，设计人员对CCTV镜头

6、所要求的焦距、孔径、视场、最近成像距离等光学特性参数和分辨率、畸变、光学传递函数等成像质量特性参数都比较熟悉。而当涉及使用效果方面的专业术语时，如有关像质方面的亮度范围、调子、反差、质感等等概念，或者“放大倍率、观察距离”等使用效果中的综合感觉，光学设计人员就显得有些不甚熟悉或者概念模糊。由此可见，CCTV镜头的设计人员必须深入实践，克服与使用者的沟通障碍，能够站在他们的角度考虑设计思路。这一个过程，实际上也是将使用者的“设计要求”正确变成“设计指标”进而变成“设计结果”的过程。$O!f*l
G   当设计人员完整地清楚了

7、使用者的设计要求后，才能确定可行的设计方法，并按照像差设计规律确定各种像差的平衡方案，进而进行优化设计，最终达到符合使用要求的设计结果。然而，如何评价优化设计的结果达到了设计要求呢？实际上这里提出了“设计结果”如何体现“设计要求”的问题。光学设计阶段的成像质量评价原则，是基于长期光学设计和加工实践反复摸索、总结规律而产生的理论。但是，根据这些评价原则对镜头进行评价，并不代替未来产品的实际成像质量，最终的成像质量评价有待于产品生产制造出来后对产品通过各种仪器进行测试和实际使用效果进行检验。同时实际也验证设计阶段成像质量评价的理

8、论是否正确和发展这些理论。d;#9xD'   由此可见，镜头的设计和使用必须紧密结合。一般而言，根据使用要求所进行的设计，总是预示着加工成产品之后的使用效果，两者之间是有机联系着的，有相对的一致性，存在着“变成”和“体现”的关系。V2/+SvB2 GWE`'V 2设计评价是一个多方面综合权衡的过程4d]   在实际使用过程中对一个光学系统的评价是非常广泛的，不但要求有理想的光学质量，而且还对它的体积重量外形形式适应性牢固度工艺性能材料选用造价成本等等都有一定要求。最好的成像质量如果在工艺上、材料的

9、物理化学性能上无法实现和保证，也无实际用处。至于体积重量等要求，有时候甚至就直接影响着系统的实际使用价值，在进行设计时所有这些都要与像质一起加以考虑，过分追求某一指标或者忽略其他指标都是片面的。Tjs-+$P+   光学系统不同使用场合有着不同的评价内容，因此不同的光学系统其评价方法和标准也不一样。在实际设计当中“最好的”、“成像质量最优化的”未必就是实际工程实现“最合适”的系统。从工程设计的角度看，一个成功的设计系统往往并不是选用最高精尖的技术手段和材质完成系统设计，而是以能够完成设计要求、成本最低为指导原则的。PL

10、Llo~Bb   总之，从光学设计实践的角度来说，解决使用要求变成设计要求，设计结果体现使用要求的成像质量评价问题，极为重要，否则设计必然存在某种盲目性。但是，这是一个影响因素颇多、国内外实践经验总结发表尚少的复杂问题，需要设计人员不断摸索实践，涉猎相关边缘学科，培养系统工程思维。SgX