非球面镜头与球面镜头的比较选择及应用

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1、非球面镜头与球面镜头的比较选择及应用一、引言Gr$*t,ZW z-G7Y#     目前，监控市场上对24h连续监控的需求越来越多，由此产生了越来越多的日夜型摄像机。这种摄像机如果采用普通镜头，其白天的图像调节清晰，晚上的图像就变得模糊；反之，晚上图像调节清晰，白天就模糊。其原因是由于普通摄像镜头不可能使可见光和红外光这两种不同波长范围的光线在同一个焦面上成像，因为不同波长的光线通过作为光学介质的镜头之后，聚焦的位置不同。而普通摄像镜头，是只限定在可见光波长范围的性能要求而设计的，因此作为日夜使用就会出现上述现象。红外镜头放在日夜摄像机上能对应可见光与红外光的转换，从而始终保持

2、所监控图像画面的清晰。其原因是，因为红外镜头是根据可见光和红外光这两种波长范围而设计制作的，所以它能使可见光和红外光在统一的焦面上成像。qzt2jv _:X

3、R#d     红外镜头即IR镜头，它采用了特殊的光学玻璃材料，并用最新的光学设计方法，从而消除了可见光和红外光的焦面偏移，因此从可见光到红外光区的光线都可以在同一个焦面位置成像，使图像都能清晰。此外，红外镜头还采用了特殊的多层镀膜技术，以增加对红外光线的透过率，所以用IR镜头的摄像机比用普通镜头的摄像机夜晚监控的距离远。&U$8zn~[k GGc_9?h     现在，红外镜头在市场上有定焦与变焦镜头系列，还有

4、1/3与1/2in等系列。其应用范围广泛，除专门作红外对应的特殊用途外，也可用作普通镜头，并能有效地提高成像质量。uxC G:c8`*5Q     除了有专门设计的红外镜头外，实际上24h连续监控的电视监控系统，大多使用的是一种非球面镜头。下面就介绍一下这种镜头的原理、特点、与球面镜头的比较选择及其在电视监控中的应用。.aismc`= N_~KZQ11^ 二、非球面镜头的原理HM@}!6/s foz5D9sQ     常用的普通摄像镜头为球面镜头，它采用的是球面镜片，而不是平面。一般球面镜片会出现像差，如球差、色差、彗差等，因而实际的摄像镜头通常需要多片凹凸程

5、度不同的镜片，进行分组组合来予以校正。最简单的定焦镜头一般需要4片3组、6片4组或7片4组，而高档的变焦镜头则需要10多片10多组的镜片组合。显然，这不仅使镜头的体积和重量增加，而且使透过的光也减少了。对F值小的高感度镜头来说，其有效通光口径越大，球面像差就越大，当然其校正也就越困难。正是由于球面镜头的缺点，才研制了非球面镜头。!*?(Q6 DlzmAN     非球面镜头（AsphericalLens）所用的镜片为非球面镜片，其面形也是在球面面形的基础上做细微的调整得出的。从数学的角度来说，球面的面形是一个二次函数，而非球面的面形函数是四次甚至更高次的函数，因此非球面的面

6、形更加复杂。实际上，它是在球面的基础上，按事先设计好的细微面形起伏，进行人为控制而获得非球面的复杂曲面的。NT;x1 WE5"A

7、=     由于非球面镜头的镜片形状，是在充分考虑到上述各校正因素，通过精确的设计计算，由精密仪器光学研磨而成。因此，一片非球面镜片就能实现多个球面镜片校正像差的效果。这样，非球面镜头可以有效地减少镜片的数量，从而也就减小了镜头的体积和重量，并使透光性更好，色差还原准确、成像质量变佳。  t?9;cS4 xS~yH[k 三、非球面镜头的特点@cu}3> d4p{5F7]^     1、能消除球差，大大提高成像质量_b!;(~@p

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9、Je     球面镜片具有球面像差的先天缺陷，从而带来了无法克服的光斑现象，如图1a所示。显然，它将影响成像质量。而用非球面镜片，使光线经过高次曲面的折射，就可以把光线精确地*****于一点。如图1b所示，从而校正了球面像差，大大地提高了成像的质量。PTzp;. :7$X[ 图1  非球面镜头球差补正示意图}`(m2xo [GR]!!%~     2、可改善镜片边缘部分对光的折射率，消除光在球面镜头边缘过折射引起的桶形失真Yg=E@F 8zQ_xE     非球面镜片的重要特点是可以改善镜片边缘部分对光的折射率，从而使镜头的边缘成像

10、变好。而球面镜片，尤其高倍率球面镜头，更容易出现球差和图像失真，尤其光线在球面镜头边缘过折射引起的桶形失真，如图2a所示。将非球面镜头用于高倍率的变焦镜头时，由于非球面镜头设计时，将边缘入射的光线按球面镜头失真的反方向进行了修正，从而有效地消除了桶形失真，如图2b所示。_HWHQF7 O+G~Qp0b>     3、使镜头光学结构简化，能获得更大的通光口径,@%C8Z 由于使用1片非球面镜片可以代替一组球面镜片，从而使摄像