浅析CCTV安防镜头设计技术20160830

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1、浅析CCTV安防镜头设计技术一杂光、畸变和渐晕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CCTV光学镜头研制过程中的若干技术，供大家参考。1设计和使用必须紧密结合评价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

2、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吋，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。当设计人员完整地清楚了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杲

3、。然而，如何评价优化设讣的结果达到了设讣要求呢？实际上这里提出了“设讣结果”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，并不代替未來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來后对产品通过各种仪器进行测试和实际使用效杲进行检验。同时实际也验证设计阶段成像质量评价的理论是否正确和发展这些理论。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

4、致性，存在着'变成”和“体现'的关系。2设计评价是一个多方面综合权衡的过程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，在进行设计时所冇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。Petzval人像RapidRectilinear双高斯CookeTrioletCHUNTAI倒givesb

5、etterlife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。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，设计结果体现使用耍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，需要设讣人员不断摸索实践，涉猎相关边缘学科

6、，培养系统工程思维。3CCTV镜头的杂光.畸变和渐晕Barrel血唆CCTV镜头的光学成像质量控制是光学设计的重要内容，本文着重从杂光、畸变和渐晕等方面浅谈使用当中的一些限制，这些限制告诉设计者这种类型的镜头设计并不需要接近理想镜头的程度。一般而言，杂光是由镜片的漫反射和镜筒引起的。光线通过一系列镜片后，其部分能量损耗于光学零件的界血反射，且随波利折射率的增加而增加，对高折射率玻璃尤甚，如重火石玻璃一个表面光反射损耗约6%左右。因此对于包含多片薄透镜的光学镜头，提高透过率的主要途径在于减少透镜表面的反射损耗，涂敷表面增透膜层［2］。在我所生产的超广角针孔镜头系列

7、当屮，镜片数有时达10片以上，如果不采取合适的镀膜工艺，那么镜头光学透过率下降和杂光问题将丁分严重。透镜材料本身的不均匀性如气泡、结石、条纹以及镀增透明膜不良等也会引起这种反射（折反射和长焦距镜头尤其重要）。工艺上还应对镜筒、透光外缘、光栏片作涂黑处理。一般而言，镜头的杂光不超过5%~8%为宜，设计人员运用Tracepro等光学软件能够在设计阶段对杂光进行较好的模拟仿真。在CCTV镜头设计屮对图像畸变要求没有照相镜头严格，甚至有时适当增大畸变来校正如像散等像差。经验表明，一般畸变值在3%左右，人眼不易觉察出来。我所所内标准ZS060-94规定，在40度视场内，畸

8、变允许在2%左右，每增加