红外连续变焦镜头
镜头介绍及基本调整方法
镜头介绍与基本调试方法一、镜头（Lens）的主要参数。
镜头是用来将外界物体成像到感光器件（如CCD或底片）上的设备，其主要可调参数有：1、焦距（Focal Length)：光学镜片中心到其焦点的距离。
在手动可调的镜头上一般会标示为：T <---->W。
T为Tele，即远的意思。
向T方向调节镜头会使镜头的焦距增加，可看到的围（视野）缩小，因此特定物体会在整个画面中变大，细节处更易分辨清楚。
W为Wide，即宽的意思。
向W方向调节镜头会使镜头的焦距减小，可看到的围（视野）变大，因此特定物体会在整个画面中变小，细节处不易分辨清楚。
调整焦距使视野变大或缩小的这一过程称为变焦（ZOOM）。
焦距变大（视野小）效果焦距变小（视野大）效果2、聚焦（Focus）：将物体清晰的成像到感光器件上的过程，这一过程会将镜头的焦点落到感光器件上，也称为对焦。
在手动可调的镜头上一般会标示为：FAR<---->NEAR或∞<---->N。
FAR与∞一个意思，向FAR方向调是使远处物体光线的焦点落到感光器件上。
NEAR与N一个意思，向NEAR方向调是使近处物体光线的焦点落到感光器件上。
聚焦（FAR）过头聚焦正常聚焦（NEAR）过头3、光圈（Aperture或Iris）：镜头上控制进入到感光器件多少光的孔，类似于人眼的瞳孔。
在手动可调的镜头上一般会标示为：O<---->C或OPEN<---->CLOSE。
O与OPEN一个意思。
向O方向调节镜头会使镜头的光圈变大，这时进光量会增加，使图像更明亮，但过亮也会使图像曝光过度。
调到底时光圈最大。
C与CLOSE一个意思。
向C方向调节镜头会使镜头的光圈变小，这时进光量会减少，使图像更昏暗，但过暗也会使图像不清楚。
调到底时光圈最小，甚至完全关闭。
光圈过大光圈正常光圈过小二、镜头的分类。
我们按焦距、聚焦、光圈控制方式的不同可分为：1、按焦距的控制方式可分为定焦镜头、手动变焦镜头、电动变焦镜头。
热成像原理
热成像原理
什么是热成像？
光是电磁波的一种，波长380nm-780nm的电磁波表现为人肉眼可见的7色光谱，波长7μm-14μm的电磁波表现为人肉眼不可见的远红外线。
红外热成像是通过多晶硅、氧化钒等作为传感器，将吸收的远红外电磁波的热辐射值转化为电信号，再由电信号编解码成热力图像画面。
红外线与可见光、紫外线和无线电波一起，构成了一个完整连续的电磁波谱，如下图所示，
大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但对3~5μm 和8~14μm 的红外线却是透明的。
因此这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。
利用这个窗口，红外热像仪可以在完全无光的夜晚，或者是在烟云密布的恶劣环境，都能清晰地观察到视场的情况。
主营介绍：从事红外光学镜头、红外热像仪设计及销售
主要产品：专业提供8～12μm 波段非制冷手动镜头、电动镜头、连续变焦镜头、双视场镜头、无热化镜头以及显微镜头和倍增镜头。
同时也包括3～5μm 和8～12μm 中波/长波制冷镜头，双波段镜头等。
应用场景：消防、边海防、森林防火、公路铁路机场港口以及桥梁航道监控、冶金、电力、石油、军工和海洋养殖防盗等。
什么是变焦,什么是对焦,手动变焦是什么意思
自动对焦
传统相机，采取一种类似目测测距的方式实现自动对焦，相机发射一种红外线（或其它射线），根据被摄体的反射确定被摄体的距离，然后根据测得的结果调整镜头组合，实现自动对焦。这种自动对焦方式——直接、速度快、容易实现、成本低，但有时候会出错（相机和被摄体之间有其它东西如玻璃时就无法实现自动对焦，或者在光线不足的情况下），精度也差，如今高档的相机一般已经不使用此种方式。因为是相机主动发射射线，故称主动式，又因它实际只是测距，并不通过镜头的实际成像判断是否正确结焦，所以又称为非TTL式。这种对焦方式相对于主动式自动对焦，后来发展了被动式自动对焦，也就是根据镜头的实际成像判断是否正确结焦，判断的依据一般是反差检测式，具体原理相当复杂。因为这种方式是通过镜头成像实现的，故称为TTL自动对焦。也正是由于这种自动对焦方式基于镜头成像实现，因此对焦精度高，出现差错的比率低，但技术复杂，速度较慢（采用超声波马达的高级自动对焦镜头除外），成本也较高。
手动对焦
手动对焦，它是通过手工转动对焦环来调节相机镜头从而使拍摄出来的照片清晰的一种对焦方式，这种方式很大程度上面依赖人眼对对焦屏上的影像的判别以及拍摄者的熟练程度甚至拍摄者的视力。早期的单镜反光相机与旁轴相机基本都是使用手动对焦来完成调焦操作的。现在的准专业及专业数码相机，还有单反数码相机都设有手动对焦的功能，以配合不同的拍摄需要。
光学变焦镜头的另一个重点在变焦能力，所谓的变焦能力包括光学变焦与数码变焦两种。两者虽然都有有助于望远拍摄时放大远方物体，但是只有光学变焦可以支持图像主体成像后，增加更多的像素，让主体不但变大，同时也相对更清晰。通常变焦倍数大者越适合用于望远拍摄。光学变焦同传统相机设计一样，取决于镜头的焦距，所以分辨率及画质不会改变。数码变焦只能将原先的图像尺寸裁小，让图像在lcd屏幕上变得比较大，但并不会有助于使细节更清晰。因此购买数码相机时，我们往往建议大家留意光学变焦的倍数。目前中端相机普遍都有3倍左右的光学变焦，不过也有具超长变焦功能的产品，例如10倍光学变焦的机种。
BOSCH EX30 红外摄像机 说明书
EX30 是一款多功能的单传感器红外摄像机。
凭借逼真的白天色彩和获奖的夜视能力，它可以满足全天候 (24/7) 监控应用场合的苛刻需求。
新款 EX 30 红外摄像机是以其获得专利的日夜功能 (IDN) 设计为基础而构建的，融合了卓越的光学技术（包括 5 - 50 毫米红外校正镜头）和划时代的 Black Diamond 技术，可以呈现高保真的夜视图像，这也是当今世界上最高级的夜视能力。
由于能够实施所有四个级别的 DCRI 监督（探测、分类、识别和鉴定），EX30 可以为任何重要应用场所（包括周边监控、珍贵资产保护和强制布防）提供高效的全天候 (24/7) 监控。
基本功能Black Diamond 夜视技术•倍受赞誉的 Black Diamond 技术消除了过亮的前景和曝光不足的背景•探测级成像距离达 100 米（330 英尺）•可在各种监视应用中实现高效的全天候 (24/7) 监控高性能的精密光学元件•540 电视线高清日夜型 CCD 提供逼真的白天色彩和出色的夜视能力• 5 - 50 毫米红外校正镜头提供 45 米（150 英尺）至 100 米（330 英尺）大范围监控，实现最广泛的摄像功能•红外校正镜头可消除焦距偏离和红外流失方便安装人员的功能•滑动式光学防护架有助于安装人员轻松快捷地进行光学调节•5–50 毫米手动变焦自动光圈镜头•NEMA4 全天候外壳•可调节红外线强度和光电灵敏度•方便布线的墙壁支架DCRI 性能我们的红外摄像机经过测试证明达到 DCRI 监控级别。
满足这些标准可以确保在以下所示的四个监控级别中任意一个级别提供出色的视频，实现最广泛的安防性能。
850 纳米时的参数探测100 米（330 英尺）分类90 米（300 英尺）识别75 米（250 英尺）鉴定45 米（150 英尺）安装/配置EX30 红外摄像机▶逼真的白天色彩和出色的主动红外夜视能力▶Black Diamond 红外技术▶功能强大的精密光学元件▶探测级成像距离达 100 米（330 英尺）▶随附方便安装人员的增强功能2技术规格视频EX30 红外摄像机感应器扩展型高清日/夜 CCD有效像素（水平 x 垂直）NTSC：768 x 494有效像素（水平 x 垂直）PAL：752 x 582清晰度彩色 540 电视线 / 黑白 540 电视线信噪比大于 48 dB（自动增益控制关闭）白昼模式灵敏度0.02 lux，F1.4夜晚模式灵敏度使用红外时 0.0 lux（黑白）镜头红外校正，5 - 50 毫米手动变焦自动光圈，DC 驱动伽马0.45视频输出 1 Vpp，75 欧姆日夜切换光电元件控制，自动光电元件自动，可调灵敏度LED Black Diamond 红外技术，强度可调波长850 纳米（半隐蔽）或 *940 纳米（全隐蔽）电气指标电压12 至 24 VDC 或 VAC功耗最大 36 瓦机械指标外壳坚固的模压铝质外壳外饰搪瓷烤漆，标准黑色安装架随附方便布线的墙装支架尺寸131 x 139 x 207 毫米（高 x 宽 x 厚）5.2 x 5.5 x 8.2 毫米（高 x 宽 x 厚）重量 1.4 千克（3.4 磅）环境要求工作温度范围-50 ºC 至 +50 ºC（-58 ºF 至 +122 ºF）环境符合 NEMA 4X 标准注解*与 850 纳米时的标准距离相比，940 纳米的距离损失为 50-60%。
两挡变焦光学系统的齐焦设计
两挡变焦光学系统的齐焦设计杨利华;李景;陶玉;林晶;孟军合【摘要】受光学材料折射率、光学加工以及光学装校等误差因素的影响，宽视场短焦子系统和窄视场长焦子系统组成的两挡变焦光学系统的实际像面均偏离理想像面即发生像面漂移，但漂移量不同，导致两子系统产生不齐焦现象。
为了解决此问题，以某型载荷中波红外两挡变焦光学系统设计为例，分析齐焦设计时定长焦调短焦和定短焦调长焦两种设计方案的优缺点。
比较了定长焦调短焦3种方法，即调变倍组与补偿组、调变倍组和调补偿组的补偿量与长焦焦距变化情况，定短焦调长焦3种方法，即调变倍组与补偿组、调变倍组和调补偿组的补偿量与短焦焦距变化情况，指出定长焦调短焦、单调补偿组的齐焦设计方案为最优方案。
%Switch-zoom optical system is composed of the subsystem with wide field of view and the subsystem with narrow field of view .Due to the errors from many aspects such as the re-fractive index of optical material ,the optical manufacturing and assembling ,the actual image surfaces of both subsystem deviate from their ideal image surfaces ,and the drifts are different , that is ,the two subsystems are not confocal .To solve the problem ,a variety of confocal de-sign schemes ,the selection principle and an optimal scheme w hich fixed long focus and adjus-ted shortfocus ,adjusted the compensating set for a mid-wave infrared (MWIR) switch-zoom optical system were given .【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P386-390)【关键词】两挡变焦;齐焦;短焦;长焦【作者】杨利华;李景;陶玉;林晶;孟军合【作者单位】天津津航技术物理研究所，天津300192;天津津航技术物理研究所，天津300192;天津津航技术物理研究所，天津300192;天津津航技术物理研究所，天津300192;天津津航技术物理研究所，天津300192【正文语种】中文【中图分类】TN202;TH703引言受光学材料折射率、光学加工以及光学装校等误差因素的影响，光学系统实际像面会偏离光学设计理想像面，称这种现象为像面漂移。
1.JCO版慧眼红外高速球中文说明书_REV 01
慧眼系列红外高速球型摄像机用户手册请在安装使用前仔细阅读本用户手册目录一、产品概述---------------------------------------------------3二、技术指标 ---------------------------------------------------4三、性能特点-----------------------------------------------------5四、功能说明-----------------------------------------------------6五、设备安装连接-------------------------------------------------105.1 球机外形尺寸 ----------------------------------------------10 5.2 安装准备---------------------------------------------------10 5.3 壁挂式球机安装---------------------------------------------10 5.4 吊装式球机安装---------------------------------------------135.5 报警输入，输出线路连接安装---------------------------------15六、球机的系统设置 ----------------------------------------------176.1 协议设置---------------------------------------------------17 6.2 波特率设置-------------------------------------------------176.3 地址设置---------------------------------------------------18七、OSD菜单设置和操作 -------------------------------------------217.1 基本操作---------------------------------------------------21 7.2 OSD菜单结构及设置表----------------------------------------23 7.3 系统信息设置-----------------------------------------------25 7.4 摄像机参数设置---------------------------------------------36 7.5 自动运行设置-----------------------------------------------39 7.6 语言设置---------------------------------------------------47 7.7 报警功能设置-----------------------------------------------47 7.8 时钟设置---------------------------------------------------497.9 隐私保护设置-----------------------------------------------57八、常用功能设置和调用命令列表-----------------------------------59九、简易故障排除表-----------------------------------------------61安全注意事项1. 运输及保管过程中要防止重压、剧烈震动和水浸泡等对产品造成的损坏。
光学镜头概述及分类
光学镜头概述及分类光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量有着关键性的作用，它对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。
镜头不仅种类繁多，而且质量差异也非常大，但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够，导致不能得到理想的图像，甚至导致系统开发失败。
本文的目的是通过对各种常见镜头的分类及主要参数介绍，总结各种因素之间的相互关系，使读者掌握机器视觉系统中镜头的选用技巧。
根据有效像场的大小划分把摄影镜头安装在一很大的伸缩暗箱前端，并在该暗箱后端安装一块很大的磨砂玻璃。
当将镜头光圈开至最大，并对准无限远景物调焦时，在磨砂玻璃上呈现出的影像均位于一圆形面积内，而圆形外则漆黑，无影像。
此有影像的圆形面积称为该镜头的最大像场。
在这个最大像场范围的中心部位，有一能使无限远处的景物结成清晰影像的区域，这个区域称为清晰像场。
照相机或摄影机的靶面一般都位于清晰像场之内，这一限定范围称为有效像场。
由于视觉系统中所用的摄像机的靶面尺寸有各种型号，所以在选择镜头时一定要注意镜头的有效像场应该大于或等于摄像机的靶面尺寸，否则成像的边角部分会模糊甚至没有影像。
根据有效像场的大小，一般可分为如下几类：镜头类型有效像场尺寸1/4英寸摄像镜头 3.2mm×2.4mm（对角线4mm）1/3英寸摄像镜头 4.8mm×3.6mm（对角线6mm）电视摄像镜头1/2英寸摄像镜头 6.4mm×4.8mm（对角线8mm）2/3英寸摄像镜头8.8mm×6.6mm（对角线11mm）1英寸摄像镜头12.8mm×9.6mm（对角线16mm）35mm电影摄影镜头21.95mm×16mm（对角线27.16mm）电影摄影镜头16mm电影摄影镜头10.05mm×7.42mm（对角线12.49mm）135型摄影镜头36mm×24mm127型摄影镜头40mm×40mm照相镜头120型摄影镜头80mm×60mm中型摄影镜头82mm×56mm大型摄影镜头240mm×180mm根据焦距分类根据焦距能否调节，可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。
五组元变焦镜头凸轮曲线设计
〈系统与设计〉五组元变焦镜头凸轮曲线设计侯国柱1,2，吕丽军2（1. 上海电机学院工业技术中心，上海 201306；2. 上海大学精密机械工程系，上海 200072）摘要：变焦镜头设计过程中，为了实现变焦镜头更好的变焦效果，需要设计出优良的变焦凸轮，而变焦凸轮曲线的设计是设计出好的变焦凸轮的关键，变焦凸轮曲线设计的好坏直接影响最终成像质量。
首先通过对投影灯镜头系统划分为五组元变焦结构，在CODE V中将所得镜头材料转成SCHOOT材料，并在CODE V中把变焦过程设置成9重结构的方式，然后运行五组元变焦宏程序后，得到五组元变焦镜头的变焦数据，最后利用AUTOCAD软件的多线PL命令最终作出变焦镜头凸轮曲线图。
所得凸轮曲线既要保证凸轮有较小的压力角，还要有一定的锁紧力。
关键词：凸轮曲线；五组元；变焦镜头中图分类号：TN202；TH703；O439 文献标志码：A 文章编号：1001-8891(2018)05-0477-04 Cam Curve Design of Five Component Zoom LensHOU Guozhu1,2，LYU Lijun2(1. Industrial Technology Center, Shanghai Dianji University, Shanghai 201306, China2. Department of Precision Mechanical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract：For better zoom effect, it is necessary to include superior zoom cam while designing zoom lens.As the major tool for achieving superior zoom cam, cam curve design directly affects the final imaging quality. In this work, we first categorized a projector lamp system into a five-component zoom structure.Next, we transformed the lens material to SHOOT material, and set the zoom process into nine structures using CODE V optical design software. The five-component zoom macro program was then run, and data was obtained using thefive-component zoom lens. Finally, zoom lens cam curves were obtained using the PL multiline command of AutoCAD. They were observed to exhibit a relatively small pressure angle and specific locking force.Key words：cam curve，five components，zoom lens0 引言变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下，可以通过变动焦距来改变拍摄范围，因此非常有利于画面构图，产生人们生活中视觉经验以外的流畅的运动样式，增强了画面造型表现的随意性和灵活性。
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红外连续变焦镜头
一、基本原理
利用光学系统中两个或两个以上透镜组的移动，改变光学系统的组合焦距，同时保持像面位置不动，且在变焦过程中像质始终保持良好。
二、光学系统
机械补偿变焦系统：各运动组元按不同的运动规律作相对复杂的对应移动，最终达到防止像面移动的目的。
机械补偿法变焦镜头：一组透镜做线性移动(通称变倍组)以改变焦距，另一组透镜(通称补偿组)作少量非线性移动以补偿像面位移，来达到光学系统既变倍而像面位置又稳定的要求。
变倍组一般是负透镜组,补偿组有取正透镜组,也有取负透镜组的。
补偿透镜组的移动与变倍透镜组的移动方向不同且不等速，但它们的相对运动却有严格的对应关系，各透镜组通过一个复杂的凸轮机构实现相对运动。
这类变焦距镜头的焦距在一定范围内连续改变。
三、光学结构
机械补偿变焦距镜头，其光学结构由前固定组，变倍组，补偿组，后固定组组成。
1、前固定组：其作用是给系统提供固定的像；
2、变倍组：担负着系统的变倍作用，做线性移动以改变焦距；
3、补偿组：按一定的曲线轨迹作非线性运动，以补偿变倍组在变倍过程中所产生的像面移动；
4、后固定组：用于将补偿组的像转化为系统的最后实像，并调整系统的合成焦距值、设备孔径光阑，保证在变焦运动中系统的相对孔径不变。
四、连续变焦机构
主要由电机、齿轮、变倍凸轮、限位装置、导向销、变倍组、补偿组、导向机构等组成，其中，导向机构和变倍凸轮设计是连续变焦机构的核心技术。
工作原理为：当产品需要进行变焦时，由控制系统发给电机变倍信号，电机驱动齿轮，由齿轮带动变倍凸轮进行运动，此时，变倍组和补偿组通过导向销在满足函数关系的两条凸轮槽中进行运动，实现变倍组和补偿组直线运动，当变倍组和补偿组移动到两个极限位置时，通过压力开关来控制驱动电机的工作。
精密电位计在齿轮的驱动下随变倍凸轮一起转动，电位计随着变倍凸轮转角的不同输出不同的电压，通过对电压值的换算可以得到系统的对应焦距。
1、变倍组导向机构
（1）一根光杠导轨和滚珠丝杠组合机构。
这种结构精度较高，由于变倍和补偿同时移动的轨迹不同，需要两套导向驱动机构，占用较大空间，控制系统设计也有难度。
（2）两根圆柱导轨滑动机构。
由于滑动部件为两根圆柱导轨，这种结构变倍精度高，承载的负荷也比第一种大。
但是由于是超定位结构，光学通光口径太大，容易产生机构卡死现象，机构的径向尺寸也较大。
一般适用通光口径30—80 mm的结构。
（3）三根圆柱导轨滑动机构。
这种结构的优点是运动舒适、平
稳，不容易产生卡死现象，可以带动通光口径较大的光学组件。
缺点是运动精度较前两种低，一般适用通光口径50—120mm 的结构。
2、变倍凸轮设计
凸轮机构功能：实现由电机旋转运动转化为变倍、补偿镜组沿光轴方向平移运动的执行机构。
在变倍凸轮设计时应注意导向销和凸轮槽的摩擦系数与自锁角密切相关，摩擦系数越大，自锁角越小，凸轮槽倾斜得也越平坦，对凸轮槽的曲线设计显得尤为重要。
为了在变倍过程中始终保持良好的像质，变倍组和补偿组的移动必须满足一定的函数关系。
由几何光学理论可知两者必须符合如下方程式：
11110c c ci b b bi c ci b bi f f ββββββββ⎛⎫⎛⎫+--++--= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
式中：b f 为变倍组元的焦距；c f 为补偿组元焦距；b c ββ、分别为初始位置时变倍组元、补偿组元的垂轴放大率(可以是任意初始位置，如长焦距状态或者短焦距位置)；bi ci ββ、分别为变倍过程中新位置变倍组元、补偿组元的垂轴放大率。
如果变倍组的位移量为x ，补偿组的位移量为y ，且规定向右移动为正值，向左移动为负值。
其表达式为：
()()
1/1/b b bi c ci c x f y f ββββ⎧=-⎪⎨=-⎪⎩ 为保证凸轮的精确性和变焦运动的平滑性、快速性，要求凸轮线步长在0.02~0.05mm ，同时，两组凸轮曲线的升角应尽量小而且平衡。