长波红外超广角镜头、热成像相机鱼眼镜头

鱼眼镜头是一种新型的非直线广角镜头，具有超宽的视场，可产生全景或半球形图像，但图像畸变明显，畸变的方式由镜头的投影模型（映射函数）决定。 鱼眼镜头模块的前透镜是一个负弯月透镜，其前表面向外突出，呈抛物线形，类似于鱼的真实眼睛，因此得名鱼眼镜头。鱼眼镜头还具有景深大的优点，这意味着可以使前景和背景的更多细节清晰可见。根据图像如何填充传感器的框架，鱼眼镜头可分为三类：圆形鱼眼镜头，在传感器的宽度上产生 180 度的视角，图像传感器的边框将保持黑色； 对角线鱼眼镜头（也称为全画幅鱼眼镜头），可在传感器对角线上产生 180 度的视野，这意味着对角线鱼眼镜头的垂直和水平视场小于 180 度，并且成像圈大于传感器框架；裁剪圆鱼眼镜头，针对该格式相机的宽度进行了优化，产生的图像在顶部和底部被裁剪。（点击此处查看鱼眼镜头的通用指南）。

超广角镜头是指焦距超短且视场更大的广角镜头。

鱼眼镜头和超广角镜头之间并没有明确的视场和焦距界限。鱼眼镜头和超广角镜头都旨在提供比普通镜头更宽的视角，并且焦距都很短。相比之下，最明显的区别在于鱼眼镜头的前镜片像真正的鱼眼镜头一样凸起，并且鱼眼镜头会在图像中产生明显的桶形畸变，需要软件校正。对于热像仪而言，鱼眼镜头和超广角镜头具有更大的视场角和更大的景深优势，这意味着可以捕捉到更多前景/背景中的物体以及更大范围的场景区域。这一特性对于应用于安防、监控和其他领域的热成像来说非常有利，可以确保全面覆盖目标。

杭州煦和光电提供适用于长波红外（8-12 微米）热像仪的现成和定制超广角镜头和鱼眼镜头。鱼眼镜头和超广角镜头具有广视角、接近衍射极限的高分辨率和紧凑的结构，可与多种尺寸的探测器兼容，并提供手动调焦和定焦版本。此外，我们还提供具有微型孔径的针孔超广角和鱼眼镜头模块，这些模块采用二次成像技术，适用于紧凑、隐蔽的设计（例如晶体生长和金属冶炼炉的温度监控、安防）。我们还提供具有180°对角线视场的全画幅（矩形）鱼眼镜头。

教程：

这是一个基础且简短的教程和指南，旨在帮助您了解有关光学镜头和相机镜头的一些重要词汇，包括传感器尺寸和分辨率、景深 (DOF)、焦距、视场 (FOV)、f 值、材料透射、图像畸变、调制传递函数 (MTF)、球面像差和彗差，当您选择它们。

注意：本文重点介绍如何选择镜头组件。您可能想要了解有关单片光学透镜元件选择的更多信息，请点击此处查看镜头选择指南，了解不同类型的镜头及其适用性；点击此处查看光学基板材料选择指南，了解材料特性。

传感器尺寸和分辨率：传感器尺寸是传感器/探测器的宽度（水平长度）和高度（垂直长度），通常以毫米、英寸或像素为单位。分辨率是指在垂直方向和水平方向上排列的像素数。 1280x1024 的探测器水平行每行有 1280 个像素，垂直行每行有 1024 个像素。每个镜头模块都兼容特定尺寸和分辨率的传感器。像素数越高，分辨率越高，图像质量也就越好。对于热成像摄像机镜头，Shalom EO 会指定兼容探测器的宽度和高度（以像素为单位），以及像素间距。像素间距（即两个相邻像素单元中心之间的长度）也是一个重要概念。对于热像仪探测器来说，较小的像素间距可带来更高的分辨率，但代价是降低光敏度或热敏度。高分辨率探测器也常被称为高清 (HD) 探测器，这两个术语含义相同，均指传感器框架内像素的密集排列和出色的图像精细度。

景深 (DOF)：DOF是图像中清晰对焦的最近物体与最远物体之间的距离。景深可以通过提供焦距、拍摄距离、可接受的弥散圆（CoC，由于点光源聚焦不完美而产生的模糊点，可接受的 CoC 数值指的是可以容忍的模糊点直径）和 f 值来计算。假设焦距为 f，物距为 u，CoC 等于 c，f 值为 n，则：DOF=2u^2nc/f^2

焦距：  焦距 是从光学中心到平行于镜头光轴的射线会聚点（即焦点）的距离。此外，还有有效焦距 (EFL)，即主点到焦点的距离；以及后焦距 (BFL)，即从后镜片顶点到后焦点的距离。焦距较大的镜头允许以较窄的视角在较远的距离拍摄特写图像，而短焦距镜头则非常适合获得更宽的视角。一般来说，较长的焦距可以扩大远距离视野，但代价是减小了视野 (FOV)，这两者之间存在一种权衡关系。长焦距镜头通常用于监控等应用，例如远距离中红外热像仪镜头，以便更敏捷地对威胁做出预警。根据焦距，相机镜头可分为三类：定焦镜头（也称为固定焦距镜头），只有一个焦距；双焦距镜头（Double FOV），有两个可切换的焦距；以及连续变焦镜头（也称为变焦镜头或 CZ 镜头），用户可以在设定的范围内连续改变焦距。

视场 (FOV)  视场 ）是光学仪器对电磁辐射敏感的最大角度。它描述了相机的视觉范围，由焦距和探测器的传感器尺寸决定。在规格表中，给出的 FOV 是以角度值来测量的。 视场 (FOV) 的计算公式为：

AFOV = 2 x tan-1 (H/2f)

其中 H = 传感器尺寸（水平或垂直尺寸），f = 镜头焦距。

垂直 FOV 和水平 FOV 之间的转换公式为：

垂直 FOV（角度）= 2tan^-1（探测器高度/2f）

由于探测器宽度 = 高度 x 纵横比，水平 FOV（角度）= 2tan^-1（高度 x 纵横比/2f）

单击此处查看 FOV 图表并了解更多信息。

f 值：f 值，有时也称为焦比的光圈 (f 档)，是焦距与入射光瞳直径（光圈）的比率。f 值表示进入镜头的辐射比例。f 值越大，光圈越小，因此传输的辐射越少。此外，f 值较低的镜头看起来更清晰，因为随着光圈收缩，像平面上的模糊点会变得不那么明显。 “镜头速度”一词也指镜头的 f 值。

材料透射率：镜头模块应采用对您感兴趣的波长具有高透射率的材料制成，这一点很重要。例如，对于中波红外 (MWIR) 热成像镜头，锗是一种常见的材料，因为它的光透射范围很广，从 2 到 12 微米。热性能是另一个需要考虑的问题，因为光学材料的折射率会随着温度的变化而变化，从而导致镜头散焦。因此，对于温度波动的工作条件，无热化镜头模块更为合适。对于对重量敏感的应用，还应评估材料的重量。

图像失真：图像失真定义为与直线视角的偏差，其结果是图像中的直线弯曲成曲线。视场越大，将球面图像校正为直线透视就越困难。畸变对图像质量没有影响，只会影响图像与物体的相似度。畸变与相对孔径无关，但与镜头的视场有关。因此，使用广角镜头时应特别注意畸变的影响。例如，鱼眼镜头的图像畸变往往比较明显。此外，还有一些旨在校正畸变的算法，例如findChessboardCorners、calibrateCamera、initUndistortRectifyMap、remap 等。

调制传递函数 (MTF)：调制传递函数是一种综合测量方法，用于评估光学镜头在不同空间频率下保持真实物体线对之间对比度的能力。其中，物体发出的光的分布被视为具有特定频率的正弦函数。MTF 值越大，相机在图像中保留真实场景细节的能力就越强。

球面像差和彗差：球面像差： 这些像差是由于光束穿过光学透镜球面时光路的变化而产生的。入射到光学透镜上但与光轴不平行的单色光束倾向于聚焦在光学元件数学焦点的前方，而更靠近光轴的近轴光束倾向于聚焦在光学元件数学焦点的后方。球面像差可能发生在具有一个或多个球面的透镜上，包括平凸透镜和球透镜。当点光源发出的光锥在焦平面上形成散焦的彗星状椭圆斑块时，即出现彗差，也称为彗形像差。当光锥的顶点（点光源）不在光轴上时，就会发生这种现象。点击此处了解有关球面像差和彗差的更多信息。

色差：色差是指透镜无法将所有颜色聚焦到同一点。它是由色散引起的：透镜元件的折射率随光的波长而变化。轴向色差与成像焦距有关，造成色彩分离或眩光；而倍率色差与成像面大小有关，造成画面周围色彩交错，形成弥散的彩色条纹，即所谓的色差现象。色差会影响彩色胶片上图像的色彩还原，也会降低黑白胶片上图像的分辨率。校正轴向色差 的常用方法是使用消色差双合透镜，而校正放大色差则通过使用由异常/超低色散光学玻璃制成的透镜。

场曲： 场曲，也称为 “场曲率”或 “Petzval场曲率”，是一个常见的光学问题。它是指垂直于主光轴的物平面不能形成平坦的像场，相反，原本应该为平面的像场却向内弯曲成弯曲的碗状的现象。场曲率会导致平面物体在画面的某些部分呈现局部锐利，而不是在整个胶片画面都呈现锐利。所有光学镜头都具有与之相关的基本场曲率，它是透镜元件折射率及其表面曲率的函数。最清晰的图像只能在弯曲的焦面上形成，而不是在平坦的焦平面上形成。

像散：当物点不在光学系统的光轴上，其出射光束与光轴有倾斜角时，即存在像散。像散不同于彗差，它是一种轴外像差，描述的是无限窄光束的成像缺陷，且仅与视场角有关。子午窄光束的会聚点与弧矢窄光束的会聚点在光轴上的投影大小即为像散值。由于像散的存在，轴外视场的成像质量会显著下降，即使将光圈开得很小，也无法同时在子午和弧矢方向获得非常清晰的图像。像散的大小仅与视场角有关，与光圈大小无关。因此，广角镜头的散光现象更为明显，拍摄时应尽可能将拍摄对象置于画面中央。

如何选择热像仪镜头？热成像镜头 基于热辐射而非RGB光进行工作，这一根本区别导致了这些镜头工作原理的诸多差异，因此用户在购买热像仪镜头时需要考虑不同的因素。您可以切换到资源标签页，更深入地了解如何解读热像仪镜头的规格。

热成像摄像机镜头 是一种专用光学元件，用于捕捉和聚焦物体发出的红外 (IR) 辐射，使红外辐射传输到热像仪的探测器后能够形成热图像。温度高于绝对零度（-273.15 摄氏度）的物体会根据其温度发出红外辐射（热量）。热像仪镜头收集物体的热量，并根据物体的热分布（即温差）形成图像。这意味着，与可见光成像相比，热成像对光照条件的依赖程度更低，能够揭示人眼无法看到的内容。这些优势使得热成像镜头在安全检查、边境监视、夜视等领域占据主导地位。（点击此处了解更多关于什么是热成像摄像机镜头的信息）。

热成像镜头由多个单片红外透镜组成，这些透镜由对红外光谱具有高透射率的材料制成，例如锗 (Ge)、硫属玻璃和硒化锌 (ZnSe)。红外镜头也可以根据工作波长范围进行划分，例如中波红外/MWIR 定义为 3-5 微范围，长波红外定义为 8-12 微范围。

随着热像仪技术的快速发展，针对热像仪和热像仪优化的红外镜头的需求也在安全、工业监控、国防等各个应用领域飙升。在购买适合您特定用途的红外 (IR) 热像仪镜头时，了解技术规格对于确保您购买到符合您意图的镜头至关重要。理想情况下，您应该选择具有足够视场角 (FOV) 的红外摄像机镜头，该镜头涵盖您感兴趣的范围，同时确保最佳分辨率，为您提供足够的细节来识别目标。红外镜头的规格指导您选择热像仪，影响图像质量、分辨率和视场角等关键方面。在本教程中，我们将探讨选择热成像摄像机红外镜头时需要考虑的最重要规格，并深入了解关键术语及其含义。

我们将介绍 规格的概念、定义和影响 红外热成像摄像机镜头，包括：

• 光谱范围
• 视场 (FOV)
• 热成像摄像机镜头类型
• 探测器/传感器类型
• 探测器图像分辨率
• f 值
• 焦距和探测范围
• 畸变
• MTF（调制传递函数）
• 法兰
• 工作距离范围
• 摄像机接口
• 首面和末面
• 镜头外壳和密封
• 镜头肩部
• 图像平面

本文主要关注热成像相机所用的红外镜头，如果您正在寻找更一般应用意义上的普通镜头的指导和介绍，您可以查看我们的 镜头选择教程。

在本文中，我们将红外镜头的规格分为两组，第一组 光学规格与红外热成像镜头的光学和成像功能相关，第二组 机械规格与红外镜头的机械结构和配置相关。首先，我们将讨论光学规格：

光谱范围：

红外摄像机镜头的光谱范围是红外镜头工作的电磁波长跨度。常见的有中波红外 (3-5μm) 镜头和长波红外镜头 (8-12μm)。MWIR 热像仪镜头可传输并聚焦物体发出的 3-5μm 红外辐射。相比之下，LWIR 热像仪镜头 则工作在 8-12μm 波长区域。

一般而言，LWIR 热成像摄像机（配以非制冷探测器）往往比 MWIR 热成像摄像机便宜，并且在室温下也能很好地工作，因此 LWIR 成像是更常规且经济的选择。在研究或医疗应用中，还使用了“制冷”版 LWIR 摄像机，它们具有更高的热灵敏度。然而，长波红外热像仪必须冷却至 77K 或 -321 华氏度，这需要专门的设备和零件，价格昂贵。

另一方面，如果您寻求远距离监控的高精度成像，中波红外热像仪则是您的最佳选择。中波红外热像仪通常采用冷却光子探测器（价格昂贵），并且往往比长波红外热像仪更有价值。除了远距离探测应用外，中波红外热成像镜头还常用于气体泄漏探测和沿海监视，因为潮湿的空气会衰减长波红外辐射。然而，由于高图像质量、远距离探测能力和穿透大气干扰的优势，一些用户愿意承担更高的价格。对于对尺寸、重量和功率 (SWaP) 有严格要求的应用，例如机载作业，MWIR 摄像机也是不二之选。

点击此处了解更多关于MWIR 与 LWIR 热成像的信息。

视场 (FOV)：

视场 (FOV) 定义了镜头可以捕捉到的可观察场景的范围，通常以度为单位。具有宽 FOV 的镜头可以捕捉到更广阔的场景，使其成为监视和监控大面积区域的理想选择。例如，与 FOV 为 20 度的镜头相比，45 度 FOV 的镜头可以捕捉到更广阔的区域。相比之下，视场较窄的镜头放大倍数更高，适合远距离观察或精细检查。选择合适的视场，您可以节省时间和成本，并获得更佳的视觉覆盖范围。

对于热像仪而言，考虑红外镜头的视场角 (FOV) 至关重要，以适应不同的应用场景。有几个因素会影响热像仪镜头最终可实现的视场角 (FOV)。

首先是红外镜头的视场角 (FOV)。镜头供应商会提供视场角 (FOV) 参数规格，有些镜头标称广角视场角 (FOV)，有些则标称窄视场角 (FOV)。对于像气象监测这样需要扩大视野的应用，更宽视场角的红外镜头是首选；而对于某些需要近距离观察的应用，较窄的视场角 (FOV) 更为合适。

其次是热像仪与目标物体之间的距离。为了获得远距离物体的放大图像，用户可能会选择较窄的视场角 (FOV)，而对于较短的检测范围或广阔的区域，用户可能会使用较宽的视场角 (FOV)。热像仪镜头的安装角度也会改变视场角。

第三是热像仪镜头兼容的探测器/传感器分辨率。目标表面尺寸越大的探测器可以处理更多的输入热信号，从而获得更宽的视场 (FOV)。

视场角 (AFOV) 可以使用以下公式计算：

AFOV = 2 x tan-1 (H/2f)

其中，H = 传感器尺寸（水平或垂直尺寸），f = 镜头焦距。

垂直 FOV 和水平 FOV 之间的转换公式为：

垂直 FOV（角度）= 2tan^-1（探测器高度/2f）

由于探测器宽度 = 高度 x 纵横比，水平 FOV（角度）= 2tan^-1（高度 x 纵横比比率/2f)

图 1. 角度 FOV、焦距和传感器尺寸之间的关系。

详细了解什么是 FOV。

专用热成像相机镜头类型：

1. 用于热成像相机的连续变焦红外镜头

连续变焦红外镜头是一种允许焦距平滑、不间断变化而不会失焦的红外镜头。变焦热成像镜头非常适合需要改变视野的应用，从短焦距的广角监视到长焦距的远距离瞄准，提供灵活、精确的实时成像。

2. 用于热成像相机的消热红外镜头

消热红外镜头是经过优化的镜头，可最大限度地减少热散焦效应，热散焦效应是由于折射率随温度 (dn/dT) 的变化以及热膨胀。无热化设计可在任何温度变化的情况下保持对焦，这些镜头可补偿热胀冷缩。

实现无热化的方法有很多种，杭州煦和光电科技的无热化长波红外热成像镜头就采用了被动光学无热化技术。被动光学无热化通过平衡不同镜头材料的热膨胀特性来实现。这种方法简单易行，无需通过额外的矫正镜片来增加镜头组的复杂性。我们选择具有相反热特性的材料，以便一种材料的膨胀或折射率变化可以被另一种材料的变化所抵消，从而确保光路长度和焦距保持稳定。

在极端或温度波动的环境中，无热化摄像机镜头至关重要，确保无需手动调节即可获得一致的对焦。

3. 用于热成像摄像机的超广角和鱼眼红外镜头

超广角和鱼眼热成像镜头是焦距比普通红外镜头短得多、视野更宽的热成像镜头。鱼眼镜头和超广角镜头能够捕获更多的热辐射，非常适合用于监控、周界防护和态势感知。（点击此处查看更全面的鱼眼镜头简介）。两种类型的热像仪镜头使用户能够更高效地监控大空间，从而减少所需的摄像机数量。

探测器/传感器类型

热像仪中的探测器或传感器是决定镜头要求的主要组件之一。大多数热成像探测器都是焦平面阵列 (FPA) 传感器/探测器，这是一种特殊类型的辐射热计，用作红外摄像机中的热探测器。FPA 基于一系列在探测器焦平面上以矩阵形式排列的小型薄膜辐射热计。热像仪中使用的焦平面阵列 (FPA) 探测器主要有两种类型：

制冷型红外探测器：制冷型红外探测器需要使用低温冷却器在极低温度下进行冷却，以消除热噪声。由于热像仪通过可视化热对比度生成图像，热像仪的自热会增加热噪声，导致目标热信号混乱，从而导致 NETD（噪声等效温差）上升和灵敏度下降。因此，制冷型探测器比非制冷型探测器灵敏度更高。制冷型探测器比非制冷型探测器价格更高，但其灵敏度和分辨率更高，能够检测到非常微小的温差，并且在捕捉高速目标方面表现更佳。中波红外 (MWIR) 镜头通常与制冷型探测器配合使用。制冷探测器一般使用诸如碲化汞镉（MCT）或锑化铟（InSb）等材料。

非制冷红外探测器：非制冷红外探测器在环境温度下运行，使用诸如氧化钒（VOx）或非晶硅（a-Si）等材料。虽然制冷型探测器的灵敏度低于制冷型探测器，但它们价格更实惠、更坚固耐用且无需维护，因此适用于大多数商业热成像应用。

了解探测器的规格（例如探测器材料和冷却机制）对于将镜头与探测器的性能特征相匹配至关重要。

探测器的图像分辨率

与热像仪镜头兼容的探测器的图像分辨率直接影响热图像的清晰度和细节。图像分辨率是指与红外镜头兼容的传感器中的像素数量，更高的图像分辨率意味着探测器中排列的像素数量更多，从而可以提供更详细的图像。热像仪传感器的常见分辨率包括：

160x120、320x240、640x480 以及更高的分辨率，例如 1024x768 像素。高分辨率热像仪（有时也称为高清热像仪）能够更好地区分相似的温度，并提高图像精度。如下图 2 所示，随着分辨率的提高，图像变得更加清晰，包含更精细的细节。

图 2. 不同热分辨率的热图像比较。

空间分辨率（以毫弧度为单位）或 mrad）是探测器分辨率和镜头焦距的函数，它定义了在 1 个像素内可以检测到的最小细节。

理解热成像摄像机镜头规格的另一个重要概念是像素间距。像素间距是指数字成像传感器中两个相邻像素中心之间的距离，以微米 (µm) 为单位。在热成像摄像机中，像素间距是一个关键因素，因为它会影响图像的分辨率和灵敏度。

图 3. 像素间距，即两个相邻像素元素中心之间的长度。

较小的像素像素间距越大，在给定区域内可容纳更多像素，从而提高图像分辨率，使传感器能够捕捉更精细的细节。然而，较小的像素也会降低每个像素对入射红外辐射的灵敏度，从而对摄像头检测热差异的能力产生负面影响，尤其是在低热对比度场景下。

相反，较大的像素间距可以提供更高的灵敏度，因为每个像素可以聚集更多的热能，但这会降低空间分辨率。热像仪像素间距的选择通常是在分辨率和灵敏度之间进行权衡，具体取决于预期应用，例如远程监控、工业监控或医疗诊断。

选择红外热像仪镜头时，不要忘记检查匹配探测器/传感器的图像分辨率和像素间距。

杭州煦和光电推荐我们用于长波红外热像仪的305-016 25mm f/0.85 至 225mm f/1.3 连续变焦镜头和305-016 25mm用于长波红外热像仪的 f/0.85 至 225mm f/1.3 连续变焦镜头与 HD(1280x1024)-12μm 红外探测器兼容，可提供出色的图像细节，支持更宽的 FOV、更长的检测距离，并通过 12μm 像素尺寸提供出色的空间分辨率。

f 值

f 值，也称为光圈值，是镜头焦距与入射光瞳直径之比。热像仪镜头的 f 值越低，光圈越大，允许更多红外辐射到达探测器，从而提高热灵敏度和图像亮度。较低的 f 值还可以通过允许更多红外辐射到达传感器来提高信噪比 (SNR)，从而降低噪点并增强热像仪的热成像性能。较高的 f 值意味着较小的光圈，从而减少到达传感器的辐射量，在相同条件下会产生较暗的图像。但是，较低的 f 值也可能导致景深较浅。

f 值可以使用以下公式计算：

f 值=焦距相机镜头/镜头光圈直径。

红外镜头的f值也与热成像镜头的探测器类型有关。中波红外热成像镜头搭配热灵敏度更高的制冷型探测器时，f值较高（因此镜头孔径较小）；而长波红外热成像镜头搭配热灵敏度较低的非制冷型探测器时，如果要使热像仪的焦距与中波红外热成像镜头相同，则应选择较低的f值（因此镜头孔径较大，以确保足够的辐射进入）。因此，与之匹配的中波红外热像仪镜头可以做得比长波红外热像仪镜头更紧凑。

焦距和检测范围

热成像镜头的 焦距 会影响放大倍数和视场角。焦距越长，放大倍数越高，但视场角越窄。焦距越短，视场角越宽，适合近距离捕捉更大的区域。

焦距较长的热像仪镜头可以检测更远距离的更小物体或温度变化。这种能力在边境管制、执法或关键基础设施监控等领域至关重要，因为这些领域需要识别远距离目标。

焦距较短的红外摄像机镜头更适合近距离检查，例如检测建筑物中的热泄漏、工业监控或医疗热成像。

就焦距而言，红外镜头也可以分为三类：定焦红外镜头，也称为定焦镜头，这意味着镜头只有一个焦距，用户如果想调整瞄准器，就必须改变工作距离；双 FOV 红外镜头，提供两个可切换的焦距，因此提供两个视野；连续变焦红外镜头，可在设定范围内提供可变的焦距。

杭州煦和光电推出我们的313-004 EFL 75-1100mm f4.0 长距离热成像 MWIR 变焦镜头和313-010 EFL 90-1100mm f4.0 长距离热成像 MWIR 变焦镜头。这两款红外镜头组件焦距超过1000mm，探测范围可达35km，用户可以通过顺畅的电动变焦机制远距离感知目标，并通过我们先进的光学解决方案获得更清晰的视角。下面是使用 Shalom EO 的313-004 90-1100mm f/5.5 连续变焦 MWIR 热像仪镜头拍摄的两张图片，无论在较短还是较长的检测范围内，都能保持清晰的视野和具有不同热分辨率的视图。

图 4. 使用 Shalom EO 的 313-004 90mm 至 1100mm f/5.5 连续变焦 MWIR 热像仪镜头（适用于制冷型探测器） 拍摄的图片，探测范围为 15km

图 5. 使用 Shalom 拍摄的图片EO 的 313-004 适用于冷却探测器的 90mm 至 1100mm f/5.5 连续变焦 MWIR 热像仪镜头探测范围为 35km

杭州煦和光电 313-010 EFL 90-1100mm f4.0 长距离热成像 MWIR 变焦镜头

畸变

畸变是指导致物体空间中的直线在图像中呈现弯曲的光学像差。红外镜头，尤其是广角镜头或鱼眼镜头，可能会出现一定程度的桶形畸变或枕形畸变。畸变是红外镜头的一项关键规格，会影响图像真实性、测量结果以及热成像镜头的整体效果。了解和减轻畸变对于精确的热成像应用至关重要。

MTF（调制传递函数）

在热成像摄像机镜头中，调制传递函数 (MTF) 衡量镜头将物体细节重现到像平面的能力。它能够洞察镜头呈现高对比度图像的能力。调制 指的是图像的对比度，或者说暗区和亮区的区分程度。传递函数 表示当图像细节变得更精细（空间频率更高）时，对比度是如何保持（或丢失）的。整个空间频率范围内的 MTF 值越高，表示图像质量越好，细节越清晰，对比度越高。在 MTF 分析中，通常会考虑两个特定方向：径向和径向切向。矢状 MTF 是指沿着从像圈中心向其圆周辐射的线进行的 MTF 测量。就方向而言，这些线与从图像中心延伸到边缘的径向线平行。相反，切向 MTF 测量是沿着垂直于矢状线的线进行的。

图 6. Shalom EO 红外热成像镜头 MTF 曲线示例

机械规格

除了光学性能之外，红外热成像镜头的机械设计对热成像相机的整体功能也起着至关重要的作用。以下是在选择热像仪镜头前需要考虑的重要机械规格和术语：

图 7. Shalom EO 红外镜头组件的光学和机械结构图

法兰：

光学系统中的法兰是指镜头或光学元件背面的平坦突出表面，用于将光学元件安装到相机或成像系统上。确保法兰和相机兼容对于无缝集成至关重要。

与法兰相关的一个值得注意的词汇是法兰焦距 (FFD) 或后法兰距，这是安装法兰与相机传感器或胶片平面之间的距离。为确保您的相机无需使用矫正光学镜头即可对焦，FFD 必须正确。

图 8. 法兰焦距 (FFD)

工作距离范围

工作距离范围是指镜头（或镜头组）前端与成像物体之间的距离，相机可以在此距离内保持对焦。工作距离范围在热成像和可见光成像中都具有同等重要的意义，因为它定义了镜头可以提供清晰图像的距离范围，这对于在不同距离观察物体的应用至关重要。

工作距离有两个值：

1. 最小工作距离，或最小对焦距离，是镜头前端与物体之间的最近距离，在此距离上镜头仍然可以保持对物体的对焦而不会模糊。

2. 最大工作距离，即镜头可以保持对焦的最远点。超过此距离，图像就会开始变得模糊，除非镜头设计为无限远对焦。

相机支架

相机支架是连接红外镜头和热成像相机的机械接口。相机支架是热成像相机集成过程中的关键组件，可确保在运行过程中最大限度地减少振动并保持精度。这些支架专为满足热传感器的独特要求而设计，可提供牢固的连接和最佳对准度，这对于准确的热读数至关重要。不同的相机可能需要不同的卡口（例如C 卡口、CS 卡口、F 卡口、M 卡口等），因此确保镜头卡口和相机之间的一致性至关重要。

第一表面和最后一表面

第一表面是指镜头最外层的光学表面，它最先接触到红外辐射。第一表面暴露在外部环境中，因此需要耐用，可能需要进行保护性处理（例如 DLC 涂层）。最后一表面是红外辐射到达探测器之前的最后一个光学元件。

镜头外壳和密封：

镜头外壳是容纳和保护内部光学元件的机械部件，同时确保最佳的光学性能。镜头外壳通常由轻质耐用的材料制成，例如铝或高强度聚合物，具有耐腐蚀和承受环境压力（例如极端温度和潮湿）的能力。

镜头密封可保护内部光学元件免受恶劣环境条件（例如雨水、雾气、高湿度和灰尘）的影响。许多配备密封镜头的热成像摄像机都符合 IP（侵入防护）标准。更高的 IP 等级，例如 IP65 或 IP67，表示能够出色地抵御固体颗粒（例如灰尘）和水（阻力或防水）。这确保了在严苛环境下的可靠运行。

在杭州煦和光电，几乎所有镜头密封均达到IP67防水防尘等级，从而最大程度地减少了外部条件对热像仪镜头的影响。

镜头肩

镜头肩是镜头的机械部件，可在摄像机外壳内提供结构支撑和对准。

总长度和最大尺寸

镜头的总长度和最大尺寸决定了其物理尺寸，这会影响相机的外形尺寸以及易于集成到各种设置中。

像平面

像平面是镜头将红外辐射聚焦到探测器上的地方，正确对准像平面对于清晰准确的成像至关重要。

重量

重量定义为整个红外镜头模块的总质量，不仅包括镜头元件的质量，还包括镜头外壳的质量，以及变焦红外镜头中集成的电动变焦机构的质量。

对于重量敏感的情况，例如当热成像摄像机镜头模块要集成到或装载在无人机 (UAV) 上时，轻量化设计的红外镜头模块非常有利，因为无人机的承重能力有限，而且大型运输工具会妨碍其飞行。

Shalom EO 很荣幸地宣布推出我们的 313-004 EFL 90mm 至 1100mm f/5.5 连续变焦 MWIR 热像仪镜头（用于冷却探测器），其惊人的探测范围为35公里的续航里程和4.2公斤的轻量化设计，比其他供应商提供类似覆盖距离的同类产品轻得多。这些轻量化红外镜头在长焦距和重量之间实现了完美平衡，凭借其轻量化特性，非常适合集成到无人机上。

Shalom EO 是谁？

选择合适的红外热成像镜头需要透彻了解光学和机械规格。通过仔细评估兼容的探测器类型、图像分辨率、视场、红外镜头的 f 值以及法兰距或工作距离等结构规格，您可以确保所选镜头满足您的应用要求。本红外镜头指南旨在清晰简明地解释这些规格，帮助您在选择用于热成像的红外镜头时做出明智的决定。

杭州煦和光电技术有限公司在红外热成像镜头的工程和制造方面拥有专业知识。我们始终致力于创新和技术卓越，随时准备帮助客户提升其热像仪的性能，使其能够适应各种应用环境。请联系我们的销售团队和工程师，探索红外成像技术的全部潜力。

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