概览

成像镜头在危险环境中需要加固

不是所有的加固都一样

新兴应用需要更先进的加固

加固要求：减少像素偏移并保持指向稳定性

在恶劣环境中使用的成像镜头具有超出标准成像镜头的特殊要求。在工厂自动化、机器人和工业检测中使用的镜头经常受到振动、冲击、温度变化和污染物的影响。加固是强化透镜以抵御这些恶劣环境的方法，而且由于全球机器人、自动化和自动系统等新兴市场的全球崛起，加固也越来越重要。大多数标记为加固、耐用或恶劣环境使用的成像镜头都采用工业加固，以降低成本并防止冲击和振动引起的对焦变化。这是通过简化机械结构件来完成的。但是，工业加固对于要求维护成像系统校准的最严苛的应用是不够的。为了减少像素偏移，真正保护镜头免受冲击和振动，需要采用更耐用的加固（称为稳定性加固）。

工业加固 - 主要效益 = 成本降低

在工业加固中，透镜机械结构件的简化方法是用固定孔径光阑代替可调光圈，并用一个简单的单线螺纹和一个刚性锁定机械结构件（如夹子、螺母或固定螺丝）代替不旋转的双螺纹圆筒。移动部件的减少降低了透镜的成本，并且与标准成像镜头相比增加了额外的稳定性，使透镜的对焦不太可能受到弱冲击和振动的影响。但是，过强的冲击和振动仍然会使透镜内部的单个光学元件偏离中心，导致像素偏移，这意味着物体被映射到图像传感器上的错误位置（参见图1和图2）。

Unperturbed system where object crosshair is mapped to the image crosshair

图1: 对象十字准线未受干扰的系统映射到图像十字准线

Perturbed system where lenses are decentered within the barrel resulting in pixel shift in which the optical pointing stability changes. Object crosshair is mapped to a different place on the image, which is enough to disrupt system calibration.

图2: 透镜在镜筒内偏离轴心导致像素偏移的受干扰系统，光学指向稳定性发生变化。对象十字准线映射到图像上的不同位置，这足以扰乱系统校准。

典型应用：

系统一旦建立后就不会改变的情况
成本敏感的系统

优点：

与标准成像镜头相比成本更低
与标准镜头相比，对焦受弱冲击和振动的影响较小
多个镜头之间高度重复

缺点：

冲击和振动可能仍然会造成像素位移
不会保护镜头免受强烈的冲击
缺乏灵活性：不能轻松调整光圈
对焦移动不如标准镜头那样流畅

稳定性加固 - 真正保护镜头免受冲击和振动的影响

与工业加固相比，稳定性加固可以保护镜头免受更强的冲击和振动影响，并且能够保持光学指向和定位。稳定性加固镜头具有与工业加固相同的机械简化，如去除光圈和使用更简单的对焦，但是镜头组件中的所有单个元件都粘贴到位以防止在外壳内移动。这可以在强烈的冲击和振动下保持对焦，同时防止像素偏移，对于校准成像系统至关重要。请参见图3和图4，了解此特性如何消除像素偏移对成像性能的影响。稳定性加固使设备能够在建造地点校准，然后运送到其他地方，而校准不会发生偏移。大多数标记为加固的镜头都是工业加固产品，并不具有稳定性加固的额外优势。