對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)給中攝像機(jī)鏡頭的介紹

1、對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)給中攝像機(jī)鏡頭的介紹目錄鏡 頭的作用1鏡頭參數(shù) 2相對(duì)孔徑2光圈系數(shù)2視場(chǎng)角 3三、 鏡頭接口的安裝方式 4四、 鏡 頭的發(fā)展 4五、 CCTV 中的特殊鏡頭 5光纖鏡頭和管道鏡頭 5分像鏡頭6拐角鏡頭8中繼鏡頭800 自動(dòng)聚焦鏡頭9為安定鏡頭10、鏡頭的作用鏡頭攝像機(jī)鏡頭的作用是把被觀察 LI 標(biāo)的光像呈現(xiàn)在攝像機(jī)的靶面上，也稱 光 學(xué)成像。將各種不同形狀、不同介質(zhì)（塑料、玻璃或晶體）的光學(xué)零件（反射 鏡、透 射鏡、棱鏡）按一定方式組合起來，使得光線經(jīng)過這些光學(xué)零件的透射或反 射以后， 按照人們的需要改變光線的傳輸方向而被接收器件接收，即完成了物體的 光學(xué)成像過 程。光學(xué)鏡頭應(yīng)

2、滿足成像清晰、透光率強(qiáng)、像面照度分布均勻、圖像畸變小、光 圈可 調(diào)等要求。一般來說每個(gè)鏡頭都山多組不同曲面曲率的透鏡按不同間距組合而成。間距和鏡片曲率、透光系數(shù)等指標(biāo)的選擇決定了該鏡頭的焦距。一、鏡頭分類攝像機(jī)鏡頭按其功能和操作方法分為常用鏡頭和特殊鏡頭兩大類。常用鏡頭乂分為定焦鏡頭（自動(dòng)和手動(dòng)光圈）和變焦鏡頭（自動(dòng)和手動(dòng)光圈）。特殊鏡頭是根據(jù)特殊工作環(huán)境而專門設(shè)計(jì) ?的，一般有廣角鏡頭、針孔鏡頭等。二、鏡頭參數(shù)相對(duì)孔徑 光圈的主要作用是通過控制鏡頭光量的大小滿足成像所需的合適照度。光圈 越大，靶面成像照度越大，攝像機(jī)輸出信號(hào)強(qiáng)度越大，信噪比越高。D 比 實(shí)際若光圈的實(shí)際孔徑為巾，山于光線通過

3、透鏡后的折射使鏡頭的有效孔徑孔徑大，光圈的相對(duì)孔徑等于有效孔徑與鏡頭焦距之比，即：A二D/f, f為鏡 頭的焦距。光圈系數(shù)通常將表征鏡頭光圈大小的參數(shù)定義成光圈系數(shù)，用F表示。光圈系數(shù)為 鏡頭光圈相對(duì)孔徑的倒數(shù)。F值的規(guī)律是后一個(gè)值正好是前一個(gè)數(shù)值的J2倍，這 是曲于成像面中心亮度與（1/F） 2成正比。F值越小相應(yīng)靈墩度越大。常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、 8、 11、 16、 22 等兒個(gè)等級(jí)。視場(chǎng)角我們常用視場(chǎng)角來表征觀察景物的范圍。所謂視場(chǎng)角是指在視場(chǎng)角內(nèi)的景物可全部落入成像尺寸內(nèi)，而視場(chǎng)角以外的景物將不被攝取。因此，鏡頭的視場(chǎng)角與攝像機(jī)的靶面及鏡頭的焦距有關(guān)。根據(jù)兒何原理可

4、以得到視場(chǎng)角的汁算公式如下：coH=2tg-l （ h/2f）oV=2tg-l （ v/2f）式中3H為水平視場(chǎng)角，3V為垂直視場(chǎng)角，f為鏡頭的焦距，h為攝像機(jī)靶 面的 水平寬度， v 為攝像機(jī)靶面的垂直高度。具體數(shù)值可參閱攝像機(jī)一節(jié)。當(dāng)成像尺寸確定后，焦距越短，視場(chǎng)角越大。因此可將鏡頭分為長角鏡頭（視場(chǎng)角小于 45°）、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（視場(chǎng)角為 45°? 50°）、廣角鏡頭（視場(chǎng)角大 于 50°）、超 廣角鏡頭（視場(chǎng)角接近 180°）、魚眼鏡頭（視場(chǎng)角大于 180°）另外，我們還可以得到如下公式以計(jì)算其中任一未知項(xiàng)數(shù)據(jù)。其中： f-鏡頭焦

5、距 ;D 鏡頭至景物距離 ;h 靶面寬度；H 靶面高度。、鏡頭接口的安裝方式鏡頭接口的安裝方式有 C型安裝和CS型安裝兩種。C型安裝接口指從鏡頭安 裝 基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為17. 526mm,而CS型接口的鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)距離為12.ammo因此將C型鏡頭安裝到CS接口攝像機(jī)時(shí)需要加裝一個(gè) 5mm用的接圈。四、鏡頭的發(fā)展鏡頭是影響圖像品質(zhì)的重要關(guān)鍵，如果鏡頭品質(zhì)不佳，自然難拍攝出清晰的畫面，傳統(tǒng)的攝像機(jī)鏡頭所采用的鏡片，可以通稱為球面鏡頭，這是以鏡頭內(nèi)鏡片的表面曲線為球面形狀來命名的。顧名思義，非球面鏡頭就是采用了不同于球面曲線的技術(shù)，也就是鏡片研磨的形狀為拋物線、二次曲線、三次曲線或高次

6、曲線，這將依據(jù)設(shè)計(jì)功能上的不同而會(huì)有不同形狀的曲線，因此統(tǒng)稱為非球面鏡頭。傳統(tǒng)球面鏡頭為了校正相差、色差、球差、彗差、畸變、相散等問題，必須采用多片鏡片來校正，這使得鏡頭的體積變的較大，由于每個(gè)鏡片多少會(huì)有精度上的誤差，因此要達(dá)到理想值并不容易，非球面鏡頭山于在設(shè)訃時(shí)便已經(jīng)考量到校正的因素，因此可以減少鏡片的數(shù)量，使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準(zhǔn)確，鏡頭內(nèi)的光線反射得以降低，鏡頭體積也可以縮小。以往非球面鏡頭多應(yīng)用在儀器、機(jī)械加工設(shè)備上，但隨著加工技術(shù)的提升， 使得 品質(zhì)、效能提升，因此應(yīng)用越來越廣?？谠兎乔蛎骁R頭除了具備高清晰度，錄 制的圖 像能夠當(dāng)作法律證據(jù)外，新推出的非球面

7、鏡頭還具備變倍高、物距短、光圈 大的特 性，變倍高可以簡(jiǎn)化鏡頭的種類，物距短可以應(yīng)用在近距離攝像的場(chǎng)合，光圈大則可以適應(yīng)光線較暗的場(chǎng)所，使得應(yīng)用領(lǐng)域日漸寬廣。而在 CCTV 應(yīng)用領(lǐng)域中 也推出了非 球面鏡頭，可以使用于一些如銀行這類對(duì)于攝像品質(zhì)要求較高的場(chǎng)所。五、 CCTV 中的特殊鏡頭在特殊的 CCTV 安全鏡頭族群中，值得一提的品種包括光纖鏡頭、管道鏡頭、 分 像鏡頭、拐角鏡頭、中繼鏡頭、自動(dòng)聚焦鏡頭、安定鏡頭和長程鏡頭。這些鏡頭 各有 所長，可以實(shí)現(xiàn)普通鏡頭所無法完成的特殊功能。光纖鏡頭和管道鏡頭設(shè)計(jì)難度較大的監(jiān)控系統(tǒng)中往往需要使用粘連光纖束鏡頭。與通常用于視頻 信號(hào) 傳輸?shù)膯文９饫w和多

8、模光纖不同，這種光纖束是由上千根單獨(dú)的玻璃光纖粘連在一起組成的。它可以將物鏡得到的光學(xué)圖像傳輸?shù)绞畠豪迕椎絻好走h(yuǎn)的地方。中繼鏡頭從光纖束處理到圖像后，再將其傳送到攝像機(jī)的傳感器上。通過光纖鏡頭取得的畫面，其質(zhì)量不如通過普通鏡頭取得的畫面好。因此，這種鏡頭只能用在普通 鏡頭無法解決 問題的場(chǎng)合。光纖鏡頭分為剛性和柔性兩種。高分辨率（ 450 線）的粘連光纖束中有兒萬根玻璃纖維，光學(xué)圖像就是通過這些纖維從一端傳輸?shù)搅硪欢危扛饫w在光纖束兩端的兒何陣列中所處的位置完全相同。完整的“光纖鏡頭”除了包括這個(gè)光纖束外，還需要在前面加裝成像用的物鏡，在后端加裝傳遞圖像用的中繼鏡頭（以便圖像會(huì)聚到傳感器上）

9、。光纖鏡頭通常用于穿過厚墻對(duì)隔壁房間的監(jiān)視，有時(shí)也用在必須將攝像機(jī)與 鏡頭 分開一端距離的場(chǎng)合。另一種常用的長距離采光鏡頭是管道(borescope)鏡頭。管道鏡頭由直徑為0.04? 0.5 英寸、長 6? 30 英寸的通光管、桿狀鏡頭和多聯(lián)式中繼鏡頭共同組成。 中間的鏡 頭用于將物鏡形成的光學(xué)圖像傳送給后面的鏡頭，進(jìn)而傳送到攝像機(jī)傳感器上。單桿鏡頭使用的是獨(dú)特的 GRI (graded index漸變折射率)玻璃桿，光 學(xué)圖像在通過它之 間能夠重新聚焦。山于桿和鏡頭的直徑都很小，只有少量的光線 能透入攝像機(jī)內(nèi)部， 因此這種系統(tǒng)的光學(xué)速度較慢，通常為f/11和f/30o這一特 性使得管道鏡頭只

10、能與光線充足的場(chǎng)景和高靈墩度的攝像機(jī)配用。因?yàn)楣艿犁R頭中 使用的都是玻璃透鏡，它的圖 像質(zhì)量比光纖鏡頭要好一些。分像鏡頭能夠?qū)蓚€(gè)單獨(dú)場(chǎng)景同時(shí)成像的同一攝像機(jī)上的鏡頭稱作分像鏡頭或雙焦鏡 頭。 這種鏡頭使用兩個(gè)分開的透鏡或雙焦鏡頭。這種鏡頭使用兩個(gè)分開的透鏡獲取 兩個(gè)場(chǎng) 景的圖像后，再將其投射到攝像機(jī)的傳感器上，其中的兩個(gè)透鏡焦距可能相 同，也可 能不同；可能朝向同一方向，也可能朝向不同的方向。分像鏡頭的轉(zhuǎn)接器可以起到同樣的作用。除了用于連接攝像機(jī)的接口外，轉(zhuǎn)接器上還有兩個(gè)C型接口或CS接口，可以連接兩個(gè)普通鏡頭，從而實(shí)現(xiàn)“一機(jī)兩 景”。根據(jù)雙焦鏡頭設(shè)計(jì)的不同，最后得到的雙景圖像可以是左右分割

11、的，也可以是上下分割C型或CS型的，變鏡頭觀察的方的。所以定焦鏡頭、變焦鏡頭、針孔鏡頭或其它鏡頭，只要其接口是 就都可以用到這種轉(zhuǎn)換器上。側(cè)鏡位置安裝的可調(diào)式反射鏡可以改 向。在側(cè)鏡旁邊再加裝一只反射鏡，就可以讓兩中鏡頭對(duì)準(zhǔn)同一場(chǎng) 景。在這種情況 下，如果前鏡使用廣角鏡頭( 6.5mm) ,側(cè)鏡使用狹角鏡頭( 75mm) ,就構(gòu)成一個(gè)雙焦鏡頭，與之相連的攝像機(jī)可以同時(shí)看到同一場(chǎng)景的廣角和裝。狹角的圖像。在左右分割時(shí)，每個(gè)鏡頭的水平視場(chǎng)都變?yōu)檎Ｇ闆r下的 1/2 (每 個(gè)鏡頭 只能使用傳感器的一半寬度)。將分像鏡頭旋轉(zhuǎn) 90°, 可以得到上下分割 的圖像。雙焦 鏡頭在監(jiān)視器上形成的圖像

12、是倒轉(zhuǎn)的，因此需要將攝像機(jī)倒轉(zhuǎn)過來安三向光學(xué)分像鏡頭可以同時(shí)觀察三個(gè)不同的場(chǎng)景。三分鏡頭主要用于觀察丁 字型 走廊，但是也可以作其它用途。使用三分鏡頭，可以同時(shí)觀察三個(gè)不同的場(chǎng)景 （放大 倍數(shù)可以相同，也可以不同），而這三個(gè)場(chǎng)景是顯示在同一監(jiān)視器上。這 樣，我們就 節(jié)省了兩只攝像機(jī)、兩臺(tái)監(jiān)視器和一只畫面分割器。每個(gè)場(chǎng)景占據(jù)在監(jiān) 視器屏幕的 1/3 面積。鏡頭上的可調(diào)光學(xué)器件允許分別調(diào)節(jié)三個(gè)物鏡的仰角，以適 用長短不同的走廊 需要（長走廊鏡頭接近水平，短走廊需要鏡頭略微沖下）。與雙 分鏡頭一樣，攝像機(jī) 也要倒轉(zhuǎn)安裝。拐角鏡頭拐角鏡頭使得攝像機(jī)可以做貼墻式的安裝，即攝像機(jī)與軸線與墻面相平行。在墻璧

13、后面的空間比較有限的場(chǎng)合，像柜員機(jī)、天花板或升降機(jī)內(nèi)，拐角鏡 頭將 會(huì)是一個(gè)很好的解決方案。拐角光學(xué)鏡頭使得 2. 6mm 鏡頭的軸線變得與攝像機(jī) 的軸線 相垂直，因?yàn)?2.6mm 鏡頭的視場(chǎng)可以達(dá)到 110。，所以使用反光鏡來解決這 個(gè)問題將 是不可能的。因?yàn)槠矫娣瓷溏R無法將全部場(chǎng)景反射到攝像機(jī)鏡頭上。這種 黑邊 （ vignitting ）現(xiàn)象將使得我們無法在監(jiān)視器上看到場(chǎng)景的部分邊緣。拐角轉(zhuǎn)接器可以套接所有焦距的鏡頭，但鏡頭必須帶有C型或CS型的接口。中繼鏡頭中繼鏡頭用來將鏡頭或粘連光纖束聚焦的光學(xué)圖像傳送到攝像機(jī)傳感器上。這種鏡頭必須與其它物鏡一起使用，其自身不能成像。在與光纖鏡頭配用

14、時(shí)，它時(shí)，它也可個(gè)沒有放大倍 感器之間的距離將光纖束輸出端上面的圖像投射到傳感器上。與分像鏡頭或拐角鏡頭配用 以將雙景圖像或改向的圖像投射到傳感器上。中繼鏡頭可以被看作是一 數(shù)的附加鏡頭，在與普通鏡頭配用時(shí)，它的主要作用是使得鏡頭和傳 適當(dāng)增大。自動(dòng)聚焦鏡頭自動(dòng)聚焦鏡頭在安全方面的應(yīng)用相當(dāng)有限，這是因?yàn)樗膬r(jià)格比普通的手動(dòng) 調(diào)焦 鏡頭要昂貴。自動(dòng)聚焦鏡頭主要用于便攜式家用攝錄機(jī)。這種機(jī)器所使用的鏡 頭都是 變焦鏡頭。自動(dòng)聚焦技術(shù)共有三種：主動(dòng)紅外測(cè)距、超聲波定位和固態(tài)三角測(cè)量。主動(dòng)紅外自動(dòng)聚焦使用的是三角測(cè)量原理。鏡頭中有一個(gè)發(fā)光二極管，可以 向變 焦鏡頭場(chǎng)景中心區(qū)域發(fā)射一小束紅外線。接收透鏡將反射回來的紅外光投射到 鏡頭旁 的兩個(gè)硅探頭上。鏡頭內(nèi)的微處理器電路再根據(jù)鏡頭聚焦環(huán)的物理位置和CCD 傳感器上得來的數(shù)據(jù)計(jì)算出口標(biāo)與攝像機(jī)之間的距離。之后，微處理器電路會(huì) 控制變焦鏡頭 上的電動(dòng)聚焦環(huán)，使中心目標(biāo)清晰地聚焦在傳感器上。自動(dòng)聚焦鏡頭不能適用于所有的工作場(chǎng)合。如果目標(biāo)不反射