安防鏡頭

安防鏡頭,別名CCTV鏡頭,監控鏡頭是用於安全防範系統中匹配於攝像機使用的,是安防行業中的眼睛,如果沒有這隻眼睛,我們就看不到所以監視的目標,主要功能為,收集被攝影物體反射光並將其反射光聚焦於CCD上,其投射至CCD上之圖像是倒立,攝影機電路具有將其反轉功能,其成像原理與人的眼睛相同。目前行業中的品牌主要有精工鏡頭、騰龍鏡頭、computar鏡頭、富士能鏡頭、圖麗鏡頭等,對於如此重要的設備,如何選用更是至關重要,因為它直接影響到系統組成後在系統末端監視器上所看到的被監視面畫的效果能否滿足系統的設計要求(就實際使用或圖像細節而言),那我們要注意哪些呢?

實踐中常見問題

在安防工程套用經驗中,監控鏡頭出現圖像模糊的問題也是比較常見的。出現這種問題的原因有很多。一是可能鏡頭外殼採用的材質經不起室外溫差的影響,熱脹冷縮造成了水霧進入到鏡頭內部,使畫面變得模糊。也可能是鏡頭加工工藝不高,密封性不好,水珠凝結在鏡片上造成的。一般鏡頭內部組件都有添加潤滑油,當監控環境溫度升高時,潤滑油有可能揮發凝結到鏡片上,使圖像變模糊。出現這些問題一般需要直接與廠家進行溝通,比較難直接得到解決。

安防鏡頭的選用

下面就以使用環境的不同談如何正確選用攝像機鏡頭。

1、 手動、自動光圈鏡頭的選用

手動、自動光圈鏡頭的選用取決於使用環境的照度是否恆定。

對於在環境照度恆定的情況下,如電梯轎箱內、封閉走廊里、無陽光直射的房間內,均可選用手動光圈鏡頭,這樣可在系統初裝調試中根據環境的實際照度,一次性整定鏡頭光圈大小,獲得滿意亮度畫面即可。

對於環境照度處於經常變化的情況,如隨日照時間而照度變化較大的門廳、窗及大堂內等,均需選用自動光圈鏡頭(必須配以帶有自動光圈鏡頭插座的攝像機),這樣便可以實現畫面亮度的自動調節,獲得良好的較為恆定亮度的監視畫面。

對於自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種 , 即直流電壓控制及視頻信號控制。這在自動光圈鏡頭的類型選用上,攝像機自動光圈鏡頭插座的連線方式上,以及選擇自動光圈鏡頭的驅動方式開關上,三者注意協調配合好即可。

2、 定焦、變焦鏡頭的選用

定焦、變焦鏡頭的選用取決於被監視場景範圍的大小 ,以及所要求被監視場景畫面的清晰程度。

在鏡頭規格(鏡頭規格一般分為1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情況下 ,鏡頭焦距與鏡頭視場角的關係為:鏡頭焦距越長,其鏡頭的視場角就越小;在鏡頭焦距一定的情況下,鏡頭規格與鏡頭視場角的關係為:鏡頭規格越大,其鏡頭的視場角也越大。所以由以上關係可知:在鏡頭物距一定的情況下,隨著鏡頭焦距的變大,在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面範圍就越小,但畫面細節越來越清晰;而隨著鏡頭規格的增大,在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面範圍就增大,但其畫面細節越來越模糊。在鏡頭規格及鏡頭焦距一定的前提下,CS型接口鏡頭的視場角將大於C型接口鏡頭的視場角。

鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角,且圖像水平視場角大於圖像垂直視場角,通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。

對於一般變焦(倍)鏡頭而言 ,由於其最小焦距通常為6.0mm左右,故其變焦(倍)鏡頭的最大視場角為45°左右,如將此種鏡頭用於這種狹小的被監視環境中,其監視死角必然增大,雖然可通過對前端雲台進行操作控制,以減少這種監視死角,但這樣必將會增加系統的工程造價(系統需增加前端解碼器、雲台、防護罩等),以及系統操控的複雜性,所以在這種環境中,不宜採用變焦(倍)鏡頭。

在開闊的被監視環境中,首先應根據被監視環境的開闊程度,用戶要求在系統末端監視器上所看到的被監視場景畫面的清晰程度,以及被監視場景的中心點到攝像機鏡頭之間的直線距離為參考依據,在直線距離一定且滿足覆蓋整個被監視場景畫, 面的前提下,應儘量考慮選用長焦距鏡頭,這樣可以在系統末端監視器上獲得一幅具有較清晰細節的被監視場景畫面。在這種環境中也可考慮選用變焦(倍)鏡頭(電動三可變鏡頭),這可根據系統的設計要求以及系統的性能價格比決定,在選用時也應考慮兩點:(1)在調節至最短焦距時(看全景)應能滿足覆蓋主要被監視場景畫面的要求;(2)在調節至最長焦距時(看細節)應能滿足觀察被監視場景畫面細節的要求。通常情況下,在室內的倉庫、車間、廠房等環境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求,而在室外的庫區、碼頭、廣場、車站等環境中,可根據實際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可(一般情況下,鏡頭倍數越大,價格越高,可在綜合考慮系統造價允許的前提下,適當選用高倍數變焦鏡頭)。

正確選用鏡頭焦距的理論計算

攝取景物的鏡頭視場角是極為重要的參數 ,鏡頭視場角隨鏡頭焦距及攝像機規格大小而變化(其變化關係如前所述),覆蓋景物鏡頭的焦距可用下述公式計算:

(1) f = u · D / U

(2) f = h · D / H

f:鏡頭焦距、U:景物實際高度、H:景物實際寬度、D:鏡頭至景物實測距離、u:圖像高度、h:圖像寬度

舉例說明:

當選用1/2″鏡頭時,圖像尺寸為u=4.8mm,h=6.4mm。鏡頭至景物距離D=3500mm,景物的實際高度為U=2500mm(景物的實際寬度可由下式算出H=1.333·U,這種關係由攝像機取景器CCD片決定)。

將以上參數代入公式 (1) 中,可得f=4.8·3500/2500=6.72mm,故選用6mm定焦鏡頭即可。

用於決定攝影機所觀測之視角,根據不同需求,使用不同焦距之鏡頭以得到最佳視角。

安防鏡頭的常見問題

題1、選擇鏡頭時為何要考慮CCD靶面的尺寸?

答:在選擇 鏡頭時,通常要注意一個原則:即小尺寸靶面的CCD可使用對應規格更大的鏡頭,反之則不行。如果1/2″CCD攝像機採用對應1/3″鏡頭,則進光量會變小,不能完全覆蓋整個CCD靶面,色彩會變差,甚至圖像也會缺損;反之,如果1/3″CCD攝像機採用對應1/2″鏡頭,進光量會變大,就可以完全覆蓋整個CCD靶面,色彩會變好,圖像效果肯定會更好。但是在使用過程中,一般還是選規格相統一的產品,如1/2″CCD攝像機選用對應1/2″鏡頭。

問題2、為什麼在工程套用中鏡頭無法清晰聚焦?

答:在工程套用中經常會碰到鏡頭無法清晰聚焦的問題,即使調試了攝像機的後焦距,問題也依然存在。通常,遇到這樣的問題時,首先應該想到的是鏡頭接口的類型是否統一。常用的攝像機,都是CS接口,在安裝鏡頭時,如果是C接口鏡頭要加一個5mm C接圈,否則不能正常聚焦。注意,用C型鏡頭直接往CS接口攝像機上旋入時極有可能損壞攝像機的CCD晶片。如果攝像機是C接口類型,則必須選用C接口鏡頭,而CS鏡頭是不能安裝的。

問題3、為什麼 鏡頭使用一段時間後圖像變模糊?

答:在工程套用中,出現圖像模糊的問題也是比較常見的,出現這種問題的原因有很多。一是可能鏡頭外殼採用的材質經不起室外溫差的影響,熱脹冷縮造成了水霧進入到鏡頭內部,使畫面變得模糊。也可能是鏡頭加工工藝不高,密封性不好,水珠凝結在鏡片上造成的。一般鏡頭內部組件都有添加潤滑油,當監控環境溫度升高時,潤滑油有可能揮發凝結到鏡片上,使圖像變模糊,出現這些問題一般需要直接與廠家進行溝通,比較難直接得到解決。

問題4、為什麼光圈無法正常打開關閉?

答:如果說光圈無法正常打開,首先應該想到的是光圈驅動接線是否正確,如果接線接反了,光圈是無法打開的。一般來說,真正好的鏡頭在內壁上都塗有一種特殊的礦油(阻尼油),它不易流動而且潤滑能力強。而其它油添加少了不能達到潤滑作用,添加多了又會在鏡頭內部流動,有時會堵塞自動光圈的羽毛狀葉片造成自動光圈無法正常打開關閉。

問題5、為什麼到了晚上鏡頭的效果變差?

答:有一些工程商可能遇到過這樣的情況,在商業街上安裝攝像機,白天的時候將攝像機調試到了最佳狀態,結果到了晚上圖像變得模糊。其實原因很簡單,商業街的霓紅燈多數為鹵素光源,70%的光線為紅外光,當晚上霓虹燈開啟的時候,由於紅外光和可見光不能聚焦到同一焦平面上,因此造成圖像模糊。要解決這一問題最好是採用IR鏡頭,IR鏡頭與普通鏡頭的鏡片採用的玻璃材質不一樣,鍍膜技術也不一樣,可以很好地解決這個問題。

問題6、 鏡頭還會出現的哪些問題?

答:在工程中,許多工程商可能常常碰到以下問題:如普通小鏡頭DC光圈打不開;或是變焦、聚焦不起作用;鏡頭接線錯誤或是攝像機選單調整有誤;甚至有些鏡頭的問題完全是運輸過程中損壞造成的,或者是鏡頭的螺紋口在施工過程中被擰壞了等等。

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