安防监控镜头知识分享.pptx

安防监控镜头知识分享,福建福光,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,目录,镜头的原理和构造,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,镜头的原理,安防镜头利用了几何光学的基本定律 直线传播定律： 光线在均匀介质中沿直线传播 独立传播定律： 不同光源发出的光线从不同方向通过某点时，彼此不影响 折射定律： 当光线从一种介质进入另一种介质时，将会改变传播方向 可逆定律： 光线的传播轨迹是可逆的,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,镜头的原理,镜头：通过利用不同形状、不同材质的多片透镜组合，将所需视野中所有物体的发出的光线汇聚到成像传感器上的光学系统,镜头内部光路图,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,镜头的构造,镜片,前组,后组,锁紧钉,14直插接口,M12螺纹接口,标签,前压圈,主镜筒,自动光圈 IR-CUT,变焦镜头,定焦镜头,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,目录,镜头的生产流程及检验,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,镜头的生产流程,镜片从毛坯到成品，需要经过：粗磨、研磨、精磨、抛光、定心和磨边、洗净、镀膜、胶合、涂墨等一系列复杂的工程 每一道工程，都需要精密的生产和测试仪器来保证品质 镜片的加工工艺直接影响镜头的成像质量,镜片毛坯材料,镜片成品,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,镜头的生产流程及检验,镜头的组装就是将镜片、结构件、电子部件组合在一起的过程 镜头的生产过程最重要的环节是成像检验 投影仪检验的方法利用了光线的可逆定律,投影仪成像检验,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,镜头的生产流程及检验,一些摄像机厂商的入料检验，会采用投影仪进行抽检 最终的成像，则配合摄像机采用实景进行全检 物距35米，使用整个墙面，在四个角和中心粘贴图纸,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,目录,关键指标、常见问题,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,1. 镜头MTF曲线（一千三百万像素镜头）,纵坐标从01，表示黑白反差的程度，1表示黑白，0表示一片灰色 纵坐标0.3对应的横坐标线对数，是镜头设计时提出的要求，下图大于300 人眼能分辨的极限是0.1，所以有些光学设计通常以0.1或0.15作为标准,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,2. Sensor的象元大小（Pixel size）,Sensor的象元大小是非常重要的参数，但在镜头选型时常常被忽略。 象元大小决定了摄像机对镜头的要求 象元大小可以大致计算出需要镜头的线对数，计算过程： 一般720P的CMOS象元为3.75um，500/3.75=133 根据实际配合的经验，计算结果的2/3，Sensor可以接受，约88 因此，投影仪检验时，中心125，75%对角线视野达到80即可 1080P的摄像机，同一个2.8mm镜头，CMOS象元大小决定了视场角,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,3.1 视场角,要知道镜头的视场角，必须要先确认成像的尺寸（光学上称为“像高”） 像高的计算：用摄像机的分辨率，乘以sensor的象元大小 4.8mm = 1280 x 3.75um （对应1/3”水平视角) 当摄像机的截取输出分辨率改变时，视场角也会随之改变，如下图所示,注：若摄像机是压缩输出，而不是截取输出，则视场角和压缩前一致,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,3.1 不同sensor的水平视场角不同,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,4. 镜头结构上的重要参数,VP点： 对角线视场角的虚拟线反向延长线的焦点 关系到遮光罩、红外灯板的设计，避免出现遮角的问题 光学总长TTL 镜头最前端到成像面的距离 关系到摄像机机构设计 机械后焦BFL 镜头最后端到成像面的距离 关系到镜头和IR-CUT是否干涉,VP,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.1变焦镜头的法兰后焦,如下图蓝色箭头所示，镜头的法兰后焦。 法兰后焦影响底座高度的设计，其一致性影响镜头上线的装配效率,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.2变焦镜头的法兰后焦,NF组 聚焦组（对焦组） N Near，往近处聚焦 F Far，往远处聚焦 聚焦余量 TW组 变焦组（变倍组） T Tele，望远，也就是长焦 W wide，广角，也就是短焦 单独移动一组时，法兰后焦会变化 聚焦过程实际就是调节法兰后焦 单独移动一组时，焦距会发生变化 TW组对焦距的影响相对更大 NF组体积大，聚焦方便 长焦大镜头的NF组对焦距影响小,F,N,T,W,3-10.5mm F1.4,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.3 变焦镜头的法兰后焦,F,N,T,W,后焦：13.1mm 焦距： 3.0mm,后焦：13.3mm 焦距： 3.1mm 10.1mm,3-10.5mm F1.4,F,N,T,W,后焦：13.9mm 焦距：10.5mm,3-10.5mm F1.4,刚才我们说到，单独移动一组时，法兰后焦会发生变化。因此长、短焦都加上余量后，各自的后焦变得不一样。只要不超出范围，长、短焦均能成像。,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.4 底座高度超出法兰后焦极限的现象,F,N,T,W,3-10.5mm F1.4,F,N,T,W,3-10.5mm F1.4,底座太矮时,底座偏高时,聚焦NF组转到顶无法成像，需要回调变焦TW组 变焦TW组对焦距的影响更大，因此回调之后焦距损失严重，视场角不足,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5. 成像不良,画面单个角模糊、左右模糊，是客户最容易直接投诉的问题。常见的有： 底座与镜头互相配合松，导致镜头相对于CMOS倾斜 这个问题在M12螺纹接口的产品上经常出现，14接口也偶尔有 底座与CMOS相对不居中，导致单边模糊 镜头的成像是一个圆，从中心到边缘分辨率逐渐下降，如下图所示，我们可以看出，CMOS偏向右侧，最终画面右侧成像就会比左侧差 投影仪检验不良，但装配到摄像机上合格 因为投影仪接口通常是直插式的，偏松，手扶很可能出现倾斜的问题,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,6.1 景深,50mm镜头最大F1.6光圈时,50mm镜头缩小F32光圈时,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,6.2 景深,景深的现象，在焦距长、对焦距离近的时候容易出现 对安防镜头来说，设计时考虑的是近似无穷远的最大景深 景深是一个模糊的概念，因为无法界定到底什么是清晰和模糊 摄像机像素高、显示屏面积大、观察者站得近都会影响景深 对摄像机调试来说，景深的影响体现在： 如果对焦距离太近，远处成像是模糊的 长焦镜头需要的调试距离非常大，对场地空间有要求 超焦距的概念 超焦距位置上的物体聚焦清晰时，镜头的景深最大 超焦距 = 焦距的平方/(相对孔径 * 容许弥散圆直径) 容许弥散圆直径实际上对应的就是景深，所以只能近似计算,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,7. 摩尔纹,摩尔纹：因为被拍摄物体的细节正好和成像系统的极限分辨率相当 我们读取分辨率时，可以用出现彩色摩尔纹的中间位置来判断,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,8. ISO12233测试图纸,图纸是以低畸变光学系统为基础的，会受到广角镜头畸变的影响 图纸中线条的粗细，是以当图纸高度充满屏幕时来计算 因为以上原因，若两颗镜头焦距、畸变不同，中心分辨率可能一致，但边缘的分辨率，畸变大的镜头，读数更低。这样就没有比较的意义 图纸的意义更多在于判断一颗镜头画面整体、四个角是否一致 对于安防镜头来说，建议使用4X大小的图纸。因为小图纸的拍摄距离近，景深非常小，极易出现左右模糊的现象。实际上正常3米左右成像平整,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,9. 畸变,畸变是广角镜头很正常的一种光学现象，8mm以上几乎就没有畸变了 光学设计低畸变需要增加镜片数量，增大镜头体积，成本较高 安防镜头的设计就是为了监控较广的区域，畸变大，视角也就更大,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,10. 鬼影、眩光,几何光学的另一个基本定律：光的反射定律，当光线通过不同介质时，一部分光线会被界面反射 反射只能减弱，无法彻底消除 任何一颗镜头，在特定的焦距、角度，都有鬼影现象 摄像机的IR-CUT（反射式红外滤光片），它产生的鬼影是最严重的 CMOS表面的保护玻璃也会产生严重的反射,福建福光数码科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,11. 锁紧钉、螺丝的扭力,随着像素的提升，金属镜头的精度渐渐无法满足大批量生产的要求。采用工程塑料开模的镜头渐渐成为市场主流 工程塑料的材质硬度不如金属，由于配合不当，可能会出现螺丝把镜头顶坏的情况 针对锁紧