安防監(jiān)控鏡頭知識(shí)分享.pptx

安防監(jiān)控鏡頭知識(shí)分享,福建福光,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,目錄,鏡頭的原理和構(gòu)造,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,鏡頭的原理,安防鏡頭利用了幾何光學(xué)的基本定律 直線(xiàn)傳播定律： 光線(xiàn)在均勻介質(zhì)中沿直線(xiàn)傳播 獨(dú)立傳播定律： 不同光源發(fā)出的光線(xiàn)從不同方向通過(guò)某點(diǎn)時(shí)，彼此不影響 折射定律： 當(dāng)光線(xiàn)從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，將會(huì)改變傳播方向 可逆定律： 光線(xiàn)的傳播軌跡是可逆的,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,鏡頭的原理,鏡頭：通過(guò)利用不同形狀、不同材質(zhì)的多片透鏡組合，將所需視野中所有物體的發(fā)出的光線(xiàn)匯聚到成像傳感器上的光學(xué)系統(tǒng),鏡頭內(nèi)部光路圖,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,鏡頭的構(gòu)造,鏡片,前組,后組,鎖緊釘,14直插接口,M12螺紋接口,標(biāo)簽,前壓圈,主鏡筒,自動(dòng)光圈 IR-CUT,變焦鏡頭,定焦鏡頭,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,目錄,鏡頭的生產(chǎn)流程及檢驗(yàn),福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,鏡頭的生產(chǎn)流程,鏡片從毛坯到成品，需要經(jīng)過(guò)：粗磨、研磨、精磨、拋光、定心和磨邊、洗凈、鍍膜、膠合、涂墨等一系列復(fù)雜的工程 每一道工程，都需要精密的生產(chǎn)和測(cè)試儀器來(lái)保證品質(zhì) 鏡片的加工工藝直接影響鏡頭的成像質(zhì)量,鏡片毛坯材料,鏡片成品,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,鏡頭的生產(chǎn)流程及檢驗(yàn),鏡頭的組裝就是將鏡片、結(jié)構(gòu)件、電子部件組合在一起的過(guò)程 鏡頭的生產(chǎn)過(guò)程最重要的環(huán)節(jié)是成像檢驗(yàn) 投影儀檢驗(yàn)的方法利用了光線(xiàn)的可逆定律,投影儀成像檢驗(yàn),福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,鏡頭的生產(chǎn)流程及檢驗(yàn),一些攝像機(jī)廠(chǎng)商的入料檢驗(yàn)，會(huì)采用投影儀進(jìn)行抽檢 最終的成像，則配合攝像機(jī)采用實(shí)景進(jìn)行全檢 物距35米，使用整個(gè)墻面，在四個(gè)角和中心粘貼圖紙,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,目錄,關(guān)鍵指標(biāo)、常見(jiàn)問(wèn)題,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,1. 鏡頭MTF曲線(xiàn)（一千三百萬(wàn)像素鏡頭）,縱坐標(biāo)從01，表示黑白反差的程度，1表示黑白，0表示一片灰色 縱坐標(biāo)0.3對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)線(xiàn)對(duì)數(shù)，是鏡頭設(shè)計(jì)時(shí)提出的要求，下圖大于300 人眼能分辨的極限是0.1，所以有些光學(xué)設(shè)計(jì)通常以0.1或0.15作為標(biāo)準(zhǔn),福建福光數(shù)碼科技有限公司,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參數(shù)，但在鏡頭選型時(shí)常常被忽略。 象元大小決定了攝像機(jī)對(duì)鏡頭的要求 象元大小可以大致計(jì)算出需要鏡頭的線(xiàn)對(duì)數(shù)，計(jì)算過(guò)程： 一般720P的CMOS象元為3.75um，500/3.75=133 根據(jù)實(shí)際配合的經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果的2/3，Sensor可以接受，約88 因此，投影儀檢驗(yàn)時(shí)，中心125，75%對(duì)角線(xiàn)視野達(dá)到80即可 1080P的攝像機(jī)，同一個(gè)2.8mm鏡頭，CMOS象元大小決定了視場(chǎng)角,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,3.1 視場(chǎng)角,要知道鏡頭的視場(chǎng)角，必須要先確認(rèn)成像的尺寸（光學(xué)上稱(chēng)為“像高”） 像高的計(jì)算：用攝像機(jī)的分辨率，乘以sensor的象元大小 4.8mm = 1280 x 3.75um （對(duì)應(yīng)1/3”水平視角) 當(dāng)攝像機(jī)的截取輸出分辨率改變時(shí)，視場(chǎng)角也會(huì)隨之改變，如下圖所示,注：若攝像機(jī)是壓縮輸出，而不是截取輸出，則視場(chǎng)角和壓縮前一致,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,3.1 不同sensor的水平視場(chǎng)角不同,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,4. 鏡頭結(jié)構(gòu)上的重要參數(shù),VP點(diǎn)： 對(duì)角線(xiàn)視場(chǎng)角的虛擬線(xiàn)反向延長(zhǎng)線(xiàn)的焦點(diǎn) 關(guān)系到遮光罩、紅外燈板的設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)遮角的問(wèn)題 光學(xué)總長(zhǎng)TTL 鏡頭最前端到成像面的距離 關(guān)系到攝像機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械后焦BFL 鏡頭最后端到成像面的距離 關(guān)系到鏡頭和IR-CUT是否干涉,VP,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.1變焦鏡頭的法蘭后焦,如下圖藍(lán)色箭頭所示，鏡頭的法蘭后焦。 法蘭后焦影響底座高度的設(shè)計(jì)，其一致性影響鏡頭上線(xiàn)的裝配效率,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.2變焦鏡頭的法蘭后焦,NF組 聚焦組（對(duì)焦組） N Near，往近處聚焦 F Far，往遠(yuǎn)處聚焦 聚焦余量 TW組 變焦組（變倍組） T Tele，望遠(yuǎn)，也就是長(zhǎng)焦 W wide，廣角，也就是短焦 單獨(dú)移動(dòng)一組時(shí)，法蘭后焦會(huì)變化 聚焦過(guò)程實(shí)際就是調(diào)節(jié)法蘭后焦 單獨(dú)移動(dòng)一組時(shí)，焦距會(huì)發(fā)生變化 TW組對(duì)焦距的影響相對(duì)更大 NF組體積大，聚焦方便 長(zhǎng)焦大鏡頭的NF組對(duì)焦距影響小,F,N,T,W,3-10.5mm F1.4,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.3 變焦鏡頭的法蘭后焦,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,剛才我們說(shuō)到，單獨(dú)移動(dòng)一組時(shí)，法蘭后焦會(huì)發(fā)生變化。因此長(zhǎng)、短焦都加上余量后，各自的后焦變得不一樣。只要不超出范圍，長(zhǎng)、短焦均能成像。,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5.4 底座高度超出法蘭后焦極限的現(xiàn)象,F,N,T,W,3-10.5mm F1.4,F,N,T,W,3-10.5mm F1.4,底座太矮時(shí),底座偏高時(shí),聚焦NF組轉(zhuǎn)到頂無(wú)法成像，需要回調(diào)變焦TW組 變焦TW組對(duì)焦距的影響更大，因此回調(diào)之后焦距損失嚴(yán)重，視場(chǎng)角不足,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,5. 成像不良,畫(huà)面單個(gè)角模糊、左右模糊，是客戶(hù)最容易直接投訴的問(wèn)題。常見(jiàn)的有： 底座與鏡頭互相配合松，導(dǎo)致鏡頭相對(duì)于CMOS傾斜 這個(gè)問(wèn)題在M12螺紋接口的產(chǎn)品上經(jīng)常出現(xiàn)，14接口也偶爾有 底座與CMOS相對(duì)不居中，導(dǎo)致單邊模糊 鏡頭的成像是一個(gè)圓，從中心到邊緣分辨率逐漸下降，如下圖所示，我們可以看出，CMOS偏向右側(cè)，最終畫(huà)面右側(cè)成像就會(huì)比左側(cè)差 投影儀檢驗(yàn)不良，但裝配到攝像機(jī)上合格 因?yàn)橥队皟x接口通常是直插式的，偏松，手扶很可能出現(xiàn)傾斜的問(wèn)題,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,6.1 景深,50mm鏡頭最大F1.6光圈時(shí),50mm鏡頭縮小F32光圈時(shí),福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,6.2 景深,景深的現(xiàn)象，在焦距長(zhǎng)、對(duì)焦距離近的時(shí)候容易出現(xiàn) 對(duì)安防鏡頭來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的是近似無(wú)窮遠(yuǎn)的最大景深 景深是一個(gè)模糊的概念，因?yàn)闊o(wú)法界定到底什么是清晰和模糊 攝像機(jī)像素高、顯示屏面積大、觀察者站得近都會(huì)影響景深 對(duì)攝像機(jī)調(diào)試來(lái)說(shuō)，景深的影響體現(xiàn)在： 如果對(duì)焦距離太近，遠(yuǎn)處成像是模糊的 長(zhǎng)焦鏡頭需要的調(diào)試距離非常大，對(duì)場(chǎng)地空間有要求 超焦距的概念 超焦距位置上的物體聚焦清晰時(shí)，鏡頭的景深最大 超焦距 = 焦距的平方/(相對(duì)孔徑 * 容許彌散圓直徑) 容許彌散圓直徑實(shí)際上對(duì)應(yīng)的就是景深，所以只能近似計(jì)算,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,7. 摩爾紋,摩爾紋：因?yàn)楸慌臄z物體的細(xì)節(jié)正好和成像系統(tǒng)的極限分辨率相當(dāng) 我們讀取分辨率時(shí)，可以用出現(xiàn)彩色摩爾紋的中間位置來(lái)判斷,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,8. ISO12233測(cè)試圖紙,圖紙是以低畸變光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，會(huì)受到廣角鏡頭畸變的影響 圖紙中線(xiàn)條的粗細(xì)，是以當(dāng)圖紙高度充滿(mǎn)屏幕時(shí)來(lái)計(jì)算 因?yàn)橐陨显颍魞深w鏡頭焦距、畸變不同，中心分辨率可能一致，但邊緣的分辨率，畸變大的鏡頭，讀數(shù)更低。這樣就沒(méi)有比較的意義 圖紙的意義更多在于判斷一顆鏡頭畫(huà)面整體、四個(gè)角是否一致 對(duì)于安防鏡頭來(lái)說(shuō)，建議使用4X大小的圖紙。因?yàn)樾D紙的拍攝距離近，景深非常小，極易出現(xiàn)左右模糊的現(xiàn)象。實(shí)際上正常3米左右成像平整,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,9. 畸變,畸變是廣角鏡頭很正常的一種光學(xué)現(xiàn)象，8mm以上幾乎就沒(méi)有畸變了 光學(xué)設(shè)計(jì)低畸變需要增加鏡片數(shù)量，增大鏡頭體積，成本較高 安防鏡頭的設(shè)計(jì)就是為了監(jiān)控較廣的區(qū)域，畸變大，視角也就更大,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,10. 鬼影、眩光,幾何光學(xué)的另一個(gè)基本定律：光的反射定律，當(dāng)光線(xiàn)通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，一部分光線(xiàn)會(huì)被界面反射 反射只能減弱，無(wú)法徹底消除 任何一顆鏡頭，在特定的焦距、角度，都有鬼影現(xiàn)象 攝像機(jī)的IR-CUT（反射式紅外濾光片），它產(chǎn)生的鬼影是最嚴(yán)重的 CMOS表面的保護(hù)玻璃也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的反射,福建福光數(shù)碼科技有限公司,FUJIAN FORECAM OPTICS CO., LTD,SINCE 1958 | 成立于1958年,11. 鎖緊釘、螺絲的扭力,隨著像素的提升，金屬鏡頭的精度漸漸無(wú)法滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求。采用工程塑料開(kāi)模的鏡頭漸漸成為市場(chǎng)主流 工程塑料的材質(zhì)硬度不如金屬，由于配合不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)螺絲把鏡頭頂壞的情況 針對(duì)鎖緊