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視頻監(jiān)控中使用的光學(xué)系統(tǒng)主要是攝像機(jī)的攝像鏡頭。這種鏡頭的作用功能主要是收集被攝場景反射來的光線,并將其聚焦到攝像機(jī)的傳感器上,以便能“看到”被攝場景。顯然,鏡頭的功能與人眼類似,它們都從被攝場景處收集光線,然后將圖像會(huì)聚到眼睛的視網(wǎng)膜和攝像機(jī)的傳感器上。其不同之處在于,人眼的焦距是固定的,視網(wǎng)膜的尺寸也是固定的;而攝像機(jī)鏡頭的焦距并不固定,圖像傳感器的尺寸也不固定。對(duì)沒有附加裝置的人眼來說,視場范圍是固定的;而攝像機(jī)的視場卻可在很大范圍內(nèi)調(diào)整。為了適應(yīng)環(huán)境照度的變化,人眼采用可自動(dòng)調(diào)節(jié)的虹膜來控制到達(dá)視網(wǎng)膜的光線強(qiáng)度來提高成像質(zhì)量;而攝像機(jī)鏡頭則采用自動(dòng)光圈或手動(dòng)光圈來調(diào)整到達(dá)傳感器的光線強(qiáng)度。
鏡頭的光學(xué)特性參數(shù),主要包括成像尺寸、焦距、相對(duì)孔徑和視場角等,一般在鏡頭所附的說明書中都有注明,下面分別給予說明。
鏡頭一般可分為25.4mm(即1英寸,常以in表示)、16.9mm(2/3 in)、12.7mm(1/2 in)、8.5mm(1/3 in)和6.4mm(1/4 in)等幾種規(guī)格,它們分別對(duì)應(yīng)著不同的成像尺寸。選用鏡頭時(shí),應(yīng)使鏡頭的成像尺寸與攝像機(jī)的感光面(如CCD)尺寸大小相吻合。表1列出了幾種常見CCD芯片的感光面尺寸,表中單位為mm。
表1 幾種常見CCD芯片的感光面尺寸(mm)
CCD芯片尺寸
垂直/水平尺寸
25.4(1 in)
16.9(2/3 in)
12.7(1/2 in)
8.47(1/3 in)
6.35(1/4 in)
V(垂直)
9.6
6.6
4.8
3.3
2.5
H(水平)
12.7
8.8
6.4
4.4
3.3
對(duì)角線
16
11
8
5.6
4
由表可知,1/2in(12.7mm)的鏡頭應(yīng)配1/2in感光面的攝像機(jī),當(dāng)鏡頭的成像尺寸比攝像機(jī)感光面的尺寸大時(shí),不會(huì)影響成像,但實(shí)際成像的視場角要比該鏡頭的標(biāo)稱視場角小,如圖1(a)所示;而當(dāng)鏡頭的成像尺寸比攝像機(jī)的感光面的尺寸小時(shí),就會(huì)影響成像,并表現(xiàn)為成像的畫面四周被鏡筒遮擋,在畫面的四個(gè)角上就會(huì)出現(xiàn)黑角,如圖1(b)所示。
圖1 鏡頭成像尺寸與CCD感光面尺寸的關(guān)系