安防監(jiān)控鏡頭知識分享.pptx

安防監(jiān)控鏡頭知識分享,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 直線傳播定律： 光線在均勻介質(zhì)中沿直線傳播 獨立傳播定律： 不同光源發(fā)出的光線從不同方向通過某點時，彼此不影響 折射定律： 當(dāng)光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，將會改變傳播方向 可逆定律： 光線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,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：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)和測試儀器來保證品質(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,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程 鏡頭的生產(chǎn)過程最重要的環(huán)節(jié)是成像檢驗 投影儀檢驗的方法利用了光線的可逆定律,投影儀成像檢驗,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,一些攝像機(jī)廠商的入料檢驗，會采用投影儀進(jìn)行抽檢 最終的成像，則配合攝像機(jī)采用實景進(jìn)行全檢 物距35米，使用整個墻面，在四個角和中心粘貼圖紙,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)、常見問題,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（一千三百萬像素鏡頭）,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對應(yīng)的橫坐標(biāo)線對數(shù)，是鏡頭設(shè)計時提出的要求，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)，但在鏡頭選型時常常被忽略。 象元大小決定了攝像機(jī)對鏡頭的要求 象元大小可以大致計算出需要鏡頭的線對數(shù)，計算過程： 一般720P的CMOS象元為3.75um，500/3.75=133 根據(jù)實際配合的經(jīng)驗，計算結(jié)果的2/3，Sensor可以接受，約88 因此，投影儀檢驗時，中心125，75%對角線視野達(dá)到80即可 1080P的攝像機(jī)，同一個2.8mm鏡頭，CMOS象元大小決定了視場角,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 視場角,要知道鏡頭的視場角，必須要先確認(rèn)成像的尺寸（光學(xué)上稱為“像高”） 像高的計算：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，視場角也會隨之改變，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： 對角線視場角的虛擬線反向延長線的焦點 關(guān)系到遮光罩、紅外燈板的設(shè)計，避免出現(xiàn)遮角的問題 光學(xué)總長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 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，其一致性影響鏡頭上線的裝配效率,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)，也就是長焦 W wide，廣角，也就是短焦 單獨移動一組時，法蘭后焦會變化 聚焦過程實際就是調(diào)節(jié)法蘭后焦 單獨移動一組時，焦距會發(fā)生變化 TW組對焦距的影響相對更大 NF組體積大，聚焦方便 長焦大鏡頭的NF組對焦距影響小,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,剛才我們說到，單獨移動一組時，法蘭后焦會發(fā)生變化。因此長、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、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,底座偏高時,聚焦NF組轉(zhuǎn)到頂無法成像，需要回調(diào)變焦TW組 變焦TW組對焦距的影響更大，因此回調(diào)之后焦距損失嚴(yán)重，視場角不足,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,畫面單個角模糊、左右模糊，是客戶最容易直接投訴的問題。常見的有： 底座與鏡頭互相配合松，導(dǎo)致鏡頭相對于CMOS傾斜 這個問題在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相對不居中，導(dǎo)致單邊模糊 鏡頭的成像是一個圓，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)，最終畫面右側(cè)成像就會比左側(cè)差 投影儀檢驗不良，但裝配到攝像機(jī)上合格 因為投影儀接口通常是直插式的，偏松，手扶很可能出現(xiàn)傾斜的問題,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,50mm鏡頭縮小F32光圈時,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、對焦距離近的時候容易出現(xiàn) 對安防鏡頭來說，設(shè)計時考慮的是近似無窮遠(yuǎn)的最大景深 景深是一個模糊的概念，因為無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、觀察者站得近都會影響景深 對攝像機(jī)調(diào)試來說，景深的影響體現(xiàn)在： 如果對焦距離太近，遠(yuǎn)處成像是模糊的 長焦鏡頭需要的調(diào)試距離非常大，對場地空間有要求 超焦距的概念 超焦距位置上的物體聚焦清晰時，鏡頭的景深最大 超焦距 = 焦距的平方/(相對孔徑 * 容許彌散圓直徑) 容許彌散圓直徑實際上對應(yīng)的就是景深，所以只能近似計算,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：因為被拍攝物體的細(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，可以用出現(xiàn)彩色摩爾紋的中間位置來判斷,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測試圖紙,圖紙是以低畸變光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，會受到廣角鏡頭畸變的影響 圖紙中線條的粗細(xì)，是以當(dāng)圖紙高度充滿屏幕時來計算 因為以上原因，若兩顆鏡頭焦距、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。這樣就沒有比較的意義 圖紙的意義更多在于判斷一顆鏡頭畫面整體、四個角是否一致 對于安防鏡頭來說，建議使用4X大小的圖紙。因為小圖紙的拍攝距離近，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以上幾乎就沒有畸變了 光學(xué)設(shè)計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)的另一個基本定律：光的反射定律，當(dāng)光線通過不同介質(zhì)時，一部分光線會被界面反射 反射只能減弱，無法徹底消除 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法滿足大批量生產(chǎn)的要求。采用工程塑料開模的鏡頭漸漸成為市場主流 工程塑料的材質(zhì)硬度不如金屬，由于配合不當(dāng)，可能會出現(xiàn)螺絲把鏡頭頂壞的情況 針對鎖緊