监控摄像机制造参数
一、CCD的定义、结构与尺寸
CCD是一种固体图像传感器，它是电荷耦合器件(Charge coupled device)的英文简称，是1970年美国贝尔实验室的W·B·博伊尔(W·B·Boyle)和G·E·史密斯(G·E·Smith)等人研制出来的。
CCD是在MOS晶体管的基础上发展起来的，其基本结构是MOS(金属—氧化物—半导体)电容结构(如图1所示)。它是在半导体P型硅(si) 作衬底的表面上用氧化的方法生成一层厚度约100nm~150nm的Sio2，再在Sio2表面蒸镀一层金属(如铝)，在衬底和金属电极间加上一个偏置电压(称栅电压)，就构成了一个MOS电容器。所以，CCD是由一行行紧密排列在硅衬底上的MOS电容器阵列构成的。
CCD（包括CMOS感光元件）的面积是按其矩形对角线英寸长度为指标的。这和定义电视屏幕尺寸类似。一英寸是25.4毫米。1/3英寸、1/4都是指CCD对角线有多少分之一英寸长，分母小的其分数值就大，相应感光元件面积也大。
如果既要增加像素又想保证持图像质量，就必须在维持单个像素面积不缩水的前提下增大CCD的总面积。而大尺寸CCD加工制造技术要求高，成本也非常高。在选择和评价CCD尺寸时，1/3英寸要比1/4英寸好一些。
二、摄像机的镜头参数
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1/3" CCD 搭配镜头拍摄范围的尺寸 |
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镜头焦距
(毫米数) |
距离5米
(宽×高) |
距离10米
(宽×高) |
距离15米
(宽×高) |
距离20米
(宽×高) |
距离30米
(宽×高) |
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2.8mm |
13×9.8米 |
26×19.5米 |
39×29.3米 |
52×39米 |
78×58.5米 |
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3.6mm |
8.5×6.4米 |
17×12.8米 |
25.5×19米 |
34×25.5米 |
51×38.3米 |
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4mm |
8×6米 |
16×12米 |
24×18米 |
32×24米 |
48×36米 |
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6mm |
5.5×4.1米 |
11×8.3米 |
16.5×12.4米 |
22×16.5米 |
33×24.8米 |
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8mm |
3.5×2.6米 |
7×5.3米 |
10.5×7.9米 |
14×10.5米 |
21×15.8米 |
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12mm |
2×1.5米 |
4×3米 |
6××4.5米 |
8×6米 |
12×9米 |
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16mm |
1.5×1.1米 |
3×2.3米 |
4.5×3.4米 |
6×4.5米 |
9×6.8米 |
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25mm |
1.3×1米 |
2.5×1.9米 |
3.8×2.9米 |
5×3.8米 |
7.5×5.6米 |
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60mm |
0.5×0.4米 |
1×0.75米 |
1.5×1.1米 |
2×1.5米 |
3×2.3米 |
&, lt;, SPAN style="FONT-FAMILY: '方正姚体'; FONT-SIZE: 12pt; FONT-WEIGHT: bold; mso-spacerun: 'yes'">备注:同样毫米数的镜头搭配1/4"的CCD芯片拍摄的范围和角度稍微窄一点,但是拍摄画面中的物体看起来要大一点.表中的数据为水平方向的视场角度,如果摄像机装在高处往低处监看时,视场角和拍摄范围要稍微大一些,但拍摄画面中的物体要稍微小一点。
1．镜头的种类（根据应用场合分类）
广角镜头：视角90度以上，观察范围较大近处图像有变形。
标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。
长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。
变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长则成像越大。
针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。
2．相对孔径
为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜光实际有效的有效孔径为D，比d大，D与焦距f之比定义为相对孔径A，即A=D/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的倒数来表示镜头光圈的大小。F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大。所以在焦距f相同的情况下，F值越小，表示镜头越好。
3．镜头的焦距
1）定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。
有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境江照的变化，应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节，人为手工调节光圈的，称为手动光圈。镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。
无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。
2）变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。
三可变和二可变镜头
三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。
二可变镜头：可调焦调、调聚焦、自动光圈。
5．选择摄像机原则
为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素：
A）被摄物体的大小
B）被摄物体的细节
C）物距
D）镜头焦距
E）CCD摄像机靶面的尺寸
F）摄像系统的分辨率
监控摄像机镜头焦距与实际照射距离的关系
监视器显示5m高物体为准 （只是为了形象说明，实际要看现场）
#2.8即：F=2.8mm镜头，拍摄距离为1~4米， 拍摄角度为115°
#3.6即： F=3.6mm拍摄距离为2~6米， 拍摄角度93°
#6即F=6mm 拍摄距离为3~15米， 拍摄角度为53°
#8即F=8mm 拍摄距离为4~20米， 拍摄角度为40°
#12即F=12mm拍摄距离为5~25米， 拍摄角度为25°
#16即F=16mm拍摄距离为5~30米， 拍摄角度为20°
#25即 F=25mm拍摄距离为20~80米， 拍摄角度为15°
三、摄像机的照度定义以及线数定义
1.照度的定义
从同一方向看，在给定方向上的任何表面的每单位投影面积上的光照强度（光度）。单位为英尺朗伯。亮度信号（Luminance signal）：NTSC彩色电视信号中涉及场景照度或亮度的那部分信号。 照度(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒克斯(Lux,lx) ，即 1m/m² 。 1 勒克斯等于 1 流明(lumen,lm)的光通量均匀分布于 1m² 面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。
2.不同环境照度的标准值
表1
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天气 |
照度（LUX） |
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晴天 |
30000~300000 |
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阴天 |
3000 |
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日出日落 |
300 |
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月圆 |
0.3~0.03 |
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星光 |
0.0002~0.00002 |
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阴暗傍晚 |
0.003~0.0007 |
表2
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室内场所 |
照度（LUX） |
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生产车间 |
10~500 |
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办公室 |
30~50 |
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餐厅 |
10~30 |
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走廊 |
5~10 |
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停车场 |
1~5 |
3.线数的定义
用摄像机拍摄的影音信号需要在电视上播放时，需要换算成与电视画质相同的单位。而电视的画面清晰度是以水平清晰度作为单位。通俗地说，我们可以把电视上的画面以水平方向分割成很多很多“条”，分得越细，这些画面就越清楚，而水平线数的数码就越多。这个单位是“电视行（TVLine）”也称线。线的数量就称为线数。线数越多，表明图象越清晰。
四、红外灯的角度以及与镜头的关系（包括阵列灯与普通灯的区别）
红外灯是不是视角越大越好?不论是制造商还是工程商想当然地认可这种说法，他们认为红外灯发射视角越大，选用镜头的余地也就越大，选择广角镜头不会出现"手电筒"现象。所以说，大家都拼命地说自己的红外灯的视角是如何之大。这种好像很有道理的说法其实是很不科学的。
首先，使用大视角度的红外灯配合小视角度的镜头，存在浪费现象。比如一盏红外灯发光角度是80度（相当于f3.5mm镜头的角度），如果配合f35mm的镜头，那么会有相当部分的光是在镜头视场以外，也就是说部分红外光浪费了。
其次，并不是红外灯的发射角度越大，画面效果就越好。有的场合如果红外灯角度过大，还会影响成像。比如走廊，因其“狭长”的特点，如果红外灯的发射角度过大，则近处边缘的成像就会太亮，形成“光幕”现象;远处中心反而看不见，只有一片发白现象。
总体而言，红外灯的发射角度的问题既是选择问题也是技术问题。不同焦距的镜头应选择相适应发射角度的红外灯。
阵列红外光源与普通红外灯的区别：
采用先进的红外发光二极管阵列技术，此项技术都能带来最佳的视觉效果和最清晰的监控画面：更清、更广、更远，在任何同等可比的操作条件下，阵列红外灯的性能和功效都比普通红外灯组合要好。
亮度高：单个阵列芯片的光学输出约为1000mw ~ 3600mw，亮度约是常规单个LED的光学输出5 ~ 15mw的100多个，照射距远，清晰度高。
体积小：阵列红外光源采用高度集成的LED阵列结构设计，所以在相同亮度指标下其体积比其他红外夜视产品体积小很多。
光线匀：阵列红外灯发光体发光面为180°，通过特殊光学设计，可到15°~ 120°半功率角，将光线集中发出去。很好的解决了普通LED发光角度过小，无法均匀詹亮及夜视画面形成的中间过亮而两边暗的“手电筒效应”。
寿命长：阵列红外光源采用散热槽体结构设计，其寿命为小时，有效寿命小时，比普通的LED结构红外灯寿命6000小时高九倍。
效率高：普通红外LED结构红外灯的电光转换率仅为10%左右，而阵列红外灯采用特殊设计，电光转换率提升25%。
红外灯的角度与镜头
3.6MM镜头---看到1到3米左右（以看到面部为准）， 角度是92度左右
4MM镜头-----看到3到5米左右（以看到面部为准）， 角度是74度左右
6MM镜头-----看到5到8米左右（以看到面部为准）， 角度是55度左右
8MM镜头-----看到8到10米左右（以看到面部为准）， 角度是34度左右
12MM镜头----看到10到12米左右（以看到面部为准），角度是23度左右
五、摄像机安装引起的问题以及根据环境选择
1、 摄像机前端一定要比后端低大约2-4CM左右，这样安装是为了白天阳光正面照射镜头，造成画面白天反光，晚上灯光晚上过度曝光反白。同时这样安装亦改善镜头进光量，图像清析度也提高了。
2、 3.6MM、4MM镜头红外线摄像机, 上盖前面离镜头主体不可以遮盖1.5CM， 如超出了1.5CM可能造成晚上有光圈(光环)， 朦胧， 图像不清析，反白现像.
3、 6MM镜头红外线摄像机，上盖前面离镜头主体不可以遮盖2CM， 如超出了2CM可能造成晚上有光圈(光环)， 朦胧， 图像不清析，反白现像.
4、 晚上图像－边图像光，另－边图像暗。 画面全白， 看不清物体， 朦胧， 这样的问题要检查: 摄像机前面或两边较近地方有没有物体档住红外线反射回灯源。
5、 晚上有光圈(环) ，请先确定摄像机安装位罝距离物体或墙身是否只有3米距离，如只有3米距离，处理办法是把安装位罝超过3米或改用红外距离小一点摄像机(可选30米.15米)
6、 选购红外灯摄像机要看环境来配置， 主要以下面几点来釆购配罝:
1. 办公场所20平方之内应选择30米红外， 如果要更好效果选择低照度，不要选择50米红外以上，选择太强红外可能出现画面物体过份反白。
2. 30米红外线3.6MM镜头在室外环境不宜选用，应选择50米，一定要用30米红外3.6MM的，建议采用低照度红外机。
3.如果安装环境比较光亮，例如摄像机监控生产线，灯光充足，那选枪型较好。
六、摄像机晚上出现雪花、发红
1． 电流不足原因导致雪花点产生.
一些室外短距离用集中供电12V很方便，但如果是长距离则不宜采用开关电源来进行集中12V供电；因为一是长距离红外灯发热量大，12V供电的不稳定可能导致功率不够；而且全部没有内置散热装置在电流不稳定的情况下容易出现烧坏；二是电流衰减速度快,可能导致红外灯没能正常工作，在CCD照度比较高而得到不到红外灯辅光，于是，雪花飘飘；三是电流不足，从而引起晚上的图像发红。
2. 另外一个可能是，在室外比较多灰尘的情况下，特别是在野外，就有可能是摄像机里的红外灯把肉眼看不到的细小的颗粒拍下来了，这在白天红外灯不开启的情况下，内眼及摄像机感觉不明显的；这种是环境所然。
附件：
电视制式的定义与分类
严格来说，彩色电视机的制式有很多种，例如我们经常听到国际线路彩色电视机，一般都有21种彩色电视制式，但把彩色电视制式分得很详细来学习和讨论，并没有实际意义。在人们的一般印象中，彩色电视机的制式一般只有三种，即NTSC、PAL、SECAM等三种彩色电视机的制式。
1.正交平衡调幅制——National Television Systems Committee，简称NTSC制。采用这种制式的主要国家有美国、加拿大和日本等。这种制式的帧速率为29.97fps（帧/秒），每帧525行262线，标准分辨率为720×480。
2.正交平衡调幅逐行倒相制——Phase-Alternative Line，简称PAL制。中国、德国、英国和其它一些西北欧国家采用这种制式。这种制式帧速率为25fps，每帧625行312线，标准分辨率为720×576。
3.行轮换调频制——Sequential Coleur Avec Memoire，简称SECAM制。采用这种制式的有法国、前苏联和东欧一些国家。这种制式帧速率为25fps，每帧625行312线，标准分辨率为720×576。
