呼和浩特監(jiān)控?cái)z像頭網(wǎng)絡(luò)之鏡頭
網(wǎng)絡(luò)之鏡頭（一）
第二節(jié)、鏡頭
攝像機(jī)鏡頭的作用是把被觀察目標(biāo)的光像呈現(xiàn)在攝像機(jī)的靶面上，也稱(chēng)光學(xué)成像。將各種不同形狀、不同介質(zhì)（塑料、玻璃或晶體）的光學(xué)零件（反射鏡、透射鏡、棱鏡）按一定方式組合起來(lái)，使得光線(xiàn)經(jīng)過(guò)這些光學(xué)零件的透射或反射以后，按照人們的需要改變光線(xiàn)的傳輸方向而被接收器件接收，即完成了物體的光學(xué)成像過(guò)程。
光學(xué)鏡頭應(yīng)滿(mǎn)足成像清晰、透光率強(qiáng)、像面照度分布均勻、圖像畸變小、光圈可調(diào)等要求。
一般來(lái)說(shuō)每個(gè)鏡頭都由多組不同曲面曲率的透鏡按不同間距組合而成。間距和鏡片曲率、透光系數(shù)等指標(biāo)的選擇決定了該鏡頭的焦距。
一、鏡頭分類(lèi)
攝像機(jī)鏡頭按其功能和操作方法分為常用鏡頭和特殊鏡頭兩大類(lèi)。
常用鏡頭又分為定焦鏡頭（自動(dòng)和手動(dòng)光圈）和變焦鏡頭（自動(dòng)和手動(dòng)光圈）。
特殊鏡頭是根據(jù)特殊工作環(huán)境而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，一般有廣角鏡頭、針孔鏡頭等。
鏡頭
隨著我國(guó)智能建筑行業(yè)的發(fā)展，安保技術(shù)在智能建筑中的地位與作用也與日俱增。閉路監(jiān)控電視(簡(jiǎn)稱(chēng)CCTV)系統(tǒng)作為一種安保技術(shù)，在星級(jí)賓館、涉外辦公樓、銀行、政府機(jī)關(guān)等場(chǎng)所越來(lái)越發(fā)揮著它的重要作用，包括現(xiàn)在的智能小區(qū)亦將CCTV系統(tǒng)作為安保及物業(yè)管理的一個(gè)重要手段。為了讓CCTV技術(shù)在智能建筑中發(fā)揮更好的作用，在每項(xiàng)閉路電視監(jiān)控工程中，如何正確選擇攝像機(jī)鏡頭，對(duì)于經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與技術(shù)性能都是十分重要的。
鏡頭的分類(lèi)
根據(jù)民用建筑的應(yīng)用場(chǎng)合鏡頭的種類(lèi)大致可分為：
(1)廣角鏡頭：視角在90度以上，一般用于電梯轎箱內(nèi)、大廳等小視距大視角場(chǎng)所；
(2)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角在30度左右，一般用于走道及小區(qū)周界等場(chǎng)所；
(3)長(zhǎng)焦鏡頭：視角在20度以?xún)?nèi)，焦距的范圍從幾十毫米到上百毫米，用于遠(yuǎn)距離監(jiān)視
(4)變焦鏡頭：鏡頭的焦距范圍可變，可從廣角變到長(zhǎng)焦，用于景深大，視角范圍廣的區(qū)域； (5)針孔鏡頭：用于隱蔽監(jiān)控。
鏡頭焦距的確定
在選擇鏡頭時(shí)，有以下五個(gè)因素確定鏡頭標(biāo)準(zhǔn)：
（1） 監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的大��；
�。�2） 被攝物體的大�。�
（3） 物距；
�。�4） 焦距；
�。�5） CCD靶面尺寸 。
前4點(diǎn)可由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量并通過(guò)計(jì)算來(lái)確定鏡頭的焦距標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算方法如下：
u 1/3″CCD F=4.8×L/W或F=3.6×L/H
u 1/2″CCD F=6.4×L/W或F=4.8×L/H
其中，W為被攝物體的寬度；H為被攝物體的高度；L為鏡頭到被攝物體間的距離；F為鏡頭焦距。
那么為何在鏡頭的選用中考慮CCD靶面的尺寸呢?
為了從1/3″與1/2″ CCD攝像機(jī)中獲取同樣的視角，1/3″ CCD攝像機(jī)鏡頭焦距必須縮短；相反如果在1/3″ CCD與1/2″ CCD攝像機(jī)中采用相同焦距的鏡頭，情況又如何呢?1/3″ CCD攝像機(jī)視角將比1/2″ CCD攝像機(jī)明顯地減小，同時(shí)1/3″ CCD攝像機(jī)的圖像在監(jiān)視器上將比1/2″ CCD的圖像放大，產(chǎn)生了使用長(zhǎng)焦距鏡頭的效果。
另外我們?cè)谶x擇鏡頭時(shí)還要注意這樣一個(gè)原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機(jī)的鏡頭，反之則不行。原因是：如1/2″ CCD攝像機(jī)采用1/3″鏡頭，則進(jìn)光量會(huì)變小，色彩會(huì)變差，甚至圖像也會(huì)缺損；反之，則進(jìn)光量會(huì)變大，色彩會(huì)變好，圖像效果肯定會(huì)變好。當(dāng)然，綜合各種因素，攝像機(jī)最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。
手動(dòng)光圈及自動(dòng)光圈的選擇
鏡頭光圈分手動(dòng)和自動(dòng)兩種。以往由于攝像機(jī)的使用在室外或其它特殊場(chǎng)合等緣故，所以較多選用自動(dòng)光圈鏡頭。在目前的監(jiān)控工程中，由于智能建筑大量使用CCTV系統(tǒng)，室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)占較高的比例。而許多工程商在做工程設(shè)備報(bào)價(jià)時(shí)，也同樣喜歡采用自動(dòng)光圈鏡頭。雖然自動(dòng)光圈鏡頭對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的光線(xiàn)變化適應(yīng)性較強(qiáng)，但其價(jià)格也明顯高于相同焦距的手動(dòng)定焦鏡頭。而現(xiàn)在大多數(shù)的攝像機(jī)都有電子快門(mén)，室內(nèi)的光源也較為穩(wěn)定，因此，智能建筑項(xiàng)目中大量采用自動(dòng)光圈鏡頭沒(méi)有太大的必要；另一方面，現(xiàn)在市場(chǎng)上用的自動(dòng)光圈鏡頭分為二大類(lèi)：a.電源驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈鏡頭；b.視頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈鏡頭。
電源驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈鏡頭是通過(guò)四根線(xiàn)控制鏡頭的，其中兩根為DC12V或DC24V電源來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭中的馬達(dá)，另兩根控制線(xiàn)通過(guò)鏡頭內(nèi)的光感應(yīng)點(diǎn)感應(yīng)外部光源的照度來(lái)控制光圈的大��；視頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈鏡頭則是通過(guò)三根線(xiàn)來(lái)控制鏡頭的，其中一根為視頻觸發(fā)信號(hào)來(lái)起動(dòng)光圈，并控制光圈大小，另二根為DC12V或DC24V電源線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)馬達(dá)。目前市場(chǎng)上大多黑白或彩色攝像機(jī)雖然有自動(dòng)光圈鏡頭接口，但除了少數(shù)可以兼容二種鏡頭以外，大多數(shù)攝像機(jī)不能兼容，只能使用電源驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈鏡頭或視頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈鏡頭。如果在使用中當(dāng)一些攝像機(jī)損壞時(shí)，新購(gòu)入的攝像機(jī)就有與原來(lái)的自動(dòng)光圈鏡頭是否兼容的問(wèn)題。但當(dāng)工程中的監(jiān)控點(diǎn)在室外時(shí)，采用帶自動(dòng)光圈的鏡頭是必要的，因?yàn)槭彝獾墓饩�(xiàn)的動(dòng)態(tài)范圍變化較大，夏日陽(yáng)光下環(huán)境照度達(dá)50000Lx－100000Lx；夜間路燈時(shí)僅為10Lx，變化幅度相當(dāng)大。在這種情況下攝像機(jī)無(wú)論是否具有自動(dòng)調(diào)整靈敏度功能即通過(guò)攝像機(jī)本身的電子快門(mén)已不可能適應(yīng)這么寬的照度范圍，也就無(wú)法達(dá)到控制圖像效果的作用。
在電視監(jiān)控系統(tǒng)中如何根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)被監(jiān)視環(huán)境，正確選用攝像機(jī)鏡頭是非常重要的，因?yàn)樗苯佑绊懙较到y(tǒng)組成后在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視面畫(huà)的效果能否滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求(就畫(huà)面范圍或圖像細(xì)節(jié)而言)，所以正確的選用攝像機(jī)鏡頭可以使系統(tǒng)得到最優(yōu)化設(shè)計(jì)并可獲得良好的監(jiān)視效果。
攝像機(jī)鏡頭就光圈而言可分為手動(dòng)光圈鏡頭及自動(dòng)光圈鏡頭兩種，就焦距而言又可分為定焦鏡頭及變焦鏡頭兩種。
下面就以使用環(huán)境的不同談如何正確選用攝像機(jī)鏡頭。
1、 手動(dòng)、自動(dòng)光圈鏡頭的選用
手動(dòng)、自動(dòng)光圈鏡頭的選用取決于使用環(huán)境的照度是否恒定。
對(duì)于在環(huán)境照度恒定的情況下，如電梯轎箱內(nèi)、封閉走廊里、無(wú)陽(yáng)光直射的房間內(nèi)，均可選用手動(dòng)光圈鏡頭，這樣可在系統(tǒng)初裝調(diào)試中根據(jù)環(huán)境的實(shí)際照度，一次性整定鏡頭光圈大小，獲得滿(mǎn)意亮度畫(huà)面即可。
對(duì)于環(huán)境照度處于經(jīng)常變化的情況，如隨日照時(shí)間而照度變化較大的門(mén)廳、窗口及大堂內(nèi)等，均需選用自動(dòng)光圈鏡頭(必須配以帶有自動(dòng)光圈鏡頭插座的攝像機(jī))，這樣便可以實(shí)現(xiàn)畫(huà)面亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，獲得良好的較為恒定亮度的監(jiān)視畫(huà)面。
對(duì)于自動(dòng)光圈鏡頭的控制信號(hào)又可分為DC及VIDEO控制兩種，即直流電壓控制及視頻信號(hào)控制。這在自動(dòng)光圈鏡頭的類(lèi)型選用上，攝像機(jī)自動(dòng)光圈鏡頭插座的連接方式上，以及選擇自動(dòng)光圈鏡頭的驅(qū)動(dòng)方式開(kāi)關(guān)上，三者注意協(xié)調(diào)配合好即可。
2、定焦、變焦鏡頭的選用
定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場(chǎng)景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面的清晰程度。
鏡頭規(guī)格(鏡頭規(guī)格一般分為1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情況下，鏡頭焦距與鏡頭視場(chǎng)角的關(guān)系為：鏡頭焦距越長(zhǎng)，其鏡頭的視場(chǎng)角就越小(見(jiàn)圖1所示)；在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規(guī)格與鏡頭視場(chǎng)角的關(guān)系為：鏡頭規(guī)格越大，其鏡頭的視場(chǎng)角也越大。所以由以上關(guān)系可知：在鏡頭物距一定的情況下，隨著鏡頭焦距的變大，在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場(chǎng)景的畫(huà)面范圍就越小，但畫(huà)面細(xì)節(jié)越來(lái)越清晰；而隨著鏡頭規(guī)格的增大，在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場(chǎng)景的畫(huà)面范圍就增大，但其畫(huà)面細(xì)節(jié)越來(lái)越模糊。在鏡頭規(guī)格及鏡頭焦距一定的前提下，CS型接口鏡頭的視場(chǎng)角將大于C型接口鏡頭的視場(chǎng)角。
鏡頭視場(chǎng)角可分為圖像水平視場(chǎng)角以及圖像垂直視場(chǎng)角，且圖像水平視場(chǎng)角大于圖像垂直視場(chǎng)角，通常我們所講的視場(chǎng)角一般是指鏡頭的圖像水平視場(chǎng)角。 在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中如電梯轎箱內(nèi)，狹小房間均應(yīng)采用短焦距廣角或超廣角定焦鏡頭，如選用鏡頭規(guī)格為1/2″，CS型接口，鏡頭焦距為3.6mm或2.6mm鏡頭，這些鏡頭視場(chǎng)角均不小于99°或127°，這對(duì)于攝像機(jī)在狹小空間里一般標(biāo)高為2.5m左右時(shí)，其鏡頭的視場(chǎng)角范圍足以覆蓋整個(gè)近距離狹小被監(jiān)視空間。也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用手動(dòng)變焦鏡頭如日產(chǎn)Computar T2Z2814CS－2鏡頭，這種鏡頭為1/3″CS型接口手動(dòng)光圈鏡頭，其焦距2倍可調(diào)(手動(dòng)調(diào)焦)。調(diào)焦范圍為2.8～6.0mm，視場(chǎng)角變化范圍為96°～47.2°，這種鏡頭非常適合在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中使用，在使用時(shí)可方便地根據(jù)實(shí)際需要，靈活實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)視場(chǎng)景的“點(diǎn)”或“面”的監(jiān)視效果。
對(duì)于一般變焦(倍)鏡頭而言，由于其最小焦距通常為6.0mm左右，故其變焦(倍)鏡頭的最大視場(chǎng)角為45°左右，如將此種鏡頭用于這種狹小的被監(jiān)視環(huán)境中，其監(jiān)視死角必然增大，雖然可通過(guò)對(duì)前端云臺(tái)進(jìn)行操作控制，以減少這種監(jiān)視死角，但這樣必將會(huì)增加系統(tǒng)的工程造價(jià)(系統(tǒng)需增加前端解碼器、云臺(tái)、防護(hù)罩等)，以及系統(tǒng)操控的復(fù)雜性，所以在這種環(huán)境中，不宜采用變焦(倍)鏡頭。
在開(kāi)闊的被監(jiān)視環(huán)境中，首先應(yīng)根據(jù)被監(jiān)視環(huán)境的開(kāi)闊程度，用戶(hù)要求在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面的清晰程度，以及被監(jiān)視場(chǎng)景的中心點(diǎn)到攝像機(jī)鏡頭之間的直線(xiàn)距離為參考依據(jù)，在直線(xiàn)距離一定且滿(mǎn)足覆蓋整個(gè)被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面的前提下，應(yīng)盡量考慮選用長(zhǎng)焦距鏡頭，這樣可以在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上獲得一幅具有較清晰細(xì)節(jié)的被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面。在這種環(huán)境中也可考慮選用變焦(倍)鏡頭(電動(dòng)三可變鏡頭)，這可根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求以及系統(tǒng)的性能價(jià)格比決定，在選用時(shí)也應(yīng)考慮兩點(diǎn)：(1)在調(diào)節(jié)至最短焦距時(shí)(看全景)應(yīng)能滿(mǎn)足覆蓋主要被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面的要求；(2)在調(diào)節(jié)至最長(zhǎng)焦距時(shí)(看細(xì)節(jié))應(yīng)能滿(mǎn)足觀察被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面細(xì)節(jié)的要求。通常情況下，在室內(nèi)的倉(cāng)庫(kù)、車(chē)間、廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿(mǎn)足要求，而在室外的庫(kù)區(qū)、碼頭、廣場(chǎng)、車(chē)站等環(huán)境中，可根據(jù)實(shí)際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可(一般情況下，鏡頭倍數(shù)越大，價(jià)格越高，可在綜合考慮系統(tǒng)造價(jià)允許的前提下，適當(dāng)選用高倍數(shù)變焦鏡頭)。
3、正確選用鏡頭焦距的理論計(jì)算
攝取景物的鏡頭視場(chǎng)角是極為重要的參數(shù)，鏡頭視場(chǎng)角隨鏡頭焦距及攝像機(jī)規(guī)格大小而變化(其變化關(guān)系如前所述)，覆蓋景物鏡頭的焦距可用下述公式計(jì)算：
(1)f=u•D/U
(2)f=h•D/H
f：鏡頭焦距、U：景物實(shí)際高度、H：景物實(shí)際寬度、D：鏡頭至景物實(shí)測(cè)距離、u：圖像高度、h：圖像寬度
舉例說(shuō)明：
當(dāng)選用1/2″鏡頭時(shí)，圖像尺寸為u=4.8mm，h=6.4mm。鏡頭至景物距離D=3500mm，景物的實(shí)際高度為U=2500mm(景物的實(shí)際寬度可由下式算出H=1.333•U，這種關(guān)系由攝像機(jī)取景器CCD片決定)。
將以上參數(shù)代入公式(1)中，可得f=4.8•3500/2500=6.72mm，故選用6mm定焦鏡頭即可。
攝像部分一般安裝在現(xiàn)場(chǎng),它包括攝像機(jī)、鏡頭、防護(hù)罩、支架和電動(dòng)云臺(tái)。它的作用是對(duì)監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行攝像并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
一、像機(jī)分為彩色和黑白兩種，一般黑白攝像機(jī)要比彩色的靈敏度高，比較適合用于光線(xiàn)不足的地方，如果使用的目的只是監(jiān)視景物的位置和移動(dòng)，可采用黑白攝像機(jī)；如果要分辨被攝像物體的細(xì)節(jié)，比如分辨衣服和景物的顏色，則采用彩色的比較好。
攝像機(jī)的規(guī)格可分為1/3〃、1/2〃和2/3〃等，安裝方式有固定和帶云臺(tái)二種。
二、鏡頭
常用的鏡頭種類(lèi)包括：手動(dòng)/自動(dòng)光圈定焦鏡頭和自動(dòng)光圈變焦鏡頭兩種。
定焦鏡頭分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭和廣角鏡頭兩種。定焦鏡頭的適用范圍如下：
手動(dòng)光圈鏡頭：所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化不大，如室內(nèi)。
自動(dòng)光圈鏡頭：所需監(jiān)視的環(huán)境照度變化大，如室外。
廣角鏡頭：監(jiān)視的角度較寬，距離較近。
標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：監(jiān)視的角度和距離適中。
變焦鏡頭分為10倍、6倍和2倍變焦鏡頭，另一種分法是：手動(dòng)變焦和電動(dòng)變焦（電動(dòng)光圈和自動(dòng)光圈）兩種。
變焦鏡頭在規(guī)則上可以劃分為：1/3〃、1/2〃和1〃等。
選擇變焦鏡頭的原則是：鏡頭的規(guī)格不應(yīng)小于攝像機(jī)的規(guī)格，也就是說(shuō)1/2〃的鏡頭可以與1/3〃的攝像機(jī)一起使用，但是1/3〃的鏡頭就不能夠在1/2〃的攝像機(jī)上使用。
二、鏡頭參數(shù)
㈠相對(duì)孔徑
光圈的主要作用是通過(guò)控制鏡頭光量的大小滿(mǎn)足成像所需的合適照度。光圈越大，靶面成像照度越大，攝像機(jī)輸出信號(hào)強(qiáng)度越大，信噪比越高。
若光圈的實(shí)際孔徑為ψ，由于光線(xiàn)通過(guò)透鏡后的折射使鏡頭的有效孔徑D 比實(shí)際孔徑大，光圈的相對(duì)孔徑等于有效孔徑與鏡頭焦距之比，即：A=D/f，f 為鏡頭的焦距。
㈡光圈系數(shù)
通常將表征鏡頭光圈大小的參數(shù)定義成光圈系數(shù)，用F 表示。 光圈系數(shù)為鏡頭光圈相對(duì)孔徑的倒數(shù)。F值的規(guī)律是后一個(gè)值正好是前一個(gè)數(shù)值的√2 倍，這是由于成像面中心亮度與（1/F）2成正比。F值越小相應(yīng)靈敏度越大。常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等幾個(gè)等級(jí)。
㈢視場(chǎng)角
我們常用視場(chǎng)角來(lái)表征觀察景物的范圍。所謂視場(chǎng)角是指在視場(chǎng)角內(nèi)的景物可全部落入成像尺寸內(nèi)，而視場(chǎng)角以外的景物將不被攝取。因此，鏡頭的視場(chǎng)角與攝像機(jī)的靶面及鏡頭的焦距有關(guān)。
根據(jù)幾何原理可以得到視場(chǎng)角的計(jì)算公式如下：
ωH＝2tg-1（h/2f） ωV＝2tg-1（v/2f）
式中ωH為水平視場(chǎng)角，ωV為垂直視場(chǎng)角，f 為鏡頭的焦距，h為攝像機(jī)靶面的水平寬度，v為攝像機(jī)靶面的垂直高度。具體數(shù)值可參閱攝像機(jī)一節(jié)。
當(dāng)成像尺寸確定后，焦距越短，視場(chǎng)角越大。因此可將鏡頭分為長(zhǎng)角鏡頭（視場(chǎng)角小于45°）、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（視場(chǎng)角為45°～50°）、廣角鏡頭（視場(chǎng)角大于50°）、超廣角鏡頭（視場(chǎng)角接近180°）、魚(yú)眼鏡頭（視場(chǎng)角大于180° ）等。
另外，我們還可以得到如下公式以計(jì)算其中任一未知項(xiàng)數(shù)據(jù)。
f/v＝D/V
f/h＝D/H
其中： f───鏡頭焦距； D───鏡頭至景物距離；
h───靶面寬度；
H───靶面高度。
三、鏡頭接口
鏡頭的安裝方式有C型安裝和CS型安裝兩種。C型安裝接口指從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離為17.526mm，而CS型接口的鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)距離為12.5mm。因此將C型鏡頭安裝到CS接口攝像機(jī)時(shí)需要加裝一個(gè)5mm厚的接圈。
四、鏡頭的發(fā)展
鏡頭是影響圖像品質(zhì)的重要關(guān)鍵，如果鏡頭品質(zhì)不佳，自然難拍攝出清晰的畫(huà)面，傳統(tǒng)的攝像機(jī)鏡頭所采用的鏡片，可以通稱(chēng)為球面鏡頭，這是以鏡頭內(nèi)鏡片的表面曲線(xiàn)為球面形狀來(lái)命名的。顧名思義，非球面鏡頭就是采用了不同于球面曲線(xiàn)的技術(shù)，也就是鏡片研磨的形狀為拋物線(xiàn)、二次曲線(xiàn)、三次曲線(xiàn)或高次曲線(xiàn)，這將依據(jù)設(shè)計(jì)功能上的不同而會(huì)有不同形狀的曲線(xiàn)，因此統(tǒng)稱(chēng)為非球面鏡頭。
傳統(tǒng)球面鏡頭為了校正相差、色差、球差、彗差、畸變、相散等問(wèn)題，必須采用多片鏡片來(lái)校正，這使得鏡頭的體積變的較大，由于每個(gè)鏡片多少會(huì)有精度上的誤差，因此要達(dá)到理想值并不容易，非球面鏡頭由于在設(shè)計(jì)時(shí)便已經(jīng)考量到校正的因素，因此可以減少鏡片的數(shù)量，使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準(zhǔn)確，鏡頭內(nèi)的光線(xiàn)反射得以降低，鏡頭體積也可以縮小。
以往非球面鏡頭多應(yīng)用在儀器、機(jī)械加工設(shè)備上，但隨著加工技術(shù)的提升，使得品質(zhì)、效能提升，因此應(yīng)用越來(lái)越廣。目前非球面鏡頭除了具備高清晰度，錄制的圖像能夠當(dāng)作法律證據(jù)外，新推出的非球面鏡頭還具備變倍高、物距短、光圈大的特性，變倍高可以簡(jiǎn)化鏡頭的種類(lèi)，物距短可以應(yīng)用在近距離攝像的場(chǎng)合，光圈大則可以適應(yīng)光線(xiàn)較暗的場(chǎng)所，使得應(yīng)用領(lǐng)域日漸寬廣。而在CCTV應(yīng)用領(lǐng)域中也推出了非球面鏡頭，可以使用于一些如銀行這類(lèi)對(duì)于攝像品質(zhì)要求較高的場(chǎng)所。
五、CCTV中的特殊鏡頭
在特殊的CCTV安全鏡頭族群中，值得一提的品種包括光纖鏡頭、管道鏡頭、分像鏡頭、拐角鏡頭、中繼鏡頭、自動(dòng)聚焦鏡頭、安定鏡頭和長(zhǎng)程鏡頭。這些鏡頭各有所長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)普通鏡頭所無(wú)法完成的特殊功能。
㈠光纖鏡頭和管道鏡頭
設(shè)計(jì)難度較大的監(jiān)控系統(tǒng)中往往需要使用粘連光纖束鏡頭。與通常用于視頻信號(hào)傳輸?shù)膯文９饫w和多模光纖不同，這種光纖束是由上千根單獨(dú)的玻璃光纖粘連在一起組成的。它可以將物鏡得到的光學(xué)圖像傳輸?shù)绞畮桌迕椎綆酌走h(yuǎn)的地方。中繼鏡頭從光纖束處理到圖像后，再將其傳送到攝像機(jī)的傳感器上。通過(guò)光纖鏡頭取得的畫(huà)面，其質(zhì)量不如通過(guò)普通鏡頭取得的畫(huà)面好。因此，這種鏡頭只能用在普通鏡頭無(wú)法解決問(wèn)題的場(chǎng)合。光纖鏡頭分為剛性和柔性?xún)煞N。
高分辨率（450線(xiàn)）的粘連光纖束中有幾萬(wàn)根玻璃纖維，光學(xué)圖像就是通過(guò)這些纖維從一端傳輸?shù)搅硪欢�，每根光纖在光纖束兩端的幾何陣列中所處的位置完全相同。完整的“光纖鏡頭”除了包括這個(gè)光纖束外，還需要在前面加裝成像用的物鏡，在后端加裝傳遞圖像用的中繼鏡頭（以便圖像會(huì)聚到傳感器上）。
光纖鏡頭通常用于穿過(guò)厚墻對(duì)隔壁房間的監(jiān)視，有時(shí)也用在必須將攝像機(jī)與鏡頭分開(kāi)一端距離的場(chǎng)合。
另一種常用的長(zhǎng)距離采光鏡頭是管道（borescope）鏡頭。管道鏡頭由直徑為0.04～0.5英寸、長(zhǎng)6～30英寸的通光管、桿狀鏡頭和多聯(lián)式中繼鏡頭共同組成。中間的鏡頭用于將物鏡形成的光學(xué)圖像傳送給后面的鏡頭，進(jìn)而傳送到攝像機(jī)傳感器上。單桿鏡頭使用的是獨(dú)特的GRIN（graded index，漸變折射率）玻璃桿，光學(xué)圖像在通過(guò)它之間能夠重新聚焦。由于桿和鏡頭的直徑都很小，只有少量的光線(xiàn)能透入攝像機(jī)內(nèi)部，因此這種系統(tǒng)的光學(xué)速度較慢，通常為f/11和f/30。這一特性使得管道鏡頭只能與光線(xiàn)充足的場(chǎng)景和高靈敏度的攝像機(jī)配用。因?yàn)楣艿犁R頭中使用的都是玻璃透鏡，它的圖像質(zhì)量比光纖鏡頭要好一些。
㈡分像鏡頭
能夠?qū)蓚�(gè)單獨(dú)場(chǎng)景同時(shí)成像的同一攝像機(jī)上的鏡頭稱(chēng)作分像鏡頭或雙焦鏡頭。這種鏡頭使用兩個(gè)分開(kāi)的透鏡或雙焦鏡頭。這種鏡頭使用兩個(gè)分開(kāi)的透鏡獲取兩個(gè)場(chǎng)景的圖像后，再將其投射到攝像機(jī)的傳感器上，其中的兩個(gè)透鏡焦距可能相同，也可能不同；可能朝向同一方向，也可能朝向不同的方向。
分像鏡頭的轉(zhuǎn)接器可以起到同樣的作用。除了用于連接攝像機(jī)的接口外，轉(zhuǎn)接器上還有兩個(gè)C型接口或CS接口，可以連接兩個(gè)普通鏡頭，從而實(shí)現(xiàn)“一機(jī)兩景”。根據(jù)雙焦鏡頭設(shè)計(jì)的不同，最后得到的雙景圖像可以是左右分割的，也可以是上下分割的。所以定焦鏡頭、變焦鏡頭、針孔鏡頭或其它鏡頭，只要其接口是C型或CS型的，就都可以用到這種轉(zhuǎn)換器上。側(cè)鏡位置安裝的可調(diào)式反射鏡可以改變鏡頭觀察的方向。在側(cè)鏡旁邊再加裝一只反射鏡，就可以讓兩中鏡頭對(duì)準(zhǔn)同一場(chǎng)景。在這種情況下，如果前鏡使用廣角鏡頭（6.5mm），側(cè)鏡使用狹角鏡頭（75mm），就構(gòu)成一個(gè)雙焦鏡頭，與之相連的攝像機(jī)可以同時(shí)看到同一場(chǎng)景的廣角和狹角的圖像。在左右分割時(shí)，每個(gè)鏡頭的水平視場(chǎng)都變?yōu)檎Ｇ闆r下的1/2（每個(gè)鏡頭只能使用傳感器的一半寬度）。將分像鏡頭旋轉(zhuǎn)90°，可以得到上下分割的圖像。雙焦鏡頭在監(jiān)視器上形成的圖像是倒轉(zhuǎn)的，因此需要將攝像機(jī)倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)安裝。
三向光學(xué)分像鏡頭可以同時(shí)觀察三個(gè)不同的場(chǎng)景。三分鏡頭主要用于觀察丁字型走廊，但是也可以作其它用途。使用三分鏡頭，可以同時(shí)觀察三個(gè)不同的場(chǎng)景（放大倍數(shù)可以相同，也可以不同），而這三個(gè)場(chǎng)景是顯示在同一監(jiān)視器上。這樣，我們就節(jié)省了兩只攝像機(jī)、兩臺(tái)監(jiān)視器和一只畫(huà)面分割器。每個(gè)場(chǎng)景占據(jù)在監(jiān)視器屏幕的1/3面積。鏡頭上的可調(diào)光學(xué)器件允許分別調(diào)節(jié)三個(gè)物鏡的仰角，以適用長(zhǎng)短不同的走廊需要（長(zhǎng)走廊鏡頭接近水平，短走廊需要鏡頭略微沖下）。與雙分鏡頭一樣，攝像機(jī)也要倒轉(zhuǎn)安裝。
㈢拐角鏡頭
拐角鏡頭使得攝像機(jī)可以做貼墻式的安裝，即攝像機(jī)與軸線(xiàn)與墻面相平行。
在墻壁后面的空間比較有限的場(chǎng)合，像柜員機(jī)、天花板或升降機(jī)內(nèi)，拐角鏡頭將會(huì)是一個(gè)很好的解決方案。拐角光學(xué)鏡頭使得2.6mm鏡頭的軸線(xiàn)變得與攝像機(jī)的軸線(xiàn)相垂直，因?yàn)?span>2.6mm鏡頭的視場(chǎng)可以達(dá)到110°，所以使用反光鏡來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題將是不可能的。因?yàn)槠矫娣瓷溏R無(wú)法將全部場(chǎng)景反射到攝像機(jī)鏡頭上。這種黑邊（vignitting）現(xiàn)象將使得我們無(wú)法在監(jiān)視器上看到場(chǎng)景的部分邊緣。
拐角轉(zhuǎn)接器可以套接所有焦距的鏡頭，但鏡頭必須帶有C型或CS型的接口。
㈣中繼鏡頭
中繼鏡頭用來(lái)將鏡頭或粘連光纖束聚焦的光學(xué)圖像傳送到攝像機(jī)傳感器上。
這種鏡頭必須與其它物鏡一起使用，其自身不能成像。在與光纖鏡頭配用時(shí)，它將光纖束輸出端上面的圖像投射到傳感器上。與分像鏡頭或拐角鏡頭配用時(shí)，它也可以將雙景圖像或改向的圖像投射到傳感器上。中繼鏡頭可以被看作是一個(gè)沒(méi)有放大倍數(shù)的附加鏡頭，在與普通鏡頭配用時(shí)，它的主要作用是使得鏡頭和傳感器之間的距離適當(dāng)增大。
㈤自動(dòng)聚焦鏡頭
自動(dòng)聚焦鏡頭在安全方面的應(yīng)用相當(dāng)有限，這是因?yàn)樗膬r(jià)格比普通的手動(dòng)調(diào)焦鏡頭要昂貴。自動(dòng)聚焦鏡頭主要用于便攜式家用攝錄機(jī)。這種機(jī)器所使用的鏡頭都是變焦鏡頭。
自動(dòng)聚焦技術(shù)共有三種：主動(dòng)紅外測(cè)距、超聲波定位和固態(tài)三角測(cè)量。
主動(dòng)紅外自動(dòng)聚焦使用的是三角測(cè)量原理。鏡頭中有一個(gè)發(fā)光二極管，可以向變焦鏡頭場(chǎng)景中心區(qū)域發(fā)射一小束紅外線(xiàn)。接收透鏡將反射回來(lái)的紅外光投射到鏡頭旁的兩個(gè)硅探頭上。鏡頭內(nèi)的微處理器電路再根據(jù)鏡頭聚焦環(huán)的物理位置和CCD傳感器上得來(lái)的數(shù)據(jù)計(jì)算出目標(biāo)與攝像機(jī)之間的距離。之后，微處理器電路會(huì)控制變焦鏡頭上的電動(dòng)聚焦環(huán)，使中心目標(biāo)清晰地聚焦在傳感器上。
自動(dòng)聚焦鏡頭不能適用于所有的工作場(chǎng)合。如果目標(biāo)不反射紅外光，或目標(biāo)將所有紅外光都反射到了其它方向，從而致使攝像機(jī)接收不到回光，或目標(biāo)超出了系統(tǒng)的工作范圍，都將無(wú)法觸發(fā)系統(tǒng)的自動(dòng)聚焦功能。
㈥安定鏡頭
在安全系統(tǒng)中，當(dāng)鏡頭和攝像機(jī)在觀察場(chǎng)景時(shí)晃動(dòng)或震動(dòng)時(shí)，就需要使用安定鏡頭。安定鏡頭廣泛應(yīng)用在手提式攝錄機(jī)、車(chē)載攝像機(jī)、空中平臺(tái)攝像機(jī)和船載攝像機(jī)系統(tǒng)中。安定鏡頭可以抵消攝像機(jī)因風(fēng)吹而引起的嚴(yán)重晃動(dòng)。這種鏡頭系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有活動(dòng)光學(xué)器件，并通過(guò)這種器件的反向移動(dòng)來(lái)抵消攝像機(jī)和場(chǎng)景之間相對(duì)移動(dòng)。
第一步
拿出支架，準(zhǔn)備好工具和零件：漲塞、螺絲、改錐、小錘、電鉆等必要工具；按事先確定的安裝位置，檢查好漲塞和自攻螺絲的大小型號(hào)，試一試支架螺絲和攝像機(jī)底座的螺口是否合適，預(yù)埋的管線(xiàn)接口是否處理好，測(cè)試電纜是否暢通，就緒后進(jìn)入安裝程序�！�
第二步
拿出攝像機(jī)，按照事先確定的攝像機(jī)鏡頭型號(hào)和規(guī)格，仔細(xì)裝上鏡頭（紅外一體式攝像機(jī)不需安裝鏡頭），注意不要用手碰鏡頭和CCD(圖中標(biāo)注部分），確認(rèn)固定牢固后，接通電源，連通主機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)使用監(jiān)視器、小型電視機(jī)等調(diào)整好光圈焦距。
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第三步
拿出支架、漲塞、螺絲、改錐、小錘、電鉆等工具，按照事先確定的位置，裝好支架。檢查牢固后，將攝像機(jī)按照約定的方向裝上；
第四步
如果需要安裝護(hù)罩，在第二步后，直接從這里開(kāi)始安裝護(hù)罩。1、打開(kāi)護(hù)罩上蓋板和后擋板；2、抽出固定金屬片，將攝像機(jī)固定好；3、將電源適配器裝入護(hù)罩內(nèi)；4、復(fù)位上蓋板和后擋板，理順電纜，固定好，裝到支架上。
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第五步
把焊接好的視頻電纜BNC插頭插入視頻電纜的插座內(nèi)，確認(rèn)固定牢固。
第六步
將電源適配器的電源輸出插頭插入監(jiān)控?cái)z像機(jī)的電源插口，并確認(rèn)牢固度。
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第七步
把電纜的另一頭接入控制主機(jī)或監(jiān)視器(電視機(jī))，確保牢固。
第八步
接通監(jiān)控主機(jī)和攝像機(jī)電源，通過(guò)監(jiān)視器調(diào)整攝像機(jī)角度到預(yù)定范圍
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