cctv镜头设计(一)
CCTV光学镜头设计的若干问题
CCTV光学镜头设计的若干问题许正光赵一菲梁来顺(公安部第一研究所光电技术事业部,北京,100044)摘要:本文综述了CCTV光学镜头设计和生产制造当中涉及到一些值得关注的问题。
这些问题包括设计指导思想、先进光学生产技术、CCTV镜头安全环保性能和RoSH指令、符合使用效果的几点设计经验等。
本文对以上问题进行有益的总结和探讨,对设计人员有一定参考价值。
关键词:CCTV光学镜头先进光学生产技术非球面技术RoSH指令20世纪70年代以来,以先进加工技术、先进材料技术和自动优化设计软件为代表的先进光学生产技术得到了长足发展,安防产业中广泛使用的CCTV镜头充分分享到了这门先进的技术带来的好处,传统的设计和生产制造也由此发生了重大的变化。
然而,和生产、制造、使用紧密相关的镜头设计过程并没有完全脱离实践当中积累的经验,许多经验总结今天看来仍旧可以作为最基本的设计原则,而这些对刚刚入门或正陷入困惑的业内设计人员有一定的指导意义。
此外,日益受到各国重视的CCTV镜头安全环保性能和欧洲正在推行的RoSH指令,使得安防镜头的材料和制造工艺也将面临严峻考验。
本文总结了一些笔者在CCTV光学镜头研制过程中的心得体会,供大家参考。
1 设计和使用必须紧密结合[1]评价CCTV光学镜头的好坏,直接涉及到使用、设计和制造三个方面,它们之间的关系极为密切。
为了获得一个较理想的光学镜头,光学设计人员首先清晰明确地了解使用要求、使用效果和设计结果转入加工制造时的可能性。
在使用和设计要求方面,设计人员对CCTV镜头所要求的焦距、孔径、视场、最近成像距离等光学特性参数和分辨率、畸变、光学传递函数等成像质量特性参数都比较熟悉。
而当涉及使用效果方面的专业术语时,如有关像质方面的亮度范围、调子、反差、质感等等概念,或者“放大倍率、观察距离”等使用效果中的综合感觉,光学设计人员就显得有些不甚熟悉或者概念模糊。
由此可见,CCTV镜头的设计人员必须深入实践,克服与使用者的沟通障碍,能够站在他们的角度考虑设计思路。
CCTV系统中摄像机镜头的选择
CCTV系统中摄像机镜头的选择随着我国智能建筑行业的发展，安保技术在智能建筑中的地位与作用也与日俱增。
闭路监控电视(简称CCTV)系统作为一种安保技术，在星级宾馆、涉外办公楼、银行、政府机关等场所越来越发挥着它的重要作用，包括现在的智能小区亦将CCTV系统作为安保及物业管理的一个重要手段。
为了让CCTV技术在智能建筑中发挥更好的作用，国家及地方的有关法规，例如DBJ08－16－90《涉外宾馆监视电视系统设计规范》、DBJ0 8－47－95《智能建筑设计标准》对CCTV的应用和技术要求都作了详细的规定。
笔者这几年来参加了上海市及外地的一些大中型工程CCTV系统的设计与安装调试工作，从实践中深刻体会到，在每项闭路电视监控工程中，如何正确选择摄像机镜头，对于经济指标与技术性能都是十分重要的。
本文着重对镜头的的选择问题作一些总结，并对手动、自动光圈选择等方面提出一些看法。
1镜头的分类根据民用建筑的应用场合镜头的种类大致可分为：(1)广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；(2)标准镜头：视角在30度左右，一般用于走道及小区周界等场所；(3)长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视；(4)变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域；(5)针孔镜头：用于隐蔽监控。
2镜头焦距的确定在选择镜头时，有以下五个因素确定镜头标准：a.监控现场的大小；b.被摄物体的大小；c.物距；d.焦距；D靶面尺寸。
前4点可由现场测量并通过计算来确定镜头的焦距标准，其计算方法如下：a.1/3″CCD F=4.8×L/W或F=3.6×L/Hb.1/2″CCD F=6.4×L/W或F=4.8×L/H其中，W为被摄物体的宽度；H为被摄物体的高度；L为镜头到被摄物体间的距离；F为镜头焦距。
以上镜头的焦距亦可通过图1、图2快速获得。
CCTV镜头新技术的实际应用
CCTV镜头新技术的实际应用镜头的一个比较常见但又非常重要的应用，便是与社会安全息息相关的安防监控镜头，即Close Circuit TeleVison Lense简称CCTV镜头。
本文将简单介绍CCTV镜头对监控系统的重要性，并浅议CCTV镜头的两个技术方向。
CCTV镜头质量与画面质量的关系现在，不管哪个产业，画质都受到高度的重视。
但是如何获得高品质的画面质量呢？通过平时与一些客户的接触发现，在实际使用中存在一些误区。
有一些客户非常重视摄像机的品牌、品质，但是容易忽略或是忽视镜头的选择。
作为一个常识，画质是镜头性能和摄像机性能相乘得出的结果。
优质的摄像机如果配上不好的镜头，就不能得到高品质的监控画质。
同样，如果仅仅是镜头好，却配上不好的摄像机，也不能得到好的监控画质。
另外监视器也是一个制约因素。
简而言之，镜头、摄像机、监视器的品质对画面的质量可谓“一个都不能少”。
那么作为监控系统最前端的镜头，就像系统的眼睛一样，一只高品质的镜头可以显著地提升成像质量。
例如在使用同一台显示器和同一只摄像机的前提下，假设F1.4是1Lux，那么F1.0的镜头就可以达到0.5Lux，即F1.0的镜头与F1.4的镜头相比通光亮增大1倍。
图1与图2就是在同样光线条件下，使用同样的摄像机拍摄的，左边使用的是13VG308AS手动变焦镜头，焦距f=3.0-8mm，F1.0，右边使用的是F1.4镜头。
优质的镜头应该具备的条件一只优质的镜头应该具备的条件很多，在这里只是简单的列举几点以供参考。
·优良的成像质量：镜头成像画面清晰度高，对比度高，亮度高，色彩还原度高，变形量小；·优良的光圈性能：光圈范围大，即大光圈很大，小光圈很小，光圈对外界光照条件的适应能力强，而且在各种光圈条件下都能保证良好的画面质量；·复合型镀膜：高质量的镜片的镀膜并非单纯的蓝膜、红膜等单层镀膜，而是复合型镀膜。
因为复合型镀膜可以有效地抑制逆光，杂散光等对画面质量有害的光线。
中央广播电视总台无压缩4K EFP视频系统设计
0604.定制箱体和工位设计本套EFP系统增加了OCP工位定制箱，一个桌子集成了4个OCP、通话面板、9寸监视器、示波器和一个17寸监视器，合上上下盖后就可作为一个箱子搬运。
这样光圈操作员就可以作为节目制作的一部分，同时在现场条件允许的情况下，完全可以把设备机柜与节目制作分别放入两个房间。
另外还单独设计了技术总监（VE）的工位箱和切换台工位箱等，如图3。
061三 视频系统方案1. ST-2110业务网络系统本系统包括核心交换机、切换台、摄像机、IPG 网关卡、录制播放服务器等核心设备，符合SMPTE 2022-7协议的无缝故障倒换。
（1）核心交换机采用两台36端口100G 思科交换机（N9K-C9336C-FX2）作为核心数据交换系统，33个端口使用100G-QSFP 光模块，每一个100Gbps 连接可被分接线缆(Break-out Cable)分解为四个通道(每个通道25Gbps)，每个通道可用于连接一个UHD 信号。
此业务网络所有端口设置在一个VLAN10下，理论上可以保证所有光纤无序连接。
表1展示了主核心交换机的IP 地址设计和VLAN 的划分（备交换机为VLAN110）。
（2）末端输出末级输出主路采用切换台基带板卡直接输出4×3G-SDI 再加嵌的方式；备路应急切换是由Sony 切换面板对交换机IP 流进行切换，经末级网关卡转换为4×3G-SDI；此外主备路末级输出各分出一路4K 信号由网关卡转为IP 流进交换机参与调度，方便技术人员实时监控信号质量。
（3）网关卡本系统配备了29个SDI-IP 网关卡（NXLK-IP50Y）用来接收外来信号、扩展设备以及末级链路输出的转换。
每个网关卡支持双向4K 基带与IP 流互转。
所有IPG 机箱和周边板卡机箱的分布方式按照接线最少的原则，线缆在机柜内部先连好，节省了接口板接口数量，简化接线流程。
2.控制网络系统控制网络是由三大部分组成：周边板卡控制系统、Tally 系统及控制管理交换机2960主VLAN IDIP 地址连接设备31192.168.31.xxx 周边、矩阵、辅助切换面板、TM1、LSM 控制等32192.168.32.xxx CCU、OCP、MSU、HDRC400039192.168.39.xxx切换台系统9336主端口VLAN ID IP 地址连接设备1-2910100G 光口（break-out 为4个25G）192.168.10.xxxCCU1-16，IPG1-29、记录播放服务器、切换台输入输出、其他扩展3010040G 光口（break-out 为4个10G）PTP 最佳主时钟算法10192.168.10.201PRIZM 示波器10192.168.10.202TSL 音频监听 与音频系统UP link31 1G 电口 PTP 主32901G 电口192.168.90.200与主SDN 服务器连接（LSM）33-36100G 光口 与主92160连接画分等设备组成的控制系统（VLAN31）；CCU、OCP 和MCP 组成的摄像机控制系统（VLAN32）；切换台各组件组成的切换台网络系统（VLAN39）。
宽视场高分辨率闭路监控系统监控镜头设计
宽视场高分辨率闭路监控系统监控镜头设计作者：赵媚娇来源：《世界家苑·学术》2018年第02期摘要：宽视场高分辨率CCTV监控镜头，通过复杂化手段和多次优化设计，该镜头具有高成像清晰度和良好的成像质量，满足新形势下CCTV监控镜头对拍摄宽视场范围和高清分辨率的要求。
本文探讨了宽视场高分辨率闭路监控系统监控镜头设计。
关键词：宽视场；高分辨率；闭路监控系统；监控镜头信息技术的蓬勃发展不断使闭路监控系统（CCTV）监控镜头的应用范围逐渐扩大，不论是民用还是军用领域，都有装载CCTV监控镜头系统的影子。
在整个监控系统中，CCTV镜头是决定系统成像工作质量好坏的核心部分。
为了获取更加清晰和对比度高的图像，需要光学系统具有高分辨率的特点；同时希望CCTV监控系统能够捕捉到更大范围的监控区域，这就需要光学系统具备宽视场。
在现代光学设计中，要同时达到大相对孔径和较大视场，光学系统往往要经过复杂化设计。
反摄远结构镜头采用负光焦度和正光焦度的双光组结构，能同时实现大相对孔径和宽视场，并且具有较长的后焦截距，便于加工调试。
一、闭路电视监控简介闭路电视监控系统是安全技术防范体系中一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，可通过遥控摄像机及其辅助设备直接观看被监视场所的一切，可把被监视场所的情况一目了然。
还可与防盗报警系统等其它安全技术防范体系联动运行，使其防范能力更加强大。
在人们无法直接观察的场合，却能实时、形象、真实地反映被监视控制对象的画面，已成为人们在现代化管理中监控的一种极为有效的观察工具。
二、光学系统技术指标要提高闭路电视镜头性能，不仅要有好的光学镜头，还需高质量感光器件与之相匹配。
目前，最常用的两种图像传感器是CCD和CMOS。
CMOS传感器具有低成本、低功耗以及高整合度等优点，但CCD传感器在灵敏度、分辨率和噪声控制等方面都优于CMOS传感器，更适合作为闭路电视镜头的接受器件。
选用1/2 inch CCD器件作为图像传感器，其像元大小为6.5μm，其奈奎斯特频率为67lp/mm。
央视新厦CCTV大楼及幕墙设计解读(一)反建筑的建筑、反幕墙的幕墙
央视新厦CCTV大楼及幕墙设计解读(一)反建筑的建筑、反幕墙的幕墙龙文志【摘要】CCTV新总部大楼2003年10月开建以来、赞贬参半,正如当年的悉尼歌剧院一样,来自社会各界的争论愈演愈烈.2013年11月7日世界高层都市建筑学会“2013年度高层建筑奖”评选在美国芝加哥揭晓.中央电视台新址大楼在60余个入围项目中脱颖而出,获得最高奖——2013年度全球最佳高层建筑奖.在CCTV获得(CTBUH)“2013年度高层建筑奖”之际,本文对央视新厦CCTV大楼及幕墙设计进行解读,回顾CCTV设计及建造施工历程,库哈斯的富有想象力的方案能在中国变成真正的建筑,既饱含了中国人的心血和劳动,又凝聚了中国人的勤劳和智慧,正是当今中国创新、发展的象征.【期刊名称】《门窗》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】6页(P4-9)【关键词】反幕墙的幕墙;颠覆与创新;抗震性能设计;偶然荷载-爆炸;破损安全【作者】龙文志【作者单位】【正文语种】中文世界高层建筑学会（CTBU H）“2013年度高层建筑奖”评选于2013年11月7日晚在美国芝加哥揭晓。
中央电视台新址大楼成为最大赢家，获得“全球最佳高层建筑奖”。
主创建筑师库哈斯、中方合作设计单位代表华东建筑设计研究院顾问总工程师汪大绥及承建方中建总公司等代表共同领奖。
主创建筑师库哈斯现场发表了激情演讲，至此，这座造型饱受争议的建筑也算有了一个圆满的结局。
作为一个历时一年之久、超过60件作品参赛的评审过程，奖项陪审团首先选择了四个地区进行奖项评选，分别为美洲、中东和非洲、欧洲、亚洲和大洋洲。
四个获奖地区的高级代表于2013年11月7日在芝加哥伊利诺伊理工学院举办的CTBU H学术会上进行了演讲。
CCTV新台址主楼以其醒目的建筑外形而引人注目。
对于央视大楼的此次获奖，世界高层都市建筑学会评委指出，央视大楼是一个不寻常的摩天楼类型。
不同于传统的高楼只能在高空中两维飙升比拼高度和特色，央视大楼的“环线”在空中伸出一个75m长的悬臂，形成一个真正三维空间的体验。
CCTV镜头简介
CCTV镜头简介CCTV镜头简介1）CCTV的含义是什么？CCTV 是英文Closed Circuit Television的缩写，意思是闭路电视监控系统2）什么是镜头的焦距？从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离。
即焦距长度。
如"f=8-24mm，"，就是指镜头的焦距长度为8-24mm3）焦距长短与成像大小视角大小有什么关系？焦距长短与成像大小成正比，焦距越长成像越大，焦距越短成像越小。
镜头焦距长短与视角大小成反比，焦距越长视角越小，焦距越短视角越大。
4）焦距长短与景深透视感又什么关系?焦距长短与景深成反比，焦距越长景深越小，焦距越短景深越大。
焦距长短与透视感的强弱成反比，焦距越长透视感越弱，焦距越短透视感越强。
5）什么是摄像机的后焦调整？当安装上标准镜头，要使被摄景物的成像恰好成在CCD图像传感器的靶面上，可以采用固定镜头，而调整ccd的位置的方法这种方法叫摄像机的后焦条整。
6）什么是镜头F值？F 值即指镜头之明亮度。
镜头规格中所显示＜最大口径比1:1.2＞之＜1.2＞即为F值。
F值越小表示镜头之明亮度越高。
F值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。
镜头之射入光量与光束之断面积[镜头的有效口径[D]的平方]成比例，因此影像明亮度为F值平方之反比。
由此推算，F值每缩小一级距，明亮度即增加两倍。
7）什么是镜头的光圈？光圈的功能就如同我们人类眼睛的虹蟆，主要用来调整摄像机的进光量，F表示镜头的孔径，较小的F值表示较大的光圈8）什么是景深？当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。
焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。
9）什么是广角镜头？（Wide Angle）广角镜头因焦距非常短，所以投射到底片上的景物就变小了扩阔镜头拍摄角度，除可拍摄更多景物，更能在狭窄的环境下拍摄出宽阔角度的影像。
视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。
中国CCTV光学镜头
中国CCTV光学镜头中国CCTV光学镜头情况CCTV镜头是镜头大家族中的一员，它是伴随着监控行业的发展而新兴的一个分支，相对还十分年轻，但却充满了诱人的前景。
众所周知，摄像机是监控系统的重要设备，如果没有摄像机，监控，就无从谈起。
如果说CCD芯片是摄像机的心脏，那么镜头就是摄像机的"眼睛"。
相对于DC(数码照相机)和DV(数码摄像机)镜头，监控系统对镜头的要求更专业、更严格。
在电视监控系统中如何根据现场被监视环境，正确选用镜头是非常重要的，因为它直接影响到摄像机的摄像质量，因此也会直接影响到监控的效果。
众所周知，德国镜头是行业中的"老大"，有着一百多年的历史和制造经验，众多的知名数码相机生产商与德国顶尖的镜头结缘，日本索尼率先在数码相机产品中采用最优秀的德国镜头卡尔蔡司(蔡司Carl Zeiss从1846年就已开始生产显微镜)，并大获成功。
其后，柯达、三星选择了德国施耐德(施耐德Schneider具有生产大幅镜头的悠久历史)，松下与著名的莱卡结盟。
在其它指标，如像素数、光学变焦等都一样的情况下，采用德国镜头的相机要比采用日本镜头的价格高近千元，足见德国镜头的实力。
但由于德国的镜头很少涉及安防领域，所以在安防行业，它的影响力远不及日本镜头。
日本镜头目前在全球CCTV镜头市场占有60%以上的份额，而十年前，这一份额更高达90%，是当之无愧的龙头。
日本人是最具学习和创新精神的民族，他们一开始主要是向德国同行学习镜头制造技术，经过"偷师学艺"和摸索，在镜头的技术与创新以及市场占有率上，逐渐开始领先，尤其是在CCTV镜头领域，逐渐成为世界的领导者。
目前，CCTV镜头世界一流品牌基本都集中在日本，如精工、computar、Tamron、FUJINON等，都是CCTV镜头的佼佼者。
近年，镜头市场上又出现了一批新的生力军，后起的韩国与中国的镜头制造商在上世纪末和本世纪初纷纷崛起并迅速成长，打破了日本镜头一统天下的局面。