2024年5月11日发(作者：戈依波)
ccd摄像机基础知识-相关技术-远飞
ccd摄像机基础知识
前言 什么是ccd？
在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或ccd（charge coupled
device）即电荷耦合元器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总
称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物
体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每
个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不
要以为摄像机（头）上已经有镜头。
摄像头的主要传感部件是ccd，它具有灵敏度高、畸变小、寿命
长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，ccd能够将光线变为
电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，
因此是理想的摄象元件。是代替摄
像管传感器的新型器件。
摄物体的图像经过镜头聚焦至ccd芯片上，ccd根据光的强弱积
累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点
外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监
视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
这个标准的视频信号同家用的录像机、vcd机、家用摄像机的视频输
出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。
第一章摄像机发展史
第一节ccd发展简史
ccd产品问世已有30多年，从当时的20万像素发展到目前的
500—800万像素，无论其市场规模还是其应用面，都得到了巨大的发
展，可以说是在平稳中
逐步提高，特别是近几年来，在消费领域中的应用发展速度更快。
由于ccd的技术生产工艺复杂，目前业界只有索尼、飞利浦、柯
达、松下、富士和夏普６家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商
应是索尼，飞利浦和柯达，其中，在各厂商市占率方面，索尼以50％
的市占率，成为市场领导厂商。索尼从70年代研发ccd以来，即将其
广泛运用在摄录放影机及广播电视等专业用摄影机等器材上，目前索
尼的研发水平仍是领先于其它公司之上
目前的ccd组件，每一个像素的面积和开发初期比较起来，己缩
小到1/10以下。今后在应用产品趋向小型化，高像素的要求下，单位
面积将会更加的缩小。在小型化的同时，利用各种新开发的技术，使
其感光度不会因为单位面积缩小而受到影响，也同时要求其性能维持
或向上提升。
以下是索尼公司按年代划分而发展的ccd传感器简介：
1、had感测器
had（hole-accumulation diode）传感器是在n型基板，p型，
n+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这是sony独特的构造。由于设
计了这层正孔蓄积层，可以使感测器表面常有的暗电流问题获得解决。
另外，在n型基板上设计电子可通过的垂直型隧道，使得开口率提高，
换句换说，也提高了感度。在80年代初期，索尼将其领先使用在可变
速电子快门产品中，在拍摄移动快速的物体也可获得清晰的图象。
2、on-chip micro lens
80年代后期，因为ccd中每一像素的缩小，将使得受光面积减少，
感度也将变低。为改善这个问题，索尼在每一感光二极管前装上微小
镜片，使用微小镜片后，感光面积不再因为感测器的开口面积而决定，
而是以微小镜片的表面积来决定。所以在规格上提高了开口率，也使
感亮度因此大幅提升。
3、super had ccd
进入９０年代后期以来，ccd的单位面积也越来越小，1989年开
发的微小镜片技术，已经无法再提升感亮度，如果将ccd组件内部放
大器的放大倍率提升，将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。
索尼在ccd技术的研发上又更进一步，将以前使用微小镜片的技术改
良，提升光利用率，开发将镜片的形状最优化技术，即索尼 super
had ccd技术。基本上是以提升光利用效率来提升感亮度的设计，这
也为目前的ccd基本技术奠定了基础。
4、new structure ccd
在摄影机的光学镜头的光圈f值不断的提升下，进入到摄影机内的
斜光就越来越多，使得入射到ccd组件的光无法百分之百的被聚焦到
感测器上，而ccd感测器的感度将会降低。１９９８年索尼公司为改
善这个问题，将彩色滤光片和遮光膜之间再加上一层内部的镜片。加
上这层镜片后可以改善内部的光路，使斜光也可以被聚焦到感光器。
而且同时将硅基板和电极间的绝缘层薄膜化，让会造成垂直ccd画面
杂讯的讯号不会进入，使smear特性改善。
5、exview had ccd
比可视光波长更长的红外线光，也可以在半导体硅芯片内做光电
变换。可是至当前为止，ccd无法将这些光电变换后的电荷，以有效
的方法收集到感测器内。为此，索尼在1998年新开发的“exview
had ccd”技术就可以将以前未能有效利用的近红外线光，有效转换成
为映像资料而用。使得可视光范围扩充到红外线，让感亮度能大幅提
高。利用“exview had ccd”组件时，在黑暗的环境下也可得到高亮
度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变换时，会漏出到垂直
ccd部分的smear成分，也可被收集到传感器内，所以影响画质的杂
讯也会大幅降低。
第一节 ccd芯片的选择
ccd芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。
目前市场上大部分摄像头采用的是日本sony、sharp、松下、lg
等公司生产的芯
片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。
因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造
成ccd采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接
通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否
有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测ccd芯片最简单直接的方法，
而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是
彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是
否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的ccd可以很好的还原景物
的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，
即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别ccd由于生产车
间的灰尘，ccd靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，
但在弱光或显微摄像时，细
小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细
挑选。
第二章 摄像机的主要技术参数
一、ccd尺寸
即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买
摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，ccd靶面的大
小，ccd与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。
在相同的光学镜头下，成像尺寸
越大，视场角越大。
1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。
二、ccd像素
是ccd的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率
越高，图像细节的表现越好。ccd是由面阵感光元素组成，每一个元
素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38
万像素为划界，38万像素以上者为
高清晰度摄象机。
三、 水平分辨率
分辨率是用电视线（简称线tv lines）来表示的。彩色摄象机的典
型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420
线、460线、500
线等不同档次。
分辨率与ccd和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接
相关，通常规律是1mhz的频带宽度相当于清晰度为80线。 频带越
宽，图像越清晰，线数值相对越大。
四、 最小照度
照度又称灵敏度。是ccd对环境光线的敏感程度，或者说是ccd
正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（lux），数值越
小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。照度是反映光照强度的
一种单位，单位是每平方米的流明
数，1lux大约等于1烛光在1米距离的照度
1lux=1lm/m*m（lm是光通量的单位）
黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5lux(勒克斯)，彩色摄像机多
在1lux以上。摄像的灵敏度与镜头f值有关，0.97lux/f0.75相当于
2.5lux/f1.2相当于3.4lux/f1.0
普通型：正常工作所需照度1~3lux
月光型：正常工作所需照度0.1lux左右
星光型：正常工作所需照度0.01lux以下
红外型：采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像
参考环境与照度：
参照环境
大概照度
参照环境
大概照度
夏日阳光下
100000lux
室内日光灯
100lux
阴天室外
10000lux
黄昏室内
10lux
电视台演播室
1000lux
20cm处烛光
10-15lux
距60w台灯60cm桌面
300lux
夜间路灯
0.1lux
照度值不仅与镜头的光圈大小（f值）有关，与测试时的周边环境
也有着较大的关系，以光圈大小（f值）而言，光圈愈大则其所代表的
f值愈小，所需的照度愈低。
五、扫描制式
根据各国供电所采用的频率不同，有pal制和ntsc制之分。
50hz：pal制，隔行扫描（pal）制式（黑白为ccir），标准为
625行，50场。
60hz：ntsc制式，525行，60场（黑白为eia）。
六、 摄象机电源
交流有220v、110v、24v，直流为12v 或9v。
七、信噪比
当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观
察者不易看出画面中的干扰噪点；而取较暗场景时，监视器显示的画
面就比较昏暗，观察者很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪
点的强弱与摄像机的信噪比指标有
直接关系，即信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。
信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号s/n来表示。
由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比
的单位用db来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在agc（自动增
益控制）关闭时的值，因为当agc接通时，会对小信号进行提升，使
得噪声电平也相应提高。
信噪比的典型值为45~55db，若为50db，则图像有少量噪声，
但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。
八、 视频输出
1vp-p、75ω，采用bnc接头。
九、镜头安装方式
有c和cs方式，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，
差别是镜头距ccd靶面的距离不同。
c式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米，比cs式距离
ccd靶面多一个专用接圈的长度，cs式距焦点距离为12.5毫米。在安
装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，
就需要根据具体情况增减接圈。有的摄像头不用接圈，而采用后像调
节环（如松下产品），调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动
调节环，此时ccd靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈
的作用。另外（如sony，jvc）采用的方式类似后像调节环，它的固定
螺丝一般在摄像机的侧面。拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使
图象清晰而不用加减接圈。
十、同步方式
对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种：
内同步——利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成
操作。
外同步——利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象
机的外同步输入端 来实现同步。
电源同步——也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流
电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。
十一、自动增益控制
所有摄象机都有一个将来自ccd的信号放大到可以使用水准的视
频放大器，其放大量即增益，将微弱的信号放大到能正常使用，从而
使摄像机能在亮度较低
的环境下使用。然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信
号畸变。
需利用摄象机的自动增益控制（agc）电路去探测视频信号的电平，
适时地开关agc，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，即在
低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得
清晰的图像。而照度较高时能自动降低增益放大倍数，保证图像不发
生畸变。
自动增益打开时，售叼电压和噪声电压被同时放大，信噪比将会
减小。此时的噪点也会比较明显。
十二、背光补偿
通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调
节增益的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域，而观察的主体目
标处于亮场的包围中，画面会显示一片昏暗，无层次。放大器检测到
的信号平均电平很高，增益的倍数也随之减少，无法改进画面主体目
标的明暗度。
当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份区域进行检
测，来得到整个视场的平均信号电平，从而确定agc电路的工作值。
由于子区域的平均电平很低，所以增益也会较高。整个画面都会更加
明亮。
十三、电子快门
这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语，相当于
控制ccd图像传感受器的感光时间，感光时间越长，电荷积累时间也
就越长，输出信号电流的强度也就越大。在照度较高的地方，感光时
间要求短些，否则画面会偏白。在照度较低的地方，感光时间要求长
些，这样画面会积累较多的电荷，从而使图
像变得清晰。
ccd摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动物体的拖影现
象。
十四、白平衡
图像的各种色彩是由红、绿、蓝三种颜色组成的，当电路中的红、
绿、蓝三种色彩各自的的信号电压相等时，可以在监视器上输出纯白
色的被摄景物，此时称之为白平衡。此时，摄像机能够显示最真实的
被摄物体。白平衡如果未调节好，
显示的画面将出现偏色（红、蓝、绿）的情况。
白平衡设置有两种方式，自动白平衡和手动白平衡
a、 自动白平衡
连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续
地调整，范围为2800~6000k。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄
期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很
少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。
按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后
将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图
像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置
以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，
直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000k，在此期间，即使
摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可
靠，适用于大部分应用场合。
b、手动白平衡
开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状
况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或
减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在
3200k（白炽灯水平）和5500k（日光水平）等档次命令。
十五、低速快门（slow/shutter）
此类的摄影机获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式
增加ccd在单帧图 像的爆光量，从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。
这种方式也可以获得较低的照度指针，但是需要降低图像的连贯程度，
所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造
成丢失画面的现象。在获得低照度下图像上还有一些其它的办法，但
都不能从根本上解决照度问题。
此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用计算机内存的
技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个
影像清晰的画面，运用slow shutter技术降低摄像机照度至
0.008lux/f1.2（×128），并且画面能够累积的帧数 (128帧)是属于甚
至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、
紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，
属性较静态场所的监视。
各种摄像机的概念及分析
一、彩色ccd摄像机
二、黑白ccd摄像机
三、一体化摄像机
四、日夜两用型ccd摄像机
五、超低照度摄像机
六、高速球型摄像机
七、dsp摄像机
在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处
理（dsp，digital signal processor）摄象机。该种摄象机具有以下优
点：
１、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补
偿功能。常规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积
方能有较好的背景光补偿，否则过亮的背景光可能会降低图像中心的
透明度。而dsp摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地
检测目标，这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均
能清楚地呈现。
２、由于dsp技术而能自动跟踪白平衡，即可以在任何条件检测
和跟踪“白色”，并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。传统的
摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理，这样如果彩色物体在画
面上占据很大面积，那么彩色重现将不平衡，也就是不能重现原始色
彩。dsp摄象机是将一个画面分成48个小处理区域，这样就能够有效
地检测白色，即使画面上只有很小的一块白色，该摄象机也能跟踪它
从而再现出原始的色彩。在拍摄网格状物体时，可将由摄象机彩色噪
声引起的图像混叠减至最少。
八、网络摄像机
九、自动跟踪的球型摄像机
十、超感度摄像机（exview/had）。
一般的超低照度摄像机大都采用exview had 技术，采用exview
had ccd的摄像机， 对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区
域，其感度可以提高到普通摄像机的4倍。因此，即使在非常暗的环
境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，这一技术的出现
受到了监控市场的欢迎，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，
特别是配合专用的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实
现0照度的监控（完全无光的情况下）。在近红外760mm-1100mm
的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑
白图像。
超感度摄像机（exview/had），又称24小时摄像机，其彩色照
度可达0.05lux，黑白则可达0.003-0.001lux（亦可搭配红外线以达
0lux）不仅能清晰的辩识影像，更是实时连续的画面。
镜头的主要功能
摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优
劣直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既
关系到系统质量，又关系到工程造价。
镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物
体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没
有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。
当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说
的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类
似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变ccd
芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将
模糊的图像变得清晰。
由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设
计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成
像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是
把镜头调整到最佳状态。
镜头的分类
镜头的分类方法很多，从外形、安装方式、使用场所、实际功能、
使用效果等都可以进行分类。
一、基础分类表
二、各类镜头详解
1．安装方式
所有的摄象机镜头均是螺纹口的，ｃｃｄ摄象机的镜头安装有两
种工业标准，即ｃ安装座和ｃｓ安装座。两者螺纹部分相同，但两者
从镜头到感光表面的距离不同。
ｃ安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。
ｃｓ安装座：特种ｃ安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安
装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。
如果要将一个ｃ安装座镜头安装到一个ｃｓ安装座摄象机上时，
则需要使用镜头转换器。
2．镜头规格
摄象机镜头规格应视摄象机的ｃｃｄ尺寸而定，两者应相对应。
即 摄象机的ｃｃｄ靶面大小为１／２英寸时，镜头应选１／２英寸。
摄象机的ｃｃｄ靶面大小为１／３英寸时，镜头应选１／３英寸。摄
象机的ｃｃｄ靶面大小为１／４英寸时，镜头应选１／４英寸。 如果
镜头尺寸与摄象机ｃｃｄ靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计
要求，或者发生画面在焦点以外等问题。
3．镜头光圈
镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，
配合摄象机使用。
手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度
变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。
自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄象机输
送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型；另一类则利用摄象
机上的直流电压来直接控制光圈，称为ｄｃ输入型。
自动光圈镜头上的ａｌｃ（自动镜头控制）调整用于设定测光系
统，可以以整个画面的平均亮度，也可以以画面中最亮部分（峰值）
来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。 ａｌｃ已在出厂
时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高
的目标时，明亮目标物之影像可能会造成"白电平削波"现象，而使得
全部屏幕变成白色，此时可以调节ａｌｃ来变换画面。
自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会
发生变化，光通量即光圈，一般用ｆ表示，其取值为镜头焦距与镜头
通光口径之比，即：ｆ＝f（焦距）／ｄ（镜头实际有效口径），ｆ值
越小，则光圈越大。 采用自动光圈镜头，
在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽
的动态范围。 要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比
固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，
应使用自动光圈镜头。
4．镜头的视场大小
标准镜头：视角３０度左右，在１／２英寸ｃｃｄ摄象机中，标
准镜头焦距定为１２mm，在１／３英寸ｃｃｄ摄象机中，标准镜头
焦距定为８mm。
广角镜头：视角９０度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广
的视景。 远摄镜头：视角２０度以内，焦距可达几米甚至几十米，此
镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。
变倍镜头（zoom lens）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和
电动变倍镜头两类。
可变焦点镜头（vari-focus lens）：它介于标准镜头与广角镜头
之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽
广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距
和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需
通过手动聚焦实现。
针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。
5．镜头焦距
短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。
中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视ｃｃｄ的尺寸而定。
长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长
距离监视。
变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。
镜头常用术语及其意义
1. iris ( 光圈 )
2. focus ( 聚焦 )
3. zoom ( 变焦 )
4. f-stop ( 光圈孔径 )
5. focus length ( 焦距 )
6．f :代表光圈孔徑 : f1.2 , f1.4 , f1.6 , f1.8 , f2.0,數值越小代表光
圈可開啟越大進光量越強;
7. f. 代表焦距范围 f : 4mm ; f : 6mm ; f : 8mm 等;
8. zoom lens f : 8-48 ; f : 8-80 ; f : 7.5-120 等
镜头的主要性能指标
一、焦距
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观
察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角
小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看
得清清楚楚。
由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个
确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重
要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜
头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
二、光阑系数
光阑系数即光通量，用f表示，以镜头焦距f和通光孔径d的比值
来衡量。每个镜头上都标有最大f值，例如6mm/f1.4代表最大孔径为
4.29毫米。
光通量与f值的平方成反比关系，f值越小，光通量越大。镜头上
光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，
其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。
也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，
1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号2倍，因此光
圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。
三、手动光圈镜头和自动光圈镜头
镜头的光圈还有手动（manual iris）和自动光圈（auto iris）之
分。配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光
量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。自动光圈镜头会
随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁的
场合。
自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频
（video）驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视
频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流（dc）驱动型，
利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式
光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。
对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是alc调节
（测光调节），有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，
一般取平均测光档；另一个是level调节（灵敏度），可将输出图像变
得明亮或者暗淡。
四、手动变倍镜头和电动变倍镜头
变倍镜头分为手动（manual zoom lens）和电动（auto zoom
lens）两种，手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统
中。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。
电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦
某个细节，再加上云台可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。
电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率，如果再知道基准
焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6倍电动镜头，基
准焦距为8.5毫米，那么其变焦范围就是8.5到51毫米连续可调，视
场角为31.3到5.5度。电动镜头的控制电压一般是直流8v~16v，最
大电流为30毫安。所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如
果距离太远，线路产生的电压下降会导致镜头无法控制，必须提高输
入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。
焦距的计算:视场和焦距的计算 视场系指被摄取物体的大小，视场
的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确
定的。 1、镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算
如下； f=wl/w 2、f=hl/h
f；镜头焦距
w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽度）
w：被摄物体宽度
l：被摄物体至镜头的距离
h：图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）
高度
h：被摄物体的高度
由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，
其比例均为4:3,当l不变，h或w增大时，f变小，当h或w不变，l
增大时，f增大。
视场角的选择:
选择镜头时，如果镜头的视场角太小，可能会出现监视死角。但
是如果选择的镜头视场角太大的话，又可能造成被子监视的主体画面
尺寸太小，难以辩认，且画面边缘出现畸变。选择一个合适的视场角，
能保证画面尽可能的大而清晰。
2024年5月11日发(作者：戈依波)
ccd摄像机基础知识-相关技术-远飞
ccd摄像机基础知识
前言 什么是ccd？
在闭路监控系统中，摄像机又称摄像头或ccd（charge coupled
device）即电荷耦合元器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总
称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物
体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每
个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不
要以为摄像机（头）上已经有镜头。
摄像头的主要传感部件是ccd，它具有灵敏度高、畸变小、寿命
长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，ccd能够将光线变为
电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，
因此是理想的摄象元件。是代替摄
像管传感器的新型器件。
摄物体的图像经过镜头聚焦至ccd芯片上，ccd根据光的强弱积
累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点
外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。视频信号连接到监
视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。
这个标准的视频信号同家用的录像机、vcd机、家用摄像机的视频输
出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。
第一章摄像机发展史
第一节ccd发展简史
ccd产品问世已有30多年，从当时的20万像素发展到目前的
500—800万像素，无论其市场规模还是其应用面，都得到了巨大的发
展，可以说是在平稳中
逐步提高，特别是近几年来，在消费领域中的应用发展速度更快。
由于ccd的技术生产工艺复杂，目前业界只有索尼、飞利浦、柯
达、松下、富士和夏普６家厂商可以批量生产，而其中最主要的供商
应是索尼，飞利浦和柯达，其中，在各厂商市占率方面，索尼以50％
的市占率，成为市场领导厂商。索尼从70年代研发ccd以来，即将其
广泛运用在摄录放影机及广播电视等专业用摄影机等器材上，目前索
尼的研发水平仍是领先于其它公司之上
目前的ccd组件，每一个像素的面积和开发初期比较起来，己缩
小到1/10以下。今后在应用产品趋向小型化，高像素的要求下，单位
面积将会更加的缩小。在小型化的同时，利用各种新开发的技术，使
其感光度不会因为单位面积缩小而受到影响，也同时要求其性能维持
或向上提升。
以下是索尼公司按年代划分而发展的ccd传感器简介：
1、had感测器
had（hole-accumulation diode）传感器是在n型基板，p型，
n+2极体的表面上，加上正孔蓄积层，这是sony独特的构造。由于设
计了这层正孔蓄积层，可以使感测器表面常有的暗电流问题获得解决。
另外，在n型基板上设计电子可通过的垂直型隧道，使得开口率提高，
换句换说，也提高了感度。在80年代初期，索尼将其领先使用在可变
速电子快门产品中，在拍摄移动快速的物体也可获得清晰的图象。
2、on-chip micro lens
80年代后期，因为ccd中每一像素的缩小，将使得受光面积减少，
感度也将变低。为改善这个问题，索尼在每一感光二极管前装上微小
镜片，使用微小镜片后，感光面积不再因为感测器的开口面积而决定，
而是以微小镜片的表面积来决定。所以在规格上提高了开口率，也使
感亮度因此大幅提升。
3、super had ccd
进入９０年代后期以来，ccd的单位面积也越来越小，1989年开
发的微小镜片技术，已经无法再提升感亮度，如果将ccd组件内部放
大器的放大倍率提升，将会使杂讯也被提高，画质会受到明显的影响。
索尼在ccd技术的研发上又更进一步，将以前使用微小镜片的技术改
良，提升光利用率，开发将镜片的形状最优化技术，即索尼 super
had ccd技术。基本上是以提升光利用效率来提升感亮度的设计，这
也为目前的ccd基本技术奠定了基础。
4、new structure ccd
在摄影机的光学镜头的光圈f值不断的提升下，进入到摄影机内的
斜光就越来越多，使得入射到ccd组件的光无法百分之百的被聚焦到
感测器上，而ccd感测器的感度将会降低。１９９８年索尼公司为改
善这个问题，将彩色滤光片和遮光膜之间再加上一层内部的镜片。加
上这层镜片后可以改善内部的光路，使斜光也可以被聚焦到感光器。
而且同时将硅基板和电极间的绝缘层薄膜化，让会造成垂直ccd画面
杂讯的讯号不会进入，使smear特性改善。
5、exview had ccd
比可视光波长更长的红外线光，也可以在半导体硅芯片内做光电
变换。可是至当前为止，ccd无法将这些光电变换后的电荷，以有效
的方法收集到感测器内。为此，索尼在1998年新开发的“exview
had ccd”技术就可以将以前未能有效利用的近红外线光，有效转换成
为映像资料而用。使得可视光范围扩充到红外线，让感亮度能大幅提
高。利用“exview had ccd”组件时，在黑暗的环境下也可得到高亮
度的照片。而且之前在硅晶板深层中做的光电变换时，会漏出到垂直
ccd部分的smear成分，也可被收集到传感器内，所以影响画质的杂
讯也会大幅降低。
第一节 ccd芯片的选择
ccd芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。
目前市场上大部分摄像头采用的是日本sony、sharp、松下、lg
等公司生产的芯
片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。
因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造
成ccd采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接
通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否
有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测ccd芯片最简单直接的方法，
而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是
彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是
否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的ccd可以很好的还原景物
的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，
即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别ccd由于生产车
间的灰尘，ccd靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，
但在弱光或显微摄像时，细
小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细
挑选。
第二章 摄像机的主要技术参数
一、ccd尺寸
即摄象机靶面。目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买
摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，ccd靶面的大
小，ccd与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。
在相同的光学镜头下，成像尺寸
越大，视场角越大。
1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。
二、ccd像素
是ccd的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率
越高，图像细节的表现越好。ccd是由面阵感光元素组成，每一个元
素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38
万像素为划界，38万像素以上者为
高清晰度摄象机。
三、 水平分辨率
分辨率是用电视线（简称线tv lines）来表示的。彩色摄象机的典
型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420
线、460线、500
线等不同档次。
分辨率与ccd和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接
相关，通常规律是1mhz的频带宽度相当于清晰度为80线。 频带越
宽，图像越清晰，线数值相对越大。
四、 最小照度
照度又称灵敏度。是ccd对环境光线的敏感程度，或者说是ccd
正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（lux），数值越
小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。照度是反映光照强度的
一种单位，单位是每平方米的流明
数，1lux大约等于1烛光在1米距离的照度
1lux=1lm/m*m（lm是光通量的单位）
黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5lux(勒克斯)，彩色摄像机多
在1lux以上。摄像的灵敏度与镜头f值有关，0.97lux/f0.75相当于
2.5lux/f1.2相当于3.4lux/f1.0
普通型：正常工作所需照度1~3lux
月光型：正常工作所需照度0.1lux左右
星光型：正常工作所需照度0.01lux以下
红外型：采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像
参考环境与照度：
参照环境
大概照度
参照环境
大概照度
夏日阳光下
100000lux
室内日光灯
100lux
阴天室外
10000lux
黄昏室内
10lux
电视台演播室
1000lux
20cm处烛光
10-15lux
距60w台灯60cm桌面
300lux
夜间路灯
0.1lux
照度值不仅与镜头的光圈大小（f值）有关，与测试时的周边环境
也有着较大的关系，以光圈大小（f值）而言，光圈愈大则其所代表的
f值愈小，所需的照度愈低。
五、扫描制式
根据各国供电所采用的频率不同，有pal制和ntsc制之分。
50hz：pal制，隔行扫描（pal）制式（黑白为ccir），标准为
625行，50场。
60hz：ntsc制式，525行，60场（黑白为eia）。
六、 摄象机电源
交流有220v、110v、24v，直流为12v 或9v。
七、信噪比
当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观
察者不易看出画面中的干扰噪点；而取较暗场景时，监视器显示的画
面就比较昏暗，观察者很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪
点的强弱与摄像机的信噪比指标有
直接关系，即信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。
信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号s/n来表示。
由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值非常大，信噪比
的单位用db来表示。一般摄像机给出的信噪比值均是在agc（自动增
益控制）关闭时的值，因为当agc接通时，会对小信号进行提升，使
得噪声电平也相应提高。
信噪比的典型值为45~55db，若为50db，则图像有少量噪声，
但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。
八、 视频输出
1vp-p、75ω，采用bnc接头。
九、镜头安装方式
有c和cs方式，两者的螺纹均为1英寸32牙，直径为1英寸，
差别是镜头距ccd靶面的距离不同。
c式安装座从基准面到焦点的距离为17.562毫米，比cs式距离
ccd靶面多一个专用接圈的长度，cs式距焦点距离为12.5毫米。在安
装镜头前，先看一看摄像头和镜头是不是同一种接口方式，如果不是，
就需要根据具体情况增减接圈。有的摄像头不用接圈，而采用后像调
节环（如松下产品），调节时，用螺丝刀拧松调节环上的螺丝，转动
调节环，此时ccd靶面会相对安装基座向后（前）运动，也起到接圈
的作用。另外（如sony，jvc）采用的方式类似后像调节环，它的固定
螺丝一般在摄像机的侧面。拧松后，调节顶端的一个齿轮，也可以使
图象清晰而不用加减接圈。
十、同步方式
对单台摄象机而言，主要的同步方式有下列三种：
内同步——利用摄象机内部的晶体振荡电路产生同步信号来完成
操作。
外同步——利用一个外同步信号发生器产生的同步信号送到摄象
机的外同步输入端 来实现同步。
电源同步——也称之为线性锁定或行锁定，是利用摄象机的交流
电源来完成垂直推动同步，即摄象机和电源零线同步。
十一、自动增益控制
所有摄象机都有一个将来自ccd的信号放大到可以使用水准的视
频放大器，其放大量即增益，将微弱的信号放大到能正常使用，从而
使摄像机能在亮度较低
的环境下使用。然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信
号畸变。
需利用摄象机的自动增益控制（agc）电路去探测视频信号的电平，
适时地开关agc，从而使摄象机能够在较大的光照范围内工作，即在
低照度时自动增加摄象机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得
清晰的图像。而照度较高时能自动降低增益放大倍数，保证图像不发
生畸变。
自动增益打开时，售叼电压和噪声电压被同时放大，信噪比将会
减小。此时的噪点也会比较明显。
十二、背光补偿
通常，摄象机的自动增益控制是通过对整个视场的平均亮度来调
节增益的，但如果视场中包含一个很亮的背景区域，而观察的主体目
标处于亮场的包围中，画面会显示一片昏暗，无层次。放大器检测到
的信号平均电平很高，增益的倍数也随之减少，无法改进画面主体目
标的明暗度。
当背景光补偿为开启时，摄象机仅对整个视场的部份区域进行检
测，来得到整个视场的平均信号电平，从而确定agc电路的工作值。
由于子区域的平均电平很低，所以增益也会较高。整个画面都会更加
明亮。
十三、电子快门
这是一个类比于照像机的机械快门功能提出的一个术语，相当于
控制ccd图像传感受器的感光时间，感光时间越长，电荷积累时间也
就越长，输出信号电流的强度也就越大。在照度较高的地方，感光时
间要求短些，否则画面会偏白。在照度较低的地方，感光时间要求长
些，这样画面会积累较多的电荷，从而使图
像变得清晰。
ccd摄像机的电子快门还可以有效的防止高速移动物体的拖影现
象。
十四、白平衡
图像的各种色彩是由红、绿、蓝三种颜色组成的，当电路中的红、
绿、蓝三种色彩各自的的信号电压相等时，可以在监视器上输出纯白
色的被摄景物，此时称之为白平衡。此时，摄像机能够显示最真实的
被摄物体。白平衡如果未调节好，
显示的画面将出现偏色（红、蓝、绿）的情况。
白平衡设置有两种方式，自动白平衡和手动白平衡
a、 自动白平衡
连续方式——此时白平衡设置将随着景物色彩温度的改变而连续
地调整，范围为2800~6000k。这种方式对于景物的色彩温度在拍摄
期间不断改变的场合是最适宜的，使色彩表现自然，但对于景物中很
少甚至没有白色时，连续的白平衡不能产生最佳的彩色效果。
按钮方式——先将摄象机对准诸如白墙、白纸等白色目标，然后
将自动方式开关从手动拨到设置位置，保留在该位置几秒钟或者至图
像呈现白色为止，在白平衡被执行后，将自动方式开关拨回手动位置
以锁定该白平衡的设置，此时白平衡设置将保持在摄象机的存储器中，
直至再次执行被改变为止，其范围为2300~10000k，在此期间，即使
摄象机断电也不会丢失该设置。以按钮方式设置白平衡最为精确和可
靠，适用于大部分应用场合。
b、手动白平衡
开手动白平衡将关闭自动白平衡，此时改变图像的红色或兰色状
况有多达107个等级供调节，如增加或减少红色各一个等级、增加或
减少兰色各一个等级。除次之外，有的摄象机还有将白平衡固定在
3200k（白炽灯水平）和5500k（日光水平）等档次命令。
十五、低速快门（slow/shutter）
此类的摄影机获得低照度下图像的方法是通过电荷单帧累积方式
增加ccd在单帧图 像的爆光量，从而提高摄像机对单帧图像的灵敏度。
这种方式也可以获得较低的照度指针，但是需要降低图像的连贯程度，
所以选择这种摄像机时要注意尽可能不要同云台一起使用，否则会造
成丢失画面的现象。在获得低照度下图像上还有一些其它的办法，但
都不能从根本上解决照度问题。
此类摄像机又称为（画面）累积型摄像机，是利用计算机内存的
技术，连续将几个因光线不足而较显模糊的画面累积起来，成为一个
影像清晰的画面，运用slow shutter技术降低摄像机照度至
0.008lux/f1.2（×128），并且画面能够累积的帧数 (128帧)是属于甚
至包括进口品牌再内的领先水平。此类型低照度摄像机适用于禁止红、
紫外线破坏的博物馆，夜间生物活动观察，夜间军事海岸线监视等，
属性较静态场所的监视。
各种摄像机的概念及分析
一、彩色ccd摄像机
二、黑白ccd摄像机
三、一体化摄像机
四、日夜两用型ccd摄像机
五、超低照度摄像机
六、高速球型摄像机
七、dsp摄像机
在模拟制式的基础上引入部分数字化处理技术，称为数字信号处
理（dsp，digital signal processor）摄象机。该种摄象机具有以下优
点：
１、由于采用了数字检测和数字运算技术而具有智能化背景光补
偿功能。常规摄象机要求被摄景物置于画面中央并要占据较大的面积
方能有较好的背景光补偿，否则过亮的背景光可能会降低图像中心的
透明度。而dsp摄象机是将一个画面划分成48个小处理区域来有效地
检测目标，这样即使是很小的、很薄的或不在画面中心区域的景物均
能清楚地呈现。
２、由于dsp技术而能自动跟踪白平衡，即可以在任何条件检测
和跟踪“白色”，并以数字运算处理功能来再现原始的色彩。传统的
摄象机因系对画面上的全部色彩作平均处理，这样如果彩色物体在画
面上占据很大面积，那么彩色重现将不平衡，也就是不能重现原始色
彩。dsp摄象机是将一个画面分成48个小处理区域，这样就能够有效
地检测白色，即使画面上只有很小的一块白色，该摄象机也能跟踪它
从而再现出原始的色彩。在拍摄网格状物体时，可将由摄象机彩色噪
声引起的图像混叠减至最少。
八、网络摄像机
九、自动跟踪的球型摄像机
十、超感度摄像机（exview/had）。
一般的超低照度摄像机大都采用exview had 技术，采用exview
had ccd的摄像机， 对外界光线的敏感程度会大大提高，在近红外区
域，其感度可以提高到普通摄像机的4倍。因此，即使在非常暗的环
境下，这种摄像机通常可以看到人眼看不到的物体，这一技术的出现
受到了监控市场的欢迎，对各种光照环境下均可表现出最佳的效果，
特别是配合专用的红外照明设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实
现0照度的监控（完全无光的情况下）。在近红外760mm-1100mm
的近红外区域，如果配合合适波长的红外照明，就可以实现清晰的黑
白图像。
超感度摄像机（exview/had），又称24小时摄像机，其彩色照
度可达0.05lux，黑白则可达0.003-0.001lux（亦可搭配红外线以达
0lux）不仅能清晰的辩识影像，更是实时连续的画面。
镜头的主要功能
摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优
劣直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既
关系到系统质量，又关系到工程造价。
镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物
体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没
有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。
当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说
的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类
似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变ccd
芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将
模糊的图像变得清晰。
由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设
计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成
像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是
把镜头调整到最佳状态。
镜头的分类
镜头的分类方法很多，从外形、安装方式、使用场所、实际功能、
使用效果等都可以进行分类。
一、基础分类表
二、各类镜头详解
1．安装方式
所有的摄象机镜头均是螺纹口的，ｃｃｄ摄象机的镜头安装有两
种工业标准，即ｃ安装座和ｃｓ安装座。两者螺纹部分相同，但两者
从镜头到感光表面的距离不同。
ｃ安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。
ｃｓ安装座：特种ｃ安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安
装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。
如果要将一个ｃ安装座镜头安装到一个ｃｓ安装座摄象机上时，
则需要使用镜头转换器。
2．镜头规格
摄象机镜头规格应视摄象机的ｃｃｄ尺寸而定，两者应相对应。
即 摄象机的ｃｃｄ靶面大小为１／２英寸时，镜头应选１／２英寸。
摄象机的ｃｃｄ靶面大小为１／３英寸时，镜头应选１／３英寸。摄
象机的ｃｃｄ靶面大小为１／４英寸时，镜头应选１／４英寸。 如果
镜头尺寸与摄象机ｃｃｄ靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计
要求，或者发生画面在焦点以外等问题。
3．镜头光圈
镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，
配合摄象机使用。
手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度
变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。
自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄象机输
送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型；另一类则利用摄象
机上的直流电压来直接控制光圈，称为ｄｃ输入型。
自动光圈镜头上的ａｌｃ（自动镜头控制）调整用于设定测光系
统，可以以整个画面的平均亮度，也可以以画面中最亮部分（峰值）
来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。 ａｌｃ已在出厂
时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高
的目标时，明亮目标物之影像可能会造成"白电平削波"现象，而使得
全部屏幕变成白色，此时可以调节ａｌｃ来变换画面。
自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会
发生变化，光通量即光圈，一般用ｆ表示，其取值为镜头焦距与镜头
通光口径之比，即：ｆ＝f（焦距）／ｄ（镜头实际有效口径），ｆ值
越小，则光圈越大。 采用自动光圈镜头，
在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽
的动态范围。 要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比
固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，
应使用自动光圈镜头。
4．镜头的视场大小
标准镜头：视角３０度左右，在１／２英寸ｃｃｄ摄象机中，标
准镜头焦距定为１２mm，在１／３英寸ｃｃｄ摄象机中，标准镜头
焦距定为８mm。
广角镜头：视角９０度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广
的视景。 远摄镜头：视角２０度以内，焦距可达几米甚至几十米，此
镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。
变倍镜头（zoom lens）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和
电动变倍镜头两类。
可变焦点镜头（vari-focus lens）：它介于标准镜头与广角镜头
之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽
广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距
和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需
通过手动聚焦实现。
针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。
5．镜头焦距
短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。
中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视ｃｃｄ的尺寸而定。
长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长
距离监视。
变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。
镜头常用术语及其意义
1. iris ( 光圈 )
2. focus ( 聚焦 )
3. zoom ( 变焦 )
4. f-stop ( 光圈孔径 )
5. focus length ( 焦距 )
6．f :代表光圈孔徑 : f1.2 , f1.4 , f1.6 , f1.8 , f2.0,數值越小代表光
圈可開啟越大進光量越強;
7. f. 代表焦距范围 f : 4mm ; f : 6mm ; f : 8mm 等;
8. zoom lens f : 8-48 ; f : 8-80 ; f : 7.5-120 等
镜头的主要性能指标
一、焦距
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观
察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角
小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看
得清清楚楚。
由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个
确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重
要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜
头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
二、光阑系数
光阑系数即光通量，用f表示，以镜头焦距f和通光孔径d的比值
来衡量。每个镜头上都标有最大f值，例如6mm/f1.4代表最大孔径为
4.29毫米。
光通量与f值的平方成反比关系，f值越小，光通量越大。镜头上
光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，
其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。
也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，
1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号2倍，因此光
圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。
三、手动光圈镜头和自动光圈镜头
镜头的光圈还有手动（manual iris）和自动光圈（auto iris）之
分。配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光
量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。自动光圈镜头会
随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁的
场合。
自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频
（video）驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视
频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流（dc）驱动型，
利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式
光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。
对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是alc调节
（测光调节），有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，
一般取平均测光档；另一个是level调节（灵敏度），可将输出图像变
得明亮或者暗淡。
四、手动变倍镜头和电动变倍镜头
变倍镜头分为手动（manual zoom lens）和电动（auto zoom
lens）两种，手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统
中。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。
电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦
某个细节，再加上云台可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。
电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率，如果再知道基准
焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6倍电动镜头，基
准焦距为8.5毫米，那么其变焦范围就是8.5到51毫米连续可调，视
场角为31.3到5.5度。电动镜头的控制电压一般是直流8v~16v，最
大电流为30毫安。所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如
果距离太远，线路产生的电压下降会导致镜头无法控制，必须提高输
入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。
焦距的计算:视场和焦距的计算 视场系指被摄取物体的大小，视场
的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确
定的。 1、镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算
如下； f=wl/w 2、f=hl/h
f；镜头焦距
w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽度）
w：被摄物体宽度
l：被摄物体至镜头的距离
h：图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）
高度
h：被摄物体的高度
由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，
其比例均为4:3,当l不变，h或w增大时，f变小，当h或w不变，l
增大时，f增大。
视场角的选择:
选择镜头时，如果镜头的视场角太小，可能会出现监视死角。但
是如果选择的镜头视场角太大的话，又可能造成被子监视的主体画面
尺寸太小，难以辩认，且画面边缘出现畸变。选择一个合适的视场角，
能保证画面尽可能的大而清晰。