如今越來(lái)越多的高清IPC在應用，鏡頭如IPC攝像機的“眼睛”了 ?！把劬Α钡暮脡暮艽蟪潭壬蠜Q定了攝像機性能的高低，直接影響了IPC的質(zhì)量，廣大客戶(hù)對鏡頭是不是百萬(wàn)、2百萬(wàn)或者5百萬(wàn)等清晰度指標更為關(guān)注，但對鏡頭通光量了解不足或者不重視。目前市場(chǎng)上往往都是通過(guò)攝像機在暗房依靠肉眼來(lái)觀(guān)察判斷白天時(shí)攝像機的亮度和紅外時(shí)攝像機的亮度、噪點(diǎn)等指標的效果，少數專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)商在暗箱中放入照度計來(lái)觀(guān)察鏡頭通光量對攝像機照度的影響，大多數客戶(hù)都是人眼觀(guān)察判斷為主，設計人員無(wú)法得到鏡頭通光量準確有效的數據來(lái)調試攝像機增益、曝光時(shí)間、電子快門(mén)等參數，隨著(zhù)人員更替，往往靠肉眼經(jīng)驗提供的數據也隨之帶走，無(wú)法保證企業(yè)產(chǎn)品長(cháng)期穩定的一致性，因此人為觀(guān)察判斷存在差異大、一致性差等缺陷。

通光系數定義

眾所周知鏡頭的通光量與相對孔徑有關(guān)，相對孔徑大則通光量就大，在不考慮鏡片透過(guò)率的情況下是正確的?？紤]了鏡片透過(guò)率后的鏡頭像面通光量。

隨著(zhù)百萬(wàn)鏡頭用的鏡片越來(lái)越多(至少要求6片玻璃的組合)、其鍍膜好壞等因素影響，鏡頭本身的透過(guò)率高低對通光量影響不容忽視。(如果一個(gè)鏡頭有6片12面，不鍍增透膜時(shí)每面的透過(guò)率為95%，鍍多層膜后透過(guò)率為99.5%，那么不鍍膜時(shí)鏡頭的總透過(guò)率為54%，鍍多層膜后鏡頭的總透過(guò)率為94%，是不鍍膜時(shí)的1.7倍。)尤其在晚上IR夜視情況，通光量大小直接影響成像質(zhì)量和監控目標范圍大小。為了準確和真實(shí)反映鏡頭的通光量，這里引入“通光系數”概念，它是透過(guò)率與相對孔徑平方的乘積，因此在特定的目標或者監控環(huán)境下(亮度L一致)，通光系數越高則通光量越大(如公式3)，測量通光系數的結果更準確反映了鏡頭通光量指標。

測量通光系數

“高效在線(xiàn)式鏡頭參數檢測儀”結合了光學(xué)、機械、電子和軟件等四學(xué)科技術(shù)，利用先進(jìn)的圖像測量技術(shù)、嵌入式智能軟件替代傳統測量人工讀數、計算方式；自動(dòng)測量、自動(dòng)顯示、自動(dòng)記錄、使測量結果更準確，更快捷、更穩定。除了能測量鏡頭通光系數外，還得測量鏡頭焦距、后截距、紅外離焦、F數、入瞳直徑和清晰度等10多項參數值，是一款專(zhuān)業(yè)綜合性的鏡頭參數測量?jì)x器，定量檢測鏡頭各項重要指標，為客戶(hù)設計開(kāi)發(fā)和檢驗鏡頭、攝像機參數設定提供依據和參考。

通光系數分別測量白光通光系數(針對白天時(shí)鏡頭的通光量)和紅外通光系數(針對紅外850nm時(shí)通光量)數值，白光和紅外由于鏡片鍍膜方式的不一致，鏡頭總體透過(guò)率相差10～40%左右(與鍍膜方式和玻璃鏡片多少有關(guān))，最終影響白天和晚上的通光系數結果，因此分為兩種通光系數，更能準確反映每個(gè)鏡頭通光量的性能指標。

實(shí)測通光系數分析

通過(guò)使用“高效在線(xiàn)式鏡頭參數檢測儀”對市場(chǎng)上的定焦和變焦百萬(wàn)、標清鏡頭實(shí)測其白光和紅外通光系數結果，整理、分類(lèi)和分析如下

從實(shí)測結果分析得知：同一個(gè)鏡頭由于鍍膜帶寬不一致，影響其不同光譜時(shí)的透過(guò)率，進(jìn)而導致鏡頭通光量不一致，紅外通光系數低于白光紅外系數近20%；特別是日夜兩用IR鏡頭，850nm時(shí)透過(guò)率高低不容忽視.

變焦鏡頭供應商往往都是標注短焦時(shí)的F數，但長(cháng)焦F數一般都沒(méi)有說(shuō)明，實(shí)測結果來(lái)看，通光系數下降近3倍，同樣的紅外燈，從短焦調到長(cháng)焦時(shí)，圖像亮度將會(huì )明顯變暗，因此客戶(hù)在使用中關(guān)注下變焦鏡頭通光量變化.

從實(shí)測結果總結歸納如下：

第一： F數(相對孔徑)是按 規律影響鏡頭通光量，但在相同F數時(shí)，鏡頭通光量因透過(guò)率不一致而產(chǎn)生差異，因此通光系數更準確反映鏡頭通光量性能指標。

第二： 影響鏡頭透過(guò)率主要是鏡頭鍍膜方式和鏡片數量有關(guān)，下面是單層和多層鍍膜對鏡頭透過(guò)率影響情況；從表(一)數據來(lái)看，百萬(wàn)鏡頭多層鍍膜透過(guò)率比單層鍍膜高出15~35%，鏡片越多，兩者差別就越大，因此百萬(wàn)鏡頭通光量不得不考慮鍍膜的因素。

鏡頭鍍膜透過(guò)率分為單層和多層鍍膜，一般而言，單層鍍膜(增透膜為氟化鎂)每個(gè)面透過(guò)率大約為98%左右，多層鍍膜一般能做得到99.5%以上.

第三：目前百萬(wàn)IPC攝像機大多數都采用CMOS傳感器，鏡頭在白天通光量很容易滿(mǎn)足，但在晚上紅外燈時(shí)，由于CMOS像感光像素面積小，感光效果不如CCD，景深也變小，因此適當相對孔徑大些的鏡頭，同時(shí)更要注重紅外通光系數的提升，鏡頭鍍多層寬帶(400~1000nm)膜是比較可行的方案。

如何選擇鏡頭通光系數

隨著(zhù)百萬(wàn)CMOS IPC攝像機越來(lái)越多應用，目前CMOS的感光面積一般都在2.4～3.75μm遠小于以前標清CCD的5.0～9.8μm，導致CMOS低照度性能遠不如CCD，因此選擇一款合適通光量鏡頭是研發(fā)部門(mén)需要考慮的事宜。

根據上述原理和“高效在線(xiàn)式鏡頭參數檢測儀”實(shí)測的結果分析，鏡頭通光系數更能準確反映鏡頭通光量，因此通光系數測量數據可以作為攝像機廠(chǎng)家工程師設定攝像機的曝光時(shí)間(或者電子快門(mén))和增益的參考依據。

1)、攝像機因CMOS/CCD照度等因素不一致，對鏡頭通光量要求也不一樣。每個(gè)型號的CMOS/CCD圖像傳感器都需要挑選適合其通光量的鏡頭。另外攝像機應用場(chǎng)合不一致，所用鏡頭的通光量也是有差異的。比如用于運動(dòng)物體和靜止物體的監視時(shí)，同樣一臺攝像機監視運動(dòng)物體時(shí)需要大通光量的鏡頭(攝像機需減少快門(mén)時(shí)間)。而靜止物體監視時(shí)可用攝像機慢快門(mén)來(lái)加大CMOS/CCD的曝光時(shí)間，可選擇通光量小的鏡頭。因此選擇鏡頭通光量時(shí)要因攝像機具體情況而定，沒(méi)有一個(gè)統一的標準，與CMOS/CCD固有性能和應用環(huán)境有關(guān)。

2)、鏡頭與攝像機現場(chǎng)調校來(lái)確定鏡頭的通光系數和F數。日夜紅外攝像機調校是為了保證攝像機在白天工作時(shí)圖像不要過(guò)曝(在自動(dòng)電子快門(mén)時(shí)信號輸出一般在0.7～1.2Vpp)，在晚上紅外燈下工作時(shí)不能太暗(在自動(dòng)電子快門(mén)時(shí)信號輸出≥0.5Vpp)。有條件的工廠(chǎng)可用信號示波器來(lái)檢測視頻信號輸出值，沒(méi)條件的工廠(chǎng)可以在暗房?jì)扔^(guān)察圖像亮度和噪點(diǎn)的大小，然后選擇一款適合最佳通光系數的鏡頭。

3)、選擇鏡頭通光系數和F數需要注意的是：并不是通光系數越大越好。大口徑的鏡頭往往分辨率會(huì )降低，對比度會(huì )下降，同時(shí)景深也會(huì )變小。光學(xué)工廠(chǎng)為了得到較好的分辨率與對比度，需要投入更高成本來(lái)研發(fā)和生產(chǎn)，價(jià)格往往很貴，追求“合適”的通光系數比“大”通光系數更具經(jīng)濟性。

4)、根據“高效在線(xiàn)式鏡頭參數檢測儀”的實(shí)測結果可以總結出目前市場(chǎng)上通常選擇的鏡頭通光系數和F數范圍如下，僅供參考：

普通標清CCD(420～540TVL)，板機接口(M12X0.5)定焦鏡頭(如f=3.6mm)選擇通光系數為50～80/F數為F3.0~F2.3；CS接口定焦鏡頭(如f=4mm)選擇通光系數為100～130/F數為F1.8~F2.0；

百萬(wàn)高清CMOS(像素點(diǎn)2.2～3.75μm) IPC由于其像素點(diǎn)面積比CCD單元(5.0～9.8μm)小很多，因此需要更高的通光系數來(lái)滿(mǎn)足其夜視要求?？蓞⒖糃CD的通光系數做適當提升。

5)、在IR鏡頭的F數相同時(shí)，選擇紅外通光系數大的鏡頭，保證攝像機在晚上有更好的紅外效果。

6)、在成本允許的情況下，盡量選擇鍍多層寬帶膜的鏡頭：鏡頭鍍膜方式影響其透過(guò)率、透過(guò)率越高則通光系數越大，多層鍍膜比單層鍍膜好，多層寬帶鍍膜比窄帶多層鍍膜好。備注：鍍多層寬帶膜，光學(xué)工廠(chǎng)投入成本相對較高。

7)、選擇多層鍍膜另外好處是能夠消除或者減少鏡頭鬼影、眩光和光暈等現象，并且在色彩還原、逼真度、夜視等方面會(huì )表現更優(yōu)秀，讓您的攝像機在市場(chǎng)更具競爭力。

通過(guò)“高效在線(xiàn)式鏡頭參數檢測儀”實(shí)測通光系數的結果來(lái)選擇鏡頭，其性能指標是依據科學(xué)測量和類(lèi)比的結果，比原來(lái)依靠肉眼判斷更可靠和準確、更快捷易用，因此希望業(yè)界的客戶(hù)能重視鏡頭通光系數對攝像機影響。

針對特定的攝像機選擇一款合適的鏡頭，關(guān)聯(lián)到鏡頭其它參數和指標，是一個(gè)綜合、互相制約和平衡的結果，我們的建議就是“合適就是好的理念”，并不是所有指標越高越好。