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视频监控中使用的光学系统主要是摄像机的摄像镜头。这种镜头的作用功能主要是收集被摄场景反射来的光线，并将其聚焦到摄像机的传感器上，以便能“看到”被摄场景。显然，镜头的功能与人眼类似，它们都从被摄场景处收集光线，然后将图像会聚到眼睛的视网膜和摄像机的传感器上。其不同之处在于，人眼的焦距是固定的，视网膜的尺寸也是固定的；而摄像机镜头的焦距并不固定，图像传感器的尺寸也不固定。对没有附加装置的人眼来说，视场范围是固定的；而摄像机的视场却可在很大范围内调整。为了适应环境照度的变化，人眼采用可自动调节的虹膜来控制到达视网膜的光线强度来提高成像质量；而摄像机镜头则采用自动光圈或手动光圈来调整到达传感器的光线强度。
镜头的光学特性参数，主要包括成像尺寸、焦距、相对孔径和视场角等，一般在镜头所附的说明书中都有注明，下面分别给予说明。

一、成像尺寸

镜头一般可分为25.4mm（即1英寸，常以in表示）、16.9mm（2/3 in）、12.7mm（1/2 in）、8.5mm（1/3 in）和6.4mm（1/4 in）等几种规格，它们分别对应着不同的成像尺寸。选用镜头时，应使镜头的成像尺寸与摄像机的感光面（如CCD）尺寸大小相吻合。表1列出了几种常见CCD芯片的感光面尺寸，表中单位为mm。

表1 几种常见CCD芯片的感光面尺寸（mm）

CCD芯片尺寸
垂直/水平尺寸

25.4（1 in）

16.9（2/3 in）

12.7（1/2 in）

8.47（1/3 in）

6.35（1/4 in）

V（垂直）

9.6

6.6

4.8

3.3

2.5

H（水平）

12.7

8.8

6.4

4.4

3.3

对角线

16

11

8

5.6

4

 

由表可知，1/2in（12.7mm）的镜头应配1/2in感光面的摄像机，当镜头的成像尺寸比摄像机感光面的尺寸大时，不会影响成像，但实际成像的视场角要比该镜头的标称视场角小，如图1（a）所示；而当镜头的成像尺寸比摄像机的感光面的尺寸小时，就会影响成像，并表现为成像的画面四周被镜筒遮挡，在画面的四个角上就会出现黑角，如图1（b）所示。

图1 镜头成像尺寸与CCD感光面尺寸的关系