第一章摄像头的基本结构

第一章 摄像头的基本结构

根据我公司的产品特征，结合行业内的产品特点，首先从摄像头机芯出发，先以单板机为例，详细分解摄像头的基本结构，以此为点辐射开来，逐步认识摄像头的工作原理、特性和应用范围。

摄像头的基本结构可分为4个基本部分，分别是镜头部分、LED部分、芯片部分、PCB 及元器件部分。其中每一部分中又包含几个小的部件，具体如下：

一．镜头部分，镜头部分包括镜头、镜头座、镜头盖、固定焦距件等4个配件

1.镜头，镜头由透镜（凸透镜、凹透镜）组成，透镜从材质上分塑胶透镜(plastic) 和玻璃透镜(glass)。这两种材质可以通过多种组合方式形成最后的镜头。通常镜头构造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G、5G等。玻璃透镜又分镀膜和不镀膜。镀膜镜片可以增加通光量减少反光，使成像清晰，画质明亮鲜艳，镀膜是常见的镜头处理工艺，最常见镀膜为单层膜、多层膜、增透膜、滤光膜、红外线截止膜等。

⑴按照颜色分类，镜头可分为：彩色镜头、黑白镜头。

⑵按照功能分类，镜头可分为：固定镜头、变焦镜头。

⑶按照大小分类，镜头可分为：单板镜头、针孔镜头、CS镜头。

⑷按照红外分类，镜头可分为：850nm镜头、940nm镜头、650nm镜头。

⑸按照焦距分类，镜头可分为：1.8mm、2.1mm、2.5mm、2.8mm、3.0mm、3.6mm、5.4mm、6mm、8mm、12mm、16mm、25mm、…….

2. 镜头座，镜头座是用来固定镜头的，镜头是螺旋在镜头座里面的，按照材质分类， 镜头座常分为以下2类：

⑴塑胶镜头座，这种座价格成本低，使用最普遍。

⑵金属镜头座，这种座价格成本高，但是其散热性能好。

⑶另外也可以按照用途分类，可以分为：单板镜头座、CS镜头座等。

3. 镜头盖，保护镜头前端玻璃的塑胶盖。

4. 固定焦距件，主要针对单板镜头，将镜头锁定在镜头座内让其不易滑动而改变焦距，导致图像模糊。其主要固定方法有3种：

⑴螺丝固定，容易划伤镜头螺纹牙，容易造成光轴偏移，有突出螺帽存在而易与其他器件冲突，但固定较紧实。

⑵弹簧固定，固定不紧实容易滑动，但位置好，光轴不偏，便于孔内吻合。

⑶打胶固定，不美观，不匀称，稍繁琐，不利于再调节焦距。

5. 镜头的安装方式：有C式和CS式两种，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。别小看这一个接圈，如果没有它，镜头与摄像头就不能正常聚焦，图象变得模糊不清。所以在安装镜头前，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。

二．LED部分，LED部分主要是指单板机上的LED灯，由红外发光二级管组成的发光体，光谱功率分布为中心波长 830 ～ 950nm ，半峰带宽约 40nm 左右，它是窄带分布，目前市场上用的LED灯比较统一，可以从以下3个方面来进行分类：

1.按照光源的波段分，可以分为3类：

（1）.白炽灯，即可见白光LED灯。

（2）.850nm红外灯，发出近红外光线，有红暴现象，人眼可识别。

（3）.940nm红外灯，发出红外光线，无红暴现象，人眼无法识别。

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（ 1nm=10-9m ）到 1 毫米（ mm ）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为 380nm ～ 780nm ，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，其中波长比红光长的称为红外光。因此850nm的波段微微可见红光，称之为有红暴现象，940nm波段的就不可见了。

2.按照发射角度分，红外灯还可以分为16度、30度、45度、60度、80度、90度等不同类型，其角度越大，发射的范围越大，距离越近，其角度越小，发射的范围越小，距离越远，其选配标准与镜头的可视角度相匹配，否则，将会影响夜视效果。

∠1=∠2=∠3

3.按照规格大小分，根据红外灯的横截面直径大小来区分，主要分为￠3mm红外灯、￠5mm红外灯、￠8mm红外灯、￠25mm红外灯。

三．芯片组部分，芯片组是摄像头的心脏部分，是将光信号转变为电信号的主要元器 件，根据芯片组中感光芯片的特征，目前市场上主要的芯片组分为CCD芯片组和CMOS芯片。根据图像传感器感光面的对角线尺寸，可以将芯片分为1/5寸、1/4寸、1/3寸、1/2寸等，其中安防行业仅常用到1/4寸和1/3寸的芯片。这里先介绍一下常用CMOS芯片的类型：

1.韩国PC1030芯片，其特征是彩色成像，1/4寸大小，芯片感光面积是 3.5964mm x

2.7084mm，PAL制式和NTSC制式通用，芯片成本比较低，是目前最便宜的一款彩色模拟信号摄像头芯片，是我们主推的一款芯片。

PC1030芯片 美国OV芯片

2.美国OV系列芯片，包括OV5116、OV7910、OV7930、OV7940、OV7949、OV7950。

(1).OV5116芯片，其特征是黑白成像，1/4寸大小，芯片感光面积是3.2mm x 2.5mm，PAL制式和NTSC制式通用，芯片成本比较低，是目前最便宜的一款黑白模拟信号摄像头芯片，是我们主推的一款芯片。

(2).OV7910芯片，其特征是彩色成像，1/3寸大小，芯片感光面积是5.79mm x 4.19mm，PAL制式和NTSC制式通用，但是此类芯片目前已经停产，市场余货不多，曾经是我们主推的对象，但是以后就不是了。

(3).OV7930芯片属于N制式芯片，现在目前市场已经停产。

(4).OV7940芯片因其照度不好，我司从未采用过。

(5).OV7949芯片，其特征是彩色成像，1/3寸大小，芯片感光面积是5.961mm×4.276mm，PAL制式和NTSC制式通用，此类芯片清晰度好，价格合适，目前是我司主推的对象。

(6).OV7950芯片，其特征是彩色成像，1/4寸大小，芯片感光面积是4.080mm×3.102mm，NTSC制式，7950比7949成本稍低，主要用于出口的汽车后视上面，目前是我司已开发出一款这样的摄像头。

关于CCD芯片，除主要的感光芯片外，另外还有2-3个套片，目前我司常用的CCD芯片组有如下几类：

3.LG芯片组，其感光芯片有黑白和彩色之分，我司目前主要用黑白的，没有用到彩色的，1/3寸大小，芯片感光面积是

4.9mm×3.7mm，PAL制芯片和NTSC制式芯片不同，其套片组形式如下：

PAL制式：AI329+AI1001S+AI5412+AI4402 晶振：18.9375

NTSC制式：AI325+AI1001S+AI5412+AI4402 晶振：19.0699

4.SHARP芯片组，其感光芯片有黑白和彩色之分，我司目前主要用彩色的，没有用到黑白的，有1/4和1/3寸大小，1/4芯片感光面积是3.6mm×2.7mm，1/3芯片感光面积是4.9mm×3.7mm，PAL制芯片和NTSC制式芯片不同，其套片组形式如下：

1/3SHARP PAL制式：RJ2321AAOPB+LR38603A+IR3Y48 晶振：28.375

1/3SHARP NTSC制式：RJ2311AAOPB+LR38603A+IR3Y48 晶振：29.636

前级放大

DSP

1/4SHARP PAL制式：RJ2421AAOPB+LR38603A+IR3Y48 晶振：28.375

1/4SHARP NTSC制式：RJ2411AAOPB+LR38603A+IR3Y48 晶振：29.636