攝像機鏡頭基礎(chǔ)經(jīng)驗分享

　　導(dǎo)語：攝像機鏡頭基礎(chǔ)經(jīng)驗分享。攝像機是十分精密而昂貴的設(shè)備，使用時要時刻注意它們的安全。在外出拍攝時，要有完好而安全的包裝箱，如果是乘長途車運輸，注意要把攝像設(shè)備放在汽車的前部，以盡量減少機器的震動。攝像機：將被攝體的光信號變成電信號，然后送入系統(tǒng)的傳輸部分進行傳送。

　　攝像機鏡頭基礎(chǔ)經(jīng)驗分享

　　1.被攝物體的大小、距離與焦距的關(guān)系

　　假設(shè)被攝物體的寬度和高度分別為W.H,被攝物體與鏡頭間的距離為L，鏡頭的焦距為F。

　　2.相對孔徑

　　為了控制通過鏡頭的光通量的大小，在鏡頭的后部均設(shè)置了光圈。假定光圈的有效孔徑為d，由于光線折射的關(guān)系，鏡光實際有效的有效孔徑為D，比d 大，D 與焦距f 之比定義為相對孔徑A，即A=D/f，鏡頭的相對孔徑?jīng)Q定被攝像的照度，像的照度與鏡頭的相對孔徑的倒數(shù)來表示鏡頭光圈的大小。F 值越小，光圈越大，到達CCD 芯片的光通量就越大。所以在焦距f 相同的情況下，F(xiàn) 值越小，表示鏡頭越好。

　　3.鏡頭的焦距

　　1)定焦距：焦距固定不變，可分為有光圈和無光圈兩種。

　　有光圈：鏡頭光圈的大小可以調(diào)節(jié)。根據(jù)環(huán)境江照的變化，應(yīng)相應(yīng)調(diào)節(jié)光圈的大小。光圈的大小可以通過手動或自動調(diào)節(jié)，人為手工調(diào)節(jié)光圈的，稱為手動光圈。鏡頭自帶微型電機自動調(diào)整光圈的，稱為自動光圈。

　　無光圈：即定光圈，其通光量是固定不變的。主要用于光源恒定或攝像機自帶電子快門的情況。

　　2)變焦距：焦距可以根據(jù)需要進行調(diào)整，使被攝物體的圖像放大或縮小。

　　常用的變焦鏡頭為六倍、十售變焦。

　　三可變和二可變鏡頭

　　三可變鏡頭：可調(diào)焦距、調(diào)聚焦、調(diào)光圈。

　　二可變鏡頭：可調(diào)焦調(diào)、調(diào)聚焦、自動光圈。

　　4.鏡頭的種類(根據(jù)應(yīng)用場合分類)

　　廣角鏡頭：視角90 度以上，觀察范圍較大近處圖像有變形。 松下公司有WV-LA2R8C3、WV-LA210。

　　標準鏡頭：視角30 度左右，使用范圍較廣。松下公司有WV-LA9C3B。

　　長焦鏡頭：視角20 度以內(nèi)，焦距可達幾十毫米或上百毫米。松下公司有WV-LA18A、WV-LZ62/8 等。

　　變焦鏡頭：鏡頭焦距連續(xù)可變，焦距可以從廣角變到長焦，焦距越長則成像越大。松下公司型號有WV-LZ61/10、WV-LZ61/15 等。

　　針孔鏡頭：用于隱蔽觀察，經(jīng)常被安裝在如天花板或墻壁等地方。

　　5.選配鏡頭原則

　　為了獲得預(yù)期的攝像效果，在選配鏡頭時，應(yīng)著重注意六個基本要素：

　　A)被攝物體的大小

　　B)被攝物體的細節(jié)尺寸

　　C)物距

　　D)焦距

　　E)CCD 攝像機靶面的尺寸

　　F)鏡頭及攝像系統(tǒng)的分辨率

　　操作步驟：

　　* 移開鏡頭防尖裝置，連接上鏡頭。

　　* 如果使用CS 鏡頭，請降下C 圈(5mm)，然后鎖住CS 鏡頭裝置。

　　* C 型鏡頭可直接安裝使用。

　　* 連接視頻輸出(BNC)至監(jiān)視器或其它設(shè)備。

　　* 插上DC12V 電源/AC220V

　　* 檢查LED 是否亮。

　　* 當圖像一旦模糊時，請調(diào)整鏡頭焦距。

　　6、鏡頭的選擇

　　鏡頭光圈分手動和自動兩種。以往由于攝像機的使用在室外或其它特殊場合等緣故，所以較多選用自動光圈鏡頭。

　　雖然自動光圈鏡頭對監(jiān)控點的光線變化適應(yīng)性較強，但其價格也明顯高于相同焦距的手動定焦鏡頭。而現(xiàn)在大多數(shù)的攝像機都有電子快門，室內(nèi)的光源也較為穩(wěn)定，因此，建議在室內(nèi)情況下，采用手動光圈鏡頭即可;現(xiàn)在市場上用的自動光圈鏡頭分為二大類：a.電源驅(qū)動自動光圈鏡頭;b.視頻驅(qū)動自動光圈鏡頭。電源驅(qū)動自動光圈鏡頭是通過四根線控制鏡頭的，其中兩根為DC12V 電源來驅(qū)動鏡頭中的馬達，另兩根控制線通過鏡頭內(nèi)的光感應(yīng)點感應(yīng)外部光源的照度來控制光圈的大小;視頻驅(qū)動自動光圈鏡頭則是通過三根線來控制鏡頭的，其中一根為視頻觸發(fā)信號來起動光圈，并控制光圈大小，另二根為DC12V 電源線驅(qū)動電機馬達。目前市場上大多黑白或彩色攝像機可以兼容二種自動光圈鏡頭鏡頭。但當監(jiān)控點在室外時，應(yīng)采用帶自動光圈的鏡頭，因為室外的光線的動態(tài)范圍變化較大，夏日陽光下環(huán)境照度達50000Lx-100000Lx;夜間路燈時僅為10Lx，變化幅度相當大。在這種情況下攝像機無論是否具有自動調(diào)整靈敏度功能即通過攝像機本身的電子快門已不可能適應(yīng)這么寬的.照度范圍，也就無法達到控制圖像效果的作用。

　　7、詳細選擇說明

　　攝像機鏡頭是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的最關(guān)鍵設(shè)備，它的質(zhì)量(指標)優(yōu)劣直接影響攝像機的整機指標，因此，攝像機鏡頭的選擇是否恰當既關(guān)系到系統(tǒng)質(zhì)量，又關(guān)系到工程造價。

　　鏡頭相當于人眼的晶狀體，如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體;如果沒有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出，這與我們家用攝像機和照相機的原理是一致的。 當人眼的肌肉無法將晶狀體拉伸至正常位置時，也就是人們常說的近視眼，眼前的景物就變得模糊不清;攝像頭與鏡頭的配合也有類似現(xiàn)象，當圖像變得不清楚時，可以調(diào)整攝像頭的后焦點，改變CCD 芯片與鏡頭基準面的距離(相當于調(diào)整人眼晶狀體的位置)，可以將模糊的圖像變得清晰。

　　由此可見，鏡頭在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中的作用是非常重要的。工程設(shè)計人員和施工人員都要經(jīng)常與鏡頭打交道：設(shè)計人員要根據(jù)物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員經(jīng)常進行現(xiàn)場調(diào)試，其中一部分就是把鏡頭調(diào)整到最佳狀態(tài)。

　　1、鏡頭的分類

　　(1)以鏡頭安裝分類

　　所有的攝象機鏡頭均是螺紋口的，CCD攝象機的鏡頭安裝有兩種工業(yè)標準，即C安裝座和CS安裝座。兩者螺紋部分相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同。

　　C安裝座：從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm。

　　CS安裝座：特種C安裝，此時應(yīng)將攝象機前部的墊圈取下再安裝鏡頭。其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm。如果要將一個C安裝座鏡頭安裝到一個CS安裝座攝象機上時，則需要使用鏡頭轉(zhuǎn)換器。

　　(2)以攝象機鏡頭規(guī)格分類

　　攝象機鏡頭規(guī)格應(yīng)視攝象機的CCD尺寸而定，兩者應(yīng)相對應(yīng)。即　　攝象機的CCD靶面大小為1/2英寸時，鏡頭應(yīng)選1/2英寸。

　　攝象機的CCD靶面大小為1/3英寸時，鏡頭應(yīng)選1/3英寸。

　　攝象機的CCD靶面大小為1/4英寸時，鏡頭應(yīng)選1/4英寸。　　如果鏡頭尺寸與攝象機CCD靶面尺寸不一致時，觀察角度將不符合設(shè)計要求，或者發(fā)生畫面在焦點以外等問題。

　　(3)以鏡頭光圈分類

　　鏡頭有手動光圈(manual iris)和自動光圈(auto iris)之分，配合攝象機使用，手動光圈鏡頭適合于亮度不變的應(yīng)用場合，自動光圈鏡頭因亮度變更時其光圈亦作自動調(diào)整，故適用亮度變化的場合。自動光圈鏡頭有兩類：一類是將一個視頻信號及電源從攝象機輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈，稱為視頻輸入型，另一類則利用攝象機上的直流電壓來直接控制光圈，稱為DC輸入型。自動光圈鏡頭上的ALC(自動鏡頭控制)調(diào)整用于設(shè)定測光系統(tǒng)，可以整個畫面的平均亮度，也可以畫面中最亮部分(峰值)來設(shè)定基準信號強度，供給自動光圈調(diào)整使用。一般而言，ALC已在出廠時經(jīng)過設(shè)定，可不作調(diào)整，但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標時，明亮目標物之影像可能會造成“白電平削波”現(xiàn)象，而使得全部屏幕變成白色，此時可以調(diào)節(jié)ALC來變換畫面。

　　另外，自動光圈鏡頭裝有光圈環(huán)，轉(zhuǎn)動光圈環(huán)時，通過鏡頭的光通量會發(fā)生變化，光通量即光圈，一般用F表示，其取值為鏡頭焦距與鏡頭通光口徑之比，即：F=f(焦距)/D(鏡頭實際有效口徑)，F(xiàn)值越小，則光圈越大。

　　采用自動光圈鏡頭，對于下列應(yīng)用情況是理想的選擇，在諸如太陽光直射等非常亮的情況下，用自動光圈鏡頭可有較寬的動態(tài)范圍。要求在整個視野有良好的聚焦時，用自動光圈鏡頭有比固定光圈鏡頭更大的景深。 要求在亮光上因光信號導(dǎo)致的模糊最小時，應(yīng)使用自動光圈鏡頭。

　　(4)以鏡頭的焦距(視場大小)分類

　　標準鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD攝象機中，標準鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD攝象機中，標準鏡頭焦距定為8mm。

　　廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米，可提供較寬廣的視景。

　　遠攝鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可達幾米甚至幾十米，此鏡頭可在遠距離情況下將拍攝的物體影響放大，但使觀察范圍變小。

　　變倍鏡頭(zoom lens)：也稱為伸縮鏡頭，有手動變倍鏡頭和電動變倍鏡頭兩類。

　　可變焦點鏡頭(vari-focus lens)：它介于標準鏡頭與廣角鏡頭之間，焦距連續(xù)可變，即可將遠距離物體放大，同時又可提供一個寬廣視景，使監(jiān)視范圍增加。變焦鏡頭可通過設(shè)置自動聚焦于最小焦距和最大焦距兩個位置，但是從最小焦距到最大焦距之間的聚焦，則需通過手動聚焦實現(xiàn)。

　　針孔鏡頭：鏡頭直徑幾毫米，可隱蔽安裝。

　　2、選擇鏡頭的技術(shù)依據(jù)

　　(1)鏡頭的成像尺寸

　　應(yīng)與攝象機CCD靶面尺寸相一致，如前所述，有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等規(guī)格。

　　(2)鏡頭的分辨率

　　描述鏡頭成像質(zhì)量的內(nèi)在指標是鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù)與畸變，但對用戶而言，需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率，以每毫米能夠分辨的黑白條紋數(shù)為計量單位，計算公式為：鏡頭分辨率N=180/畫幅格式的高度。由于攝象機CCD靶面大小已經(jīng)標準化，如1/2英寸攝象機，其靶面為6.4mm*4.8mm，1/3英寸攝象機為4.8mm*3.6mm。因此對1/2英寸格式的CCD靶面，鏡頭的最低分辨率應(yīng)為38對線/mm，對1/3英寸格式攝象機，鏡頭的分辨率應(yīng)大于50對線，攝象機的靶面越小，對鏡頭的分辨率越高。

　　(3)鏡頭焦距與視野角度

　　首先根據(jù)攝象機到被監(jiān)控目標的距離，選擇鏡頭的焦距，鏡頭焦距f 確定后，則由攝象機靶面決定了視野。

　　(4)光圈或通光量

　　鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來衡量，以F為標記，每個鏡頭上均標有其最大的F值，通光量與F值的平方成反比關(guān)系，F(xiàn)值越小，則光圈越大。所以應(yīng)根據(jù)被監(jiān)控部分的光線變化程度來選擇用手動光圈還是用自動光圈鏡頭。

　　3、變焦鏡頭(zoom lens)

　　變焦鏡頭有手動伸縮鏡頭和自動伸縮鏡頭兩大類。伸縮鏡頭由于在一個鏡頭內(nèi)能夠使鏡頭焦距在一定范圍內(nèi)變化，因此可以使被監(jiān)控的目標放大或縮小，所以也常被成為變倍鏡頭。典型的光學(xué)放大規(guī)格有6倍(6.0~36mm,F1.2)、8倍(4.5~36mm,F1.6)、10倍(8.0~80mm,F1.2)、12倍(6.0~72mm,F1.2)、　　20倍(10~200mm,F1.2)等檔次，并以電動伸縮鏡頭應(yīng)用最普遍。為增大放大倍數(shù)，除光學(xué)放大外還可施以電子數(shù)碼放大。 在電動伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：自動光圈、直流驅(qū)動自動光圈、電動調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只有電動調(diào)整和預(yù)置兩種，電動調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達驅(qū)動，而預(yù)置則是通過鏡頭內(nèi)的電位計預(yù)先設(shè)置調(diào)整停止位，這樣可以免除成像必須逐次調(diào)整的過程，可精確與快速定位。在球形罩一體化攝像系統(tǒng)中，大部分采用帶預(yù)置位的伸縮鏡頭。

　　另一項令用戶感興趣的則是快速聚焦功能，它由測焦系統(tǒng)與電動變焦反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成。

　　4、鏡頭與攝像機CCD 尺寸的關(guān)系

　　1/2”鏡頭既可用于1/2”攝像機，也可用于1/3”攝像機，但視角會減少25%左右。

　　1/3”鏡頭不能用于1/2”攝像機，只能用于1/3”攝像機。

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