攝像機(jī)鏡頭參數(shù)全解

1、1、鏡頭的分類(lèi)按外形功能分 按尺寸大小分 按光圈分按變焦類(lèi)型分 按焦距長(zhǎng)矩分 球面鏡頭1" 25mm白動(dòng)光圈 電動(dòng)變焦 長(zhǎng)焦距鏡頭 非球面鏡頭1/2” 3mm手動(dòng)光圈手動(dòng)變焦標(biāo)準(zhǔn)鏡頭 針孔鏡頭1/3” 8.5mm 固定光圈 固定焦距 廣角鏡頭 魚(yú)眼鏡頭2/3” 17mm(1) 以鏡頭安裝分類(lèi) 所有的攝象機(jī)鏡頭均是螺紋口的，CCDg象機(jī)的鏡 頭安裝有兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是17.526mm CS安裝座：特種C安裝，此時(shí)應(yīng)將攝象機(jī)前部的墊 圈取下再安裝鏡頭。其鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的

2、距離是12.5mm如果要將一個(gè)C安裝座鏡頭安裝到一個(gè)CS安裝座攝象機(jī)上時(shí)，則需要使用鏡頭轉(zhuǎn) 換器。(2) 以攝象機(jī)鏡頭規(guī)格分類(lèi) 攝象機(jī)鏡頭規(guī)格應(yīng)視攝象機(jī)的 CCCR寸而 定，兩者應(yīng)相對(duì)應(yīng)。即 攝象機(jī)的CCEE面大小為1/2英寸時(shí)，鏡頭應(yīng)選 1/2英寸。攝象機(jī)的CCEE面大小為1/3英寸時(shí)，鏡頭應(yīng)選1/3英寸。 攝象機(jī)的CCEE面大小為1/4英寸時(shí)，鏡頭應(yīng)選1/4英寸。如果鏡頭尺 寸與攝象機(jī)CCCfE面尺寸不一致時(shí)，觀察角度將不符合設(shè)計(jì)要求，或者發(fā) 生畫(huà)面在焦點(diǎn)以外等問(wèn)題。(3) 以鏡頭光圈分類(lèi) 鏡頭有手動(dòng)光圈(manual iris )和白動(dòng)光圈(auto iris )之分，配合攝象機(jī)使用，手

3、動(dòng)光圈鏡頭適合于亮度不變的應(yīng)用場(chǎng)合， 白動(dòng)光圈鏡頭因亮度變更時(shí)其光圈亦作白動(dòng)調(diào)整，故適用亮度變化的場(chǎng)合。白動(dòng)光圈 鏡頭有兩類(lèi)：一類(lèi)是將一個(gè)視頻信號(hào)及電源從攝象機(jī)輸送到透鏡 來(lái)控制鏡頭上的光圈，稱(chēng)為視頻輸入型，另一類(lèi)則利用攝象機(jī)上的直流電 壓來(lái)直接控制光圈，稱(chēng)為 DC輸入型。白動(dòng)光圈鏡頭上的ALC （白動(dòng)鏡頭 控制）調(diào)整用于設(shè)定測(cè)光系統(tǒng)，可以整個(gè)畫(huà)面的平均亮度，也可以畫(huà)面中 最亮部分（峰值）來(lái)設(shè)定基準(zhǔn)信號(hào)強(qiáng)度，供給白動(dòng)光圈調(diào)整使用。一般而言，ALC已在出廠(chǎng)時(shí)經(jīng)過(guò)設(shè)定，可不作調(diào)整，但是對(duì)于拍攝景物中包含有 一個(gè)亮度極高的目標(biāo)時(shí)，明亮目標(biāo)物之影像可能會(huì)造成”白電平削波"現(xiàn)象，而使得全部屏幕

4、變成白色，此時(shí)可以調(diào)節(jié) ALC來(lái)變換畫(huà)面。另外，白 動(dòng)光圈鏡頭裝有光圈環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)光圈環(huán)時(shí)，通過(guò)鏡頭的光通量會(huì)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(shí)際有效口徑），F(xiàn)值越小，則光圈越大。 采 用白動(dòng)光圈鏡頭，對(duì)于下列應(yīng)用情況是理想的選擇，它們是：在諸如太陽(yáng) 光直射等非常亮的情況下，用白動(dòng)光圈鏡頭可有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。要求在整個(gè)視野有良好的聚焦時(shí)，用白動(dòng)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(hào)導(dǎo)致的模糊最小時(shí)，應(yīng)使用白動(dòng)光圈鏡頭。（4）以鏡頭的視場(chǎng)大小分類(lèi) 標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸 CC或象機(jī)中，標(biāo)

5、準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm在1/3英寸CCEa象機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn) 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(yuǎn)攝鏡頭：視角20度以?xún)?nèi)，焦距可達(dá)幾米甚至幾十 米，此鏡頭可在遠(yuǎn)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(chēng)為伸縮鏡頭，有手動(dòng)變倍鏡頭和電動(dòng)變倍鏡 頭兩類(lèi)。 可變焦點(diǎn)鏡頭（vari-focus lens ）:它介于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭與廣角鏡頭 之間，焦距連續(xù)可變，即可將遠(yuǎn)距離物體放大，同時(shí)又可提供一個(gè)寬廣視 景，使監(jiān)視范圍增加。變焦鏡頭可通過(guò)設(shè)置白動(dòng)聚 焦于最小焦距和最大焦 距兩個(gè)位置，但是從最小焦距到最大焦距之間的聚

6、焦，則需通過(guò)手動(dòng)聚焦 實(shí)現(xiàn)。針孔鏡頭：鏡頭直徑幾毫米，可隱蔽安裝。(5) 從鏡頭焦距上分 短焦距鏡頭：因入射角較寬，可提供一個(gè)較寬廣的 視野。中焦距鏡頭：標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，焦距的長(zhǎng)度視 CCD勺尺寸而定。 長(zhǎng)焦距 鏡頭：因入射角較狹窄，故僅能提供狹窄視景，適用于長(zhǎng)距離監(jiān)視。變焦距鏡頭：通常為電動(dòng)式，可作廣角、標(biāo)準(zhǔn)或遠(yuǎn)望等鏡頭使用。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(jī)CCEfE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(biāo)是鏡頭的光學(xué)傳遞函數(shù) 與畸變，但對(duì)擁護(hù)而言，需要了解的僅僅是

7、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(jì)量單位，計(jì)算公式為：鏡頭分辨率 N= 180/畫(huà)幅格式的高度。由于攝象機(jī)CCEffi面大小已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如1/2英寸攝象 機(jī)，其靶面為寬6.4m"高4.8mm 1 /3英寸攝象機(jī)為寬4.8mn高3.6mm 因此對(duì)1/2英寸格式的CCLE面，鏡頭的最低分辨率應(yīng)為 38對(duì)線(xiàn)/mm 對(duì)1/3英寸格式攝象機(jī)，鏡頭 的分辨率應(yīng)大于50對(duì)線(xiàn)，攝象機(jī)的靶面越 小，對(duì)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(jī)到被監(jiān)控目標(biāo)的距離， 選擇鏡 頭的焦距，鏡頭焦距f確定后，則由攝象機(jī)靶面決定了視野。(4) 光圈或通光量 鏡頭的通光量以鏡頭的

8、焦距和通光孔徑的比值來(lái)衡 量，以F為標(biāo)記，每個(gè)鏡頭上均標(biāo)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(xiàn)變化 程度來(lái)選擇用手動(dòng)光圈還是用白動(dòng)光圈鏡頭。3、變焦鏡頭(zoomlens )變焦鏡頭有手動(dòng)伸縮鏡頭和白動(dòng)伸縮鏡頭兩 大類(lèi)。伸縮鏡頭由于在一個(gè)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(biāo)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(6.036mm,F1.2)、8 倍(4.536mm,F1.6)、10 倍(8.080mm,F1.2)、12 倍(6.072mm,F1.2)、20倍(10200mm,F1.

9、2 等 檔次，并以電動(dòng)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(dòng)伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：白動(dòng)光圈、直流驅(qū)動(dòng)白動(dòng)光圈、電動(dòng)調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只 有電動(dòng)調(diào)整和預(yù)置兩種，電動(dòng)調(diào)整是由鏡頭 內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，而預(yù)置則是通 過(guò)鏡頭內(nèi)的電位計(jì)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(guò)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(xiàng)令用戶(hù)感興趣的則是快速聚焦功能， 它由測(cè)焦 系統(tǒng)與電動(dòng)變焦反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成。4、鏡頭與攝像機(jī)CCLR寸的關(guān)系1/2"鏡頭既可用于1/2"攝像機(jī)，也可

10、 用于1/3"攝像機(jī)，但視角會(huì)減少25溢右。1/3"鏡頭不能用于1/2"攝像機(jī)， 只能用于1/3”攝像機(jī)。5、不同種類(lèi)鏡頭的應(yīng)用范圍手動(dòng)、白動(dòng)光圈鏡頭的應(yīng)用范圍手動(dòng)光圈鏡頭是的最簡(jiǎn)單的鏡頭，適用于光照條件相對(duì)穩(wěn)定的條件下，手動(dòng)光圈由數(shù)片金屬薄片構(gòu)成。光通量靠鏡頭外徑上的一個(gè)環(huán)調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)此圈可使光圈收小或 放大。在照明條件變化大的環(huán)境中或不是用來(lái)監(jiān)視某 個(gè)固定目標(biāo)，應(yīng)采用白動(dòng)光圈鏡頭，比如在戶(hù)外或人工照明經(jīng)常開(kāi)關(guān)的地 方，白動(dòng)光圈鏡頭的光圈的動(dòng)作由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)受控于攝像機(jī)的視頻信號(hào)。手動(dòng)光圈鏡頭和白動(dòng)光圈鏡頭又有定焦距 （光圈）鏡頭白動(dòng)光圈鏡頭 和電動(dòng)變焦距鏡頭之

11、分。？定焦距（光圈）鏡頭，一般與電子快門(mén)攝像機(jī)配套，適用于室內(nèi)監(jiān)視某個(gè) 固定目標(biāo)的場(chǎng)所作用。 定焦距鏡頭一般又分為長(zhǎng)焦距鏡頭，中焦距鏡頭和 短焦距鏡頭。中焦距鏡頭是焦距與成像尺寸相近的鏡頭；焦距小于成像尺 寸的稱(chēng)為短距鏡頭，短焦距鏡頭又稱(chēng)廣角鏡頭，該鏡頭的焦距通常是28mm 以下的鏡頭，短焦距鏡頭主要用于環(huán)境照明條件差，監(jiān)視范圍要求寬的場(chǎng) 合，焦距大于成像尺寸的稱(chēng)為長(zhǎng)焦距鏡頭， 長(zhǎng)焦距鏡頭 又稱(chēng)望遠(yuǎn)鏡頭，這 類(lèi)鏡頭的焦距一般在150mnmZ上，主要用于監(jiān)視較遠(yuǎn)處的景物。手動(dòng)光圈鏡頭，可與電子快門(mén)攝像機(jī)配套，在各種光線(xiàn)下均可使用。白動(dòng)光圈鏡頭，（ED可與任何CCDg像機(jī)配套，在各種光線(xiàn)下均可使用

12、， 特別用于被監(jiān)視表面亮度變化大、范圍較大的場(chǎng)所。為了避免引起光暈現(xiàn) 象和燒壞靶面，一般都配白動(dòng)光圈鏡頭。電動(dòng)變焦距鏡頭，可與任何CCLM像機(jī)配套，在各種光線(xiàn)下均可使用，變 焦距鏡頭是通過(guò)遙控裝置來(lái)進(jìn)行光對(duì)焦，光圈開(kāi)度，改變焦距大小的。6、鏡頭的主要性能指標(biāo)有以下幾個(gè)：1焦距：焦距的大小決定著視場(chǎng)角的大小，焦距數(shù)值小，視場(chǎng)角大，所觀 察的范圍也大，但距離遠(yuǎn)的物體分辨不很清楚；焦距數(shù)值大，視場(chǎng)角小，觀察范圍小，只要焦 距選擇合適，即便距離很遠(yuǎn)的物體也可以看得清清楚 楚。由于焦距和視場(chǎng)角是對(duì)應(yīng)的，一個(gè)確定的焦距就意味著一個(gè)確定的視場(chǎng)角，所以在選擇鏡頭焦距時(shí)，應(yīng) 該充分考慮是觀測(cè)細(xì)節(jié)重要，還是 有一

13、個(gè)大的觀測(cè)范圍重要，如果要看細(xì)節(jié)，就選擇長(zhǎng)焦距鏡頭；如果看近 距離大場(chǎng)面，就選擇小焦距的廣角鏡頭。? 2光闌系數(shù)：即光通量，用F表示，以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值 來(lái)衡量。每個(gè)鏡頭上都標(biāo)有最大F值，例如6mm/F1.4代表最大孔徑為4.29 毫米。光 通量與F值的平方成反比關(guān)系，F(xiàn)值越小，光通量越大。鏡頭上 光圈指數(shù)序列的標(biāo)值為1.4 , 2, 2.8 , 4, 5.6 , 8, 11, 16, 22等，其規(guī)律 是前一 個(gè)標(biāo)值時(shí)的曝光量正好是后一個(gè)標(biāo)值對(duì)應(yīng)曝光量的2倍。也就是說(shuō)鏡頭的通光孔徑分別是 1/1.4 , 1/2 , 1/2.8 , 1/4 , 1/5.6 , 1/8 , 1/11

14、, 1/16 ,1/22,前一數(shù)值是后一數(shù)值的根號(hào) 2倍，因此光圈指數(shù)越小，則通 光孔徑越大，成像靶面上的照度也就越大。另外鏡頭的光圈還有手動(dòng)(MANUAL IRIS和白動(dòng)光圈(AUTO IRIS)之分。配合攝像頭使用，手動(dòng) 光圈適合亮度變化不大的場(chǎng)合，它的進(jìn)光量通過(guò)鏡頭上的光圈環(huán)調(diào)節(jié)，一 次性調(diào)整合適為止。白動(dòng)光圈鏡頭會(huì)隨著光線(xiàn)的變 化而白動(dòng)調(diào)整，用于室 外、入口等光線(xiàn)變化大且頻繁的場(chǎng)合。? 3白動(dòng)光圈鏡頭：白動(dòng)光圈鏡頭目前分為兩類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為視頻( VIDEO 驅(qū)動(dòng)型，鏡頭本身包含放大器電路，用以將攝像頭傳來(lái)的視頻幅度信號(hào)轉(zhuǎn) 換成對(duì)光圈馬達(dá) 的控制。另一類(lèi)稱(chēng)為直流(DC驅(qū)動(dòng)型，利用攝像頭上的

15、 直流電壓來(lái)直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計(jì)式光圈馬達(dá)，要求攝像 頭內(nèi)有放大器電路。對(duì)于各類(lèi)白動(dòng)光圈鏡頭，通常還有兩項(xiàng)可調(diào)整旋鈕， 一是AL瀏節(jié)（測(cè)光調(diào)節(jié)），有以峰值測(cè)光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)光條件平均測(cè)光兩 種選擇，一般取平均測(cè)光檔；另一個(gè)是 LEVEL調(diào)節(jié)（靈敏度），可將輸出 圖像變得明亮或者暗淡。? 4變倍鏡頭：變倍鏡頭分為手動(dòng)（MANUALOOILENS和電動(dòng)（AUTCZOOM LENS兩種，手動(dòng)變倍鏡頭一般用于科研項(xiàng)目而不用在閉路監(jiān)視系統(tǒng)中。在監(jiān)控很大的場(chǎng)面時(shí)，攝像頭通常要配合電動(dòng)鏡頭和云臺(tái)使用。電動(dòng)鏡頭 的好處是變焦 范圍大，既可以看大范圍的情況，也可以聚焦某個(gè)細(xì)節(jié)，再 加上云臺(tái)可以上下左

16、右的轉(zhuǎn)動(dòng)，可視范圍就非常大了。電動(dòng)鏡頭有6倍、10倍、15倍、20倍等多種 倍率，如果再知道基準(zhǔn)焦距，就可以確定鏡頭 焦距的可變范圍。例如一個(gè)6倍電動(dòng)鏡頭，基準(zhǔn)焦距為8.5毫米，那么其 變焦范圍就是8.5到51毫米連續(xù)可調(diào)，視場(chǎng)角為31.3到5.5度。電動(dòng)鏡 頭的控制電壓一般是直流 8V16V最大電流為30毫安。所以在選控制器 時(shí)，要充分考慮傳輸線(xiàn)纜長(zhǎng)度，如果距離太 遠(yuǎn)，線(xiàn)路產(chǎn)生的電壓下降會(huì)導(dǎo) 致鏡頭無(wú)法控制，必須提高輸入控制電壓或更換視頻矩陣主機(jī)配合解碼器 控制。7、焦距的計(jì)算：1公式計(jì)算法：視場(chǎng)和焦距的計(jì)算 視場(chǎng)系指被攝取物體的大小，視場(chǎng)的大 小是以鏡頭至被攝取物體距離，鏡頭焦頭及所要求的

17、成像大小確定的。1、 鏡頭的焦距，視場(chǎng)大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計(jì)算如下；f=wL/W2、f=hL/h f ;鏡頭焦距w :圖象的寬度（被攝物體在ccd靶面上成象寬 度）W:被攝物體寬度L :被攝物體至鏡頭的距離 h :圖象高度（被攝 物體在ccd靶面上成像高度）視場(chǎng)（攝取場(chǎng)景）高度 H :被攝物體的高度ccd靶面規(guī)格尺寸：?jiǎn)挝籱m規(guī)格 規(guī)格1/3" 1/2" 2/3" 1" W 4.8 6.48.8 12.7 H 3.6 4.8 6.6 9.6由于攝像機(jī)畫(huà)面寬度和高度與電視接收機(jī)畫(huà)面寬度和高度一樣，其比例均為 4:3,當(dāng)L不變，H或W增大時(shí)，f變

18、小，當(dāng)H或"變，L增大時(shí)，f增大。2視場(chǎng)角的計(jì)算 如果知道了水平 或垂直視場(chǎng)角便可按公式計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)寬度和高度。水平視場(chǎng)角β（水平觀看的角度）β=2tg-1= 垂直視場(chǎng)角q （垂直觀看的角度）q=2tg-1=式中w H、f同上 水平視場(chǎng)角與垂直視場(chǎng)角的關(guān)系如下：q=或=q表2中列出了不同尺寸攝像層和不同焦距 f時(shí)的水平視場(chǎng)角b的值， 如果知道了水平或垂直場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視 場(chǎng)高度 H和視場(chǎng)寬度 W. H=2Ltg、W=2Ltg例如；攝像機(jī)的攝像管為 17mm（2/3in）,鏡頭焦距f為12mm從表2中查得水平視場(chǎng)角為40 C而鏡頭 與被攝取物體的距離為2m ,試求視場(chǎng)的寬度 w。 W=2Ltg=2×2tg=1.46m 貝U H=W=×1.46=1.059mi（距 f 越和長(zhǎng)，視 場(chǎng)角越小，監(jiān)視的目標(biāo)也就小。圖解法 如前所示，攝像機(jī)鏡頭的視場(chǎng)由寬（W。高（H和與攝像機(jī)的距離（L）決定，一旦決定了攝像機(jī)要監(jiān)視 的景物，正確地選擇鏡頭的焦距就由來(lái) 3個(gè)因素決定；*.欲監(jiān)視景物的尺