監(jiān)控攝像機(jī)鏡頭的選擇和主要參數(shù)

1、監(jiān)控攝像機(jī)鏡頭的選擇和主要參數(shù)鏡頭相當(dāng)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(jī)和照相機(jī)的原理是一致的。當(dāng)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(dāng)圖像變得不清楚時,可以調(diào)整攝像頭的后焦點(diǎn),改變CCD芯片與鏡頭基準(zhǔn)面的距離(相當(dāng)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

2、工人員經(jīng)常進(jìn)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、鏡頭的分類按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按變焦類型分按焦距長矩分球面鏡頭1” 25mm 自動光圈電動變焦長焦距鏡頭非球面鏡頭 1/2” 3mm 手動光圈手動變焦標(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眼鏡頭 2/3” 17mm(1以鏡頭安裝分類: 所有的攝象機(jī)鏡頭均是螺紋口的,CCD攝象機(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,此時應(yīng)將攝象機(jī)前部的墊圈取下再安裝鏡

3、頭。其鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)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(jī)上時,則需要使用鏡頭轉(zhuǎn)換器。(2以攝象機(jī)鏡頭規(guī)格分類: 攝象機(jī)鏡頭規(guī)格應(yīng)視攝象機(jī)的CCD尺寸而定,兩者應(yīng)相對應(yīng)。即攝象機(jī)的CCD靶面大小為1/2英寸時,鏡頭應(yīng)選1/2英寸。攝象機(jī)的CCD靶面大小為1/3英寸時,鏡頭應(yīng)選1/3英寸。攝象機(jī)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(jī)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(diǎn)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(jī)使用,手

4、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(jī)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(jī)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(zhǔn)信號強(qiáng)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(biāo)時,明亮目標(biāo)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

5、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,它們是: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以鏡頭的視場大小分類 :標(biāo)準(zhǔn)鏡頭:視角30度左右,在1/2英寸CCD攝象機(jī)中,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm,在1/3英寸

6、CCD攝象機(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度以內(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:也稱為伸縮鏡頭,有手動變倍鏡頭和電動變倍鏡頭兩類?？勺兘裹c(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

7、。(5從鏡頭焦距上分短焦距鏡頭:因入射角較寬,可提供一個較寬廣的視野。中焦距鏡頭:標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,焦距的長度視CCD的尺寸而定。長焦距鏡頭:因入射角較狹窄,故僅能提供狹窄視景,適用于長距離監(jiān)視。變焦距鏡頭:通常為電動式,可作廣角、標(biāo)準(zhǔn)或遠(yuǎn)望等鏡頭使用。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)境光照的變化,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(jī)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。主要用光源恒定或攝像機(jī)自帶電子快門的情況。2 變焦距:焦距可以根據(jù)需要

8、進(jìn)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、十倍變焦。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)焦距、調(diào)聚焦、自動光圈。注釋:變焦鏡頭-焦平面的位置固定,而焦路可連續(xù)調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)。變焦是通過移動鏡頭內(nèi)部的鏡片,改變它們之間的相對位置而實現(xiàn)的。這樣就可以在一定范圍內(nèi)改變鏡頭的焦距長度和視角。焦距-透鏡中心或其第二主平面到圖像聚集點(diǎn)處的距離。單位一般為毫米或英寸。光圈-位于攝像機(jī)鏡頭內(nèi)部分的、可以調(diào)節(jié)的光學(xué)機(jī)械性闌也,可用來控制通過鏡頭的光線的多少。自動光圈-鏡頭內(nèi)的隔膜裝置,可根據(jù)電視攝像機(jī)傳來的視頻信號自行調(diào)節(jié),以適應(yīng)光照強(qiáng)度的變化。光圈隔膜通過打開或關(guān)閉光圈來控

9、制通過鏡頭傳送的光線。典型的補(bǔ)償范圍是10000-1到300000-1。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)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。(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焦距和通光孔徑的比值來衡量,以F為標(biāo)記,每個鏡頭上均標(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 l

10、ens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(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,F1.2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(dá)驅(qū)動,而預(yù)置則

11、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(jī)CCD尺寸的關(guān)系 1/2"鏡頭既可用于1/2"攝像機(jī),也可用于1/3"攝像機(jī),但視角會減少25%左右。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、不同種類鏡頭的應(yīng)用范圍* 手動、自動光圈鏡頭的應(yīng)用范圍手動光圈鏡頭是的最簡單的鏡頭,適用于光照條件相對穩(wěn)定的條件下,手動光圈由數(shù)片

12、金屬薄片構(gòu)成。光通量靠鏡頭外徑上的一個環(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)境中或不是用來監(jiān)視某個固定目標(biāo),應(yīng)采用自動光圈鏡頭,比如在戶外或人工照明經(jīng)常開關(guān)的地方,自動光圈鏡頭的光圈的動作由馬達(dá)驅(qū)動,馬達(dá)受控于攝像機(jī)的視頻信號。手動光圈鏡頭和自動光圈鏡頭又有定焦距(光圈鏡頭自動光圈鏡頭和電動變焦距鏡頭之分。* 定焦距(光圈鏡頭,一般與電子快門攝像機(jī)配套,適用于室內(nèi)監(jiān)視某個固定目標(biāo)的場所作用。定焦距鏡頭一般又分為長焦距鏡頭,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為短距鏡頭,短焦距鏡頭又稱廣角鏡頭,該鏡頭的焦距通常是28mm以下的鏡頭,

13、短焦距鏡頭主要用于環(huán)境照明條件差,監(jiān)視范圍要求寬的場合,焦距大于成像尺寸的稱為長焦距鏡頭,長焦距鏡頭又稱望遠(yuǎn)鏡頭,這類鏡頭的焦距一般在150mm以上,主要用于監(jiān)視較遠(yuǎn)處的景物。* 手動光圈鏡頭,可與電子快門攝像機(jī)配套,在各種光線下均可使用。*自動光圈鏡頭,(EF可與任何CCD攝像機(jī)配套,在各種光線下均可使用,特別用于被監(jiān)視表面亮度變化大、范圍較大的場所。為了避免引起光暈現(xiàn)象和燒壞靶面,一般都配自動光圈鏡頭。* 電動變焦距鏡頭,可與任何CCD攝像機(jī)配套,在各種光線下均可使用,變焦距鏡頭是通過遙控裝置來進(jìn)行光對焦,光圈開度,改變焦距大小的。6、鏡頭的主要性能指標(biāo)有以下幾個:( 1 焦距:焦距的大小

14、決定著視場角的大小,焦距數(shù)值小,視場角大,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。由于焦距和視場角是一一對應(yīng)的,一個確定的焦距就意味著一個確定的視場角,所以在選擇鏡頭焦距時,應(yīng)該充分考慮是觀測細(xì)節(jié)重要,還是有一個大的觀測范圍重要,如果要看細(xì)節(jié),就選擇長焦距鏡頭;如果看近距離大場面,就選擇小焦距的廣角鏡頭。( 3 自動光圈鏡頭:自動光圈鏡頭目前分為兩類:一類稱為視頻(VIDEO驅(qū)動型,鏡頭本身包含放大器電路,用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號轉(zhuǎn)換成對光圈馬達(dá)的控制。另一類稱為直流(DC驅(qū)動型,利用攝像頭上

15、的直流電壓來直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計式光圈馬達(dá),要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對于各類自動光圈鏡頭,通常還有兩項可調(diào)整旋鈕,一是ALC調(diào)節(jié)(測光調(diào)節(jié),有以峰值測光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)光條件平均測光兩種選擇,一般取平均測光檔;另一個是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(MANUAL ZOOM LENS和電動(AUTO ZOOM LENS兩種,手動變倍鏡頭一般用于科研項目而不用在閉路監(jiān)視系統(tǒng)中。在監(jiān)控很大的場面時,攝像頭通常要配合電動鏡頭和云臺使用。電動鏡頭的好處是變焦范圍大,鏡頭焦距搭配1/3" CCD 搭配1/4" CCD 二者差的異性2.8 mm 89.9°75.6°14.3°3.6 mm 75.7 °62.2°13.5°4 mm 69.9 &#