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攝像機(jī)鏡頭基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)分享

時間：2022-04-27 23:18:51 數(shù)碼

　　導(dǎo)語：攝像機(jī)鏡頭基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)分享。攝像機(jī)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(yùn)輸，注意要把攝像設(shè)備放在汽車的前部，以盡量減少機(jī)器的震動。攝像機(jī)：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(jìn)行傳送。

　　攝像機(jī)鏡頭基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(dá)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(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。主要用于光源恒定或攝像機(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(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(xì)節(jié)尺寸

　　C)物距

　　D)焦距

　　E)CCD 攝像機(jī)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(dāng)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(jī)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(diǎn)的光線變化適應(yīng)性較強(qiáng)，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(jī)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(dá)，另兩根控制線通過鏡頭內(nèi)的光感應(yīng)點(diǎn)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(jī)馬達(dá)。目前市場上大多黑白或彩色攝像機(jī)可以兼容二種自動光圈鏡頭鏡頭。但當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)在室外時，應(yīng)采用帶自動光圈的鏡頭，因?yàn)槭彝獾墓饩€的動態(tài)范圍變化較大，夏日陽光下環(huán)境照度達(dá)50000Lx-100000Lx;夜間路燈時僅為10Lx，變化幅度相當(dāng)大。在這種情況下攝像機(jī)無論是否具有自動調(diào)整靈敏度功能即通過攝像機(jī)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(dá)到控制圖像效果的作用。

　　7、詳細(xì)選擇說明

　　攝像機(jī)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(biāo))優(yōu)劣直接影響攝像機(jī)的整機(jī)指標(biāo)，因此，攝像機(jī)鏡頭的選擇是否恰當(dāng)既關(guān)系到系統(tǒng)質(zhì)量，又關(guān)系到工程造價。

　　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(jì)人員和施工人員都要經(jīng)常與鏡頭打交道：設(shè)計(jì)人員要根據(jù)物距、成像大小計(jì)算鏡頭焦距，施工人員經(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

　　(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(jì)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(shí)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(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。

　　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(shí)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(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。

　　(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(jì)量單位，計(jì)算公式為：鏡頭分辨率N=180/畫幅格式的高度。由于攝象機(jī)CCD靶面大小已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如1/2英寸攝象機(jī)，其靶面為6.4mm*4.8mm，1/3英寸攝象機(jī)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(jī)，鏡頭的分辨率應(yīng)大于50對線，攝象機(jī)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(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(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(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(6.0~36mm,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(dá)驅(qū)動，而預(yù)置則是通過鏡頭內(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)。

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