摄像机镜头基础知识（一）

281570786

1．镜头的种类（根据应用场合分类）
( I2 @9 G8 D0 n广角镜头：视角90 度以上，观察范围较大近处图像有变形。 松下公司有WV-LA2R8C3、WV-LA210。
标准镜头：视角30 度左右，使用范围较广。松下公司有WV-LA9C3B。
+ _" w) `1 S8 d' o8 D长焦镜头：视角20 度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。松下公司有WV-LA18A、WV-LZ62/8 等。
6 I- f! @/ J8 m变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长则成像越大。松下公司型号有WV-LZ61/10、WV-LZ61/15 等。
针孔镜头：用于隐蔽观察，经常被安装在如天花板或墙壁等地方。
/ t! ?  J1 a! E1 z8 B! ~2．被摄物体的大小、距离与焦距的关系
; L9 d8 v6 d- j, d假设被摄物体的宽度和高度分别为W.H,被摄物体与镜头间的距离为L，镜头的焦距为F。
3 {; @9 }0 m$ b3．相对孔径
, m3 f# U. H& k* f6 G7 ?为了控制通过镜头的光通量的大小，在镜头的后部均设置了光圈。假定光圈的有效孔径为d，由于光线折射的关系，镜光实际有效的有效孔径为D，比d 大，D 与焦距f 之比定义为相对孔径A，即A=D/f，镜头的相对孔径决定被摄像的照度，像的照度与镜头的相对孔径的倒数来表示镜头光圈的大小。F 值越小，光圈越大，到达CCD 芯片的光通量就越大。所以在焦距f 相同的情况下，F 值越小，表示镜头越好。
, r+ I$ R0 j  O- k4．镜头的焦距
1）定焦距：焦距固定不变，可分为有光圈和无光圈两种。
, [. b- ?8 O1 B, K1 F' x有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境江照的变化，应相应调节光圈的大小。光圈的大小可以通过手动或自动调节，人为手工调节光圈的，称为手动光圈。镜头自带微型电机自动调整光圈的，称为自动光圈。
无光圈：即定光圈，其通光量是固定不变的。主要用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。
2）变焦距：焦距可以根据需要进行调整，使被摄物体的图像放大或缩小。
) X6 b/ b7 L" Z常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。
* }# R) m0 R4 W! j" y三可变和二可变镜头
( ^7 z: V1 s- b& F+ F, l* {' H0 m% x三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。
# a2 }9 v2 c% `9 F+ M; f6 M8 S( B二可变镜头：可调焦调、调聚焦、自动光圈。
5．选配镜头原则
为了获得预期的摄像效果，在选配镜头时，应着重注意六个基本要素：
8 t& g7 f1 f2 ?& m/ D4 J4 ]A）被摄物体的大小
B）被摄物体的细节尺寸
9 J5 |5 l: [* [0 o9 [. \C）物距
D）焦距
E）CCD 摄像机靶面的尺寸
F）镜头及摄像系统的分辨率
0 L' u; [7 \5 {" _9 R0 ~" f操作步骤：
$ k  i: Y( a* J' v* 移开镜头防尖装置，连接上镜头。
* 如果使用CS 镜头，请降下C 圈（5mm），然后锁住CS 镜头装置。
* C 型镜头可直接安装使用。
8 U; n) B/ h2 i2 j  T! }7 X* 连接视频输出（BNC）至监视器或其它设备。
* 插上DC12V 电源/AC220V
' n, |3 e/ `! L( m* 检查LED 是否亮。
2 J% T) y2 d, v* 当图像一旦模糊时，请调整镜头焦距。
9 n, j9 f: e+ o- a* o! g/ U+ y6、镜头的选择
镜头光圈分手动和自动两种。以往由于摄像机的使用在室外或其它特殊场合等缘故，所以较多选用自动光圈镜头。
+ f' q8 Q5 N. X; t虽然自动光圈镜头对监控点的光线变化适应性较强，但其价格也明显高于相同焦距的手动定焦镜头。而现在大多数的摄像机都有电子快门，室内的光源也较为稳定，因此，建议在室内情况下，采用手动光圈镜头即可；现在市场上用的自动光圈镜头分为二大类：a.电源驱动自动光圈镜头；b.视频驱动自动光圈镜头。电源驱动自动光圈镜头是通过四根线控制镜头的，其中两根为DC12V 电源来驱动镜头中的马达，另两根控制线通过镜头内的光感应点感应外部光源的照度来控制光圈的大小；视频驱动自动光圈镜头则是通过三根线来控制镜头的，其中一根为视频触发信号来起动光圈，并控制光圈大小，另二根为DC12V 电源线驱动电机马达。目前市场上大多黑白或彩色摄像机可以兼容二种自动光圈镜头镜头。但当监控点在室外时，应采用带自动光圈的镜头，因为室外的光线的动态范围变化较大，夏日阳光下环境照度达50000Lx－100000Lx；夜间路灯时仅为10Lx，变化幅度相当大。在这种情况下摄像机无论是否具有自动调整灵敏度功能即通过摄像机本身的电子快门已不可能适应这么宽的照度范围，也就无法达到控制图像效果的作用。
7、详细选择说明
摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。
镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。 当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD 芯片与镜头基准面的距离（相当于调整人眼晶状体的位置），可以将模糊的图像变得清晰。
由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。

１、镜头的分类
" w2 ?( X8 r# B' r: i5 H; i（１）以镜头安装分类
所有的摄象机镜头均是螺纹口的，ＣＣＤ摄象机的镜头安装有两种工业标准，即Ｃ安装座和ＣＳ安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。
Ｃ安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。
5 `$ [: B% N6 PＣＳ安装座：特种Ｃ安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个Ｃ安装座镜头安装到一个ＣＳ安装座摄象机上时，则需要使用镜头转换器。
（２）以摄象机镜头规格分类
; A) G$ ?8 p/ g: @9 C9 O  a摄象机镜头规格应视摄象机的ＣＣＤ尺寸而定，两者应相对应。即
摄象机的ＣＣＤ靶面大小为１／２英寸时，镜头应选１／２英寸。
4 e7 C$ G: A4 N3 o3 U摄象机的ＣＣＤ靶面大小为１／３英寸时，镜头应选１／３英寸。
摄象机的ＣＣＤ靶面大小为１／４英寸时，镜头应选１／４英寸。
. u5 k5 ^4 G9 `& |' [4 {9 P如果镜头尺寸与摄象机ＣＣＤ靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。
4 p- W3 `% s& f! Q* K" E（３）以镜头光圈分类
镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分，配合摄象机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈，称为ＤＣ输入型。自动光圈镜头上的ＡＬＣ（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，ＡＬＣ已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波”现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节ＡＬＣ来变换画面。
2 \) |. P/ K) a0 w' k0 @- c另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用Ｆ表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：Ｆ＝f（焦距）／Ｄ（镜头实际有效口径），Ｆ值越小，则光圈越大。
采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。