二、摄像机镜头培训知识

二、镜头培训知识----镜头1

1.镜头的种类(根据应用场合分类)
· 广角镜头：视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。
· 标准镜头：视角30度左右，使用范围较广。
· 长焦镜头：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。
· 变焦镜头：镜头焦距连续可变，焦距可以从广角变到长焦，焦距越长成像越大。
· 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。

2.被摄物体的大小、距离与焦距的关系
设被摄物体的高度和宽度分别为H、W，被摄物体与镜头间的距离为D，镜头的焦距为f。靶面成像的高度和宽度分别为h、w，则计算公式如下： f=h×D/H f=w×D/W
根据上述公式，也可以很容易地计算出视场角，下表为靶面尺寸和成像大小对照表靶面规格 1" 2/3" 1/2" 1/3" h 9.6mm 6.6mm 4.8mm 3.6mm w 12.8mm 8.8mm 6.4mm 4.8mm

3.相对孔径
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，镜头实际的有效孔径为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平方成正比，一般习惯上用F=f/D，即相对光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。
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4.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。
· 有光圈：镜头光圈的大小可以调节。根据环境光照的变化，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。
常用的变焦镜头为六倍、十倍变焦。
三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。
二可变镜头：可调焦距、调聚焦、自动光圈。

剖布机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：
A)　被摄物体的大小
B)　被摄物体的细节尺寸
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

注释：
变焦镜头--焦平面的位置固定，而焦路可连续调节的光学系统。变焦是通过移动镜头内部的镜片，改变它们之间的相对位置而实现的。这样就可以在一定范围内改变镜头的焦距长度和视角。

焦距--透镜中心或其第二主平面到图像聚集点处的距离。单位一般为毫米或英寸。

光圈--位于摄像机镜头内部分的、可以调节的光学机械性阑也，可用来控制通过镜头的光线的多少。

自动光圈--镜头内的隔膜装置，可根据电视摄像机传来的视频信号自行调节，以适应光照强度的变化。光圈隔膜通过打开或关闭光圈来控制通过镜头传送的光线。典型的补偿范围是10000-1到300000-1。

二、镜头培训知识----镜头2

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镜头是摄像机的眼睛，正确选择镜头以及良好的安装与调整是清晰成像的第一步。当前，1／3"镜头是应用的主流，自动光圈镜头销售量最多，变焦镜头是应用发展的趋势。

1)应依据摄像机到被监视目标的距离，来选择定焦镜头(Fixed Focal Lens)的焦距。
从焦距上区分有短焦距广角镜头、中焦距标准镜头、长焦距远镜头。镜头焦距通常用值来表示，镜头光圈一般用F表示，F取值以镜头的焦距／和通光孔径d的比值来衡量，F=f/d，每个镜头上均标有其最大的F值。

2)摄像机的镜头规格应与摄像机CCD靶面尺寸(1／2"为6.4hX4.8υ、1／3"为4.8hX3.6υ、1／4"为3.2hX2.4υ)相对应。如果镜头尺寸与摄像机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。

3)摄像机的水平视觉度数及垂直视觉度数与摄像机CCD靶面尺寸hXυ及镜头焦距f之间有如下关系：水平视觉度数=2arctan (h／2f)；
垂直视觉度数=2arctan (υ/2f)。

4)镜头有自动光圈(auto iris)和手动光圈(manual iris)之分。自动光圈用于被照物光线变化较多场合，手动光圈用于被照物光线稳定之处。

自动光圈镜头有二种驱动方式：
一类为视频输入型Video driver(with Amp)，它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制，

另一类称为DC输入型(DC driverno Amp)，它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放大器电路。二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。

5)镜头安装有C型和CS型两种，C型安装的镜头在CCD摄像机与镜头间多了5mm 调整光圈值的环。C型安装的摄像机可用CS型镜头，但CS安装的摄像机不能使用C型镜头。Philips公司推出革命性的Wizard镜头安装向导，保证镜头与摄像机的完全兼容，这使得在任何环境下都可得到最优图像。

6)变焦镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小。典型的光学放大规格有诸如6～20倍等不同档次，并以电动缩放镜头(Zoom Lens)应用最普遍。按变焦镜头参数可调整的项目划分有：
·三可变镜头——光圈、聚焦、焦距均需人为调节。
·二可变镜头——通常是自动光圈镜头，而聚焦和焦距需人为调节。
·单可变镜头——一般是自动光圈和自动聚焦的镜头，而焦距需人为调节。

7)缩放/变焦镜头(Vari Focal Lens)是变焦镜头配合缩放镜头功能，焦距连续可变，可将远距离物体放大，又可提供一个宽广视景，使监视宽度增加。日本Kowa公司提供从1.6～3.4mm的宽角度镜头到15.0—300mm的远距镜头。

8)除传统的球面镜头外，新一代的是非球面镜头(Aspherical Lens)，镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，并且在设计时就考虑到了镜头的相差、差、球差等校正因素，通常一片非球面镜片就能达到多个球面镜片矫正像差的效果，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、彩还原更为准确、镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也相应缩小。非球面镜头具有变倍高、物距短、光圈大的特点。变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，因此应用领域日渐宽广。日本AVENIA的非球面镜头产品SSV0770，近摄距离可到30cm，光圈值也可到F1.6，变焦范围可从7.0～70mm，变倍率高达十倍，可用于电视监控等领域。

二、镜头培训知识----什么是变焦镜头？

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变焦镜头也是镜头的一种类型,它可以在不更换镜头的情况下改变焦距.变焦镜头具有可以变化的焦距.比如,一只80-200mm的变焦镜头,通常只需转动镜头筒就可以获得80-200mm之间的任意焦距.由于产生这种多功能性所必需的复杂光学系统,给变焦镜头带来了以下三个基本问题:

1. 价格昂贵;
2. 体积大;
3. 在任何确定的焦距下,其成像往往都不如最好的定焦镜头成像清晰.

姑且不谈这些与生俱来的缺陷,当今的光学工业运用计算机进行镜头设计,已经制造出了很多非常优秀的变焦镜头.不少变焦镜头的成像已经非常清晰,而且体积也已相当小巧,只是价格仍然很贵.

使用变焦镜头进行聚焦时,最好考虑首先将影像调至最大处进行聚焦;也就是说,使用镜头的最长焦距端聚焦.然后,再把焦距变小到拍摄时所期望的焦距上.在此过程中,所有焦距上的影像始终保持清晰.运用这种技术,由于是在尽可能最大的影像下聚焦,所以能够更容易地观察到影像细节是否清晰,因此也是最为精确的聚焦方法.

注意,有些变焦镜头需要转动两个单独的控制环,一个环控制聚焦,另一个环控制焦距.这种结构布局的优点是一旦完成了聚焦,不会因调整焦距而意外地改变了焦点.

其他的变焦镜头只需要移动一个控制环,转动它进行聚焦,前后滑动它即可改变焦距.这种单环变焦镜头对于操作来讲往往更快捷和更方便,但通常也更贵一些.需要注意,改变焦距时,不要失去清晰的焦点.
怎么会失去了焦点呢?当你的推拉控制环以改变焦距时,往往会无意中转动了控制环.因此,对于单环变焦镜头,在影像最大处完成聚焦以后,推拉控制环改变焦距时一定要格外小心,使其保持前后直线运动.否则,就会失去清晰的焦点。

二、镜头培训知识----变焦镜头

变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小，所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有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）等档次，并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数，除光学放大外还可施以电子数码放大。

在电动伸缩镜头中，光圈的调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍的调整，则只有电动调整和预置两种，电动调整是由镜头内的马达驱动，而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位，这样可以免除成像必须逐次调整的过程，可精确与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中，大部分采用带预置位的伸缩镜头。

另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能，它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。

二、镜头培训知识----镜头的分类

（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。
ＣＳ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。

变径套　（２）以摄象机镜头规格分类
abs-220 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。
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。
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。

　（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，此时可以调节ＡＬＣ来变换画面。

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。

（４）以镜头的焦距（视场大小）分类
标准镜头：视角３０度左右，在１／２英寸ＣＣＤ摄象机中，标准镜头焦距定为１２mm，在１／３英寸ＣＣＤ摄象机中，标准镜头焦距定为８mm。

广角镜头：视角９０度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。
远摄镜头：视角２０度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。

变倍镜头（zoom lens）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。

可变焦点镜头（vari-focus lens）：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。
针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。

二、镜头培训知识----镜头的相对孔径

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。

二、镜头培训知识----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。

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。

常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。

三可变和二可变镜头

三可变镜头：可调焦距、调聚焦、调光圈。

二可变镜头：可调焦调、调聚焦、自动光圈。

二、镜头培训知识----C型镜头和CS型镜头的区别

镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。C型安装接口指从镜头安装基准面到焦点的距离为17.526mm，而CS型接口的镜头安装基准面到焦点距离为12.5mm。

因此将C型镜头安装到CS接口摄像机时需要加装一个5mm厚的接圈。

二、镜头培训知识----镜头的主要性能指标

1、焦距：焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。

2、光阑系数：即光通量，用F 表示，以镜头焦距f 和通光孔径D 的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为4.29 毫米。光通量与F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2 倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越
大。另外镜头的光圈还有手动（MANUAL IRIS）和自动光圈（AUTO IRIS）之分。配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，用于室外、入口等光线变化大且频繁的场合。

3、自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频（VIDEO）驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流（DC）驱动型，利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是ALC 调节（测光调节），有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，一般取平均测光档；另一个是LEVEL 调节（灵敏度），可将输出图像变得明亮或者暗淡。

4、变倍镜头：变倍镜头分为手动（MANUAL ZOOM LENS）和电动（AUTO ZOOM LENS）两种，手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节，再加上云台可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。

电动镜头有6 倍、10 倍、15 倍、20 倍等多种倍率，如果再知道基准焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6 倍电动镜头，基准焦距为8.5 毫米，那么其变焦范围就是8.5 到51 毫米连续可调，视场角为31.3到5.5 度。电动镜头的控制电压一般是直流8V~16V，最大电流为30 毫安。所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如果距离太远，线路产生的电压下降会导致镜头无法控制，必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。

二、镜头培训知识----不同种类镜头的应用范围

手动、自动光圈镜头的应用范围
手动光圈镜头是的最简单的镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下，手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的一个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。

在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距（光圈）镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。

定焦距（光圈）镜头，一般与电子快门摄像机配套，适用于室内监视某个固定目标的场所作用。定焦距镜头一般又分为长焦距镜头，中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头；焦距小于成像尺寸的称为短距镜头，短焦距镜头又称广角镜头，该镜头的焦距通常是28mm 以下的镜头，短焦距镜头主要用于环境照明条件差，监视范围要求宽的场合，焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头，长焦距镜头又称望远镜头，这类镜头的焦距一般在150mm 以上，主要用于监视较远处的景物。

手动光圈镜头，可与电子快门摄像机配套，在各种光线下均可使用。

自动光圈镜头，（EF）可与任何CCD 摄像机配套，在各种光线下均可使用，特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶面，一般都配自动光圈镜头。

电动变焦距镜头，可与任何CCD 摄像机配套，在各种光线下均可使用，变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦，光圈开度，改变焦距大小的。

本文发布于:2024-09-22 01:50:00，感谢您对本站的认可！

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