摄像机镜头参数全解

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1、1、镜头的分类按外形功能分 按尺寸大小分 按光圈分 按变焦类型分 按焦距长矩分 球面镜头 1 25mm 自动光圈 电动变焦 长焦距镜头 非球面镜头 1/2 3mm 手动光圈 手动变焦 标准镜头 针孔镜头 1/3 8.5mm 固定光圈 固定焦距 广角镜头 鱼眼镜头 2/3 17mm(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

2、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 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 12 英寸时，镜头应选 12 英寸。 摄象机的 CCD 靶面大小为 13 英寸时，镜头应选13 英寸。 摄象机的 CCD 靶面大小为 14 英寸时，镜头应选 14 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

3、)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

4、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。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，它们是： 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）以镜头的视场大小分

5、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-focuslens）：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

6、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。(5) 从镜头焦距上分 短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的 视野。中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视CCD的尺寸而定。长焦距 镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。变焦 距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。2、选择镜头的技术依据(1)镜头的成像尺寸应与摄象机CCD靶面尺寸相一致，如前所述，有1 英寸、23英寸、12 英寸、13英寸、14 英寸、15英寸等规格。(2) 镜头的分辨率 描述镜头成像质量的内在指标是

7、镜头的光学传递函数 与畸变，但对拥护而言，需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率，以每毫米 能够分辨的黑白条纹数为计量单位，计 算公式为：镜头分辨率N=180/ 画幅格式的高度。由于摄象机CCD靶面大小已经标准化，如1/2英寸摄象 机，其靶面为宽6.4mm*高4.8mm， 1/3英寸摄象机为宽4.8mm*高3.6mm。因此对1 / 2英寸格式的CCD靶面，镜头的最低分辨率应为38对线/ mm， 对1/ 3 英寸格式摄象机，镜头 的分辨率应大于50对线，摄象机的靶面越 小，对镜头的分辨率越高。(3) 镜头焦距与视野角度 首先根据摄象机到被监控目标的距离，选择镜 头的焦距，镜头焦距f确定后，则由摄象机靶

8、面决定了视野。4)光圈或通光量 镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡 量，以 F 为标记，每个镜头上均标有其最大的 F 值，通光量与 F 值的平方 成反比关系，F值越小，则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化 程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。3、变焦镜头(zoom lens)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( 6.036mm,F1.2 ) 、 8 倍( 4.536mm,F1.6)、 10 倍(8.080mm,F1.

9、2)、12 倍(6.072mm,F1.2)、20 倍(10200mm,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。4、镜头与摄像

10、机 CCD 尺寸的关系 1/2镜头既可用于 1/2摄像机，也可 用于 1/3摄像机，但视角会减少 25%左右。 1/3镜头不能用于 1/2摄像机， 只能用于 1/3摄像机。5、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

11、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

12、，（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。6、镜头的主要性能指标有以下几个：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

13、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

14、.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

15、度信号转 换成对光圈马达 的控制。另一类称为直流0C)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

16、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8V16V，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。7 、焦

17、距的计算：1公式计算法：视场和焦距的计算 视场系指被摄取物体的大小，视场的大 小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的。1、镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下；f=wL/W 2、f二hL/h f；镜头焦距w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽 度）W：被摄物体宽度L：被摄物体至镜头的距离h：图象高度（被摄 物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度H被摄物体的高度ccd 靶面规格尺寸： 单位 mm 规格 规格 1/3 1/2 2/3 1 W 4.8 6.4 8.8 12.7 H 3.6 4.8 6.6 9.6 由于摄像机画面宽度和高度与电视接

18、收 机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3，当L不变，H或W增大时，f变 小，当H或W不变，L增大时，f增大。2视场角的计算 如果知道了水平 或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。 水平视场角β（水 平观看的角度）β=2tg-1二垂直视场角q （垂直观看的角度）q=2tg-1= 式中 w、H、f 同上 水平视场角与垂直视场角的关系如下： q= 或二q表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值， 如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视 场高度 H 和视场宽度 W. H=2Ltg、W=2Ltg 例如；摄像机的摄像管为 17mm（2

19、/3in）,镜头焦距f为12mm,从表2中查得水平视场角为40C而镜头 与 被 摄 取 物 体 的 距 离 为 2m ， 试 求 视 场 的 宽 度 w 。 W=2Ltg=2×2tg=1.46m 则 H=W二×1.46=1.059m 焦距 f 越和长，视 场角越小，监视的目标也就小。 图解法 如前所示，摄像机镜头的视场由 宽（W）。高（H）和与摄像机的距离（L）决定，一旦决定了摄像机要监视 的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定； *.欲监视景物的尺 寸 *.摄像机与景物的距离 *.摄像机成像器的尺士：1/3、1/2、2/3或 1。 图解选择镜头步骤： 所需的视场与

20、镜头的焦距有一个简单的关系。 利用这个关系可选择适当的镜头。 估计或实测视场的最大宽度；估计或实 测量摄像机与被摄景物间的距离；使用1/3镜头时使用图2，使用1/2镜 头时使用图3，使用2/3镜头时使用图 4，使用1 镜头时使用图5。具体 方法：在以W和L为座标轴的图示2-5中，查出应选用的镜头焦距。为确 保景物完全包含在视场之中，应选用座标交点上，面那 条线指示的数值。 例如：视场宽50m,距离40m,使用1/3格式的镜头，在座标图中的交点比 代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的 视场。而用2.8mm的镜头则可以完全覆盖视场。f二vD/V或f二hD/H其 中， f 代表焦距， v 代表 CCD 靶面垂直高度， V 代表被观测物体高度， h 代 表 CCD 靶面水平宽度， H 代表被观测物体宽度。 举例：假设用 1/2CCD 摄像头观测，被测物体宽 440 毫米，高 330 毫米，镜头焦点距物体 2500 毫米。由公式可以算出： 焦距f=6.4X2500/440 36毫米 或焦距 f=4.8X2500/33036毫米 当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头 是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值 小的，这样视角还会大一些。