攝像機的定焦與變焦鏡頭

1、攝像機的定焦與變焦鏡頭鏡頭是攝像機的眼睛，正確選擇鏡頭以及良好的安裝與調(diào)整是清晰成像的第一步。當前，13"鏡頭是應用的主流，自動光圈鏡頭銷售量最多，變焦鏡頭是應用發(fā)展的趨勢。1)應依據(jù)攝像機到被監(jiān)視目標的距離，來選擇定焦鏡頭(Fixed Focal Lens)的焦距。 從焦距上區(qū)分有短焦距廣角鏡頭、中焦距標準鏡頭、長焦距遠鏡頭。鏡頭焦距通常用值來表示，鏡頭光圈一般用F表示，F(xiàn)取值以鏡頭的焦距和通光孔徑d的比值來衡量，F(xiàn)=f/d，每個鏡頭上均標有其最大的F值。2)攝像機的鏡頭規(guī)格應與攝像機CCD靶面尺寸(12"為6.4hX4.8、13"為4.8hX3.6、14&qu

2、ot;為3.2hX2.4)相對應。如果鏡頭尺寸與攝像機CCD靶面尺寸不一致時，觀察角度將不符合設計要求，或者發(fā)生畫面在焦點以外等問題。3)攝像機的水平視覺度數(shù)及垂直視覺度數(shù)與攝像機CCD靶面尺寸hX及鏡頭焦距f之間有如下關系：水平視覺度數(shù)=2arctan (h2f)；垂直視覺度數(shù)=2arctan (/2f)。4)鏡頭有自動光圈(auto iris)和手動光圈(manual iris)之分。自動光圈用于被照物光線變化較多場合，手動光圈用于被照物光線穩(wěn)定之處。自動光圈鏡頭有二種驅(qū)動方式：一類為視頻輸入型Video driver(with Amp)，它將一個視頻信號及電源從攝像機輸送到透鏡來控制鏡頭

3、上的光圈，這種視頻輸入型鏡頭內(nèi)包含有放大器電路，用以將攝像機傳來的視頻信號轉(zhuǎn)換成對光圈馬達的控制，另一類稱為DC輸入型(DC driverno Amp)，它利用攝像機上的直流電壓來直接控制光圈，這種鏡頭內(nèi)只包含電流計式光圈馬達，攝像機內(nèi)沒有放大器電路。二種驅(qū)動方式產(chǎn)品不具可互換性，但現(xiàn)已有通用型自動光圈鏡頭推出。5)鏡頭安裝有C型和CS型兩種，C型安裝的鏡頭在CCD攝像機與鏡頭間多了5mm調(diào)整光圈值的環(huán)。C型安裝的攝像機可用CS型鏡頭，但CS安裝的攝像機不能使用C型鏡頭。Philips公司推出革命性的Wizard鏡頭安裝向?qū)?，保證鏡頭與攝像機的完全兼容，這使得在任何環(huán)境下都可得到最優(yōu)圖像。6)

4、變焦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)控的目標放大或縮小。典型的光學放大規(guī)格有諸如620倍等不同檔次，并以電動縮放鏡頭(Zoom Lens)應用最普遍。按變焦鏡頭參數(shù)可調(diào)整的項目劃分有：三可變鏡頭光圈、聚焦、焦距均需人為調(diào)節(jié)。二可變鏡頭通常是自動光圈鏡頭，而聚焦和焦距需人為調(diào)節(jié)。單可變鏡頭一般是自動光圈和自動聚焦的鏡頭，而焦距需人為調(diào)節(jié)。7)縮放/變焦鏡頭(Vari Focal Lens)是變焦鏡頭配合縮放鏡頭功能，焦距連續(xù)可變，可將遠距離物體放大，又可提供一個寬廣視景，使監(jiān)視寬度增加。日本Kowa公司提供從1.63.4mm的寬角度鏡頭到15.0300mm的遠距

5、鏡頭。8)除傳統(tǒng)的球面鏡頭外，新一代的是非球面鏡頭(Aspherical Lens)，鏡片研磨的形狀為拋物線、二次曲線、三次曲線或高次曲線，并且在設計時就考慮到了鏡頭的相差、色差、球差等校正因素，通常一片非球面鏡片就能達到多個球面鏡片矯正像差的效果，因此可以減少鏡片的數(shù)量，使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準確、鏡頭內(nèi)的光線反射得以降低，鏡頭體積也相應縮小。非球面鏡頭具有變倍高、物距短、光圈大的特點。變倍高可以簡化鏡頭的種類，物距短可以應用在近距離攝像的場合，光圈大則可以適應光線較暗的場所，因此應用領域日漸寬廣。日本AVENIA的非球面鏡頭產(chǎn)品SSV0770，近攝距離可到30cm，光

6、圈值也可到F1.6，變焦范圍可從7.070mm，變倍率高達十倍，可用于電視監(jiān)控等領域。大量供應CCD歡迎索取報價QQ：10426061 tel頭監(jiān)控范圍的計算公式在電視監(jiān)控系統(tǒng)中如何根據(jù)現(xiàn)場被監(jiān)視環(huán)境，正確選用監(jiān)控攝像機鏡頭是非常重要的，因為它直接影響到系統(tǒng)組成后在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視面畫的效果能否滿足系統(tǒng)的設計要求(就畫面范圍或圖像細節(jié)而言)，所以正確的選用監(jiān)控攝像機鏡頭可以使系統(tǒng)得到最優(yōu)化設計并可獲得良好的監(jiān)視效果。監(jiān)控攝像機鏡頭就光圈而言可分為手動光圈鏡頭及自動光圈鏡頭兩種，就焦距而言又可分為定焦鏡頭及變焦鏡頭兩種,下面就以使用環(huán)境的不同談如何正確選用

7、監(jiān)控攝像機鏡頭。1、手動、自動光圈鏡頭的選用手動、自動光圈鏡頭的選用取決于使用環(huán)境的照度是否恒定,對于在環(huán)境照度恒定的情況下，如電梯轎箱內(nèi)、封閉走廊里、無陽光直射的房間內(nèi)，均可選用手動光圈鏡頭，這樣可在系統(tǒng)初裝調(diào)試中根據(jù)環(huán)境的實際照度，一次性整定鏡頭光圈大小，獲得滿意亮度畫面即可。對于環(huán)境照度處于經(jīng)常變化的情況，如隨日照時間而照度變化較大的門廳、窗口及大堂內(nèi)等，均需選用自動光圈鏡頭(必須配以帶有自動光圈鏡頭插座的監(jiān)控攝像機)，這樣便可以實現(xiàn)畫面亮度的自動調(diào)節(jié)，獲得良好的較為恒定亮度的監(jiān)視畫面。對于自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種，即直流電壓控制及視頻信號控制。這在自動光圈

8、鏡頭的類型選用上，監(jiān)控攝像機自動光圈鏡頭插座的連接方式上，以及選擇自動光圈鏡頭的驅(qū)動方式開關上，三者注意協(xié)調(diào)配合好即可。2、定焦、變焦鏡頭的選用定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場景畫面的清晰程度。 在鏡頭規(guī)格(鏡頭規(guī)格一般分為1/3、1/2和2/3等)一定的情況下，鏡頭焦距與鏡頭視場角的關系為：鏡頭焦距越長，其鏡頭的視場角就越小(見圖1所示)；在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規(guī)格與鏡頭視場角的關系為：鏡頭規(guī)格越大，其鏡頭的視場角也越大。所以由以上關系可知：在鏡頭物距一定的情況下，隨著鏡頭焦距的變大，在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就越小，但畫面細節(jié)越來

9、越清晰；而隨著鏡頭規(guī)格的增大，在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就增大，但其畫面細節(jié)越來越模糊。在鏡頭規(guī)格及鏡頭焦距一定的前提下，CS型接口鏡頭的視場角將大于C型接口鏡頭的視場角。 鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角，且圖像水平視場角大于圖像垂直視場角，通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中如電梯轎箱內(nèi)，狹小房間均應采用短焦距廣角或超廣角定焦鏡頭，如選用鏡頭規(guī)格為1/2，CS型接口，鏡頭焦距為3.6mm或2.6mm鏡頭，這些鏡頭視場角均不小于99°或127°，這對于攝像機在狹小空間里一般標高為2.5m左右時，其鏡頭的

10、視場角范圍足以覆蓋整個近距離狹小被監(jiān)視空間。也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況選用手動變焦鏡頭如日產(chǎn)Computar T2Z2814CS2鏡頭，這種鏡頭為1/3CS型接口手動光圈鏡頭，其焦距2倍可調(diào)(手動調(diào)焦)。調(diào)焦范圍為2.86.0mm，視場角變化范圍為96°47.2°，這種鏡頭非常適合在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中使用，在使用時可方便地根據(jù)實際需要，靈活實現(xiàn)對被監(jiān)視場景的“點”或“面”的監(jiān)視效果。對于一般變焦(倍)鏡頭而言，由于其最小焦距通常為6.0mm左右，故其變焦(倍)鏡頭的最大視場角為45°左右，如將此種鏡頭用于這種狹小的被監(jiān)視環(huán)境中，其監(jiān)視死角必然增大，雖然可通過對前端云臺進

11、行操作控制，以減少這種監(jiān)視死角，但這樣必將會增加系統(tǒng)的工程造價(系統(tǒng)需增加前端解碼器、云臺、防護罩等)，以及系統(tǒng)操控的復雜性，所以在這種環(huán)境中，不宜采用變焦(倍)鏡頭。在開闊的被監(jiān)視環(huán)境中，首先應根據(jù)被監(jiān)視環(huán)境的開闊程度，用戶要求在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景畫面的清晰程度，以及被監(jiān)視場景的中心點到攝像機鏡頭之間的直線距離為參考依據(jù)，在直線距離一定且滿足覆蓋整個被監(jiān)視場景畫面的前提下，應盡量考慮選用長焦距鏡頭，這樣可以在系統(tǒng)末端監(jiān)視器上獲得一幅具有較清晰細節(jié)的被監(jiān)視場景畫面。在這種環(huán)境中也可考慮選用變焦(倍)鏡頭(電動三可變鏡頭)，這可根據(jù)系統(tǒng)的設計要求以及系統(tǒng)的性能價格比決定，在選用時

12、也應考慮兩點：(1)在調(diào)節(jié)至最短焦距時(看全景)應能滿足覆蓋主要被監(jiān)視場景畫面的要求；(2)在調(diào)節(jié)至最長焦距時(看細節(jié))應能滿足觀察被監(jiān)視場景畫面細節(jié)的要求。通常情況下，在室內(nèi)的倉庫、車間、廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求，而在室外的庫區(qū)、碼頭、廣場、車站等環(huán)境中，可根據(jù)實際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可(一般情況下，鏡頭倍數(shù)越大，價格越高，可在綜合考慮系統(tǒng)造價允許的前提下，適當選用高倍數(shù)變焦鏡頭)。正確選用鏡頭焦距的理論計算 攝取景物的鏡頭視場角是極為重要的參數(shù)，鏡頭視場角隨鏡頭焦距及攝像機規(guī)格大小而變化(其變化關系如前所述)，覆蓋景物鏡頭的焦距可用下述公式計算：

13、(1)f=u·D/U (2)f=h·D/H f：鏡頭焦距、U：景物實際高度、H：景物實際寬度、D：鏡頭至景物實測距離、u：圖像高度、h：圖像寬度 ()舉例說明：當選用1/2鏡頭時，圖像尺寸為u=4.8mm，h=6.4mm。鏡頭至景物距離D=3500mm，景物的實際高度為U=2500mm(景物的實際寬度可由下式算出H=1.333·U，這種關系由攝像機取景器CCD片決定)。 將以上參數(shù)代入公式(1)中，可得f=4.8·3500/2500=6.72mm，故選用6mm定焦鏡頭即可。攝像機鏡頭的安裝與調(diào)試鏡頭的安裝方式：分為C式和CS式兩種，兩種方式的螺紋均為1英

14、寸32牙，直徑為1英寸，其差別是鏡頭距CCD靶面的距離不同。C式安裝座從基準面到焦點的距離為17，562毫米：比CS式距離CCD靶面多了一個專用接圈的長度，CS式聚焦點距離是12，5毫米。別小看這個接圈，如果沒有它，鏡頭與攝像機就不能正常聚焦，圖象變得模糊不清。所以在安裝鏡頭前，先看一看攝像機和鏡頭是不是一種接口方式，如不是，就需要根據(jù)具體情況增減接圈。有的攝像機不用接圈，而采用后像調(diào)節(jié)環(huán)（如松下產(chǎn)品），調(diào)節(jié)時，用螺絲刀擰松調(diào)節(jié)環(huán)上的螺絲，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)環(huán)，此時CCD靶面會相對安裝基座向后（前）運動，也起到了接圈的作用。另外（如SONY、JVC）等采用的方式類試后項調(diào)節(jié)環(huán)，它的固定螺絲一般在攝像機的

15、側(cè)面，擰松后，調(diào)節(jié)頂端的一個齒輪，也可以使圖象清晰而不用加減接圈。AGC ON/OFF （自動增益控制），攝像機內(nèi)有一個將來自CCD的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大量即增益，等效于有較高的靈敏度，然而在亮光照的環(huán)境下放大器將過載，是視頻信號畸變。笨 卦贠N時，在低亮度條件下完全打開鏡頭光圈，自動增加增益以獲得清晰的圖象。開關在OFF時，在低亮度下可獲得自然而低照聲的圖像。ATW ON/OFF（自動白平衡）開關撥到ON時，通過鏡頭來檢測光源的特性/色溫，從而自動連續(xù)設定改變CCD圖像傳感器的暴光時間（一般從1/50到1/10000秒連續(xù)調(diào)節(jié)）。選擇這種方式時，可以用固定或手動光圈鏡頭

16、替代ALC自動光圈鏡頭。需要注意的是：在室外或明亮的環(huán)境下，由于ELC控制范圍有限，還是應該選擇ALC式鏡頭：在某些特殊的照明條件下，可能出現(xiàn)下列情況：1 在聚光燈或窗戶等高亮度物體上有強烈的拖尾或模糊現(xiàn)像。2 圖像顯著地閃爍和色彩重現(xiàn)性不穩(wěn)定。3 白平衡有周期性變化。如果發(fā)生這些現(xiàn)象，應使用ALC鏡頭。以固定光圈鏡頭采用ELC方式時，圖像的景深可能小于使用ALC式鏡頭的景深。因此攝像機在完全打開固定光圈鏡頭而采用ELC方式是，景深會比使用ALC式鏡頭時小，而且圖像上遠處的物體可能不在焦點上。當鏡頭是自動光圈鏡頭時，需要將開關撥到ALC方式。BLC ON/OFF（背光補償開關）當強大而無用的背

17、景照明影響到中部重要的物體的清晰度時，應該把開關撥到ON位置。注意：1 當與云臺配用或照明迅速改變時，建議把該開關撥到OFF位置，因為在ON位置時，鏡頭光圈速度變慢。2 如果所需物體不在圖像中間時，背光補償可能不會充分發(fā)揮作用。LL/INT（同步選擇開關）此開關用以選擇攝像機的同步方式，INT為內(nèi)同步2：1隔行同步；LL為電源同步。有些攝像機還有一個LL PHASE 電源同步相位控制器，當攝像機使用于電源同步時，此裝置可調(diào)節(jié)視頻輸出信號的相位，調(diào)整范圍大概是一楨。VIDEO/DC （鏡頭控制信號選擇開關）ALC自動光圈鏡頭的控制信號有兩種，當需要將直流控制信號的自動光圈鏡頭安裝在攝像機上時，應

18、該選擇DC位置；需要安裝視頻控制信號的自動光圈鏡頭時，應該選擇VIDEO的位置。當選擇ALC自動光圈視頻驅(qū)動鏡頭時，還會有一個視頻電平控制（VIDEO LEVEL L/H）可能需要調(diào)整，該控制器調(diào)節(jié)輸出給自動光圈的控制電平，用以控制鏡頭光圈的開大和縮小（即進光量）。在攝像機的配件中，有一個黑色的小插頭，插頭有四個針，連接攝像機上的黑色插座。如果用DC驅(qū)動的自動光圈鏡頭，鏡頭上已經(jīng)作好了插頭，只要插在插座上，把選擇開關撥到DC即可，如果用視頻驅(qū)動的自動光圈鏡頭，需要用戶根據(jù)說明書上的標注，用烙鐵焊好。由于廠家定義不同，所以焊法也有區(qū)別，請安裝時注意。SOFT/SHARP（細節(jié)電平選擇開關）該開關

19、用以調(diào)節(jié)輸出圖像是清晰（SHARP）還是平滑（SOFT），通常出廠設定在SHATP位置。FLICKETLESS（無閃動方式）在電源頻率為50Hz 的地區(qū)，CCD積累時間為1/50秒，如果使用NTSC制式攝像機，其垂直同步頻率為60Hz，這樣將造成視頻影象不同步，在監(jiān)視器上出現(xiàn)閃動；反之，在電源為60Hz的地區(qū)用PAL制式攝像機也會有此現(xiàn)象。為克服此現(xiàn)象，在電子快門設置了無閃動方式擋，對NTSC制式攝像機提供1/100秒，對PAL制式攝像機提供1/120秒的固定快門速度，可以防止監(jiān)視器上圖像出現(xiàn)閃爍.手動電子快門:有些用戶使用CCD攝取運動速度比較快的物體,如果用1/50秒速度拍攝,會產(chǎn)生拖尾現(xiàn)

20、象,嚴重影響圖像質(zhì)量.有些攝像機給出了手動電子快門,使CCD的電荷耦合速度固定在某一值,例如1/500 1/1000 1/2000秒等,此時CCD的電荷耦合速度提高,這樣采集下來的圖像相對來說會減少拖尾現(xiàn)象,而且對于觀測高速運動或電火花一類物體,必須使用此設置.所以某些專用攝像機給出了手動電子快門,提供給特殊用途的用戶.手動電子快門的調(diào)整需要參看隨機說明書,在此就不再多說了.另外,有很多用戶要求在夜間沒有光線的環(huán)境下監(jiān)控,請注意:由于CCD攝像機同樣是*光線反射來成像,如果沒有光,它的圖像只是一片漆黑再加上很多的雪花.如何得到圖像呢?一種方法是加可見光照明,如路燈和探照燈等;一種是加紅外燈(特

21、別是要求不能安裝可見光源的場合),對于彩色CCD攝像機,對紅外光響應不夠,有一些日夜兩用彩色攝像機,在夜間會自動轉(zhuǎn)換成黑白模式.所以您的監(jiān)控系統(tǒng)要求夜間使用,一定要采用黑白CCD攝像機.紅外燈有室內(nèi)和室外兩種長距離和短距離之分,一般常用室內(nèi)10到20米范圍內(nèi)的紅外燈,由于墻壁的反射,圖像效果很好,用在室外的長距離紅外燈效果就不是很理想了,而且價格昂貴,不到必要時盡量不使用.如何看懂攝橡機技術指標(知識篇)在攝像機這個圈子,一張彩頁里的技術指標其實就已經(jīng)涵蓋了大部份的技術,不信,有幾個人敢說他完全知道的,不管是銷售人員或工程商,最先拿到的就是一張彩頁,而那張彩頁,大部份就在吹牛,只有在最后的技術

22、指標上還”稍”有些學問,今天就帶大家來搞一搞:預計分”知識篇”及”實戰(zhàn)篇”, 知識篇我來說,實戰(zhàn)篇就由各位提供資料,大家一起來演練演練,有意踢館的廠家也不妨一起參與,增加些趣味性在搞清楚技術指標之前,要先搞清楚下列東西:1.成像元件也就是CCD啦!(當然也有C-MOS),主要區(qū)分為彩色,黑白,1/3”,1/4”, 1/2”及品牌,尺寸:大小的差別主要在于靈敏度,也就是最低照度,1/4照度會比1/3差,原理很簡單:相同數(shù)量的感 光點,擺在1/4上的每一點一定比較小點,他的受光就較少,當然照度就較差,好處是便宜一些,還有體積較小,板子可以做小一些.品牌:以價位來說,從貴到便宜,分別是 Sony,

23、Panasonic,Sharp,A1(L.G)這幾種,如果用Sony 通常會標“Sony Super-HAD CCD”這是Sony的注冊商標,或是低照度會標 “Sony Ex-View CCD“ 在CCD的制造過程中有一個制程叫作”HAD”, 所以不管那家的CCD 都可稱為” HAD CCD, 但索尼改進了這個制程,認為做出來的CCD品質(zhì)較好,就叫做”Super-HAD”并把這名稱注冊, 因此只有索尼有所謂的 Super-HAD CCD, 在一般型錄上?？吹?“ 1/3” SONY Super-HAD CCD” 就是這樣來的,不可能標” 1/3” Sharp Super-HAD CCD” 那會

24、鬧笑話的.Ex-view 是索尼CCD注冊的專有名辭, 強調(diào)照度比 Super-HAD 更低,當然價格也貴多了,其它特性及接腳都跟原來Super-HAD 差不多.而不是用SONY的,就只標” 1/3” Color CCD“ 了2.像素:在PAL制,有752(H) x 582(V),也就是所謂44萬畫素,及500(H) x 582(V) 也就是所謂25萬畫素, 在NTSC制,有768(H) x 494(V),也就是所謂38萬畫素,及510(H) x 492(V) 也就是所謂25萬畫素,44萬畫素,就叫高解,25萬就叫低解,普解或中解.以上講的畫素是指”有效畫素3.分辯率:這就比較好玩了,25萬像

25、素的攝像機,其技術極限大概是320條,在十多年前,臺灣搞出了攝像機,大概就280-300條之間,但跟日本貨比起來就差了一截,怎辦?那就標350線好了,后來又有新公司及韓國搞出來了,大概在300左右,那就標380條好了,到了近幾年,大陸也搞出來了,怎辦?那就標420好了!,搞到現(xiàn)在,全部都標420了,無恥的還有標450 ,更讓人搞不懂的是,不管在臺灣或是大陸,送去檢測,居然也是420?真讓人匪夷所思!而44萬的,技術極限大概在480線,一般中,臺,韓做出來大概就是400-450之間,同上理,就標480,500,520,550吧!各憑良心.還有,最近流行所謂520線的更是個大騙局,為什么他說520線?是因為主芯片用索尼HQ1(CXD3172AR),翻遍原廠資料,找不到520這個字,只有非官方說法:是有520線,但僅限Y/C輸出.所以只要是HQ1方案,大家就標520,在加上灌水法,550及560就出來了,估計580也快有了.4.最低照度:最簡單的定義:在暗房內(nèi),攝像機對著被測物,然后把燈光