镜头知识

2dmin

一、分类
1、按光圈可分为自动光圈镜头和手动光圈镜头。
2、按焦距可分为定焦镜头和变焦镜头。
3、按尺寸大小可分为1″(25mm)、1/2″(3mm)、1/3″(8.5mm)和 2/3″(17mm)

二、主要性能指标
1、焦距
    焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值越小，视场角越大，所观察的范围越大，但距离远的物体分辨很不清楚。由于焦距和视场角是一一对应的，在选择镜头焦距时，应充分考虑观测细节和观测范围。如果看细节，选择长焦距镜头；如果看范围，选择小焦距的广角镜头。
2、光圈系数F
    通常将镜头光圈大小的参数定义成光圈系数，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。通光量与F值的平方成反比关系，F 值越小，通光量越大，常用值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22 等几个等级。
3、视场角ω
视场角用来表征观察景物的范围，指在视场角内的景物可全部落入成像尺寸内，而视场角以外的景物将不被摄取。因此，镜头的视场角与摄像机的靶面及镜头的焦距有关。
　　视场角可分为水平视场角和垂直视场角，且水平视场角大于垂直视场角，通常所讲的视场角一般是指镜头图像的水平视场角。
    根据几何原理可以得到视场角的计算公式如下：

ωH＝2tg-1（h/2f）

ωV＝2tg-1（v/2f）

式中：
ωH ──水平视场角；ωV ──垂直视场角；
h ──摄像机靶面的水平宽度；v ──摄像机靶面的垂直高度；
f ──镜头的焦距。
4、接口
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。

三、选用
1、手动、自动光圈镜头的选用
　　手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。
　　# 对于在环境照度恒定的情况下，如电梯轿箱、封闭走廊、无阳光直射的房间，可选用手动光圈镜头，这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度，一次性整定镜头光圈大小，获得满意亮度画面即可。
　　# 对于环境照度处于经常变化的情况，如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂等，均需选用自动光圈镜头，这样便可以实现画面亮度的自动调节，获得良好的较为恒定亮度的监视画面。
2、定焦、变焦镜头的选用
　　定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小，以及所要求被监视场景画面的清晰程度。
　　在镜头规格(镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情况下，镜头焦距与镜头视场角的关系为：镜头焦距越长，其镜头的视场角就越小；在镜头焦距一定的情况下，镜头规格与镜头视场角的关系为：镜头规格越大，其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知：在镜头物距一定的情况下，随着镜头焦距的变大，在监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小，但画面细节越来越清晰；而随着镜头规格的增大，在监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大，但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下，CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。
　　在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内，狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头，如选用镜头规格为1/2″，CS型接口，镜头焦距为3.6mm或2.6mm镜头，这些镜头视场角均不小于99°或127°，这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m左右时，其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。也可根据现场实际情况采用手动变焦镜头，如选用镜头规格为1/3″CS型接口手动光圈镜头，其焦距2倍可调，调焦范围为2.8～6.0mm，视场角变化范围为96°～47.2°，这种镜头非常适合在狭小的被监视环境中使用，在使用时可方便地根据实际需要，灵活实现对被监视场景的“点”或“面”的监视效果。
　　在开阔的被监视环境中，首先应根据被监视环境的开阔程度、在监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度，以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据，在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下，应尽量考虑选用长焦距镜头，这样可以在监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。
3、镜头焦距的理论计算
　　镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化，覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算：

(1) f=u·D/U

(2) f=h·D/H

式中：f--镜头焦距          D--镜头至景物实测距离
      U--景物实际高度      u--图像宽度
      H--景物实际宽度      h--图像高度
举例说明：
当选用1/2″镜头时，图像尺寸u=4.8mm，h=6.4mm，镜头至景物距离D=3500mm，景物的实际宽度为U=2500mm。
　　将以上参数代入公式(1)中，可得f=4.8·3500/2500=6.72mm，故选用相近的6mm定焦镜头即可。