監(jiān)控?cái)z像頭鏡頭常識(shí)與調(diào)法

1、監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭常識(shí)與調(diào)法鏡頭是電視監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的部件，在電視監(jiān)控系統(tǒng)中如何根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)被監(jiān)視環(huán)境，正確選用攝像機(jī)鏡頭是非常重要的，因?yàn)樗苯佑绊懙较到y(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(huà)的效果能否滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭知識(shí)1) 應(yīng)依據(jù)攝像機(jī)到被監(jiān)視目標(biāo)的距離，來(lái)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(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦距遠(yuǎn)鏡頭。鏡頭 焦距通常用值 來(lái)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(lái)衡量，F(xiàn)=f/d , 每個(gè)鏡頭上均標(biāo)有其最大的 F 值。攝像機(jī)的鏡頭規(guī)格應(yīng)與攝像機(jī) CCD 靶面尺寸

2、 ( 為6.4hX4.8 u 為4.8hX3.6 u 為3.2hX2.4 U 相對(duì)應(yīng)。如果鏡頭尺寸與攝像機(jī) CCD 靶面尺寸不一致時(shí)，觀(guān)察角度將 不符合設(shè) 計(jì)要求，或者發(fā)生畫(huà)面在焦點(diǎn)以外等問(wèn)題。攝像機(jī)的水平視覺(jué)度數(shù)及垂直視覺(jué)度數(shù)與攝像機(jī)CCD 靶面尺寸 hX u 及鏡頭焦距 f 之間有如下關(guān)系：水平視覺(jué)度數(shù) =2arctan (h/2f); 垂直視覺(jué)度數(shù) =2arctan ( u /2f) 4) 鏡頭有自動(dòng)光圈 (auto iris) 和手動(dòng)光圈 (manual iris) 之分。自動(dòng)光圈用于被照 物光線(xiàn)變化較多場(chǎng)合，手動(dòng)光圈用于被照物光線(xiàn)穩(wěn)定之處自動(dòng)光圈鏡頭有二種驅(qū)動(dòng)方式：一類(lèi)為視頻輸入型

3、Video driver ( with Amp ) ，它將一個(gè)視頻信號(hào)及電源從攝像 機(jī)輸 送到透鏡來(lái)控制鏡頭上的光圈，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(jī)傳來(lái) 的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)光圈馬達(dá)的控制，另一類(lèi)稱(chēng)為 DC 輸 入型( DCdriverno Amp ) ,它利用攝像機(jī)上的直流電壓來(lái)直接控制光圈，這種鏡頭內(nèi)只包含電流計(jì)式光圈馬達(dá), 攝像機(jī)內(nèi)沒(méi)有放大器電路。二種驅(qū)動(dòng)方式產(chǎn)品不具可互換性, 但 現(xiàn)已有通用型自動(dòng)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(jī)與鏡頭間多 了 5mm 調(diào)整光圈值的環(huán)。 C 型安裝的攝像機(jī)可用 CS 型鏡頭，

4、但 CS 安裝的攝像 機(jī)不能使用 C 型鏡頭。Philips 公司推出革命性的 Wizard 鏡頭安裝向?qū)ВＷC鏡頭與攝像機(jī)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) 變焦鏡頭由于在一個(gè)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(biāo)放大或縮小。典型的光學(xué)放大規(guī)格有諸如6? 20 倍等不同檔 次，并以電動(dòng)縮放鏡頭 (ZoomLens 應(yīng)用最普遍。按變焦鏡頭參數(shù)可調(diào)整的項(xiàng)目劃 分有：三可變鏡頭一一光圈、聚焦、焦距均需人為調(diào)節(jié)。二可變鏡頭 通常是自動(dòng)光圈鏡頭，而聚焦和焦距需人為調(diào)節(jié)。單可變鏡頭一一一般是自動(dòng)光圈和自動(dòng)聚焦的鏡頭，而焦距需人為調(diào)節(jié)。7) 縮放/變焦鏡頭

5、( VariFocalLens 是變焦鏡頭配合縮放鏡頭功能，焦距連續(xù)可 變, 可將遠(yuǎn)距離物體放大 , 又可提供一個(gè)寬廣視景 , 使監(jiān)視寬度增加。日本 Kowa 公司提供從1.6?3.4mm 的寬角度鏡頭到15.0 300mm 的遠(yuǎn)距鏡頭。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(xiàn)、二次曲線(xiàn)、三次曲線(xiàn)或高次曲線(xiàn)，并且在設(shè)計(jì)時(shí)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(dá)到多個(gè)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(zhǔn)確、鏡頭內(nèi)的光線(xiàn)反射得以降

6、 低，鏡頭體積也相應(yīng)縮 小。非球面鏡頭具有變倍高、物距短、光圈大的特點(diǎn)。變倍高可以簡(jiǎn)化 鏡頭的 種類(lèi)，物距短可以應(yīng)用在近距離攝像的場(chǎng)合，光圈大則可以適應(yīng)光線(xiàn)較暗的場(chǎng) 所，因 此應(yīng)用領(lǐng)域日漸寬廣。日本 AVENIA 的非球面鏡頭產(chǎn)品 SSVO770 近攝距 離可到 30cm, 光 圈值也可到F1.6, 變焦范圍可從7.0? 70mm ，變倍率高達(dá)十倍，可用于電視監(jiān)控等領(lǐng)域。監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭調(diào)法1 、鏡頭焦距：方案設(shè)計(jì)人員在考慮鏡頭指標(biāo)時(shí)需要根據(jù)監(jiān)控目標(biāo)的位置、距離、 CCD 規(guī) 格, 以及監(jiān)控目標(biāo)在監(jiān)視器上的圖像效果等綜合地來(lái)進(jìn)行考慮, 以選擇最合適 的焦距的鏡頭。比如,生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控 ,一般需要監(jiān)看

7、比較近的物體 ,而且對(duì)清晰 度要求較高。這種情況 ,定焦鏡頭的效 果一般要比變焦的好 , 所以通常會(huì)選擇 短焦距定焦鏡頭。如 2.8mm 、 4mm 、 6mm 、 8mm 等。又如監(jiān)控室內(nèi)目標(biāo)時(shí) , 選 擇的焦距不會(huì)太大 ,一般會(huì)選擇短焦距的手動(dòng)變焦鏡頭 , 如3.08.2mm 、2.712.5mm 等 ;道路監(jiān)控中，多車(chē)道監(jiān)控要用焦距短一些的，如6-15mm; 十字 路口的紅綠燈車(chē)牌監(jiān)控要用相應(yīng)長(zhǎng)一些的焦距，如 6-60mm; 城市治安監(jiān)控一般 就要用到焦距更長(zhǎng)一些的 電動(dòng)變焦鏡頭 , 如 6-60mm 、 8-80mm 、7.5-120mm 等 ;高速公路、鐵路、河道、環(huán)境檢測(cè)、森林防火

8、、機(jī)場(chǎng)、邊海防等，一般要用到大變倍長(zhǎng)焦距的電動(dòng)變焦鏡頭， 如 10-220mm 、13-280mm 、10-330mm 、15-500mm 及 10-1100mm 等?？?cái)z像頭如何調(diào)焦距般的監(jiān)控?cái)z像頭都不是一體化攝像頭，所以只能夠在攝像頭上調(diào)：首先：將攝像頭取下，然后看鏡頭處有幾個(gè)小螺絲一樣的零件，先松開(kāi)它，然后 轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭上的 圈圈，這就是調(diào)焦距了。第二：調(diào)焦距最好是能夠取下來(lái)，一邊對(duì)著監(jiān)視器屏幕，一邊調(diào)，如果不方便取 下，則需要兩 個(gè)人配合，一個(gè)人在屏幕前看著做手勢(shì)或語(yǔ)言配合，另一個(gè)人在 攝像機(jī)旁調(diào)整，這樣才能調(diào)到 最佳效果。2、視場(chǎng)角范圍：視場(chǎng)角范圍計(jì)算是有公式的，知道鏡頭的焦距、 CCD

9、 尺寸，視場(chǎng)角就可以 推算出來(lái)。鏡頭有這樣的規(guī)律：焦距越大，監(jiān)控得越遠(yuǎn)，視場(chǎng)角就越小 ;焦距越小，監(jiān)控距離就近，視場(chǎng)角 就大，焦距和 視場(chǎng)角是反比關(guān)系。如在一些有手動(dòng)變焦鏡頭需求的項(xiàng)目中，視 場(chǎng)角范圍是最先需要考慮的， 所以一般會(huì)根據(jù)視場(chǎng)角范圍來(lái)確定所選焦距范 圍。電動(dòng)變焦鏡頭因?yàn)槭强梢愿鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境隨時(shí) 用鍵盤(pán)控制變焦、聚焦的，所 以視場(chǎng)角范圍不是太需要考慮。但是當(dāng)電動(dòng)變焦鏡頭的起始焦距 過(guò)大(比如起始焦距超過(guò) 20mm) 時(shí)，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍監(jiān)控的。3、鏡頭的光圈：鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來(lái)衡量 (F=f/D) ，以 F 標(biāo)記。 每個(gè)鏡頭上 均標(biāo)有其最大F值，F(xiàn)值越小，則光圈

10、越大。對(duì)于恒定光照條件的環(huán)境，可以選用固定光圈的鏡頭，這種一般為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 ;對(duì)于光照度變化不明顯 的環(huán)境，常會(huì)選用手動(dòng)光圈鏡頭，即將 光圈調(diào)到一個(gè)比較理想的數(shù)值后固定下來(lái)就可以了 ;如果照度變化較大，需 24 小時(shí)的全天候室外監(jiān)控，應(yīng)選用自動(dòng)光圈 鏡頭。自動(dòng)光圈鏡頭分為兩類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為視頻 (VIDEO 驅(qū)動(dòng)型，鏡頭本身包含放大器電路，采用將攝像頭傳 來(lái)的視頻 幅度信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)光圈馬達(dá)的控制。另一類(lèi)稱(chēng)為直流(DC 驅(qū)動(dòng)型，利用攝像頭上的直流電壓來(lái)直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計(jì)式光圈馬達(dá)，要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。 對(duì)于各類(lèi)自動(dòng)光圈鏡頭， 通常還有兩項(xiàng)可調(diào)整旋 鈕，一是 ALC 調(diào)節(jié)(測(cè)光調(diào)

11、節(jié) )，有以峰值測(cè)光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)光條件平均測(cè)光兩種 選擇，一般取平均測(cè)光檔。 另一個(gè)是 LEVEL M 節(jié)，可使輸出圖像變得明亮或者 暗淡。但需注意的是，如果光照度一直是不均勻的，比如監(jiān)控 目標(biāo)與背景光反 差較大時(shí)，采用自動(dòng)光圈鏡頭的話(huà)，光圈的電機(jī)可能會(huì)一直處于隨時(shí)動(dòng)作的狀 態(tài)，監(jiān)控的效果并不理想，這種情況下，一般需要鏡頭配合攝像機(jī)的背光補(bǔ)償功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用寬動(dòng)態(tài)的攝像機(jī)也會(huì)有比較不錯(cuò)的效果。鏡頭的光圈開(kāi)到最大的時(shí)候，它的解像力一般是最高的。至于原因可以用一個(gè)比喻來(lái)說(shuō)明：假設(shè)鏡頭有100個(gè)小洞來(lái)透光的，光源 A,成像為B,在最大光圈情況下， A透過(guò)100個(gè) 洞形成的 B 是由 100 個(gè)像組成

12、的 ；在小光圈下，鏡頭中只有 100 個(gè) 小洞是開(kāi)放的，所以 B 只有 100 個(gè)像組成 ;在中等光圈下，這個(gè)值大概是 2000 左右，所以這個(gè)時(shí)候解像力就遠(yuǎn)高于 小光圈。但是為什么我們不一直用大光圈 從而獲得最佳的解像力呢 ?這就牽涉到鏡頭的另外一 個(gè)指標(biāo) -景深。當(dāng)鏡頭對(duì)物 體對(duì)焦時(shí)，在物體 （聚焦點(diǎn) ）前后若干距離內(nèi)的物體，也會(huì)有 比較清晰影像，景深 即是這段前后比較清晰的距離范圍。鏡頭的光圈和景深的大小成反比，大 光圈 的時(shí)候，幾乎沒(méi)有景深可言，得到的監(jiān)控圖像的背景將一片模糊。所以鏡頭的光圈并非是越大越好，還要看監(jiān)控的環(huán)境。4、鏡頭的成像圓尺寸：在監(jiān)控項(xiàng)目中，與槍型攝像機(jī)匹配的鏡頭的成像圓口徑一般為英寸或英 寸。鏡頭的成像 圓不應(yīng)小于攝像機(jī)的 CCD 尺寸，否則將出現(xiàn)黑角。相同焦距不同口徑的鏡頭匹配同樣尺寸的攝像機(jī)時(shí)，監(jiān)控到的物體的距離及得到的視場(chǎng)角是有差異的。如在英寸 CCD 的攝象機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距大概為 12mm 時(shí)，有 30勺 視