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攝像機鏡頭是視頻監視系統的關鍵設備，它相當于我們眼睛中的晶狀體結構，負責把外面的景象影射到一個平面上。如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體;如果沒有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像，就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出。與近視眼或遠視眼同理，攝像頭與鏡頭的配合也有類似現象，當鏡頭的成像平面不能正好位于攝像頭的CCD芯片上時，圖像就會變得不清楚。

    由此可見，鏡頭在閉路監控系統中的作用是非常重要的。工程設計人員和施工人員都要經常與鏡頭打交道：設計人員要根據物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員經常進行現場調試，其中一部分就是把鏡頭調整到最佳狀態。

    一、攝像機鏡頭的分類

    視頻監控系統攝像機鏡頭品種繁多，從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭;從視場大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭;結構上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變(光圈、焦距、聚焦均可變)鏡頭等。

    二、攝像機鏡頭的主要參數

    1.焦距

    我們知道，平行光纖通過凸透鏡會匯聚于一個焦點，這個焦點離透鏡中心位置的長度就是焦距。現有鏡頭一般都可以看成凸透鏡組，對于焦距固定的鏡頭，即定焦鏡頭;焦距可以調節變化的鏡頭，就是變焦鏡頭。

    焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數值小，視場角大，所觀察的范圍也大，但距離遠的物體分辨不很清楚;焦距數值大，視場角小，觀察范圍小，只要焦距選擇合適，即便距離很遠的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距和視場角是一一對應的，一個確定的焦距就意味著一個確定的視場角，所以在選擇鏡頭焦距時，應該充分考慮是觀測細節重要，還是有一個大的觀測范圍重要，如果要看細節，就選擇長焦距鏡頭;如果看近距離大場面，就選擇小焦距的廣角鏡頭。

    焦距的大小不但決定著視場角的大小，也在一定程度上影響著圖像的景深。對景深的理解我們可以從“對焦”說起，在調節攝像機時，我們通過調節相機鏡頭，使距離攝像機一定距離的景物清晰成像的過程，叫做對焦。那個景物所在的點，稱為對焦點。景深就是保證對焦點前后景物成像清晰的范圍的總和，就叫做景深，意思是只要在這個范圍之內的景物，都能清楚地拍攝到。景深的大小，首先與鏡頭焦距有關，焦距長的鏡頭，景深小，焦距短的鏡頭景深大。其次，景深與光圈有關，光圈越小，景深就越大;光圈越大景深就越小。一般來說，前景深小于后后景深，也就是說，精確對焦之后，對焦點前面只有很短一點距離內的景物能清晰成像，而對焦點后面很長一段距離內的景物，都是清晰的。

    (1)基于焦距的分類及應用

    依據鏡頭的焦距是否可變，支持哪種變化方式，我們可以將攝像機鏡頭分為定焦鏡頭、手動變焦鏡頭和電動變焦鏡頭。定焦和變焦鏡頭的選用一般取決于監視景物的特點和經濟性。對于監視比較固定的地點，比如文物展臺、收費窗口，使用定焦鏡頭具有一定的經濟性，畢竟，定焦鏡頭比變焦鏡頭便宜。

我們無法確定具體哪個位置為最佳的對焦點時，比如一些狹長的通道或區域，采用變焦鏡頭有更大的靈活性，可以依據現場情況來確定定位于何種焦距是最合適的。至于變焦的范圍，則可以根據監視范圍的長度來確定，常用的規格有2.8～13mm，3.5～8mm幾種。

    電動變焦鏡頭用于監控很大的場面時，通常要配合電動鏡頭和云臺使用。電動鏡頭的好處是變焦范圍大，既可以看大范圍的情況，也可以聚焦某個細節，再加上云臺可以上下左右的轉動，可視范圍就非常大了。電動鏡頭有6倍、10倍、15倍、20倍等多種倍率，如果知道基準焦距，就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。例如一個6倍電動鏡頭，基準焦距為8.5毫米，那么其變焦范圍就是8.5到51毫米連續可調，視場角為31.3到5.5度。電動鏡頭的控制電壓一般是直流8V～16V，最大電流為30毫安。所以在選控制器時，要充分考慮傳輸線纜長度，如果距離太遠，線路產生的電壓下降會導致鏡頭無法控制，必須提高輸入控制電壓或更換視頻矩陣主機配合解碼器控制。

    攝像機鏡頭焦距的長短與其視場角是密切相關的。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。

    依據攝像機鏡頭水平視場角的大小，可以將攝像機鏡頭分為標準鏡頭(或稱中焦鏡頭、)、廣角鏡頭(或稱短焦鏡頭)、遠攝鏡頭。

    標準鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD攝象機中，標準鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD攝像機中，標準鏡頭焦距定為8mm，一般用于走道及小區周界等場所。

    廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米，可提供較寬廣的視景。

    遠攝鏡頭：視角20度以內，焦距可達幾米甚至幾十米，此鏡頭可在遠距離情況下將拍攝的物體影響放大，但使觀察范圍變小。

    2.光闌系數

    光闌系數即光圈指數，用F表示，以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來衡量。每個鏡頭上都標有最大F值，例如6mm/P1.4代表最大孔徑為4.29毫米。光通量與F值的平方成反比關系，F值越小，光通量越大。鏡頭上光圈指數序列的標值為1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其規律是前一個標值時的曝光量正好是后一個標值對應曝光量的2倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一數值是后一數值的根號2倍，因此光圈指數越小，則通光孔徑越大，成像靶面上的照度也就越大。

    視頻監控系統的攝像機鏡頭光圈有手動和自動光圈之分。手動光圈適合亮度變化不大的場合，它的進光量通過鏡頭上的光圈環調節，一次性調整合適為止。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調整通光孔徑，保證進入攝像機的亮度相對穩定，用于室外、人口等光線變化大且頻繁的場合。

    自動光圈鏡頭目前分為兩類：一類稱為視頻驅動型，鏡頭本身包含放大器電路，用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號轉換成對光圈馬達的控制。

另一類稱為直流(DC)驅動型，利用攝像頭上的直流電壓來直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計式光圈馬達，要求攝像頭內有放大器電路。對于各類自動光圈鏡頭，通常還有兩項可調整旋鈕，一是ALC調節(測光調節)，有以峰值測光和根據目標發光條件平均測光兩種選擇，一般取平均測光檔;另一個是LEVEL調節(靈敏度)，可將輸出圖像變得明亮或者暗淡。

    自動光圈鏡頭上的ALC(自動鏡頭控制)調整用于設定測光系統，可以整個畫面的平均亮度，也可以畫面中最亮部分(峰值)來設定基準信號強度，供給自動光圈調整使用。一般而言，ALC已在出廠時經過設定，可不作調整，但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標時，明亮目標物之影像可能會造成“白電平削波”現象，而使得全部屏幕變成白色，此時可以調節ALC來變換畫面。

    (1)鏡頭的分辨率

    描述鏡頭成像質量的內在指標是鏡頭的光學傳遞函數與畸變，但對用戶而言，需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率，以每毫米能夠分辨的黑白條紋數為計量單位，計算公式為：鏡頭分辨率N二180/畫幅格式的高度。由于攝像機CCD靶面大小已經標準化，如1/2英寸攝像機，其靶面為寬6.4mm*高4.8mn，1/3英寸攝象機為寬4.8mm×高3.6mm。因此對1/2英寸格式的CCD靶面，鏡頭的最低分辨率應為38對線/mm，對1/3英寸格式攝像機，鏡頭的分辨率應大于50對線，攝像機的靶面越小，對鏡頭的分辨率越高。

    (2)紅外感應能力

    由于玻璃對不同波長光線的折射率不同，故聚焦點的位置會有所差別，目前市面上的普通鏡頭可以做到把相差250nm左右波長的光線聚集到同一平面上，即430～650nm或者650～900nm范圍內的光可以聚焦成功，呈現出清晰的圖像，這就是為什么普通鏡頭白天調清晰了，夜視模糊，或者夜視調清晰了，白天模糊的原因。

    專業感紅外的鏡頭采用特殊的鏡片(超低色散)，能做到把430～900nm甚至更長波段范圍的光線都聚集到同一平面上，所以不管白天還是夜視都是清晰的。

    專業感紅外的鏡頭由于鏡片材料特殊，所以造價是很高的，為了降低價格，有些廠商采用鍍膜的方式，利用特種材料對光線進行修正，也能部分達到紅外感應鏡頭的效果，但是不好的鍍膜技術很容易脫落和蒸發的，反而會影響鏡頭原本成像的清晰度。

    3.攝像機鏡頭的正確使用

    設備選型必須結合現場環境需求，并考慮到一定的經濟性，下面就以使用環境的不同談如何正確選用攝像機鏡頭。

    (1)鏡頭焦距的選用

    攝像機鏡頭焦距的選用一般采用計算法，依據攝像機成像靶面尺寸(寬w，高h)，需要監視范圍的尺寸(寬W或高H)，監視點距離攝像機的距離(L)，通過下述公式，計算出鏡頭需要的焦距。

    公式一：f=W*L/w(W，L單位M，f，w單位mm)

    公式二：f=H*L/h(H，L單位M，f，h單位mm)

    舉例：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這種關系由攝像機取景器CCD片決定)。

    將以上參數代入公式一中，可得f=4.8

    3500/2500=6.72mm，故選用6mm定焦鏡頭即可。(2)鏡頭C和CS接口的選擇

    所有的攝象機鏡頭均是螺紋口的，CCD攝象機的鏡頭安裝接口有兩種工業標準，即C安裝座和CS安裝座。兩者螺紋部分相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同。

    C安裝座：從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm。

    CS安裝座：特種C安裝，其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm。

    在選型時，一定要注意攝像機和鏡頭安裝方式的匹配，即鏡頭和攝像機的安裝座應該一致。基于C安裝座的螺紋深度比CS要大，CS的鏡頭是無法安裝到C安裝座的攝像機上的，但是可以將一個C安裝座鏡頭安裝到一個CS安裝座攝象機上時，則需要使用鏡頭轉換器(增加深度的墊片)。

    4.鏡頭與CCD尺寸的匹配性

    那么為何在鏡頭的選用中考慮CCD靶面的尺寸呢?為了從1/3″與1/2″CCD攝像機中獲取同樣的視角，1/3″CCD攝像機鏡頭焦距必須縮短;相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機中采用相同焦距的鏡頭，情況又如何呢?1/3″CCD攝像機視角將比1/2″CCD攝像機明顯地減小，同時1/3″CCD攝像機的圖像在監視器上將比1/2″CCD的圖像放大，產生了使用長焦距鏡頭的效果。

    另外我們在選擇鏡頭時還要注意這樣一個原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機的鏡頭，反之則不行。原因是：如1/2″CCD攝像機采用1/3″鏡頭，則進光量會變小，色彩會變差，甚至圖像也會缺損;反之，則進光量會變大，色彩會變好，圖像效果肯定會變好。當然，綜合各種因素，攝像機最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。

    (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境的照度是否恒定。

    對于在環境照度恒定的情況下，如電梯轎箱內、封閉走廊里、無陽光直射的房間內，均可選用手動光圈鏡頭，這樣可在系統初裝調試中根據環境的實際照度，一次性整定鏡頭光圈大小，獲得滿意亮度畫面即可。

    對于環境照度處于經常變化的情況，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攝像機)，這樣便可以實現畫面亮度的自動調節，獲得良好的較為恒定亮度的監視畫面。

    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。這在自動光圈鏡頭的類型選用上，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動方式開關上，三者注意協調配合好即可。

 (2)定焦、變焦鏡頭的選用

    定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監視場景范圍的大小，以及所要求被監視場景畫面的清晰程度。

    鏡頭規格(鏡頭規格一般分為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;在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規格與鏡頭視場角的關系為：鏡頭規格越大，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，在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面范圍就越小，但畫面細節越來越清晰;而隨著鏡頭規格的增大，在系統末端監視器上所看到的被監視場景的畫面范圍就增大，但其畫面細節越來越模糊。

    在狹小的被監視環境中如電梯轎箱內，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，其鏡頭的視場角范圍足以覆蓋整個近距離狹小被監視空間。也可根據現場實際情況選用手動變焦鏡頭如日產ComputerT2Z2814CS-2鏡頭，這種鏡頭為1/3″CS型接口手動光圈鏡頭，其焦距2倍可調(手動調焦)。調焦范圍為2.8～6.0mm，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視環境中使用，在使用時可方便地根據實際需要，靈活實現對被監視場景的“點”或“面”的監視效果。

    (3)電動變焦鏡頭的使用

    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視環境中，其監視死角必然增大，雖然可通過對前端云臺進行操作控制，以減少這種監視死角，但這樣必將會增加系統的工程造價(系統需增加前端解碼器、云臺、防護罩等)，以及系統操控的復雜性，所以在這種環境中，不宜采用變焦(倍)鏡頭。

    在開闊的被監視環境中，首先應根據被監視環境的開闊程度，用戶要求在系統末端監視器上所看到的被監視場景畫面的清晰程度，以及被監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，在直線距離一定且滿足覆蓋整個被監視場景畫面的前提下，應盡量考慮選用長焦距鏡頭，這樣可以在系統末端監視器上獲得一幅具有較清晰細節的被監視場景畫面。在這種環境中也可考慮選用變焦(倍)鏡頭(電動三可變鏡頭)，這可根據系統的設計要求以及系統的性能價格比決定，在選用時也應考慮兩點：在調節至最短焦距時(看全景)應能滿足覆蓋主要被監視場景畫面的要求;

    在調節至最長焦距時(看細節)應能滿足觀察被監視場景畫面細節的要求。

    通常情況下，在室內的倉庫、車間、廠房等環境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求，而在室外的庫區、碼頭、廣場、車站等環境中，可根據實際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可(一般情況下，鏡頭倍數越大，價格越高，可在綜合考慮系統造價允許的前提下，適當選用高倍數變焦鏡頭，或者快球)。