镜头知识
一、分类
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
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。
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。