镜头最全面解析

镜头最全面解析

镜头的全面分析解剖，全面的分析监控镜头，没有比我们更全的描述了，经过几年的搜集整理，今天真功夫安防慢慢分析，摄像机镜头的作用是把被观察目标的光像呈现在摄像机的靶面上，也称光学成像。将各种不同形状、不同介质（塑料、玻璃或晶体）的光学零件（反射镜、透射镜、棱镜）按一定方式组合起来，使得光线经过这些光学零件的透射或反射以后，按照人们的需要改变光线的传输方向而被接收器件接收，即完成了物体的光学成像过程。光学镜头应满足成像清晰、透光率强、像面照度分布均匀、图像畸变小、光圈可调等要求。一般来说每个镜头都由多组不同曲面曲率的透镜按不同间距组合而成。间距和镜片曲率、透光系数等指标的选择决定了该镜头的焦距。

一、镜头分类

摄像机镜头按其功能和操作方法分为常用镜头和特殊镜头两大类。常用镜头又分为定焦镜头（自动和手动光圈）和变焦镜头（自动和手动光圈）。特殊镜头是根据特殊工作环境而专门设计的，一般有广角镜头、针孔镜头等。

二、镜头参数

a、相对孔径

光圈的主要作用是通过控制镜头光量的大小满足成像所需的合适照度。光圈越大，靶面成像照度越大，摄像机输出信号强度越大，信噪比越高。若光圈的实际孔径为ψ，由于光线通过透镜后的折射使镜头的有效孔径D 比实际孔径大，光圈的相对孔径等于有效孔径与镜头焦距之比，即：A=D/f，f 为镜头的焦距。

b、光圈系数

通常将表征镜头光圈大小的参数定义成光圈系数，用F 表示。光圈系数为镜头光圈相对孔径的倒数。F值的规律是后一个值正好是前一个数值的√2 倍，这是由于成像面中心亮度与（1/F）2成正比。F值越小相应灵敏度越大。常用值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、

16、22等几个等级。

c、视场角

我们常用视场角来表征观察景物的范围。所谓视场角是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。

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为水平视场角，ωV为垂直视场角，f 为镜头的焦距，h为摄像机靶面的水平宽度，v为摄像机靶面的垂直高度。具体数值可参阅摄像机一节。

当成像尺寸确定后，焦距越短，视场角越大。因此可将镜头分为长角镜头（视场角小于45°）、标准镜头（视场角为45°～50°）、广角镜头（视场角大于50°）、超广角镜头（视场角接近180°）、鱼眼镜头（视场角大于180°）等。

另外，我们还可以得到如下公式以计算其中任一未知项数据。

f/v＝D/V f/h＝D/H

其中：f───镜头焦距；D───镜头至景物距离；

h───靶面宽度；H───靶面高度。

三、镜头接口

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。

简单的说，摄像机的镜头数值越大，看得越远、越窄；摄像机镜头的数值越小，看得越近、越宽。

常用摄像机镜头的广角范围

安防监控镜头的种类多种多样，规格也多的让人眼花缭乱，在监控项目中选择一款合适的镜头是十分重要的。同时，在安装调试过程中要注意哪些因素，在工程中镜头出现了问题又该如何解决？本刊编辑针对以上问题搜集了大量信息，整理成文供读者参考。

选择镜头时为何要考虑CCD靶面的尺寸?

在选择镜头时，我们通常要注意一个原则：即小尺寸靶面的CCD可使用对应规格更大的镜头，反之则不行。如果1/2″CCD摄像机采用对应1/3″镜头，则进光量会变小，不能完全覆盖整个CCD靶面，色彩会变差，甚至图像也会缺损；反之，如果1/3″CCD摄像机采用对应1/2″镜头，进光量会变大，就可以完全覆盖整个CCD靶面，色彩会变好，图像效果肯定会更好。但是在使用过程中，一般还是选规格相统一的产品，如1/2″CCD摄像机选用对应1/2″镜头，1/3″CCD摄像机选用对应1/3″镜头。

为什么在工程应用中镜头无法清晰聚焦?

许多工程商反映，在工程应用中经常会碰到镜头无法清晰聚焦的问题，即使调试了摄像机的后焦距，问题也依然存在。通常，我们遇到这样的问题时，首先应该想到的是镜头接口的类型是否统一。常用摄像机，都是CS接口，在安装镜头时，如果是C接口镜头要加一个5mm接圈（通常叫C接圈），否则不能正常聚焦。注意，用C型镜头直接往CS接口摄像机上旋入时极有可能损坏摄像机的CCD芯片。如果摄像机是C接口类型，则必须选用C接口镜头，而CS镜头是不能安装的。

安装镜头时如何调节后焦距?

后焦距指的是安装镜头时，能使被摄景物经镜头成像后恰好在CCD靶面上。有些摄像机在出厂时没有调整好CCD位置，怎么调整镜头都不能清晰成像，就需调整摄像机后焦。在绝大多数摄像机接电动变焦镜头的场合，往往都需要对摄像机的后焦距进行调整。

1、拧松摄像机的后焦调节环固定螺丝（也有一些摄像机是直接通过调整侧面的螺丝来调节的）；

2、调整变焦镜头到最大远摄位置，用镜头上的聚焦环来设定焦点，直到图像最清晰；

3、调整变焦镜头到最大广角（WIDE短焦，此时镜头毫米数最小，通过摄像机看到的物体也最小）位置，旋转后焦调节环，直到图像最清晰；

4、重复步骤2和3，直到从远摄转换到广角时图像保持在焦点位置。设定完成后，拧紧后焦调节环。

注意：在进行后焦调节的时候，请务必保证镜头的光圈在最大打开位置（目的是缩小景深，以准确找到成像焦点），否则将会出现在光线较强的环境时，图像清晰，而在光线较暗的环境时，图像模糊。

注意：摄像机接通电源前请先安装好镜头，以防止摄像机接通电源时，强光照射到CCD 感光靶面上，导致CCD感光器件烧毁。

为什么镜头使用一段时间后图像变模糊？

在工程应用中，出现图像模糊的问题也是比较常见的。出现这种问题的原因有很多。一是可能镜头外壳采用的材质经不起室外温差的影响，热胀冷缩造成了水雾进入到镜头内部，使画面变得模糊。也可能是镜头加工工艺不高，密封性不好，水珠凝结在镜片上造成的。一