一 : 摄像机镜头知识及其选用标准

一、基本概念

1、成象面：成象面是入射光通过镜头后所成象的平面，这个面是一个圆形。

2、CCD芯片：摄像机中用来将光信号转换成电信号的装置。摄像机说明书中常有1/2"、1/3"、2/3",指的是CCD芯片对角线的长度，单位是英寸。

3、焦距：是镜头到成象面的距离，单位是mm。

4、视角：就是视线的角度，也就是镜头能“看”多“宽”。

5、最小工作距离：是指从镜头到所能看清的物体之间的最短距离。

6、视野：是指镜头所能覆盖的有效工作区域。

7、景深：是指镜头所能成像的纵深范围。

二、镜头的分类

1、按外形功能分 按尺寸大小分 按光圈分 按变焦类型分 按焦距长矩分

球面镜头 1" 25mm 自动光圈 电动变焦 长焦距镜头

非球面镜头 1/2" 3mm 手动光圈 手动变焦 标准镜头

针孔镜头 1/3" 8.5mm 固定光圈 固定焦距 广角镜头

鱼眼镜头 2/3" 17mm

2、以镜头安装分类

镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。

在电视监控系统中常用的镜头是C型安装镜头（in32牙螺纹座），这是一种国际公认的标准。这种镜头安装部位的口径是25. 4mm（in），从镜头安装基准面到焦点的距离是17. 526 mm。大多数摄像机的镜头接口则做成CS型，因此将C型镜头安装到CS接口的摄像机时需增配一个5 mm厚的接圈，而将CS镜头安装到CS接口的摄像机时就不需接圈。在实际应用中，如果误对CS型镜头加装接圈后安装到CS接口摄像机上，会因为镜头的成像面不能落到摄像机的CCD靶面上而不能得到清晰的图像，而如果对C型镜头不加接圈就直接接到CS接口摄像机上，则可能使镜头的后镜面碰到CCD的靶面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏，这一点在实用中需特别注意。

3、以摄象机镜头规格分类 摄象机镜头规格应视摄象机的CCD尺寸而定，两者应相对应。即 摄象机的CCD靶面大小为1／2英寸时，镜头应选1／2英寸。 摄象机的CCD靶面大小为1／3英寸时，镜头应选1／3英寸。 摄象机的CCD靶面大小为1／4英寸时，镜头应选1／4英寸。 如果镜头尺寸与摄象机CCD靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。

4、以镜头光圈分类 镜头有手动光圈（manual iris）和自动光圈（auto iris）之分

配合摄象机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。

自动光圈镜头有两类：

一类是将一个视频信号及电源从摄象机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄象机上的直流电压来直接控制光圈，称为DC输入型。

自动光圈镜头上的ALC（自动镜头控制）调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分（峰值）来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，ALC已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成"白电平削波"现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节ALC来变换画面。 另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用F表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：F＝f（焦距）／D（镜头实际有效口径），F值越小，则光圈越大。 采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，它们是： 在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。 要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。 要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。

5、以镜头的视场大小分类

标准镜头：视角30度左右，在1／2英寸CCD摄象机中，标准镜头焦距定为12mm，在1／3英寸CCD摄象机中，标准镜头焦距定为8mm。 广角镜头：视角90度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。 远摄镜头：视角20度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。

变倍镜头（zoom lens）：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。

可变焦点镜头（vari-focus lens）：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。

变焦镜头可通过设置自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。

针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。

6、从镜头焦距上分

短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。

中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视CCD的尺寸而定。

长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。

变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。

三、选择镜头的技术依据

1、焦距

镜头的焦距以毫米为计量单位，它与镜头所获得的观察视角互为因果，小焦距镜头具有大的观察视角，而长焦距镜头具有望远效果并具有窄小的观察视角。通常把和人眼观察的视角相似的镜头称作普通标准镜头。COMPUTAR的计算尺是一个估算焦距、被观察物体外形尺寸以及视角的便利工具。此外VM300取景器也是一款用于选择焦距的光学设备。

2、摄像机规格

摄像机映像传感器（CCD）的规格大小也影响着观察视角，在使用相同镜头的条件下，CCD越小获取的视角越小。对镜头的规格参数提出的要求是其所成图像能将映像传感器（CCD）全部覆盖，例如：

使用和摄像机同一规格的镜头或比摄像机规格大的镜头。这也意味着1/3规格的摄像机可以使用从1/3-1英寸整个范围内的镜头，该摄像机配接1/3 8mm的镜头同2/3 8mm的镜头所得到的观察视角是一样的。只是使用后一种镜头时由于更多利用了成型更精准镜头中心光路，所以可提供较好的图像质量和较高分辨率。

3、光圈值

镜头通常以镜头口径或光圈值进行计量，当镜头完全打开时定义为最大光圈（最小光圈数值），把镜头的有效口径调至最小时（不完全关闭时）的数值定义为最小光圈（最大光圈数值）。光圈值对最终图像有着诸多影响，光圈数值小，意味着该镜头在黑暗的环境下能通过更多的光线，使摄像机能够呈现更好的图像，而在高亮度或反射的环境下，具有高光圈数值的镜头将会避免摄像机成像“白化”，保持稳定的视频电平。所有自动光圈均配有中性不透明滤光片以增大光圈值。光圈值对景深也有直接影响。

4、景深

观察整个区域范围内能被清晰成像的区域被定义为景深。景深大意味着从靠近镜头的观察目标到无穷远之目标在所观察的整体区域中有更多区域能清晰成像，整体区域通常为从*近镜头的观察目标到无穷远。景深小就意味着只有较少部分区域可以清晰成像。景深的大小受诸多因素的影响，通常广角镜头比长焦镜头具有更大的景深，大的光圈值具有大的景深范围。对于自动光圈镜头而言，光圈的不断调整也意味着景深大小的相应变化，夜间自动光圈全部打开，此时的景深范围达到它的最小值，这也意味着白天清晰观察到的目标此时可能变得模糊。

5、自动和手动光圈

通常我们倾向于在光线变化大的室外使用自动光圈镜头，在光线基本保持恒定的室内场所使用手动光圈镜头。随着摄像机具有了电子快门可以进行电子补偿，现在也可以在光线变化的场所使用手动光圈镜头，然而对于这种使用形式有些因素需要予以考虑，光圈数值的设定变得更为严格，如果为使摄像机能在夜间工作而将光圈开启到最大，将会使得景深范围很小，导致即使在白天也很难获取清晰的图像，摄像机虽可以保持输出电平的稳定，但不能相应的保持景深的大小。如若为了增大景深而关小光圈，那摄像机在较暗环境下的表现就要打折扣。

6、视像驱动和直接驱动

自动光圈镜头必须通过控制光圈的操作以达到最佳的图像效果。

视频驱动自动光圈镜头内含放大电率，可将摄像机的视频信号进行转换从而对光圈进行控制。

直接驱动的自动光圈镜头由于只含了检流计型光圈马达，价格较视频驱动型便宜，但要求其所使用的摄像机必须内置放大电路。选择两种自动光圈镜头依据是其所使用的摄像机具有何种自动光圈驱动形式，通常现今情况下摄像机均具有两种驱动形式。

7、C型和CS型接口

现在的摄像机和镜头通常都是CS型接口，CS型摄像机可以和C型和CS型的镜头相配接，一旦C型镜头配接时，需要在摄像机和镜头之间加接5mm接配环以获得清晰的图像。C型接口的摄像机不能同CS型的镜头相配接，因为实际上不可能使镜头的映像靠近CCD去获得清晰的图像。

四、变焦镜头（zoom lens）

1.变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。

伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小，所以也常被成为变倍镜头。

典型的光学放大规格有6倍（6.0~36mm,F1.2）、8倍（4.5~36mm,F1.6）、10倍（8.0~80mm,F1.2）、12倍（6.0~72mm,F1.2）、20倍（10~200mm,F1.2）等档次，并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数，除光学放大外还可施以电子数码放大。

在电动伸缩镜头中，光圈的调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。

其聚焦和变倍的调整，则只有电动调整和预置两种，电动调整是由镜头内的马达驱动，而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位，这样可以免除成像必须逐次调整的过程，可精确与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中，大部分采用带预置位的伸缩镜头。

另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能，它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。

2.镜头与摄像机CCD尺寸的关系

1/2"镜头既可用于1/2"摄像机，也可用于1/3"摄像机，但视角会减少25%左右。1/3"镜头不能用于1/2"摄像机，只能用于1/3"摄像机。

五、不同种类镜头的应用范围

1、手动、自动光圈镜头的应用范围

手动光圈镜头是的最简单的镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下，手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的一个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。

在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。

手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距（光圈）镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。

2、 定焦距（光圈）镜头

一般与电子快门摄像机配套，适用于室内监视某个固定目标的场所作用。

定焦距镜头一般又分为长焦距镜头，中焦距镜头和短焦距镜头。

中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头；

焦距小于成像尺寸的称为短距镜头，短焦距镜头又称广角镜头，该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头，短焦距镜头主要用于环境照明条件差，监视范围要求宽的场合；

焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头，长焦距镜头又称望远镜头，这类镜头的焦距一般在150mm以上，主要用于监视较远处的景物。

3、 手动光圈镜头可与电子快门摄像机配套，在各种光线下均可使用。

4、自动光圈镜头，（EF）可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶面，一般都配自动光圈镜头。

5、电动变焦距镜头，可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦，光圈开度，改变焦距大小的。

六、焦距的计算：

1公式计算法：视场和焦距的计算 视场系指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的。

镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下：

f=wL/W 2、f=hL/h

f；镜头焦距

w：图象的宽度（被摄物体在ccd靶面上成象宽度）

W：被摄物体宽度

L：被摄物体至镜头的距离

h：图象高度（被摄物体在ccd靶面上成像高度）视场（摄取场景）高度

H：被摄物体的高度

ccd靶面规格尺寸： 单位mm 规格

规格 1/3" 1/2" 2/3" 1"

W 4.8 6.4 8.8 12.7

H 3.6 4.8 6.6 9.6

由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3,当L不变，H或W增大时，f变小，当H或W不变，L增大时，f增大。

二 : 摄像机镜头知识

本文介绍监控系统摄像机镜头的基础知识和所涉及到的一些注意事项，帮助大家快速成为一个镜头行家。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。

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。

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、镜头参数

㈠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。

㈡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1.2、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等几个等级。

㈢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，一般默认为水平方向视角。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。

二、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。

三、镜头的发展

镜头是影响图像品质的重要关键，如果镜头品质不佳，自然难拍摄出清晰的画面，传统的摄像机镜头所采用的镜片，可以通称为球面镜头，这是以镜头内镜片的表面曲线为球面形状来命名的。顾名思义，非球面镜头就是采用了不同于球面曲线的技术，也就是镜片研磨的形状为抛物线、二次曲线、三次曲线或高次曲线，这将依据设计功能上的不同而会有不同形状的曲线，因此统称为非球面镜头。

传统球面镜头为了校正相差、色差、球差、彗差、畸变、相散等问题，必须采用多片镜片来校正，这使得镜头的体积变的较大，由于每个镜片多少会有精度上的误差，因此要达到理想值并不容易，非球面镜头由于在设计时便已经考量到校正的因素，因此可以减少镜片的数量，使得镜头的精度更佳、清晰度更好、色彩还原更为准确，镜头内的光线反射得以降低，镜头体积也可以缩小。

以往非球面镜头多应用在仪器、机械加工设备上，但随著加工技术的提升，使得品质、效能提升，因此应用越来越广。目前非球面镜头除了具备高清晰度，录制的图像能够当作法律证据外，新推出的非球面镜头还具备变倍高、物距短、光圈大的特性，变倍高可以简化镜头的种类，物距短可以应用在近距离摄像的场合，光圈大则可以适应光线较暗的场所，使得应用领域日渐宽广。而在CCTV应用领域中也推出了非球面镜头，可以使用于一些如银行这类对于摄像品质要求较高的场所。

四、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。

五、CCTV中的特殊镜头

在特殊的CCTV安全镜头族群中，值得一提的品种包括光纤镜头、管道镜头、分像镜头、拐角镜头、中继镜头、自动聚焦镜头、安定镜头和长程镜头。这些镜头各有所长，可以实现普通镜头所无法完成的特殊功能。

㈠光纤镜头和管道镜头

设计难度较大的监控系统中往往需要使用粘连光纤束镜头。与通常用于视频信号传输的单模光纤和多模光纤不同，这种光纤束是由上千根单独的玻璃光纤粘连在一起组成的。它可以将物镜得到的光学图像传输到十几厘米到几米远的地方。中继镜头从光纤束处理到图像后，再将其传送到摄像机的传感器上。通过光纤镜头取得的画面，其质量不如通过普通镜头取得的画面好。因此，这种镜头只能用在普通镜头无法解决问题的场合。光纤镜头分为刚性和柔性两种。 高分辨率（450线）的粘连光纤束中有几万根玻璃纤维，光学图像就是通过这些纤维从一端传输到另一段，每根光纤在光纤束两端的几何阵列中所处的位置完全相同。完整的“光纤镜头”除了包括这个光纤束外，还需要在前面加装成像用的物镜，在后端加装传递图像用的中继镜头（以便图像会聚到传感器上）。

光纤镜头通常用于穿过厚墙对隔壁房间的监视，有时也用在必须将摄像机与镜头分开一端距离的场合。

另一种常用的长距离采光镜头是管道（borescope）镜头。管道镜头由直径为0.04～0.5英寸、长6～30英寸的通光管、杆状镜头和多联式中继镜头共同组成。中间的镜头用于将物镜形成的光学图像传送给后面的镜头，进而传送到摄像机传感器上。单杆镜头使用的是独特的GRIN（graded index，渐变折射率）玻璃杆，光学图像在通过它之间能够重新聚焦。由于杆和镜头的直径都很小，只有少量的光线能透入摄像机内部，因此这种系统的光学速度较慢，通常为f/11和f/30。这一特性使得管道镜头只能与光线充足的场景和高灵敏度的摄像机配用。因为管道镜头中使用的都是玻璃透镜，它的图像质量比光纤镜头要好一些。

㈡分像镜头

能够将两个单独场景同时成像的同一摄像机上的镜头称作分像镜头或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜获取两个场景的图像后，再将其投射到摄像机的传感器上，其中的两个透镜焦距可能相同，也可能不同；可能朝向同一方向，也可能朝向不同的方向。

分像镜头的转接器可以起到同样的作用。除了用于连接摄像机的接口外，转接器上还有两个C型接口或CS接口，可以连接两个普通镜头，从而实现“一机两景”。根据双焦镜头设计的不同，最后得到的双景图像可以是左右分割的，也可以是上下分割的。所以定焦镜头、变焦镜头、针孔镜头或其它镜头，只要其接口是C型或CS型的，就都可以用到这种转换器上。侧镜位置安装的可调式反射镜可以改变镜头观察的方向。在侧镜旁边再加装一只反射镜，就可以让两中镜头对准同一场景。在这种情况下，如果前镜使用广角镜头（6.5mm），侧镜使用狭角镜头（75mm），就构成一个双焦镜头，与之相连的摄像机可以同时看到同一场景的广角和狭角的图像。在左右分割时，每个镜头的水平视场都变为正常情况下的1/2（每个镜头只能使用传感器的一半宽度）。将分像镜头旋转90°，可以得到上下分割的图像。双焦镜头在监视器上形成的图像是倒转的，因此需要将摄像机倒转过来安装。

三向光学分像镜头可以同时观察三个不同的场景。三分镜头主要用于观察丁字型走廊，但是也可以作其它用途。使用三分镜头，可以同时观察三个不同的场景（放大倍数可以相同，也可以不同），而这三个场景是显示在同一监视器上。这样，我们就节省了两只摄像机、两台监视器和一只画面分割器。每个场景占据在监视器屏幕的1/3面积。镜头上的可调光学器件允许分别调节三个物镜的仰角，以适用长短不同的走廊需要（长走廊镜头接近水平，短走廊需要镜头略微冲下）。与双分镜头一样，摄像机也要倒转安装。

㈢拐角镜头

拐角镜头使得摄像机可以做贴墙式的安装，即摄像机与轴线与墙面相平行。

在墙壁后面的空间比较有限的场合，像柜员机、天花板或升降机内，拐角镜头将会是一个很好的解决方案。拐角光学镜头使得2.6mm镜头的轴线变得与摄像机的轴线相垂直，因为2.6mm镜头的视场可以达到110°，所以使用反光镜来解决这个问题将是不可能的。因为平面反射镜无法将全部场景反射到摄像机镜头上。这种黑边（vignitting）现象将使得我们无法在监视器上看到场景的部分边缘。

拐角转接器可以套接所有焦距的镜头，但镜头必须带有C型或CS型的接口。

㈣中继镜头

中继镜头用来将镜头或粘连光纤束聚焦的光学图像传送到摄像机传感器上。

这种镜头必须与其它物镜一起使用，其自身不能成像。在与光纤镜头配用时，它将光纤束输出端上面的图像投射到传感器上。与分像镜头或拐角镜头配用时，它也可以将双景图像或改向的图像投射到传感器上。中继镜头可以被看作是一个没有放大倍数的附加镜头，在与普通镜头配用时，它的主要作用是使得镜头和传感器之间的距离适当增大。

㈤自动聚焦镜头

自动聚焦镜头在安全方面的应用相当有限，这是因为它的价格比普通的手动调焦镜头要昂贵。自动聚焦镜头主要用于便携式家用摄录机。这种机器所使用的镜头都是变焦镜头。

自动聚焦技术共有三种：主动红外测距、超声波定位和固态三角测量。

主动红外自动聚焦使用的是三角测量原理。镜头中有一个发光二极管，可以向变焦镜头场景中心区域发射一小束红外线。接收透镜将反射回来的红外光投射到镜头旁的两个硅探头上。镜头内的微处理器电路再根据镜头聚焦环的物理位置和CCD传感器上得来的数据计算出目标与摄像机之间的距离。之后，微处理器电路会控制变焦镜头上的电动聚焦环，使中心目标清晰地聚焦在传感器上。

自动聚焦镜头不能适用于所有的工作场合。如果目标不反射红外光，或目标将所有红外光都反射到了其它方向，从而致使摄像机接收不到回光，或目标超出了系统的工作范围，都将无法触发系统的自动聚焦功能。

三 : 认识摄像机镜头

认识摄像机镜头

徐枫

随着广播电视领域数字时代的到来，人们关注的目光较多地集中在摄像机、录像机等摄、录编设备的数字化进程上，而往往比较忽视对摄像机镜头的认识和了解。(www.61k.com）殊不知镜头是整个电视信号流程中的第一个环节，它的合理选择和正确使用直接关系到图像的质量及效果。因此，作为一名电视工作者，对摄像机镜头的选择和使用应予以足够的重视。然而，在日常工作中会经常遇上的“如何识别镜头，如何按需要选择镜头，如何保养镜头等”这些问题，却不一定每一个人都能准确地回答上来。相信读完本文，将会对你有所帮助。

一、摄像机镜头的分类

摄像机镜头有很多种分类方法。按镜头视角可分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头。按镜头的成像质量可分为广播镜头、业务镜头、高清镜头等。按镜头的成像尺寸可分为1/2”镜头、2/3”镜头等。而通常情况下我们可按使用场合将其分为电子新闻采集和演播室/外景镜头和业务级便携式镜头镜头三类。

二、摄像机镜头的结构

摄像机镜头的结构是多种多样的，但大体上可分为光路和电路两部份。其中光路部分的作用是将被摄物体的光信号成像于摄像机的光电传感器（CCD）上，电路部分则实现对光路聚焦、变焦、光圈等饲服控制及遥控等。这里我们重点介绍一下光路部分。光路部分由光圈和多个镜片组构成。每个镜片组都包括有多个不同的凸、凹透镜。正是这些不同的透镜有机地结合在一起，并沿特定轨道相对运动从而实现了聚焦、变焦、扩展等功能。这些镜片组通常可按功能分为聚焦、变焦、中继三组。图1所示为普通便携式镜头的光路示意图。

图1 摄像机镜头成像示意图

光圈是由两组沿特定轨道滑动的黑色金属叶片构成。他是的可控制镜头光通量的可变孔径光阑。调节光圈时，叶片以光轴为中心做伸缩运动，光阑孔径随之改变从而达到控制镜头光通量的目的。

三、摄像机镜头的命名方法

不同厂家对镜头有不同的命名方法。这里我们介绍一下目前国内使用较多的佳能、富士能两家公司对镜头的命名方法。这两家公司的产品名称大体上可分为前缀、焦距特性和后缀三个部分组成。各部分含义如下：

摄像机广角镜头 认识摄像机镜头

1、 前缀：

前缀部分一般由1—2个英文字母组成，其含义包括镜头的成像尺寸（即镜头所适配的摄像机CCD尺寸是2/3”还是1/2”）和镜头的使用场合等含义。(www.61k.com］

2、 焦距特性：

焦距是指镜头中心到焦点的距离，一般以毫米为单位。摄像机镜头属变焦镜头，其焦距可在一定范围内连续变化。通常焦距最长时镜头视向角最窄，而焦距最短时镜头视向角最广。镜头的最长焦距与最短焦距之比称之为镜头的变焦比。镜头的变焦比越大，镜头的视向角变化范围也就越大，拍摄出的画面变化也就越丰富。佳能公司和富士能公司在镜头的命名中均以变焦比X最短焦距的形式来表示镜头的焦距特性。

3、 后缀：

后缀部分含义较多，通常以多个字母表示。它反映的是镜头的聚焦、变焦、光圈、内置扩展镜等多项特性。这里有必要介绍一下内置扩展镜。内置扩展镜通常有两种。一种称为2倍扩展镜，使用后可将镜头的焦距增加一倍。另一种为0.8倍扩展镜，通过它可方便地将画面宽高比在16：9与4：3之间进行转换，以实现从标清到高清的过渡。表一中列出了这两家公司镜头命名中各部分的具体含义。

表1

摄像机广角镜头 认识摄像机镜头

四、如何选择摄像机镜头

到此为止，我们已经具备了选择摄像机镜头的相关知识了。（www.61k.com］接下来我们来谈谈具体如何操作。

选择镜头的一个重要标准就是看该镜头的使用场合。镜头的使用场合不同选择时考虑的侧重点也不一样。一般情况下我们可按以下顺序来考虑选择镜头。

1、对用于电子新闻采集的镜头，我们一般优先考虑的是镜头的重量、广角的性能，其次才是变焦比参数，最后才考虑成像质量两个特性。

2、如果为演播室选择镜头，则需要考虑广角镜头和标准镜头的合理搭配。大型演播室还需要适当配置长焦镜头，并考虑是否需要伺服等。一般说来把图像质量和变焦比作为重点优先考虑，其次考虑广角性能，而重量则不如电子新闻采集镜头那么重要。

3、为大型户外活动的现场直播选择镜头，不仅同样要考虑多种镜头的有机组合，同时还要适当选择遥控、伺服，并将图像稳定器列入选择对象。通常来说可将变焦比放在首位，其次考虑广角性能，再次考虑图像质量和镜头重量。

除上述外，在镜头的选择中还有一个需要考虑的因数。那就是镜头的最近拍摄距离即最近物距（MOD），此处不再赘述。

四、摄像机镜头的保养

摄像机镜头是十分精细的设备，需要认真的保养。通常做好以下几件工作不断可保证镜头的质量，而且还可大大地延长镜头寿命。

1、每一个使用人员必须牢固树立“摄像机镜头的防水能力是非常有限的”这一观念，尽力避免在雨中或潮湿环境中使用。万不得已时用过后一定要尽快用柔软的干布将镜头周身擦拭干净，并与干燥剂一起放于密封的塑料带内一段时间以将镜头内水分彻底吸干，避免镜头发霉。此外水分也很容易将灰尘等污物带入镜头上活动部件的间隙中，引起以下提及的问题。

2、受空气中灰尘、手上汗水等的影响，镜头上活动部件的间隙中难免会有污物进入。若不及时清除这些污物，光圈、变焦等活动部件会受到磨损，对镜头造成损害，严重时甚至使活动部件卡死无法工作。如果发生这种情况，一定要请专业人员及时进行维修处理。

3、由于以上两项原因，镜头必需定期进行维护保养。一般情况下可半年到一年进行一次维护保养。

4、相对于镜头的价格而言，UV镜这个防紫外线的镜片可谓小巫见大巫了。然而，UV镜在保护镜头方面的作用却不可小视。它不仅放潮、防尘还可有效的防止镜片的物理损伤。没有UV镜，摄像机镜头遭到划伤后拍摄夜景和逆光时的效果可就不敢恭维了，而且更换起来代价高昂。

61阅读提醒您本文地址：

5、在摄像机镜头的维护中，还有一件事，那就是后聚焦的调整。具体步骤如下：

1)将西门子星图（由中心部分细边缘粗的一组放射线组成的测试图，见图2）贴于墙上，将光圈完全打开。

摄像机广角镜头 认识摄像机镜头

2)对ENG镜头而言，将物距定为3米；对BOX镜头而言，将物距定位5米。［www.61k.com］

3)在长焦端聚焦。

4)变焦到广角端。

5调节后焦环使广角端聚焦。

6)重复3）—5）直到在广角端和长焦端都能准确聚焦。

五、特殊镜头和光学附件

为满足一些特殊要求和创造一些特技效果，各厂家还开发了许多特殊镜头和光学附件，大体有如下几种：

1、鱼眼定焦附加镜：

使用鱼眼定焦附加镜时，原来的变焦镜头成为定焦鱼眼镜头，同时会产生一定程度的失真。在原镜头的最广角端，镜头的焦距比原来还要小。

2、广角倍率镜和广角定焦附加镜：

广角倍率镜能将原镜头的焦距缩小一定倍数，使焦距更广，并对原镜头的光圈数基本无影响。广角定焦距附加镜能将原来的变焦镜头变为焦距更广的定焦镜头。

3、远摄倍率镜

远摄倍率镜的作用与广角倍率镜正好相反，能使镜头的焦距增加一定倍数。

4、微距镜

微距镜又称特写镜，用于特写拍摄，其功能是可缩短镜头的最小目标距离。

特写镜本身的焦距就成为了原镜头的最大目标距离。镜头的最小目标距离通过下面的公式计算：

新的最小目标距离 = fc x S / (fc + S)

其中： fc=特写镜本身的焦距

S=原镜头的最小目标距离

5、紫外线滤色镜

紫外线滤色镜（UV镜）几乎是无色的，它可以吸收肉眼不能看到的短波光。它也可用作保护镜。

除了UV镜，还有许多种类的滤色镜，大家可能已有认识。

最后提醒一句，在选购这些特殊镜头时可别忘了配上合适的匹配器，不然可就白忙了一场。

作者系制作中心技术设备部科长,高级工程师

61阅读提醒您本文地址：

四 : 手机摄像头光圈基础知识 大光圈的作用

拍照一直是手机的重要功能之一。(www.61k.com）在功能机时代，厂商们就不断尝试让手机具备媲美数码相机的成像素质。激烈的市场竞争，让手机摄像头技术有了长足的进展，尽管摄像头内部空间还是那么小。背照式CMOS、6P镜片结构、大光圈。其中，已经有手机用上了F1.8光圈的摄像头。难道手机终于赶上相机了?今天我们就来一起说说手机光圈的那些事。

首先，什么是光圈?

对于已经制造好的镜头，我们不可能随意改变镜头的直径，但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆形，并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量，这个装置就叫做光圈。而光圈大小我们用F值表示，F值越大，光圈越小。

大光圈的作用：进入更多光线

不过同样是F1.8光圈，手机摄像头与相机镜头还是有重大的差别的，因为口径有着天渊之别。光圈F值=镜头的焦距/镜头光孔直径。

按照这个算法，时下物理焦距4毫米的手机摄像头，光圈为F1.8，它的光孔直径为2.22毫米;而一颗50mm焦距的镜头，光圈为F1.8，它的光孔直径为27.7毫米。显然，前者通过的亮度是无法和后者进行比拟的。

虽然无法和体积巨大的镜头相提并论，但同样作为手机摄像头，F1.8光圈会比F2.0光圈进入更多的光线。更大的光圈意味着同样环境下，照片会变得更明亮，特别是弱光环境下帮助会更加明显。

大光圈的作用：更快的快门速度

摄影爱好者都知道，照片的亮度可以通过快门、光圈、ISO来控制，而提高ISO往往会增加噪点。在弱光环境下，我们一般通过大光圈或更慢的快门来获得理想的照片亮度。而过慢的快门速度容易拍出抖动的照片，特别对于手机来说，先从光圈动脑筋比较好。

而前面提到，更大的光圈拥有更高的进光量。因此在同样的弱光环境中，更大光圈的手机可以获得更高的快门速度。例如F1.8 1/33与F2.0 1/20，可以获得相近的照片亮度，前者快门速度更有利于稳定拍摄。

大光圈的作用：更浅的景深(背景虚化)

所谓景深，就是当焦距对准某一点时，其前后都仍可清晰的范围。它能决定是把背景模糊化来突出拍摄对象，还是拍出清晰的背景。简单来说，景深小可以拍出背景虚化的照片，景深大可以拍出清晰的背景。而光圈跟景深的关系是，光圈越大景深越小，光圈越小景深越大。

实际上影响景深的还有焦距，镜头焦距越长，景深越小;焦距越短，景深越大。不过手机摄像头焦距都是固定的，而且物理焦距只有4-5mm，因此手机摄像头很难拍摄浅景深照片。这时候需要一定的技巧——尽量靠近主体，让主体和背景形成一定距离。

虽然不如在专业相机上效果来的那么明显，但是大光圈确实为手机摄像头带来的更好玩的元素。详细随着科技的进步，更好的光学技术会让手机拍照变得越来越强大。

以上就是关于手机摄像头光圈基础知识 大光圈的作用的介绍，希望对您有所帮助！

61阅读提醒您本文地址：

本文标题：摄像机镜头知识-摄像机镜头知识及其选用标准
本文地址： http://www.61k.com/1165799.html