摄像机镜头的选择与计算

闭路电视系统中摄像机镜头的选择和计算，在选择和计算镜头时提供了三种方法：公式计算法、查表法和图解法。摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优劣直接影响摄像机的整机指标。因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。

一、镜头的种类

1、按镜头尺寸划分:摄像机镜头与摄像机一样也分为8.5mm(1/3in)、13mm(1/2in)、17mm(2/3in)、19mm(3/4in)、25mm(1in)等多种，在选择摄像机镜头时，一般应与摄像机相对应，即13mm摄像机应选用13mm镜头。

2、按镜头类别划分：摄像机镜头分手动光圈镜头和自动光圈镜头两大类型，手动和自动调整都是为了调节光通量，使传感器感受的光量保持在最佳状态。

二、手动、自动光圈镜头的应用范围

手动光圈镜头是最简单的镜头，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。

1、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。

2、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。

3、自动光圈镜头（EF镜头）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。

4、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。

三、镜头的计算

1、公式计算法

(1)、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，镜头焦距及所要求改成像大小确定的。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：

1—视场计算图

式中： H=视场（摄取场景）高度（m）

W=视场（摄取场景）宽度（m）

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，所以

W= H (m)

L — 镜头至被摄取物体的距离(视距)(m)

f — 焦距(mm)

a — 像场（靶面成像面积）宽度（mm）

b — 像场（靶面成像面积）高度（mm）

因摄像机的摄像管不同，其靶面像场的值也不同，具体数值如下表1

摄像机靶面成像像场a、b值

表 1

摄像管尺寸 a (mm) ：b (mm)

25.5mm (1in) 9.5 ：12.7

19.0mm (3/4in) 7.4：9.9

17mm (2/3in) 6.6 ：8.8

13mm (1/2in) 4.6：6.8

8.5mm (1/3in) 3.6：4.8

从式中可以看出，当L不变,H或W增大时,f变小。当H或W不变时,L增大时,f 增大。

2、视场角的计算

如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出视场宽度和高度。

水平视场角β (水平观看的角度）

垂直视场角q（垂直观看的角度）

式中W、H、f同上。

水平视场角与垂直视场角的关系如下：

表中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值，如果知道了水平

或垂直视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W。

例如：摄像机的摄像管为17mm (2/3in),镜头焦距f为12mm，从表2中查得水平

视场角为40°而镜头与被摄取物体的距离为2m,试求视场的宽度W。

焦距f越长，视场角越小，监视的目标也就小。

3、图解法

如前所示，摄像机镜头的视场由宽（W）、高（H）和与摄像机的距离（L）决定。一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定：

摄像机在不同焦距f时水视场角β表 2

镜头焦距摄像管尺寸：

f 13mm 17mm 25mm 32mm

(1/2in) (2/3in) (1in) (1 1/4in)

(mm) 水平视场角

＊·欲监视景物的尺寸。

＊·摄像机与景物的距离。

＊·摄像机成像器的尺寸：1/3"、1/2"、2/3"或1"。

图解选择镜头步骤：

利用这个关系可选择适当的镜头。

估计或实测视场的最大宽度；估计或实测摄像机与被摄景物间的距离；使用1/3"镜头时使用图2, 使用1/2"镜头时使用图3, 使用2/3"镜头时使用图4,使用1"镜头时使用图5。具体方法：在以W和L为座标轴的图 2～5中, 查出应选用的镜头焦距。为确保景物完全包含在视场之中，应选用座标交点上面那条线指示的数值。例如：

视场宽50m, 距离40m, 使用1/3"格式的镜头，在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的视场。而用2.8mm的镜头则可以完全覆盖视场。

jackaroo	2006-11-14 22:35
要学习一下。

xuyingibng	2006-11-21 13:54
谢谢楼主。辛苦了。学习一下。

focus	2006-11-22 13:23
谢谢楼主。辛苦了。学习一下。

optics	2006-11-26 16:04
谢谢!要学习一下~~~

ibelieve	2006-12-02 22:14
谢谢!要学习一下~~~

xxl_70	2006-12-28 16:26
如果是有图示那就更好了,看起来就更直观了

slbn0000	2007-01-05 22:42
是啊视场到底怎么算呢

vieky1982	2007-01-16 17:17
谢谢!要学习一下~~~ k]gPMhe 可惜没图

mjs99	2007-02-02 11:01
*引用第8楼vieky1982于2007-01-16 17:17发表的*: yL<u>S0 谢谢!要学习一下~~~ D:K"J><@ 可惜没图

lightingly	2007-03-16 11:17
tks !!!!!!!!!!!!!

f-22	2007-03-17 12:10
谢谢楼主，有配图吗

flyming82	2007-03-27 18:14
谢谢!~~~~~~~~~~

stl	2007-03-31 22:21
THANKS！

seefly	2007-04-02 00:04
即将工作，好好学习一下

helenxm_su	2007-06-06 01:14
谢谢楼主!正在学习中，谢谢!

happy3635	2007-06-29 22:54
学习一下

zhaoyp	2007-08-07 13:11
thank you

joisnhen	2007-09-13 02:18
进来学习的。。。谢谢

crystal99	2007-09-13 08:48
謝謝﹗ [s:1]

sea_83	2007-10-11 14:08
可惜没图看不清楚

yowen	2007-10-11 18:13
不错呀 g>7i2 V"gKk$j7 有机会也学学

shubit	2007-10-11 22:26
辛苦liao

fang0705	2007-11-12 16:29
楼主，辛苦了。。。。。。。

zouxb	2007-11-17 15:31
没有图,也没有公式啊,怎么算啊

ljf112	2007-12-10 22:25
好好学习一哈1！！！！ [s:1]

zydrean	2007-12-11 21:48
和cad设计有什么不一样

liang1118	2007-12-17 09:25
呵呵 r.u\qPT& 好东西 K5<2jl3S 谢谢楼主哦！

guf68	2008-07-02 18:17
谢谢搂主！！

samjan	2009-08-16 22:03
學習中有圖 9!r0uU" 更好

fbc110	2010-10-22 14:59
楼主好人呐！

fbc110	2011-12-27 16:41
楼主辛苦了

ronehwa	2024-09-06 07:09
nice sharing, thanks a lot.

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