鏡頭是電視監(jiān)控系統(tǒng)中*的部件，鏡頭與CCD攝像機(jī)配合，可以將遠(yuǎn)距離目標(biāo)成像在攝像機(jī)的CCD靶面上。
鏡頭的種類繁多，從焦距上分類，可分為短焦距、中焦距、和焦距和變焦距鏡頭；從視場(chǎng)的大小分類，可分為廣角、標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)攝鏡頭；從結(jié)構(gòu)上分類，還可分為固定光圈定焦鏡頭、手動(dòng)光圈定焦鏡頭、自動(dòng)光圈定焦鏡頭、手動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭、電動(dòng)三可變鏡頭（指光圈、焦距、聚焦這三者均可變）等類型。由于鏡頭選擇得合適與否，直接關(guān)系到攝像質(zhì)量的優(yōu)劣，因此，在實(shí)際應(yīng)用中必須合理選擇鏡頭。
1、 鏡頭的參數(shù)
鏡頭的光學(xué)特性包括成像尺寸、焦距、相對(duì)孔徑和視場(chǎng)角等幾個(gè)參數(shù)，一般在鏡頭所附的說(shuō)明書(shū)中都有注明，以下分別介紹。
A、成像尺寸
鏡頭一般可分為25.4mm（lin）、16.9mm（2/3in）、12.7mm（1/2in）、8.47mm（1/3in）和6.35mm（1/4in）等幾種規(guī)格，它們分別對(duì)應(yīng)著不同的成像尺寸，選用鏡頭時(shí)，應(yīng)使鏡頭的成像尺寸與攝像機(jī)的靶面尺寸大小相吻合。表2-1列出了幾種常見(jiàn)CCD芯片的靶面尺寸，表中單位為mm。
標(biāo)稱芯片尺寸
CCD感光靶面尺寸 25.4 16.9 12.7 8.47 6.35
對(duì)角線 16 11 8 6 4.5
垂直 9.6 6.6 4.8 3.6 2.7
水平 12.7 8.8 6.4 4.8 3.6
表2-1 幾種常見(jiàn)CCD芯片的靶面尺寸
由表2-1可知，12. 7mm（1/2in）的鏡頭應(yīng)配12. 7mm（1/2in）靶面的攝像機(jī)，當(dāng)鏡頭的成像尺寸比攝像機(jī)靶面的尺寸大時(shí)，不會(huì)影響成像，但實(shí)際成像的視場(chǎng)角要比該鏡頭的標(biāo)稱視場(chǎng)角小（參見(jiàn)圖2-2），而當(dāng)鏡頭的成像尺寸比攝像機(jī)靶面的尺寸小時(shí)，就會(huì)影響成像，表現(xiàn)為成像的畫(huà)面四周被鏡筒遮擋，在畫(huà)面的4個(gè)角上出現(xiàn)黑角。
B、焦距
在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)有用戶提出該攝像機(jī)能看清多么遠(yuǎn)的物體或該攝像機(jī)能看清多么寬的場(chǎng)景等問(wèn)題，這實(shí)際上由所選用的鏡頭的焦距來(lái)決定，因?yàn)榻咕鄾Q定了攝取圖像的大小，用不同焦距的鏡頭對(duì)同一位置的某物體攝像時(shí)，配長(zhǎng)焦距鏡頭的攝像機(jī)所攝取的景物尺寸就大，反之，配短焦距鏡頭的攝像機(jī)所攝取的景物尺寸就小。當(dāng)然，被攝物體成像的清晰度還與所選用的CCD攝像機(jī)的分辨率及監(jiān)視器的分辨率有關(guān)。
理論上，任何一種鏡頭均可拍攝很遠(yuǎn)的物體，并在CCD靶面上成一很小的像，但受CCD單元（像素）物理尺寸的限制，當(dāng)成像小到小于CCD傳感器的一個(gè)像素大小時(shí)，便不再能形成被攝物體的像，即使成像有幾個(gè)像素大小，該像也難以辨識(shí)為何物。
當(dāng)已知被攝物體的大小及該物體到鏡頭距離，則可根據(jù)下兩式估算所選取配鏡頭的焦距：
f=hD/H
f=vD/V
式中，D為鏡頭中心到被攝物體的距離；H和V分別為被攝物體的水平尺寸和垂直尺寸；v為靶面成像的高度；h為靶面成像的水平寬度。
成像場(chǎng)景的大小與成像物體的顯示尺寸是互相矛盾的，舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，用同一支攝像機(jī)對(duì)同一個(gè)停車場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視，選用短焦距鏡頭可以對(duì)整個(gè)停車場(chǎng)的全景進(jìn)行監(jiān)視并看到出入口外的車輛進(jìn)出，但卻不能看清該輛車的牌照號(hào)碼（該車在監(jiān)視器屏幕上僅占據(jù)了很小的面積）；而選用長(zhǎng)焦距鏡頭雖可以看清該輛車的牌照號(hào)碼（該車占據(jù)了屏幕上的大部分面積），卻又不能監(jiān)視到整個(gè)停車場(chǎng)的全貌。因此當(dāng)需要既監(jiān)視全景以要看清局部時(shí)，一般應(yīng)考慮配用電動(dòng)兩可變或電動(dòng)三可變鏡頭。當(dāng)然，在選定了鏡頭的前提下，選用高分辨率的攝像機(jī)及監(jiān)視器則可以在被監(jiān)視物體成像尺寸較小時(shí)也能看清局部細(xì)節(jié)。
C、相對(duì)孔徑
為了控制通過(guò)鏡頭的光通量大小，在鏡頭的后部均設(shè)置了光闌（俗稱光圈）。假定光闌的有效孔徑為d，由于光線折射的關(guān)系，鏡頭實(shí)際的有效孔徑為D，D與焦距f之比定義為相對(duì)孔徑A，即
A=D/f
鏡頭的相對(duì)孔徑?jīng)Q定于被攝像的照度，像的照度E與鏡頭的相對(duì)孔徑平方成正比，一般習(xí)慣上用相對(duì)孔徑的倒數(shù)來(lái)表示鏡頭光闌的大小，即
F=f/D
式中，F(xiàn)一般稱為光欄F數(shù)，標(biāo)注在鏡頭光欄調(diào)整圈上，其標(biāo)值為1. 4、2、2. 8、4、5. 6、8、11、16、22等序列值，每?jī)蓚€(gè)相鄰數(shù)值中，后一個(gè)數(shù)值是前一個(gè)數(shù)值的倍。由于像面照度與光欄的平方成正比，所以光欄每變化一檔，像面亮度就變化一倍。F值越小，光欄越大，到達(dá)攝像機(jī)靶面的光通量就越大。
D、視場(chǎng)角
鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對(duì)這個(gè)視野的高度和寬度的張角稱為視場(chǎng)角。視場(chǎng)角與鏡頭的焦距f及攝像機(jī)靶面尺寸（水平尺寸h及垂直尺寸v）的大小有關(guān)，鏡頭的水平視場(chǎng)角ah及垂直視場(chǎng)角av可分別由下式來(lái)計(jì)算，即
ah=2arctg（h/2f）
av=2arctg（v/2f）
由以上兩式可知，鏡頭的焦距f越短，其視場(chǎng)角越大，或者，攝像機(jī)靶面尺寸h或v越大，其視場(chǎng)角也越大。如果所選擇的鏡頭的視場(chǎng)角太小，可能會(huì)因出現(xiàn)監(jiān)視死角而漏監(jiān)；而若所選擇的鏡頭的視場(chǎng)角太大，又可能造成被監(jiān)視的主體畫(huà)面尺寸太小，難以辨認(rèn)，且畫(huà)面邊緣出現(xiàn)畸變。因此，只有根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境選擇視場(chǎng)角合適的鏡頭，才能保證既不出現(xiàn)監(jiān)視死角，又能使被監(jiān)視的主體畫(huà)面盡可能大而清晰。
表2-2列出了幾種常用鏡頭的水平視場(chǎng)角，表中的參數(shù)是以日本精工系列鏡頭為參考給出的。
焦距/mm
鏡頭尺寸/in 2.8 3.5 4.0 4.8 6.0 8.0 12.0 16.0 25.0
1/3 86.3 67.4 62.0 52.2 42.3 32.6 22.1 17.1 10.6
1/2 94.6 69.4 57.1 42.6 29.7 22.6 14.2
2/3 59.2 30.8 19.4
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