無(wú)論何種監(jiān)控工程的應(yīng)用中,視頻畫(huà)質(zhì)效果皆是考核鏡頭優(yōu)劣的核心因素。好的攝像機(jī)如果配上不好的鏡頭,就不能得到高質(zhì)量的監(jiān)控畫(huà)面。同理,如果好的鏡頭卻配上不好的攝像機(jī),那也不會(huì)有好的視頻畫(huà)面呈現(xiàn)。
鏡頭技術(shù)知識(shí)匯總
鏡頭是監(jiān)控?cái)z像機(jī)的眼睛,正確選擇鏡頭以及良好的安裝與調(diào)整是清晰成像的*步。當(dāng)前,1/3"鏡頭是應(yīng)用的主流,自動(dòng)光圈鏡頭銷售量zui多,變焦鏡頭是應(yīng)用發(fā)展的趨勢(shì)。
1)應(yīng)依據(jù)監(jiān)控?cái)z像機(jī)到被監(jiān)視目標(biāo)的距離,來(lái)選擇定焦鏡頭(FixedFocalLens)的焦距。
從焦距上區(qū)分有短焦距廣角鏡頭、中焦距標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦距遠(yuǎn)鏡頭。鏡頭焦距通常用值來(lái)表示,鏡頭光圈一般用F表示,F(xiàn)取值以鏡頭的焦距/和通光孔徑d的比值來(lái)衡量,F(xiàn)=f/d,每個(gè)鏡頭上均標(biāo)有其zui大的F值。
2)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的鏡頭規(guī)格應(yīng)與監(jiān)控?cái)z像機(jī)CCD靶面尺寸(1/2"為6.4hX4.8υ、1/3"為4.8hX3.6υ、1/4"為3.2hX2.4υ)相對(duì)應(yīng)。如果鏡頭尺寸與監(jiān)控?cái)z像機(jī)CCD靶面尺寸不一致時(shí),觀察角度將不符合設(shè)計(jì)要求,或者發(fā)生畫(huà)面在焦點(diǎn)以外等問(wèn)題。
3)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的水平視覺(jué)度數(shù)及垂直視覺(jué)度數(shù)與監(jiān)控?cái)z像機(jī)CCD靶面尺寸hXυ及鏡頭焦距f之間有如下關(guān)系:水平視覺(jué)度數(shù)=2arctan(h/2f);垂直視覺(jué)度數(shù)=2arctan(υ/2f)。
4)鏡頭有自動(dòng)光圈(autoiris)和手動(dòng)光圈(manualiris)之分。自動(dòng)光圈用于被照物光線變化較多場(chǎng)合,手動(dòng)光圈用于被照物光線穩(wěn)定之處。
自動(dòng)光圈鏡頭有二種驅(qū)動(dòng)方式:一類為視頻輸入型Videodriver(withAmp),它將一個(gè)視頻信號(hào)及電源從監(jiān)控?cái)z像機(jī)輸送到透鏡來(lái)控制鏡頭上的光圈,這種視頻輸入型鏡頭內(nèi)包含有放大器電路,用以將攝像機(jī)傳來(lái)的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)光圈馬達(dá)的控制,另一類稱為DC輸入型(DCdrivernoAmp),它利用攝像機(jī)上的直流電壓來(lái)直接控制光圈,這種鏡頭內(nèi)只包含電流計(jì)式光圈馬達(dá),攝像機(jī)內(nèi)沒(méi)有放大器電路。二種驅(qū)動(dòng)方式產(chǎn)品不具可互換性,但現(xiàn)已有通用型自動(dòng)光圈鏡頭推出。
5)監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭安裝有C型和CS型兩種,C型安裝的鏡頭在CCD監(jiān)控?cái)z像機(jī)與鏡頭間多了5mm調(diào)整光圈值的環(huán)。C型安裝的攝像機(jī)可用CS型鏡頭,但CS安裝的監(jiān)控?cái)z像機(jī)不能使用C型鏡頭。Philips公司推出革命性的Wizard鏡頭安裝向?qū)?,保證鏡頭與攝像機(jī)的*兼容,這使得在任何環(huán)境下都可得到*圖像。
6)變焦鏡頭由于在一個(gè)鏡頭內(nèi)能夠使鏡頭焦距在一定范圍內(nèi)變化,因此可以使被監(jiān)控的目標(biāo)放大或縮小。典型的光學(xué)放大規(guī)格有諸如6~20倍等不同檔次,并以電動(dòng)縮放鏡頭(ZoomLens)應(yīng)用zui普遍。按變焦鏡頭參數(shù)可調(diào)整的項(xiàng)目劃分有:
三可變鏡頭——光圈、聚焦、焦距均需人為調(diào)節(jié)。
二可變鏡頭——通常是自動(dòng)光圈鏡頭,而聚焦和焦距需人為調(diào)節(jié)。
單可變鏡頭——一般是自動(dòng)光圈和自動(dòng)聚焦的鏡頭,而焦距需人為調(diào)節(jié)。
7)縮放/變焦鏡頭(VariFocalLens)是變焦鏡頭配合縮放鏡頭功能,焦距連續(xù)可變,可將遠(yuǎn)距離物體放大,又可提供一個(gè)寬廣視景,使監(jiān)視寬度增加。日本Kowa公司提供從1.6~3.4mm的寬角度鏡頭到15.0—300mm的遠(yuǎn)距鏡頭。
8)監(jiān)控?cái)z像機(jī)除傳統(tǒng)的球面鏡頭外,新一代的是非球面鏡頭(AsphericalLens),鏡片研磨的形狀為拋物線、二次曲線、三次曲線或高次曲線,并且在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了鏡頭的相差、色差、球差等校正因素,通常一片非球面鏡片就能達(dá)到多個(gè)球面鏡片矯正像差的效果,因此可以減少鏡片的數(shù)量,使得鏡頭的精度更佳、清晰度更好、色彩還原更為準(zhǔn)確、鏡頭內(nèi)的光線反射得以降低,鏡頭體積也相應(yīng)縮小。非球面鏡頭具有變倍高、物距短、光圈大的特點(diǎn)。變倍高可以簡(jiǎn)化鏡頭的種類,物距短可以應(yīng)用在近距離監(jiān)控?cái)z像機(jī)的場(chǎng)合,光圈大則可以適應(yīng)光線較暗的場(chǎng)所,因此應(yīng)用領(lǐng)域日漸寬廣。日本AVENIA的非球面鏡頭產(chǎn)品SSV0770,近攝距離可到30cm,光圈值也可到F1.6,變焦范圍可從7.0~70mm,變倍率高達(dá)十倍,可用于電視監(jiān)控等領(lǐng)域。
鏡頭技術(shù)選型
高質(zhì)量鏡頭不但在成像清晰度、對(duì)比度及亮度、色彩還原度具備尚佳表現(xiàn),而且畫(huà)面畸變率變形小。在與攝像機(jī)搭配上,鏡頭選型應(yīng)考慮的因素包含下列幾項(xiàng)。
F值越小表示光通量越高。如果攝像機(jī)自身設(shè)有的照度計(jì)對(duì)通光量F值有一定要求,那么工程人員就更需要意識(shí)到鏡頭的光通量一定要大于攝像機(jī)的通光量,如攝像機(jī)是F1.4,則至少要選用F1.4或F1.2的鏡頭才能與之匹配;
鏡頭座的匹配。也就是C與CSMount必須相互匹配。當(dāng)然,在目前大部分采用5mm配接環(huán)下此問(wèn)題不大,不過(guò)在安裝環(huán)節(jié)故障層出不窮(該部分將在安裝章節(jié)上向讀者說(shuō)明);
光圈范圍大,即f值由小到大的數(shù)值范圍越大越好,由此能使搭配的攝像機(jī)對(duì)環(huán)境光線條件的適應(yīng)足夠應(yīng)付任何光照條件變化;
鏡片鍍膜要均勻。目前質(zhì)量較高的鏡片的鍍膜都是多層復(fù)合型鍍膜。復(fù)合型鍍膜可有效地抑制逆光及光線散射,以使攝像機(jī)避開(kāi)光線造成的畫(huà)面不良影響;
·非球面的鏡頭搭配應(yīng)用,無(wú)論百萬(wàn)還是非百萬(wàn)攝像機(jī)應(yīng)用,搭配非球面鏡對(duì)攝像機(jī)畫(huà)面光線的整體平均度皆有很大改善。因?yàn)榉乔虻溺R頭,在清晰度、對(duì)比度、畫(huà)面亮度上較之球面鏡頭皆有較好的效果;
選用有焦距、景深或光圈都有固定鎖定的調(diào)節(jié)螺絲。因?yàn)殓R頭應(yīng)用在各種不同環(huán)境及固定條件下,如果有此裝置可以避免已調(diào)節(jié)好的畫(huà)面因攝像機(jī)震動(dòng)而發(fā)生畫(huà)質(zhì)變動(dòng);
選用與鏡頭安裝方便及大小結(jié)構(gòu)適合的攝像機(jī),過(guò)大或過(guò)小的鏡頭都會(huì)給攝像機(jī)安裝調(diào)整或施工上帶來(lái)不便,尤其是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的鏡頭更需謹(jǐn)慎采用;
紅外線鏡頭的選用不是的,在(Day&Night)日夜型攝像機(jī)與(Low-Light)低照度攝像機(jī)匹配上要慎之又慎。而ICR(彩轉(zhuǎn)黑)攝像機(jī)對(duì)IR鏡頭沒(méi)有偏好,相反,在黑白條件下,IR鏡頭反而可能是一種過(guò)度的功能浪費(fèi);
透過(guò)攝像機(jī)對(duì)紅外線波場(chǎng)的感應(yīng)范圍來(lái)選擇(LD低散射光學(xué)鏡片)鏡頭。一般IR的紅外線感應(yīng)波長(zhǎng)約是在300-750nm范圍,但如果存在透霧的需求,那么攝像機(jī)及鏡頭在紅外線感應(yīng)波長(zhǎng)上都必須要達(dá)到700-950nm的范圍,因?yàn)橹挥胁ㄩL(zhǎng)達(dá)到該范圍,才能發(fā)揮透霧的功效;
鏡頭在攝像機(jī)的搭配上還必須注意口徑上的搭配,過(guò)去單純的1/2、1/3及1/4英寸口徑已經(jīng)不是定律,隨著CMOS感光芯片的發(fā)展,越來(lái)越多的大小取像口徑尺寸出現(xiàn),鏡頭的搭配口徑大于攝像機(jī)的口徑這一原則依舊不變,然而該原則在工程中也時(shí)有造成錯(cuò)誤的選型應(yīng)用。
對(duì)于工程人員來(lái)說(shuō),以上所述的鏡頭在與攝像機(jī)搭配選型時(shí)的數(shù)項(xiàng)重要參考因素內(nèi)容至關(guān)重要。同樣,在鏡頭工程施工安裝上常常出現(xiàn)的問(wèn)題與錯(cuò)誤施作亦不容小視。
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