【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電子數(shù)碼放大。 在電動(dòng)伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：自動(dòng)光圈、直流驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈、電動(dòng)調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只有電動(dòng)調(diào)整和預(yù)置兩種，電動(dòng)調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，而預(yù)置則是通過鏡頭內(nèi)的電位計(jì)預(yù)先設(shè)置調(diào)整停止位，這樣可以免除成像必須逐次調(diào)整的過程，可精確與快速定位。在球形罩一體化攝像系統(tǒng)中，大部分采用帶預(yù)置位的伸縮鏡頭。 另一項(xiàng)令用戶感興趣的則是快速聚焦功能，它由測(cè)焦系統(tǒng)與電動(dòng)變焦反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成。 鏡頭與攝像機(jī) CCD 尺寸的關(guān)系 1/2” 鏡頭既可用于 1/2” 攝像機(jī)，也可用于 1/3” 攝像機(jī)，但視角會(huì)減少 25%左 20 右。 1/3” 鏡頭不能用于 1/2” 攝像機(jī)，只能用于 1/3” 攝像機(jī)。 不同種類鏡 頭的應(yīng)用范圍 ? 手動(dòng)、自動(dòng)光圈鏡頭的應(yīng)用范圍 手動(dòng)光圈鏡頭是的最簡(jiǎn)單的鏡頭，適用于光照條件相對(duì)穩(wěn)定的條件下，手動(dòng)光圈由數(shù)片金屬薄片構(gòu)成。光通量靠鏡頭外徑上的一個(gè)環(huán)調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)此圈可使光圈收小或放大。 在照明條件變化大的環(huán)境中或不是用來監(jiān)視某個(gè)固定目標(biāo)，應(yīng)采用自動(dòng)光圈鏡頭，比如在戶外或人工照明經(jīng)常開關(guān)的地方，自動(dòng)光圈鏡頭的光圈的動(dòng)作由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)受控于攝像機(jī)的視頻信號(hào)。 手動(dòng)光圈鏡頭和自動(dòng)光圈鏡頭又有定焦距（光圈）鏡頭自動(dòng)光圈鏡頭和電動(dòng)變焦距鏡頭之分。 ?? 定焦距（光圈）鏡頭，一般與電子快門攝像機(jī)配套，適用于室 內(nèi)監(jiān)視某個(gè)固定目標(biāo)的場(chǎng)所作用。 定焦距鏡頭一般又分為長(zhǎng)焦距鏡頭，中焦距鏡頭和短焦距鏡頭。中焦距鏡頭是焦距與成像尺寸相近的鏡頭；焦距小于成像尺寸的稱為短距鏡頭，短焦距鏡頭又稱廣角鏡頭，該鏡頭的焦距通常是28mm以下的鏡頭，短焦距鏡頭主要用于環(huán)境照明條件差，監(jiān)視范圍要求寬的場(chǎng)合，焦距大于成像尺寸的稱為長(zhǎng)焦距鏡頭，長(zhǎng)焦距鏡頭又稱望遠(yuǎn)鏡頭，這類鏡頭的焦距一般在 150mm以上，主要用于監(jiān)視較遠(yuǎn)處的景物。 ?? 手動(dòng)光圈鏡頭，可與電子快門攝像機(jī)配套，在各種光線下均可使用。 ?? 自動(dòng)光圈鏡頭，（ EF）可與任何 CCD 攝像機(jī)配套， 在各種光線下均可使用，特別用于被監(jiān)視表面亮度變化大、范圍較大的場(chǎng)所。為了避免引起光暈現(xiàn)象和燒壞靶面，一般都配自動(dòng)光圈鏡頭。 ?? 電動(dòng)變焦距鏡頭，可與任何 CCD 攝像機(jī)配套，在各種光線下均可使用， 21 變焦距鏡頭是通過遙控裝置來進(jìn)行光對(duì)焦，光圈開度，改變焦距大小的。 鏡頭的主要性能指標(biāo)有以下幾個(gè)： ? 1 焦距：焦距的大小決定著視場(chǎng)角的大小，焦距數(shù)值小，視場(chǎng)角大，所觀察的范圍也大，但距離遠(yuǎn)的物體分辨不很清楚；焦距數(shù)值大，視場(chǎng)角小，觀察范圍小，只要焦距選擇合適，即便距離很遠(yuǎn)的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距和視場(chǎng)角是 一一對(duì)應(yīng)的，一個(gè)確定的焦距就意味著一個(gè)確定的視場(chǎng)角，所以在選擇鏡頭焦距時(shí)，應(yīng)該充分考慮是觀測(cè)細(xì)節(jié)重要，還是有一個(gè)大的觀測(cè)范圍重要，如果要看細(xì)節(jié)，就選擇長(zhǎng)焦距鏡頭；如果看近距離大場(chǎng)面，就選擇小焦距的廣角鏡頭。 ?? 2 光闌系數(shù)：即光通量，用 F 表示，以鏡頭焦距 f 和通光孔徑 D 的比值來衡量。每個(gè)鏡頭上都標(biāo)有最大 F 值，例如 6mm/ 代表最大孔徑為 毫米。光通量與 F 值的平方成反比關(guān)系， F 值越小，光通量越大。鏡頭上光圈指數(shù)序列的標(biāo)值為 ， 2， ， 4， ， 8， 11， 16， 22 等，其規(guī)律是前一個(gè)標(biāo)值時(shí)的 曝光量正好是后一個(gè)標(biāo)值對(duì)應(yīng)曝光量的 2 倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別是 1/， 1/2， 1/， 1/4， 1/， 1/8， 1/11， 1/16，1/22，前一數(shù)值是后一數(shù)值的根號(hào) 2 倍，因此光圈指數(shù)越小，則通光孔徑越大，成像靶面上的照度也就越大。另外鏡頭的光圈還有手動(dòng)（ MANUAL IRIS）和自動(dòng)光圈（ AUTO IRIS）之分。配合攝像頭使用，手動(dòng)光圈適合亮度變化不大的場(chǎng)合，它的進(jìn)光量通過鏡頭上的光圈環(huán)調(diào)節(jié)，一次性調(diào)整合適為止。自動(dòng)光圈鏡頭會(huì)隨著光線的變化而自動(dòng)調(diào)整，用于室外、入口等光線變化大且頻繁的場(chǎng) 合。 ?? 3 自動(dòng)光圈鏡頭：自動(dòng)光圈鏡頭目前分為兩類：一類稱為視頻（ VIDEO） 22 驅(qū)動(dòng)型，鏡頭本身包含放大器電路，用以將攝像頭傳來的視頻幅度信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)光圈馬達(dá)的控制。另一類稱為直流（ DC）驅(qū)動(dòng)型，利用攝像頭上的直流電壓來直接控制光圈。這種鏡頭只包含電流計(jì)式光圈馬達(dá)，要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對(duì)于各類自動(dòng)光圈鏡頭，通常還有兩項(xiàng)可調(diào)整旋鈕，一是 ALC 調(diào)節(jié)（測(cè)光調(diào)節(jié)），有以峰值測(cè)光和根據(jù)目標(biāo)發(fā)光條件平均測(cè)光兩種選擇，一般取平均測(cè)光檔；另一個(gè)是 LEVEL 調(diào)節(jié)（靈敏度），可將輸出圖像變得明亮或者暗淡。 ?? 4 變倍鏡頭： 變倍鏡頭分為手動(dòng)（ MANUAL ZOOM LENS）和電動(dòng)（ AUTO ZOOM LENS）兩種，手動(dòng)變倍鏡頭一般用于科研項(xiàng)目而不用在閉路監(jiān)視系統(tǒng)中。在監(jiān)控很大的場(chǎng)面時(shí)，攝像頭通常要配合電動(dòng)鏡頭和云臺(tái)使用。電動(dòng)鏡頭的好處是變焦范圍大，既可以看大范圍的情況，也可以聚焦某個(gè)細(xì)節(jié)，再加上云臺(tái)可以上下左右的轉(zhuǎn)動(dòng)，可視范圍就非常大了。電動(dòng)鏡頭有 6 倍、 10 倍、 15 倍、 20 倍等多種倍率，如果再知道基準(zhǔn)焦距，就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。例如一個(gè) 6 倍電動(dòng)鏡頭，基準(zhǔn)焦距為 毫米，那么其變焦范圍就是 到 51 毫米連續(xù)可調(diào)， 視場(chǎng)角為 到 度。電動(dòng)鏡頭的控制電壓一般是直流 8V~16V，最大電流為 30 毫安。所以在選控制器時(shí)，要充分考慮傳輸線纜長(zhǎng)度，如果距離太遠(yuǎn)，線路產(chǎn)生的電壓下降會(huì)導(dǎo)致鏡頭無法控制，必須提高輸入控制電壓或更換視頻矩陣主機(jī)配合解碼器控制。 焦距的計(jì)算： 1公式計(jì)算法：視場(chǎng)和焦距的計(jì)算 視場(chǎng)系指被攝取物體的大小，視場(chǎng)的大小是以鏡頭至被攝取物體距離，鏡頭焦頭及所要求的成像大小確定的。 23 鏡頭的焦距，視場(chǎng)大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計(jì)算如下； f=wL/W f=hL/h f；鏡頭焦距 w：圖象的寬度（被攝物體在 ccd 靶面上成象寬度） W：被攝物體寬度 L：被攝物體至鏡頭的距離 h：圖象高度（被攝物體在 ccd 靶面上成像高度）視場(chǎng)（攝取場(chǎng)景）高度 H：被攝物體的高度 ccd 靶面規(guī)格尺寸： 單位 mm 規(guī)格 1/3 1/2 2/3 1 W H 由于攝像機(jī)畫面寬度和高度與電視接收機(jī)畫面寬度和高度一樣，其比例均為 4:3,當(dāng) L 不變， H 或 W增大時(shí)， f 變小，當(dāng) H或 W 不變， L 增大時(shí)， f增大。 2視場(chǎng)角的計(jì)算 如果知道了水平或垂直視場(chǎng)角便可按公式計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)寬度和高度。 水平視場(chǎng)角 β （水平觀看的角度） β=2tg 1= 垂直視場(chǎng)角 q（垂直觀看的角度） q=2tg1= 式中 w、 H、 f 同上 水平視場(chǎng)角與垂直視場(chǎng)角的關(guān)系如下： q=或 =q 表 2 中列出了不同尺寸攝像層和不同焦距 f時(shí)的水平視場(chǎng)角 b的值，如果知道了水平或垂直場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)角便可按下式計(jì)算出視場(chǎng)高度 H 24 和視場(chǎng)寬度 W. H=2Ltg、 W=2Ltg 例如；攝像機(jī)的攝像 管為 17mm(2/3in),鏡頭焦距 f 為 12mm，從表 2 中查得水平視場(chǎng)角為 40℃ 而鏡頭與被攝取物體的距離為 2m，試求視場(chǎng)的寬度 w。 W=2Ltg=22tg= 則 H=W== 焦距 f越和長(zhǎng)，視場(chǎng)角越小，監(jiān)視的目標(biāo)也就小。 圖解法 如前所示，攝像機(jī)鏡頭的視場(chǎng)由寬（ W）。高（ H）和與攝像機(jī)的距離（ L）決定，一旦決定了攝像機(jī)要監(jiān)視的景物，正確地選擇鏡頭的焦距就由來 3 個(gè)因素決定； *.欲監(jiān)視景物的尺寸 *.攝像機(jī)與景物的距離 *.攝像機(jī)成像器的尺士：1/ 1/ 2/3或 1。 圖解選擇鏡頭步驟： 所需的視場(chǎng)與鏡頭的焦距有一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)系。利用這個(gè)關(guān)系可選擇適當(dāng)?shù)溺R頭。 估計(jì)或?qū)崪y(cè)視場(chǎng)的最大寬度；估計(jì)或?qū)崪y(cè)量攝像機(jī)與被攝景物間的距離；使用 1/3” 鏡頭時(shí)使用 圖 2，使用 1/2鏡頭時(shí)使用 圖 3，使用 2/3” 鏡頭時(shí)使用 圖 4，使用 1鏡頭時(shí)使用 圖 5。具體方法：在以 W 和 L為座標(biāo)軸的圖示 25 中，查出應(yīng)選用的鏡頭焦距。為確保景物完全包含在視場(chǎng)之中，應(yīng)選用座標(biāo)交點(diǎn)上，面那條線指示的數(shù)值。例如： 視場(chǎng)寬 50m,距離 40m,使用 1/3格式的鏡頭，在座標(biāo) 圖 中的交點(diǎn)比代表 4mm 鏡頭的線偏上一點(diǎn)。這表明如果 使用 4mm 鏡頭就不能覆蓋 50m 的視場(chǎng)。而用 的鏡頭則可以完全覆蓋視場(chǎng)。 f=vD/V 或 f=hD/H 其中， f代表焦距， v代表 CCD 靶面垂直高度， V代表被觀測(cè)物體高度， h 代表CCD 靶面水平寬度， H代表被觀測(cè)物體寬度。 舉例：假設(shè)用 1/2”CCD 攝像頭觀測(cè)，被測(cè)物體寬 440 毫米，高 330 25 毫米，鏡頭焦點(diǎn)距物體 2500 毫米。由公式可以算出： 焦距 f=≈36 毫米 或 焦距 f=≈36 毫米 當(dāng)焦距數(shù)值算出后，如果沒有對(duì)應(yīng)焦距的鏡頭是很正常的，這時(shí)可以根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇相近的型號(hào)，一般選擇比計(jì)算值小的，這樣視角還會(huì)大一些。 北京同安創(chuàng)公司經(jīng)銷的鏡頭品牌有： 日本 SPACECOM、日本精工 AVENIR 視頻切換與控制主機(jī) １、單純型的云臺(tái)、鏡頭及防護(hù)罩控制器 其功能是僅僅實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)或多臺(tái)執(zhí)行云臺(tái)旋轉(zhuǎn)、上下俯仰、對(duì)云臺(tái)上的攝象機(jī)鏡頭控制聚焦、光圈調(diào)整及變焦變倍功能，較復(fù)雜的裝置還可對(duì)云臺(tái)上的防護(hù)罩作加熱、除霜等控制。 ２、手動(dòng)視頻切換器 它是視頻切換器最簡(jiǎn)單的一種，該裝置上有若干按鍵，用以對(duì)單一監(jiān)視器輸出顯示所選擇的某臺(tái)攝象機(jī)圖像。手動(dòng)切換比較經(jīng)濟(jì)可靠，可將４～１６路視頻輸入切換到一臺(tái)監(jiān)視器上輸出。其缺點(diǎn)是使用這種類型切換器對(duì)攝象機(jī)進(jìn)行手動(dòng)切換時(shí)，監(jiān)視器上會(huì)出現(xiàn)垂直翻轉(zhuǎn)和滾動(dòng)，直至監(jiān)視器確定有輸入攝象機(jī)的垂直同步脈沖后才會(huì)消失。 26 ３、順序視頻切換器 多路視頻信號(hào)要送到同一處監(jiān)控，可以一路視頻對(duì)應(yīng)一臺(tái)監(jiān)視器，但監(jiān)視器占地大，價(jià)格貴，如果不要求時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)控，可以在監(jiān)控室增設(shè)一臺(tái)切換器，把攝像機(jī)輸出信號(hào)接到切換器的輸入端，切換器的輸出端接 監(jiān)視器，切換器的輸入端分為 2,4,6,8,12,16,切換器有手動(dòng)切換、自動(dòng)切換兩種工作方式，手動(dòng)方式是想看哪一路就把開關(guān)撥到哪一路；自動(dòng)方式是讓預(yù)設(shè)的視頻按順序延時(shí)切換，切換時(shí)間通過一個(gè)旋鈕可以調(diào)節(jié)，一般在 1 秒到 35 秒之間。切換器的價(jià)格便宜（一般只有三五百元），聯(lián)接簡(jiǎn)單，操作方便，但在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)只能看輸入中的一個(gè)圖像。要在一臺(tái)監(jiān)視器上同時(shí)觀看多個(gè)攝像機(jī)圖像，就需要用畫面分割器。順序視頻切換器是使來自多臺(tái)攝象機(jī)的圖像在一臺(tái)監(jiān)視器上選擇顯示一幅，再顯示另一幅，攝象機(jī)的顯示順序和顯示停留時(shí)間可由用戶程序設(shè)置或 修改。順序視頻切換器采用垂直間隔切換，以消除監(jiān)視器上的圖像閃爍、抖動(dòng)或滾動(dòng)，使觀察監(jiān)視器的人可以舒適地觀看。所謂垂直間隔切換，是視頻播放時(shí)切換視頻的一種方式。切換器中的電子系統(tǒng)尋找每一臺(tái)攝象機(jī)的垂直同步脈沖，然后切換這一垂直脈沖間的視頻，消除監(jiān)視器上的垂直滾動(dòng)和抖動(dòng)，得到無滾動(dòng)切換的效果。實(shí)現(xiàn)無滾動(dòng)切換的前提是攝象機(jī)需要有行同步電路，這樣多臺(tái)攝象機(jī)用同一交流電源相位的電源供電時(shí)，可使多臺(tái)攝象機(jī)同時(shí)產(chǎn)生垂直同步脈沖，這也是使用２４Ｖ交流電源的攝象機(jī)能在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用的原因之一。 在較大型的系 統(tǒng)中，如果攝象機(jī)使用不同相位的非２４Ｖ交流電源，此時(shí)需要消除監(jiān)視器上的垂直滾動(dòng)，則要么要求攝象機(jī)具有非同步或信號(hào)鎖定功能，要么使用攝象機(jī)上的可調(diào)相位選擇，根據(jù)不同交流電源相位間的垂直同步定時(shí)差異來進(jìn) 27 行調(diào)整。為了監(jiān)控的需要，一般順序切換器帶有 報(bào)警 切換功能，即發(fā)生 報(bào)警 時(shí)，該順序切換器會(huì)自動(dòng)將 報(bào)警 區(qū)域的攝象機(jī)圖像切換到監(jiān)視器上顯示輸出。 ４、視頻矩陣切換與控制主機(jī) 所謂視頻矩陣切換就是可以選擇任意一臺(tái)攝象機(jī)的圖像在任一指定的監(jiān)視器上輸出顯示，猶如Ｍ臺(tái)攝象機(jī)和Ｎ臺(tái)監(jiān)視器構(gòu)成的Ｍ＊Ｎ矩陣一般，視應(yīng)用需要和 裝置中模板數(shù)量的多少，矩陣切換系統(tǒng)可大可小，小型系統(tǒng)是４＊１，大型系統(tǒng)可以達(dá)到１０２４＊２５６或更大。 在以視頻矩陣切換與控制主機(jī)為核心的系統(tǒng)中，每臺(tái)攝象機(jī)的圖像需要經(jīng)過單獨(dú)的同軸電纜傳送到切換與控制主機(jī)；對(duì)云臺(tái)與鏡頭的控制，則一般由主機(jī)經(jīng)由雙絞線或者多芯電纜先送至解碼／驅(qū)動(dòng)器，由解碼器先對(duì)傳來的信號(hào)進(jìn)行譯碼，即確定執(zhí)行何種控制動(dòng)作。解碼／驅(qū)動(dòng)器具有的功能如下： （１）前端攝象機(jī)電源的開關(guān)控制。 （２）對(duì)來自主機(jī)的命令進(jìn)行譯碼，控制云臺(tái)與鏡頭，可完成的動(dòng)作有： 云臺(tái)的左右旋轉(zhuǎn) 、云 臺(tái)的上下俯仰、云臺(tái)的掃描旋轉(zhuǎn)（定速或變速） 、云臺(tái)預(yù)置位的快速定位 、鏡頭光圈大小的改變 、鏡頭聚焦的調(diào)整 、鏡頭變焦變倍的增減 、鏡頭預(yù)置位的定位 、攝象機(jī)防護(hù)罩雨刷的開關(guān) 、某些攝象機(jī)防護(hù)罩降溫風(fēng)扇的開關(guān)（大多數(shù)采用溫度控制自動(dòng)開關(guān)） 、某些攝象機(jī)防護(hù)罩除霜加熱器的開關(guān)（大多數(shù)采用低溫時(shí)自動(dòng)加電至指定溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉） （３）通過固態(tài)繼電器提高對(duì)執(zhí)行動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)能力。 28 （４）與切換控制主機(jī)間的傳輸控制。 視解碼器所接受代碼的形式不同，