【文章內(nèi)容簡介】 電子數(shù)碼放大。 在電動伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：自動光圈、直流驅(qū)動自動光圈、電動調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只有電動調(diào)整和預置兩種，電動調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達驅(qū)動，而預置則是通過鏡頭內(nèi)的電位計預先設置調(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，大部分采用帶預置位的伸縮鏡頭。 另一項令用戶感興趣的則是快速聚焦功能，它由測焦系統(tǒng)與電動變焦反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成。 鏡頭與攝像機 CCD 尺寸的關系 1/2” 鏡頭既可用于 1/2” 攝像機，也可用于 1/3” 攝像機，但視角會減少 25%左 20 右。 1/3” 鏡頭不能用于 1/2” 攝像機，只能用于 1/3” 攝像機。 不同種類鏡 頭的應用范圍 ? 手動、自動光圈鏡頭的應用范圍 手動光圈鏡頭是的最簡單的鏡頭，適用于光照條件相對穩(wěn)定的條件下，手動光圈由數(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)視某個固定目標，應采用自動光圈鏡頭，比如在戶外或人工照明經(jīng)常開關的地方，自動光圈鏡頭的光圈的動作由馬達驅(qū)動，馬達受控于攝像機的視頻信號。 手動光圈鏡頭和自動光圈鏡頭又有定焦距（光圈）鏡頭自動光圈鏡頭和電動變焦距鏡頭之分。 ?? 定焦距（光圈）鏡頭，一般與電子快門攝像機配套，適用于室 內(nèi)監(jiān)視某個固定目標的場所作用。 定焦距鏡頭一般又分為長焦距鏡頭，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)視范圍要求寬的場合，焦距大于成像尺寸的稱為長焦距鏡頭，長焦距鏡頭又稱望遠鏡頭，這類鏡頭的焦距一般在 150mm以上，主要用于監(jiān)視較遠處的景物。 ?? 手動光圈鏡頭，可與電子快門攝像機配套，在各種光線下均可使用。 ?? 自動光圈鏡頭，（ EF）可與任何 CCD 攝像機配套， 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、范圍較大的場所。為了避免引起光暈現(xiàn)象和燒壞靶面，一般都配自動光圈鏡頭。 ?? 電動變焦距鏡頭，可與任何 CCD 攝像機配套，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行光對焦，光圈開度，改變焦距大小的。 鏡頭的主要性能指標有以下幾個： ? 1 焦距：焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數(shù)值小，視場角大，所觀察的范圍也大，但距離遠的物體分辨不很清楚；焦距數(shù)值大，視場角小，觀察范圍小，只要焦距選擇合適，即便距離很遠的物體也可以看得清清楚楚。由于焦距和視場角是 一一對應的，一個確定的焦距就意味著一個確定的視場角，所以在選擇鏡頭焦距時，應該充分考慮是觀測細節(jié)重要，還是有一個大的觀測范圍重要，如果要看細節(jié)，就選擇長焦距鏡頭；如果看近距離大場面，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。每個鏡頭上都標有最大 F 值，例如 6mm/ 代表最大孔徑為 毫米。光通量與 F 值的平方成反比關系， F 值越小，光通量越大。鏡頭上光圈指數(shù)序列的標值為 ， 2， ， 4， ， 8， 11， 16， 22 等，其規(guī)律是前一個標值時的 曝光量正好是后一個標值對應曝光量的 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 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（ MANUAL IRIS）和自動光圈（ AUTO IRIS）之分。配合攝像頭使用，手動光圈適合亮度變化不大的場合，它的進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。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調(diào)整，用于室外、入口等光線變化大且頻繁的場 合。 ?? 3 自動光圈鏡頭：自動光圈鏡頭目前分為兩類：一類稱為視頻（ VIDEO） 22 驅(qū)動型，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轉(zhuǎn)換成對光圈馬達的控制。另一類稱為直流（ DC）驅(qū)動型，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式光圈馬達，要求攝像頭內(nèi)有放大器電路。對于各類自動光圈鏡頭，通常還有兩項可調(diào)整旋鈕，一是 ALC 調(diào)節(jié)（測光調(diào)節(jié)），有以峰值測光和根據(jù)目標發(fā)光條件平均測光兩種選擇，一般取平均測光檔；另一個是 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（ MANUAL ZOOM LENS）和電動（ AUTO ZOOM LENS）兩種，手動變倍鏡頭一般用于科研項目而不用在閉路監(jiān)視系統(tǒng)中。在監(jiān)控很大的場面時，攝像頭通常要配合電動鏡頭和云臺使用。電動鏡頭的好處是變焦范圍大，既可以看大范圍的情況，也可以聚焦某個細節(jié)，再加上云臺可以上下左右的轉(zhuǎn)動，可視范圍就非常大了。電動鏡頭有 6 倍、 10 倍、 15 倍、 20 倍等多種倍率，如果再知道基準焦距，就可以確定鏡頭焦距的可變范圍。例如一個 6 倍電動鏡頭，基準焦距為 毫米，那么其變焦范圍就是 到 51 毫米連續(xù)可調(diào)， 視場角為 到 度。電動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，要充分考慮傳輸線纜長度，如果距離太遠，線路產(chǎn)生的電壓下降會導致鏡頭無法控制，必須提高輸入控制電壓或更換視頻矩陣主機配合解碼器控制。 焦距的計算： 1公式計算法：視場和焦距的計算 視場系指被攝取物體的大小，視場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，視場大小及鏡頭到被攝取物體的距離的計算如下； 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（攝取場景）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 由于攝像機畫面寬度和高度與電視接收機畫面寬度和高度一樣，其比例均為 4:3,當 L 不變， H 或 W增大時， f 變小，當 H或 W 不變， L 增大時， f增大。 2視場角的計算 如果知道了水平或垂直視場角便可按公式計算出現(xiàn)場寬度和高度。 水平視場角 β （水平觀看的角度） β=2tg 1= 垂直視場角 q（垂直觀看的角度） q=2tg1= 式中 w、 H、 f 同上 水平視場角與垂直視場角的關系如下： q=或 =q 表 2 中列出了不同尺寸攝像層和不同焦距 f時的水平視場角 b的值，如果知道了水平或垂直場角便可按下式計算出視場角便可按下式計算出視場高度 H 24 和視場寬度 W. H=2Ltg、 W=2Ltg 例如；攝像機的攝像 管為 17mm(2/3in),鏡頭焦距 f 為 12mm，從表 2 中查得水平視場角為 40℃ 而鏡頭與被攝取物體的距離為 2m，試求視場的寬度 w。 W=2Ltg=22tg= 則 H=W== 焦距 f越和長，視場角越小，監(jiān)視的目標也就小。 圖解法 如前所示，攝像機鏡頭的視場由寬（ W）。高（ H）和與攝像機的距離（ L）決定，一旦決定了攝像機要監(jiān)視的景物，正確地選擇鏡頭的焦距就由來 3 個因素決定； *.欲監(jiān)視景物的尺寸 *.攝像機與景物的距離 *.攝像機成像器的尺士：1/ 1/ 2/3或 1。 圖解選擇鏡頭步驟： 所需的視場與鏡頭的焦距有一個簡單的關系。利用這個關系可選擇適當?shù)溺R頭。 估計或?qū)崪y視場的最大寬度；估計或?qū)崪y量攝像機與被攝景物間的距離；使用 1/3” 鏡頭時使用 圖 2，使用 1/2鏡頭時使用 圖 3，使用 2/3” 鏡頭時使用 圖 4，使用 1鏡頭時使用 圖 5。具體方法：在以 W 和 L為座標軸的圖示 25 中，查出應選用的鏡頭焦距。為確保景物完全包含在視場之中，應選用座標交點上，面那條線指示的數(shù)值。例如： 視場寬 50m,距離 40m,使用 1/3格式的鏡頭，在座標 圖 中的交點比代表 4mm 鏡頭的線偏上一點。這表明如果 使用 4mm 鏡頭就不能覆蓋 50m 的視場。而用 的鏡頭則可以完全覆蓋視場。 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代表被觀測物體高度， h 代表CCD 靶面水平寬度， H代表被觀測物體寬度。 舉例：假設用 1/2”CCD 攝像頭觀測，被測物體寬 440 毫米，高 330 25 毫米，鏡頭焦點距物體 2500 毫米。由公式可以算出： 焦距 f=≈36 毫米 或 焦距 f=≈36 毫米 當焦距數(shù)值算出后，如果沒有對應焦距的鏡頭是很正常的，這時可以根據(jù)產(chǎn)品目錄選擇相近的型號，一般選擇比計算值小的，這樣視角還會大一些。 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 １、單純型的云臺、鏡頭及防護罩控制器 其功能是僅僅實現(xiàn)對單臺或多臺執(zhí)行云臺旋轉(zhuǎn)、上下俯仰、對云臺上的攝象機鏡頭控制聚焦、光圈調(diào)整及變焦變倍功能，較復雜的裝置還可對云臺上的防護罩作加熱、除霜等控制。 ２、手動視頻切換器 它是視頻切換器最簡單的一種，該裝置上有若干按鍵，用以對單一監(jiān)視器輸出顯示所選擇的某臺攝象機圖像。手動切換比較經(jīng)濟可靠，可將４～１６路視頻輸入切換到一臺監(jiān)視器上輸出。其缺點是使用這種類型切換器對攝象機進行手動切換時，監(jiān)視器上會出現(xiàn)垂直翻轉(zhuǎn)和滾動，直至監(jiān)視器確定有輸入攝象機的垂直同步脈沖后才會消失。 26 ３、順序視頻切換器 多路視頻信號要送到同一處監(jiān)控，可以一路視頻對應一臺監(jiān)視器，但監(jiān)視器占地大，價格貴，如果不要求時時刻刻監(jiān)控，可以在監(jiān)控室增設一臺切換器，把攝像機輸出信號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,切換器有手動切換、自動切換兩種工作方式，手動方式是想看哪一路就把開關撥到哪一路；自動方式是讓預設的視頻按順序延時切換，切換時間通過一個旋鈕可以調(diào)節(jié)，一般在 1 秒到 35 秒之間。切換器的價格便宜（一般只有三五百元），聯(lián)接簡單，操作方便，但在一個時間段內(nèi)只能看輸入中的一個圖像。要在一臺監(jiān)視器上同時觀看多個攝像機圖像，就需要用畫面分割器。順序視頻切換器是使來自多臺攝象機的圖像在一臺監(jiān)視器上選擇顯示一幅，再顯示另一幅，攝象機的顯示順序和顯示停留時間可由用戶程序設置或 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、抖動或滾動，使觀察監(jiān)視器的人可以舒適地觀看。所謂垂直間隔切換，是視頻播放時切換視頻的一種方式。切換器中的電子系統(tǒng)尋找每一臺攝象機的垂直同步脈沖，然后切換這一垂直脈沖間的視頻，消除監(jiān)視器上的垂直滾動和抖動，得到無滾動切換的效果。實現(xiàn)無滾動切換的前提是攝象機需要有行同步電路，這樣多臺攝象機用同一交流電源相位的電源供電時，可使多臺攝象機同時產(chǎn)生垂直同步脈沖，這也是使用２４Ｖ交流電源的攝象機能在閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應用的原因之一。 在較大型的系 統(tǒng)中，如果攝象機使用不同相位的非２４Ｖ交流電源，此時需要消除監(jiān)視器上的垂直滾動，則要么要求攝象機具有非同步或信號鎖定功能，要么使用攝象機上的可調(diào)相位選擇，根據(jù)不同交流電源相位間的垂直同步定時差異來進 27 行調(diào)整。為了監(jiān)控的需要，一般順序切換器帶有 報警 切換功能，即發(fā)生 報警 時，該順序切換器會自動將 報警 區(qū)域的攝象機圖像切換到監(jiān)視器上顯示輸出。 ４、視頻矩陣切換與控制主機 所謂視頻矩陣切換就是可以選擇任意一臺攝象機的圖像在任一指定的監(jiān)視器上輸出顯示，猶如Ｍ臺攝象機和Ｎ臺監(jiān)視器構(gòu)成的Ｍ＊Ｎ矩陣一般，視應用需要和 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)可以達到１０２４＊２５６或更大。 在以視頻矩陣切換與控制主機為核心的系統(tǒng)中，每臺攝象機的圖像需要經(jīng)過單獨的同軸電纜傳送到切換與控制主機；對云臺與鏡頭的控制，則一般由主機經(jīng)由雙絞線或者多芯電纜先送至解碼／驅(qū)動器，由解碼器先對傳來的信號進行譯碼，即確定執(zhí)行何種控制動作。解碼／驅(qū)動器具有的功能如下： （１）前端攝象機電源的開關控制。 （２）對來自主機的命令進行譯碼，控制云臺與鏡頭，可完成的動作有： 云臺的左右旋轉(zhuǎn) 、云 臺的上下俯仰、云臺的掃描旋轉(zhuǎn)（定速或變速） 、云臺預置位的快速定位 、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 、鏡頭預置位的定位 、攝象機防護罩雨刷的開關 、某些攝象機防護罩降溫風扇的開關（大多數(shù)采用溫度控制自動開關） 、某些攝象機防護罩除霜加熱器的開關（大多數(shù)采用低溫時自動加電至指定溫度時自動關閉） （３）通過固態(tài)繼電器提高對執(zhí)行動作的驅(qū)動能力。 28 （４）與切換控制主機間的傳輸控制。 視解碼器所接受代碼的形式不同，