攝像機鏡頭是視頻監(jiān)視系統的關鍵設備，它相當于我們眼睛中的晶狀體結構，負責把外面的景象影射到一個平面上。如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體;如果沒有鏡頭，那么攝像頭所輸出的圖像，就是白茫茫的一片，沒有清晰的圖像輸出。與近視眼或遠視眼同理，攝像頭與鏡頭的配合也有類似現象，當鏡頭的成像平面不能正好位于攝像頭的CCD芯片上時，圖像就會變得不清楚。

由此可見，鏡頭在閉路監(jiān)控系統中的作用是非常重要的。工程設計人員和施工人員都要經常與鏡頭打交道：設計人員要根據物距、成像大小計算鏡頭焦距，施工人員經常進行現場調試，其中一部分就是把鏡頭調整到最佳狀態(tài)。

一、攝像機鏡頭的分類

視頻監(jiān)控系統攝像機鏡頭品種繁多，從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭;從視場大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭;結構上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變(光圈、焦距、聚焦均可變)鏡頭等。

二、攝像機鏡頭的主要參數

1.焦距

我們知道，平行光纖通過凸透鏡會匯聚于一個焦點，這個焦點離透鏡中心位置的長度就是焦距?，F有鏡頭一般都可以看成凸透鏡組，對于焦距固定的鏡頭，即定焦鏡頭;焦距可以調節(jié)變化的鏡頭，就是變焦鏡頭。

焦距的大小決定著視場角的大小，焦距數值小，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。

焦距的大小不但決定著視場角的大小，也在一定程度上影響著圖像的景深。對景深的理解我們可以從“對焦”說起，在調節(jié)攝像機時，我們通過調節(jié)相機鏡頭，使距離攝像機一定距離的景物清晰成像的過程，叫做對焦。那個景物所在的點，稱為對焦點。景深就是保證對焦點前后景物成像清晰的范圍的總和，就叫做景深，意思是只要在這個范圍之內的景物，都能清楚地拍攝到。景深的大小，首先與鏡頭焦距有關，焦距長的鏡頭，景深小，焦距短的鏡頭景深大。其次，景深與光圈有關，光圈越小，景深就越大;光圈越大景深就越小。一般來說，前景深小于后后景深，也就是說，精確對焦之后，對焦點前面只有很短一點距離內的景物能清晰成像，而對焦點后面很長一段距離內的景物，都是清晰的。

(1)基于焦距的分類及應用

依據鏡頭的焦距是否可變，支持哪種變化方式，我們可以將攝像機鏡頭分為定焦鏡頭、手動變焦鏡頭和電動變焦鏡頭。定焦和變焦鏡頭的選用一般取決于監(jiān)視景物的特點和經濟性。對于監(jiān)視比較固定的地點，比如文物展臺、收費窗口，使用定焦鏡頭具有一定的經濟性，畢竟，定焦鏡頭比變焦鏡頭便宜。

我們無法確定具體哪個位置為最佳的對焦點時，比如一些狹長的通道或區(qū)域，采用變焦鏡頭有更大的靈活性，可以依據現場情況來確定定位于何種焦距是最合適的。至于變焦的范圍，則可以根據監(jiān)視范圍的長度來確定，常用的規(guī)格有2.8～13mm，3.5～8mm幾種。

電動變焦鏡頭用于監(jiān)控很大的場面時，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8.5毫米，那么其變焦范圍就是8.5到51毫米連續(xù)可調，視場角為31.3到5.5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。

攝像機鏡頭焦距的長短與其視場角是密切相關的。鏡頭視場角可分為圖像水平視場角以及圖像垂直視場角，且圖像水平視場角大于圖像垂直視場角，通常我們所講的視場角一般是指鏡頭的圖像水平視場角。

依據攝像機鏡頭水平視場角的大小，可以將攝像機鏡頭分為標準鏡頭(或稱中焦鏡頭、)、廣角鏡頭(或稱短焦鏡頭)、遠攝鏡頭。

標準鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD攝象機中，標準鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD攝像機中，標準鏡頭焦距定為8mm，一般用于走道及小區(qū)周界等場所。

廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米，可提供較寬廣的視景。

遠攝鏡頭：視角20度以內，焦距可達幾米甚至幾十米，此鏡頭可在遠距離情況下將拍攝的物體影響放大，但使觀察范圍變小。

2.光闌系數

光闌系數即光圈指數，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/P1.4代表最大孔徑為4.29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。鏡頭上光圈指數序列的標值為1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22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1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一數值是后一數值的根號2倍，因此光圈指數越小，則通光孔徑越大，成像靶面上的照度也就越大。

視頻監(jiān)控系統的攝像機鏡頭光圈有手動和自動光圈之分。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)調節(jié)，一次性調整合適為止。自動光圈鏡頭會隨著光線的變化而自動調整通光孔徑，保證進入攝像機的亮度相對穩(wěn)定，用于室外、人口等光線變化大且頻繁的場合。

自動光圈鏡頭目前分為兩類：一類稱為視頻驅動型，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換成對光圈馬達的控制。

另一類稱為直流(DC)驅動型，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，要求攝像頭內有放大器電路。對于各類自動光圈鏡頭，通常還有兩項可調整旋鈕，一是ALC調節(jié)(測光調節(jié))，有以峰值測光和根據目標發(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調節(jié)(靈敏度)，可將輸出圖像變得明亮或者暗淡。

自動光圈鏡頭上的ALC(自動鏡頭控制)調整用于設定測光系統，可以整個畫面的平均亮度，也可以畫面中最亮部分(峰值)來設定基準信號強度，供給自動光圈調整使用。一般而言，ALC已在出廠時經過設定，可不作調整，但是對于拍攝景物中包含有一個亮度極高的目標時，明亮目標物之影像可能會造成“白電平削波”現象，而使得全部屏幕變成白色，此時可以調節(jié)ALC來變換畫面。

(1)鏡頭的分辨率

描述鏡頭成像質量的內在指標是鏡頭的光學傳遞函數與畸變，但對用戶而言，需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率，以每毫米能夠分辨的黑白條紋數為計量單位，計算公式為：鏡頭分辨率N二180/畫幅格式的高度。由于攝像機CCD靶面大小已經標準化，如1/2英寸攝像機，其靶面為寬6.4mm*高4.8mn，1/3英寸攝象機為寬4.8mm×高3.6mm。因此對1/2英寸格式的CCD靶面，鏡頭的最低分辨率應為38對線/mm，對1/3英寸格式攝像機，鏡頭的分辨率應大于50對線，攝像機的靶面越小，對鏡頭的分辨率越高。

(2)紅外感應能力

由于玻璃對不同波長光線的折射率不同，故聚焦點的位置會有所差別，目前市面上的普通鏡頭可以做到把相差250nm左右波長的光線聚集到同一平面上，即430～650nm或者650～900nm范圍內的光可以聚焦成功，呈現出清晰的圖像，這就是為什么普通鏡頭白天調清晰了，夜視模糊，或者夜視調清晰了，白天模糊的原因。

專業(yè)感紅外的鏡頭采用特殊的鏡片(超低色散)，能做到把430～900nm甚至更長波段范圍的光線都聚集到同一平面上，所以不管白天還是夜視都是清晰的。

專業(yè)感紅外的鏡頭由于鏡片材料特殊，所以造價是很高的，為了降低價格，有些廠商采用鍍膜的方式，利用特種材料對光線進行修正，也能部分達到紅外感應鏡頭的效果，但是不好的鍍膜技術很容易脫落和蒸發(fā)的，反而會影響鏡頭原本成像的清晰度。

3.攝像機鏡頭的正確使用

設備選型必須結合現場環(huán)境需求，并考慮到一定的經濟性，下面就以使用環(huán)境的不同談如何正確選用攝像機鏡頭。

(1)鏡頭焦距的選用

攝像機鏡頭焦距的選用一般采用計算法，依據攝像機成像靶面尺寸(寬w，高h)，需要監(jiān)視范圍的尺寸(寬W或高H)，監(jiān)視點距離攝像機的距離(L)，通過下述公式，計算出鏡頭需要的焦距。

公式一：f=W*L/w(W，L單位M，f，w單位mm)

公式二：f=H*L/h(H，L單位M，f，h單位mm)

舉例：當選用1/2″鏡頭時，圖像尺寸為u=4.8mm，h=6.4mm。

鏡頭至景物距離D=3500mm，景物的實際高度為U=2500mm(景物的實際寬度可由下式算出H=1.333這種關系由攝像機取景器CCD片決定)。

將以上參數代入公式一中，可得f=4.8

3500/2500=6.72mm，故選用6mm定焦鏡頭即可。(2)鏡頭C和CS接口的選擇

所有的攝象機鏡頭均是螺紋口的，CCD攝象機的鏡頭安裝接口有兩種工業(yè)標準，即C安裝座和CS安裝座。兩者螺紋部分相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同。

C安裝座：從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm。

CS安裝座：特種C安裝，其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm。

在選型時，一定要注意攝像機和鏡頭安裝方式的匹配，即鏡頭和攝像機的安裝座應該一致?；贑安裝座的螺紋深度比CS要大，CS的鏡頭是無法安裝到C安裝座的攝像機上的，但是可以將一個C安裝座鏡頭安裝到一個CS安裝座攝象機上時，則需要使用鏡頭轉換器(增加深度的墊片)。

4.鏡頭與CCD尺寸的匹配性

那么為何在鏡頭的選用中考慮CCD靶面的尺寸呢?為了從1/3″與1/2″CCD攝像機中獲取同樣的視角，1/3″CCD攝像機鏡頭焦距必須縮短;相反如果在1/3″CCD與1/2″CCD攝像機中采用相同焦距的鏡頭，情況又如何呢?1/3″CCD攝像機視角將比1/2″CCD攝像機明顯地減小，同時1/3″CCD攝像機的圖像在監(jiān)視器上將比1/2″CCD的圖像放大，產生了使用長焦距鏡頭的效果。

另外我們在選擇鏡頭時還要注意這樣一個原則：即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD攝像機的鏡頭，反之則不行。原因是：如1/2″CCD攝像機采用1/3″鏡頭，則進光量會變小，色彩會變差，甚至圖像也會缺損;反之，則進光量會變大，色彩會變好，圖像效果肯定會變好。當然，綜合各種因素，攝像機最好還是選擇與其相匹配的鏡頭。

(1)手動、自動光圈鏡頭的選用

手動、自動光圈鏡頭的選用取決于使用環(huán)境的照度是否恒定。

對于在環(huán)境照度恒定的情況下，如電梯轎箱內、封閉走廊里、無陽光直射的房間內，均可選用手動光圈鏡頭，這樣可在系統初裝調試中根據環(huán)境的實際照度，一次性整定鏡頭光圈大小，獲得滿意亮度畫面即可。

對于環(huán)境照度處于經常變化的情況，如隨日照時間而照度變化較大的門廳、窗口及大堂內等，均需選用自動光圈鏡頭(必須配以帶有自動光圈鏡頭插座的攝像機)，這樣便可以實現畫面亮度的自動調節(jié)，獲得良好的較為恒定亮度的監(jiān)視畫面。

對于自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種，即直流電壓控制及視頻信號控制。這在自動光圈鏡頭的類型選用上，攝像機自動光圈鏡頭插座的連接方式上，以及選擇自動光圈鏡頭的驅動方式開關上，三者注意協調配合好即可。

(2)定焦、變焦鏡頭的選用

定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場景畫面的清晰程度。

鏡頭規(guī)格(鏡頭規(guī)格一般分為1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情況下，鏡頭焦距與鏡頭視場角的關系為：鏡頭焦距越長，其鏡頭的視場角就越小;在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規(guī)格與鏡頭視場角的關系為：鏡頭規(guī)格越大，其鏡頭的視場角也越大。所以由以上關系可知：在鏡頭物距一定的情況下，隨著鏡頭焦距的變大，在系統末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就越小，但畫面細節(jié)越來越清晰;而隨著鏡頭規(guī)格的增大，在系統末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景的畫面范圍就增大，但其畫面細節(jié)越來越模糊。

在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中如電梯轎箱內，狹小房間均應采用短焦距廣角或超廣角定焦鏡頭，如選用鏡頭規(guī)格為1/2″，CS型接口，鏡頭焦距為3.6mm或2.6mm鏡頭，這些鏡頭視場角均不小于99°或127°，這對于攝像機在狹小空間里一般標高為2.5m左右時，其鏡頭的視場角范圍足以覆蓋整個近距離狹小被監(jiān)視空間。也可根據現場實際情況選用手動變焦鏡頭如日產ComputerT2Z2814CS-2鏡頭，這種鏡頭為1/3″CS型接口手動光圈鏡頭，其焦距2倍可調(手動調焦)。調焦范圍為2.8～6.0mm，視場角變化范圍為96°～47.2°，這種鏡頭非常適合在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中使用，在使用時可方便地根據實際需要，靈活實現對被監(jiān)視場景的“點”或“面”的監(jiān)視效果。

(3)電動變焦鏡頭的使用

對于一般變焦(倍)鏡頭而言，由于其最小焦距通常為6.0mm左右，故其變焦(倍)鏡頭的最大視場角為45°左右，如將此種鏡頭用于這種狹小的被監(jiān)視環(huán)境中，其監(jiān)視死角必然增大，雖然可通過對前端云臺進行操作控制，以減少這種監(jiān)視死角，但這樣必將會增加系統的工程造價(系統需增加前端解碼器、云臺、防護罩等)，以及系統操控的復雜性，所以在這種環(huán)境中，不宜采用變焦(倍)鏡頭。

在開闊的被監(jiān)視環(huán)境中，首先應根據被監(jiān)視環(huán)境的開闊程度，用戶要求在系統末端監(jiān)視器上所看到的被監(jiān)視場景畫面的清晰程度，以及被監(jiān)視場景的中心點到攝像機鏡頭之間的直線距離為參考依據，在直線距離一定且滿足覆蓋整個被監(jiān)視場景畫面的前提下，應盡量考慮選用長焦距鏡頭，這樣可以在系統末端監(jiān)視器上獲得一幅具有較清晰細節(jié)的被監(jiān)視場景畫面。在這種環(huán)境中也可考慮選用變焦(倍)鏡頭(電動三可變鏡頭)，這可根據系統的設計要求以及系統的性能價格比決定，在選用時也應考慮兩點：在調節(jié)至最短焦距時(看全景)應能滿足覆蓋主要被監(jiān)視場景畫面的要求;

在調節(jié)至最長焦距時(看細節(jié))應能滿足觀察被監(jiān)視場景畫面細節(jié)的要求。

通常情況下，在室內的倉庫、車間、廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求，而在室外的庫區(qū)、碼頭、廣場、車站等環(huán)境中，可根據實際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可(一般情況下，鏡頭倍數越大，價格越高，可在綜合考慮系統造價允許的前提下，適當選用高倍數變焦鏡頭，或者快球)。

來源：機房監(jiān)控 http://m.shfkmygs.com/   本文采集于網絡，如有問題有聯系刪除