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相机及镜头
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你可能喜欢监控摄像机镜头的选择和主要参数
摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量(指标)优势直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当既关系到系统质量，又关系到工程造价。
镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像；就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。
当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置)，可以将模糊的图像变得清晰。
由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道：设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。
一、镜头的分类
按外形功能分、按尺寸大小分、按光圈分、按变焦类型分、按焦距长矩分：
*球面镜头1”25mm自动光圈电动变焦、长焦距镜头女非球面镜头1／2”3mm手动光圈手动变焦标准镜头
*针孔镜头1／3” 8．5mm固定光圈固定焦距广角镜头
*鱼眼镜头2／3”17mm
(1)以镜头安装分类
所有的摄象机镜头均是螺纹口的，CCD摄象机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和CS安装座。两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。
C安装座：从镜头安装基准面到焦点的距离是17．526mm。
S安装座：特种C安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12．5mm。如果要将一个C安装座镜头安装到一个C
S安装座摄象机上时，则需要使用镜头转换器。
(2)以摄象机镜头规格分类
摄像机镜头规格应视摄象机的C C D尺寸而定，两者应相对应。
*摄像机的C C D靶面大小为1／2英寸时，镜头应选1／2英寸。
*摄像机的C CD靶面大小为1／3英寸时，镜头应选1／3英寸。
*摄像机的C C D靶面大小为1／4英寸时，镜头应选1／4英寸。
如果镜头尺寸与摄像机C C D靶面尺寸不一致时，观察角度将不符合设计要求，或者发生画面在焦点以外等问题。
(3)以镜头光圈分类
镜头有手动光圈(manual
iris)和自动光圈(autoiris)之分，配合摄像机使用，手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合，自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整，故适用亮度变化的场合。自动光圈镜头有两类：一类是将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，称为视频输入型，另一类则利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，称为D
自动光圈镜头上的A L
C(自动镜头控制)调整用于设定测光系统，可以整个画面的平均亮度，也可以画面中最亮部分(峰值)来设定基准信号强度，供给自动光圈调整使用。一般而言，A
C已在出厂时经过设定，可不作调整，但是对于拍摄景物中包含有一个亮度极高的目标时，明亮目标物之影像可能会造成“白电平削波”现象，而使得全部屏幕变成白色，此时可以调节A
L C来变换画面。
另外，自动光圈镜头装有光圈环，转动光圈环时，通过镜头的光通量会发生变化，光通量即光圈，一般用F表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，即：
F=f(焦距)／D(镜头实际有效口径)， F值越小，则光圈越大。
采用自动光圈镜头，对于下列应用情况是理想的选择，它们是：在诸如太阳光直射等非常亮的情况下，用自动光圈镜头可有较宽的动态范围。
要求在整个视野有良好的聚焦时，用自动光圈镜头有比固定光圈镜头更大的景深。
要求在亮光上因光信号导致的模糊最小时，应使用自动光圈镜头。
(4)以镜头的视场大小分类
标准镜头：视角3 0度左右，在1／2英寸CCD摄象机中，标准镜头焦距定为1 2 mm，在1／3英寸C
CD摄像机中，标准镜头焦距定为8 mm。
广角镜头：视角9 0度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。
远摄镜头：视角2 0度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。
变倍镜头(zoom lens)：也称为伸缩镜头，有手动变倍镜头和电动变倍镜头两类。
可变焦点镜头(vari—focus
lens)：它介于标准镜头与广角镜头之间，焦距连续可变，即可将远距离物体放大，同时又可提供一个宽广视景，使监视范围增加。变焦镜头可通过设置
自动聚焦于最小焦距和最大焦距两个位置，但是从最小焦距到最大焦距之间的聚焦，则需通过手动聚焦实现。
针孔镜头：镜头直径几毫米，可隐蔽安装。
(5)从镜头焦距上分
短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。
中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视C C D的尺寸而定。
长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。
变焦距镜头：通常为电动式，可作广角、标准或远望等镜头使用。
二、选择镜头的技术依据
(1)镜头的成像尺寸
应与摄像机C C
D靶面尺寸相一致，如前所述，有1英寸、2／3英寸、1／2英寸、1／3英寸、1／4英寸、1／5英寸等规格。
(2)镜头的分辨率
描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变，但对拥护而言，需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率，以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位，计算公式为：镜头分辨率N二1
0／画幅格式的高度。由于摄像机CCD靶面大小已经标准化，如1／2英寸摄像机，其靶面为宽6.4mm*高4.8mln，1／3英寸摄象机为宽4.8mm&高3．6mm。因此对1／2英寸格式的C
C D靶面，镜头的最低分辨率应为3 8对线／mm，对1／3英寸格式摄像机，镜头的分辨率应大于5
0对线，摄像机的靶面越小，对镜头的分辨率越高。
(3)镜头焦距与视野角度
首先根据摄像机到被监控目标的距离，选择镜头的焦距，镜头焦距f确定后，则由摄像机靶面决定了视野。
(4)光圈或通光量
镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量，以F为标记，每个镜头上均标有其最大的F值，通光量与F值的平方成反比关系，F值越小，则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。
三、变焦镜头(zoom lens)
变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化，因此可以使被监控的目标放大或缩小，所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有6倍(6.0-36mm，F1.2)、8倍(4．5-36mm，F1．6)、1
0倍(8．0-80mm，F1．2)、12倍(6.0-72mm，F1．2)、2
0倍(10-200mm，F1.2)等档次，并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数，除光学放大外还可施以电子数码放大。
在电动伸缩镜头中，光圈的调整有三种，即：自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍的调整，则只有电动调整和预置两种，电动调整是由镜头内的马达驱动，而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位，这样可以免除成像必须逐次调整的过
程，可精确与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中，大部分采用带预置位的伸缩镜头。
另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能，它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。
四、镜头与摄像机CCD
尺寸的关系
1／2”镜头既可用于1／2”摄像机，也可用于1／3”摄像机，但视角会减少25％左右。
1／3”镜头不能用于1／2”摄像机，只能用于1／3”摄像机。
五、不同种类镜头的应用范围
手动、自动光圈镜头的应用范围
手动光圈镜头是的最简单的镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下，手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的—个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。
在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。
手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距(光圈)镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。
定焦距(光圈)镜头，一般与电子快门摄像机配套，适用于室内监视某个固定目标的场所作用。
定焦距镜头一般又分为长焦距镜头，中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头；焦距小于成像尺寸的称为短距镜头，短焦距镜头又称广角镜头，该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头，短焦距镜头主要用于环境照明条件差，监视范围要求宽的场合，焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头，长焦距镜头又称望远镜头，这类镜头的焦距一般在150mm以上，主要用于监视较远处的景物。
手动光圈镜头，可与电子快门摄像机配套，在各种光线下均可使用。
自动光圈镜头，(EF)可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶面，一般都配自动光圈镜头。
电动变焦距镜头，可与任何CCD摄像机配套，在各种光线下均可使用，变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦，光圈开度，改变焦距大小的。
六、镜头的主要性能指标有以下几个：
1、焦距：焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
2、光阑系数：即光通量，用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值，例如6mm／P1．4代表最大孔径为4．29毫米。光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，1
1，16，22等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1／2，1／2.8，1／4，1／5.6，1／8，1／11，1／16，1／22，前一数值是后一数值的根号2倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动(MANUAL
IRIS)和自动光圈(AUTO
IRIS)之分。配合摄像头使用，手动光圈适合亮度变化不大的场合，它的进光量通过镜头上的光圈环调节，一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整，用于室外、人口等光线变化大且频繁的场合。
3、自动光圈镜头：自动光圈镜头目前分为两类：一类称为视频(VIDEO)驱动型，镜头本身包含放大器电路，用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流(DC)驱动型，利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达，要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈镜头，通常还有两项可调整旋钮，一是ALC调节
(测光调节)，有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择，
一般取平均测光档；另一个是LEVEL调节(灵敏度)，可将输出图像变得明亮或者暗淡。
4、变倍镜头：变倍镜头分为手动(MANUAL ZOOM LENS)和电动(AUTO ZOOM
LENS)两种，手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时，摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大，既可以看大范围的情况，也可以聚焦某个细节，再加上云台可以上下左右的转动，可视范围就非常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率，如果再知道基准焦距，就可以确定镜头焦距的可变范围。例如一个6倍电动镜头，基准焦距为8．5毫米，那么其变焦范围就是8．5到51毫米连续可调，视场角为31．3到5．5度。电动镜头的控制电压一般是直流8V～16V，最大电流为30毫安。所以在选控制器时，要充分考虑传输线缆长度，如果距离太远，线路产生的电压下降会导致镜头无法控制，必须提高输入控制电压或更换视频矩阵主机配合解码器控制。
七、焦距的计算：
1、公式计算法：视场和焦距的计算视场系指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离，镜头焦头及所要求的成像大小确定的。
(1)镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下：
(2 )f＝hL／h
f：镜头焦距
w：图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度)
W：被摄物体宽度
L：被摄物体至镜头的距离
h：图象高度(被摄物体在ccd靶面上成像高度)视场(摄取场景)高度
H：被摄物体的高度
ccd靶面规格尺寸： 单位mm
规格1／3”1／2”，2／3”1”
W4．8 6．4 8．8 12．7
H 3．64．8 6．6 9．6
由于摄像机画面宽度和高度与电视xxx画面宽度和高度一样，其比例均为4：3，当L不变，H或W增大时，f变小，当H或W不变，I增大时，f增大。
2、视场角的计算：如果知道了水平或垂直视场角便可按公式计算出现场宽度和高度。水平视场角B(水平观看的角度)
垂直视场角q(垂直观看的角度)q：2tg-1＝式中w、H、f同上水平视场角与垂直视场角的关系如下：
表2中列出了不同尺寸摄像层和不同焦距f时的水平视场角b的值，如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W．
H=2Ltg、W=2Ltg
例如：摄像机的摄像管为17mm(2／3h)，镜头焦距f为12mm，从表2中查得水
平视场角为40q2而镜头与被摄取物体的距离为2m，试求视场的宽度w。
W=2Ltg-2 X 2tg=1．46m则H＝W＝X 1．46＝1．059m焦距f越和长，视场角
越小，监视的目标也就小。
如前所示，摄像机镜头的视场由宽(W)。高(H)和与摄像机的距离(L)决定，一旦决定了摄像机要监视的景物，正确地选择镜头的焦距就由来3个因素决定；
*欲监视景物的尺寸*．摄像机与景物的距离*．摄像机成像器的尺士：1／3”、1／2”、2／3”或1”。 图解选择镜头步骤：
所需的视场与镜头的焦距有一个简单的关系。利用这个关系可选择适当的镜头。
估计或实测视场的最大宽度；估计或实测量摄像机与被摄景物间的距离；使用1／3”镜头时使用图2，使用1／2镜头时使用图3，使用2／3”镜头时使用图4，使用1镜头时使用图5。具体方法：在以W和L为座标轴的图示2—5中，查出应选用的镜头焦距。为确保景物完全包含在视场之中，应选用座标交点上，面那条线指示的数值。例如：
视场宽50m,距离40m,使用1／3”格式的镜头，在座标图中的交点比代表4mm镜头的线偏上一点。这表明如果使用4mm镜头就不能覆盖50m的视场。而用2．8mm的镜头则可以完全覆盖视场。
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代表被观测物体高度，h代表CCD靶面水平宽度，H代表被观测物体宽度。
举例：假设用1／2”CCD摄像头观测，被测物体宽440毫米，高330毫米，镜头焦点距物体2500毫米。
由公式可以算出：
焦距f=6．4Xc 36毫米或
焦距f=4．8Xc 36毫米
当焦距数值算出后，如果没有对应焦距的镜头是很正常的，这时可以根据产品目录选择相近的型号，一般选择比计算值小的，这样视角还会大一些。
球面像差(Spherical aberration)
一般球面镜片光线在进入镜片后到焦平面时在其边缘部份比中央部份容易产生严重的折
射与弯曲，此现象会导致锐利度知对比的降低及光斑的产生而使得影像品质下降，而且光圈
越大越严重，所以以收光圈的方式是可以改善这种情况，但是无法完全消除。而此种因球面 镜片所产生的像差称为球面像差。
非球面镜片（Aspherical）缩写ASPH，ASP
是因应镜片的球面像差会降低影像品质所以设计来改善此一现象的镜片。其设计的原理
是改变边缘部份的折射率使其能将光线能投射到同一焦平面上。
慧型像差（Coma / Comatic Aberration）
故名思义就是其圆点的像差型状像慧星的成像品质，这是球面像差经过矫正后在其画面
周边最常见的现象。慧型像差可是由收小光圈得到改善。
像散(Astigmatism)
在画面中央部份可以成像但在离中央越远时其由点光源投射至焦点平面上时反而成一直
线的的影像时此现象就称为像散，就像地球的子午线跟经纬线一样在三度空间的立体面来看
时他是一个以中轴为中心的一个有挟角（就像我们座游览车可将座位放倒一样）的半倒的圆 但是在平面成像时就会变椭圆或一直线的显示了。
像面弯曲(Curvature of field)
这个现象是一个拍摄的物体是平面的可是经由镜头以后在焦点平面时对准中间周边是模
糊的，对准周边中央是模糊的，也就是说平面的画面变成凹凸画面了就像平面的镜子变成路 口的凸面镜一样。
变型像差(Distortion)
这又分两种一种叫做桶状变型(Barrel故名思意就是将四方型拍出水桶状）跟枕状变型（
Pincushion故名思意就是将四方型拍出的四边都像枕头一样凹下去）变型像差，像散跟像面
弯曲都是无法由收光圈来改善的必需要由光圈位置的设计来改善。
色差（散）(Chromatic aberration)
当一般肉眼所见之光线经过不同介质（三棱镜）时会使得光线内的不同频率的光波产生
不同的折射而将光线分解出由红到紫的彩虹光谱而光线经过光学镜片时也会因这种现象而产
生光谱不同而无法使光线落在同一点上而产生色差造成晕开使得彩色影像模糊不清，然而借
着一些不同折射指数及不同色差（散）标准的光学镜片就可以将这种色差校正使其波长能投
射到同一点上，此种设计称为消色差。然而在色差校正的过程中会产生中波长的矫往过正而 出现次色差（Secondary Chromatic
Aberation）现象消除这种现象以萤石镜片的效果最好。 而镜头的矫正大都针对蓝紫色跟黄色光谱。
色像差分光轴色像差（Axial Chromatic Aberration)
指的是光轴上的实际焦点跟理想焦点产生位差所产生的色彩松散跟光斑）跟倍率色像差 （Chromation difference of
magnification这是指画面因放大倍率的不同在四周因色散所 造成的加框的现象）两种。
萤石(Fluorite)
或称氟石是一种天然的化石，萤石和光学玻璃相比，萤石有低折射率，低色散等优点，
但在实际的运用上因为有其困难度跟经济因素存在，所以不可能使用。然而在光学上所使用
的所谓光学玻璃都是以二氧化硅(Silica)为主要原料并且加入氧他钡(Barium)或镧(Lanthan
um)之类的添加物，于镕炉中以高于1300度的高温溶解后，再以极慢的降温方式使其由液体 凝固为固体。
UD（Ultra Low Dispersion）超低色散镜片
Canon于1960年底成功的研发出氟钙化合物(Calcium Fluoride CaF2)的人工结晶的萤石，
因为成本太高，又于1970年后期研发出相当于萤石镜片的光学特性的镜片，此镜片就是UD （Ultra Low
Dispersion）超低色散镜片。 此为Canon公司所开发生产的人造萤石镜片，号称二片UD＝1片萤石的效果。
APO(Apochromatic) Leica Sigma Minolta 在NikonED(Extra low
Dispersion)及Tokin a的SD SLD…等都是低色散或消色差的设计。
解像力（Resolution）
指的是镜头对拍摄物成像在底（相）片后的还原能力。
反差（Contrast）
指明暗对比所造成的清淅范围大小，在彩色来说还有所谓的色彩浓淡的分色能力。能够
容纳明暗对比越大的镜头其所表现的细节越丰富，相反的如果所拍出的作品如果对比反差很
大但没什么细节的镜头就不是一个透光性很好的镜头。
光斑（Flare）
镜头内因镜筒或镜片反射所产生的光线到达底片后造成画面灰朦的感觉（所谓的翳雾）
降低了作品的清淅度这就是所谓的耀光或光斑了。
鬼影（Ghost Image）
这是一种在强光进入镜头后一排晕开的光斑的现象，像是幽灵一样的鬼影所以取名为鬼 影。
渡膜(Coating)
在光线通过镜片时因介质不同所以会有不同的折射率而镜片与空气接触的界面上约有5％
的光线反射，而这个反射也是光斑跟鬼影所以产生的由来，为了使这种反射不至于影响镜片
透光率的减少所作的处理，这种加膜的处理就叫做渡膜。渡膜的处理是针对不同折射率的镜 片施于折射率开√的物质以真空蒸着法（Vacuum
Vapro Deposition）渡上一层如氟化镁(Mi F2)或氟化钙(CaF2 )的物质使之增加波长的1/4厚度。
然而一般太阳的光线内含有多种波长的光线而非单一的所以针对多重波长所做渡膜称之 为多重熏膜（Multi-layer
Coating）其反射率可下降至0.2-0.3％左右。
偏振光（Polarized Light）
光其实是一种向四面八方幅射的一种电磁波他会因进入介质密度的不同而反射一些和原
来的的幅射波共振而产生一种协波这种光波我们称他为偏振光他跟晴天的太阳光成90°偏振，
然而这种偏振光会影响光线进入我们的相机而产生影响测光值的准确度，也会影响作品的
色饱合跟黑白照的清析度所以要加偏光镜来滤除这种偏光。
线性偏光镜（Linear PL Filter）
经过折射的光线偏镜才能发生作用，其作用的原理是在镜片中渡上一层偏光箔膜使得经
过折射后单一方向的光线可以通过其余的都反射出去。
环型偏光镜（Circular PL Filter）
新的相机系统都设计了一个分光镜来提供一部份的光线给测光系统用，所以在加了线性
偏光镜后入射的光线经过棱镜再到测光系统时都会出现两次偏光的作用而使得测光系统得到
一个错误的测光值，因此就需要不同的光线行进方式的设计来解决这方面的问题，所以在线
性偏光以外再加上可以将光波延长1/4的偏光箔来使光的方向呈螺旋状的进行所以称为环型偏 光。
偏光镜的使用会因环境跟折射率不同而出现不同的偏光效果例如水37度玻璃小于32度，所以
使用偏光镜时都要旋转来找出最佳的角度求得最好的偏光阻隔效果。
景深（Depth of Field）
当我们在看一张拍好的作品时仔细看会发现在拍摄的主体以外其他的部份也有一些是清
析的然而清析又有一定范围，对了这就是所谓的景深。镜头景深的特性有下列几点提供参考
1.光圈越小（光圈数字越大）景深越长。2.镜头焦距越长景深越短。3.被摄物距离相机
越远景深越长。4.被摄物的前景深会比后景深来得短。
以下这个公式可以大概算出景深的范围 前景深＝D＊F＊㎡／（？+D＊F＊m） 后景深＝D＊F＊㎡／（？-D＊F＊m）
D＝最小模糊圈直径 F＝光圈数值 m＝物距（被摄体平面到镜头第一主平面的距离）M＝ 镜头焦距
超焦距离（Hyperfocal Distance）或称泛焦
通常使用在有景深表（Depth of field scale）尺的镜头较方便，使用的方法是将∞对
在右边的光圈值（假设用16好了）上（景深表尺标示的排列通常是22.16.11.8↑8.11.16.22）
在左边的16所对应出来的数字（假设是0.6米）那就是说其从60公分一直到无限远在人的肉
眼看放大到5X7吋的画面在2-30公分下看是清楚的。
不过也可以用公式算出泛焦范围＝？/D＊F
允许的模糊圈（Permissible Circle of Confusion）
肉眼在2-30公分的距离下看1/100英吋的圆或点时是分不出他们的差别的，然而这一现象 我们称为允许的模糊圈
CCI（Color Contribution Index）
被摄物经由镜头在底片成像后还原为作品时其色彩的再现能力影响的因素有三个，一是
底片的发色特性二是投射在被摄物的光源色温三是镜头的透光特性。
而CCI乃是指当你的底片特性跟光源不变时镜头因滤镜的效果不同对色彩变化所表示的指 数。
彩色底片的发色是以白天的太阳光在上早9点到下午3点为止的白昼光为基准设定的。也
就是标准色温5500K而日光片也是由此而来的。（Kelvin是色温的单位）
灯光片是以色温3200K为基准所设计的因其接近灯泡的色温所以称为灯光片。
TTL（Through The Lens）
光线经由镜头到相机内的测光系统来判断曝光是否正确的方式就称为TTL测光模式。经由
这种模式跟闪灯配合来达到曝光正常的模式称为闪灯TTL曝光模式。
反射式测光（即辉度测量）
光线经由被摄物反射后再进入测光系统的测光方式。
入射式测光（即照度测量）
即直接测量光线照射至被摄物的测光方式。
MTF（Modulation Transfer Function）
这是目前分析镜头的解像力跟反差再现能力使用比较科学的方法，但是近来有越来越多
人发现他虽然是一种标准化的东西但有些影像的东西并非标准化能够衡量出来的, 所以他只 是个参考值而非全部。
这种测定光学频率的方式是以一个mm的范围内能呈现出多少条线来度量，其单位以line
/mm来表示。所以当一支镜头能做到所入即所出的程度那就表这支镜头是所谓的完美镜头，但
是因为镜片镜头的设计往往还有很多因素影响所以不可能有这种理想化的镜头。
MTF的表现通常是以一个平图上有多种不同尺寸大小的线条或图案在多少光圈及多少距离
下拍摄所作的分析做成的图表就称之为MTF图了。所以一般要看这种图之前要先了解图中所有
相关位置的坐标或线条所要说明的项目是什么才能了解图在说什么。比如说Canon Lens Wor
k书里的MTF图的座标在直的是MTF值（反差比及浓度比）横的是空间频率（单一空间的线数）
坐标内的线条有分10line/mm跟30line/mm两种。
对焦系统(Focus System)
一般镜头的对焦使得影像能清楚的投射在焦点的调整焦点方式称为对焦系统，然而除了
整组（全部的镜片）一起移动对焦以外还有只移动前组镜片前对焦系统，但是这两种的对焦
系统在长焦距（或是望远）这种大口径的镜头时因其整组镜片或是前组镜片的大小跟重量都
会影响对焦时在转动镜组时的困难度跟下方便性所以就出现了只移动内组或后组的较小镜片 来达到合焦的效果。
IF内对焦系统(Internal Focusing)
对焦时只移动内组镜片所以镜头的长度不会因为对焦的变动而变长或缩短有。好处是当
要使用偏光镜时不会因为镜片的转动而影响偏光效果。也因为其镜身长度不会变所以比较合 适微距拍摄时打灯的需求。
RF后对焦系统(RetroFocus)
大多使用在广角镜上应用，其设计就是只要移动后面一组镜片组就能使得影像的对焦清
楚，所以他的前组镜片也是不会转动的，又其镜头的长度也是不会因为对焦而变长或缩短的。
几种镜头驱动方式：
(AI)：自动光圈镜头从摄像机中获取视频参考信号，通过一个放大器将此信号变换为直流电压，开启或关闭光圈。视频电平控制电路内置于镜头中。
Direct Drive (DD)：直流驱动，镜头从摄像机中获取直流电压开启或关闭光圈。视频电平控制电路内置于摄像机中。
Electronic
Iris(EI)：电子快门是摄像机通过控制CCD光电转换器的光积分时间来适应进光量的大小，所以比镜头的光圈控制先进，视频电平通常在出厂时已被设置好了。
Galvometric
Drive：将视频驱动或直流驱动所产生的微弱直流电压转化成镜头的光圈运动。这是一种新近采用的经济实用的替代伺服驱动的办法。被用于视频驱动（AI）镜头及直流驱动（DD）镜头中。
监控摄像机的选择与分类方法
&楼主：深圳市万视通电子科技有限公司　　　
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摄像机又称摄像头或CCD（Charge Coupled
Device）即电荷耦合器件。严格来说，摄像机是摄像头和镜头的总称，而实际上，摄像头与镜头大部分是分开购买的，用户根据目标物体的大小和摄像头与物体的距离，通过计算得到镜头的焦距，所以每个用户需要的镜头都是依据实际情况而定的，不要以为摄像机（头）上已经有镜头。
&摄像头的主要传感部件是CCD，它具有灵敏度高、畸变小、寿命长、抗震动、抗磁场、体积小、无残影等特点，CCD是电耦合器件（Charge
Device）的简称，它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移，也可将储存之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的摄象元件。是代替摄像管传感器的新型器件。
CCD的工作原理是：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。这个标准的视频信号同家用的录像机、VCD机、家用摄像机的视频输出是一样的，所以也可以录像或接到电视机上观看。
CCD摄象机的选择和分类
CCD芯片就像人的视网膜，是摄像头的核心。目前我国尚无能力制造，市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。
因为芯片生产时产生不同等级，各厂家获得途径不同等原因，造成CCD采集效果也大不相同。在购买时，可以采取如下方法检测：接通电源，连接视频电缆到监视器，关闭镜头光圈，看图像全黑时是否有亮点，屏幕上雪花大不大，这些是检测CCD芯片最简单直接的方法，而且不需要其它专用仪器。然后可以打开光圈，看一个静物，如果是彩色摄像头，最好摄取一个色彩鲜艳的物体，查看监视器上的图像是否偏色，扭曲，色彩或灰度是否平滑。好的CCD可以很好的还原景物的色彩，使物体看起来清晰自然；而残次品的图像就会有偏色现象，即使面对一张白纸，图像也会显示蓝色或红色。个别CCD由于生产车间的灰尘，CCD靶面上会有杂质，在一般情况下，杂质不会影响图像，但在弱光或显微摄像时，细小的灰尘也会造成不良的后果，如果用于此类工作，一定要仔细挑选。
１、依成像色彩划分
彩色摄象机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。
黑白摄象机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白摄象机。
２、依分辨率灵敏度等划分
影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。
影像像素在38万以上的高分辨率型。
&&& 机板型。 型。
３、按CCD靶面大小划分
CCD芯片已经开发出多种尺寸：
目前采用的芯片大多数为1/3”和1/4”。在购买摄像头时，特别是对摄像角度有比较严格要求的时候，CCD靶面的大小，CCD与镜头的配合情况将直接影响视场角的大小和图像的清晰度。
1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。
４、按扫描制式划分
&&& PAL制。
中国采用隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR），标准为625行，50场，只有医疗或其它专业领域才用到一些非标准制式。另外，日本为NTSC制式，525行，60场（黑白为EIA）。
５、依供电电源划分
110VAC（NTSC制式多属此类）， 220VAC， 24VAC。12VDC或9VDC（微型摄象机多属此类）。
６、按同步方式划分
内同步：用摄象机内同步信号发生电路产生的同步信号来完成作。
外同步：使用一个外同步信号发生器，将同步信号送入摄象机的外同步输入端。
功率同步（线性锁定，line lock）：用摄象机AC电源完成垂直推动同步。
外VD同步：将摄象机信号电缆上的VD同步脉冲输入完成外VD同步。
多台摄象机外同步：对多台摄象机固定外同步，使每一台摄象机可以在同样的条件下作业，因各摄象机同步，这样即使其中一台摄象机转换到其他景物，同步摄象机的画面亦不会失真。
7、按照度划分，CCD又分为：
&&& 普通型
正常工作所需照度1~3LUX
&&& 月光型
正常工作所需照度0.1LUX左右
&&& 星光型
正常工作所需照度0.01LUX以下
&&& 红外型
采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像
CCD彩色摄象机的主要技术指标
（１）CCD尺寸，亦即摄象机靶面。原多为1/2英寸，现在1/3英寸的已普及化，1/4英寸和1/5英寸也已商品化。
（２）CCD像素，是CCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。CCD是由面阵感光元素组成，每一个元素称为像素，像素越多，图像越清晰。现在市场上大多以25万和38万像素为划界，38万像素以上者为高清晰度摄象机。
（３）水平分辨率。彩色摄象机的典型分辨率是在320到500电视线之间，主要有330线、380线、420线、460线、500线等不同档次。
分辨率是用电视线（简称线TV
LINES）来表示的，彩色摄像头的分辨率在330~500线之间。分辨率与CCD和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通常规律是1MHz的频带宽度相当于清晰度为80线。
频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。
（４）最小照度，也称为灵敏度。是CCD对环境光线的敏感程度，或者说是CCD正常成像时所需要的最暗光线。照度的单位是勒克斯（LUX），数值越小，表示需要的光线越少，摄像头也越灵敏。月光级和星光级等高增感度摄象机可工作在很暗条件，2~3lux属一般照度，现在也有低于1lux的普通摄象机问世。
（５）扫描制式。有PAL制和NTSC制之分。
（６）摄象机电源。交流有220V、110V、24V，直流为12V 或9V。
（７）信噪比。典型值为46db，若为50db，则图像有少量噪声，但图像质量良好；若为60db，则图像质量优良，不出现噪声。
（８）视频输出。多为1Vp-p、75Ω，均采用BNC接头。
（９）镜头安装方式。有C和CS方式，二者间不同之处在于感光距离不同。
摄像机灵敏度/最低照度
一、概念描述
灵敏度的概念
灵敏度一般是指某种信号输入电子设备后产生的输出信号的变化程度，是一种可衡量的值，这种值可能是一个直接的数值，也可以没有单位，是倍数或某种对应的关系。
例如电子耳机，耳机的灵敏度反映的是在同样的响度下，需要输入的电信号功率的大小。耳机灵敏度越高所需要输入的功率越小，在同样功率的音源下输出的声音越大。所以耳机的灵敏度是以输入功率与输出声音的声压级的比例（组合单位）来判定的，比如3分贝/每毫伏。
同理，当谈及摄像机时，灵敏度是指在同样的输出视频电子信号的幅度下，需要输入的光强度的大小。摄像机灵敏度越高，在输出相同幅度视频信号的情况下，所需要输入的光功率（即照度）就越小；或者可以说在同样照度的环境下，能够输出的视频信号幅度更大。不同的应用领域对灵敏度标注是不同的，比如：
通用摄像机灵敏度标注：20Lux/每毫伏。
广播电视摄像机标注：f=14/（2000Lux照度）。
安防监控摄像机标注：0.6 lux / （F1.2，50%基准，AGC 20dB，正常快门）。
最低照度的定义
最低照度是一个相对值，摄像机生产厂商的概念是在保证摄像机整机信噪比的前提下，在可以接受的视频信号幅度上，为拍摄环境提供的最低照度。例如，日本行业标准中指在保证视频电平幅度为350毫伏（mv）时，标准被拍摄物体对摄像机标准镜头施加的（反射至镜头的）最低光线的照度。单位是Lux，附加条件是使用标准的测试设备及标准的测试环境。
最低照度值在相同的测试条件下，自然是越低越好。如果不是或不明确是否采用相同的测试条件，则没有可比性，没有任何意义。
涉及摄像机基础理论的有关问题
问：一旦输入光线，摄像机就一定相应地能够产生视频电子信号输出吗？
答：在一定照度范围内，摄像机接受光线后就会输出电子视频信号，输入光线增强，输出的电子信号强度就会相应增强。要强调是在一定的范围内，超出这个范围，过低则没有图像输出，过高则为全白，无法表现层次。
问：光线极暗或极亮时，摄像机也能输出电子信号吗？如果不是，会有限制吗？是什么原因？
答：光线极暗或极亮时，摄像机也能输出电子信号，但可能没有意义。
第一种情况是：当输入光线低于某一特定值时，摄像机不会输出有意义的图像信息，现象是输出的图像为全部黑暗，没有有效的图像轮廓显示出来。产生这一特定临界值的环境的照度，我们称为摄像机“底环境照度值”，简称“底照度”值。
视频信号底照度的临界电平一般在0mV至50mV之间（主要受摄像机本身信噪比影响）。“底照度”值与最低照度概念看似相似，其实没有关系。决定“底照度”值的主要因素是镜头的光圈（光通量）及CCD（或CMOS）感光器件的灵敏度及信噪比，次要的因素是摄像机的工作性能（增益、快门、数字信号处理等）。
第二种情况是：当输入光线高于某一特定值时，摄像机输出的图像的亮度不会再增加。其表现是输出图像中部分（或全部）高亮度区域为全白亮块，区域内看不到任何层次及细节，甚至白亮的区域超出应有的边界。产生这一特定临界值的环境的照度，我们称为摄像机“最高环境照度值”，简称“上限照度”值，一般在讲到动态范围的概念时会提及。视频信号波形的上限照度的临界电平一般在700mV至770mV之间。
决定“最高照度”值的主要因素是摄像机CCD（或CMOS）感光器件的原始感光范围及摄像机内部电路的处理带宽，次要因素是摄像机整体的动态范围有关功能。
问：输入光线的亮度与输出信号的强度之间有对应关系吗？是等比增加吗？
答：请参照图4。在有效视频幅度范围（有效动态范围）内，摄像机接受光线后就会相应输出电子视频信号，是接近的线性表现（图中倾斜上升的直线段），低于底电平则没有有效输出（图中左下方没有数值的空白区域），高于上限电平增则不再增加输出（图中右上角的平直、没有增量的直线）。
问：至少输入多亮的光线才会有电子信号输出？
答：当（至少）输入光线所产生的电子信号的幅度超过摄像机本身噪波的幅度以后，摄像机输出的视频信号中才可以观察到有用的信息。但这个值并不是最低照度，概念不同，容易混淆。
对比采购、安装调试涉及的实际问题
问：什么因素会影响摄像机的灵敏度？如何提高摄像机的灵敏度？
答：理论上说，影响摄像机灵敏度的因素较多，分为有利因素和不利因素两类。要提高摄像机的灵敏度，原则上应当加强有利因素，降低不利因素。建议调整方法如下：
1、环境因素：尽量提高被拍摄物体的反射亮度或增加光源亮度是最根本的手段。
2、当无法提高被拍摄环境（物体）亮度的时候，建议调整以下诸项，另请参照后述有关调整设定注意事项的问题。
·附件因素：镜头的最大光圈及内部基准电平设置；
·机内因素：机内有利因素，摄像机内部可提高灵敏度的各项功能应当尽量加以利用，如光圈基准、增益、曝光时间、平峰比（A:V）等；机内不利因素，摄像机内部会干扰或衰减灵敏度的附加功能应当尽量不用（关闭）或弱化其对灵敏度的影响，如白平衡、轮廓强调、伽玛矫正、背光补偿、动态范围扩展等。
问：如何通过阅读说明书中的有关指标来判断摄像机性能的优劣？答：当然是说明书标称的最低照度指标越低，摄像机的灵敏度越高，性能越强。但是，如果这些指标仅仅是简单的一个数字，没有任何意义，则不应当轻信。例如日本JVC公司生产的TK-C1481BEG摄像机的最低照度值标称如下：
TK-C1481BEG摄像机的最低照度值标称
0.6 lux&& (F1.2 ，
50% 基准， AGC 20dB ，正常快门）
0.3 lux&& ( F1.2 ，
25% 基准， AGC 开启， 20dB ，正常快门）
0.3 lux&& (F1.2 ，
50% 基准， AGC 开启， 20dB ，正常快门，低照度功能开启）
0.15lux&& (F1.2 ，
25% 基准， AGC 开启， 20dB ，正常快门，低照度功能开启）
0.02 lux& (F1.2 ， 50% 基准， AGC 开启，
20dB ， 32 倍快门功能开启）
0.01 lux& (F1.2 ， 25% 基准， AGC 开启，
20dB ， 32 倍快门功能开启）
0.01 lux & (F1.2 ， 50% 基准， AGC 开启，
20dB ， 32 倍快门 & 低照度功能开启 )
0.005 lux (F1.2 ， 25% 基准， AGC 开启， 20dB ， 32 倍快门
& 低照度功能开启 )
&上述指标中前边的数字是在后边括号中的测试条件下、采用经过校准的专用仪器测量出的结果，所以同样一台摄像机得到的数据却大相径庭，甚至相差几百倍，例如最后一行的0.005lux是一个极限值，在实际使用中基本上没有意义，但却远比第一行的0.6lux吸引人。其实他们指的是相同的一台摄像机。
所以没有测试环境的基本标注或指明遵照那种行业标准，则任何测试指标都没有意义。因为，任何数据的测试都来源于某些相对标准的测试环境，这种测试环境由标准的测试工具和标准的测试流程构成的。
问：设备厂商之间的标准是相同的吗？会有公司鱼目混珠吗？
答：标准不统一，有一些公司利用用户及经销商技术力量不完备的弱点，虚报指标（或者不明确标注测试环境/方法）、借以提高身价。
我国国内至今尚没有对安防用途的CCD摄像机单机性能进行检测的国家标准，行业内部一般参照早期CCIR 601
PAL制式电视摄像机的标准，日本视频设备的制造公司一般遵照日本国内的JCE行业标准，而欧洲及北美则执行IEEE委员会相应制式的标准。这些标准的原理及测试方法基本相同，但指标的判读不完全一样。
&0&所以可以认为在国内市场上来自不同厂商及地域的摄像机产品没有完全统一的标准。但是，出自同一权威机构的测试报告因为对所有公司及所有产品采用相同的测试方法，因而具有较强的评价意义。
问：摄像机的最低照度是如何测量出来的？
答：请参见图4。
图4；摄像机最低照度测量图示
测试环境：一般是在全黑的暗室或暗箱中，使用恒定32000K色温、可以调节亮度的光源照射标准测试拍摄物（测试卡），摄像机安装标准测试镜头（一般为f=1.0或发=1.2）,放置于标准测试位置（适当高度计角度），机内按照标准设定涉及高灵敏度的功能（主要为增益、快门等），采用标准电缆，复合视频信号输出连接到标准测试仪表上（波形监视器及视频监视器）。另准备测光表（反射式照度计）置于测试卡上，随时测量读取照射到测试卡上照度。
测试方法：令摄像机及整个测试系统中的所有设备预热半小时。调整照明灯具亮度，读取测光表显示值，令测试卡表面照度为2000
lux。此时确认波形监视器上视频信号的上限幅度为700
mv左右，视为100%视频电平。缓慢调整降低灯具亮度（调暗），观察波形监视器上视频信号的幅度会随之下降，当视频信号的幅度下降至50%视频电平（700
mv X 50% =350 mv）时，停止降低光源亮度，读取测光表的数值，例如测光表读数为1.5
lux，则可以针对测试标准及测试环境定义为：
最低（相对拍摄环境）照度为1.5 lux 。（基本测试条件为
镜头光圈F1.2、50%视频幅度基准，AGC功能开启并设定为开启20dB，正常1/50秒快门）。
问：如何辨别及比较不同产品之间的优劣？
答：如果严格按照标准环境、条件及流程进行测试，那是生产厂商及检测机构的事情，作为用户及销售商没有条件、也没有必要。实际应用中的主要测试是为了比较不同厂商、型号产品之间的差别，判别优劣，所以不采用标准环境和设备，照样可以进行。
在不同产品之间进行比较，只要采用相同的环境及附件，内部功能设置为相同，参照上述标准测试方法，采用高质量的视频监视器（必须有能力表现出图像的差别），利用肉眼进行主观评价就可以了，这样对不同厂商也是公平合理的。本人在产品的销售工作种就经常利用调光台灯、废旧纸箱等工具现场进行对比测试。
问：系统设计、设备选型、安装调试时的简要注意事项？
答：关于设计、选型，在进行针对摄像机灵敏度/最底照度的选型时，首先不要考虑设备的能力，而应当利用各种手段尽量提高拍摄环境的照度，例如：改变被摄物体的颜色和光洁度（粘贴反光条、涂刷反光或淡色涂料）、增加直接照射光源（增加泛光照明或设置补光灯）、增加可以反射自然光的反射物（设置反射墙或改变拍摄位置）等等。上述手段均无法采用时再来挖掘摄像机及镜头的功能。
关于配置及调试：⑴附件因素：在预算允许的情况下，尽量选用大光圈的镜头。另外应尽量选用倍数小的变焦镜头或采用定焦镜头。摄像机内部电子光圈镜头的基准电平也应尽量设定得低一些；⑵机内因素：机内有利因素，摄像机内部有一些可提高灵敏度的各项功能，应当尽量加以利用，如尽量开大光圈、提高增益（AGC）、尽量延长曝光时间（SLOW
SHUTTER）、适当选用平峰比（A:V）等；机内不利因素：摄像机内部有一些附加功能会干扰或衰减灵敏度,如果条件允许的情况下,应当尽量不用（关闭）或弱化其对灵敏度的影响，例如减小白平衡、轮廓强调、伽玛矫正等模拟电路造成的衰减及背光补偿、动态范围扩展等数字处理失真等等。
摄像机内部功能多种多样，因厂商及产品而异，以上问答仅为涉及灵敏度、低照度的部分信息，需要在熟悉摄像机及附件的功能的技术基础上，结合系统其它需求（例如色彩、信噪比等）因素，综合调整设定。摄像机是一个复杂功能的集合体，在工程应用中，外界环境及内部功能之间因果互动，其表现斑斓多彩。由于篇幅所限，诸多相关因素及相关影响未及完整表达，不足及谬误之处望各位读者海涵，欢迎来信或电邮与本人共同探讨。
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