海康前端摄像头镜头基础知识,值得收藏学习!



对于相机成像来讲,镜头是不可或缺的一部分,本篇文章在于帮助大家熟悉摄像机镜头的背景、原理等基础知识,掌握摄像机镜头的应用模式并根据需求进行选型

目录
01 基础知识
02 镜头选型
03 镜头调试

01 基础知识



镜头的组成
镜头由一组或多组光学玻璃镜片组成,透过机械的结构以光学原理形成镜像,不同的镜片组合成像距离也各有长短。
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镜头的作用
从被摄物体收集光信号到摄像机光电传感器的光敏区,是监控摄像机的眼睛。
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镜头的分类





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镜头的主要参数

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镜头的像面尺寸选择
镜头像面尺寸必须大于等于传感器尺寸,镜头尺寸如果小于传感器尺寸,则会在图像四周出现黑边
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焦距和视场角
焦距监控摄像机中,焦距是指从镜片中心到图像传感器靶面的距离。镜头焦距的长短决定着成像大小,视场角大小,景深大小等。
视场角镜头在其接受元件上所能看到的空间范围叫做视场角,通常我们所讲的视场角一般是镜头的图像水平视场角。
镜头焦距与镜头视场角的关系焦距与视场角是一一对应的,一个确定的焦距意味着一个确定的视场角,我们分两种情况来看:
镜头成像尺寸一定时,镜头焦距越长,其镜头的视场角就越小。
镜头焦距一定时,镜头成像尺寸越大,其镜头的视场角也越大。

不同焦距下成像效果
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光阑和光阑系数
光阑为了控制通过镜头的通光量大小,在镜头的后部均设置了一些带孔的金属薄片,称为光阑(俗称光圈)。
光阑系数镜头的通光量镜头的焦距f和通光孔径D的比值来衡量,称为光阑系数,以F为标记,F=f/D。每个镜头上都标有最大F值,如F1,F2,F2.8等。
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光阑大小F与通光量的关系
F值与光阑大小以及通光量大小的关系(焦距一定时),通光量与F值的平方成反比关系。
F值越小,光阑越大,到达摄像机sensor靶面的通光量就越大。
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不同F值的镜头通光量比较
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景深

对被摄物体聚实焦点时,聚实点前后一定范围内看上去景物都是清晰的,这个前后的一定范围就成为景深。
影响景深的因素
焦距。焦距越长,景深越浅;焦距越短,景深越深。
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物距。距离越近,景深越浅;距离越远,景深越深。
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光圈。光圈越大,景深越浅;光圈越小,景深越深。
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镜头接口类型
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02 镜头选型



镜头像面尺寸选择
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镜头焦距的选择

估算法(适用于4nm以上的镜头):某人距离摄像机10米。
①要看清人脸,用20mm左右的镜头。
②要看清人体轮廓,用10mm左右的镜头。
③要监控人的活动画面,用5mm左右的镜头。
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各类焦距效果
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手动、自动光圈镜头
手动光圈镜头:适用于光线基本保持恒定的室内场所。手动光圈是最简单的镜头,由数片金属薄片构成,光通量靠镜头外径上的一个环调节,旋转此圈可使光圈收小或放大。
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自动光圈镜头:适用于光线变化大环境,如户外或人工照明经常开关的地方。自动光圈镜头目前分两类:
视频驱动(VIDEO)驱动型,镜头本身含放大器电路,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。
直流(DC)驱动型,利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈,只包含电流计式光圈马达,要求摄像机内有放大器电路。
定焦、变焦镜头

定焦镜头: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,一般分三类:

短焦距镜头(焦距小于成像尺寸),又称广角镜头,主要用于环境照明条件差,监视范围要求宽的场合。

中焦距镜头(焦距与成像尺寸相近),又称标准镜头,焦距的长度视sensor的尺寸而定。
长焦距镜头(焦距大于成像尺寸),又称望远镜头,因入射角较狭窄,故仅能提供狭窄视景,适用于长距离监视。

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变焦镜头:又称变倍镜头,变焦镜头在不改变拍摄距离的情况下,一定范围内可以变换焦距,相当于若干个定焦镜头,可分为两种:

手动变焦:有一个焦距调整环,可以在一定范围内调整焦距,一般用在对监视现场的环境情况不十分了解,要求较为严格,用定焦镜头不易满足要求的场合
电动变焦:有两个微型电动机,其中一个电动机与镜头的变焦环啮合,当其受控而转动时可改变镜头的焦距(Zoom);另一个电动机与镜头的对焦环啮合,当其受控而转动时可完成镜头的对焦(Focus)。由于该镜头增加了两个可遥控调整的功能,因而此种镜头也称作电动两可变镜头

03 镜头调试


镜头的组成

1.确认镜头接口类型是否与摄像机接口一致

2.移开镜头防尘装置,连接上镜头

3.对于自动光圈镜头,还应将镜头的控制线连接到摄像机的自动光圈接口上

4.调节镜头变倍组,使镜头处于低倍的状态下(大视场角),调摄像机靶面调节环(背焦调节),使像面清晰

5.调节镜头聚焦组,确认镜头从低倍(大视角)到高倍(小视角)变化过程中,调节调焦组均能使像面处于清晰状态

注意事项

自动光圈镜头调节:关闭摄像机上电子快门及逆光补偿等开关,将摄像机对准欲监视的场景,调整镜头的光圈与对焦环,使监视器上的图像最佳。

手动光圈镜头调节:将摄像机的电子快门开关置于ON,并在应用现场最为明亮(环境光照度最大)时,将镜头光圈尽可能开大并仍使图像为最佳(不能使图像过于发白而过载)。

变焦镜头调节:应先调节镜头的焦距组(Far-Near),再调节聚焦组(Wide-Tele)。



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