不同焦距镜头所对应的视场角_广州市名骏电子科技有限公司官网

在实际应用中，经常听到有用户提出诸如某摄像机能够“看多远”之类的问题，比如100m、500m甚至1km远外的物体还能否在监视器上清晰地显示出来。有了前面关于镜头的成像尺寸、焦距及视场角等概念后，这个问题就不难解释了，即“看多远”问题与许多因素有关。比如说，用某定焦镜头可以看清100m远处的钞票的面值。一般来说，镜头焦距越长，“看”得就越远，但同时视场角却变小，结果观看的范围变窄了。举个简单的例子，若用标准镜头刚好看清远处某人的基本特征（是男或是女），则换用长焦距镜头则可能看清其面部特征（是否有痣或疤），但却无法看见该人穿的是什么裤子和鞋（这部分已经“涨”出了画面），而换用广角镜头则只可能看到画面中有人（连男女都分辨不出），但却可看清该人在整个监视场景中的所处的位置，周围还有什么别的人物或参照物。因此，关于“看多远”的较为科学的说法应该是“在屏幕上成的像大小可对应于实际观测距离处多高或多宽的景物”。例如，用8mm镜头观测10m远处的景物，如果该处有10个人站成一排则刚好可横向充满整个监视器屏幕。
E、接口
    镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。图2-4画出了这两种镜头的接口部位示意图。其中上半部为CS型镜头，下半部为C型镜头。在电视监控系统中常用的镜头是C型安装镜头（in32牙螺纹座），这是一种国际公认的标准。这种镜头安装部位的口径是25. 4mm（in），从镜头安装基准面到焦点的距离是17. 526 mm。大多数摄像机的镜头接口则做成CS型，因此将C型镜头安装到CS接口的摄像机时需增配一个5 mm厚的接圈，而将CS镜头安装到CS接口的摄像机时就不需接圈。
图2-4 C型安装和CS型安装镜头
    在实际应用中，如果误对CS型镜头加装接圈后安装到CS接口摄像机上，会因为镜头的成像面不能落到摄像机的CCD靶面上而不能得到清晰的图像，而如果对C型镜头不加接圈就直接接到CS接口摄像机上，则可能使镜头的后镜面碰到CCD的靶面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏，这一点在实用中需特别注意。
2. 2. 2镜头的种类
    镜头的种类有许多种，每一种镜头都有其特点。根据功能与结构的不同，这些镜头的价格相差非常大，如电动变焦镜头要比普通定焦镜头的价格高约10倍，因此，只有正确了解各种镜头的特性，才能更加灵活地选择镜头。
A、固定光圈定焦镜头
    固定光圈定焦镜头是相对较为简单的一种镜头，该镜头上只有一个可手动调整的对焦调整环（环上标有若干距离参考值），左右旋转该环可使成在 CCD靶面上的像最为清晰，此时在监视器屏幕上得到图像也最为清晰。
    由于是固定光圈镜头，因此在镜头上没有光圈调整环，也就是说该镜头的光圈是不可调整的，因而进入镜头的光通量是不能通过简单地改变镜头因素而改变，而只能通过改变被摄现场的光照度来调整，如增减被摄现场的照明灯光等。这种镜头一般应用于光照度比较均匀的场合，如室内全天以灯光照明为主的场合，在其他场合则需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用（当然，目前市面上绝大多数的CCD摄像机均带有自动电子快门功能），通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。
B、手动光圈定焦镜头
    手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，其光圈调整范围一般可从F1. 2或F1. 4到全关闭，能很方便地适应被摄现场的光照度，然而由于光圈的调整是通过手动人为地进行的，一旦摄像机安装完毕，位置固定下来，再频繁地调整光圈就不那么容易了，因此，这种镜头一般也是应用于光照度比较均匀的场合，而在其他场合则也需与带有自动电子快门功能的CCD摄像机合用，如早晚与中午、晴天与阴天等光照度变化比较大的场合，通过电子快门的调整来模拟光通量的改变。
C、自动光圈定焦镜头
    自动光圈定焦镜头在结构上有了比较大的改变，它相当于在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个由齿轮啮合传动的微型电动机，并从其驱动电路上引出3芯或4芯线传送给自动光圈镜头，至使镜头内的微型电动机相应做正向或反向转动，从而高速光圈的大小。自动光圈镜头又分为含放大器（视频驱动型）与不含放大器（直流驱动型）两种规格。
D、手动变焦镜头
    顾名思义，手动变焦镜头的焦距是可变的，它有一个焦距调整环，可以在一定范围内调整镜头的焦距，其变比一般为2~3倍，焦距一般在3. 6~8 mm。在实际工程应用中，通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择监视现场的视场角，如：可选择对整个房间的监视或是选择对房间内某个局部区域的监视。当对于监视现场的环境情况不十分了解时，采用这种镜头显然是非常重要的了。
对于大多数电视监控系统工程来说，当摄像机安装位置固定下来后，再频繁地手动变焦是很不方便的，因此，工程完工后，手动变焦镜头的焦距一般很少再去调整，而仅仅起到定焦镜头的作用。因而手动变焦镜头一般用在要求较为严格而用定焦镜头又不易满足要求的场合。但这种镜头却受到工程人员的青睐，因为在施工调试过程中使用这种镜头，通过在一定范围的焦距调节，一般总可以找到一个可使用户满意的观测范围（不用反复更换不同焦距的镜头），这一点在外地施工中尤为显得方便。
E、自动光圈电动变焦镜头
    此种镜头与前述的自动光圈定焦镜头相比另外增加了两个微型电动机，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。
    自动光圈电动变焦镜头一般引出两组多芯线，其中一组为自动光圈控制线，其原理和接法与前述的自动光圈定焦镜头的控制线完全相同；另一组为控制镜头变焦及对焦的控制线，一般与云台镜头控制器及解码器相连。当操作远程控制室内云台镜头控制器及解码器的变焦或对焦按钮时，将会在此变焦或对焦的控制线上施加一个或正或负的直流电压，该电压加在相应的微型电动机上，使镜头完成变焦及对焦调整功能。图2-5为该镜头控制线的接线图。
红（RED） Vcc（+）
黑（BLACK） Vcc（－）
白（WHITE）视频信号
绿（GREEN）未用
屏蔽（SHIELD）地
Near Far
绿（GREEN） + －
黑（BLACK）－ +
Tele Wide
黄（YELLOW） + －
红（RED）－ +
        图2-5自动光圈电动变焦镜头控制线的接线图
F、电动三可变镜头
    此种镜头与前述电动两可变镜头结构相差不多，只是将对光圈调整电动机的控制由自动控制方式改为由控制器来手动控制，因此它也包含了3个微型电动机，引出一组6芯控制线与云台镜头控制器及解码器相连。常见的有6倍、10倍和12倍等几种规格。图2-6为该镜头控制线的接线图。
Close Open
白（WHITE） + －
棕（BROWN）－ +
    需要说明的是，变焦镜头的“倍率”与焦距是两个不同的概念，有些人往往混淆两者的含义，认为倍率越高则看得越远。其实，倍率是变焦镜头的最长焦距与最短焦距之比，是一个相对值。例如，同样是6倍镜头，市面上常见的就有6~36mm、7~42 mm、8~48 mm和8. 5~51 mm等多种不同厂家的不同品种，其中8. 5~51 mm镜头的远视特性显然比6~36mm镜头的远视特性要好，但它的近视（广角）特性却不如6~36mm镜头好。
Near Far
绿（GREEN） + －
黑（BLACK）－ +
Tele Wide
黄（YELLOW） + －
红（RED）－ +
图2-6电动三可变镜头控制线的接线图
2. 3 云台与防护罩
    云台是承载摄像机进行水平和垂直两个方向转动的装置。云台内装两个电动机。这两个电动机一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。水平转动的角度一般为350˚，垂直转动则有±45˚、±35˚、±75˚等等。水平及垂直转动的角度大小可通过限位开关进行调整。云台的分类大致如下：
2. 3. 1 室内用云台及室外用云台
    室内用云台承重小，没有防雨装置。室外用云台承重大，有防雨装置。有些高档的室外云台除有防雨装置外，还有防冻加温装置。
2. 3. 2 承重
     为适应安装不同的摄像机及防护罩，云台的承重应是不同的。应根据选用的摄像机及防护罩的总重量来选用合适承重的云台。室内云台的承重量较小，云台的体积和自重也较小。室外用云台因为肯定要在它的上面安装带有防护罩（往往还是全天候防护罩）的摄像机，所以承重量都较大。它的体积和自重也较大。
    目前出厂的室内云台承重量大约1. 5kg~7kg左右，室外用云台承重量大约为7kg~50kg左右。还有些云台是微型云台，比如与摄像机一起安装在半球型防护罩内或全天候防护罩内的云台。
2. 3. 3 控制方式
    一般的云台均属于有线控制的电动云台。控制线的输入端有五个，其中一个为电源的公共端，另外四个分为上、下、左、右控制端。如果将电源的一端接在公共端上，电源的另一端接在“上”时，则云台带动摄像机头向上转，其余类推。
    还有的云台内装继电器等控制电路，这样的云台往往有六个控制输入端。一个是电源的公共端，另四个是上、下、左、右端，还有一个则是自动转动端。当电源的一端接在公共端，电源另一端接在“自动”端，云台将带摄像机头按一定的转动速度进行上、下、左、右的自动转动。
    在电源供电电压方面，目前常见的有交流24V和220V两种。云台的耗电功率，一般是承重量小的功耗小，承重量大的功耗大。
目前，还有直流6V供电的室内用小型云台，可在其内部安装电池，并用红外遥控器进行遥控。目前大多数云台仍采用有线摇控方式。云台的安装位置距控制中心较近，且数量不多时，一般从控制台直接输出控制信号进行控制。而当云台的安装位置距离控制中心较远且数量较多时，往往采用总线方式传送编码的控制信号并通过终端解码器解出控制信号再去控制云台的转动。
    在选用云台时，最好选用在云台固定不动的位置上安装有控制输入端及视频输入输出端接口的云台，并且在固定部位与转动部位之间（即与摄像机之间）有用软螺旋线形成的摄像机及镜头的控制输入线和视频输出线的连线。这样的云台安装使用后不会因长期使用导致转动部分的连线损坏。特别是室外用的云台更应如此。
    防护罩是使摄像机在有灰尘、雨水、高低温等情况下正常使用的防护装置。防护罩一般分为两类。一类是室内用防护罩，这种防护罩结构简单，价格便宜。其主要功能是防止摄像机落尘并有一定的安全防护作用，如防盗、防破坏等。室外防护罩一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。同是，为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。
    目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元件，即可自动加温，也可自动降温，并且功耗较小。
2. 4 解码器
     在具体的闭路电视监控系统工程中，解码器是属于前端设备的，它一般安装在配有云台及电动镜头的摄像机附近，有多芯控制电缆直接与云台及电动镜头相联，另有通信线（通常为两芯护套线或两芯屏蔽线）与监控室内的系统主机相联。
SP8060系列解码器不能单独使用，而必须与SP8000、SP8200、SP8300矩阵控制系统和SP8050配合使用。
同一系统中有很多解码器，所以每个解码器上都有一个拨码开关，它决定了该解码器在该系统中的编号（即ID号），在使用解码器时首先必须对拨码开关进行设置。在设置时，必须跟系统中的摄像机编号一致。如不一致，会出现操作混乱，例如：当摄像机的信号连接到SP8000系列主机第一视频输入口，即CAM1，而相对应的解码器的编号应设为1。否则，操作解码器时，很可能在监视器上看不见云台的转动和镜头的动作，甚至可能认为此解码器有故障。
    SP 8060、SP8060O解码器具有自检功能，即不需远端主机的控制，直接在解码器上操作拨码开关，此测试云台及电动镜头的工作是否正常来判断连线是否正确，同时镜头电压可在6V、8V、10V、12V之间进行选择，以适应不同的镜头电源。
SP8060系列解码器的通讯指示灯，当通讯正确时，指示灯闪亮，这样，就很容易判断此解码器与系统主机连线是否正确。图2-7示出了解码器的原理框图。图2-8示出了解码器的接线示意图。
图2-7 解码器的原理框图
    当云台、镜头与解码器连接使用时，必须根据云台、镜头的工作电源来选择解码器的端子，满足要求。否则很容易造成云台、镜头的损坏。
图2-8  解码器的接线示意图
     SP8060、SP8060O解码器还具有回传数据信号的功能，因而在实际应用中可以将各类报警探头等前端设备直接接于监控现场的解码器上。报警探头发出的报警信号可在前端解码器内编码后经由RS-485通信总线回传到中心控制端的系统主机，这样在实际工程施工中即可省去从前端监控现场到中心控制端的报警连线，从而大大减小施工难度及复杂程度，也减少了工程线缆的用量及成本。