无论何种监控工程的应用中,视频画质效果皆是考核镜头优劣的核心因素。好的摄像机如果配上不好的镜头,就不能得到高质量的监控画面。
镜头的分类
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3.6~8mm。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。
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。
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、7~42mm、8~48mm和8.5~51mm等多种不同厂家的不同品种,其中8.5~51mm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。
现在一体机把成像电路和可变镜头做在一体形成一个整体,使得应用起来更方便、实用。
镜头的目标摄像推算方式选购
镜头取像成像的公式及推算方式很多,下面介绍说明其中一种相对简易的方式。当然方式公式都不尽相同,以下仅供参考。
焦距的计算
1.公式计算法:视界大小和焦距的计算。视界大小是指被摄像物体的大小,视界的大小则是以镜头至被摄像物体距离,镜头焦距及所要看到的成像大小确定的。
2.镜头的焦距视界大小及镜头到被摄像物体的距离的计算如下。
基本公式:f=wL/W另一反推`f=hL/H;
其中f:镜头焦距(mm);
小写w:影像的宽度(被摄像体在摄像机CCD上成像的宽度mm);
大写W:被摄像体的实体宽度;
L:被摄像体到摄像机镜头的距离;
小写h:影像高度(被摄像体在摄像机CCD上成像高度);
视界高度(可看到的摄取场景);
H:被摄物体的高度;
CCD规格尺寸:单位mm规格。
[NextPage] 镜头安装常见问题镜头施工与安装技艺并非高深莫测,然而在施工过程中,由于种种原因,镜头施工安装错误屡见不鲜,以致镜头结构或电路受损。那么,这些常见问题主要包含哪些呢?
一、镜头配接环组装顺序错误
镜头配接环组装顺序是工程人员在镜头安装上的最大盲点,由此带来的直接后果是镜头损坏。由于C与CS配接环在镜头安装上时有应用,而众多工程人员往往先把配接环与摄像机先组合锁紧,尔后再将镜头锁入配接环上,而部分镜头在设计上会以一种滑动结构配合摄像机背焦(BackFocus)的调整或是摄像机上松脱螺丝的机械背焦调整,这些调整下需要镜头能在配接环上转动或与配接环一起传动才能获得最佳焦距清晰点。但因为工程人员组装时出现排序错误,使得配接环死锁在镜头一侧。如此一来,在缺少自动背焦(ABF)功能情形下,松脱配接环,不但无法合理调整背焦,甚至出现因使力不当造成镜头螺牙磨损或镜头上塑料材质的螺牙座扭断。
二、镜头组装未带手套致使镀膜损坏
在镜头组装过程中,工程人员最常发生的施工故障即是未带手套或保护致使镀膜损坏。部分工程人员由于缺乏保护镜头(装上镜头保护盖进行安装)及施工时对精密设备或光学部件有保护及谨慎施作的意识,因而在镜头组装好时经常发现镜片面上残留有自己的指纹或其它污垢。经验老道的工程人员会取来适当的二氧化氯及拭镜布或鹿皮进行擦拭,然仍然有部分人员出于简便,选择用衣服一抹或用不当的纸巾擦拭,其不但对镜头镜片表面镀膜产生破坏,而且也伤及视频画面及镜头"元气"。
三、镜头装于保护罩中未适当留下窗口间距
安装电动镜头时,最容易被疏忽的是镜头装于保护罩中未适当留下窗口间距。工程人员在施工后做景深或焦距调整时,有时会发现,画面居然可看到摄像机或镜头本身在保护罩上反射的图像。此时即便通过操作景深(ZOOM)或调整焦距(FOCUS)仍无法改变画面扭动。经验不足的工程师会误以为摄像机自身没有调整好,然实为镜头在保护罩内安装错误间距所致。
四、镜头在没有适当的保护下进行组装
在镜头组装过程中,大部分工程人员都会小心翼翼地组装镜头。镜头价格不菲,稍有不慎造成镜头损坏,难逃其咎。然而,部分工程人员在组装摄像机与镜头时疏于保护,甚至选择在现场位置上进行。在缺少保护软垫等其他防范措施情形下,极易造成镜头外表损坏、内部光圈快门页片受损或风沙附着在镜片上。
五、镜头组装自动光圈连接线路焊接错误
在镜头厂家的努力下,大多类型镜头已实现预置线路及接头的处理,如此一来,类似线路焊接错误造成的镜头伺服马达烧毁不复存在。然而部分电动镜头由于供货或现场保护罩配合上存在一定瑕疵,因而工程人员仍需了解并熟练这些接线与细微电路焊接技术。笔者曾发现,在一个工程中出现所有镜头的自动光圈驱动线路接头焊接短路的事故,这给工程施作带来莫大损失及成本消耗,身为工程商不得不预防此类问题发生。