镜头焦距的计算.docx
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镜头焦距的计算
镜头焦距的计算
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；
f=wL/W 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 W H
1/3" 4.8 3.6
1/2" 6.4 4.8
2/3" 8.8 6.6
1" 12.7 9.6
由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机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，L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β（水平观看的角度）β=2tg-1=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：
q=或=q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（2/3in）,镜头焦距f为12mm，从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体的距离为2m，试求视场的宽度w。
W=2Ltg=2×2tg=1.46m则H=W=×1.46=1.059m焦距f越和长，视场角越小，监视的目标也就小。
图解法如前所示，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=6.4X2500/440≈36毫米或
焦距f=4.8X2500/330≈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。
智能建筑闭路电视系统中摄像机镜头的选择及计算
摘要：
本文主要介绍闭路电视系统中摄像机镜头的选择和计算，在选择和计算镜头时提供了三种方法；公式计算法、查表法和图解法。
关键词:
摄像机、镜头、焦距、视场、视场角
摄像机镜头是视频监视系统的最关键设备，它的质量（指标）优劣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。
1.镜头的种类
1.1按镜头尺寸划分：
摄像机镜头与摄像机一样也分为8.5mm（1/3in）、13mm（1/2in）、17mm（2/3）、19mm（3/4in）、25mm（lin）等多种，在选择摄像机镜头时，一般应与摄像机相对应，即13mm摄像机应选用13mm镜头。
1.2按镜头类别划分:
摄像机镜头分手动光圈镜头和自动光圈镜头两大类型，手动和自动调整都是为了调节光通光量，使传感器感受光量保持在最佳状态。
2.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一个环调节。
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。
2.1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。
2.2、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。
2.3、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。
2.4、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。
3、镜头的计算
3、1公式计算法
3．1．1、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。
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；
--------------------------------------------------------------------------------
焦距：
f==cW
--------------------------------------------------------------------------------
视场H=L图1-视场计算图
W=
式中：
H=视场（摄取场景）高度（m）
W=视场（摄取场景）宽度（m）
由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:
3,所以
W=H（m）
L-镜头至被摄取物体的蹁（视距）（m）
f-焦距（mm）
像场（靶面成像面）宽度（mm）
像场（靶面成像面积）高度（mm）
因摄像机的摄像管不同，其靶面像场的a,b值也不同，具体数值如下表1.
摄像机靶面成像像场a,b值
摄像管尺寸
a（mm）
b（mm）
25.5mm（in）
9.5
12.7
19.0（3/4in）
7.4
9.9
17mm（2/3in）
6.6
8.8
13mm（1/2in）
4.65
6.2
8.5mm（1/3in）
3.6
4.8
从式中可以看出，当L不变，H或W增大时，f变小，当H或W不变，L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β（水平观看的角度）
β=2tg-1=
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：
q=或=q
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（2/3in）,镜头焦距f为12mm，从表2中查得水平视场角为40℃而镜头与被摄取物体的距离为2m，试求视场的宽度w。
W=2Ltg=2×2tg=1.46m
则H=W=×1.46=1.059m
焦距f越和长，视场角越小，监视的目标也就小。
3．3图解法
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
摄像机在不同焦距f时水视场角β表2
镜头焦距
f
（mm）
摄像管尺寸
13mm
（1/2in）
17mm
（2/3in）
25mm
（lin）
32mm
（11/4in）
水平视场角
6.0
56
73
83
110
6.5
52
68
79
106
8
43
58
77
94
9
39
52
70
86
9.5
37
49
68
84
10
35
47
65
81
12
30
40
56
71
12.5
29
39
54
69
13
28
37
52
67
15
24
32
46
59
17.5
21
28
40
52
18
20
27
39
51
20
18
25
36
46
25
15
20
29
38
28
13
18
26
34
30
12.5
16.5
24
32
35
10.5
14
21
28
40
9.1
12.5
18
24
50
7.4
10
14.5
19.5
63
5.8
8
11.5
15.5
13
9.7
7.8
6.5
4.9
3.2
2.4
1.61
75
4.9
6.7
9.7
100
3.7
5
7.3
125
2.9
4
5.9
150
2.4
3.4
4.9
200
1.57
2.5
2.7
300
1.22
1.54
2.2
400
0.92
1.25
1.8
600
0.61
0.82
1.21
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
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