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摄像机镜头角度计算方法

为了从1/3″与1/2″ CCD摄像机中获取同样的视角,1/3″ CCD摄像机镜头焦距必须缩短;相反如果在1/3″ CCD与1/2″ CCD摄像机中采用相同焦距的镜头,情况又如何呢?1/3″ CCD摄像机视角将比1/2″ CCD摄像机明显地减小,同时1/3″ CCD摄像机的图像在监视器上将比1/2″ CCD的图像放大,产生了使用长焦距镜头的效果。

   另外大家在选择镜头时还要注意这样一个原则:即小尺寸靶面的CCD可使用大尺寸靶面CCD摄像机的镜头,反之则不行。原因是:如1/2″ CCD摄像机采用1/3″镜头,则进光量会变小,色彩会变差,甚至图像也会缺损;反之,则进光量会变大,色彩会变好,图像效果肯定会变好。当然,综合各种因素,摄像机最好还是选择与其相匹配的镜头。

 

 

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。

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 
  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

1/4 "

3.2

2.4

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。

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
   镜头角度表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。

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。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
   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。

常用摄像机镜头的角度:

简单的说,摄像机的镜头数值越大,看得越远、越窄;摄像机镜头的数值越小,看得越近、越宽。

镜头焦距(mm)

1/3"芯片左右
拍摄角度

1/3"芯片上下
拍摄角度

1/4"芯片左右
拍摄角度

1/4"芯片上下
拍摄角度

2.5mm

96.4°

86.2 °

81.9°

72.9°

2.8mm

89.9°

79.8°

75.6°

66.8°

3.6mm

75.7°

66°

62.2°

54.3°

4mm

69.9°

60.7°

57°

49.5°

6mm

50°

42.6°

39.8°

34.2°

8mm

38.5°

32.6°

30.4°

26°

12mm

26.2°

22.1°

20.5°

17.5°

16mm

19.8°

16.6°

15.4°

13.2°

30mm

10.6°

8.9°

8.3°

60mm

5.3°

4.5°

4.1°

3.5°

100mm

3.2°

2.7°

2.5°

2.1°

200mm

1.6°

1.3°

1.2°

1.1°

常用摄像机镜头的广角范围:

焦距

规格

角度

2.1 mm小镜头

1/3

150°

2.5 mm小镜头

1/3

130°

2.8 mm小镜头

1/3

115°

2.8 mm固定光圈

1/3

115°

2.8 mm

1/3

96°

4 mm

1/3

78°

6 mm

1/3

53°

8 mm

1/3

40°

12 mm

1/3

23°

16 mm

1/3

17°

3.5-8 mm

1/3

96°- 45°

6-15 mm

1/3

54°- 23°

6-36mm 电动变倍镜头

1/3

51°- 9°

8.5-51mm 电动变倍镜头

1/3

57°- 10°

6-60mm 电动变倍镜头

1/3

52°- 6°

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