鏡頭的作用是把被攝景物準(zhǔn)確成像在攝像器件的靶面上，并構(gòu)成一幅清晰的光學(xué)圖像，以便轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行后期信息處理。鏡頭質(zhì)量的好壞以及鏡頭與攝像器件是否配置合理，都將影響成像的質(zhì)量。

　　實(shí)際的重慶監(jiān)控攝像機(jī)鏡頭都是由許多單元透鏡組合而成的。最基本的兩種透鏡就是凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡的作用是“聚光成像”，它可以使入射的平行光束，經(jīng)折射后會(huì)聚在一起，即在折射面的另一側(cè)形成一個(gè)焦點(diǎn)F，通常稱為實(shí)焦點(diǎn)。凹透鏡的作用是“散光不成像”，即平行光束通過凹透鏡之后折射的光線是發(fā)散的，但其光線延長(zhǎng)線交于入射光一側(cè)，在主光軸上形成一個(gè)焦點(diǎn)，稱為虛焦點(diǎn)。

　　需要指出的是，透鏡成像總是存在著“像差”、“色差”以及幾何失真，這是因?yàn)椋旱谝?，透鏡表面上各點(diǎn)的曲率半徑很難做到完全一致，導(dǎo)致聚焦不好，產(chǎn)生“像差”;第二，透鏡表面對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射率也有所差異，導(dǎo)致“色差”;第三，物體離光軸的距離不同時(shí)，透鏡對(duì)它的放大率是不一樣的，這樣垂直于光軸的物體各處的放大率隨與光軸的距離不同而不同，因而造成了幾何畸變(如桶形失真和枕形失真等)。

　　為了消除像差、色差和幾何畸變，在實(shí)際鏡頭中，總是把凸透鏡和凹透鏡適當(dāng)?shù)慕M合在一起。由于正負(fù)透鏡的作用剛好相反，所以可以提高鏡頭性能，改善成像質(zhì)量。

　　視頻攝像機(jī)的鏡頭一般可視為等效于象凸透鏡這樣的匯聚透鏡，因此成像原理也遵循凸透鏡成像的規(guī)律，只不過鏡頭的焦距f是各個(gè)透鏡焦距的合成焦距，如下圖所示。

　　圖 凸透鏡成像原理

　　根據(jù)光學(xué)原理，可以得到凸透鏡成像的一般公式：

　　其中，S為物距，S’為像距，f為焦距。對(duì)于視頻攝像來講，在實(shí)際應(yīng)用中，往往物距遠(yuǎn)大于像距(即S>>S’)，所以可以近似地認(rèn)為f≈S’，也就是說，視頻攝像的像平面與焦平面近乎重合。設(shè)物高為h，像高為h’，則鏡頭的線放大率m計(jì)算如下：

　　因此，像高h(yuǎn)’計(jì)算如下：

　　從上式中可以看到，景物在攝像器件上成像的大小，與物距、焦距和景物的大小有關(guān)。當(dāng)焦距f固定時(shí)，物距越小，成像尺寸越大。當(dāng)景物和攝像機(jī)的相對(duì)位置固定時(shí)，即式中h、S不變時(shí)，通過調(diào)整焦距f，也同樣可以改變成像的大小。成像的大小與焦距f成正比，即f越大，成像也就越大。

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