第二章 数字彩色电视摄像机_(3)光学系统

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第二章数字彩色电视摄像机 (3)光学系统

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主要内容变焦距镜头 分光棱镜 光学低通滤波器

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一、变焦距镜头 变焦距镜头： 将拍摄景物成像在CCD上。 输入信号：电动变焦距控制电压、自动光圈控

制电压、光圈关闭电压； 输出信号：录像机起动/停止电压(VTR S/ S);

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一、变焦距镜头1. 2.

3.4. 5.

变焦距镜头的组成变焦距镜头的分类变焦距原理变焦距镜头的主要参数变焦距镜头的调节和使用

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一、变焦距镜头1、变焦距镜头的组成5组或7组镜片聚焦组(调焦组):清晰成像在CCD的光敏面上；②变焦组(变倍组):变焦距(变换景别，调整景深);③补偿组：变焦距时与变焦组按一定轨迹同时移动，保持像清晰度不变；④光圈(光阑):控制进光量；⑤固定组(移像组):将像面移后一段距离(称后焦距),使能插入分光棱镜；⑥倍率镜(扩展镜):扩大变焦距倍数(×2)⑦超近摄镜(MACRO):用于拍摄物距极近的物体；⑧后焦距的调节环(F.f或F.B):调后焦距①

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一、变焦距镜头2、变焦距镜头的分类 外焦距镜头 结构：一个套筒，调焦组的镜片和遮光罩装置

一个套筒上，机械结构简单。 特点：只能装圆形遮光罩。

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一、变焦距镜头

内聚焦镜头

结构：双层套筒结构，移动镜片和固定镜片分装在两个套筒上，机械精度要求高。调焦组的前三片镜片中最前面的1片或2片不动，只有中间或最后1片移动。

特点：

调焦时遮光罩和镜头前装的滤光镜都不随调焦转动，允许方形口遮光罩，有效减少杂散光。 调焦组镜片可加像差校正片，提高镜头质量。

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一、变焦距镜头3、变焦距原理

1 1 1 d f1 f 2 f1 f 2组合透镜的焦距： f

d越小，长焦；d越大，短焦。

注意：变焦组与补偿组必须以预定轨迹移动，在变焦过程中要保持所拍图像的清晰度不变。

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一、变焦距镜头4、变焦距镜头的主要参数①②③④

成像尺寸光圈F数视角焦距

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一、变焦距镜头①

成像尺寸

用摄像器件的直径尺寸表示，镜头成像尺寸应与像面尺寸一致。标清摄像镜头的成像尺寸：宽/高=4/3 SDTV常用成像尺寸：成像尺寸(宽×高)像面对角线相应摄像器件直径 mm mm in mm 8.8×6.6 11 2/3 18 6.4×4.8 8 1/2 12.7 高清摄像镜头的成像尺寸：宽/高=16/9例： 9.59×5.4 11 2/3 18

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一、变焦距镜头②

光圈F数定义：像面上单位面积上的入射光量：

1 Ls D 1 1 Ls 2 L0 2 4 1 m f 4 F 其中，τ为镜头透光率； Ls为景物照度；f为焦距； m 1 D为入射光瞳(入射到像面中心的光

柱直径，表示通过光圈的光通量);

2

定义：光圈F数： F= f/D;可见，F越小，光通量越大；典型的光圈F数系列：1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22

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一、变焦距镜头环境照度照度越低透光率焦距光圈F数

1 Ls D 1 1 Ls 2 L0 4 1 m2 f 4 F

2

摄像器件尺寸

摄像器件输出信号灵敏度幅度

相同相同相同

相同相同相同

越小

相同相同越大

相同

相同相同

相同相同

越小

相同

相同

定义：摄像器件灵敏度：投射到CCD上1流明的光通量所产生的电流(光源色温3200K的白光)。

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一、变焦距镜头

定义：等效光圈F数：若不同尺寸的摄像器件灵敏度和像素数相同，要输出信号幅度相同，应调至不同的光圈F数使两者对应像素的光通量相等。此时称两者的光圈F数等效。

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一、变焦距镜头③

视角成像空间的边缘在镜头处的张角。垂直视角和水平视角

短焦镜头又称广角镜头(50度以上);长焦镜头又称望远镜头

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一、变焦距镜头④

焦距变焦比：最长焦距与最短焦距之比。光学变焦(Optical Zoom)依靠光学镜头结构来实现变焦，清晰度不变； 变焦倍数一般在10~25倍，甚至35倍； 变焦范围例：35~350mm、28~200mm; 日常的拍摄中多用28~150mm的焦段；

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一、变焦距镜头

数码变焦(Digital Zoom) 实质是画面的电子放大，CCD上的部分像素通

过插值处理放大到整个像面，清晰度会有一定程度的下降； 变焦倍数一般在44~600倍；