镜头及焦距计算方法

一、公式计算法：

视场和焦距的计算:视场是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、镜头焦距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　

　   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 

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=2arctg(w/2f)=2arctg(W/2L) 

    垂直视场角q（垂直观看的角度） 

　　q=2arctg(h/2f)=2arctg(H/2L)

　　式中w、H、f、L同上

水平视场角与垂直视场角的关系如下：

　　4/3=tg(β/2)/tg(q/2)

　　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β的值，如果知道了水平或垂直场角便可按下式计算出视场高度H和视场宽度W。

　　H=2Ltg（q/2）、W=2Ltg(β/2) 

　　例如；摄像机的传感器靶面为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(β/2)=2×2tg20°=1.46m 则H =1.095m 

焦距f越长，视场角越小，监视的目标也就小。

二、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 *.摄像机成像器的尺寸：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。

附表1、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。