摄像机的光学系统
摄像机工作原理
摄像机工作原理摄像机是一种重要的图象采集设备，它能够将现实世界中的光学图象转化为电信号，并通过电子设备进行处理和传输。
摄像机的工作原理主要包括光学成像、光电转换和信号处理三个方面。
一、光学成像摄像机的光学系统是实现图象采集的关键部份。
光学系统由镜头、光圈和滤光器等组成。
当光线通过镜头进入摄像机时，通过透镜的折射和聚焦作用，光线被会萃到摄像机的感光元件上，形成一个倒立的实像。
光圈控制光线的进入量，调节光圈大小可以改变景深和光线亮度。
滤光器用于调节光线的色温和滤除不需要的光谱成份。
二、光电转换摄像机的感光元件是将光信号转化为电信号的关键部件。
目前常用的感光元件主要有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种。
感光元件上的光敏元件会根据光线的强弱产生电荷，然后通过电荷耦合器件或者互补金属氧化物半导体的转换功能，将电荷转化为电压信号。
这些电压信号代表了图象中不同位置的亮度值。
三、信号处理摄像机的信号处理部份主要包括增益控制、白平衡、色采处理、伽马校正、数字转换和压缩等功能。
增益控制用于调节图象的亮度，可以增强暗部细节或者减少过曝。
白平衡通过调整红、绿、蓝三个通道的增益，使图象中的白色物体看起来真实而不带有色偏。
色采处理可以调整图象的饱和度、对照度和色调，以满足不同场景的需求。
伽马校正用于调整图象的亮度分布，使得图象在显示设备上呈现更好的效果。
数字转换将摹拟信号转化为数字信号，方便后续的数字处理。
压缩可以减少图象数据的存储和传输量，提高效率。
综上所述，摄像机的工作原理包括光学成像、光电转换和信号处理三个方面。
通过光学系统将光线成像到感光元件上，感光元件将光信号转化为电信号，然后通过信号处理部份对电信号进行增强、校正和转换等操作，最终得到高质量的图象数据。
这些图象数据可以被存储、传输和显示，广泛应用于监控、摄影、电视等领域。
摄像基础知识
3.3 CCD的数量
单ＣＣＤ，指摄像机里只有一片ＣＣＤ并用其进行亮度信 号以及彩色信号的光电转换，其中色度信号是用ＣＣＤ上 的一些特定的彩色遮罩装置并结合后面的电路完成的。由 于一片ＣＣＤ同时完成亮度信号和色度信号的转换，因此 难免两全，使得拍摄出来的图像在彩色还原上达不到专业 水平的要求。 三ＣＣＤ，就是一台摄像机使用了３片ＣＣＤ。我们知道， 光线如果通过一种特殊的棱镜后，会被分为红，绿，蓝三 种颜色，而这三种颜色就是我们电视使用的三基色，通过 这三基色，就可以产生包括亮度信号在内的所有电视信号。 如果分别用一片ＣＣＤ接受每一种颜色并转换为电信号， 然后经过电路处理后产生图像信号，这样，就构成了一个 ３ＣＣＤ系统。 由于３ＣＣＤ分别用３个ＣＣＤ转换红，绿，蓝信号，拍 摄出来的图像从彩色还原上要比单ＣＣＤ来的自然，亮度 以及清晰度也比单ＣＣＤ好。但由于使用了三片ＣＣＤ， ３ＣＣＤ摄像机的价格要比单机规格表中的CCD一栏经常写着“1/2.7英寸 CCD”等。这里的“1/2.7英寸”就是CCD的尺寸，实际上 就是CCD对角线的长度。 • 现有的摄像机一般采用1/2.7英寸、1/2.5英寸和 1/1.8英寸等尺寸的CCD。CCD是受光元件(像素)的集合体， 接收透过镜头的光并将其转换为电信号。在像素数一样的 情况下，CCD尺寸越大单位像素就越大。这样，单位像素 可以收集更多的光线，因此，理论上可以说有利于提高画 质。
1.2 光电转换系统
• 光电转换系统是摄像机的核心，摄像管或固体摄像器件便 是摄像机的“心脏”，有关这一部分的内容，将在第三章 里介绍。由于家用摄像机大多是将摄像部分和录像部分合 为一体，下面再概述一下录像部分的工作原理。 • 当摄像机中的摄像系统把被摄对象的光学图像转变成相应 的电信号后，便形成了被记录的信号源。录像系统把信号 源送来的电信号通过电磁转换系统变成磁信号，并将其记 录在录像带上。如果需要摄像机的放像系统将所记录的信 号重放出来，可操纵有关按键，把录像带上的磁信号变成 电信号，再经过放大处理后送到电视机的屏幕上成像。
摄像机的工作原理
摄像机的工作原理摄像机是一种重要的图像采集设备，广泛应用于各个领域，包括电影、摄影、监控系统等。
它的工作原理涉及光学、电子学和图像处理等方面。
一、光学系统摄像机的光学系统是指负责光线聚焦和图像形成的部分。
它由镜头组成，其中最主要的镜头有定焦镜头和变焦镜头。
这些镜头通过改变光线的折射和反射来实现图像的放大和聚焦。
在摄像机的镜头中，光线进入后会通过透镜的折射使得光线会聚在焦平面上。
焦平面上有一个图像传感器，负责将光线所形成的图像采集下来。
这样，通过光学系统的处理，摄像机能够将目标物体的光线信息转化成电信号。
二、图像传感器图像传感器是实现摄像机图像采集的核心部件。
常见的图像传感器有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种类型。
CCD传感器是一种特殊的半导体器件，能够将光能转化为电荷信号。
当光线通过镜头聚焦在CCD上时，CCD中的光电二极管就会产生电荷。
然后，这些电荷信号会通过传感器的行列读出，最终形成数字图像。
CMOS传感器则是利用了微电子技术的进展，使得图像传感器和其他电路集成在一起。
它的工作原理类似于CCD，但在制造工艺和电路结构上有所不同。
CMOS传感器具有成本较低、功耗较低和集成度高等优势。
三、信号处理摄像机中的信号处理主要包括模拟信号处理和数字信号处理两个部分。
模拟信号处理主要负责将CCD或CMOS传感器产生的模拟电信号进行放大、滤波和转换等处理。
这些处理步骤能够提高信号的质量和稳定性，以及适应不同环境条件下的拍摄需求。
数字信号处理则是将经过模拟信号处理的信号进一步转换为数字信号，并对其进行编码、压缩和存储等处理。
这些处理步骤可以减小图像文件的大小，提高存储效率，并方便后续的图像处理和传输。
四、外设和接口为了实现摄像机的功能，还需要一些外设和接口。
比如显示屏幕用于预览图像和菜单设置，存储卡用于保存图像文件，以及USB、HDMI等接口用于连接外部设备和数据传输。
除了这些基本的工作原理之外，摄像机还可以具备其他一些高级功能，如自动对焦、防抖和特殊拍摄模式等。
光学系统自动调焦概述
光学系统自动调焦概述光学系统自动调焦是一种基于光学原理的技术，它能够自动调整成像设备的焦距，以获得清晰的图像。
在过去，摄影师和摄像师需要手动调焦来确保画面清晰，但随着自动调焦技术的发展，现代相机和摄像机能够根据场景的要求自动调整焦点，大大提高了拍摄的效率和准确性。
自动调焦技术的发展离不开光学传感器的应用。
光学传感器能够感知被摄物体的光线的强弱和方向，从而帮助相机或摄像机确定焦点位置。
在自动调焦系统中，通常会使用一个或多个传感器，它们位于成像设备的镜头附近。
调焦过程中，光学传感器会测量被摄物体上不同位置的光线的强弱和方向。
根据这些信息，自动调焦系统会计算出最佳的焦距，并通过调整镜头的位置来实现焦平面的调整。
当焦距适当时，被摄物体就会在成像设备的感光元件上获得清晰的图像。
自动调焦技术的实现方法有很多种，包括对比度自动调焦、相位差自动调焦和深度传感器自动调焦等。
其中，对比度自动调焦是最常见的方法之一、通过分析成像设备中的图像对比度变化，系统能够判断图像的清晰度，并通过调整镜头的位置来实现自动调焦。
相位差自动调焦是另一种常见的方法。
它利用相位差传感器来测量光线通过成像设备时的相位差异，从而确定焦距的调整方向和幅度。
相位差自动调焦通常比对比度自动调焦更准确，但同时也要求更高的硬件和算法支持。
深度传感器自动调焦是一种较新的技术。
它利用ToF（Time-of-Flight）或结构光等原理，能够测量光线从发射源到被摄物体和返回成像设备的时间或距离，并根据结果来调整焦距。
深度传感器自动调焦能够在极短的时间内实现精确的焦距调整，适用于快速移动的目标或实时跟踪的应用场景。
除了以上提到的方法，还有基于视差的自动调焦、基于超声波的自动调焦等其他方法。
这些方法都有各自的优缺点和适应场景，根据具体需求选择合适的自动调焦技术。
综上所述，光学系统自动调焦是一种利用光学传感器和相应的调焦算法来自动调节成像设备焦距的技术。
它能够大大提高拍摄和摄像的效率和准确性，广泛应用于手机摄影、数码相机、摄像机和远程成像等领域。
摄像机工作原理
摄像机工作原理摄像机是一种用于捕捉和记录图像的设备，它在许多领域中被广泛应用，包括电影制作、电视广播、监控系统等。
摄像机的工作原理涉及光学、电子和图像处理技术，下面将详细介绍摄像机的工作原理。
1. 光学系统摄像机的光学系统主要由镜头组成。
镜头通过聚焦光线来捕捉图像。
当光线通过镜头进入摄像机时，它会通过透镜系统将光线聚焦到摄像机的图像传感器上。
镜头的焦距决定了摄像机的视角和对焦范围。
不同类型的镜头可以实现不同的拍摄效果，例如广角镜头、长焦镜头和变焦镜头等。
2. 图像传感器图像传感器是摄像机中最关键的部件之一，它负责将光线转换成电信号。
目前主要使用的图像传感器类型有两种：CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。
CCD传感器通过将光线转换成电荷来捕捉图像，而CMOS传感器通过将光线转换成电压来捕捉图像。
两种传感器都有各自的优势和劣势，例如CCD传感器具有较高的图像质量和较低的噪声水平，而CMOS传感器则具有较低的功耗和较高的集成度。
3. 信号处理一旦图像被传感器捕捉到，它就会被传送到摄像机的信号处理电路中进行处理。
信号处理的主要目标是增强图像的质量和清晰度。
信号处理包括去噪、增强对比度、调整颜色平衡等操作。
此外，信号处理还可以实现一些特殊效果，如缩放、旋转和滤镜效果等。
4. 数据传输经过信号处理后，图像数据将通过数据传输系统传送到存储设备或显示设备。
数据传输可以通过有线或无线方式进行。
有线传输通常使用HDMI、SDI或USB等接口，而无线传输则使用无线网络或蓝牙技术。
数据传输的速度和稳定性对于摄像机的性能至关重要。
5. 存储和显示摄像机可以将图像数据存储在内部存储器或外部存储介质中，如SD卡、硬盘或闪存驱动器等。
存储介质的容量决定了摄像机可以记录的图像数量。
此外，摄像机还可以通过视频输出接口将图像显示在外部显示器上，如电视或计算机屏幕。
总结：摄像机的工作原理包括光学系统、图像传感器、信号处理、数据传输以及存储和显示等关键部分。
光学摄像系统原理
光学摄像系统原理光学摄像系统原理：1. 光学成像原理光学成像原理是指通过光学透镜系统将被拍摄物体的光线投射到摄像机的感光面上，并形成一个实际的影像。
光学成像原理具有非常高的成像质量，对场景的真实还原能力和分辨率等方面有着非常出色的表现。
2. 光圈与快门控制光圈和快门控制是指通过控制摄像机的光圈大小和快门速度来实现对图像曝光的控制。
光圈越大，进光量越多，曝光度越高。
快门速度越快，曝光时间越短，曝光度越低。
在不同的场景下，调整光圈和快门的组合可以达到最佳的曝光效果。
3. 像素和感光器件像素是摄像机光敏元件的基本构成单元，在拍摄过程中，每个像素可以记录场景中对应位置的光线强度，从而构成一个完整的图像。
感光器件是指用于转换光信号为电信号的组件，如CCD和CMOS等，通过感光器件将光线转化为电信号后，再进行降噪和放大处理，最终得到高质量的图像输出。
4. 白平衡和色彩校正白平衡是指通过调整摄像机的色温以达到真实的白色效果。
在不同的照明环境下，物体的颜色会发生变化，通过白平衡调节能够使得不同截图环境下的图像实现色彩统一。
色彩校正是在白平衡的基础上进一步调整整张图像的色彩，使得画面更加生动、色彩鲜明。
5. 自动对焦和手动对焦自动对焦和手动对焦是指对拍摄目标的距离进行调节，以便实现对焦。
在许多摄像系统中，自动对焦是默认的选择，可以根据场景自动调节对焦参数。
手动对焦需要由摄像师自己来调整，通过对镜头进行旋转或调节焦距进行精准的对焦。
对焦的准确性直接影响图像质量和成像效果。
6. 镜头和滤镜镜头是光学摄像系统中非常重要的组件，它定义了光线的传输和成像方式。
不同的镜头拥有不同的特点，如可变焦距、最大光圈等，也影响着成像效果。
滤镜则通过筛选和反射特定的光线来达到特定的效果，如增加对比度、减小色彩偏差等。
2：摄像机的结构和原理介绍
电视摄像
影视多媒体专业
一、工作原理 无论专业的还是民用的，模拟的还是数字的摄像机，工作原理基本相同 即把光学影像转化成为电子信号，这一电子信号又由电视机转化成可见的屏幕图像。 具体地说，由实体对象所反射出来的光线通过光学镜头聚焦于成像装置，把光转变成电能，称为视频信号。然后信号被放大和处理，以便它能重新转换成可见的屏幕图像。
（3）柔光镜头
（4）偏光镜头
偏光镜可以阻挡某一方向的偏振光通过，因此可以消除反射光和折射光造成的影响，削减被摄体的耀斑和表面反光；可以在不影响地面景物的情况下调节天空影调；制造不同的色彩和特殊的色调。 在影视摄制中常使用偏振镜来压暗天空，在白天拍摄出夜景的效果，实际上很多夜景都采用这种方法。
自动白平衡调整 自动黑平衡调整 自动增益调整 自动增益控制 自动光圈 自动变焦 自动聚焦 自动复原等控制系统 自动控制系统使摄像机操作越来越简单化，而摄像机的功能却越来越齐全
5、自动控制系统
（1）寻像器 摄像机上的寻像器实际上是一个小屏幕电视监视器。寻像器有彩色与黑白之分，彩色寻像器一般只安装在用于演播厅内的大型摄像机上，其他类型摄像机一般只有黑白寻像器。现在大部分家用DV摄像机还配有彩色监视器。 寻像器的主要作用： 1、构图取景用 2、显示摄像机的工作状态或显示警告信息 3、放像监视
6、附件
（2）话筒： 话筒能将声音变成音频电信号，用于拍摄时拾取现场声音。 话筒一般带有敏感度选择开关，有的还带有全向拾音、单指向拾音、超指向拾音和变焦拾间（随镜头焦距变化改变拾音范围）选择开关。 摄像机除了机内话筒外，还设有外接话筒插口，可以外接加长线缆的话筒以便获得更好的录音效果。
（3）其他附件 三角架、交流电源（AC）适配器、充电电池、磁带、摄像机遥控器、各种连接缆线、接头等，在有些工作状态下要用的附件有音频适配器、编辑控制器、彩色监视器、字幕机、效果特技镜、照明灯等，用于通过摄像机和电视制作与重放系统连接进行编辑、播放、收录、复制等操作，以及根据环境需要和画面要求来改善拍摄条件。
摄像机成像工作原理
摄像机成像工作原理摄像机的发展对人类的生活和工作产生了深远的影响。
无论是摄影艺术、电影制作，还是安防监控、视频通话等领域，摄像机都扮演着重要的角色。
本文将介绍摄像机的成像工作原理，帮助读者更好地理解摄像机的工作机制。
一、光学系统摄像机的光学系统起着捕捉光线、聚焦和形成图像的关键作用。
光学系统通常由镜头、光圈和滤光器组成。
1. 镜头摄像机的镜头通过折射、反射和聚光等方式，将光线引导入摄像机的感光元件。
不同的镜头可以实现不同的拍摄效果，如广角、长焦和微距等。
2. 光圈光圈是调节进入镜头的光线量的装置，可以通过扩大或缩小光圈大小来控制摄入的光线量。
光圈的大小还影响着景深的大小，从而决定了图像的清晰度和背景虚化效果。
3. 滤光器滤光器可以调节进入镜头的光线颜色的组成比例，改变摄入的光线的色温。
常见的滤光器有白平衡滤光器、紫外滤光器和偏振滤光器等。
二、感光元件感光元件是摄像机记录图像的核心部件，它能够将光信号转换为电信号。
目前常用的感光元件有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。
CCD是一种运动不太敏感的感光元件，它将感光单元的光信号转换为电荷，并通过电荷耦合器件的传输来实现信号输出。
CMOS则是一种运动较为敏感的感光元件，它通过在每个像素上集成转换器和放大器，直接将光信号转换为电信号，并通过线路传输到读取电路。
三、信号处理在感光元件将光信号转换为电信号后，摄像机需要经过信号处理来进一步优化图像的质量。
信号处理包括图像增强、去噪、色彩校正等步骤。
1. 图像增强图像增强可以通过调整图像的对比度、亮度和锐度等参数来使图像更加清晰和饱满。
2. 去噪由于摄像机在捕捉图像过程中会受到各种干扰，比如噪声、震动等，因此需要对图像进行去噪处理，以提高图像的质量。
3. 色彩校正摄像机在不同的光线条件下会出现色彩的偏差，通过色彩校正，可以使图像显示真实的颜色。
四、输出信号摄像机输出的信号可以以模拟信号或数字信号的形式存在。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.2 摄像机的光学系统摄像机光学系统是摄像机重要的组成部分，它是决定图像质量的关键部件之一，也是摄像师拍摄操作最频繁的部位。
摄像机的光学系统由内、外光学系统两部分组成，外光学系统便是摄像镜头，内光学系统则是在机身内部的分光系统和各种滤色片组成。
图3—7所示为三片摄像机光学系统的基本组成。
图中：1—镜头；2—色温滤色片；3—红外截上滤色片；4—晶体光学低通滤色片；5—分光棱镜；6—红、绿、蓝谱带校正片。
一.透镜成像的误差及其补偿除了平面反射镜之外，任何光学系统成像都是有误差的。
因此，我们要了解透镜成像的误差性质及其补偿方法。
进而了解摄像机光学系统如何解决了透镜质量问题。
1.球差为凸透镜孔径较大时，从轴上物点P发出的单色光束。
通过透镜时，由于凸透镜的边缘部分比中心部分弯曲的厉害些，所以通过边缘部分的光线比近轴光线折射的严重，致使边缘部分的光线含聚于焦点F之前的F的点，因此在焦点处形成了一个中心亮、边缘模糊的小图盘，而不是很清晰的小亮点，这样的像差称为球差。
如图3—8。
图3—82.色差如图3—9，轴上一点P发出的光为复色光，由于玻璃对不同波长的光折射率略有不同，因此不同波长的光不能会聚于一点，如图上蓝光因波长较短成像于Q F点，而红光因波长较长成像于Q C点。
这样形成的像差称为色差，表现为图像边缘有彩色镶边。
图3—93.像的几何失真这种失真影响像与物的几何相似性，一般有桶形失真和枕形失真。
（1）桶形失真这种失真也称正失真，它是由于在物与透镜之间放置了一个光阑而形成的像差。
其特点是整个像面的四个角向中心收拢，显得中间向外凸，如图3-10。
（2）枕形失真这种失真也称负失真，它是固在透镜与像点之间放了一个光阑而形成的像差。
其特点是整个像面的四个角向外拉伸，与桶形失真真正相反，如图3—11所示。
4. 球差和色差的补偿凹透镜也会产生球差和色差，但其性质与凸透镜形成的像差正好相反。
如凹透镜对边缘光线的外折射较大，正好可以补偿凸透镜的球差，如图3—12。
又如凹透镜对复色光中的波长较短的光向外折射大，正好补偿凸透镜的色差，如图3—13。
因此，只要将凹透镜与凸透镜适当的组合起来，既可以消除像差，又不含改变透镜成像的功能。
如图3—14，为实际使用的双透镜组和胶合双透镜。
5.几何失真补偿我们看到，当光阑位置不同时，透镜产生的失真正相反。
如果把光阑放在两个透镜中间，则两个透镜产生的失真相互抵消。
二．变焦距镜头用摄像机拍摄景物时，既要看到它的全貌，又要看到它的细节，这就要求摄像系统能提供全景和特写等不同的场面；有时要跟踪拍摄活动的图像时，又希望活动的图像大小不变，这就需要摄像系统具有可变焦距的功能。
近年来彩色摄像机均采用焦距在大范围内可变的变焦镜头，特别是便携式摄录一体机一般都具有十几倍到二十几倍的变焦镜头。
根据已掌握的有关光学透镜的知识，有：1.成像面与焦距的关系为：1/f=1/s=1/s’式中：s—物距；s’—像距；f—焦距。
由于一般物距s>>焦距f,所以上式近似为：s’= f （3—1）即摄像管的靶面位置 s’近似等于焦点f,而且当f改变时，s’也变，即成像面改变。
2.成像大小与焦距的关系为：m=s’/s式中：m—透镜放大率将（3—1）式代入，则有：m=f/s (3—2)即放大率是焦距与物距的函数。
当s=常数时，m与f成正比，即像大小随焦距f变化。
因此在拍摄活动景物时，为使成像大小不变，在景物远时（s大），拉长焦距（f↑）；当景物近时（s小），应缩短焦距（f↓）3.视场角与焦距的关系视场角即拍摄范围，它是在镜头主平面的轴心处看景物或像的线长度（H1或H2）时所张的角度，如图3—15中的θ角。
由正切函数和反函数的关系，求出θ角：θ=2tg-1H1/2S=2tg-1H2/2S’已知S’= f代入：则θ=2tg-1H2/2f (3—3)即当成像大小H2确定后，视场角θ就只于焦距f有关。
若f短，则视场角θ大，拍摄范围大，相当于拍全景；若f长，则θ小，拍摄范围小，相当于拍特写。
4.像面照度与焦距和透镜孔径的关系当物距s=常数，透镜孔径也不变时，则进入的光道量不变，根据m=f/s 可知，f越长，像m则越大，分配到像面上的照度就越小。
另一方面，像面照度与镜头孔径有关。
孔径大则透光强，照度就大，反之则小。
为了控制光通量的大小，人们设计了光阑（即光圈）。
光圈由多片弯月形的薄钢片组成，调节镜头外部的光圈环可改变这些钢片所组成的光圈孔径的大小，如图3—16所示。
图3—16光圈与镜头的关系如图3—17所示。
光圈的直径d 使镜头实际有效孔径变为D（又称入射光瞳），d越大，D也越大，则光通量越大。
图3—17综合上述两方面因素，可以的到像平面照度E与（D/f）的平方成正比，即E∝(D/f)2（3—4）D/f——称为透镜的相对孔径。
由于一般情况下f>D,所以习惯上用D/f 的倒数f/D来标记光圈大小，称为光圈指数F。
则有E∝(D/f)2∝1/F2（3—5）上式说明F值越小（光圈越大），透光能力越强。
5.景深与焦距的关系光学镜头能把景物空间中一定范围内的物体，在像平面上都形成较清晰的像，这个范围所对应的“空间深度”称为景深，如图3—18中的△S.图3—18图中△S=△S1+△S2，△S1—前景深，△S2—后景深。
若被摄景物平面在A处，则像面A’前后的B’～C’的范围都可得到清晰的像，B’～C’这段距离称为焦深。
设y等于像平面上尚可被认为是一个点的最大直径，当S>>f时，有△S’=ys2/Df (3—6) 同样可以求出△S2，而△S=△S1+△S2.由公式（3—6）分析：当物距S一定，D为一定值时，f越小（短焦距），景深△S越大；f越大（长焦距），景深越小。
又知，△S与S2成正比，既物越远，景深越大。
还有，当f不变、S不变时，D越小（光圈越小，F数值大），景深越大。
6.变焦距镜头最简单的变焦透镜是由两个凸透镜组成的，如图3—19，两个单透镜的焦距分别为f1和f2,两者之间距离为d，根据几何光学原理可知组合透镜的等效焦距f由f1、f2和d三者共同决定，并有如下关系：1/f=1/f1+1/f2-d/f1·f2（3—7）虽然f1、f2是定值，但是改变它们之间的距离d即可达到f的目的，这就是变焦镜头的理论依据。
图3—19为了直观反映镜头变焦能力的大小，我们把最长焦距与最短焦距之比称为变焦比，n=最长焦距/最短焦距-变焦比。
并用变焦比和最短焦距来表示变焦特性。
如佳能公司的J14×9BIE镜头：J14—变焦比；9BIE—最短焦距为9mm；最长焦距可算出来，14×9=126mm；即变焦范围9mm～126mm。
实际的摄像机变焦镜头是由很多片透镜组成的，如图3—20。
它是由几组透镜组构成的，具体可分为调焦组、变焦组、补偿组和移项组等四组。
（1）调焦组图中“1”的部分，该组镜片与镜头外部的聚焦环相连接，调节聚焦环时镜片位置改变，从而改变成像景物的物距。
图3—20（2）变焦组变焦组用来改变镜头的焦距，转动镜头外部的变焦环，可以使变焦组镜头有规律移动，通过改变与第一组镜头的距离d达到使焦距f发生变化。
具体说，当景物与摄像机之间距离不变时，转动变焦环使f变长，则景物范围减小，像变大似乎摄像机被推近景物；反之，当f变短，则景物范围扩大，像变小，似乎摄像机被拉远了景物。
（3）补偿组变焦只改变焦距，但不希望改变景物的聚焦状态，即在变焦过程中似乎要保持图像清晰。
但是移动变焦时，虽然f发生变化，但成像的位置也发生变化，即焦距发生变化。
为解决这个问题，加入补偿组镜片，使其随变焦镜片移动而作相应的移动，以保持像平面基本不变，使人查觉不出图像清晰度的变化。
（4）移像组因为在镜头的最后一片镜片与摄像管成像面之间要安装分光棱镜系统，所以需要加一组镜片将成像面后移一段距离（也称后焦距），这就是增加移像组镜片的目的。
思考题：1.系统电视摄像机有哪几个部分组成？每个部分的组成和功能。
2.透镜成像误差有几种？产生的原因是什么？如何补偿？3、证明为什么要用一个凸透镜和一个凹透镜来组成变焦镜头？（设f1=1,f2=-1,代入（3-7）式求证）三.分色镜及其原理由被摄景物来的光通过变焦镜头后就进入了分光系统，分成红、绿、蓝三束光，并在适当位置上为摄影口件接收。
常用的分色系统有两种型式，一种是把分色薄膜镀在透明平板玻璃上，称为平板分色系统；另一种是把分色薄膜完全埋入玻璃里变成棱镜结构，称为棱镜分光系统。
1.平板分色系统如图3—21所示，镜片I是镀有多层色膜Mb的分色镜，利用光波干涉原理使镜片I反射蓝色光谱，而让红色和绿色光谱完全通过。
镜片II是镀有多层色膜Mr的分色镜片，它反射红色红色光谱，透过绿色光谱。
这样入射光中的蓝色光谱被镜片I反射，在平面反射镜III 处再次反射后，进入蓝色摄像管靶面；同样，红色光谱在镜片II处被反射，再在平面反射镜IV处反射，进入红色摄像管靶面；穿过镜片II的绿色光谱则直射进入绿色摄像管靶面。
平板分色系统虽然结构简单，但其光学结构松散，光能损失较大，因此在三管机或三片机中通常采用结构牢固的分光棱镜系统。
图3—212.分光棱镜系统如图3—22所示，分光棱镜由三快或四块棱镜粘合而成，其中在两处粘接面上蒸镀了多层色膜Mg和Mb，同时在棱镜IV与棱镜I、棱镜I与棱镜II之间均加入空气隙。
当入射光F投射到多层分色膜Mg上时，只有绿色光被反射，而其它光谱透过，被反射的绿光在界面（1）上固入射角大于临界角而发生全反射，于是绿光经过绿色片Fg（或叫谱带校正片）再次过滤后进入摄像管G。
当透过Mg的光投射到分色膜Mb上时，蓝光B被反射而余下的红光透过，被反射的蓝光在界面（2）上全反射后经滤色片FB过滤到达摄像管B。
透过Mb的红光直接穿过滤色片FR到达摄像管R，为使红、绿、蓝三路光程一样长，所以在Mb之后加了棱镜III。
由于两个分色薄膜的分光特性不可能完全符合设计要求，所以在分光棱镜的三个出口处分别加了FR、Fg、Fb三片谱带校正滤色片，其主要作用是吸收指定谱带口处的光波。
图3—22四.色温滤色片与中性滤色片1.色温滤色片人眼所观察到的物体的颜色除了与物体表面反射特性有关外，还与照射该物体的照明光源的色温有关。
为了适应不同照明条件下，使重现色彩正确，目前摄像机采用在变焦距镜头与分色棱镜之间加入几片滤色片，利用它们的光谱特性来补偿因光源色温不同引起光谱特性的变化。
图3—23，表示校正原理。
目前的彩色摄像机都是按照3200K照明色温调整的，其光谱特性如图中直线①，当光源色温为4800K时，其光谱中蓝色成分偏高，则摄像光谱特性如曲线②；如果插入光谱特性如曲线③的色温滤色片，则电视图像的色彩就会得到补偿而不会长生颜色失真。