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用于捕捉和记录图像的设备，它采用光学和电子技术将光信号转换为电信号，然后通过处理和存储，最终形成可视化的图像或视频。
摄像机工作原理涉及到光学、传感器、信号处理和数据存储等多个方面。
一、光学原理摄像机的光学系统主要由镜头和光圈组成。
镜头通过聚焦和调整光线的进入角度，使得光线能够准确地投射到传感器上。
光圈则控制光线的进入量，调节景深和曝光。
镜头的类型和质量直接影响到图像的清晰度和色彩还原。
二、传感器原理摄像机的传感器是将光信号转换为电信号的关键部件。
目前常用的传感器有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种。
CCD传感器通过感光元件将光线转换为电荷信号，然后逐行读取电荷信号，形成图像。
CMOS传感器则将光线转换为电压信号，然后逐个像素读取电压信号，形成图像。
传感器的分辨率和感光能力是影响图像质量的重要因素。
三、信号处理原理摄像机的信号处理主要包括增益控制、白平衡、色彩校正、降噪等功能。
增益控制用于调节图像的亮度，白平衡用于校准图像的色温，色彩校正用于修正图像的色彩失真，降噪用于减少图像中的噪点。
信号处理的目的是提升图像质量，使得图像更加真实和清晰。
四、数据存储原理摄像机通常会将捕捉到的图像或视频数据存储到内部存储器或外部存储介质中。
内部存储器通常是固态存储器，如闪存卡或硬盘。
外部存储介质可以是硬盘录像机、网络存储设备等。
存储器的容量和读写速度直接影响到摄像机的数据存储能力和录制质量。
五、其他功能原理现代摄像机通常还具备一些其他功能，如运动检测、远程监控、智能分析等。
运动检测功能可以通过对图像进行分析，实时检测出画面中的运动物体，并触发相关的警报或录制动作。
远程监控功能可以通过网络将摄像机的图像传输到远程设备上进行实时观看。
智能分析功能可以通过图像识别和算法分析，实现人脸识别、车牌识别等高级功能。
总结：摄像机工作原理涉及到光学、传感器、信号处理和数据存储等多个方面。
摄像机工作原理
摄像机工作原理摄像机是一种用于捕捉、记录和传输图象的设备。
它通过光学系统、图象传感器、信号处理器和存储媒介等组件的协同工作，实现对现实世界的图象捕捉和处理。
下面将详细介绍摄像机的工作原理。
一、光学系统摄像机的光学系统主要包括镜头和光圈。
镜头负责将光线聚焦到图象传感器上，而光圈则控制进入镜头的光线的数量。
光学系统的质量和性能直接影响到图象的清晰度和色采还原度。
二、图象传感器图象传感器是摄像机中最关键的部件之一，它负责将光线转换为电信号。
常见的图象传感器有CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种类型。
CCD传感器具有高灵敏度和低噪声的特点，适合于对图象质量要求较高的应用，如专业摄影和安防监控。
而CMOS传感器则具有低功耗、低成本和高集成度的优势，适合于便携式摄像机和智能手机等消费电子产品。
三、信号处理器图象传感器输出的电信号需要经过信号处理器进行处理和优化。
信号处理器负责对图象进行放大、去噪、增强和压缩等处理，以提高图象的质量和适应不同的应用场景。
同时，信号处理器还可以实现自动暴光、自动对焦和白平衡等功能，以适应不同的光照条件和拍摄需求。
四、存储媒介摄像机通常会将捕捉到的图象数据存储在内部存储器或者外部存储卡中。
内部存储器普通容量较小，适合短期的录相和拍摄，而外部存储卡则可以根据需要选择不同容量的存储介质。
常见的存储卡类型有SD卡、CF卡和MicroSD卡等。
五、工作流程摄像机的工作流程可以简单分为三个步骤：图象捕捉、信号处理和图象存储。
1. 图象捕捉：当摄像机对准目标时，光线通过镜头进入摄像机，并被图象传感器转换为电信号。
传感器根据光线的强度和颜色信息生成图象数据。
2. 信号处理：图象传感器输出的电信号经过信号处理器进行放大、去噪、增强和压缩等处理。
信号处理器还可以根据预设的参数进行自动暴光、自动对焦和白平衡等调整，以优化图象质量。
3. 图象存储：经过信号处理后的图象数据可以存储在摄像机的内部存储器或者外部存储卡中。
摄像机成像工作原理
摄像机成像工作原理摄像机是现代高科技设备中不可或缺的一部分，它通过光学的方式将物体的图像转换成电信号，实现图像的采集和传输。
在本篇文章中，我们将探讨摄像机的成像工作原理。
一、光学系统摄像机的光学系统是实现成像的重要组成部分。
光学系统由凸透镜、滤光器、快门等组成。
当光线通过凸透镜时，会受到透镜的折射作用，从而形成一个倒立的实像。
滤光器的作用是过滤掉一些不需要的颜色，并将需要的颜色通过。
快门的功能是控制光线进入的时间，决定了拍摄的曝光时间。
二、传感器传感器是摄像机的核心部件之一，它负责将光学系统成像的光信号转换为电信号。
常见的传感器类型有CCD（电荷耦合器件）和CMOS （互补金属氧化物半导体）两种。
CCD传感器通过在光场中感应产生的电荷传递，最终形成图像。
CMOS传感器则将光信号转换为电信号，并通过放大等处理后输出。
传感器的选择不仅取决于成像质量，还考虑了功耗、价格等因素。
三、模数转换摄像机的输出信号是模拟信号，需要经过模数转换器（ADC）将其转换为数字信号。
ADC将连续变化的模拟信号转换为一系列离散的数字值，通过量化和采样的过程实现。
数字信号具备数字化的优点，可以方便地进行存储、传输和处理。
四、处理与编码摄像机的数字信号通过处理和编码，可进一步提高图像质量和数据压缩效率。
处理包括调整图像的亮度、对比度、色彩平衡等，以优化图像效果。
压缩技术可以减小图像的数据量，提高传输效率和存储空间利用率。
常见的压缩算法包括JPEG和H.264等。
五、输出摄像机的输出方式多种多样，常见的有模拟输出、数字输出和网络输出等。
模拟输出一般通过音视频接口（如RCA、BNC）连接到显示设备或录像机等设备上。
数字输出使用HDMI、USB等接口进行连接，可以直接传输数字信号。
网络输出通过网络连接实现数据的传输和共享。
六、应用领域摄像机的应用领域非常广泛，涉及安防监控、电视广播、视频通话、航空航天等诸多领域。
在安防监控领域，摄像机可以实时监控和录像，起到保护人员和财产安全的作用。
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。
摄像机拍摄工作原理
摄像机拍摄工作原理摄像机是一种用于记录影像的设备，它能够捕捉现场的图像和声音，并将其转换为电信号进行处理和储存。
摄像机的工作原理可以分为光学成像、传感器及图像处理三个主要方面。
一、光学成像摄像机通过光学成像原理将所拍摄的场景投射到感光元件上。
光学系统是摄像机拍摄工作的核心部分，包括镜头、光圈和滤光器等组件。
镜头是用来聚焦和控制景深的，它通过折射和反射将光线集中到感光元件上。
光圈控制镜头的光量，可以通过调节光圈大小来控制景深和曝光。
滤光器能够过滤掉不同波长的光线，用于调整色彩效果。
二、传感器传感器是摄像机的核心部件之一，用于将光学成像的信息转换成电信号。
目前常用的传感器主要有CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）两种。
CCD传感器在接受光线后，通过光电效应将光能转换为电荷信号，并按照光线的强弱在不同的像素点上形成电荷图案。
CMOS传感器利用场效应晶体管的放大和读取功能，通过测量电荷在感光元件上产生的电压信号来记录图像。
三、图像处理传感器将光学成像信息转换为电信号后，需要经过一系列的图像处理流程，包括放大、滤波、去噪、颜色校正等步骤。
放大是将电信号转换为可视的图像，通常通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
滤波和去噪是为了去除图像中的噪点和干扰信号，保证图像质量。
颜色校正是为了调整图像的色彩，使其更加真实和准确。
综上所述，摄像机的工作原理主要包括光学成像、传感器及图像处理三个方面。
通过将场景的光学信息转换为电信号，并经过图像处理流程，摄像机能够记录并再现真实场景的图像和声音。
随着技术的不断进步，摄像机的性能和功能也在不断提高，既可以应用于电影、电视等专业领域，也可以通过手机等便携设备方便地记录生活中的点点滴滴。
摄像机的工作原理是我们能够享受到视觉盛宴的基础，带给人们更多的创作和欣赏乐趣。
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。
摄像机工作原理
摄像机工作原理摄像机是一种重要的图像采集设备，它能够将现实世界中的光学图像转化为电信号，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像采集的关键部分。
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，光线被聚集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分。
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像中不同位置的亮度值。
三、信号处理摄像机的信号处理部分主要包括增益控制、白平衡、色彩处理、伽马校正、数字转换和压缩等功能。
增益控制用于调节图像的亮度，可以增强暗部细节或减少过曝。
白平衡通过调整红、绿、蓝三个通道的增益，使图像中的白色物体看起来真实而不带有色偏。
色彩处理可以调整图像的饱和度、对比度和色调，以满足不同场景的需求。
伽马校正用于调整图像的亮度分布，使得图像在显示设备上呈现更好的效果。
数字转换将模拟信号转化为数字信号，方便后续的数字处理。
压缩可以减少图像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分对电信号进行增强、校正和转换等操作，最终得到高质量的图像数据。
这些图像数据可以被存储、传输和显示，广泛应用于监控、摄影、电视等领域。
摄像机的工作原理总结
摄像机的工作原理总结摄像机是一种能够捕捉图像并进行录制和传输的设备。
它的工作原理涉及到光学、图像传感器、信号处理和数字编码等多个方面。
以下是对摄像机的工作原理的详细说明。
1. 光学系统：摄像机的光学系统由镜头组成，负责将光线聚焦在图像传感器上。
镜头会通过调整焦距、光圈大小和快门速度等参数来控制聚焦深度、光线亮度和运动模糊等因素。
不同的镜头特性可以产生不同的景深效果、光线效果和运动效果。
2. 图像传感器：图像传感器是摄像机中最关键的部分之一，负责将光线转化为电信号。
常用的图像传感器有CCD（电荷耦合器）和CMOS（互补金属氧化物半导体）两种类型。
CCD传感器具有较高的灵敏度和较低的噪声水平，在图像质量方面表现出众。
而CMOS传感器则具有功耗低、集成度高和价格低廉等优点，逐渐成为主流技术。
3. 信号处理：摄像机会将从图像传感器捕捉到的模拟电信号经过一系列的信号处理而转化为数字信号。
信号处理过程包括放大、滤波、色彩校正和增强等步骤，旨在提高图像的质量和准确性。
其中，色彩校正可以调整图像的色彩平衡和饱和度，而增强功能可以提高图像的清晰度和对比度。
4. 数字编码：经过信号处理的图像将被编码成数字格式，以便于储存和传输。
常见的图像编码格式有JPEG、MPEG和H.264等。
这些编码格式能够通过压缩算法来减小图像文件的大小，同时保持较高的图像质量。
在编码过程中，图像被分成一系列的图像块，这些图像块的像素值会经过量化、编码和压缩等处理步骤，最终产生一个可储存和传输的压缩图像文件。
5. 存储和传输：编码后的数字图像可以储存在摄像机内部的存储介质（如SD 卡）中，也可以通过连接到计算机或其他设备来进行实时传输或储存。
在传输过程中，数字图像通过电缆、无线信号或网络传输等方式传送给接收端设备，接收端设备可以通过解码和显示来恢复出原始图像。
此外，现代摄像机还可以通过Wi-Fi或蓝牙等无线技术与其他设备进行连接，实现无线传输和共享。
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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。