Video-REC >> Полезная информация >> Видеонаблюдение >> Все про объективы камер видеонаблюдения

Все про объективы камер видеонаблюдения

Жизнь через объектив

 Жизнь через объектив

Современная видеокамера, предназначенная для CCTV, обладает набором множества важных характеристик и функциональных возможностей. Но их реализация целиком и полностью зависит от того, насколько правильно выбран и настроен объектив.

 

Объектив видеокамеры нередко сравнивают с глазами системы, и, несмотря на некоторую штампованность метафоры, по сути, она очень верна. Ведь, как известно, глаз человека осуществляет сбор информации (света), которая передается на сетчатку, где происходит преобразование света в сигналы, передаваемые в мозг. Мозг, в свою очередь, преобразует полученные сигналы в видимое человеком изображение.
Так же как и человеческий глаз, объектив осуществляет сбор информации (света) об окружающих объектах. Эта информация передается сквозь объектив к точке фокуса, где происходит фокусировка света на матрице камеры. Матрица преобразует свет в электрический сигнал для электроники камеры, осуществляющей формирование изображения.
Угол обзора объектива непосредственно связан с фокусным расстоянием объектива. Короткое фокусное расстояние дает широкий угол обзора. По мере увеличения фокусного расстояния угол обзора камеры сужается. В науке существует такое понятие как нормальный угол зрения. Такой угол составляет около 35 гр., что соответствует углу обзора человеческого глаза.
Фокусное расстояние, которое измеряется в миллиметрах, — это расстояние от оптического центра объектива до поверхности матрицы.

Классификация
Вообще товары массового ассортимента, — а различных объективов только для систем видеонаблюдения выпускается сотни, — принято классифицировать, естественно, взяв за основу те или иные его особенности.
По типу диафрагмы объективы делятся на две основные группы: с ручной и автоматической диафрагмой.
Объективы с ручной диафрагмой применяются, например, в том случае, если в помещении, в котором установлена система видеонаблюдения, есть постоянное освещение. Это может быть круглосуточно работающий супермаркет. Настройкой диафрагмы мы регулируем количество света, которое проходит через объектив на матрицу видеокамеры, и таким образом получаем оптимальную картинку по освещенности.
Автоматическая диафрагма объектива управляется сигналом, который поступает с камеры. То есть, камера сама обрабатывает сигнал, поступающий с матрицы, оценивает количество света и посылает на объектив команду, в соответствии с которой устанавливается необходимая степень открытости диафрагмы.
Объективы с автоматической диафрагмой, в свою очередь, делятся еще на два вида: с прямым приводом (DC drive) и видеоприводом (Video drive). И те, и другие автоматически настраиваются на изменяющиеся условия освещенности, поэтому преимущественно используются вне помещений.
В первом случае мотором диафрагмы управляет непосредственно напряжение, которое идет с камеры. В зависимости от этого сигнала мотор работает на открытие или закрытие диафрагмы. То есть, управление количеством света, передаваемым через объектив, осуществляет камера. Именно она сообщает объективу, сколько света ей нужно. Популярность объективов с прямым приводом автодиафрагмы обусловлена тем, что они почти не требуют настройки. Некоторые производители поставляют такие объективы с предварительно распаянным разъемом привода автодиафрагмы.
Во втором случае модуль обработки сигнала находится в самом объективе. На объектив приходит видеосигнал от камеры, а модуль оценивает этот сигнал и принимает решение на соответствующие действия в отношении закрытия или открытия диафрагмы.
По стоимости эти объективы отличаются, — объективы с видеоприводом несколько дороже. При этом объективы с видеоприводом уже практически не пользуются спросом в большинстве стран. Рынок этого оборудования сохранился только в России и странах СНГ.
Еще две большие группы: с фиксированным фокусным расстоянием и переменным фокусным расстоянием.
Объективы с фиксированным фокусным расстоянием дешевле, но при их использовании нужно точно рассчитать требуемый угол зрения, то есть, тот угол, под которым объектив будет смотреть. От этого зависит, какое пространство будет захватывать камера, и что оператор будет видеть на мониторе. При этом приближение объекта наблюдения невозможно, единственно доступная функция – настройка фокусировки. Спектр применения таких объективов ограничен, — обычно их используют в камерах, наблюдающих за входами на объекты.

Объективы с переменным фокусным расстоянием или варифокальные объективы можно подстраивать на месте в зависимости от каких-то нюансов. Кроме того, если меняется направление, в котором смотрит камера, можно, не меняя сам объектив, изменить только его настройки.
Следует также выделить объективы с ИК-коррекцией. Применение этих объективов позволяет избежать расфокусировки при смене освещенности, когда спектр проходящего через объектив света смещается в инфракрасную область. Этот эффект возникает из-за того, что в разное время суток свет, проходящий через объектив имеет разную длину волны, а у волн разных длин разнится коэффициент преломления. Если настроить объектив на работу днем, то к вечеру изображение может быть размытым, не в фокусе. В этом случае сотрудники службы эксплуатации системы будут вынуждены два раза в сутки настраивать фокус объектива. Объективы с ИК-коррекцией имеют специальный состав стекла и/или специальное напыление на стекло, которые практически полностью компенсируют эффект расфокусировки. Такие объективы чаще всего используют с камерами день/ночь. А если система установлена на улице с ИК подсветкой то применение объективов с ИК-коррекцией является обязательным требованием.

Трансфокаторы 
Это варифокальные объективы, в которых система линз устроена таким образом, что фокусировка в них происходит автоматически, нужно лишь первоначально настроить фокусировку объектива. Внутри трансфокатора группы линз взаимосвязано перемещаются относительно друг друга таким образом, что при изменении масштаба изображение всегда находится в фокусе. Трансфокаторы могут быть с ручной настройкой и моторизованные. Трансфокаторы с ручной настройкой обычно используют, когда нет возможности поставить камеру близко к объекту, но регулировать фокусное расстояние в них не требуется. Достаточно один раз настроить объектив на минимальный угол, чтобы была возможность издалека детально наблюдать за удаленным объектом. Также они могут использоваться для проведения различных тестов и демонстраций.
Моторизованными трансфокаторами можно управлять и настраивать их дистанционно. Трансфокаторы применяются в тех случаях, когда нужно наблюдать за удаленным объектом: приблизить, рассмотреть какие-то детали. Самые удобные трансфокаторы – в которых есть все моторы и предустановки. Особенно в случае, если камера используется на поворотном устройстве тоже с предустановками, — тогда можно заранее задать системе определенные положения, в которые камера будет становиться автоматически, а объектив настраиваться заданным образом. Скажем, запрограммирован поворот на такой-то угол в горизонтальной или вертикальной плоскости, и трансфокатор при этом выполняет заранее заданное приближение или удаление, настройки фокуса, диафрагмы.
Конечно, лучше всего, если трансфокатор имеет три мотора, которые управляют масштабированием, фокусировкой и диафрагмой. Но есть модели с меньшим количеством моторов: с двумя, например – для управления только масштабированием и фокусировкой. Трансфокаторы присутствуют в линейках продукции всех ведущих производителей объективов. С некоторыми моделями можно познакомиться в обзорной части публикации.

трансфокатор

 

 

 

 

 

 

T34Z5518AMSP-CS (Computar)
Объектив формата 1/3″ имеет фокусное расстояние 5,5-187 мм, video автодиафрагму. Крепление – CS. Максимальная апертура – 1:1,8. Диапазон изменения диафрагмы F1,8~560. Диапазон резкости — 1,5 м ~ бесконечность. Эффективные диаметры линз: передний — 70,0 мм, задний — 9,1 мм. Монтажное основание — стандартная резьба 1/4″. Условия эксплуатации -10 гр.C…+ 50 гр.C. Размер фильтра — M77 P=0.75. Размеры (Ш х В х Г) 82 х 97,4 х 160 мм. Угол зрения на матрице 1/3″: по диагонали — 57,5 гр.~1,9 гр., по горизонтали 46,6 гр.~1,5 гр., по вертикали 35,2 гр.~1,1 гр. Весит объектив 1190 грамм. Объектив T34Z5518AMSP имеет spot-фильтр и возможность настройки интегральной чувствительности усилителя автодиафрагмы, дополнительную функцию предустановок по резкости и фокусному расстоянию.

 

Угол зрения по горизонтали составляет 55 гр., — это значение больше угла, который могут обеспечить обычные линзы. Объектив DF003 обеспечивает высокое разрешение с 18-кратным увеличением.

устройство трансфокатора

 

 

 

 

 

Объектив DF003 для камер формата 1/3″ с мегапиксельным разрешением (Tamron)
Модель имеет диафрагму F/1.6 и фокусное расстояние от 4,7 до 84,6 мм. Использование асферичных элементов позволяет достичь превосходной работы объектива, причем, это касается как точности, так и качества на всем диапазоне увеличения изображения. Объектив имеет функцию переключения режимов день/ночь. У объектива DF003 эргономичный дизайн. При его производстве используются только экологически чистые материалы.

D32x10R4D-V41 (Fujinon) 
Первый в мире трансфокатор для мегапиксельных камер видеонаблюдения с ИК-коррекцией (работает в дневном и в ночном режимах без «уплывания» фокуса). Кроме того, объектив поддерживает функцию предустановок. То есть, если его подключить к клавиатуре управления, которая позволяет «запоминать» узловые ракурсы траектории видеонаблюдения, то возможно автоматическое, без вмешательства оператора, повторение «проезда» по заданной траектории.

трансфокаторный объектив

 

 

 

 

 

Трансфокатор имеет 32-кратное оптическое увеличение для мгновенной детальной идентификации удаленных объектов, стабильную резкость изображения, как в темноте, так и при избыточной освещенности (благодаря ИК-коррекции). D32x10R4D-V41 обеспечивает оперативный видеоконтроль наиболее важных участков охраняемой территории с использованием предустановок.
Электромеханическая часть этого трансфокатора включает три независимых сервопривода, состоящих из потенциометра и электродвигателя постоянного тока, которые позволяют оператору регулировать величины оптического увеличения, отверстия диафрагмы и устанавливать фокусировку камеры независимо друг от друга. Использование в конструкции трансфокатора двигателей постоянного тока обеспечивает мягкий и быстрый старт всех управляемых узлов конструкции и плавное регулирование скорости их перемещения в широких пределах.

Серия 55-кратных трансфокаторов серии TM55Z1038 (TOKINA) 
Серия из 4 моделей 55-кратных трансфокаторов TM55Z1038 (фокусное расстояние 10-550мм F/3.8). Две модели из этой серии снабжены встроенным 2-кратным экстендером, который увеличивает фокусное расстояние при телеугле до 1100мм. Объектив подходит ко всем видеокамерам с типом крепления C и CS mount, формата матрицы 1/2 и меньше. При телеугле с камерой формата 1/3 и расстоянии до объекта 550м можно поместить в полный экран человеческую фигуру ростом 180см. Серия TM55Z1038 незаменима при наблюдении таких крупномасштабных объектов, как государственная граница, береговая линия, территории аэро-и морпорта, автотрассы и железнодорожные магистрали, нефтяные плантации и трубопроводы. Серия TM55Z1038 представлена следующими моделями:

55-кратных трансфокаторов

 

 

 

 

 

TM55Z1038AIPN:f=10-550mm F/3.8 Video Iris with Focus/Zoom Pre-set; TM55Z1038AIPNX2:f=10-550(-1100)mm F/3.8 Video Iris with Focus/Zoom Pre-set・2X extender; TM55Z1038NPN:f=10-550mm F/3.8 Motorized Iris with Focus/Zoom/Iris Pre-set; TM55Z1038NPNX2:f=10-550(-1100)mm F/3.8 Motorized Iris with Focus/Zoom/Iris Pre-set・2X extender.

55-кратный 2-моторный ZOOM-объектив с автодиафрагмой, потенциометром, удаленным управлением диафрагмы и встроенным электроэкстендером (Pentax)
H55ZME-5F (ZF) (код C61233ZF), формат ½”, крепление C, фокусное расстояние 12.0 — 660.0 мм, диафрагма 4 – 1500, управление диафрагмой VS, угол зрения по горизонтали 31°39′ — 0°34, резьба 105 мм.
С экстендером кратность 2.0, фокусное расстояние 24,0 — 1320.0 мм, диафрагма 8 – 3000, угол зрения по горизонтали 15°28′ — 0°17′.
При использовании встроенного экстендера максимальное фокусное расстояние составляет 1320 мм. Он идеален для мониторинга границ, побережий, видеонаблюдения в центрах городов и площадей. Благодаря применению специальных стекол снимки получаются четкими и высококонтрастными по всему диапазону фокусного расстояние. С максимальным значением диафрагмы F1500 (F3000 при использовании экстендера) особенно эффективен объектив H55ZME-5F (ZF) (код C61233ZF) для применения с камерами, работающими при низком уровне освещенности.

55-кратных трансфокаторов с АРД

 

 

 

 

 

Длиннофокусные объективы и их особенности

Продолжая начатый в предыдущем номере журнала обзор, предлагаем более подробно рассмотреть основные характеристики длиннофокусных объективов, а также коснуться некоторых вопросов, связанных с особенностями их применения в системах видеонаблюдения (CCTV).
Длиннофокусные объективы предназначены для ведения наблюдения за далеко расположенными (удаленными) объектами в случаях, когда наблюдение с близкой дистанции не представляется возможным или с целью раннего обнаружения несанкционированных действий или нарушений в пределах контролируемой зоны. Такие объективы еще называют «телеобъективами».
В первую очередь следует напомнить о классификации объективов.
Угол зрения ТВ-камеры зависит от физических размеров ее фотоприемника и величины фокусного расстояния объектива. По величине угла зрения объективы бывают короткофокусными (широкоугольными), нормальными и длиннофокусными (узкоугольными).
К длиннофокусным относятся объективы, величина фокусного расстояния которых превышает величину диагонали фотоприемника (матрицы). Для наиболее распространенного формата матриц 1/3”, применяемого в ТВ-камерах охранного видеонаблюдения, величина диагонали равна 6 мм. Поэтому для таких камер все объективы с фокусным расстоянием больше 6 мм формально относятся к длиннофокусным.
Из длиннофокусных объективов следует выделить сверхдлиннофокусные, имеющие углы поля зрения менее 9 градусов. Например, для формата фотоприемника 1/3” к таким относятся объективы с фокусным расстоянием более 30 мм, а для формата 1/2” – более 40 мм.
Рассмотрение телеобъективов начнем с объективов с фиксированным фокусным расстоянием, которые чаще всего применяются в стационарных ТВ-камерах. В этом классе объективов своими уникальными характеристиками выделяются зеркально-линзовые. Главное достоинство этих объективов в отличие от линзовых – это отсутствие хроматических аберраций в силу принципиально отличающейся оптической схемы. С помощью таких объективов можно получать изображение фотографического качества, так как оптическое разрешение у них очень высокое. Главный недостаток — низкая светосила.
В случае использования телеобъектива с фиксированным фокусным расстоянием большой величины может понадобиться дополнительная обзорная камера с большим углом зрения для ее ориентации и увеличения площади наблюдения.
Чаще же всего в системах видеонаблюдения используют объективы с переменным фокусным расстоянием – трансфокаторы. Их можно разделить на несколько групп. Каждая группа выделяется прежде всего своим назначением, а также функциональными возможностями, диапазоном фокусных расстояний, весом и габаритными размерами.
1. Варифокалы 1/3”
10х – f(5–50)mm
20х – f(5–100)mm
Варифокальные объективы с диапазоном изменения фокусных расстояний от 5 до 50 (100) мм с автоматической диафрагмой. Группа объективов, которая чаще всего применяется в стационарных ТВ-камерах для решения большинства задач, стоящих перед системой видеонаблюдения. Позволяют выбрать оптимальный угол обзора ТВ-камеры при ее установке непосредственно на месте. Универсальность, относительно низкая стоимость, соизмеримая со стоимостью монофокальных объективов, компактность и простота настройки определяют высокую применяемость этой группы. Как правило, это объективы с форматом 1/3”.

2. Motor ZOOM
1/4”
f от 3 до 130 мм
10х – 36х
Малогабаритные трансфокаторы (как модульные, так и в корпусе) кратностью от 10 до 36 и диапазоном изменения фокусных расстояний от 3 до 130 мм. Чаще всего применяются в скоростных купольных поворотных камерах. Как правило, представляют собой интегрированное с ТВ-камерой законченное изделие, в котором имеется модуль для телеметрического управления режимами. Отличаются компактностью, малым форматом (1/4″) и высокой скоростью масштабирования и фокусировки. Существуют модели со встроенной системой автофокусировки и режимом «день-ночь».

3. Motor ZOOM
1/3” и 1/2”
f от 5 до 300 мм
10х – 20х
Моторизованные трансфокаторы от 10 до 20 крат и диапазоном изменения фокусных расстояний примерно от 5 до 300 мм. Отличаются средними габаритами, относительно небольшим весом, диапазоном фокусных расстояний и, соответственно, стоимостью. Используются в ТВ-камерах с защитным кожухом и устанавливаются на отдельно приобретаемое поворотное устройство. При больших удалениях ТВ-камеры от поста наблюдения управляются посредством специального модуля телеметрического управления, при удалениях до 20 м – непосредственно с пульта. Оказывают относительно небольшую нагрузку на опорно-поворотный механизм.

4. Motor ZOOM
1/3” и 1/2”
f от 10 до 100 0мм
(с экстендером 2х)
f от 20 до 2000 мм
20х — 50х
Моторизованные трансфокаторы высокой кратности (от 20 до 50 крат и выше) с максимальным фокусным расстоянием (в положении TELE) от 300 до 1000 мм и более. Отличаются большим габаритом, весом и стоимостью. Для камер с такими объективами необходим защитный кожух большого объема и опорно-поворотный механизм с высокой нагрузочной способностью.
Для увеличения фокусного расстояние объективов (масштаба) до двух раз применяют экстендеры (оптические насадки) кратностью 1,5 или 2.
Кратность современных моделей трансфокаторов может достигать 30 и даже 50 крат. Однако увеличение кратности ведет к увеличению стоимости объектива и существенной потере светосилы при увеличении масштаба.
Трансфокаторы в большинстве случаев используются совместно с ТВ-камерами и поворотными устройствами – это позволяет вести наблюдение на территориях с большой площадью. При этом для автономной работы таких камер в автоматических режимах (патрулировании слежении, работе по заранее установленным позициям и т. д.) возникает необходимость в наличии датчиков положения моторизованных электроприводов масштабирования и фокусировки. Практика показала, что эффективность управления такими камерами только оператором равна нулю. Поворотная ТВ-камера с трасфокатором в штатном режиме должна работать автономно по заданному оператором алгоритму в автоматическом режиме, реагировать на срабатывание датчиков тревог, оповещать охрану в случае несанкционированных действий. В случае тревожного события при необходимости оператор должен иметь возможность оперативно принять управление этой камерой.
Удаленное управление такими объективами и поворотными механизмами в большинстве случаев осуществляется посредством специальной телеметрической аппаратуры путем подачи команд выбранного протокола по двухпроводной линии. Такая аппаратура может быть интегрирована в само поворотное устройство. Наиболее распространенным интерфейсом, применяемым для телеметрического управления, является стандарт RS-485 с протоколом PELCO.
По способу управления диафрагмой существуют следующие объективы:
– без регулирования диафрагмы;
– с ручным механическим управлением диафрагмой;
– с автоматической регулировкой диафрагмы (АРД);
– с моторизованным приводом диафрагмы.
В ряде случаев может возникнуть необходимость в установке заданного (или предварительно заданного) положения диафрагмы при удаленном управлении по команде оператора или во время автономного режима работы ТВ-камеры по программе. Режим работы диафрагмы, позволяющий осуществлять такое управление, называется OVER-RIDE. В этом случае работа привода узла диафрагмы осуществляется по датчику положения.
Особенности длиннофокусной оптики и ее отличия от нормальных (среднефокусных) объективов Как известно, светосила определяется отношением эффективного диаметра передней линзы объектива к величине фокусного расстояния. В нашем случае увеличение фокусного расстояния и светосилы приводит к значительному увеличению габаритных размеров и веса объектива со всеми вытекающими последствиями. К ним относятся увеличение габарита защитного кожуха, парусности, нагрузки на опорный и поворотный механизм. При увеличении фокусного расстояния объектива требования к жесткости и стабильности опоры, а также люфтам поворотного устройства существенно возрастают, что необходимо учитывать при проектировании или выборе опорных конструкций для установки ТВ-камеры с такой оптикой.
Следует учитывать тот факт, что производителем указывается максимальная величина относительного отверстия объектива, которая характеризует его светосилу при полностью открытой диафрагме на минимальном фокусном расстоянии. При увеличении фокусного расстояния светосила уменьшается. Величина изменения светосилы зависит от конструктивных особенностей конкретной модели трансфокатора, поэтому при его выборе предпочтение следует отдать объективу, у которого изменение светосилы при изменении фокусного расстояния меньше. Однако производителями оптики эта величина умалчивается, что приводит к необходимости ее определения самостоятельно.
Качество формируемого объективом изображения определяется его четкостью, которая, в свою очередь, описывается величиной контраста между самыми яркими и самыми темными участками в зависимости от величины таких участков (пространственной частоты). Характеристика, описывающая эту зависимость, называется частотно-контрастной характеристикой (ЧКХ).
Для получения изображения максимального качества разрешение оптической системы должно соответствовать физическим размерам элементов разложения фотоприемника ТВ-камеры. Оптическое разрешение измеряется в линиях на миллиметр с помощью штриховых тестовых мир. Применительно к дискретной структуре фотоприемников, построенных на основе ПЗС-матриц, для получения максимально возможного разрешения изображения оптическое разрешение объектива, т. е. количество линий на мм, должно быть не менее величины, полученной при условии, что одной линии (штриху) и пробелу между штрихами соответствует 2 элемента разложения такого фотоприемника. Так, при оптическом разрешении объектива 100 линий на мм минимальный размер элемента разложения (пиксела) ПЗС-матрицы должен быть не более: 1мм : 100линий на мм : 2 = 0,005 мм = 5 мкм.
Например, размеры элемента разложения матриц высокого разрешения производства SONY при количестве таких элементов 752 х 582 и формате 1/3” составляют 6,5 х 6,25 мкм.
Способность оптической линзы собирать световое излучение не только в пределах угла зрения, но и от боковых источников приводит к снижению контраста формируемого изображения за счет паразитной «подсветки» его темных участков. При уменьшении углов зрения (увеличении фокусного расстояния) влияние паразитной боковой «подсветки» все более увеличивается.
Контраст изображения определяется разницей освещенности самого яркого и самого темного участков изображения, а подъем уровня черного и снижение уровня белого приводят к уменьшению этой разницы. Снижение контраста на больших фокусных расстояниях происходит за счет снижения общей яркости изображения, являющегося следствием уменьшения светосилы.
Для борьбы с паразитной боковой «подсветкой» и бликами следует применять бленды – раструбы со светопоглощающей внутренней поверхностью, которые крепятся к передней части объектива и заслоняют входной зрачок объектива от источников освещения, находящихся за пределами поля зрения ТВ-камеры.
Для каждой модели объектива приходится подбирать бленду индивидуальной формы из-за разницы в углах зрения и конструкции. Следует помнить, что бленда не является обязательным аксессуаром, в комплект объектива, как правило, не входит и заказывается при необходимости у поставщика оборудования отдельно.
Спектральная зависимость коэффициента преломления материала линз наиболее заметно проявляется в длиннофокусной оптике с малыми углами обзора и приводит к хроматическим аберрациям (искажениям), которые на изображении выглядят в виде цветных окантовок на границах контрастных участков. Четкость изображения при этом заметно снижается. Для борьбы с этим явлением применяются оптические элементы, изготовленные из низкодисперсионного стекла (с постоянным коэффициентом преломления в диапазоне видимого излучения), которые обозначаются индексом ED (Extra Low dispersion).
Применение асферических элементов в оптической схеме объектива (с индексом AS) позволяет повысить четкость на краю изображения и светосилу, уменьшить геометрические искажения и габаритные размеры.
Объектив с инфракрасной (IR) коррекцией способен работать не только в видимой, но и в ближней инфракрасной области спектра без дополнительной фокусировки. Такие объективы предназначены для монохромных ТВ-камеры и камер типа «день-ночь», способных работать в полной темноте с инфракрасной подсветкой.
Таким образом, качество изображения, формируемого в процессе оптоэлектронного преобразования с помощью ТВ-камеры и объектива, зависит от их совместной работы (совместимости).
Любой объектив представляет собой проекционную оптическую систему, основное назначение которой – проецирование изображения наблюдаемой зоны с минимальными искажениями на светочувствительную поверхность фотоприемника.
Важнейшими характеристиками оптической системы «Объектив – ТВ-камера» являются:
– оптический формат – это размер формируемого изображения или матрицы;
– фокусное расстояние определяет угол зрения ТВ-камеры;
– светосила определяет чувствительность ТВ-камеры;
– частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) описывает зависимость контраста формируемого изображения от пространственной частоты;
– спектральная характеристика оказывает влияние на цветопередачу и интегральную чувствительность ТВ-камеры;
– разрешающая способность определяет минимальный размер различимых по контрасту элементов изображения;
– вносимые геометрические искажения нарушают геометрическое подобие изображения наблюдаемого объекта.
Назначение ТВ-камеры и условия ее работы определяют приоритетные требования к той или иной характеристике объектива.
При телевизионном наблюдении с больших дистанций с применением объективов с фокусным расстоянием более 500 мм (1000 и 2000 мм) могут возникнуть проблемы, связанные с особенностями воздушной среды, ее движением (тепловые потоки, ветер), а также пылью, испарениями, туманом, осадками в виде дождя, града и снега. Поэтому при проектировании телевизионной системы видеонаблюдения следует учитывать эти природные факторы, которые способны многократно снизить ее обнаружительную способность.
В заключение отметим, что длиннофокусные объективы, и в частности трансфокаторы, относятся к дорогостоящему оборудованию высокой сложности, которое требует грамотного применения, а также проведения дополнительных технических мероприятий, направленных на максимальное использование возможностей такой оптики.
В следующих частях обзора будут рассмотрены особенности, связанные с управлением моторизованными трасфокаторами, а также современные системы позиционирования, которые позволяют значительно расширить функциональные возможности систем видеонаблюдения с применением таких оптических систем.

1/3-дюймовый длиннофокусный вариообъектив

 

 

 

 

 

1/3-дюймовый длиннофокусный вариообъектив с АРД Smartec STL-5055DC
Варифокальный объектив STL-5055DC торговой марки Smartec имеет автоматическую регулировку диафрагмы и выделяется большим диапазоном фокусных расстояний. Он производится в Японии и предназначен для работы с 1/3-дюймовыми камерами видеонаблюдения, имеющими резьбу крепления типа CS. Фокусное расстояние STL-5055DC регулируется вручную в пределах от 5 до 55 мм, а относительное отверстие настраивается автоматически от F1,4 до F360 под управлением сигнала постоянного тока.Его горизонтальный угол обзора можно настроить в пределах от 4,8° до 51,3°.
В отличие от ряда аналогов этот вариообъектив обеспечивает образцовое качество изображения без геометрических и хроматических аберраций, поскольку в его конструкции применяются асферические линзы и оптические элементы из низкодисперсионного стекла. STL-5055DC весит не более 140 г и имеет небольшие для длиннофокусных моделей размеры 42 х 50 х 64 мм.

Computar TG10Z0513FCS (CBC, Япония)
Является одним из наиболее популярных объективов на рынке систем безопасности. Он имеет фокусное расстояние, изменяющееся в 10 раз (5–50 мм) и обеспечивает изменение угла обзора 57,6°~5,6° для камер с размером матрицы 1/3″.

Computar TG10Z0513FCS

 

 

 

 

На сегодняшний день это самый компактный варифокальный объектив 10:1 из присутствующих на рынке CCTV. Максимальная апертура при F1.3 в сочетании с асферической оптикой обеспечивает объективу отличные характеристики при работе в условиях низкой освещенности. Блокировочные винты позволяют закрепить кольца настройки резкости и фокусного расстояния, что исключает их случайный сдвиг.
Объектив TG10Z0513FCS поставляется с кабелем длиной 9 или 31 см и смонтированным 4-штырьковым разъемом автодиафрагмы.

TVR1618DC (f=16–160 mm F/1.8-360 DC IRIS Vari-focal lens) (Tokina, Япония)
Длиннофокусный варифокальный объектив TVR1618DC с фокусным расстоянием 16–160 мм. Объектив совместим с матрицами формата 1/2, что позволяет устанавливать его на многие типы видеокамер.

Длиннофокусный варифокальный объектив TVR1618DC

 

 

 

 

 

 

 

TVR1618DC оптимально подходит для контроля движения транспорта на автотрассах, железнодорожных полотнах, территории заводов, портов и аэропортов. Так, при максимальном зумировании с видеокамерой формата 1/3 можно поместить в полный экран малолитражный автомобиль с расстояния до объекта в 56,7 м. Для устранения паразитных световых эффектов и увеличения коэффициента светопропускания в оптической системе применены технологии мультипросветления.
В свете тенденции популярности IP-видеокамер данный объектив имеет преимущества перед трансфокаторами, так как у некоторых IP-камер отсутствует механизм регулировки заднего фокуса, а к таким камерам подходят только варифокальные объективы. Объектив оснащен крепежной опорой для снижения нагрузки с посадочного кольца камеры.

YV3.3х15SA-SA2 (Fujinon, Япония)
Варифокальный мегапиксельный объектив с АРД, 1/3″ – 1/4″, f = 15–50 мм, F = 1,5, угол обзора (1/3″, град:18,08 х 13,34; 5,35 х 4,12)( 1/4″, град.: 13,34 x 10,10, CS, коэффициент увеличения – 3,3). Длиннофокусная мегапиксельная модель YV3.3х15SA-SA2 с фокусным расстоянием 15–50 мм обладает горизонтальным углом обзора от 5° до 18° (при 1/3″) и обеспечивает наибольшее приближение к объекту наблюдения.

 

Мегапиксельные объективы рекомендуются для установки на IP-камеры, осуществляющие видеонаблюдение в больших по площади помещениях, в уличных условиях, а также на объектах с избыточной, недостаточной, неравномерной и переменной освещенностью.
В объективе используется линзы из низкодисперсионного стекла с высоким коэффициентом преломления, что снижает светопотери при прохождении лучей через объектив, и на матрицу мегапиксельной камеры в итоге попадает больше света. Такие оптические элементы имеют заметно меньшую толщину, поэтому мегапиксельный объектив имеет компактные размеры и небольшой вес, что позволяет устанавливать их даже в наиболее распространенные на рынке модели купольных кожухов.Серия моторизованных 25-кратных трансфокаторов LMZ250, LMZ375 и LMZ750 (Kowa Company Ltd., Япония)
Применение низкодисперсионного стекла (ED) снижает хроматические аберрации и увеличивает четкость изображения. Технология 3-CAM DESIGN обеспечивает стабильность фокусировки и высокую надежность механических узлов при перепадах температуры.
Объективы этой серии выгодно отличаются высокой светосилой, низким светорассеянием, минимальными внутренними отражениями, отличным качеством изображения, японской надежностью и качеством, конкурентной стоимостью.
Оптический формат – ½ дюйма. Диапазон фокусных расстояний: LMZ250 – 10–250 мм; LMZ375 – 15–375 мм; LMZ750 – 30–750 мм.
Относительное отверстие (F-number): LMZ250 – 1,5; LMZ375 – 2,3; LMZ750 – 4,6.
Варианты исполнения и маркировка объективов: АРД типа Direct Drive AM-DC, AMP-DC (c датчиками положения); АРД типа Video Drive AM, AMP (c датчиками положения); моторизованная диафрагма; режим«Over-ride AM-OR, AMP-OR (c датчиками положения).
1/3” длиннофокусные вариообъективы Spacecom DRACO TV555M IR с РД
Длиннофокусные вариообъективы «день-ночь» с ручной диафрагмой выпускаются под японской торговой маркой Spacecom и совместимы с 1/3-дюймовыми телекамерами любых производителей. Они позволяют настраивать фокусное расстояние в диапазоне от 5 до 55 мм, имеют 11-кратное оптическое увеличение, максимально возможный угол горизонтального обзора 53 градуса, светосилу F1.4 и позволяют телекамере осуществлять качественное круглосуточное видеонаблюдение. TV555M IR оснащены фотохромными линзами, изготовленными из низкодисперсионного оптического стекла ED Glass (Extra-low Dispersion). Эти линзы уравнивают углы преломления волн разной длины и изменяют свое светопропускание в зависимости от освещенности в зоне видеонаблюдения без эффекта расфокусировки изображения.Вариофокальные объективы 13VM20100AS/13VG20100AS (Tamron, Япония)
Вариофокальные объективы с фокусным расстоянием до 100 мм обеспечивают преимущество при захвате прецезионной цели, такой как номер автомобиля, на большом расстоянии. При применении в системах видеонаблюдения, к примеру, в городах объективы обеспечивают получение высокого качества изображения при слежении на больших дистанциях в самых различных вариантах применения. Благодаря уменьшению аберраций и использованию в объективах сферических элементов объективы стали более компактными.
Размер совместимой матрицы — 1/3, крепление — GS-type. Фокусное расстояние: 20-100 мм. Диапазон апертуры: — F/1.6-Close F/1.6-360. В объективах используются ручная (13VM20100AS) и DC (13VG20100AS) диафрагмы.

 

Мегапиксельный объектив

 

 

 

 

 

 

————————————————————————————————————————————————————

Жизнь через объектив 2

Продолжаем начатый в предыдущих номерах ТЗ обзор объективов, применяемых для камер систем видеонаблюдения. Сегодня мы рассмотрим мегапиксельные объективы: их особенности, основные характеристики и сферы применения. 

Мегапиксельные объективы стали востребованными с появлением сетевых мегапиксельных камер, новых форматов сжатия изображений, возможностей передачи видеоинформации по сети. Все это и предопределило появление на рынке CCTV качественно новой оптики.
Мегапиксельные объективы – это объективы высокой четкости, причем камеры дают четкое изображение не только в центре, но и в углах картинки.
Объективы обеспечивают полное разрешение мегапиксельных камер, высокий контраст. Это достигается в первую очередь качеством всех элементов объективов. В изделиях ведущих производителей, как правило, используются только стеклянные линзы, причем самой тонкой шлифовки. Скрупулезный подбор, сочетание линз со сферическими и асферическими поверхностями, тщательный расчет и точность механической конструкции – все это сводит к минимуму возможные геометрические и хроматические аберрации. Еще одна важная особенность мегапиксельных объективов – их прочные корпуса, использование которых позволяет значительно снизить чувствительность изделий к вибрации, ударам, а также колебаниям температуры окружающей среды.

Широкая апертура мегапиксельных объективов позволяет получать четкие изображения при низкой освещенности. Кроме того, эти объективы обеспечивают высокую точность распознавания изображений, что достигается путем уменьшения уровня искажений и улучшением показателя равномерности освещения, передаваемого на ПЗС-сенсор. В линейках мегапиксельных объективов ведущих производителей, как правило, присутствуют изделия с разным фокусным расстоянием.

При этом многие модели объективов с небольшим фокусным расстоянием имеют угол обзора, достаточно широкий для того, чтобы их можно было с успехом использовать в камерах, входящих в систему видеонаблюдения, которой оборудованы помещения большой площади.
Мегапиксельные объективы являются эффективным решением для самых различных типов систем видеонаблюдения, в которых используются мегапиксельные камеры различных производителей.
Сегодня на рынке практически нет проблем выбора нужного для эффективной работы камеры объектива. В этом читатели могут убедиться, ознакомившись с представленными в обзоре моделями.

Варифокальный мегапиксельный объектив с ИК-коррекцией H3Z4518CS-MPIR (Computar) 
Объектив имеет фокусное расстояние 4,5–13,2 мм, разрешение – 3 мегапикселя, формат – 1/2”, резьбу CS. Объектив полностью совместим с камерами «день-ночь». Мегапиксельные объективы Computar предназначены для систем охранного видеонаблюдения высокой четкости с мегапиксельными и другими IP-камерами. Также они используются с камерами для систем машинного зрения, автоматизированного контроля, идентификации, измерения, позиционирования и для других областей в производстве.

Вариофокальный, мегапиксельный объектив

 

 

 

 

 

 

 

 

3-Mpix объектив с фокусным расстоянием 50 мм POLARIS JHF50M (Spacecom)

Длиннофокусный объектив торговой марки Spacecom предназначен для установки на камеры наблюдения с CCD-матрицами до 3 мегапикселей и позволяет наиболее эффективно использовать их разрешающую способность, формируя видео без потери качества. JHF50M имеет фокусное расстояние 50 мм, угол обзора – 10° и устанавливаются на камеры с матрицей от 1/3 до 2/3 дюйма и C-типом крепления.
Точная фокусировка объектива и регулировка относительного отверстия производятся вручную, причем все настройки жестко фиксируются. Благодаря удачному сочетанию выпуклых и вогнутых линз в конструкции объективов POLARIS они позволяют видеокамере формировать высококачественное видеоизображение без геометрических и хроматических аберраций. Кроме того, эти объективы имеют компактные размеры 29 х 38,5 мм и малый вес, поэтому их применение будет максимально полезным при повышенных требованиях к компактности и эстетичному внешнему виду устанавливаемого оборудования.

3-Mpix объектив с фокусным расстоянием 50 мм POLARIS

 

 

 

 

Варифокальный мегапиксельный объектив TVR0916HDDC (Tokina)
Новая модель варифокального объектива TVR0916HDDC (1/3, f=9–22 mm, F/1.6 DC) для мегапиксельной видеокамеры с нестандартным диапазоном углов от 13°до 30° позволяет даже 3-мегапиксельной видеокамере в полной степени продемонстрировать свои разрешающие способности. Так, установив видеокамеру с объективом TVR0916HDDC на крыше заправочной станции при максимальном увеличении с расстояния в 10 м, можно поместить в полный экран монитора заправляющийся грузовой автомобиль. Таким образом, мониторинг обстановки и распознавание номерных знаков транспорта помогут не только предотвратить кражи, но и привлечь больше клиентов путем, например, распространения скидок для постоянных клиентов.

Моторизованный 30-кратный оптический трансфокатор мультимегапиксельного разрешения

 

 

 

 

 

Моторизованный 30-кратный оптический трансфокатор мультимегапиксельного разрешения LMZ1236AM (Kowa Company Ltd.)

30- кратный оптический трансфокатор LMZ1236AM для 3- и 5-мегапиксельных камер отличается высоким оптическим разрешением и светосилой, большой кратностью масштабирования и низкими геометрическими искажениями.
Применение самых совершенных оптических технологий, а также использование линз, изготовленных из стекла со сверхнизкой дисперсией (XD-eXtra low Dispersion), позволяют получать высочайшее качество изображения (High End). Технология 3-CAM DESIGN исключает децентровку оптических элементов объектива и повышает надежность его механических узлов при колебаниях температуры.Оптическое разрешение в центре – до 120 линий на 1 мм, на краю – до 100 линий на 1 мм. Формат – 1/1,8 дюйма, диапазон фокусных расстояний 12–360 мм, относительное отверстие (F-number) – 2,6–22. Дисторсия в положении WIDE – 0,6%, в положении TELE – 0,38%. Крепление типа C/CS-mount. АРД типа Direct Drive и Video Drive.
Габаритные размеры (ширина, высота, длина) 100 х 100 х 264 мм.

3-мегапиксельные варифокальные объективы для камер

 

 

 

 

3-мегапиксельные варифокальные объективы для камер с матрицей 1/2″ (Fujinon)

Два новых варифокальных CCTV-объектива – DV3.4X3.8SA-1 с ручной регулировкой диафрагмы; DV3.4X3.8SA-SA1 с автоматической типа Direct Drive – разработаны для применения совместно с мегапиксельными камерами видеонаблюдения, имеющими матрицу формата 1/2″. Подобные камеры производят, например, такие компании, как Arecont Vision, Bosch, Ikegami, JVC, Panasonic и др.

Весьма полезным достоинством этих объективов является расширенный диапазон фокусных расстояний: 3,8~13,0 мм. Это позволяет говорить о нацеленности производителя на наиболее востребованный российскими инсталляторами сегмент варифокальной оптики CCTV с фокусными расстояниями 3,5~8,0 мм.
Обе модели имеют C-крепление, металлический фланец (более надежный, нежели пластиковый). Светосила – от F1.4. Модификация DV3.4X3.8SA-SA1 с автодиафрагмой Direct Drive поставляется в двух версиях: со стандартным кабелем АРД – 100 мм и с удлиненным – 230 мм.

3-мегапиксельные варифокальные объективы для камер

 

 

 

 

Мегапиксельные объектвы FLAT FIELD (Tamron)

Мегапиксельные объективы линейки Flat Field, предназначенные для реального мегапиксельного обзора, обеспечивают полноценное мегапиксельное разрешение всего изображения, от центра до угла.

бъективы могут получить полную информацию от мегапиксельной камеры и максимизировать ее рабочие характеристики. Именно это позволяет производителю позиционировать свои мегапиксельные объективы как широкоугольные – Flat Field (высокое разрешение для всей поверхности). Линейка мегапиксельных объективов Flat Field включает: M13VM (G) 246 1/3 f=2.4–6 mm F/1.2 CS крепление, асферический, мегапиксельный. M13VM (G) 308 1/3 f=3.0–8mm F/1.0 CS крепление, асферический, мегапиксельный M13VM (G) 550 1/3 f=5–50 mm F/1.4 CS крепление, асферический, мегапиксельный M12VM (G) 412 1/2 f=4–12 mm F/1.4 C крепление, асферический, мегапиксельный.
Все модели имеют версии с ручной и автодиафрагмирой.

Источник: Журнал ТЗ

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Один комментарий: Все про объективы камер видеонаблюдения

Страница 1 из 11
Страница 1 из 11

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

This blog is kept spam free by WP-SpamFree.

Тел: (863) 256-54-24;
(861) 243-49-94
НАШ МАГАЗИН: