Obiektywy część 2


szerokość obiektu widzianego na monitorze przez kamerę z przetwornikiem 1 / 4 “

Odległość [m]
ogniskowa[mm]kątstopn.2468101214161820305080100
2,1813,46,910,313,717,120,624,027,430,834,351,485,7137,0171,3
2,5722,95,88,611,514,417,320,123,025,928,843,272,0115,1143,9
3,6532,04,06,08,010,012,014,016,018,020,030,050,080,099,9
4481,83,65,47,29,010,812,614,416,218,027,045,072,089,9
6331,22,43,64,86,07,28,49,610,812,018,030,048,060,0
8250,91,82,73,64,55,46,37,28,19,013,522,536,045,0
12170,61,21,82,43,03,64,24,85,46,09,015,024,030,0
15140,51,01,41,92,42,93,43,84,34,87,212,019,224,0
258,240,30,60,91,21,41,72,02,32,62,94,37,211,514,4
336,240,20,40,70,91,11,31,51,72,02,23,35,58,710,9
504,120,10,30,40,60,70,91,01,21,31,42,23,65,87,2
1002,060,10,10,20,30,40,40,50,60,60,71,11,82,93,6

wysokość obiektu widzianego na monitorze przez kamerę z przetwornikiem 1 / 4"

Odległość [m]
ogniskowa[mm]kątstopn.2468101214161820305080100
2,1592,34,66,99,111,413,716,018,320,622,834,357,191,4114,2
2,5511,93,85,87,79,611,513,415,417,319,228,848,076,895,9
3,6371,32,74,05,36,78,09,310,712,013,320,033,353,366,6
4331,22,43,64,86,07,28,49,610,812,018,030,048,060,0
6230,81,62,43,24,04,85,66,47,28,012,020,032,040,0
8170,61,21,82,43,03,64,24,85,46,09,015,024,030,0
12110,40,81,21,62,02,42,83,23,64,06,010,016,020,0
1590,30,61,01,31,61,92,22,62,93,24,88,012,816,0
2550,20,40,60,81,01,21,31,51,71,92,94,87,79,6
3340,10,30,40,60,70,91,01,21,31,52,23,65,87,3
5030,10,20,30,40,50,60,70,80,91,01,42,43,84,8
10010,00,10,10,20,20,30,30,40,40,50,71,21,92,4


"Obiektyw o stałej, czy zmiennej ogniskowej (zoom)." Zazwyczaj, dopiero po pewnym czasie pracy systemu możemy dokładnie ustalić na obserwacji czego nam najbardziej zależy. Dlatego, pomimo wyższej ceny, warto stosować obiektywy o zmiennej ogniskowej. Pozwoli to po pewnym czasie działania systemu zmienić (zawęzić lub poszerzyć) pole widzenia.

"Głębia ostrości." Jest taki zakres odległości obserwowanego obiektu, w którym jest on widziany ostro. Generalnie głębia ostrości zwiększa się z przymykaniem przysłony oraz ze skracaniem ogniskowej. Tą zasadę wykorzystują m.in. fotograficy, którzy chcąc uzyskać dużą głębie ostrości dobrze oświetlają ujęcie i zmniejszają przysłonę. Jeżeli mamy obiektyw z automatyczną przysłoną i nastąpi zmniejszenie oświetlenia, to w związku z otwieraniem przysłony nastąpi także zmniejszenie głębi ostrości. Dążymy by głębia ostrości sięgała nieskończoności, czyli by przedmioty leżące dalej niż pewna minimalna odległość były widziane ostro. Przy dużej głębi ostrości, regulacja ostrości w szerokich granicach nie wpływa na ostrość obrazu."
przysłona1 odległość w metrach od obserwowanego obiektu


"Zmiana głębi ostrości wraz z przymykaniem przysłony. Obszar szary - zakres głębi ostrości""Wybór typu przysłony." Należy pamiętać, iż czułość kamer jest podawana przy danej przysłonie, np. 0,05 luksa przy przysłonie F=1,2, i jeśli stosujemy obiektyw z przysłoną 1,8 to czułość kamery będzie mniejsza, gdyż mniej światła dociera do jej przetwornika. W typowych warunkach wystarczają obiektywy o jasności F=1,2-64, jednakże stosując kamery o dużej czułości np. 0,1 luxa, w przypadku oświetlenia silnym światłem słonecznym zamkniecie przysłony będzie niewystarczające i może dojść do prześwietlenia obrazu. W takim wypadku, albo należy zastosować obiektyw o dużej liczbie określającej minimalną przysłonę, względnie zmienić kamerę na mniej czułą. Innym rozwiązaniem jest stosowanie filtrów szarych, lecz ograniczają one czułość przy słabym oświetleniu. Przy naprawdę dużym nasłonecznieniu, można się spotkać z sytuacją, w której nawet zastosowanie obiektywu z automatyczną przysłoną nie da zadawalających efektów. Na ekranie monitora obraz nie będzie jednakowej jasności. W zależności od ustawień obiektywu może zdarzyć się, że np. w środkowej części będzie prześwietlony to, z kolei w bocznych częściach niedoświetlony.
Z takim problemami można "walczyć" stosując obiektywy, które dodatkowo wyposażone są w specjalny filtr tzw. "plamkowy" naniesiony na środkową część powierzchni soczewki. (np. Computar 4,5 -10 mm+ AI) kod M2036,

"Przysłona regulowana ręcznie", jest stosowana w warunkach stałego oświetlenia, przeważnie wewnątrz budynków. Regulacja polega na jednorazowym ustawieniu pierścienia lub dźwigni przysłony.
Poza przysłoną ręczną, występują dwa rodzaje przysłon automatycznych.

"Elektroniczna przysłona ("EAI" - Electronic Auto Iris lub "EI" - Electronic Iris)" jest stosowana w warunkach mało zmiennego oświetlenia, i z obiektywem o ręcznie regulowanej przysłonie. Jeśli chcemy zastosować taką kamerę przy większych zmianach oświetlenia, np. od prawie całkowitych ciemności do oświetlenia dziennego, to należy przysłonę obiektywu otworzyć. Uzyskujemy co prawda dobrą jasność obrazu, niestety w zamian za to, zmniejszeniu ulegnie głębia ostrości. W pomieszczeniach nie powinno to jednak stanowić problemu. W przypadku stałego oświetlenia przysłonę należy przymknąć, co polepszy głębię ostrości, lecz tu może się okazać, że jasność przy słabym oświetleniu będzie niewystarczająca.. Podstawową korzyścią użycia elektronicznej przysłony jest możliwość stosowania prostych obiektywów o stałej lub ręcznie regulowanej przysłonie.

"Automatyczna przysłona ("AI" - Auto Iris)" utrzymuje stałą ilość światła padającego na przetwornik, bez względu na warunki oświetlenia. Migawka elektroniczna ustawia się na 1/50s, natomiast obiektyw z AI jest przymykany i otwierany stosownie do natężenia oświetlenia. Kamera i obiektyw z AI są w stanie pracować poprawnie w warunkach bardzo dużych zmian oświetlenia. Z reguły kamery do obserwacji zewnętrznej w dzień i w nocy wymagają takiego obiektywu. Kamera z AI jest wyposażona w specjalne wyjście sterujące obiektywem z AI. W zależności od sygnału na tym wyjściu obiektyw zamyka lub otwiera przysłonę utrzymując ilość światła padającego na obiektyw na stałym poziomie."


"Wygląd kamery z przysłoną AI. Widoczne potencjometry do regulacji "LEVEL" i "ALC"."

"Ustawienie parametrów pracy automatycznej przysłony." Głównym celem jest osiągnięcie optymalnej jasności zarówno dla oświetlenia w dzień jak i w nocy. Fabryczny obiektyw wyposażony w Auto–Iris jest wyregulowany fabrycznie i zazwyczaj regulacja przez użytkownika nie jest niezbędna. Zdarza się jednak, że taką regulację trzeba przeprowadzić. Polega ona na ustawieniu regulatorów Level i AGC w położenie środkowe, następnie potencjometrem Level należy ustawić pożądany poziom jasności obrazu. Kolejnym krokiem jest ustawienie potencjometru ALC, w zależności od sposobu reakcji na oświetlenie, a potem założenie filtru szarego i wyregulowanie ostrości.

"Filtr szary." Filtr szary jest stosowany podczas prowadzenia regulacji obiektywów z automatyczną przysłoną, a także ze stałą kiedy jasność obrazu jest zbyt duża. Dzięki zmniejszeniu jasności światła padającego, pozwala na pełne otwarcie przysłony, zmniejszając tym samym głębię ostrości. Podczas regulacji stosowane są dwa rodzaje filtrów, numer 3 dla kamer monochromatycznych i numer 1 dla kamer kolorowych. W razie braku takiego filtru należy zaczekać aż do zmroku.

"Problem braku ostrości w kamerach." Ostrość obrazu to możliwość rozróżnienia szczegółów limitowana rozdzielczością przetwornika lub monitora. Regulacja ostrości jest w rzeczywistości zmianą położenia centrum optycznego obiektywu w odniesieniu do przetwornika. Brak ostrości to jeden z najczęściej spotykanych problemów podczas instalacji i regulacji kamer i obiektywów, i dotyczy zarówno obiektywów o stałej jak i o zmiennej ogniskowej. Zdarza się, że dokonując regulacji ostrości w obiektywie nie można uzyskać ostrego obrazu, najczęściej występuje to w skrajnych położeniach regulacji ostrości obiektywu. W takim wypadku należy poluzować kluczem imbusowym (jest na wyposażeniu prawie każdej kamery) śrubę mocującą pierścień w który wkręcamy obiektyw, a następnie ustawić możliwie najlepszą ostrość obrazu. Regulacja powinna być przeprowadzona przy najkrótszej ogniskowej i ostrości ustawionej na nieskończoność. Regulacji ostrości należy dokonywać przy maksymalnym otwarciu przysłony, stosując np. filtr szary. Należy zauważyć, iż tej regulacji dokonuje się jedynie w razie konieczności, praktycznie rzadko się zdarza by pierścień kamery wymagał regulacji.

"Eliminacja odblasków w zakresie światła widzialnego." Nawet właściwy dobór ogniskowej i przysłony nie zawsze pozwala osiągnąć dobry obraz. Zazwyczaj głównym problemem są różnego rodzaju odblaski od ścian, podłóg, szyb, mebli, a także od szyb przez które prowadzimy obserwację. W zasadzie jedyną możliwością wyeliminowania odblasków jest stosowanie filtrów polaryzacyjnych montowanych przed obiektywem. Filtr polaryzacyjny przepuszcza fale świetlne tylko jednej polaryzacji, obracając filtr wokół jego osi zmieniamy także polaryzację fali która przez niego przechodzi. Obracając filtr wokół jego osi można znaleźć takie położenie w którym dominująca polaryzacja światła odbitego zostanie maksymalnie wytłumiona, a tym samym odblask zostanie zminimalizowany.

"Kształtowanie widma", w którym dokonujemy obserwacji. Kamery monochromatyczne są czułe nie tylko w zakresie światła widzialnego, ale i w zakresie podczerwieni. Oznacza to, że jest możliwe swego rodzaju oszukanie automatyki przetwornika kamery przez promieniowanie podczerwone. Jeśli największe natężenie będzie miało promieniowanie podczerwone to automatyka kamery ustawi optymalną jakość obrazu dla tego rodzaju światła, a nie dla światła widzialnego. Objawi się to zafałszowaniem jasności obrazu w zakresie światła widzialnego, czy też problemów z uzyskaniem dobrej ostrości obrazu. Wyeliminowanie tego zjawiska jest możliwe po zastosowaniu filtrów przepuszczających tylko promieniowanie widzialne (IR–cut). Innym aspektem tego zjawiska jest problem odwrotny, czyli obserwacja w zakresie podczerwieni. Tu należy zastosować filtr przepuszczający tylko promieniowanie podczerwone (IR–pass). Takie filtry są stosowane we współpracy z reflektorami podczerwieni oświetlającymi teren przy braku światła widzialnego.

"Montaż filtrów." Montaż filtrów jest możliwy tylko do obiektywów które są do tego przystosowane, tzn. posiadają odpowiednią średnicę i gwint. W obiektywach do kamer 1/2” i 1/3” występują następujące średnice gwintów: 30,5, 40,5 oraz 43mm.

"Obiektywy specjalne."

"Obiektywy otworkowe" (szczelinowe)- są to obiektywy o bardzo małej średnicy (wejścia) soczewki zewnętrznej, stosowane są głównie do prowadzenia dyskretnej obserwacji. Kamery z takimi obiektywami mogą być instalowane na wiele różnych sposobów maskujących ich przeznaczenie (montaż w ścianach, walizkach, segregatorach, sufitach, czujkach podczerwieni lub dymu).

"Obiektyw telecentryczny" - został skonstruowany do stosowania w automatycznych systemach wizyjnych i elektronicznych systemach pomiarowych wymagających dużej dokładności. Obiektywy tradycyjne cechują zniekształcenia powiękkszenia i zniekształcenia kątowe obrazu, mogące spowodować istotne problemy przy komputerowej analizie obrazu.

"Obiektyw asferyczny" (bardzo mała wartość liczby F) - posiada większą skuteczną średnicę wejścia, zapewniającą większą aperturę i większą transmitację światła. Obiektywy te posiadają odmienny profil, który kompensuje aberacje na krawędzi obiektywu. Œwiatło, które jest zwykle tracone przez standardowe obiektywy, zostaje odebrane przez obiektyw asferyczny i przekazane do przetwornika. Funkcja ta jest szczególnie widoczna przy korzystaniu z kamer kolorowych, ponieważ są one mniej czułe od kamer czarno- białych. Przy korzystaniu z tych obiektywów oraz kamer B/W osiągamy większą czułość układu optycznego niż przy zastosowaniu tradycyjnych obiektywów.

Ciekawą grupą "obiektywów są obiektywy z wbudowanym "reflektorem podczerwieni"". Takie rozwiązanie pozwala na podgląd obrazu w normalnych warunkach oświetleniowych, jak również w całkowitych ciemnościach. Z kolei cena takiego zestawu jest znacznie niższa niż cena dodatkowego reflektora i obiektywu. Należy jednak pamiętać, że ich zasięg jest mniejszy niż reflektorów halogenowych. Podstawowym obszarem zastosowań takich obiektywów, jest obserwacja w pomieszczeniach (p. korytarze, izby wytrzeżwień) oraz np. okolic drzwi na zewnątrz budynków.

Dobór obiektywu. Wybór prawidłowego typu obiektywu jest tak samo ważny, jak wybór kamery. Zła jakość obiektywu może znacznie obniżyć ogólną jakość funkcjonowania systemu. Według normy EN 50132-7 kryteria wyboru powinny brać pod uwagę następujące czynniki:"

  • pole widzenia obiektywu (podawane przez producentów w tabeli danych) może być zmniejszone wskutek zbyt dużego rastra obrazu (overscan) w urządzeniu wyświetlającym
  • oświetlenie sensora obrazu w kamerze jest określone przez liczbę aperturową oraz liczbę transmisyjną obiektywu, które to wielkości zależą od konstrukcji obiektywu
  • wewnętrzne odbicia światła w obiektywie lub "mora" mogą znacznie pogorszyć jakość obrazu
  • niektóre obiektywy o zmiennej ogniskowej narażone są na zjawisko rampingu, polegające na zwiększaniu się efektywnej liczby aperturowej obiektywu przy wzroście ogniskowej
  • dokładność ustawiania się kamer w pre-programowanych położeniach, o ile jest stosowane.


"UWAGA:" Po dokonaniu wyboru zestawu kamera-obiektyw, zaleca się - szczególnie w przypadku scen trudnych - zbadanie działania kamery wybranego typu w warunkach podobnych do tych, które mogą wystąpić w instalacji.

"Kompromis pomiędzy ilością kamer, a dokładnością obserwacji." Poszerzenie pola widzenia kamer oznacza, iż do obserwacji tego samego terenu potrzeba będzie mniej kamer. Jednakże trzeba pamiętać, iż poszerzając pole widzenia kamery, czyli zmniejszając ogniskową, równocześnie zmniejszamy rozróżnialność szczegółów. Dlatego obiektywy o krótkiej ogniskowej należy stosować rozważnie, gdyż może się zdarzyć, iż w razie potrzeby nie będzie można na zapisanym obrazie dostrzec ważnych szczegółów.