Technika

___

___

Co je to varifokální objektiv

Varifokální objektivy jsou dodávány v provedení s manuální clonou (ručně nastavitelnou clonou) nebo automaticky řízenou clonou (tzv. vario autoiris objektivy).

Varifokální objektivy se také někdy nazývají nebo označují jako "Variobjektivy", "Vario-objektivy", "Vario-focal objektivy".   

Formát objektivu [palce]

Formát objektivu se udává v palcích. Udávaná hodnota formátu reprezentuje velikost obrazového senzoru kamery, pro který je spočtena ohnisková vzdálenost objektivu. Používané formáty objektivů jsou 1/3“, 1/2“, 2/3“ a 1“. Formát objektivu by neměl být menší než formát obrazového senzoru kamery. Při použití objektivu s formátem menším než je velikost obrazového senzoru by se nezobrazily okraje obrazu a zůstaly by tmavé, protože krajní paprsky světla dopadající z objektivu na obrazový senzor by se zcela nepromítly na celou plochu senzoru, resp. paprsky by se promítaly pouze na středovou část senzoru a docházelo by k tzv. vinětaci.
Naopak při použití objektivu s formátem 1/3“ na obrazovém senzoru 1/4“ bude zobrazený obraz z pohledu objektivu „zvětšen“, protože krajní paprsky snímaného obrazu budou dopadat již mimo obrazový senzor a dojde k částečnému výřezu obrazu.

Co znamená, co je to ohnisková vzdálenost v mm

Ohnisková vzdálenost f (focus) je pomyslná vzdálenost za objektivem měřená od optického středu objektivu k rovině snímání (rovina obrazového senzoru), ve které jsou objekty stojící v nekonečné vzdálenosti zobrazeny ostře. Všeobecně platí pravidlo, že čím je kratší ohnisková vzdálenost, tím je větší úhel záběru objektivu. Platí, že velikost obrazu objektu je nepřímo úměrná vzdálenosti objektu od objektivu, a rovněž platí, že velikost obrazu objektu je přímo úměrná ohniskové vzdálenosti objektivu.

Provedení CCTV objektivů se podle ohniskové vzdálenosti dělí na:

• Fixní objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností
• Vario-objektivy („Vario-Focal“) s manuálně nastavitelným proměnným ohniskem
• ZOOM objektivy s proměnným ohniskem při zachování roviny ostrosti (s tzv. transfokací)

Světelnost objektivu, clona a clonové číslo

Světelnost objektivu je maximální schopnost objektivu propouštět světlo. Hodnotu světelnosti vyjadřuje poměr ohniskové vzdálenosti [mm] k průměru vstupní pupily objektivu [mm]. Světelnost je udávána bezrozměrným základním clonovým číslem, např. F1.4. Čím je clonové číslo menší, tím více světla dopadá na obrazový senzor.
Clona („Iris“) objektivu je mechanické zařízení složené z tenkých kovových lamel, které uvnitř objektivu vytvářejí prstenec, který je možno plynule uzavírat nebo otevírat, a tím regulovat množství světla procházejícího objektivem a dopadajícího na obrazový senzor. Jak už bylo uvedeno, clonové číslo k je dáno podílem ohniskové vzdálenosti k průměru vstupního otvoru clony. Clonová čísla jsou řazena do geometrické řady (1, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32). Každé vyšší clonové číslo způsobí, že na obrazový senzor dopadá poloviční množství světla. Číslo uvedené na objektivu výrobcem definuje clonové číslo při maximálně otevřené cloně a vyjadřuje světelnost (F) objektivu. Velikost clony (otvoru štěrbiny) má vliv i na kvalitu obrazu, tj. rozlišení s jakým je objektiv schopný vykreslit snímaný obraz. Postupným přivíráním clony se nejdříve rozlišovací schopnost zlepšuje, protože obraz je vykreslovaný pouze střední částí čoček. Ale při velkém uzavření clony se rozlišovací schopnost opět zhoršuje.

Rozdělení CCTV objektivů podle provedení clony:

• bez clony
• s ručně nastavitelnou clonou
• s automaticky řízenou clonou (Video drive – clonu ovládá regulační obvod objektivu podle úrovně videosignálu, DC drive – clonu ovládá přímo kamera)
• s automaticky řízenou clonou P-iris (poměrně nová technologie - viz popis níže)

Co je to automatické řízení clony P-iris, p-iris objektiv

Princip technologie P-iris spočívá v tom, že řídící obvod v kameře v závislosti na světelných podmínkách reguluje závěrku a zesílení (“gain” – zisk) tak, aby clona objektivu byla pokud možno udržována v určité optimální středové pozici (ani moc otevřená, ani moc zavřená). Tím je zaručeno, že se využívá nejkvalitnější středová část objektivu a je zaručena dostatečná hloubka ostrosti.
Pokud by byla clona příliš otevřená, byla by hloubka ostrosti malá a využívala by se celá plocha objektivu včetně nekvalitní okrajové části a mohlo by docházet ke zkreslení obrazu. Pokud by byla clona příliš zavřená, hloubka ostrosti by byla sice dostatečná, ale mohlo by docházet k difrakci světla na malém otvoru v objektivu a tím k degradaci obrazu (pruhy, rozostření aj). Pokud již není možné eliminovat světelné změny závěrkou a zesílením (moc velký jas nebo moc velká tma), teprve potom se clona více zavře nebo otevře. Maximum času je tedy clona udržována v optimální středové pozici.
Obyčejné kamery (bez funkce P-iris) se nedoporučuje provozovat s automatickou regulací všech expozičních parametrů (zisk, závěrka, clona), protože by se jednotlivé automatiky mohly spolu “prát”, a mohlo by docházet k jasovým oscilacím. U kamer s funkcí P-iris je tedy tento problém “ošetřen”. Aby však tato funkce správně pracovala, musí být k P-iris kameře připojen p-iris objektiv, který tuto funkci podporuje.
Tuto technologii původně vyvinula společnost Axis ve spolupráci s japonským výrobcem objektivů Kowa.  Dnes se tato technologie pomalu stává standardem a je dostupná i u dalších výrobců kamer a objektivů (Vivotek, Computar aj.).

Co znamená, co je to hloubka ostrosti, optická ostrost

Hloubka ostrosti vyjadřuje rozdíl vzdálenosti nejbližšího a nejvzdálenějšího předmětu, které jsou v obraze ostré. Hloubku ostrosti ovlivňuje ohnisková vzdálenost objektivu, clona objektivu a absolutní vzdálenost snímaných předmětů. S rostoucím ohniskem hloubka ostrosti klesá a naopak u malých ohnisek je větší. Čím více je clona objektivu přivřena, tím je hloubka ostrosti větší. Naopak při otevírání clony hloubka ostrosti klesá. Vzdálenější předměty jsou ostřejší. Prakticky to znamená, že objektiv by měl být zaostřován, když je clona maximálně otevřena. Kdyby tomu tak nebylo, obraz by se ve večerních hodinách, kdy se clona otevírá, rozostřil.
Problémy s ostrostí mohou nastat při změně spektrálního složení světla. Běžné objektivy nastavené při denním světle mohou při nočním snímání, za použití infračervených reflektorů, způsobit rozostření obrazu. Tuto vlastnost je možno eliminovat použitím objektivů s korekcí ostrosti v infračerveném světle. Tyto objektivy se označují IR („Infra Red“) a na povrchu čoček mají napařenou speciální vrstvu, která svými optickými vlastnostmi zamezuje pronikání IR záření s vlnovou délkou nad 1000 nm, a ta je díky odlišnému lomu v optické soustavě objektivu hlavní příčinou rozostření obrazu snímaného při IR osvětlení oproti osvětlení ve viditelném spektru.
Provedení konstrukce a kvalita zpracování celé optické soustavy objektivu má vliv na výsledné rozlišení a ostrost obrazu. Asferické objektivy používají tzv. asferické členy, jejichž složitý a obecný tvar se odchyluje od ideálního tvaru koule nebo válce a kompenzuje celou řadu různých optických vad ostatních členů objektivu. Jeden asferický člen může také nahradit více běžných členů objektivu.

Uchycení objektivu C nebo CS

Objektivy se z pohledu uchycení dělí na:

• uchycení typu C
• uchycení typu CS

Oba typy uchycení používají stejný závit (1“), ale liší se předepsanou vzdáleností roviny zadní čočky objektivu od optického snímače kamery. Objektivy CS lze použít pouze s kamerami CS. Objektivy C lze použít s kamerami s úchytem C i CS, za předpokladu použití C/CS adaptéru. C/CS adaptér je 5mm redukční kroužek, který se našroubuje mezi závit objektivu typu C a kameru s uchycením typu CS. V technické specifikaci každého objektivu je označením C nebo CS definováno, pro jaký standard je objektiv určen. Moderní kamery mají přestavitelnou kulisu obrazového senzoru, a tím i možnost použití obou uvedených standardů.

Speciální provedení CCTV objektivů

Mezi speciální objektivy používané v kamerových systémech patří provedení „Pinhole“ s dírkovou vstupní pupilou. Pinhole objektivy s průměrem vstupní pupily řádově několik desetin milimetru se používají pro skrytou montáž, v případě ochrany před vandalismem, nebo v průmyslu. Megapixelové objektivy nacházejí uplatnění u IP-kamer s vysokým rozlišením (tzv. megapixelových nebo HDTV kamer), kde je nutné maximálně minimalizovat veškeré optické vady (např. použitím asferických prvků v optické soustavě).

Makroobjektivy se používají pro snímání záběrů velmi malých předmětů, s prakticky nepozorovatelnými detaily, a z velmi malých vzdáleností. Snímání makrozáběrů se používá především v průmyslu pro kontrolu výrobků, při výrobě různých součástek a u samočinných technologických postupů.

Jak vybrat objektiv

Při výběru vhodného objektivu vycházíme ze vzdálenosti a velikosti snímaného objektu a určíme potřebnou ohniskovou vzdálenost. Z praktického i cenového hlediska je pro běžnou CCTV instalaci nejvhodnější použití vario-objektivů s ručně nastavitelným ohniskem, kde je možné nastavit úhel záběru podle potřeby. Výhodou varifokálních objektivů je možnost nastavení zorného pole kamery při oživování videosystému bez nutnosti výměny objektivu za jiný s jiným ohniskem. Není-li vzdálenost a velikost snímaných objektů či subjektů stálá, musíme na kamerovém stanovišti použít objektiv s dálkově nastavitelnou ohniskovou vzdáleností (tzv. motorzoom). Motorzoom objektivy se dříve používaly ve spojení s polohovací hlavicí. V současné době se takové kamerové stanoviště spíše vybavuje moderní PTZ kamerou („Auto-dome“ či „Speed-dome“) s integrovaným zoom objektivem, automatickým ostřením a vestavěným vysokorychlostním polohovacím mechanismem s dálkovým ovládáním. Cena Speed-dome kamer je zpravidla nižší než cena samotného motorzoom objektivu, takže se můžeme co nejvíce přiblížit požadavkům zákazníka s minimálními nároky na montáž.

Ze světelných podmínek vyplynou požadavky na světelnost objektivu, která ovlivňuje celkovou kvalitu obrazu, především při snížených světelných podmínkách.

• V interiéru, kde se světelné podmínky příliš nemění, lze používat objektivy s ručně nastavitelnou clonou, protože řízení elektronické závěrky CCTV kamery s ohledem na relativně malé světelné změny v interiéru postačuje.
• U venkovních aplikací se doporučuje použití objektivů s automaticky řízenou clonou, protože automaticky řízená poloha štěrbinové clony reguluje vstup světla do kamery dostatečně i při velkých změnách intenzity venkovního světla.