Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Поскольку задача эта довольно непростая, то производителирегистрировали конкретную конструкцию объектива, выполненного по их «рецепту»: сколько линзиспользовано, чему равно фокусное расстояние, как расположены оптические элементы. Вот почему в кинематографии и фотографии мы все еще можем встретить линзы конкретных производителей, вроде «Planar», «Xenar». Такие имена — это запатентованные проекты объективов для конкретных размеров и фокусного расстояния.Сегодня, в век компьютеров, существует множество профессиональных программ для оптическогомоделирования.
Оптимальные результаты вы можете получить всего за несколько минут, при этомв систему будет включено лишь необходимое число оптических элементов, но достаточное длякорректировки всех оптических искажений.Вот почему объективы с определенным фокусным расстоянием (одинаковым углом зрения) имеютстоль разные цены, размеры и качество изображения.Качество объектива зависит от многих факторов и не стоит считать его гарантированным. Особенно важно это для вариообъективов, ведь при их проектировании так много переменных. Вариообъективы широко используются в наиболее крупных системах видеонаблюдения, так что при их выборе нужно быть очень внимательным.Простых правил на этот счет не существует, и лучшее, что можно предложить — провести тестирование и сравнение.Рис.
3.8. Типичная маркировка объектива для видеонаблюденияhttp://www.itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»563. Оптика в системах видеонаблюденияCCTVФакторы, определяющие качество объективов, можносвести к ряду моментов:1. Конструкция объектива:•••число элементов;взаимное расположение;коррекция аберрации на этапе проектирования.2. Производство оптических элементов:••••тип стекла;технология и тип стеклопроизводства (нагревание,охлаждение, беспримесность);точность шлифовки и полировки (это очень важно);просветляющее покрытие стекла (микронное покрытие, минимизирующее потери, вызванные отражением).3.
Механическая конструкция объектива:••••фиксация положения объектива и стабильность (кударам, температуре...);механические движущиеся части объектива (особенно, трансфокатор, фокусировка, лепестки диафрагмы);Рис. 3.9. Механика вариообъективавнутреннее отражение света (черное поглощающеепокрытие);шестерни для объективов с сервоприводом (пластмасса, металл,точность).4. Электроника (у автодиафрагм и объективов с сервоприводом):••качество электроники автоматической диафрагмы (усиление, стабильность, точность);энергопотребление (для автоматической диафрагмы, как правило, низкое, нонекоторые старые модели могут требовать больше, чем может дать телекамера,поскольку телекамера питает объектив с автодиафрагмой);Рис.
3.10. Вариообъектив в разобранном виде«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ru3. Оптика в системах видеонаблюденияCCTV•57схема трансфокатора и фокусировки (напряжение: 6 В, 9 В или 12 В, трех иличетырехпро-водный кабель управления).Геометрическое построение изображенийИзображения могут быть построены при помощи простых правил оптики и геометрии.Как можно увидеть из рис. 3.11, для построения изображения объекта требуется, как минимум, два луча.Рис.
3.11. Проекции изображений объектов, находящихся на различных расстоянияхПри построении изображений следует придерживаться следующих трех правил:•••Объекты, находящиеся на различных расстояниях, на схеме должны одним концомкасаться оптической оси.По определению, лучи, проходящие через центр линзы, не меняют своего направления,т.е.
в центре линза ведет себя как плоскопараллельная стеклянная пластина, невызывая преломления.По определению, лучи, параллельные оптической оси, проходят через фокус.Вспомним теперь основную формулу линзы, которую мы используем при расчете количества света,падающего на ПЗС-матрицу:1/D + 1/d = 1/f(30)здесь D — расстояние от объекта до линзы, d — расстояние от линзы до изображения f — фокусное расстояние линзы. Отметим, что d здесь относится к изображению не бесконечно удаленногообъекта, и поэтому оно больше, чем/; а в случае бесконечно удаленного объекта d будет равно/.Обратите, пожалуйста, внимание на изображения объектов, находящихся на различном расстоянии.
Фокусировка линзы достигается за счет изменения расстояния между линзой и плоскостью изображения (где расположена ПЗС-матрица). Итак, проекция изображения совпадаетс фокальной плоскостью только в том случае, когда линза сфокусирована на бесконечноудаленный объект. Во всех остальных случаях расстояние между линзой и изображением больше,чем фокусное расстояние линзы.Следует также отметить, что (как упоминалось выше) на практике объектив состоит из несколькихоптических элементов. Следовательно, их можно представить эквивалентной одноэлементнойлинзой, расположенной в главной точке. Рис.
3.13 поясняет этот момент.Объектив, образованный из нескольких оптических элементов (единичных тонких линз), имеет двеглавных точки — первую и вторую главные точки. Для тонкой линзы эти точки совпадают ирасположены в центре линзы.Плоскости, пересекающие эти главные точки и перпендикулярные оптической оси, называютсяглавными плоскостями.http://www. itv. ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «ССТК Библия видеонаблюдения»583. Оптика в системах видеонаблюденияCCTVРис. 3.12.
Концепция фокусировкиРис. 3.13. Основные точки и плоскости«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ru3. Оптика в системах видеонаблюденияCCTV59Главные плоскости обладают следующими свойствами:•••Луч, падающий на первую главную плоскость (параллельно оптической оси), покинет вторую главную плоскость на той жевысоте, распространяясь в направленииточки фокуса.Луч, падающий в направлении первойглавной точки, покинет вторую главнуюточку под тем же углом.Фокусное расстояние такой линзы принимается равным расстоянию от второйглавной плоскости до фокуса.Рис. 3.14.
Поперечное сечение объектива с ручнойустановкой диафрагмыПользуясь этими свойствами, можно построить геометрическоеизображение таким же образом, как в случае линзы, состоящей изодного оптического элемента.Следует отметить, что вторая главная точка может попасть за пределы системы линз — в случаеобъективов с маленьким фокусным расстоянием.
Чем меньше фокусное расстояние, тем большеоптических элементов необходимо добавлять для коррекции различных искажений, что увеличивает стоимость объектива. Суменьшением формата ПЗС-матриц ( ОТ 2/3" до 1/2" и 1/3", aтеперь и до 1/4". В настоящеевремя выпускаются телекамеры сПЗС-матрицами 1/6". Прим. ред.)приходится производить объективы с более коротким фокуснымрасстоянием, чтобы сохранитьтот же по ширине угол зрения.Это, в свою очередь, вынудилопромышленность уменьшить расстояние от фланца объектива доплоскости изображения, котороедля «С» типа крепления равно17.5 мм с тем, чтобы оптикастала проще, меньше, дешевле.Новый формат расстояния равеншкала расстояний (фокусировка)12.5 мм, и поскольку он меньше,он называется стандартом CS (SРис. 3.15.
Поперечное сечение объектива с ручной установкойsmall).диафрагмыАсферические линзыКак уже упоминалось выше, сферическая аберрация — это общий тип искажения, присущий большинству линз сферического типа. Линзы сферического типа наиболее распространены, поскольку изготавливаются они при помощи самых простых механических способов шлифовки и полировки, подчиняющихся сферическим законам.
Полировка выполняется круговой машиной, в результате чего линзаимеет сферическую форму. Можно показать, что кроме хроматической аберрации, присущей простому оптическому элементу («разложение на цвета» белого света), есть еще и сферическая аберрация,вызванная сферическим профилем линзы. Фокус не является в точности одной точкой.http://www.itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»603. Оптика в системах видеонаблюденияCCTVРис. 3.16. Сферическая и асферическая линзыНа основе физических законов преломления можно показать (но мы не будем вдаваться в эти детали), что колоколоподобная линза (не сферическая) является идеальной для получения единойфокусной точки без сферических искажений. Поперечное сечение такой линзы представляет собойкривую, несколько отклоняющуюся от формы окружности и имеющую форму колокола.Это продемонстрировано на рис.
3.16, и чтобы было понятнее — в преувеличенной форме.Такая линза называется асферической.Понятно, что такую форму трудно воспроизвестиприпомощистандартныхполировочныхтехнологий, но, если все-таки обеспечитькачественное изготовление, она даст рядпреимуществ в сравнении с традиционнымисферическими линзами, включая большийраскрыв диафрагмы (что отражается в меньшихзначениях F-числа), больший угол зрения,более короткое минимальное расстояние дообъекта, меньшее количество оптическихэлементов, так как приходится исправлятьменьше аберраций (в результате объективстановится меньше и легче).Однако такая технологиясложной техники полировки.дороже—из-заРис.
3.17. Асферический объектив с автодиафрагмойОптические компании начали выпускать литые асферические линзы, избегая критического процесса шлифования. Этот процесс, правда, не обеспечивает стекла такого качества, как при обычномпроцессе, но позволяет сделать производство асферических объективов более экономичным.Качество таких объективов еще нуждается в доказательствах, но они существуют и доступны нарынке оборудования для систем видеонаблюдения.Частотно-контрастная характеристика и функция передачи модуляцииЧто нам нужно от объектива — это резкое и четкое изображение, свободное от искажений.Как уже упоминалось, объективы обладают ограниченной разрешающей способностью, и об этомособенно важно помнить, когда мы используем их в видеосистемах высокого разрешения.Разрешающая способность связана со способностью линзы воспроизводить мелкие детали.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
