2.2.2 Об’єктиви

Камери використовуються з об’єктивами. Об’єктив служить для фокусування зображення на матриці камери. Важливою характеристикою є - кут огляду об’єктива. У залежності від завдань, що стоять, застосовують об’єктиви з кутом огляду від декількох градусів (для концентрації уваги на віддаленому об’єкті) до 180 градусів (для огляду великої території). Стандартний кут огляду людського ока 60-70 градусів, тому об’єктиви з широкими кутами огляду вносять істотні перекручування в зображення.

Кут огляду у великій мірі залежить від фокусної відстані. Чим менше фокусна відстань, тим більше кут огляду об’єктива, і навпаки. У системах теле-візійного зображення застосовують об’єктиви з фокусною відстанню від 2,8 мм (об’єктиви з широкими кутами огляду) до 12 мм (вузькоспрямовані об’єктиви).

Якщо заздалегідь знати габарити і віддалення об’єкта спостереження, то фокусну відстань можна розрахувати по формулах з [3]:

, (2.2)

, (2.3)

де D - відстань до об’єкта;

f - фокусна відстань;

V і H - вертикальний і горизонтальний розміри об’єктива;

v і h - розміри зображення об’єктива на ПЗС - матриці.

Щоб зображення займало максимальну площу матриці, для розрахунку в якості v і h беруть габарити матриці (для камер з матрицею 1/2" v=4,8 мм, h=6,4 мм; для камер з матрицею 1/3" v=3,6 мм, h=4,8 мм [3]). Наприклад, потрібно спостерігати камерою з матрицею 1/2", за фасадом будинку висотою 12 м і довжиною 17 м, що віддалений на 10 метрів. Підставивши у формулу (2.3) ці значення, одержимо, що для даного завдання необхідно об’єктив з фокусною відстанню менше 3,7 мм. Якщо вибрати об’єктив з більшою фокусною відстанню, то зображення не уміститься на матриці. А з об’єктивом, що має меншу фокусну відстань, зображення займе лише частину екрана монітора, що не ефективно. З існуючих об’єктивів оптимальним у даному випадку буде об’єктив з фокусною відстанню 3,5 мм.

Таблиця 2.2 - Зв’язок між фокусною відстанню і кутами огляду об’єктивів

Часто в процесі роботи виникає необхідність змінити кут огляду, більш детально розглянути якийсь об’єкт. Наприклад, при спостереженні за прилягаючою до об’єкта територією необхідно мати, як повну картинку, так і можливість розрізня-ти дрібні деталі. У цьому випадку потрібно використовувати трансфокатори і поворотні пристрої. Трансфокатори (zoom) - об’єктиви з перемінною фокусною відстанню

При виборі об’єктива для камери необхідно звернути увага на формат об’єктива і відповідність його формату ПЗС -матриці, використовуваної у теле-камері. Формат об’єктива повинний дорівнювати, або бути більшим від формата матриці. При використанні об’єктива форматом меншим, чим формат камери, на моніторі вийде ефект тунелю - частина поля залишиться чорним. Застосування об’єктива форматом більшим від формата матриці, зменшує кут зору.

Об’єктиви підрозділяються по типу керування діафрагмою. Є об’єктиви без діафрагми (їх застосовують тільки з камерами, що мають електронний затвор), об’єктиви з ручною діафрагмою (застосовуються при роботі в приміщеннях з постійною освітленістю) і об’єктиви з автоматичною діафрагмою (використовуються при вуличному спостереженні).

У свою чергу об’єктиви з автодіафрагмою бувають двох типів: з "прямим приводом" ("Direct Drive") і "відео приводом" ("Video Drive"). Об’єктиви з "Video Drive" містять у собі всю автоматику, що у залежності від відеосигналу керує діафрагмою. Об’єктиви "Direct Drive" автоматики в собі не містять, двигуном, що закриває і відкриває діафрагму, керує постійна напруга, яка подаэться з телекамери.

Важливою характеристикою об’єктива є - світлосила. Вона характеризує частку світлової енергії, що пропускається об’єктивом, і обчислюється як квадрат відносного отвору, помножений на коефіцієнт пропущення. У свою чергу, відносний отвір об’єктива - це відношення діаметра вхідної зіниці до задньої фокусної відстані.