Nikitin V. V, Tsitsulin A.K.
Formatul obiectivului nu afectează unghiul de vizualizare; de la obiectiv este necesar doar ca el să creeze o imagine cu o anumită calitate, acoperind întreaga suprafață a fotodetectorului. Acestea sunt enumerate în Tabelul. 3.1, valorile diametrului cercului de împrăștiere corespund degradării maxime a calității la periferia câmpului vizual. Atunci când se utilizează un obiectiv cu un format care depășește formatul matricei, calitatea imaginii rămâne practic neschimbată, deoarece în acest caz fotodetectorul funcționează în partea centrală a câmpului vizual al obiectivului. În același timp, formatul matricei CCD utilizat în camera TV afectează unghiul de vizualizare: cu cât dimensiunea matricei este mai mică cu același obiectiv, cu atât este mai îngust câmpul vizual al camerei TV. Astfel, formatul lentilei ar trebui să fie mai mare decât formatul matricei CCD sau egal cu acesta. Acest lucru înseamnă că camerele cu format 1/3 "pot utiliza lentile de format optic de la 1/3" la 1 ", în timp ce un obiectiv de 1/3" cu o distanță focală de 8 mm va da același unghi de vizionare cu obiectivul 2 / 3 "cu o distanță focală de 8 mm (Figura 3.3).
În același timp, utilizarea lentilelor cu formate optice mari împreună cu matricele de format mic poate duce la o scădere a rezoluției sistemului datorită creșterii razei cercului de disipare a lentilelor (a se vedea formula (3.2)).
Distanța focală a obiectivului
Măsurat în milimetri și direct legat de unghiul de vizibilitate dat de această lentilă. Obiectivele cu focalizare redusă oferă unghiuri mari de vizionare, iar lentilele cu o lungime focală mare sunt lentile telefoto cu câmp vizual mic (vezi Figura 3.3). Unghiul de vizionare "normal" corespunde cu ceea ce vedem cu ochiul liber; Distanța focală pentru un astfel de unghi de vizualizare este egală cu formatul matricei CCD.
Această conexiune este tipică pentru toate sistemele optice, inclusiv pentru camerele standard, în care unghiul de vizibilitate "normal" este prevăzut la o distanță focală a lentilei de aproximativ 50 mm.
Relația dintre unghiul câmpului de vedere și lungimea focală a obiectivului f este dată de
,
unde b este dimensiunea matricei CCD din coordonatele corespunzătoare.
Valorile câmpului orizontal de vedere al celor mai comune lentile sunt prezentate în Tabelul. 3.2.
În funcție de problema care se rezolvă, sistemul poate utiliza lentile focale fixe, precum și rearanjamente manuale (varyfocal) sau automate (zoom) ale valorii sale. Lentilele cu o lungime focală constantă sunt cele mai frecvente și sunt folosite pentru a rezolva problemele de observație generală. Lentile cu o schimbare manuală a distanței focale sunt folosite în cazurile în care este necesară potrivirea cea mai exactă a dimensiunii obiectului observat cu câmpul vizual al sistemului de televiziune. În cazul în care camera de televiziune este utilizată atât pentru detectarea, cât și pentru recunoașterea obiectelor, este necesară utilizarea lentilelor cu schimbarea automată a distanței focale (lentile zoom)
În majoritatea cazurilor, producătorii indică sensibilitatea camerelor TV atunci când utilizează optica cu o deschidere de F1.4. În acest caz, iluminarea la obiectul E0 și în planul fotodetectorului Eph.n diferă cu un factor de 10. La alte valori ale diafragmei, acest raport variază după cum urmează (a se vedea tabelul 3.3):
Caracteristicile tehnice ale lentilelor indică adesea valorile maxime și minime ale diafragmei, de exemplu F1.4 - F360. Majoritatea obiectivelor cu reglare automată a diafragmei au o valoare a diafragmei minimă de F64 sau F125. În acest caz, de exemplu, pentru o lentilă cu o distanță focală de 12 mm, diametrul deschiderii obiectivului activ va fi de 0,2 sau respectiv 0,1 mm. O astfel de valoare mică a deschiderii face dificilă proiectarea mecanismului diafragmei și duce la o creștere a intensității luminii din centrul lentilei. Soluția la această problemă este o reducere suplimentară a transmiterii luminii în centrul sistemului optic. Acest lucru se realizează prin pulverizarea liniilor concentrice foarte fine chiar în centrul unuia dintre obiectivele lentilelor, grosimea cărora crește spre centrul lentilei. Ca rezultat, există un efect de reducere a cantității de lumină care trece prin lentilă și toate componentele sale spectrale sunt slăbite în același mod. Prin urmare, un astfel de filtru este numit un filtru neutru la fața locului (spot). O astfel de slăbire a fluxului de lumină face posibilă atingerea unor valori ale aperturii foarte mici: până la F360 în lentile cu rază mare de acțiune și până la F1000 în lentile concepute pentru a lucra cu camere cu sensibilitate ridicată.
Cu o diafragmă complet deschisă, filtrul cu puncte neutre nu afectează în nici un fel fluxul de lumină transmis, deoarece diametrul deschiderii obiectivului este mult mai mare decât diametrul filtrului (Figura 3.5).
Transmisia luminii întregii lentile depinde și de numărul de elemente din schema optică, de tipul sticlei optice și de calitatea tratamentului de suprafață. Datele privind coeficienții de transmisie ai modelelor de lentile specifice nu sunt de obicei publicate; pentru calcule practice, factorul de transmisie poate fi luat ca 0.85 pentru obiectivele de înaltă calitate, 0.785 pentru lentilele standard și 0.6 pentru lentilele cu costuri reduse, cu elemente optice din plastic. Valoarea transmisiei este inclusă în conceptul de luminozitate al obiectivului obiectiv, egal cu produsul diafragmei sale relative prin transmisie. Într-un număr de manuale, un parametru precum raportul de transmisie T = F / √τ este utilizat pentru a caracteriza capacitatea lentilei de a transmite lumina. De exemplu, pentru o lentilă standard cu o deschidere de F 1.4 și o transmisie de 0.785, factorul de transmisie (diafragma efectivă) va fi de 1.58. Pentru un obiectiv cu cost redus, cu un factor de transmisie de 0,6, diafragma efectivă va scădea la F1,8.
De asemenea, dimensiunea diafragmei afectează în mod direct profunzimea câmpului imaginii (figura 3.6).
Într-o lentilă cu o diafragmă de reglare automată, adâncimea de câmp se schimbă în mod constant. Acest lucru se observă în special noaptea, atunci când obiectivul este complet deschis și adâncimea de câmp devine minimă. În legătură cu aceasta, fie setarea camerei pe un obiect (inclusiv o ajustare focalizare în conformitate cu formula (3.1)) se realizează la deschidere maximă (seara sau cu atenuant filtre în fața lentilei).
Pentru lentile cu lungime focală variabilă, o scădere a diafragmei maxime este caracteristică când se schimbă de la valori mici ale distanței focale la mari. Astfel, lentilele cu o schimbare de 8 ori a lungimii focale la unghiuri largi ale câmpului vizual sunt caracterizate de valoarea F1.2, la nivelul mic - F1.5; pentru lentilele cu o rearanjare de 10 ori a câmpului vizual, diafragma se schimbă de la F1.4 la F2.0 etc. Focalizarea camerei TV cu un astfel de obiectiv este destul de complicată și se realizează în mai multe etape. În primul rând, cu unghiul cel mai larg posibil de vizionare, focalizați obiectivul la infinit și reglați poziția matricei CCD pentru a obține o imagine clară a obiectelor scoase. Apoi treceți la unghiurile minime posibile de vizualizare și repetați din nou ajustarea.
Control automat al irisului
Lentile cu diafragmă automată sunt utilizate pentru observarea în aer liber în condiții de schimbări semnificative ale nivelului de iluminare; se recomandă utilizarea lentilelor cu setare manuală a diafragmei în interior atunci când nivelul iluminării este constant. Apariția camerelor CCD cu obturator electronic, ceea ce face posibilă utilizarea lentile cu deschidere manuală într-un mediu în care circuitele incrementului de iluminare pot fi compensate pentru ajustarea automată a sensibilității camerei. Trebuie avut în vedere faptul că stabilirea valorii diafragmei în acest caz este critică, deoarece deschiderea completă a diafragmei (de lucru pe timp de noapte), adâncimea câmpului devine foarte mică și obținerea unei imagini clare este peste tot câmpul vizual problematice (figura 3.7). Dacă diafragma este închisă pentru a crește adâncimea de câmp, raportul semnal-zgomot din imaginea de ieșire la lumină scăzută va fi scăzut.
Indiferent de tipul de servo pentru a asigura funcționarea normală a camerei la diferite nivele de iluminare, este necesară reglarea fină a acesteia. În acest scop, în obiectivul de iris auto există două ajustări - "Nivel" și "Auto" (Control automat al luminii, ALC). Cu ajutorul primului, valoarea medie a diafragmei este setată manual; Cel de-al doilea controlează sensibilitatea circuitului de control al diafragmei automate la schimbările de iluminare. De obicei, această ajustare este setat la poziția de mijloc, deoarece o sensibilitate excesiv de mare scheme de control automat poate avea ca rezultat o iluminare de auto-excitație la cea mai mică modificările și ca rezultat diafragma obiectivului periodic se va deschide și se închide în mod spontan.
Tipul de montare (C sau CS)
În prezent sunt produse lentile cu un segment spate de 12,5 mm (tip CS) și 17,5 mm (tip C). Camerele moderne au, de obicei, un tip de atașament CS și ambele tipuri de lentile pot fi utilizate împreună cu acestea, însă atunci când se utilizează lentile de tip C pentru o imagine clară între cameră și obiectiv, este necesar un inel de 5 mm (Figura 3.8).
Utilizați lentile de tip CS cu camere de tip C nu pot, deoarece în acest caz este imposibil să aliniați planul focal al obiectivului cu planul de instalare a matricei CCD.
Aspectul asferic
Lentilele tradiționale ale camerelor de televiziune sunt realizate din lentile sferice. Componentele optice, descrise printr-o rază constantă de curbură în fiecare suprafață, sunt sigure din punct de vedere tehnologic și, prin urmare, ieftine. Cu toate acestea, ele au așa-numitele aberații sferice, care deteriorează calitatea imaginii și limitează diafragma maximă posibilă.
Utilizarea opticelor asferice este, de asemenea, justificată în cazurile în care deficitul de iluminare din zona controlată nu poate fi refăcut în nici un alt mod.
Trimiteți-le prietenilor: