В системах видеонаблюдения используются два основных типа объективов (в отношении их фокусного расстояния): объективы с фиксированным и с переменным фокусным расстоянием (вариообъективы).

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием, о чем говорит их название, имеют постоянное фокусное расстояние, т. е. дают только один угол обзора. Такие объективы обычно изготавливаются с минимальными аберрациями и максимальной разрешающей способностью и содержат минимальное количество подвижных оптических элементов — перемещается только фокусировочная группа.

Качество объективов зависит от многих факторов, самыми важными из которых являются используемые материалы (тип стекла, механические элементы, шестерни и пр.), технология изготовления и сама конструкция.

Когда производитель создает конкретный тип объектива, он всегда думает о том, как и где этот объектив будет использоваться. Качество проектируемого объектива определяется требованиями рынка и практики. Как уже упоминалось выше, когда мы обсуждали ФПМ и ЧКХ, нет никакой необходимости усиливать технические требования к точности и качеству (и соответственно увеличивать стоимость), если это не будет восприниматься фотоприемником (в нашем случае ПЗС-матрицей). Однако это не означает, что все модели и версии объективов с одним и тем же фокусным расстоянием одинаковы. Обычно цена идет рука об руку с качеством.

Более двух десятков лет назад, когда широко использовались 1" телекамеры, 25-мм объективы давали нормальный угол обзора (примерно 30° по горизонтали).

По мере эволюции форматов, то есть с их уменьшением, фокусное расстояние нормального угла обзора тоже уменьшалось. А резьба крепления оставалась такой же — в целях совместимости.

Для С-крепления резьба обозначалась V-32UN-2A, что означает: диаметр резьбы 1 дюйм, шаг резьбы 32 нитки на дюйм. Когда же появился новый формат — CS — то старый тип резьбы был оставлен для совместимости, хотя расстояние от фланца объектива до фокальной плоскости изменилось. Но этот вопрос мы поясним позже в этой главе.

По типу диафрагмы выделяются две основные группы объективов с фиксированным фокусным расстоянием: диафрагмы с ручной установкой (Ml) и автоматические диафрагмы (Al), мы их рассматривали в предыдущем разделе.

И, наконец, давайте упомянем здесь группу объективов с переменным фокусным расстоянием — вариообъективы. Эти объективы следует относить к группе объективов с фиксированным фокусным расстоянием, так как, если они вручную настроены на конкретный угол обзора (фокусное расстояние), то приходится их заново фокусировать, в отличие, например, от вариообъективов с сервоуправлением, которые будучи единожды сфокусированы, остаются в фокусе даже при изменении угла обзора. (Едва ли можно согласиться с этим утверждением автора. Вариообьективы с ручным управлением позволяют изменять фокусное расстояние, и потому их нельзя отнести к объективам с фиксированным фокусным расстоянием. Это отдельная небольшая, но самостоятельная группа объективов. Прим. ред.)

Рис. З.40. Объектив с ручной диафрагмой и объектив с автодиафрагмой

Рис 3.41. Резьбовое отверстие С-крепления

На заре телевидения, если кинооператору требовался объектив с другим фокусным расстоянием, он использовал специально спроектированный барабан, снабженный комплектом объективов с фиксированным расстоянием, который мог поворачиваться перед телекамерой. Выбирая соответствующий объектив из этой группы, можно было установить различное фокусное расстояние.

Эта концепция, на практике сравнимая с ручной переустановкой объектива, не обеспечивала непрерывность в выборе фокусного расстояния, и, что еще более важно, невозможно было избежать оптического затемнения, сопровождавшего процесс выбора нового объектива.

Вот почему инженеры вынуждены были задуматься о создании устройства, обеспечивающего непрерывное изменение фокусного расстояния, и такие устройства стали называться трансфокаторами (по-английски ZOOM, что означает «взмывать», «набирать высоту», иначе — изменять масштаб изображения, увеличивать изображение. Прим. ред.). Идея такого объектива заключается в одновременном перемещении нескольких групп линз. Траектория перемещения, конечно же, направлена вдоль оптической оси, но перемещение происходит с оптической точностью и нелинейной корреляцией. Из-за этого не только оптическая, но и механическая конструкция такого объектива очень сложна и чувствительна. Однако такая конструкция была создана и, как мы знаем, трансфокаторы очень популярны и широко используются как в видеонаблюдении, так и в телевизионном вещании.

Две группы линз (вариатор и компенсатор) перемещаются относительно друг друга при помощи специального барабанного кулачка таким образом, что достигается эффект изменения масштаба изображения при сохранении сфокусированного изображения объекта. Можно себе представить, насколько важна механическая точность и долговечность движущихся частей для получения успешного результата при трансфокации.

Рис 3.42. Трансфокаторы

Многие фотографы-профессионалы трансфокаторам предпочитают объективы с фиксированным фокусным расстоянием. В широком смысле они правы, так как подвижные части трансфокатора всегда должны иметь определенный разброс при их производстве, в результате чего вариообъектив дает больше аберраций, чем объектив с фиксированным фокусным расстоянием. Поэтому качество оптики при определенной настройке вариообъектива никогда не может быть столь же высоким, как у объектива с соответствующим фиксированным фокусным расстоянием.

Однако для видеонаблюдения, когда разрешающая способность ПЗС-матрицы далека от разрешающей способности фотоаппарата, возможны компромиссы, и с неплохим результатом. Возможность непрерывного изменения углов обзора без физической смены объективов чрезвычайно полезна и практична.

Например, в случае, когда телекамеры смонтированы в определенных местах (например, на мачте или крыше здания), а требования к разрешающей способности не столь высоки, как для фотокамер.

Рис 3.43. Перемещение групп оптических элементов объектива с трансфокатором очень сложное и очень точное

Однако не стоит думать, что эволюция объективов с трансфокатором никогда не сможет приблизиться к качеству оптики объективов с фиксированным фокусным расстоянием.

Объективы с трансфокатором характеризуются кратностью (zoom ratio) или коэффициентом увеличения. Кратность равна отношению фокусного расстояния в режиме «теле» к фокусному расстоянию при настройке на самый широкий угол обзора. Обычно угол обзора в режиме «теле» уже, чем стандартный угол обзора, а в режиме широкоугольной съемки — он шире. Поскольку в режиме «теле» фокусное расстояние всегда больше, чем в широкоугольном режиме, то и кратность всегда больше единицы.

В видеонаблюдении наиболее популярны следующие типы трансфокаторов:

6х — шестикратное увеличение, наиболее часто используются фокусные расстояния: 6-36 мм, 8-48 мм, 8.5-51 мм и 12.5-75 мм.

10х — десятикратное увеличение, обычно 6-60 мм, 8-80 мм, 10-100 мм, 11-110 мм,16-160 мм.