Obiektywy stałoogniskowe a obiektywy zmiennoogniskowe: co jest lepsze dla Twojego aparatu

Projekt kamery może mieć odpowiedni czujnik, procesor i obudowę, a mimo to zapewniać błędny widok sceny. Jedną z pierwszych decyzji, która ma duży wpływ na wynik, jest to, czy użyć obiektywu stałoogniskowego, czy zmiennoogniskowego. Terminy te są czasami używane luźno, dlatego warto rozdzielić dwa pojęcia: regulacja ostrości zmienia odległość, z której obraz jest ostry, natomiast regulacja ogniskowej zmienia pole widzenia. Obiektyw można ustawić ostrość podczas instalacji, nie będąc jednocześnie zmiennoogniskowym. Prawdziwie zmiennoogniskowy obiektyw pozwala na regulację ogniskowej, a co za tym idzie i kadrowania, w określonym zakresie.

Żaden projekt nie jest automatycznie lepszy. Aobiektyw o stałej ogniskowejjest często praktyczne, gdy znane jest położenie kamery i wymagany zasięg. Obiektyw zmiennoogniskowy może być przydatny, gdy warunki instalacji są zmienne lub nie można z góry ustalić ostatecznego kąta widzenia. Właściwy wybór zależy od zastosowania, wielkości produkcji, koperty mechanicznej i zakresu regulacji, których naprawdę potrzebuje użytkownik.

1. Regulacja ostrości to nie to samo co zoom

Obiektyw stałoogniskowy ma jedną zaprojektowaną ogniskową. Jego pole widzenia zależy od ogniskowej i wymiarów aktywnego sensora. Podczas montażu obiektyw może nadal wymagać ustawienia ostrości, aby płaszczyzna docelowa była ostra. W przypadku aparatów kompaktowych może to wymagać obrócenia obiektywu w uchwycie, a następnie jego zabezpieczenia.

Obiektyw zmiennoogniskowy ma szeroki zakres ogniskowych, np. krótsze ustawienie dla szerszego widoku i dłuższe ustawienie dla węższego widoku. Zmiana ogniskowej powoduje zmianę powiększenia i kadrowania obrazu. W zależności od konstrukcji optycznej instalator może wówczas potrzebować zmiany ostrości. Aobiektyw zmiennoogniskowynie należy również mylić z obiektywem zmiennoogniskowym z napędem silnikowym: regulacja zmiennej ogniskowej może być ręczna, podczas gdy zoom z napędem silnikowym wymaga dodania siłowników i elektroniki sterującej. To rozróżnienie ma znaczenie przy pisaniu specyfikacji, ponieważ „regulowana ostrość” i „regulowane pole widzenia” opisują różne funkcje.

2. Kiedy obiektyw stałoogniskowy ma sens

Konstrukcje stałoogniskowe są atrakcyjne, gdy pozycja montażu kamery, odległość od celu i wymagane pokrycie są stabilne. Konstrukcję optyczną można zoptymalizować w oparciu o jedną ogniskową i jeden format czujnika, a nie zakres. Może to ułatwić kontrolowanie rozmiaru, kosztów, zniekształceń i jakości obrazu dla określonego zastosowania.

Jest to istotne w przypadku wbudowanych kamer o dużym natężeniu ruchu. Kamera dzwonkowa, kompaktowa kamera IP, kamera samochodowa lub dedykowany moduł inspekcyjny mogą mieć stałą pozycję mechaniczną i dobrze określoną scenę. Po sprawdzeniu pola widzenia regulowana ogniskowa może zwiększyć złożoność bez ulepszania produktu. Stałe konstrukcje mogą również uprościć montaż i zmniejszyć liczbę regulacji, które należy stale wprowadzać na linii produkcyjnej.

Ograniczeniem jest elastyczność. Jeśli kamera zostanie później zainstalowana dalej od celu lub klient zmieni wymagane pokrycie, stały obiektyw może nie zapewnić pożądanego kadrowania. Projekt może wymagać innej ogniskowej lub przeprojektowanej pozycji montażu. Dlatego ważne jest, aby potwierdzić geometrię instalacji przed zablokowaniem specyfikacji obiektywu.

3. Gdzie przydatne są soczewki zmiennoogniskowe

Soczewki zmiennoogniskowe są przydatne, gdy geometria instalacji jest niepewna lub różni się w zależności od miejsca. Po zamontowaniu kamery integrator bezpieczeństwa może potrzebować obramowania drzwi, rampy załadunkowej lub obszaru wokół obiektu. Zmienna ogniskowa może pomóc instalatorowi w zamianie uwzględnienia szczegółów bez konieczności fizycznego przenoszenia kamery.

Mogą być również przydatne podczas wdrożeń pilotażowych. Klient może znać przybliżoną scenę, ale nie ostateczną odległość między aparatem a obiektem. Regulowany obiektyw pozwala zespołowi ocenić różne widoki przed zamrożeniem specyfikacji. Jednakże zakres regulacji musi być odpowiedni. Szeroki zakres wydrukowany w karcie katalogowej nie gwarantuje, że obiektyw zapewni akceptowalną rozdzielczość, zniekształcenia lub zachowanie krawędzi przy każdym ustawieniu.

W przypadku projektów wykorzystujących optykę zmiennoogniskową poproś o dowody jakości obrazu dla szerokiego, środkowego i teleobiektywu. Sprawdź, czy po zmianie ogniskowej należy ponownie ustawić ostrość, jak blokuje się ustawienie i czy regulację można przeprowadzić po zamontowaniu aparatu w obudowie.

4. Porównaj cały system obrazowania

Format matrycy jest punktem wyjścia, ponieważ wpływa na obszar obrazu wykorzystywany przez obiektyw. Dla danej ogniskowej większy aktywny czujnik zazwyczaj rejestruje szersze pole widzenia niż mniejszy. Poziome i pionowe pola widzenia należy obliczać na podstawie rzeczywistych wymiarów aktywnego obrazu, a nie tylko nominalnego formatu matrycy.

Następnie zdefiniuj scenę. Zapisz wysokość montażu kamery, odległość do celu, wymagane pokrycie poziome i najmniejszy obiekt lub cechę, którą należy rozpoznać. Szeroki widok może obejmować całą scenę, ale pozostawia cel zbyt mały, aby można go było zidentyfikować. Węższy widok może poprawić gęstość pikseli na celu, ale pominąć aktywność w pobliżu krawędzi. Jest to kompromis dotyczący zastosowania, a nie proste pytanie, który obiektyw ma największy kąt.

W przypadku systemu zmiennoogniskowego sprawdź jakość obrazu przy wielu ustawieniach ogniskowej. W przypadku obiektywu stałoogniskowego oceń rzeczywistą odległość instalacji i obszar docelowy. W obu przypadkach oceń ostrość środka i krawędzi, zniekształcenie, oświetlenie względne, aberrację chromatyczną i działanie w zamierzonym oświetleniu. Jeśli kamera jest wyposażona w okienko zakrywające, przetestuj z zainstalowanym oknem.

5. Rozważania optyczne i mechaniczne

Zespół zmiennoogniskowy zawiera zwykle więcej ruchomych lub regulowanych elementów niż prosty obiektyw płytowy o stałej ogniskowej. Konstrukcja mechaniczna musi zachować wyrównanie podczas zmiany ustawienia przez użytkownika. Mechanizm regulacyjny powinien być odporny na niezamierzone ruchy po instalacji, a obudowa musi zapewniać instalatorowi wystarczający dostęp, bez uszczerbku dla uszczelnienia i ochrony.

Stała soczewka nie jest automatycznie wolna od ryzyka mechanicznego. Pozycja ogniskowania, zazębienie gwintu, metoda klejenia lub blokowania, wymiary lufy i tolerancje montażowe mają wpływ na ostateczną kamerę. Jeśli soczewka jest regulowana podczas produkcji, proces wymaga powtarzalnego celu ogniskowania i określonej procedury blokowania. Jeśli jest to regulowane w terenie, instalator potrzebuje jasnych instrukcji i możliwości sprawdzenia wyniku.

Warunki środowiskowe również mają znaczenie. Wibracje, wahania temperatury, kurz i wilgoć mogą mieć wpływ na zespół kamery. W przypadku zastosowań zewnętrznych lub w pojazdach należy ocenić cały moduł i sposób jego mocowania w rzeczywistych warunkach kwalifikacyjnych. Nie zakładaj, że obiektyw jest ekologiczny tylko dlatego, że pasuje do obudowy aparatu.

6. Koszt, produkcja i użyteczność

W przypadku aparatu produkowanego masowo należy porównać całkowity koszt systemu, a nie samą cenę obiektywu. Konstrukcja zmiennoogniskowa może ograniczyć liczbę wizyt instalacyjnych lub uniknąć konieczności przechowywania kilku stałych ogniskowych. Z drugiej strony może zwiększyć koszt zespołu optycznego, obudowy, procesu regulacji i kontroli jakości. Może to również wymagać dodatkowego szkolenia instalatorów.

Obiektyw stałoogniskowy może być skuteczny, gdy produkt jest ustandaryzowany, a aparat jest montowany w dużych ilościach. Producent może ustalić powtarzalną konfigurację optyczną i mechaniczną i zweryfikować ją za pomocą określonych testów. Jest to szczególnie przydatne, gdy użytkownik końcowy nie musi zmieniać ramki po instalacji.

Strategia usług powinna zostać uwzględniona w decyzji. Jeśli kamery są często zmieniane lub ponownie wykorzystywane w różnych miejscach, elastyczność regulacji może mieć prawdziwą wartość. Jeśli kamera jest zamknięta w produkcie i nigdy więcej nie dotykana, dodatkowy zakres regulacji może nie uzasadniać jej kosztu. Kupujący powinni wziąć pod uwagę robociznę instalacyjną, zapasy zamienne, wezwania serwisu i wydajność produkcji, uwzględniając podaną cenę obiektywu.

7. Praktyczna lista kontrolna wyboru

Przed złożeniem zapytania o wycenę przygotuj model czujnika i wymiary aktywnego obrazu, wymagane poziome i pionowe pole widzenia, odległość celu, geometrię aparatu do obiektu, minimalny rozmiar obiektu, dostępną obwiednię obiektywu i interfejs montażowy. Należy określić, czy ogniskowa musi być regulowana po montażu lub czy wystarczy regulacja ostrości podczas montażu.

W przypadku propozycji zmiennoogniskowej określ wymagany zakres ogniskowych i poproś o wartości pola widzenia przy reprezentatywnych ustawieniach. Poproś o dowody jakości obrazu w całym zakresie, zamiast polegać na jednym przykładowym obrazie. W przypadku obiektywu stałoogniskowego podaj dokładne pokrycie celu i odległość, aby dostawca mógł zalecić odpowiednią ogniskową. W obu przypadkach należy określić temperaturę roboczą, narażenie na wibracje, zakres oświetlenia i kryteria akceptacji.

Przydatna ocena wykorzystuje ostateczny czujnik, obudowę, okienko ochronne i ustawienia przetwarzania obrazu. Obiektyw, który wygląda odpowiednio na stole optycznym, może zachowywać się inaczej po integracji, szczególnie jeśli aparat zawiera okienko osłonowe lub ściśle przylegającą obudowę mechaniczną.

Współpraca z optyką Boshi

Optyka Boshiegodostarcza produkty w zakresie obiektywów do kamer do zastosowań związanych z bezpieczeństwem, motoryzacją, dronami i obrazowaniem wbudowanym oraz wspiera niestandardowe dyskusje na temat optyki, gdy standardowa konfiguracja nie spełnia wymagań systemowych. W przypadku projektu porównującego opcje stałe i regulowane najbardziej przydatną informacją startową jest czujnik, pole widzenia, odległość docelowa, dostępne wymiary opakowania i oczekiwana wielkość produkcji.

Explore the [Boshi Optics camera lens product range](https://www.lensmanufacture.com/products/lens.html) and [customized optical products](https://www.lensmanufacture.com/customized-products). Strony te stanowią punkt wyjścia do omówienia odpowiedniej konfiguracji; Ostateczny wybór powinien opierać się na rzeczywistych wymaganiach optycznych i mechanicznych aparatu.

Wniosek: wybierz korektę, której faktycznie będziesz używać

Obiektyw stałoogniskowy i obiektyw zmiennoogniskowy rozwiązują różne problemy. Stała ogniskowa jest często lepszym wyborem w przypadku powtarzalnej konstrukcji aparatu o znanej geometrii i produkcji na dużą skalę. Regulacja zmiennoogniskowa jest przydatna, gdy kadrowanie musi zostać dostrojone na miejscu lub gdy warunki rozmieszczenia są różne. Najlepszą decyzję podejmuje się najpierw definiując wymagany obraz, a następnie sprawdzając wydajność optyczną, mechanikę, przebieg instalacji i całkowity koszt systemu.

Jeśli ogniskowa nie wymaga zmiany po instalacji, konstrukcja stała może być prostsza i bardziej ekonomiczna. Jeśli niepewność kadrowania stanowi rzeczywiste ryzyko projektu, soczewka zmiennoogniskowa może zaoszczędzić czas i poprawić elastyczność wdrażania. W obu przypadkach należy sprawdzić cały aparat, zamiast wybierać wyłącznie etykietę ogniskowej.