Камеры видеонаблюдения 2,7-13,5 мм
Камеры видеонаблюдения с вариофокальным объективом 2,7-13,5 мм: технические характеристики, применение и расчет углов обзора
Камеры видеонаблюдения с вариофокальным объективом 2,7-13,5 мм представляют собой ключевой сегмент профессионального оборудования для систем безопасности и видеоконтроля. Данный диапазон фокусных расстояний, соответствующий 5-кратному оптическому зуму, обеспечивает универсальность, позволяя адаптировать угол обзора и детализацию изображения под конкретные тактические задачи на объекте. В отличие от фиксированных (монофокальных) объективов, вариофокальная оптика предоставляет инсталлятору возможность точной настройки поля зрения после монтажа, что критически важно для оптимизации системы и минимизации ошибок проектирования.
Технические параметры и конструктивные особенности
Объектив с фокусным расстоянием (ФР), регулируемым в диапазоне от 2,7 мм до 13,5 мм, является вариофокальным, с ручной регулировкой (Manual Varifocal). Важно отличать его от трансфокатора (Zoom), где изменение ФР возможно дистанционно. Основные регулировки такого объектива: фокусное расстояние (zoom) и фокусировка (focus). Настройка производится вручную с помощью регулировочных винтов на корпусе объектива или камеры после ее установки.
Ключевые технические характеристики, связанные с данным диапазоном ФР:
- Угол обзора по горизонтали: Зависит от фокусного расстояния и размера светочувствительной матрицы. Наиболее распространены матрицы 1/2.7″, 1/2.8″, 1/3″. Чем меньше ФР, тем шире угол обзора.
- Относительное отверстие (светосила): Обозначается как F/1.2, F/1.4 и т.д. Для объективов 2,7-13,5 мм типичное значение – F/1.4-F/1.6 на всем диапазоне, что обеспечивает хорошую светочувствительность.
- Формат матрицы: Объективы данного диапазона обычно рассчитаны на матрицы до 1/2.7″. Использование с матрицами большего формата может привести к виньетированию (затемнению по углам кадра).
- Тип крепления объектива: Стандартным является CS-крепление. Для использования с матрицами меньшего формата (например, 1/3″) может потребоваться переходное кольцо CS-C.
- Ручная диафрагма (Manual Iris, MI): В бюджетных моделях диафрагма фиксирована или регулируется вручную на объективе. Для уличных камер, работающих в условиях меняющейся освещенности, необходимы объективы с автоматической диафрагмой (Auto Iris, AI) или, что чаще в современных камерах, электронное управление диафрагмой (P-Iris, DC-Iris) на основе сигнала с матрицы.
- 0.75. Например, при ФР=8 мм комфортная идентификация возможна с ~6 метров.
- Входные группы и ресепшн: Настройка на среднее ФР (6-8 мм) для четкого захвата лиц входящих, с возможностью оперативной корректировки.
- Длинные коридоры и проходы: Установка на 4-6 мм для контроля всей длины без «эффекта тоннеля», характерного для более длиннофокусных настройках.
- Периметральное наблюдение за территорией: Использование широкоугольного режима (2,7-3,6 мм) для общего контроля, с возможностью «затянуть» картинку (до 10-13,5 мм) на конкретный участок забора или прохода.
- Торговые залы и складские комплексы: Одна камера может выполнять две функции: при минимальном ФР – общий план, при максимальном – контроль кассовой зоны или стеллажей с товаром.
- Настройка производится при подключенной камере к монитору или регистратору в режиме live.
- Сначала выставляется требуемое ФР (zoom), затем производится точная фокусировка (focus). Процесс итеративный, может потребовать нескольких корректировок.
- После настройки все регулировочные винты должны быть надежно зафиксированы (контргайками или специальным герметиком для уличных моделей).
- Необходимо учитывать изменение угла обзора при переключении режимов соотношения сторон (например, с 16:9 на 4:3) в настройках камеры.
- Затянуть все регулировочные винты (zoom, focus, iris) с усилием, рекомендованным производителем.
- Использовать специальные контргайки, если они предусмотрены конструкцией.
- Нанести каплю резьбового фиксатора (например, Loctite 243) на резьбу регулировочных винтов.
- Для камер в термокожухах убедиться, что объектив не касается стекла, так как это также может привести к смещению фокуса.
Расчет углов обзора и выбор фокусного расстояния
Выбор конкретного ФР в доступном диапазоне определяется требуемым углом обзора и расстоянием до объекта наблюдения. Для точного расчета используются специализированные калькуляторы (например, от Axis или Hikvision), но для понимания логики можно опираться на базовые формулы и таблицы.
Угол обзора по горизонтали (α) можно приблизительно рассчитать по формуле: α = 2 arctg (w / (2 f)), где w – ширина матрицы по горизонтали, f – фокусное расстояние. Размеры активной области матрицы стандартизированы.
| Фокусное расстояние, мм | Приблизительный угол обзора по горизонтали, градусы | Типовое применение настройки |
|---|---|---|
| 2.7 | ~90° — 100° | Широкоугольный обзор: общее наблюдение за помещением, парковочным местом, прилегающей территорией. Высокий риск геометрических искажений по краям. |
| 4.0 | ~65° — 70° | Универсальный обзор: коридоры, кассовые зоны, проходные. Баланс между охватом и детализацией. |
| 6.0 | ~45° — 50° | Наблюдение за объектом среднего плана: входная дверь, витрина, операционная зона. |
| 8.0 | ~35° — 40° | Прицельное наблюдение: распознавание лиц на расстоянии 5-10 м, детализация действий. |
| 12.0 | ~25° — 28° | Детальное наблюдение: чтение номеров на близком расстоянии, идентификация на дальнем плане. | 13.5 | ~22° — 25° | Максимальное приближение: наблюдение за конкретным статичным объектом на значительном удалении. |
Для определения расстояния до зоны идентификации (когда лицо человека занимает не менее 10% высоты кадра) можно использовать эмпирическое правило: для матрицы 1/3″ расстояние (в метрах) ≈ фокусное расстояние (в мм)
Сферы применения и рекомендации по инсталляции
Камеры с объективом 2,7-13,5 мм являются решением для сложных, нестандартных зон наблюдения, где предварительный расчет затруднен или требуется многофункциональность одной точки.
Критические аспекты инсталляции:
Сравнение с другими типами объективов
| Тип объектива | Диапазон ФР (пример) | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Монофокальный (фиксированный) | 3.6 мм, 6 мм и т.д. | Более высокая светосила, меньшая стоимость, надежность (нет движущихся частей), часто лучшая резкость. | Отсутствие гибкости. Ошибка в выборе ФР на этапе проектирования ведет к замене камеры или объектива. |
| Вариофокальный (ручной) | 2,7-13,5 мм | Универсальность, возможность точной подстройки на объекте, исправление ошибок проектирования, оптимальное соотношение цена/функциональность. | Требуется время на ручную настройку, наличие движущихся частей (потенциальный износ), светосила может быть ниже, чем у фикс-объективов. |
| Трансфокатор (моторизованный zoom) | 10-40 мм и более | Дистанционное управление ФР и фокусом, возможность патрулирования зон (preset), интеграция с PTZ-управлением. | Значительно более высокая стоимость, сложность конструкции, большие габариты. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос: Можно ли использовать камеру с объективом 2,7-13,5 мм для чтения автомобильных номеров?
Ответ: Да, но с существенными ограничениями. Для этой задачи требуется узкий угол обзора и высокое разрешение камеры (не менее 4 Мп). Настройка на максимальное ФР (13,5 мм) позволит читать номера только на близком расстоянии (примерно 5-7 метров для матрицы 1/3″). Для дальней дистанции (15-20 м) необходим специализированный объектив с ФР от 25-50 мм и выше. Данный объектив для задач LPR (распознавания номеров) подходит только в стесненных условиях.
Вопрос: Что произойдет, если установить такую камеру на матрицу формата 1/2″?
Ответ: С высокой вероятностью возникнет виньетирование – затемнение изображения по углам кадра, так как световой поток от объектива не покроет всю площадь большей матрицы. Необходимо строго соблюдать рекомендации производителя камеры по совместимому формату матрицы для конкретной модели объектива.
Вопрос: Почему после настройки фокуса на 3 мм, при изменении zoom на 13 мм, изображение становится нерезким?
Ответ: Это характерная особенность вариофокальных (varifocal) объективов, в отличие от трансфокаторов (true zoom). При изменении фокусного расстояния фокусировка сбивается. Правильный алгоритм настройки: выставить нужное ФР (zoom), затем заново выполнить точную фокусировку (focus). После окончательной настройки менять ФР без последующей фокусировки нельзя.
Вопрос: Какое разрешение камеры оптимально для данного объектива?
Ответ: Объектив 2,7-13,5 мм физически совместим с камерами от 1 до 8 Мп (и более) при условии соответствия формата матрицы. Однако, чем выше разрешение, тем выше требования к оптическому качеству объектива. Бюджетный объектив может не раскрыть потенциал 8-Мп матрицы, особенно по краям кадра на широком угле. Рекомендуется выбирать камеры разрешением 2-5 Мп от проверенных производителей, которые поставляют сбалансированные связки «матрица-объектив».
Вопрос: Как защитить регулировки объектива от самопроизвольного смещения в уличных условиях?
Ответ: После точной настройки необходимо:
Заключение
Вариофокальные камеры видеонаблюдения с диапазоном 2,7-13,5 мм представляют собой оптимальный инструмент для инсталлятора, обеспечивая баланс между функциональностью, стоимостью и адаптивностью. Их применение позволяет решать широкий спектр задач на одном объекте, от общего панорамного наблюдения до детализации ключевых зон. Понимание принципов работы, умение рассчитывать углы обзора и знание правил настройки являются обязательными для профессионального проектирования и монтажа эффективных систем видеонаблюдения. Выбор конкретной модели должен основываться не только на параметрах объектива, но и на качестве матрицы, обработке сигнала (WDR, шумоподавление) и условиях эксплуатации, что в комплексе определяет надежность и информативность видеоконтроля на объекте.