Видеокамеры 2,7-12 мм

Объективы с переменным фокусным расстоянием 2.7-12 мм: технические характеристики, применение и выбор для систем видеонаблюдения

Объективы с фокусным расстоянием (ФР), варьирующимся от 2.7 до 12 мм, представляют собой ключевой компонент в сегменте вариофокальных объективов для систем видеонаблюдения. Данный диапазон является одним из наиболее востребованных на рынке, так как оптимально сочетает широкий угол обзора для общего контроля и возможность детализации удаленных объектов. Эти объективы устанавливаются на купольные, цилиндрические и корпусные видеокамеры с матрицами форматов 1/2.7″, 1/2.8″ и 1/3″. Основное преимущество — гибкость настройки поля зрения после монтажа, что минимизирует ошибки при проектировании и позволяет адаптировать камеру под изменяющиеся условия.

Конструкция и принцип работы вариофокального объектива 2.7-12 мм

Конструктивно объектив представляет собой систему линз, расстояние между которыми изменяется механическим или моторизованным способом. Регулировка осуществляется двумя или тремя кольцами на корпусе объектива:

• Кольцо фокусного расстояния (Zoom): Плавно изменяет угол обзора от сверхширокоугольного (2.7 мм) до узкоугольного (12 мм). Увеличение (zoom) является оптическим, то есть не приводит к потере разрешения изображения.
• Кольцо фокусировки (Focus): Обеспечивает резкость изображения на выбранном фокусном расстоянии. После настройки фиксируется.
• Кольцо диафрагмы (Iris) (при наличии): Регулирует количество света, попадающего на матрицу. В объективах для видеонаблюдения чаще встречается автоматическая диафрагма (Auto Iris) с управлением по постоянному току (DC) или видеосигналу (Video).

Отношение максимального ФР к минимальному (12 / 2.7 ≈ 4.44) определяет кратность зума (в данном случае примерно 4.4x). Это позволяет существенно менять композицию кадра без физического перемещения камеры.

Ключевые технические параметры и их влияние на изображение

1. Фокусное расстояние и угол обзора

Фокусное расстояние напрямую определяет угол обзора по горизонтали (H), вертикали (V) и диагонали (D). Зависимость обратно пропорциональная: меньшее ФР — шире угол. Угол обзора также критически зависит от размера матрицы. В таблице приведены ориентировочные значения для матрицы 1/2.8″.

Фокусное расстояние (мм)	Угол обзора по горизонтали (приблизительно)	Типовое применение
2.7	~100° — 110°	Контроль больших площадей: холлы, парковки, склады. Высокий риск дисторсии «рыбий глаз» по краям.
3.6	~80° — 90°	Стандартный широкий угол для коридоров, кассовых зон, периметра внутри помещений.
6.0	~50° — 60°	Универсальное значение для контроля входных групп, прилавков, проходов средней длины.
12.0	~25° — 30°	Детализация конкретных объектов: лиц, номеров автомобилей на расстоянии, операций с денежными средствами.

2. Светосила (F-число)

Параметр, характеризующий способность объектива пропускать свет. Обозначается как F1.2, F1.4 и т.д. Чем меньше число, тем больше светосила. Для объективов 2.7-12 мм типичное значение в полностью открытой диафрагме — F1.2 — F1.6. Высокая светосила критически важна для работы в условиях низкой освещенности, так как позволяет снизить уровень цифрового шума, используя более короткую выдержку. Объективы с фиксированной диафрагмой (Fixed Iris) дешевле, но могут давать пересветы при ярком свете. Объективы с автоматической диафрагмой (Auto Iris) адаптируются к изменению освещенности, обеспечивая стабильную картинку в условиях переменной облачности или при включении/выключении искусственного света.

3. Формат матрицы

Объектив должен полностью покрывать площадь светочувствительной матрицы. Объектив, рассчитанный на формат 1/2.8″, можно устанавливать на матрицы меньшего размера (например, 1/3″), но не наоборот. Установка объектива с меньшим форматом на большую матрицу приведет к виньетированию — затемнению углов кадра. Подавляющее большинство объективов 2.7-12 мм имеют формат 1/2.7″ или 1/2.8″, что делает их универсальными для современных мегапиксельных камер.

4. Разрешение и мегапиксельная совместимость

Традиционные объективы разрабатывались для аналоговых стандартов (TVL). Современные мегапиксельные камеры (2MP, 4MP, 5MP и выше) требуют объективов с высокой разрешающей способностью. Объектив 2.7-12 мм должен иметь маркировку, указывающую на поддержку соответствующего разрешения (например, «5MP», «4K»). Использование низкокачественного объектива на мегапиксельной камере сводит на нет ее преимущества: изображение будет размытым, особенно по краям кадра.

5. Тип крепления (C/CS)

Стандартное крепление для видеокамер — CS-крепление. Расстояние от плоскости матрицы до фланца объектива (фокальная длина) составляет 12.5 мм. C-крепление (17.526 мм) требует использования переходного кольца толщиной 5 мм. Практически все современные камеры используют CS-крепление, что необходимо учитывать при выборе.

6. Ручная (M) и моторизованная (Motorized) регулировка

Подавляющее большинство объективов 2.7-12 мм — с ручной регулировкой (Manual Zoom & Focus). Настройка производится один раз при установке. Моторизованные вариофокальные объективы (Motorized Zoom Lens) позволяют дистанционно, через ПО видеорегистратора, изменять ФР, фокус и иногда диафрагму. Они существенно дороже и применяются в поворотных (PTZ) камерах или в сложных системах, где требуется регулярная перенастройка зоны наблюдения.

Сравнительный анализ с объективами других диапазонов

Диапазон ФР	Кратность	Преимущества	Недостатки	Основная сфера применения
2.7-12 мм	~4.4x	Оптимальный баланс ширины и детализации. Максимальная гибкость для статичных камер.	Средняя стоимость выше, чем у фиксированных объективов.	Универсальное применение: от общего контроля до идентификации.
2.8-12 мм	~4.3x	Аналогично 2.7-12, но чуть уже угол на минимальном значении.	Незначительно меньший угол обзора.	Там, где не требуется сверхширокий угол.
5-50 мм (10x Zoom)	10x	Высокая кратность, возможность детального наблюдения за удаленными объектами.	Отсутствие истинно широкоугольного режима. Большие габариты и цена.	Наблюдение за протяженными периметрами, большими открытыми площадками.
Фиксированный 2.7 мм или 3.6 мм	1x	Низкая стоимость, надежность, часто высокая светосила.	Отсутствие гибкости. Ошибка в расчете угла обзора требует переустановки камеры.	Типовые задачи с заранее известной и неизменной зоной контроля.

Критерии выбора объектива 2.7-12 мм для конкретных задач

• Условия освещенности: Для улицы и помещений с меняющимся светом обязателен объектив с автоматической диафрагмой (Auto Iris). Для стабильного искусственного освещения допустим Fixed Iris.
• Требования к детализации: Для камер с разрешением 4MP и выше необходим объектив с соответствующей разрешающей способностью. Экономия на объективе для мегапиксельной камеры недопустима.
• Расстояние до объекта наблюдения: Необходимо провести расчет по формуле или с помощью онлайн-калькуляторов, связывающих ФР, размер матрицы, расстояние до объекта и размер его отображения на матрице (например, для идентификации лица человек должен занимать не менее 120 пикселей по высоте).
• Климатические условия (для уличных камер): Объектив должен иметь всепогодное исполнение, уплотнительные кольца, а также возможность установки обогрева для предотвращения запотевания.
• Тип камеры: Для купольных камер часто требуются объективы с форматом, учитывающим положение инфракрасного отсекающего фильтра (IR Corrected), для работы в ночном режиме (ИК-подсветка) без расфокусировки.

Типичные ошибки при монтаже и настройке

• Неправильная фокусировка после изменения зума: После регулировки ФР необходимо заново настраивать фокус. Процедура: выкрутить зум на максимум (12 мм), сфокусироваться на самом удаленном объекте, затем вернуть к нужному значению ФР.
• Игнорирование диафрагмы: Объектив с фиксированной диафрагмой на солнечной стороне здания даст засвеченное изображение. Неправильная настройка уровня компенсации Auto Iris приводит к «прыгающей» картинке.
• Механические повреждения при регулировке: Применение чрезмерных усилий к регулировочным кольцам, особенно у дешевых моделей, ведет к их поломке.
• Неучет ИК-подсветки: Использование объектива без IR-коррекции в камере с ИК-подсветкой приводит к расфокусировке изображения при переходе в ночной режим.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается объектив 2.7-12 мм от 2.8-12 мм?

Разница в минимальном фокусном расстоянии. Объектив 2.7 мм обеспечивает более широкий угол обзора по горизонтали (примерно на 5-10 градусов). В условиях плотной городской застройки или тесного помещения эта разница может быть критически важна для охвата необходимой зоны.

Можно ли использовать этот объектив для чтения номеров автомобилей?

Да, но с серьезными ограничениями. На ФР 12 мм чтение номеров возможно только на относительно небольшом расстоянии (до 15-20 метров, в зависимости от разрешения камеры). Для задач автоматического распознавания номеров (ANPR/LPR) чаще применяются камеры с объективами, имеющими большее ФР (например, 12-50 мм или фиксированные 16 мм, 25 мм) и специализированным ПО.

Что важнее для ночной съемки: светосила объектива или чувствительность камеры?

Оба параметра взаимосвязаны. Высокая светосила (F1.2) позволяет большему количеству света попасть на матрицу. Однако итоговое качество изображения в темноте определяется совокупностью факторов: светосилой объектива, чувствительностью матрицы (в люксах), эффективностью шумоподавления и мощностью ИК-подсветки. Слабое звено в этой цепи ухудшит общий результат.

Почему изображение размыто по краям на мегапиксельной камере с объективом 2.7-12 мм?

Скорее всего, объектив не рассчитан на высокое разрешение матрицы камеры. Его разрешающая способность недостаточна для передачи деталей, которые фиксирует матрица, особенно на периферии изображения. Необходимо использовать объективы с маркировкой, соответствующей разрешению камеры (2MP, 4MP, 5MP+).

Как правильно выбрать между вариофокальным объективом 2.7-12 мм и моторизованным зум-объективом?

Вариофокальный объектив с ручной настройкой — решение для статичных сцен наблюдения, где зона контроля постоянна. Он настраивается один раз при монтаже. Моторизованный зум-объектив необходим в случаях, когда требуется дистанционно менять зону обзора камеры (например, в купольной камере без PTZ-привода для периодического детального осмотра разных участков контролируемой площади), либо в системах, где важна оперативная реакция на события.

Требует ли объектив с Auto Iris дополнительного подключения?

Да. Объективы с автоматической диафрагмой типа DC Iris имеют два провода (обычно красный и черный) для подачи питания и управления (обычно 3-9 В постоянного тока) от разъема на плате камеры, предназначенного specifically для этого. Объективы с Video Iris используют видеосигнал для управления. Перед подключением необходимо свериться с технической документацией камеры на предмет поддержки типа Auto Iris и расположения контактов.

Заключение

Вариофокальный объектив с диапазоном 2.7-12 мм является универсальным инструментом для построения эффективных систем видеонаблюдения. Его ключевое преимущество — адаптивность, позволяющая инженеру-проектировщику и монтажнику точно «подогнать» поле зрения камеры под конкретные задачи объекта: от панорамного обзора до детализации. Корректный выбор такого объектива с учетом разрешения камеры, условий освещенности и климатических факторов, а также его грамотная настройка являются обязательными условиями для получения стабильного, четкого и информативного видеопотока на протяжении всего жизненного цикла системы безопасности.