Библия видеонаблюдения “Свет, падающий на сенсор. Часть 2”
В прошлой статье мы сделали несколько выводов (формул и смысловых), так вот они подводят нас к весьма интересному вопросу, связанному с использованием камер, внутри которых установлен именно ПЗС-сенсор, особенно в черно-белом режиме, когда инфракрасная часть спектра не отфильтровывается оптикой. Так вот, если освещённость объекта съемки находится на уровне ясного солнечного дня (помните сколько это, да? порядка 100 000лк), диафрагму объектива приходится максимально закрывать, чтобы избежать попадания избыточного количества света на сенсор. А для получения полноценного видеосигнала необходимо удерживать освещённость матрицы в пределах 0,1лк...0,3лк. для приведения в норму освещённости необходимо уменьшать пропускную способность объектива (в этом примере в 1 000 000раз). Используя формулу:
Eпзс = π * τ * L / (4*F²), и приняв значения пропускной способности за 0,8 (среднюю по отрасли), а коэффициент отражения за 0,5 и также то, что для формирования полноценного сигнала ПЗС-матрице требуется освещённость в 0,2лк, получаем что показатель диафрагмы должен составлять 886!!! С точки зрения обычного, механически управляемого объектива с лепестковой диафрагмой это запредельное значение. ограничения здесь связаны, с одной стороны, с точностью изготовления, а с другой - с возникновением при малых относительных отверстиях объектива нежелательного оптического эффекта, снижающего чёткость изображения - дифракцией. На практике это означает, что слишком большие показатели диафрагмы механическим путём получить невозможно. И для того чтобы помочь объективу справится со слишком большим световым потоком, используются специальные нейтральные светофильтры (ND). Их применение снижает контрастность изображения при ярком освещении, обеспечивая приемлемое качество картинки в условиях обычного либо недостаточного освещения.
Нейтральные светофильтры \(zomei ND2/4/8\)
Нейтральные светофильтры (zomei ND2/4/8)
Аналогичным образом, иногда возникает необходимость существенно ограничить количество света, попадающего в объектив камеры видеонаблюдения, в частности, для минимизации глубины резкости при установке оптимального размера заднего фокального отрезка объектива. Производить такого рода регулировку при естественном, дневном освещении весьма затруднительно, поскольку большинство объективов с инфракрасная автоматической установкой диафрагмы автоматически уменьшают относительное отверстие объектива, и глубина резкости при этом возрастает. Чтобы избежать этого эффекта, для обеспечения максимального раскрытия диафрагмы используется помещённый перед объективом нейтральный светофильтр. При этом глубина резкости падает и становится возможной точная настройка фокуса.
Сегодня к числу оптических аксессуаров относят специальные нейтральные светофильтры с регулируемой пропускной способностью. Вращая одно из регулировочных колец фильтра, можно регулировать степень ослабления светового потока - обычно пределы регулировки составляют 100:1. Такого рода фильтры могут пригодиться и в процессе определения минимальной рабочей освещённости сцены для камер видеонаблюдения - когда освещённость выходит за нижний предел измерения люксметра (как правило это 0,1 лк). В таком случае сначала производятся замеры освещенности с использованием фильтра и без него, затем вычисляется коэффициент ослабления, после чего этот либо аналогичный фильтр используется на объективе камеры. Если характеристики фильтра линейны, а работает он только в диапазоне видимого света, замеры освещённости будут относительно точными. Для измерений можно использовать и несколько светофильтров, что позволит снизить световой потом в десять тысяч раз.