Объективы с фиксированным фокусом или варифокальным объективом: какой лучше для вашей камеры

Проект камеры может иметь правильный сенсор, процессор и корпус, но при этом обеспечивать неправильное изображение сцены. Одним из ранних решений, которое сильно влияет на результат, является использование объектива с фиксированным фокусом или объектива с варифокальным объективом. Эти термины иногда используются расплывчато, поэтому стоит разделить две идеи: регулировка фокуса меняет расстояние, на котором изображение становится резким, а регулировка фокусного расстояния меняет поле зрения. Объектив можно фокусировать во время установки, не будучи варифокальным. Настоящий варифокальный объектив позволяет регулировать фокусное расстояние и, следовательно, кадрирование в определенном диапазоне.

Ни один из дизайнов автоматически не становится лучше. Аобъектив с фиксированным фокусным расстояниемчасто бывает практичным, когда известны положение камеры и необходимое покрытие. Вариофокальный объектив может оказаться полезным, когда условия установки меняются или окончательный угол обзора невозможно установить заранее. Правильный выбор зависит от области применения, объема производства, механического корпуса и степени корректировки, которая действительно необходима пользователю.

1. Регулировка фокуса – это не то же самое, что зум.

Объектив с фиксированным фокусным расстоянием имеет одно расчетное фокусное расстояние. Его поле зрения определяется фокусным расстоянием и размерами активного датчика. Во время установки объективу может потребоваться фокусировка, чтобы визирная плоскость была резкой. На компактных бортовых камерах для этого может потребоваться повернуть объектив в держателе и затем закрепить его.

Объектив с переменным фокусным расстоянием имеет диапазон фокусных расстояний, например, более короткое для более широкого обзора и более длинное для более узкого обзора. Изменение фокусного расстояния меняет увеличение и кадрирование изображения. В зависимости от оптической схемы установщику может потребоваться переориентация. Авариофокальный объективтакже не следует путать с моторизованным зум-объективом: регулировка варифокального фокуса может быть ручной, тогда как моторизованный зум добавляет приводы и управляющую электронику. Это различие имеет значение при написании спецификации, поскольку «регулируемый фокус» и «регулируемое поле зрения» описывают разные функции.

2. Когда имеет смысл использовать объектив с фиксированным фокусным расстоянием

Конструкции с фиксированным фокусным расстоянием привлекательны, когда положение установки камеры, расстояние до цели и требуемое покрытие стабильны. Оптическая конструкция может быть оптимизирована вокруг одного фокусного расстояния и одного формата сенсора, а не диапазона. Это может облегчить контроль размера, стоимости, искажений и качества изображения для определенного приложения.

Это актуально для встраиваемых камер большого объема. Камера дверного звонка, компактная IP-камера, видеорегистратор или специальный модуль проверки могут иметь фиксированное механическое положение и четко определенную сцену. После проверки поля зрения регулируемое фокусное расстояние может усложнить работу без улучшения продукта. Фиксированные конструкции также могут упростить сборку и сократить количество регулировок, которые необходимо последовательно выполнять на производственной линии.

Ограничением является гибкость. Если позже камера будет установлена ​​дальше от цели или заказчик изменит требуемое покрытие, фиксированный объектив может не обеспечить желаемого кадра. Для проекта может потребоваться другое фокусное расстояние или измененное монтажное положение. Поэтому важно подтвердить геометрию установки, прежде чем фиксировать спецификацию объектива.

3. Где могут пригодиться вариофокальные линзы

Варифокальные линзы полезны, когда геометрия установки неопределенна или отличается от места установки. Интегратору системы безопасности может потребоваться обрамить дверной проем, погрузочную площадку или зону по периметру после установки камеры. Переменное фокусное расстояние может помочь установщику сэкономить на детализации без физического перемещения камеры.

Они также могут быть полезны во время пилотного развертывания. Клиент может знать приблизительную сцену, но не знать окончательное расстояние от камеры до объекта. Регулируемый объектив позволяет команде оценить различные виды, прежде чем заморозить спецификацию. Однако диапазон регулировки должен быть соответствующим. Широкий диапазон, указанный в технических характеристиках, не гарантирует, что объектив обеспечит приемлемое разрешение, искажения или характеристики краев при любых настройках.

Для проектов, в которых используется варифокальная оптика, запросите подтверждение качества изображения в широком, среднем и телефото диапазоне. Проверьте, нужно ли перенастраивать фокус после изменения фокусного расстояния, как фиксируется настройка и можно ли выполнить настройку после установки камеры в корпус.

4. Сравните всю систему визуализации

Формат сенсора является отправной точкой, поскольку он влияет на область изображения, используемую объективом. Для данного фокусного расстояния более крупный активный датчик обычно захватывает более широкое поле зрения, чем меньший. Горизонтальные и вертикальные поля зрения следует рассчитывать с использованием фактических размеров активного изображения, а не только номинального формата датчика.

Далее определите сцену. Запишите высоту установки камеры, расстояние до цели, необходимое горизонтальное покрытие и наименьший объект или особенность, которую необходимо распознать. Широкий обзор может охватывать всю сцену, но оставить цель слишком маленькой для идентификации. Более узкий обзор может улучшить плотность пикселей на объекте, но упустить активность вблизи краев. Это компромисс приложения, а не простой вопрос о том, какой объектив имеет наибольший угол.

Для системы с переменным фокусным расстоянием проверьте качество изображения при нескольких настройках фокусного расстояния. Для фиксированного объектива оцените фактическое расстояние установки и целевую область. В обоих случаях оцените резкость центра и краев, дисторсию, относительную освещенность, хроматическую аберрацию и качество изображения при предполагаемом освещении. Если камера оснащена защитным окном, выполните проверку с установленным этим окном.

5. Оптические и механические соображения.

Вариофокальный узел обычно содержит больше подвижных или регулируемых элементов, чем простой объектив с фиксированным фокусным расстоянием. Механическая конструкция должна сохранять выравнивание, пока пользователь меняет настройки. Механизм регулировки должен препятствовать непреднамеренному перемещению после установки, а корпус должен обеспечивать достаточный доступ для установщика без ущерба для герметичности или защиты.

Фиксированная линза не является автоматически защищенной от механических рисков. Положение фокуса, зацепление резьбы, метод приклеивания или фиксации, размеры ствола и допуски сборки — все это влияет на конечную камеру. Если линза регулируется во время производства, для этого процесса требуется повторяемая цель фокусировки и определенная процедура фиксации. Если регулировка производится в полевых условиях, установщику необходимы четкие инструкции и возможность проверить результат.

Условия окружающей среды также имеют значение. Вибрация, циклические изменения температуры, пыль и влага могут повлиять на сборку камеры. При использовании на открытом воздухе или в транспортных средствах оцените весь модуль и метод его крепления в реальных квалификационных условиях. Не думайте, что объектив экологически безопасен только потому, что он подходит к корпусу камеры.

6. Стоимость, производство и удобство обслуживания.

Для камеры массового производства сравнивайте общую стоимость системы, а не только цену объектива. Конструкция с переменным фокусным расстоянием может сократить количество посещений установки или избежать хранения нескольких фиксированных фокусных расстояний. С другой стороны, это может увеличить стоимость оптической сборки, корпуса, процесса настройки и контроля качества. Также может потребоваться дополнительное обучение монтажников.

Фиксированный объектив может оказаться эффективным, если продукт стандартизирован и камера собирается в больших количествах. Производитель может создать повторяемую оптическую и механическую настройку и проверить ее с помощью определенных испытаний. Это особенно полезно, когда конечному пользователю не нужно менять рамку после установки.

Стратегия обслуживания должна быть включена в решение. Если камеры часто перемещаются или повторно используются на разных объектах, гибкость настройки может иметь реальную ценность. Если камера запечатана в продукт и к ней больше никогда не прикасаются, дополнительный диапазон регулировки может не оправдать ее стоимость. Покупатели должны учитывать трудозатраты на установку, запас на замену, обращения в сервисное обслуживание и объем производства наряду с заявленной ценой объектива.

7. Практический контрольный список выбора

Прежде чем запросить ценовое предложение, подготовьте модель датчика и размеры активного изображения, необходимое горизонтальное и вертикальное поле зрения, расстояние до цели, геометрию камеры к объекту, минимальный размер объекта, доступный корпус объектива и интерфейс крепления. Укажите, необходимо ли регулировать фокусное расстояние после установки или достаточно регулировки фокуса во время сборки.

Для предложения с переменным фокусным расстоянием укажите необходимый диапазон фокусных расстояний и запросите значения поля зрения при репрезентативных настройках. Запросите доказательства качества изображения по всему диапазону, а не полагайтесь на один образец изображения. Для фиксированного объектива укажите точное покрытие цели и расстояние, чтобы поставщик мог порекомендовать подходящее фокусное расстояние. В любом случае определите рабочую температуру, воздействие вибрации, диапазон освещенности и критерии приемки.

Полезная оценка использует окончательный датчик, корпус, защитное окно и настройки обработки изображения. Объектив, который выглядит подходящим на оптической скамье, может вести себя по-другому после интеграции, особенно если камера оснащена защитным окном или плотно закрепленным механическим корпусом.

Работаем с оптикой Боши.

Боши Оптикапоставляет линзы для камер для систем безопасности, автомобилестроения, дронов и встроенных систем обработки изображений, а также поддерживает индивидуальные оптические обсуждения, когда стандартная конфигурация не соответствует системным требованиям. Для проекта, сравнивающего фиксированные и регулируемые варианты, наиболее полезной исходной информацией является датчик, поле зрения, расстояние до цели, доступные размеры упаковки и ожидаемый объем производства.

Изучите [линейку объективов для фотоаппаратов Boshi Optics](https://www.lensmanufacture.com/products/lens.html) и [оптические продукты, изготовленные по индивидуальному заказу](https://www.lensmanufacture.com/customized-products). Эти страницы служат отправной точкой для обсуждения подходящей конфигурации; окончательный выбор должен основываться на фактических оптических и механических требованиях камеры.

Вывод: выберите настройку, которую вы действительно будете использовать.

Объектив с фиксированным фокусным расстоянием и объектив с варифокальным расстоянием решают разные задачи. Фиксированное фокусное расстояние часто является лучшим выбором для повторяемой конструкции камеры с известной геометрией и крупносерийным производством. Регулировка варифокального фокуса полезна, когда кадр необходимо настроить на месте или когда условия развертывания меняются. Лучшее решение принимается путем определения требуемого изображения, а затем проверки оптических характеристик, механики, рабочего процесса установки и общей стоимости системы.

Если фокусное расстояние не нужно менять после установки, фиксированная конструкция может быть проще и экономичнее. Если неопределенность кадрирования представляет собой реальный риск проекта, варифокальный объектив может сэкономить время и повысить гибкость развертывания. В любом случае проверяйте всю камеру, а не выбирайте только по метке фокусного расстояния.