Εστιακή απόσταση φακού

Η εστιακή απόσταση ενός φακού μετράται σε mm και είναι απολύτως ανάλογη με την οπτική γωνία που μπορεί ο φακός να επιτύχει. Μικρή εστιακή απόσταση παρέχει ευρεία οπτική γωνία, και μεγάλη εστιακή απόσταση παρέχει στενή οπτική γωνία. Μια «κανονική οπτική γωνία είναι ταυτόσημη με αυτό που βλέπει το ανθρώπινο μάτι και έχει εστιακή απόσταση ανάλογη με την διαγώνιο του αισθητήρα που συλλαμβάνει την εικόνα.

F stop

 Ένας φακός έχει συνήθως δύο μετρήσεις του F stop ή διαφράγματος: Το μέγιστο διάφραγμα (ελάχιστο F stop) όταν ο φακός είναι τελείως ανοικτός και το ελάχιστο διάφραγμα (μέγιστο F stop) μόλις πριν ο φακός κλείσει τελείως. Το F stop έχει μεγάλη επίδραση στην τελική εικόνα. Ένα χαμηλό ελάχιστο F stop σημαίνει ότι ο φακός μπορεί να περάσει περισσότερο φως σε χαμηλές συνθήκες φωτισμού, και κατά συνέπεια η κάμερα θα παρέχει καλύτερη εικόνα την νύχτα. Ένα υψηλό μέγιστο F stop μπορεί να είναι απαραίτητο όπου υπάρχει υψηλό ποσοστό ανακλάσεων. Έτσι η εικόνα που θα παρέχει η κάμερα δεν θα «ασπρίσει» και θα έχουμε σταθερή στάθμη σήματος Video. To F stop επίσης επιρρεάζει άμεσα το βάθος πεδίου.

Βάθος Πεδίου Φακού

Ο δακτύλιος εστίασης ενός φακού συνήθως ρυθμίζεται έτσι, ώστε το αντικείμενο του ενδιαφέροντος το οποίο βρίσκεται εντός της εικόνας να είναι σωστά εστιασμένο. Μέχρις ενός σημείου, τα αντικείμενα τα οποία βρίσκονται μπροστά από αυτή τη ρύθμιση και πίσω από αυτή, να είναι εστιασμένα. Η ζώνη εστίασης αναφέρεται επίσης και ως βάθος πεδίου. Καθώς τα αντικείμενα απομακρύνονται από το βάθος πεδίου (μακρύτερα του φακού ή κοντύτερα σε αυτόν), χάνεται η σωστή εστίαση. Το βάθος πεδίου μπορεί να ελεγχθεί από τη ρύθμιση της ίριδας στην κάμερα. Καθώς το διάφραγμα της ίριδας μειώνεται, το βάθος πεδίου θα είναι μεγαλύτερο, πράγμα που σημαίνει ότι περισσότερα αντικείμενα από κάθε πλευρά του σημείου εστίασης θα είναι καλύτερα εστιασμένα.

Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει μια κάμερα, η οποία παρατηρεί μια σειρά από ανθρώπους. Ο φακός είναι εστιασμένος σε ένα σημείο, το οποίο βρίσκεται στη μεσοκάθετο που ξεκινά από τη λάμπα του ταβανιού. Αν η ίριδα είναι εντελώς ανοικτή, μόνο λίγοι άνθρωποι από κάθε πλευρά του σημείου εστίασης θα είναι εστιασμένοι. Αν η ίριδα είναι κλειστή προς την ελάχιστη τιμή της, περισσότεροι άνθρωποι στη γραμμή θα είναι εστιασμένοι, με άλλα λόγια, το βάθος πεδίου θα είναι μεγαλύτερο. Ένα μειονέκτημα που συνεπάγεται από την αύξηση του βάθους πεδίου, είναι η μείωση της ποσότητας του φωτός που λαμβάνεται από την κάμερα, με αποτέλεσμα η εικόνα να είναι σκοτεινότερη.

Παρατηρήστε πώς μεταβάλλεται το βάθος πεδίου σε σχέση με τις αυξομειώσεις του διαφράγματος.

Το βάθος πεδίου εξαρτάται από το εστιακό μήκος του φακού. Οι ευρυγώνιοι φακοί (π.χ. αυτοί με μικρότερο εστιακό μήκος) θα έχουν ένα μεγαλύτερο βάθος πεδίου από τους τηλεφακούς. Το βάθος πεδίου είναι αντιστρόφως ανάλογο του εστιακού μήκους του φακού, με αποτέλεσμα όσο αυξάνει το εστιακό μήκος να μειώνεται το βάθος πεδίου. Οι φακοί με αυτόματη ίριδα, λόγω της φύσης της κατασκευής τους, προκαλούν μεταβολές του βάθους πεδίου. Αναλογιστείτε ένα φακό με αυτόματη ίριδα που είναι προσαρμοσμένος σε μια κάμερα, η οποία χρησιμοποιείται όλο το εικοσιτετράωρο. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν το φως του περιβάλλοντος είναι μέγιστο, η ίριδα θα είναι κλειστή, με αποτέλεσμα το βάθος πεδίου να είναι αρκετά καλό. Καθώς πλησιάζει η νύκτα και ανοίγει η ίριδα, για να αντισταθμίσει τη μειωμένη στάθμη φωτός, το βάθος πεδίου θα γίνει μικρότερο. Αυτό το φαινόμενο θα πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη, σε κάθε περίπτωση που το βάθος πεδίου αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα για την απόδοση ενός συστήματος CCTV. Όταν ο χρήστης εστιάζει τον φακό στην κάμερα, πρέπει να είναι βέβαιος ότι η ίριδα του φακού είναι πλήρως ανοικτή.

Στην περίπτωση που η ίριδα είναι κλειστή, το αυξημένο βάθος πεδίου μπορεί να δώσει μια εσφαλμένη εντύπωση στον χρήστη, ώστε να πιστεύει ότι ο φακός είναι σωστά εστιασμένος, ενώ στην πραγματικότητα δεν θα είναι. Αυτό μπορεί να εξακριβωθεί όταν ανοιχθεί η ίριδα του φακού και παρατηρηθεί η απώλεια της εστίασης.

Παράγοντες Επιλογής Φακών

Είναι πολύ σημαντικό να επιλέξουμε τον κατάλληλο φακό για κάθε εφαρμογή. Η λάθος επιλογή φακού μπορεί να  επηρεάσει αποφασιστικά την απόδοση όλου του συστήματος. Για να υπολογίσουμε τον σωστό φακό για κάθε εφαρμογή πρέπει να λάβουμε υπ’όψιν μας τους παράγοντες που αναλύονται παρακάτω. 

Αυτόματη ή Χειροκίνητη ίριδα

Γενικά χρησιμοποιούμε φακούς με αυτόματη ίριδα σε εξωτερικούς χώρους όπου υπάρχουν διαφοροποιήσεις στον φωτισμό. Οι φακοί με χειροκίνητη ίριδα συνήθως χρησιμοποιούνται σε εσωτερικούς χώρους όπου ο φωτισμός είναι σταθερός.

Με την χρήση κάμερας με ηλεκτρονική ίριδα είναι δυνατόν να χρησιμοποιήσουμε φακό με χειροκίνητη ρύθμιση ίριδας ακόμη και σε εξωτερικούς χώρους με διαφοροποιήσεις στον φωτισμό. Η κάμερα χρησιμοποιεί την ηλεκτρονική ίριδα για να αντισταθμίσει τις διαφοροποιήσεις στον φωτισμό. Η ρύθμιση της παραμέτρου F stop του φακού είναι πολύ κρίσιμη για το αν η ίριδα θα λειτουργήσει την νύχτα με πολύ χαμηλές συνθήκες φωτισμού. Το βάθος πεδίου θα είναι πολύ μικρό και θα είναι πολύ δύσκολο να έχουμε καλή εστίαση ακόμη και κατά την διάρκεια της ημέρας. Η κάμερα μπορεί να  έχει επαρκή στάθμη σήματος Video αλλά δεν μπορεί να επηρεάσει το βάθος πεδίου. Αν η ίριδα είναι κλειστή για να αυξηθεί το βάθος πεδίου τότε η απόδοση της κάμερας σε χαμηλές συνθήκες φωτισμού θα μειωθεί.

C ή CS Mount

Οι σύγχρονες κάμερες και φακοί είναι συνήθως CS mount. Με κάμερες CS mount μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οι δύο τύποι φακών. Όταν χρησιμοποιηθεί κάμερα CS και φακός τύπου C mount πρέπει να παρεμβληθεί μεταξύ του φακού και της κάμερας ένα δακτυλίδι 5mm  για να έχουμε σωστή εστίαση. Δεν είναι δυνατή η χρήση φακού CS mount με κάμερες τύπου C., καθώς είναι φυσικώς αδύνατον να βιδώσουμε τον φακό αρκετά κοντά στον αισθητήρα CCD  της κάμερας ώστε να πάρουμε εστιασμένη εικόνα.

 Φορμάτ κάμερας

Το μέγεθος του αισθητήρα της κάμερας (CCD) επιρρεάζει την οπτική γωνία. Μικρότερος αισθητήρας παρέχει πιο στενή οπτική γωνία ακόμη και αν χρησιμοποιούμε τον ίδιο φακό. Το φορμάτ του φακού δεν έχει σχέση με την οπτική γωνία. Απλώς εκθέτει μία εικόνα που καλύπτει τον αισθητήρα  με το ίδιο η μεγαλύτερο φορμάτ με  την κάμερα. Αυτό σημαίνει ότι όλες οι κάμερες  1/3" μπορούν να δεχθούν φακούς από 1/3" έως  1" και ο φακός 8mm 1/3" να δίνει την ίδια οπτική γωνία με ένα φακό 8mm στα 2/3". Ο τελευταίος συνδιασμός δίνει καλύτερη ανάλυση καθώς χρησιμοποιείται μόνο το κέντρο του φακού όπου τα οπτικά στοιχεία είναι πιο ακριβή.