CCTV Principles

F-Number

Het F-Number of F-Getal is een getal dat de verhouding tussen focale lengte en effectieve diameter weergeeft.

Fig. 2.70 F-Getal

Hierbij is a is de effectieve diameter voor het doorgelaten licht.

Typische waarden zijn: F1.4, F1.2, …

De effectieve diameter is gerelateerd aan grootte van het frontglas van de lens,
maar het is niet de actuele diameter van het frontglas.
Hoe groter de fysieke diameter van de lens,
hoe meer licht er door kan, hoe lager het F-Getal zal zijn.
Een langwerpige lens, laat minder licht door en heeft een hoog F-Getal.

Standaard Lens	Asferische Lens	Motor Zoom lens	Pin hole lens
TG4Z2813FCSIR31	TG3Z2910FCS-IR	E24Z1018PDC-MP	TG2625FCS-P
F1.3	F1.0	F1.8	F2.5
Gemiddeld F-Getal	Laag F-Getal dankzij frontglas met grotere diameter	Hoog F-Getal door grote lengte	Hoog F-Getal door kleine kleine diameter (pin-hole Ø 3 mm)

Fig. 271

Lens Aperture, Slow Aperture, Fast Aperture.

CCTV lenzen hebben een fast aperture.
Wat is aperture en wat is een snelle aperture ?

In de optica is aperture de benaming voor de lensopening.

In de fotografie is F-Stop een (wacht)streepje op de lens aangeduid met f/2.8, f/5.6, f/16.
Het bepaald de opening van het diafragma in de 35-mm lens.

In een CCTV lens zorgt de iris (automatisch diafragma) voor deze lensopening.

f/16	f/5.6	f/2.8
Small Aperture		Large Aperture
Close down		Wide open
Stopped down		Wide Aperture
Slow Aperture		Fast Aperture

Fig. 272 Aperture

Fast is groot, Slow is klein

Aperture staat voor lensopening.
Fast is een grote lensopening (bij nacht).
Slow is een kleine lensopening (fel zonlicht).

IR Correctie – Day/Night lens

De CCTV lens registreert 24/7. De lichtomstandigheden overdag verschillen met de nacht.
Het zonlicht bevat een groot kleurenspectrum. 
Het weinige licht ,tijdens de nacht, in het donker, bevat een groot aandeel infrarood.
Het infrarode licht heeft een andere golflengte en een andere lichtbreking.

Met een standaard lens, valt al het infrarode licht voorbij het focuspunt van de beeldsensor.
Het beeld wordt wazig en onscherp (blurr).

De IR-gecorrigeerd lens heeft een extra coating waardoor ook het IR-lichtspectrum geconcentreerd kan worden op de beeldsensor.

Zonder IR correctie

Met IR correctie

Fig. 2.73 zonder correctie

Fig. 2.74 met IR Correctie

Aspherical lens – asferische lens

In de asferische lens gaat de ronding van de lens aan de zijkant over naar een parabool.
Het zorgt ervoor dat het beeld in de hoeken scherper en gedetailleerd wordt.

Conventioneel

Asferisch

Fig. 2.75 Conventioneel lens

Fig. 2.76 Asferische lens

Barrel distortion

Barrel distortion is de term die de vervorming van het beeld door de cameralens omschrijft.
De vervorming lijkt sterk op de lijnen van de houten naden van een wijnvat (barrel).

Fig  2.77 Barrel distortion

De tonvervorming is sterk zichtbaar bij asferische lenzen met een kleine brandpuntsafstand (of een grote openingshoek), bijvoorbeeld 2.7 mm.

De varifocale lens 2.7 - 13 mm die gebruikt wordt in de megapixel buiscamera’s, is er voor gekend.
Ingesteld op breedhoek (wide angle, positie 2.7 mm), en versterkt door het brede 16:9 beeldformaat,
komen de afbuiging aan de randen van het beeld als storend over.
Dit is zeker het geval als de camera langs een muur kijkt of prominent een verlichtingspaal in beeld heeft.

Twee muren, een tuinhuis, de horizon, blauwe lucht en een zonnetje. De Aarde is vlak.	De twee muren buigen om. Het tuinhuis krult. De Aarde is rond 😀

Fig. 2.78 Geen distorsie

Fig. 2.79 distorsie

Neutral Density Spot filter.

Een neutral density filter is een grijsfilter die de lichtintensiteit reduceert.
De neutral density spot filter doet dat op een welbepaalde plaats of spot.
Die plaats is het centrum van de lens.

De hoeveelheid licht dat door een lens gaat is afhankelijk van de effectieve diameter van deze lens.

Een 25 mm lens met F1.4 heeft een effectieve diameter van 17 mm.
De effectieve diameter is gerelateerd aan grootte van het frontglas van de lens, maar het is niet de actuele diameter van het frontglas.

Als de iris zich sluit, dan daalt ook de effectieve diameter.

Een auto-iris lens heeft een minimum effectieve diameter.

Fig. 2.80

Een 25 mm auto iris lens met minimale iris opening F360 heeft een effectieve diameter die slechts 0,072 mm bedraagt.

Wil men het lichtdoorlatend oppervlak verdubbelen dan volstaat een effectieve diameter van 0,102 mm.
Een verschil van slechts 0,03 mm.
Het auto-iris mechanisme, gebouwd rond een demper en een spoel, is te ruw om zo nauwkeurig een iris open te sturen.

Daarboven komt ook nog dat de intensiteit van het licht het grootst is in het centerpunt van het lensglas

De neutral density spot filter is daarom het middel bij uitstek om de hoeveelheid zeer fel licht bij een zeer smalle lensopening te regelen.

De ND-spot filter bestaat uit een reeks fijne concentrische cirkels die worden gegraveerd in het centrum van het lensglas.
De cirkels temperen de lichtintensiteit maar laten het gehele zichtbare lichtspectrum door.

Fig. 2.81 ND spot filter

Het woord spot-filter verwijst naar de center spot waarop de cirkels werden aangebracht;

De spot-filter heeft geen enkel effect met een iris wijd open;

De ND-Spot filter is op het lensglas gegraveerd.

Het is een dure techniek en er bestaat een eenvoudiger alternatief.

Fig. 2.82 ND Filter

Een neutral density filter wordt op een lamel van de iris sluiter gemonteerd.
Ze is voorzien van een veertje. Bij maximale sluiting van de iris, wordt de neutral density filter voor de opening geschoven.

Met die nieuwe techniek plaatst men een mini ND filter op één van de gordijnen van de iris.

Op het punt waar de lichtintensiteit te groot is en de regelcapaciteit niet adequaat genoeg is, schuift een ND filter als een zonnebril voor de irisopening.

De techniek wordt toegepast op grotere motor-zoomlenzen zoals de Computar M24Z.

De Megapixel lens

Fig. 2.83 megapixel lens

In het analoge tijdperk werd de kwaliteit van de lens beoordeeld op een CRT beeldbuis.
Door de afbuiging van de kathodestraal is de resolutie in de uithoeken minder scherp.

Met de intrede van de digitale CMOS sensor werden de onvolkomenheden in de lens voor het eerste waargenomen.

Lensfabrikanten gingen aan de slag om de hoge resolutie van de camera zonder blurr-effecten weer te geven op het beeldscherm.

2, 3, 4, 5 megapixel lenzen volgen sindsdien de ontwikkeling van de beeldsensor.
Een 2 megapixel lens past perfect op een 5 megapixel camera.
Het beeld met 5 megapixel lens zal net iets meer detail bevatten dan hetzelfde beeld met een 2 megapixel lens.

Backfocus regeling zoom lens

Zie : Back focus regeling zoomlens

MOD - Minimum Object Distance

MOD staat voor Minimum Object Distance en staat voor de korste afstand dat een cameralens kan scherpstellen op het onderwerp.
De afstand wordt gemeten van het object tot aan het buitenste frontglas van de lens.
De MOD bij CCTV lenzen bedraagt doorgaans 30 cm.