Регулировка заднего фокуса

В последующих абзацах мы ознакомимся с процедурой корректной настройки заднего фокуса. Этот материал опирается на практический опыт и никоим образом не является процедурой в прямом смысле слова, но он даст вам хорошее понимание того, из каких операций должен состоять этот процесс. Мы должны также уточнить, что нередко при установке новой камеры с вариообъективом настройка заднего фокуса может и не потребоваться. Это легко проверить – сразу после того, как объектив будет навинчен на С‑ или CS‑кольцо и телекамера будет подключена к видеомонитору. И конечно же, чтобы проверить, есть ли необходимость в регулировке, должны работать функции трансфокатора и фокусировки.

Идея состоит в том, чтобы получить максимально четкое изображение, то есть в случае использования вариообъектива, если он сфокусирован на объекте, объект должен оставаться в фокусе независимо от положения трансфокатора. Если это не так, то нужна настройка заднего фокуса.

Возникает вполне естественный вопрос: «Что же сложного в настройке заднего фокуса?».

Ответ носит довольно практический характер и не связан с проблемой глубины резкости. Дело в том, что вариообъективы в видеонаблюдении не снабжены указателем расстояний, мы можем навести фокусировочное кольцо на конкретное расстояние, затем установить объект на этом расстоянии и настроить телекамеру на отличное резкое изображение (конечно, потребуется видеомонитор), вращая объектив вместе с кольцом С‑крепления или регулируя положение ПЗС‑матрицы (вперед‑назад) при помощи винтового механизма на телекамере. Но поскольку большинство вариообъективов не имеют обозначений расстояний, то довольно трудно определить, с чего начинать. Все объективы имеют две известные точки на фокусировочном кольце (предельные положения фокусировочного кольца):

– Фокусировка на бесконечность

(за этой точкой объектив не имеет фокуса) и

– Фокусировка на минимальное расстояние до объекта (MOD).

Последнее различно для различных объективов, то есть мы не знаем, каковым должно быть минимальное фокусируемое расстояние для конкретного объектива, пока не возьмем технические характеристики, которые могут и не поставляться с объективом или, что бывает довольно часто, могут потеряться в ходе установки.

В результате остается только одна известная точка фокусировки – бесконечность. Бесконечность – это конечно «бесконечность» не в буквальном смысле, но это достаточное большое расстояние, при котором объектив установлен на отметку

и мы получаем резкое изображение.

Рис. 3.49. Фокусировка вариообъектива на объекты, находящиеся на различных расстояниях

Рис. 3.50. Настройка заднего фокуса может оказаться довольно сложной

Чем больше фокусное расстояние объектива, тем больше расстояние до бесконечности должно быть выбрано. Для стандартных 10‑кратных вариообъективов, используемых в видеонаблюдении (это обычно 8‑80 мм, 10‑100 мм или 16‑160 мм) это расстояние составляет порядка 200–300 м и более. На такое расстояние в мастерской настроить сложно, поэтому технику, работающему с регулировкой заднего фокуса, приходится высовывать телекамеру из окна, и в этом случае ему понадобится внешний нейтрально‑серый фильтр – чтобы минимизировать эффект глубины резкости (если, конечно, это не телекамера с электронным затвором).

Следующий шаг – настроить фокус на отметку «бесконечность». Для этого потребуется PTZ‑контроллер, но это непрактично.

Я бы посоветовал смоделировать напряжения управления трансфокатором и фокусировки, используя обычную батарейку 9 В, подключив ее к соответствующим проводам. Не забудьте, что напряжение управления фокусировкой и трансфокатором лежит в пределах от ±6 В до ±9 В, и объектив имеет очень малое потребление тока, обычно менее 30 мА. 9‑вольтовая батарейка может запросто управлять таким механизмом в течение довольно продолжительного времени; по крайней мере, этого времени достаточно для полного завершения процедуры настройки.

Единого стандарта цветового кода для обозначения кабелей объективов нет, но довольно часто, если к объективу не прилагается информационный листок, черный обозначает общий провод, провод управления трансфокатором – красный, а провод фокусировки – синий. Это не жесткое правило и если вы сомневаетесь, то несложно при помощи той же батарейки и видеомонитора этот вопрос прояснить. Вместо обычного видеомонитора можно использовать сервисный, это даже удобнее. Некоторые называют его «регулятор фокуса» (focus adjuster ).

Фактически это маленький видеомонитор, работающий от аккумулятора, с резиновым окуляром, защищающим от избыточного света.

Рис. 3.51. C/CS‑кольцо, входящее

Если использовать обычный видеомонитор на улице в в состав телекамеры яркий солнечный день, то изображение на экране будет видно очень плохо, так что мы настоятельно рекомендуем пользоваться сервисным видеомонитором.

Если в месте регулировки нет доступного видеомонитора, следует различать перемещение оптических элементов при фокусировке и при трансфокации. Это не так просто, так как вариообъективы выполнены в черных (или бежевых) корпусах, и мы не видим движущихся элементов. Однако есть простое правило: элементы трансфокатора не видны извне, если фокусировка осуществляется посредством первой группы линз объектива. При фокусировке эта группа оптических элементов поворачивается вокруг оптической оси и перемещается в то же время вдоль оптической оси, либо внутрь, либо наружу.

Все объективы подчиняются общему правилу: первая группа оптических элементов движется в направлении наружу при фокусировке на ближние расстояния, а при фокусировке на бесконечность – внутрь.

Более детальное объяснение дается в разделе, посвященном концепции фокусировки.

Итак, даже если вариообъектив не имеет указателей расстояний и коэффициентов трансфокации, полагаясь на вышеописанную логику, мы можем начать регулировку заднего фокуса. После подключения батареи к проводам фокусировки нам нужно сфокусировать объектив на бесконечность. Мы можем это сделать даже без видеомонитора: первая группа оптических элементов объектива должна достигнуть конечной позиции внутри объектива.

Следующий шаг – направьте телекамеру на бесконечно удаленный объект, находящийся на расстоянии, о котором мы уже говорили. Это могут быть деревья или антенны на горизонте.

Рис. 3.52. В некоторых ПЗС‑телекамеpax используются миниатюрные шестигранные винты для секретного крепления кольца С‑крепления к телекамере

А теперь, не меняя фокуса, выполните полное увеличение и уменьшение (zoom in, zoom out ). Если изображение на видеомониторе будет четким на всем диапазоне трансфокации, то регулировка заднего фокуса не нужна. Если же С‑ или CS‑крепление камеры не отрегулировано, мы не увидим резкого изображения на видеомониторе для всех позиций трансфокации.

Теперь продолжим регулировку, либо вращая объектив вместе с С‑кольцом (при соответствующем типе телекамеры), либо перемещая ПЗС‑матрицу при помощи специального винта регулировки заднего фокуса, либо (в других телекамерах) вращая большое кольцо с надписью C&CS.

Первый тип телекамер встречается чаще всего. В этом случае кольцо С‑ или CS‑крепления обычно специально крепится при помощи миниатюрных шестигранных винтов. Перед регулировкой их необходимо ослабить, а после – закрепить обратно.

Затем при регулировке фокуса (после фокусировки с батарейкой и настройки на бесконечность), надо повернуть вариообъектив, но теперь вместе с кольцом (для этого мы и ослабили винт). Некоторые телекамеры снабжены специальным механизмом, позволяющим перемещать ПЗС‑матрицу вперед‑назад, это намного проще, так как в этом случае не надо поворачивать объектив.

При выполнении вышеописанных действий расстояние между объективом и ПЗС‑матрицей меняется до тех пор, пока изображение не станет резким. Не забывайте, поскольку мы сделали глубину резкости минимальной – ведь мы максимально раскрыли отверстие диафрагмы (симулируя условия низкой освещенности), четкость наблюдаемых объектов будет настраиваться довольно легко.

Найдя оптимум, следует остановиться.

Следует обратить внимание, что провода фокусировки мы еще не использовали, то есть пока что нам нужно, чтобы вариообъектив был сфокусирован на бесконечность. Мы просто хотим убедиться, что при трансфокации объектив остается сфокусированным на бесконечность на всем диапазоне регулировки. Также нас не должно смущать, что объекты, находящиеся в «бесконечности», становятся меньше при «zoom out»; из‑за уменьшения размеров изображения может создаваться впечатление, что они теряют фокусировку.

А теперь следующий шаг: трансфокация с использованием 9 В батарейки. Тщательно рассмотрите видеоизображение и убедитесь в том, что объекты «в бесконечности» остаются в фокусе при трансфокации. Если все в порядке, считайте, что задний фокус уже почти настроен.

Чтобы подтвердить это, предпринимаем следующий шаг: наводим телекамеру на объект, находящийся в паре метров. Теперь увеличиваем изображение объекта и используем для фокусировки соответствующие провода. Уточняя фокусировку, используйте провода трансфокации и уменьшите увеличение. Если объект остается в фокусе, то это и есть подтверждение корректной регулировки заднего фокуса.

И последний шаг: закрепите маленькие шестигранные винты (в случае соответствующей телекамеры) и закрепите C/CS‑кольцо на телекамере.

Если эта процедура регулировки не увенчается успехом с первого раза, может потребоваться пара итераций, следующих той же логике.

Рис. 3.53. Приспособление для настройки фокуса

Можно представить, насколько важна механическая конструкция и устойчивость комбинации С‑кольцо – ПЗС‑матрица, особенно важна точность и «параллельность» взаимного расположения С‑кольца и плоскости ПЗС‑матрицы. Небольшие отклонения в одну десятую миллиметра расположения плоскости изображения могут вызвать изменения фокуса в пару метров на объекте. При плохой конструкции, например при закреплении С‑кольца только одним винтом или плохом механическом изготовлении, могут появиться проблемы, даже если вся выше изложенная процедура будет проведена корректно. Так что не только объектив определяет качество изображения, но и механическая конструкция телекамеры.

Мы уже упоминали, что при настройке заднего фокуса нужен видеомонитор, что не удивительно. Хорошо, если регулировка осуществляется в мастерской, но если настройку заднего фокуса надо выполнить на месте, практически невозможно воспользоваться обычным видеомонитором. Причина не только в непрактичности требований к наличию сети электроснабжения (240 В переменного тока или напряжения, которое используется в вашей стране), но скорее из‑за яркого освещения вне помещения по сравнению с яркостью монитора. Поэтому я бы рекомендовал использовать монитор‑видоискатель (вроде таких, какие используются в камкордерах) с резиновым окуляром, защищающим от внешнего света и удобным в использовании. Плюс к этому, эти маленькие видоискатели‑мониторы работают от батарейки и очень компактны. Некоторые производители изготавливают специальные видоискатели‑регуляторы фокуса с индикатором, показывающим, когда объект в фокусе.

Небольшие и удобные приборы подобного типа позволяют выполнить качественную инсталляцию системы видеонаблюдения.