Kameralarda lensler ve görüntü sensörleri

01 05 2011 | Ekleyen: | Konu: Güvenlik Teçhizatı

Temel olarak bir kamera, üç parçadan meydana gelmektedir. Bu parçalar aşağıdaki şekilde harf kodlarıyla gösterilmiş olup, 

–      Cisimlerden gelen ışığı toplayan lens (A) 

–      Bu ışığı elektrik sinyallerine çeviren görüntü sensörü (image sensor, imager) (B)       

–      Elektrik sinyallerini düzenleyen, optimize eden ve gönderen görüntü işleme devreleri (image processing circuitry) (C)?dir.

LENS; CCTV sisteminde insan gözünün görevini yürütür ve iki ana fonksiyonu vardır.

  • Bunlardan birincisi, odak uzaklığı (focal length) ile monitorda görünecek görüntüyü belirlemek;
  • ikincisi mercek (iris) aracılığıyla görüntü sensörüne ulaşacak ışığın miktarını ayarlamaktır.

Odak uzunluğu; lens merkezi ile görüntü sensörü merkez arasındaki mesafedir.

Sensörün kamera içinde yerleştirildiği nokta odak noktasıdır (focal point). 

Odak uzunluğu ne kadar küçük olursa, görüntülenen alan o kadar geniş, ancak objeler de o kadar uzak görünür. Odak uzunluğu arttıkça, objeler daha yakın, ancak daha dar bir alanda görünür. 

Halen kameralarda kullanılan lens çeşitleri odak uzaklıklarına göre üç çeşittir.

–      Sabit odak uzaklıklı lensler (fixed focal length lenses);  çeşitli odak uzaklıklarında üretilen lenslerdir. Gözetleme ihtiyacına göre odak uzaklığı seçilebilir.

–      Değişken odak uzaklıklı lensler (varifocal lenses); odak uzaklıklarının ihtiyaca göre manuel olarak ayarlanabildiği lenslerdir. 

–      Motorlu değişken uzaklıklı lensler (motorized zoom lenses): operatör tarafından istenildiğinde zoom yapma imkânı olan lenslerdir.

Mercek (iris), görüntü sensörüne yansıyacak olan ışığın miktarını ayarlar. Bu ayarlama, cisimlerin monitorda gereğinden fazla parlak veya karanlık görünmesini, dolayısıyla bazı ayrıntıların kaybolmasını engeller.

Lensler, mercek (iris) çeşitlerine göre ise dörde ayrılır. 

–      Sabit mercekler; mercek açıklığı sabittir.

–      Manuel mercekler; mercek açıklığı manuel olarak ayarlanabilir.

–      Motorlu açılabilen mercekler; mercek açıklığı ihtiyaca göre operatör tarafından ayarlanabilir. 

–      Otomatik değişen mercekler; ışığın durumuna göre mercek açıklığının otomatik ayarlandığı merceklerdir.  Video ve DC kontrollü olmak üzere iki türlüdür. Video kontrollüler, irisin hareketini sağlayan akımı video kameradan, DC kontrollüler ise cihaz üzerindeki kablodan alırlar. 

Merceğin ne kadar açık olduğunun ölçüsü apertür veya f-stop  tabiriyle f/….. gösterimi ile ifade edilir. Bu değer ne kadar küçük olursa, mercek açıklığı o kadar geniştir. Aşağıdaki resimde f-stop değerlerinin resimli açıklaması bulunmaktadır.

Görüntü Sensörü; Cisimlerden yansıyan ışığı elektrik sinyallerine dönüştüren elektronik devrelerdir. Her ışık hüzmesi, bu sensör aracılığıyla çeşitli güçlerde voltaj üretir.  Eğer ışığın rengi siyah ise, üretilen voltajın gücü sıfır, eğer beyaz ise bir?dir. Sıfır ile bir arasındaki voltaj gri renk tonlarını temsil eder.  Kamera içindeki işlemciler bu voltajı işleyerek monitor üzerinde görüntülerin belirmesini sağlar. Sensörün ürettiği her bir voltaj, bir piksele isabet eder. piksel sayısı ne kadar yüksek olursa, kamera görüntüsü o kadar net olur. 

Görüntü sensörleri CMOS ve CCD olarak iki çeşittir.

  • Birincisi, daha eski teknoloji olan ?complimentary metal-oxide semiconductor? teriminin kısaltması olan CMOS;
  • diğeri ise ?Charge Coupled Device? terimin kısaltması olan CCD?dir. 

CMOS sensörler, daha eski teknolojiyle üretildiğinden CCD?ye göre daha düşük maliyetlidir, daha az enerji tüketir, ancak görüntü kalitesi daha düşüktür. Buna karşılık, yapısında mikroişlemciler  bulunan CCD, çok daha kaliteli görüntü üretir. 

Görüntülerin netliği, sensörün işleme tabi tuttuğu ışık miktarı ile doğrudan ilgilidir. Dolayısıyla sensörün boyutu ne kadar büyük olursa, görüntü kalitesi de o kadar yüksek olur. Çeşitli sensör değerleri aşağıdaki şekilde resmedilmiştir.

CCTV sisteminin kurulum maksadına göre gerekli odak uzaklığının hesaplanması aşağıdaki şekildeki formül dahilinde mümkündür. Şekildeki değerler; objenin gerçek genişliği (W), yüksekliği (H); görüntü sensörünün, genişliği (w), yüksekliği (h); odak uzunluğu (f), objenin mesafesi (L) olarak temsil edilmiştir.

Örnek olarak, kameraya 6 metre mesafede ayakta duran bir kişinin net olarak görünmesi isteniyorsa, kullanılacak lensin odak  uzaklığı aşağıdaki gibi hesaplanır. (3.6 mm. CCD değeridir)

NOT: metin içindeki bilgilerin bir kısmı ve tüm resimler, www.boshsecurity.us adresindeki “selecting the right CCTV camera” dokümanından alınmıştır.

   

Bir Yorum to “Kameralarda lensler ve görüntü sensörleri”

  1. Çok bilgilendirici bir konu olmuş. Kurulum ve montaj yapanların bile çoğu zaman karar veremediği bir konu lens seçimi. Teşekkürler.

Yorum Yapın