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Gli Obiettivi

In un sistema televisivo a circuito chiuso occorre prestare molta attenzione alla scelta dell’obiettivo in quanto, seppur considerato alla stregua di un normale accessorio, è un componente importantissimo che può, se scelto con superficialità, compromettere la funzionalità del sistema stesso.
Meccanicamente, l’obiettivo è un insieme di lenti in grado di modificare l’andamento dei raggi luminosi che lo attraversano focalizzando l’immagine sul CCD.
Le sue caratteristiche principali sono la lunghezza focale espressa in mm., la luminosità o F espressa in apertura del diaframma e il formato

La lunghezza focale di un obiettivo è il valore in millimetri che definisce la distanza tra il punto nodale ed il piano di formazione dell’immagine.
Come si nota dal disegno, la lunghezza focale dell%rsquo;obiettivo è in relazione all’angolo di ripresa ed al formato del CCD

Difatti, aumentando la lunghezza focale, diminuisce l’angolo di ripresa e viceversa. Allo stesso modo si evidenzia che, a parità di lunghezza focale dell’obiettivo, l’angolo di ripresa cambierà in funzione del formato del CCD.
La scelta della lunghezza focale necessaria alla ripresa desiderata deve tenere conto del formato dell’obiettivo, del formato del CCD, che deve essere uguale o minore a quello dell’obiettivo, della distanza del soggetto e dalla ampiezza della scena ripresa.
Un modo veloce e preciso che permette di trovare la focale necessaria alla ripresa desiderata è l’utilizzo di un regolo dedicato, normalmente distribuito dai migliori costruttori di obiettivi.
In mancanza del regolo, è consigliabile l’utilizzo della seguente formula:

Il Diaframma

La funzione del diaframma in un obiettivo è quella di permettere il passaggio della luce sull’elemento sensibile, di ottenere profondità di campo e di correggere aberrazioni cromatiche.
Gli obiettivi con diaframma manuale sono consigliabili quando non esistono variazioni estreme di illuminazione della scena ripresa in quanto il diaframma viene impostato manualmente durante l’installazione e non è possibile variarlo al modificarsi delle condizioni di luce.
Le telecamere equipaggiate con otturatore elettronico (Shutter) ovviano ai limiti di un obiettivo a diaframma manuale consentendo una notevole escursione dell’illuminazione della scena in quanto riducono il tempo di sensibilizzazione del sensore prima del trasferimento.
Ciò nonostante, per utilizzi in ambienti esterni, è sempre consigliabile un obiettivo a diaframma automatico (Auto Iris), anche se la telecamera possiede uno shutter elevato in quanto si otterrà sempre una migliore risposta in condizione di scarsa luminosità ed una migliore profondità di campo.
Gli obiettivi a diaframma automatico si dividono in due categorie: con elettronica incorporata (Asserviti) o a controllo diretto (DC Iris o No Drive). La maggior parte delle telecamere oggi in commercio, prevede la possibilità di montare sia obiettivi Auto Iris a controllo galvanico dell’iride che gli obiettivi asserviti con elettronica incorporata.

La profondità di campo

La profondità di campo è la zona perfettamente a fuoco che permette ad un soggetto di muoversi sull’asse di ripresa.
La profondità di campo aumenta con la chiusura del diaframma e, a parità di condizioni, diminuisce con l’aumentare della lunghezza focale.
Gli obiettivi a diaframma automatico ottengono la massima profondità di campo durante il giorno e minima durante la notte. Per questo motivo si consiglia di regolare il fuoco di un obiettivo Auto Iris tramite l’utilizzo di un filtro a densità neutra, in modo da simulare condizioni di scarsa luminosità ed ottenere così le migliori prestazioni durante il funzionamento normale.

Obiettivi asferici

Nella gamma di ottiche utilizzabili in sistemi TVCC, una particolare attenzione deve essere riservata agli obiettivi asferici.
Questo particolare obiettivo permette di ottenere eccellenti risultati in quanto, grazie alle caratteristiche di alta luminosità, permette alle telecamere di migliorare il proprio valore di sensibilità in condizioni di bassissima luminosità.
In funzione di una apertura minima di diaframma maggiore delle ottiche tradizionali (F=0,75 invece che F=1,2-1,4) consentono una migliore trasmissione della luce sull’elemento sensibile.
Ad esempio, una telecamera equipaggiata con ottica tradizionale con valore di apertura massima di diaframma F=1,4 necessiterà di una illuminazione minima di 0,08 Lux riflessa sulla scena mentre, se equipaggiata con ottica asferica con F=0,75, vedrà aumentare il proprio valore di sensibilità fino ad 0,02 Lux, riducendo di 1/3 il valore minimo di luce necessaria.

Considerazioni finali

Come abbiamo visto, il connubio tra telecamera ed obiettivo è un elemento importantissimo da non sottovalutare nella progettazione di un sistema TVCC in quanto, considerando i parametri tipici sia della telecamera (risoluzione, sensibilità, shutter elettronico) che dell’obiettivo (apertura minima e massima del diaframma), può variare di molto il risultato finale di quanto ripreso.
In funzione della scelta che andremo a compiere in termini di telecamere ed obiettivi, potremo passare da una immagine insoddisfacente e povera di informazioni ad una immagine egregia.
Possiamo effettuare una prima selezione delle apparecchiature che andremo ad utilizzare affidandoci alle caratteristiche tecniche riportate dai Costruttori, a patto che si sia in grado di interpretarle correttamente.
Non è una novità difatti che, molto spesso, quanto riportato sulle schede tecniche non corrispondano alla realtà o, più precisamente, si può affermare che tra i produttori esistono modalità diverse di misurazione dei valori sopra riportati.
Ad esempio, per quanto riguarda la sensibilità di un sensore CCD, parametro difficilmente misurabile senza adeguati strumenti, avremo indicazioni diverse a seconda di dove andremo a misurare questo importante parametro.
Sarà un valore altissimo se indicheremo il dato rilevato direttamente sul sensore, diminuirà se la misura verrà effettuata sull’ottica, scendendo drasticamente se la valuteremo direttamente sulla scena.
Non tutti i produttori adottano la misurazione più reale, cioè quella effettuata direttamente sulla scena, indicando anche con quale apertura di diaframma stava lavorando l’ottica e con quale percentuale di luce riflessa è stata effettuata.
Anche il valore della risoluzione di una telecamera, altro parametro misurabile solo con opportuni strumenti, può riservare difficoltà di valutazione in quanto, qualche produttore, tende ad arrotondare per eccesso il dato reale.
Un metodo veloce per verificare se la risoluzione dichiarata nelle schede tecniche corrisponde al vero, si ottiene moltiplicando il numero di Pixel orizzontali del sensore CCD per 0,75. Questo valore è dato dal fatto che, nei CCD a trasferimento di linea, circa il 25-30% dei Pixel orizzontali disponibili sul CCD vengono mascherati ed impiegati per il trasferimento dell’informazione di interlinea (Zona Memoria) e solo il 70-75% servono realmente alla formazione del segnale video (Zona Immagine).
Un altro aspetto da considerare è il diaframma degli obiettivi.
Un buon costruttore indicherà non solo il valore di massima apertura (F minimo), utilissimo in condizione di scarsa luminosità per esaltare la sensibilità delle telecamere, ma dichiarerà anche il valore di minima apertura (F massimo), indispensabile in condizioni di elevata luminosità e/o controluce.

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