2026-08-09
Camera công nghiệp tương đương với tròng kính của mắt người. Không có tròng kính, mắt người không thể nhìn thấy bất kỳ vật thể nào; không có tròng kính, hình ảnh được xuất ra bởi máy ảnh là một vùng trắng rộng lớn mà không có hình ảnh rõ ràng. Điều này phù hợp với nguyên lý của camera gia đình và camera của chúng ta. Khi cơ bắp của mắt người không thể kéo căng tròng kính về vị trí bình thường, thường được gọi là cận thị, cảnh tượng trước mắt bạn sẽ bị mờ. Sự phối hợp giữa máy ảnh và ống kính cũng có hiện tượng tương tự. Khi hình ảnh trở nên không rõ ràng, bạn có thể điều chỉnh tiêu cự sau của máy ảnh và thay đổi khoảng cách giữa chip CCD và mặt phẳng tham chiếu của ống kính công nghiệp (tương đương với việc điều chỉnh vị trí của tròng kính mắt người) để làm cho hình ảnh bị mờ trở nên rõ ràng.
Có thể thấy, vai trò của ống kính trong hệ thống giám sát kín là rất quan trọng. Các kỹ sư thiết kế và nhân viên thi công phải thường xuyên làm việc với ống kính: các nhà thiết kế cần tính toán tiêu cự của ống kính dựa trên khoảng cách vật thể và kích thước hình ảnh, còn nhân viên thi công thường xuyên thực hiện gỡ lỗi tại chỗ, một phần trong đó là điều chỉnh ống kính về trạng thái tối ưu.
Tất cả các ống kính máy ảnh đều có ren. Có hai tiêu chuẩn công nghiệp cho việc lắp đặt ống kính máy ảnh CCD, đó là C mount và CS mount. Ren giống nhau, nhưng khoảng cách từ ống kính đến bề mặt nhạy sáng khác nhau.
C mount: Khoảng cách từ mặt phẳng tham chiếu lắp ống kính đến tiêu điểm là 17,526mm.
CS mount: C mount đặc biệt. Lúc này, miếng đệm ở mặt trước của máy ảnh nên được tháo ra trước khi lắp ống kính. Khoảng cách từ mặt phẳng tham chiếu lắp ống kính đến tiêu điểm là 12,5mm. Nếu bạn muốn lắp ống kính C mount vào máy ảnh CS mount, bạn cần lắp một vòng chuyển đổi dày 5mm.
Theo kích thước ống kính máy ảnh, ống kính có thể được chia thành các thông số kỹ thuật như 1 inch, 2/3 inch, 1/2 inch, 1/3 inch, 1/4 inch, 1/5 inch, v.v. Sau đây là bảng thông số kích thước chip đơn giản:
| Kích thước cảm biến CCD | Thông số ống kính |
|---|---|
| 1/2 inch | 1/2 inch |
| 1/3 inch | 1/3 inch |
| 1/4 inch | 1/4 inch |
Nếu kích thước ống kính lớn hơn kích thước bề mặt cảm biến CCD của máy ảnh, trường nhìn của hình ảnh sẽ nhỏ hơn trường nhìn của ống kính, tức là trường nhìn của ống kính không được tận dụng tốt; nếu kích thước ống kính nhỏ hơn kích thước bề mặt cảm biến CCD của máy ảnh, sẽ xảy ra "hiệu ứng đường hầm", tức là hình ảnh sẽ có một khung hình tròn màu đen, giống như chụp trong đường hầm. Camera giám sát thường nhỏ hơn, thậm chí nhỏ hơn 1/3 inch; camera công nghiệp lớn hơn một chút, thường dao động từ 1/2 inch đến 1 inch; phim máy ảnh 135 truyền thống lớn hơn chip nhạy sáng nói chung hiện nay, 36mm * 24mm (1,4 inch * 0,9 inch), đường chéo màn hình là 43mm (1,7 inch), tức là máy ảnh khổ trung 120 1,7 inch có ba kích thước bề mặt nhạy sáng: 45*60mm, 60*60mm và 90*60mm, có nghĩa là khung hình lớn hơn.
Chức năng chính của khẩu độ là kiểm soát lượng ánh sáng từ ống kính để đáp ứng độ chiếu sáng phù hợp cần thiết cho việc tạo ảnh. Khẩu độ càng lớn, độ chiếu sáng ảnh mục tiêu càng lớn, cường độ tín hiệu đầu ra của máy ảnh càng lớn và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu càng cao.
Có thể hiểu rằng khẩu độ rõ ràng càng lớn thì lượng ánh sáng đi qua càng nhiều; nhưng điều chúng ta quan tâm là lượng ánh sáng đến chip, và tiêu cự càng dài, nghĩa là chip càng xa tâm ống kính, và ánh sáng tương ứng càng yếu. Do đó, các thông số của kích thước khẩu độ tiêu chuẩn nên liên quan đến hai biến, khẩu độ và tiêu cự.
Hệ số khẩu độ, hay số F, là một thông số được sử dụng để đặc trưng cho kích thước của khẩu độ. Nó bằng tỷ lệ giữa tiêu cự ống kính f và khẩu độ rõ ràng D. Quang thông tỷ lệ nghịch với bình phương của giá trị F. Giá trị F càng nhỏ thì quang thông càng lớn. Quy tắc của giá trị F là giá trị sau lớn gấp √2 lần giá trị trước. Do đó, khi khẩu độ tăng lên một stop, lượng ánh sáng giảm đi 2 lần.
Các giá trị thường dùng là:
Nói chung, khẩu độ có thể được điều chỉnh, và có khẩu độ thủ công (manual iris) và khẩu độ tự động (autoiris).
Ống kính công nghiệp khẩu độ thủ công là ống kính công nghiệp đơn giản nhất và phù hợp để sử dụng trong điều kiện ánh sáng tương đối ổn định. Khẩu độ thủ công bao gồm nhiều tấm kim loại. Quang thông được điều chỉnh bằng một vòng trên đường kính ngoài của ống kính. Xoay vòng này để làm cho khẩu độ nhỏ hơn hoặc lớn hơn. Trong môi trường có điều kiện ánh sáng thay đổi lớn hoặc khi không dùng để giám sát mục tiêu cố định, nên sử dụng ống kính công nghiệp khẩu độ tự động. Ví dụ, ngoài trời hoặc ở những nơi thường xuyên bật tắt đèn chiếu sáng nhân tạo, chuyển động khẩu độ của ống kính khẩu độ tự động được điều khiển bởi động cơ, và động cơ được điều khiển bởi tín hiệu video của máy ảnh.
Có hai loại ống kính công nghiệp khẩu độ tự động:
Một loại là truyền tín hiệu video và nguồn điện từ máy ảnh đến ống kính để điều khiển khẩu độ trên ống kính. Bản thân ống kính chứa mạch khuếch đại để chuyển đổi tín hiệu biên độ video từ máy ảnh thành điều khiển động cơ khẩu độ, được gọi là loại điều khiển bằng video (VIDEO);
Loại còn lại sử dụng điện áp DC trên máy ảnh để điều khiển trực tiếp khẩu độ, được gọi là loại điều khiển DC (DC). Loại ống kính này chỉ chứa động cơ khẩu độ galvanômét và yêu cầu mạch khuếch đại trong máy ảnh.
Đối với các loại ống kính công nghiệp khẩu độ tự động khác nhau, thường có hai núm điều chỉnh. Một là điều chỉnh ALC (điều chỉnh đo sáng), có hai tùy chọn: đo sáng đỉnh và đo sáng trung bình theo điều kiện ánh sáng mục tiêu. Nói chung, mức đo sáng trung bình được sử dụng; một là điều chỉnh LEVEL (độ nhạy), có thể làm cho hình ảnh đầu ra sáng hơn hoặc tối hơn.
