Технические науки/4. Транспорт

Леонтьева Е.В., Матвеева М.Г., Ваганов Е.Е.

Омский государственный технический университет, Россия 

Объектив фотокамеры в системе измерения скорости движения транспортных средств

Безусловно, важнейшим из элементов фоторадара является цифровая фотокамера, наличие которой необходимо для качественного фотоснимка. Важно понимать, что фотография в цифровой камере - это результат сложного взаимодействия многих частей. Ни один компонент сам по себе не может получить качественное изображение, и в то же время любой затор может полностью прервать процесс съемки или негативно сказаться на качестве снимка.

Существует обширная классификация цифровых фотоаппаратов, каждый из которых предназначен для выполнения различного рода задач. Так, например, цифровые фотоаппараты специального назначения – компактные фотоаппараты, изготавливаемые для выполнения определенных функций в конкретных условиях. Как правило, такие камеры не имеют внешних органов управления, поскольку все настройки устанавливаются производителем исходя из запросов заказчика.

Именно цифровые фотоаппараты специального назначения используются в фоторадарах и включает в себя следующие основные узлы: объектив, светочувствительное устройство и память.

Рассмотрим один из основных узлов цифрового фотоаппарата – это объектив. Объектив является важнейшим фотографическим инструментом, от которого зависит точность реализации поставленной задачи, комфортность работы и широта возможностей применения техники. Объектив фотоаппарата является главной частью фотокамеры и представляет собой собирающую лучи оптическую систему, предназначенную для получения действительного оптического изображения предметов окружающего мира. Оптическая система представлена в виде одной или нескольких линз (в т.ч. линзовых компонентов – склеенных между собой линз), а иногда и зеркал, заключенных в общей оправе.

Современные объективы фотоаппарата состоят из нескольких линз, изготовленных из различных сортов оптического стекла и соединенных между собой с помощью металлической оправы. При этом качество фотоснимков, а также разрешающая способность объектива и четкость создаваемого им оптического изображения в значительной степени зависит не от количества линз, а от их качества. В настоящее время достаточно большое внимания разработчиков приковано к линзам. Продолжается их совершенствование по направлениям увеличения количества пропускаемого света, улучшения цветопередачи, углового разрешения и фокусировки.

Помимо линз в объективе есть и диафрагма, от которой тоже зависит очень многое. Диафрагма — это такое устройство, которое помогает изменить количество световых лучей, проходящих через объектив фотоаппарата. К тому же именно диафрагма регулирует яркость изображения. Если говорить примитивным языком, диафрагма имеет форму лепестков, которые при помощи специального кольца могут одновременно поворачиваться, перекрывая друг друга. Таким образом, оставшееся в центре свободное пространство изменяется от максимального до минимального, тем самым регулируя поток света. При полностью открытой диафрагме лепестки формируют круглое отверстие, при частично закрытой — многоугольник, близкий к кругу [1].

Объективы фотоаппарата различаются не только по качеству, но и по сложности: в самых простых фотоаппаратах объективы состоят из 1-3 линз, в фотоаппаратах высокого класса число линз в одном объективе может доходить до 10-14. В зависимости от типа и назначения объективы фотоаппарата различаются между собой по следующим параметрам:

1. светосила объектива, характеризующая яркость создаваемого объективом оптического изображения;

2. фокусное расстояние объектива, определяющее масштаб изображения;

3. угол изображения, характеризующий совместно с фокусным расстоянием размер создаваемого объективом изображения.

Основная характеристика объектива фотоаппарата – фокусное расстояние, в зависимости от которого объективы делятся на две большие группы: дискретные (имеют только одно фокусное расстояние, например, 24 мм, 50 мм, 200 мм и т.д.) и вариообъективы, в просторечии «зумы» (имеют диапазон фокусных расстояний: 28- 70 мм, 70- 200 мм, 28- 300 мм). Преимущество дискретных объективов в малом весе и компактности, в большей светосиле, в более высоком качестве картинки при прочих равных условиях. Преимущество трансфокаторов – универсальность - один «зум» способен заменить несколько дискретных объективов - и оперативность, с которой возможна быстрая смена угла съемки [2].

Поскольку фоторадар – стационарная система, - использование вариообъективов нецелесообразно. Во-первых, это усложняет конструкцию, что ведет к увеличению стоимости объектива; во-вторых, вариообъектив – инерционная система, следовательно, не гарантирована точная настройка при различных ситуациях; в-третьих, использование вариообъектива ведет к снижению надежности системы, поскольку сам объектив и электромотор, производящий фокусировку, сильнее подвержены механическому износу, нежели дискретный («фикс») объектив.

Величина угла изображения объектива фотоаппарата определяет его назначение. Можно выделить пять областей, соответствующие типам объектива с различным углом поля зрения: cверхширокоугольный, широкоугольный, нормальный, длиннофокусный и сверхдлиннофокусный объектив.

Для фоторадаров оптимальным является использование длиннофокусных и сверхдлиннофокусных объективов, поскольку, во-первых, данные типы объективов не искажают перспективу кадра, во-вторых, дают возможность снимать удаленные объекты. Необходимое фокусное расстояние объектива высчитывается исходя из высоты подвеса, угла наклона камеры относительно дороги и максимальной дальности работы системы.

И наконец, светосила – способность объектива пропускать свет с минимальными потерями внутри себя. При прохождении света через объектив некоторое его количество теряется, в ходе поглощения и отражения в линзах, т. к. абсолютно прозрачного стекла не существует, и еще свет дополнительно ослабевает при прохождении большого фокусного расстояния внутри объектива из-за рассеивания, т. е., при большем оптическом увеличении фотография будет становиться несколько темнее [3].

Светосила имеет большое значение, как характеристика объектива, т.к. чем больше света пропускает объектив – тем более освещенной будет матрица и тем меньшее значение можно задать таким параметрам как выдержка и чувствительность. Светосила объектива напрямую зависит от того как настроена диафрагма фотоаппарата. Стоит также отметить, что при максимально открытой диафрагме и минимальном фокусном расстоянии – объектив будет пропускать максимум света. Подводя итог, можно сказать, что чем больше светосила объектива, тем лучше, потому уменьшить можно с помощью диафрагмы, а вот сделать больше никак.

Литература:

1. С.В. Кулагин. Диафрагма объектива // Фотокинотехника: Энциклопедия / Под ред. Е.А. Иофиса. — М.: Советская энциклопедия, 1981 – С. 78.

2. Сайт «Объектив цифрового фотоаппарата» / http://www.widefoto.ru

3. Сайт «Фото букварь» / http://www.fotoprimer.ru