Время на чтение материала: ~ 5 минут
Содержание статьи:
1. Почему возникают вопросы совместимости
2. В чём заключается проблема несовместимости
3. Принцип формирования изображения объективом
4. Наводка на резкость и главная формула линзы
5. Почему одинаковые объективы могут давать разную резкость
6. Главное различие стандартов C-mount и CS-mount
7. Совместимость через C/CS-адаптер
8. Рабочий отрезок и рабочее расстояние
9. Итоги и практические рекомендации
Почему возникают вопросы совместимости
Мы выделили эти два стандарта из общей линейки в отдельную тему, потому что именно с ними возникают вопросы о практическом применении.
Ключевая особенность этих стандартов — полная идентичность посадочной резьбы: диаметр 25,4 мм (1 дюйм), шаг 0,75 мм. Из-за этого объектив одного стандарта физически совместимо устанавливается на крепление другого. Это и создаёт основную путаницу.
Для сравнения: объективы S-mount и TFL несовместимы с другими стандартами на уровне физической установки — их просто нельзя поставить на посадочное место иного типа.
Первоначально на рынке был стандарт C-mount, пришедший ещё с рынка киноаппаратуры. Объективы CS-mount появились позже специально для видеокамер, причём этого же стандарта.
<pКаких-то потребительски значимых причин появления второго стандарта искать не стоит. Они носят исключительно маркетинговый характер — защита рыночных интересов.
Отдельно стоит прояснить терминологию. Перевод самого значения «mount» как «крепление» не совсем корректен. Понятие «крепление» — чисто механическое. Если надёжно зафиксировано, значит, закреплено. Объектив можно закрепить, но это ещё не значит, что камера будет показывать.
В дословном переводе «mount» в значении глагола переводится как «устанавливать», а в значении существительного — как «оправа».
Поэтому предлагаем пользоваться термином «стандарт».
В чём заключается проблема несовместимости
Потребитель вворачивает объектив в видеокамеру, видит идеальное совпадение установочной резьбы посадочному месту, объектив надёжно закреплён в корпусе видеокамеры, а… настроить на резкость не получается.
Первая мысль — неисправность камеры или объектива. Первые действия — поиск виновного: производитель или поставщик.
На самом деле причина — несоответствие стандартов посадочного места камеры и объектива: одно из них C, другое CS.
Имеет смысл разобраться и понять, чтобы в дальнейшем не совершать ошибок.
Принцип формирования изображения объективом
Итак, есть некий объект наблюдения — АВ (рис. 1). Объектив камеры работает как идеальная линза, и, значит, луч, параллельный оптической оси, после преломления проходит через фокус объектива, а луч, проходящий через оптический центр, не претерпевает никаких искажений.
На пересечении этих лучей получаем проекцию точки. А1В1 — отображение объекта АВ, создаваемое объективом.
Если объект находится в бесконечности, он отображается в фокальной плоскости объектива (проходящей через точку фокуса перпендикулярно оптической оси).
Если объект находится на удалении 2f от оптического центра, на таком же расстоянии будет находиться плоскость отображения, а сам объект будет проецироваться в натуральную величину.
В видеонаблюдении в большинстве случаев объект находится на расстоянии >2f, а плоскость отображения располагается на удалении от оптического центра между f и 2f.
Можно провести простейшие построения и убедиться в справедливости вышеизложенного.
Наводка на резкость и главная формула линзы
Суть наводки объектива на резкость состоит в размещении матрицы точно в плоскости отображения.
Минимальное расстояние от оптического центра до плоскости отображения соответствует фокусному расстоянию — для объектов, находящихся в бесконечности.
По мере приближения объекта плоскость его отображения будет отдаляться от оптического центра. Чтобы матрица видеокамеры находилась в плоскости отображения, с уменьшением расстояния до объекта сам объектив необходимо отодвигать от матрицы.
Зависимость между расстоянием от оптического центра до самого объекта, его проекции объективом и фокусным расстоянием самого объектива определяется так называемой главной формулой линзы.
Если есть расстояние до объекта — d1, есть фокусное расстояние конкретного объектива — f, необходимо расположить матрицу на удалении от оптического центра — d2, определённом по главной формуле, и изображение будет резким.
Почему одинаковые объективы могут давать разную резкость
А если в реальности резкости добиться не удаётся, потребитель зачастую не может найти этому объяснения.
И если один объектив с точно таким же фокусным расстоянием обеспечивает чёткое изображение, а другой в принципе не настраивается на резкость, то однозначно делается вывод о неисправности объектива, поскольку для одного и того же фокусного расстояния при одном и том же удалении объекта расстояние d2 до плоскости отображения тоже должно быть одинаковым.
И формула линзы остаётся справедливой, и расстояние d2 для одного и того же объекта сохраняется неизменным.
Всё дело в расположении оптического центра.
Да, объектив работает как идеальная линза. На самом деле он представляет собой не единичную линзу (есть и такие объективы, но не в стандарте C или CS, а только в стандарте S-mount), а оптическую систему, состоящую из нескольких линз (для уменьшения аберраций, снижения искажений, неравномерности разрешения от центра к периферии и т. п.).
Количество линз в объективе, их взаимное расположение и характеристики и определят местонахождение оптического центра объектива — той точки, проходя через которую, световые лучи не испытывают преломления.
Главное различие стандартов C-mount и CS-mount
Вся суть изменения стандарта с C на CS фактически сводится к смещению оптического центра на 5 мм по оптической оси (рис. 2).
Для стандарта CS-mount оптический центр находится на 5 мм дальше от плоскости крепления объектива к камере, чем для стандарта C-mount.
На рисунке условно представлены два объектива одного и того же фокусного расстояния с камерами, но разных стандартов.
Для одного и того же объекта наблюдения одинаковыми будут и расстояния от оптического центра до проекции объекта — d2. В плоскости проекции должна располагаться матрица видеокамеры, чтобы получить на ней резкое изображение.
Из рисунка видно, что плоскость расположения матрицы для камеры с объективом стандарта C-mount находится на 5 мм дальше от плоскости крепления объектива, чем для стандарта CS-mount.
Вот почему одинаковые по фокусному расстоянию и посадочному размеру объективы, установленные на камеру не своего стандарта, не способны обеспечить резкое изображение — матрица оказывается смещённой относительно плоскости проекции на 5 мм в ту или иную сторону.
Совместимость через C/CS-адаптер
Но не всё так безнадёжно.
Как видно из рис. 2, если физически отодвинуть объектив C-mount от плоскости крепления к камере на 5 мм, оптический центр О1 займёт на оптической оси положение оптического центра О2 для стандарта CS-mount, и тогда плоскость проекции объекта совпадёт с плоскостью расположения матрицы для камеры стандарта CS.
То есть в таком «отодвинутом» на 5 мм положении объектив C-mount совместим с камерами CS-mount.
Для того чтобы гарантированно отодвинуть объектив именно на 5 мм и зафиксировать его на камере, существуют так называемые C/CS-адаптеры — фактически удлинительное кольцо с наружной резьбой для крепления к камере и внутренней для крепления к объективу дюймового диаметра и шагом 0,75 мм.
Толщина кольца между наружной и внутренней резьбой составляет 5 мм.
А вот для применения объектива CS-mount с камерой C-mount надо, напротив, каким-то образом переместить оптический центр на 5 мм ближе к камере, чтобы плоскость проекции совпала с плоскостью расположения матрицы для камеры C-mount.
Никаких готовых корректных решений этого вопроса не существует.
Таблица совместимости объективов C-mount и CS-mount с видеокамерами
| Стандарт объектива | Стандарт камеры | Совместимость | Условия установки |
| C-mount | C-mount | Полная | Непосредственная установка |
| C-mount | CS-mount | Полная при использовании адаптера | Необходим C/CS-адаптер толщиной 5 мм |
| CS-mount | CS-mount | Полная | Непосредственная установка |
| CS-mount | C-mount | Несовместимы | Для корректной работы требуется изменить рабочее расстояние камеры; стандартного адаптера для этого нет |
Важно! Резьба у стандартов C-mount и CS-mount одинаковая — диаметр 25,4 мм (1 дюйм), шаг 0,75 мм. Поэтому объектив физически можно вкрутить в камеру даже при несовпадении стандартов. Однако это не гарантирует возможности навести изображение на резкость.
Для установки объектива C-mount на камеру CS-mount применяется специальный адаптер, который увеличивает расстояние между плоскостью крепления объектива и камерой на 5 мм.
При выборе оборудования необходимо проверять соответствие стандартов объектива и камеры, а не только диаметр и шаг резьбы.
Рабочий отрезок и рабочее расстояние
Нередко различия стандартов C и CS-mount оценивают по разнице рабочих отрезков объективов.
Рабочий отрезок — это расстояние от плоскости крепления объектива к камере до его фокальной плоскости.
Чтобы объектив был совместим с камерой, последняя должна иметь такое же рабочее расстояние — расстояние от плоскости крепления объектива до матрицы.
Рабочий отрезок (рабочее расстояние) для стандарта C-mount составляет 17,526 мм, для CS-mount — 12,5 мм. Разница составляет как раз 5 мм — величина смещения оптического центра.
Однако эти понятия для потребителя малоинформативны. Измерить самостоятельно ни рабочий отрезок, ни рабочее расстояние и сопоставить их пользователь не сможет.
Этот параметр — для производителя, который обязан его соблюсти, чтобы продукция соответствовала стандарту.
Можно попытаться отыскать данные в технической документации. А если их там нет? Или нет самой документации?
Зато есть сам стандарт, который, как правило, нанесён на самом объективе и камере. А соответствие стандартов — это гарантия совместимости.
Итоги и практические рекомендации
Подводя итог.
Соответствие стандартов C и CS-mount для камеры и объектива гарантирует их полную совместимость как по креплению, так и по обеспечению наводки на резкость во всём возможном диапазоне расстояний до объекта — от минимального до бесконечности.
Объективы стандарта C-mount могут быть установлены на камеры стандарта CS только через C/CS-адаптер.
Объективы CS-mount могут применяться только с камерами этого же стандарта.
А в целом видеокамера с объективом представляет собой единую оптико-электронную систему, обладающую определённым функционалом для выполнения конкретных задач.
И всегда резонно запрашивать у поставщика оборудования даже не технические параметры, а ставить конечные задачи, которые должны решаться его применением.
Сопоставлять параметры с конечными потребительскими свойствами — это миссия исключительно добросовестного поставщика.