CCTV camera용 렌즈 선택

01. 서론

CCTV CAMERA를 유효하게 활용하기 위해서는 카메라의 전자 기술적 지식을 갖는 것도 중요하지만 의외로 소외되고 있는 것이 렌즈에 대한 광학적 지식이다. 모니터에 목적하는 피사체를 만족하는 크기로 명료하고 선명한 영상을 표시하기 위해서는 렌즈의 선택이 중요하다. 이 선택이 잘못 되면 고성능 카메라도 그 성능을 충분히 발휘 할 수 없다. 렌즈는 TV영상의 화질을 결정하는 중요한 요소의 하나이다. 따라서 렌즈의 기본적 성격 및 제품사양을 이해하는 것은 CCTV를 사용하는 업무에 있어 필수 불가결한 것이라고 생각되어 렌즈의 기본적 성격 및 CCTV CAMERA에 사용되는 렌즈의 구체적 종류와 사용법을 서술한다. 먼저 렌즈란 어떠한 기본적인 성격을 가지고 있는가? 화질에 영향을 미치는 성격은 무엇인가를 서술하고 현재의 제품종류 및 그 사용방법을 서술한다.

02. 렌즈의 성격

1) 모든 렌즈에 공통하는 물리적 특성

▶ 상의 구성

렌즈의 두께가 매우 얇은 렌즈를 박막렌즈라고 하며 실존하는 렌즈는 아니지만 원리를 설명하는 경우에 사용된다. 실제로는 모든 렌즈는 복수의 렌즈로 구성된다. 그림1에 나타낸 것과 같이 렌즈를 통하면 피사체는 결상면(CCTV CAMERA의 CCD촬상면)에서는 실제와 반전된다.

그림.1 상의 구성

▶ 초점거리

또 한가지 중요한 요소는 초점거리이다. 무한대로부터 입사하는 빛, 예를 들면 태양광은 렌즈에 평행으로 입사한다. 이 평행광선이 렌즈를 거쳐 광축상에서 교차하는 점과 렌즈중심과의 거리를 초점거리(f)라고 한다. 실제 복합렌즈의 초점거리는 더욱 복잡하지만 원리를 이해하기 위해서 그림2에 나타낸 박막렌즈로 초점거리의 정의를 나타낸다. 망원렌즈의 초점거리는 길고 광각렌즈의 초점거리는 짧은 점을 숙지해 둔다.

그림2 초점거리

 

 

▶ 밝기 (F값)

렌즈는 빛을 집광하는 것을 목적으로 하기 때문에 빛을 얼마나 유효하게 집광할 수 있는가를 정의한 것으로 F number(F값) 이 있다. 렌즈의 F값은 조리개를 개방으로 했을 때의 렌즈의 밝기로 렌즈의 초점거리를 f, 그 유효구경을 D라고 할 때 F = f / D ( 초점거리 / 유효구경 ) 로 정의된다. 조리개의 한STEP은 밝기로 2배씩 광량이 변화한다. 영상의 화질을 좌우하는 중요한 요소의 하나이지만 통상 대부분 AUTO IRIS 렌즈를 사용하기 때문에 조리개의 광학적 성격을 몰라도 CCTV CAMERA를 사용 할 수 있지만 문제가 발생한 경우는 그 원리를 이해하고 있지 않으면 적절한 처리가 불가능하다. 사진 카메라의 렌즈 혹은 CCTV카메라용 렌즈에는 F값이 각인되어 있는 것을 알고 있다면 우선 일차 시험 합격이다. F값 시리즈를 그림3.에 나타낸다.

그림3 렌즈의 밝기와 F값의 관계

 

 

 

그림3.에서 나타낸 것과 같이 F값의 한 단계는 2배 변화한다, 수치가 많은 쪽이 어두워진다. F:1.4인 LENS를 장착하는 카메라는 F:2 렌즈를 장착하는 카메라의 절반의 밝기(조도)로 같은 화질의 영상을 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 여기서 시판되는 AUTO IRIS LENS의 사양에서 F값에 대한 주의를 서술한다. 렌즈의 사양에 「구경비」F:1.4～64, F1.4～360, F1.4～1200 으로 기술되어 있는데 이3가지 사양을 선택하는 기준은 다음과 같다. 피사체의 콘트라스트 범위의 기준은 실내에서 2000룩스에서 20룩스로 약 100배, 옥외에서는 맑은 날 100,000룩스에서 해질녘의 10룩스로 약 10,000배이다. 따라서 AUTO IRIS LENS는 실내에서는 조도를 약100배, 옥외에서는 약10,000배 자동적으로 변화할 수 있어야 한다.(카메라의 자동이득제어 없이) F:64는 F1.4에 대하여 조도는 1/2000로 빛을 2000배 제어 할 수 있기 때문에 실내에 대해서는 충분히 제어 할 수 있지만 옥외에서는 제어범위가 부족한 것을 알 수 있다. F:360은 약60,000배 제어 할 수 있기 때문에 옥외에서는 F:360을 사용하는 것이 필요하다. F:1200은 약 100만배로 암시카메라에 사용한다. 이외에 카메라 자체도 AGC(자동이득 제어기능)으로 약20배 가까이 제어 할 수 있지만 우선 렌즈에서 충분한 제어범위를 취해두는 것이 현명하다. 실내용으로는 F:1.4～64, 옥외용에는 F1.4～360, 암시카메라에는 F:1.4～1,200렌즈를 사용하도록 한다. 이상 3종외에 조리개를 완전히 CLOSE하는 렌즈도 있다.

▶ 초점심도

렌즈에는 초점(포커스)조정이 있어 목적하는 피사체에 초점을 맞추는데 사용한다는 것은 주지의 사실이지만 조리개를 깊게 하면(조리개 수치가 높은 쪽) 초점은 초점을 맞춘 피사체 뿐 아니라 그 전후범위도 초점이 맞는 것을 사진 카메라로 경험했으리라 생각된다. 초점심도라는 것은 조리개를 깊게 하는 것에 비례해서 깊어진다. 밝은 피사체를 촬상할 때에는 조리개를 조이는 것이 가능하기 때문에 초점심도가 깊은 촬상이 가능하다. 전자셔터를 사용하면 밝은 피사체라도 렌즈의 조리개는 일정하고 전자셔터가 밝기(감도)를 조정하기 때문에 초점심도는 깊어지지 않지만 Auto Iris렌즈를 사용하면 조리개가 깊어져서 초점심도도 깊게된다. 전자셔터는 초점심도에 변화가 없고 AUTO IRIS LENS는 밝은 피사체일수록 초점심도가 깊은(가까이 에서 멀리까지 초점이 맞는) 영상을 표시 할 수 있다.

▶ 플랜지백, 백포커스, 메카니컬백

그림4 플랜지백

 

 

플랜지백: 카메라렌즈 부착면에서 화상면(CCD촬상면)까지의 거리로 모든 렌즈는 용도에 따라 규격으 로 규정되어 있다. CTV카메라용 렌즈는 C 와 CS마운트 2종류가 있습니다. 자세한 것은 뒤에 이야기하겠지만 이규격을 모르고 렌즈를  잘못 사용하면 영상을 얻을 수가 없습니다. 백포커스: 렌즈 최후부의 렌즈 끝면에서 CCD 화상면 까지의 거리로 렌즈를 부착할 때 카메라 내부의 부품과 부딪히지 않는지 판단하는 기준이다. 메카니컬백: 렌즈 최후부에서 CCD화상면까지의 거리로 렌즈를 부착할 때 카메라 내부의 부품과 서로 부딪히지 않는지 판단하는 기준이다.

▶ 분광특성

빛에는 알다시피 자외선 가시광선 적외선이 있고 통상적인 렌즈의 소재는 유리로 가시광선용이다. 유리는 자외선 및 적외선은 투과하지 않기 때문에 유리렌즈는 가시광선에만 사용할 수 있다. 통상적으로 렌즈의 핀트는 가시광에 대해 적합하도록 설계되어 있기 때문에 가시광에서 핀트를 맞춘 경우 근적외광으로 조명하면 핀트는 맞지 않지만 다시 조정하면 핀트는 맞는다. 근적외광에도 대응하는 렌즈도 시판되고 있어 이 특수렌즈를 사용하면 핀트가 어긋나는 일은 없다. 이상은 렌즈의 기본적인 물리적 성격이지만 이어서 설계, 제조에 의해 렌즈의 성능 및 CCTV카메라영상의 화질에 영향을 미치는 요소에 대해서 서술한다.

2) 렌즈의 성능 및 CCTV카메라 영상의 화질에 관계하는 요소

▶ 수차

화질을 좌우하는 중요한 요소이지만 통상의 CCTV카메라용 렌즈는 특수카메라를 제외한 통상의 카메라에 대해서는 실용상 지장이 없을 정도로 수차는 보정되어 있기 때문에 사용시 수차에 대해 주의할 필요는 없지만 상식으로서 알아둘 필요가 있다. 수차에는 구면수차, 코마수차, 비점수차, 상면만곡, 색수차가 있다. 최근 F치가 밝은 예를 들면 F : 0.8의 비구면렌즈가 시판되고 있다. 비구면렌즈는 렌즈 테두리까지 사용가능하기 때문에 종래의 구면렌즈보다 F치는 작고 훨씬 밝아졌다.

▶ 촬상면 면적

렌즈를 설계할 때 어느 정도의 촬상면 면적을 필요로 하는가를 결정한다. 촬상면 면적은 클수록 고정밀 렌즈의 설계가 어렵게 되는데 반면 너무 작아도 또한 곤란하게 된다.CCD촬상면 면적에 적합한 렌즈를 사용하지 않으면 주변부의 화상이 결여되거나 현저하게 어두워진다. 반드시 CCD촬상면의 크기에 맞는 렌즈를 사용하지 않으면 안 된다.

▶ 주변광량

화상의 밝기(조도)는 주변부로 감에 따라 감소한다. 그 관계는 cos각의 4제곱에 비례하는 법칙에 의한다. CCTV카메라를 감시용으로 사용하는 경우에는 그다지 신경 쓸 필요는 없는 사항이지만 화상처리에 사용하는 경우에는 주변광량의 저하는 소프트웨어 혹은 하드웨어에서 보정할 필요가 있다. 이 보정을 가능한 한 피하기 위해서는 CCD 촬상면 면적에 대응하는 렌즈보다 더욱 큰 화상면 면적에 대응하는 렌즈의 중심부를 사용하는 것이다.

▶ 후레아

여러 매의 렌즈 구성 시 렌즈를 통과한 빛이 서로 렌즈사이 및 렌즈 틀 내부에서 일부 반사를 거듭해서 화상에 베일을 친 것과 같은 명암이 없는 화상을 발생시키는 현상을 후레아 라고 부르며 질이 낮은 시판 렌즈에서 나타나는 현상이다. 후레아를 방지하기 위해 렌즈면에 반사방지 코팅을 하고 경틀 안쪽에 검게 무광도장을 하는 등의 처리가 있어야 한다. 이와 같은 처리를 하고 있지 않은 저가의 렌즈에는 주의를 요한다.

▶ 코팅

유리는 빛이 입사할 때마다 표면에서 약5% 반사하는 손실이 있기 때문에 렌즈 매 수가 많을수록 빛의 감쇠가 증가하기 때문에 렌즈표면에 반사를 방지하는 물질을 빛의 파장의 1/4 두께로 진공증착(코팅)한다. 이 밖에 빛의 파장에 의한 반사의 차이를 보정하고 알맞게 색재현 할 수 있게 코팅을 했는지 그렇지 않은지로 렌즈의 품질이 달라진다.

▶ 해상력(해상도)

해상력은 얼마나 세밀한 화상을 표현할 수 있는지의 기준으로 CCTV카메라 화질의 감도를 좌우하는 중요한 요소이다. 렌즈의 해상력은 결상면에서 1mm 간격으로 흑백의 세로선을 한 조로 했을 때 몇 조로 분리해서 보이는가? 로 정의하고 있는 데 TV의 해상력은 모니터 화면의 세로 폭을 수평으로 하여 그 안에 흑백선을 2줄로 세어서 몇 줄로 분리하여 보이는가로 정의한다. 렌즈의 해상력은 일반적으로 렌즈메이커는 카달로그 혹은 사양서에 공표하지 않지만 CCTV카메라의 촬상소자인 CCD고체촬상소자에 적합하도록 대응시키고 있기 때문에 특별한 사용목적 이외는 주의할 필요가 없다고 말할 수 있지만 최근과 같이 CCTV촬상소자의 규격이1/3“,1/4”로 소형화가 진행되면 렌즈의 해상력의 여유가 없어져 가기 때문에 주의도 필요하다. 예를 들면 1/4“, 38만화소 CCD의 한 화소의 크기는 약5.6㎛이기 때문에 렌즈의 해상력은 1mm당 약 200 line이 되어 꽤 빠듯한 사양이 되는데 이론 계산상의 수치이고 실제는 수평TV해상도380line으로 할 때 렌즈가 필요로 하는 해상도는 약100line이 된다.

03. 구조에 의한 렌즈의 종류

TV카메라에 사용되기까지 렌즈의 주된 용도는 영화촬영기와 사진기였다. 이때 렌즈의 구조는 모두 수동조리개, 수동포커스 방식이다. 줌렌즈도 TV카메라에 널리 이용되기까지는 모두 수동조정이었다. TV카메라의 보급에 동반하여 렌즈조정의 원격제어가 필요하게 됨에 따라 모터로 아이리스, 포커스, 줌을 제어하는 전동방식이 개발되어 현재의 주류가 되고있다. 그 후 더욱 진화하여 회전 엔코더와 서보증폭기를 사용하는 프리셑 방식이 보급되어 왔다. 자동화의 추세에 따라 조리개, 포카스도 CCTV카메라와 시스템화 한 AUTO IRIS , AUTO FOCUS가 보급되어왔다. 또 한가지의 변화는 줌렌즈에 카메라를 일체화한 일체형 카메라가개발되어 시판되고 있다. 렌즈자체의 변화로서는 1～4mm의 구멍만 있으면 촬상할 수 있는 핀홀렌즈가 있어 편의점이나 슈퍼등의 금전출납상황의 은폐촬상에 이용되고 있다. 사용목적에 따라 렌즈는 여러 가지 다른 구조를 가지고 있다. 각종 기능별 종류를 표3.1에 나타내고 각각의 용어의 의미를 서술하였다.

고정(단초점) : 단일초점거리를 가진 렌즈 수동조리개 : 수동으로 조리개(입사광량의 제어)를 제어하는 방식 수동포커스 : 수동으로 포커스를 조정하는 방식 핀홀 : 1～4㎜ 정도의 작은 구멍을 통하여 촬상할 수 있는 렌즈로 스트레이트 형상과 직각 으로 굽은 형상이 있다. 직각형은 특수한 프리즘등의 광학계를 사용하지 않는 한 영상은 상하 혹은 좌우가 반전한다는 것을 유의해서 사용해야한다. AUTO IRIS LENS : CCTV카메라로부터 영상신호를 받아 그 진폭의 대소에 따라 자동적 으로 조리개를 제어하고 영상신호 출력을 일정하게 제어하는 구조로 단초점렌즈에 있어 IRIS의 기계적 구조는 갈바노미터 방식과 링서보미터 방식이 있고 제어방식에는 DC IRIS와VIDEO IRIS방식이 있다. 전동IRIS : 모터로 조리개를 제어하는 방식 전동포커스 : 모터로 포커스를 제어하는 방식 줌렌즈 : 초점거리의 가변이 가능하고 하나의 렌즈로 화상의 확대율을 선택할 수 있는 렌즈 로 줌비(확대율)은 6, 10, 16, 20배 등이 있다. 줌렌즈의 특징은 줌 비율을 바꿔도 백포커스가 맞으면 초점은 이동하지 않는 것으로 배율렌즈(가변렌즈)와 같이 배율 을 바꿀 때마다 포커스를 재조정 해야하는 렌즈와는 틀리다. 전동 줌 : 모터로 줌비를 제어하는 방식. 프리셑 포커스 : 포커스모터에 회전 엔코더(포텐셔미터)를 장비하고 회전의 위치정보를 서 보증폭기에 피드백해서 미리 설정된 조건에 고속으로 추적하는 방식. 프리셑 줌 : 포커스와 같이 줌비를 프리셑 할 수 있는 방식 AUTO FOCUS : CCTV카메라와 시스템화하여 거의 화상의 중심부에 자동적으로 초점을 맞추는 방식. AUTO FOCUS렌즈는 자체적으로AUTO FOCUS기능을 갖고 통상 적인 CCTV카메라의 교환렌즈로서 사용할 수 있는 방식과 CCTV카메라와 일체화 되어 분리 할 수 없는 방식의 2방식이 있다. 가변렌즈(VARI-FOCAL LENS) : 초점거리를 통상 2～3배 가변 할 수 있고 초점거리를 변경할 때마다 포커스를 재조정할 필요가 있는 렌즈. 필요한 화각을 얻기 위해서 고정렌즈를 번갈아 교환해야하는 수고를 더는 목적으로 사용된다.

고정(단초점)렌즈 ①수동조리개/수동포커스 ②자동조리개/수동포커스 핀홀고정(단초점)렌즈 ③수동조리개/수동포커스 ④자동조리개/수동포커스 줌렌즈 ⑤수동(조리개/포커스/줌) ⑥자동조리개/수동포커스/수동 줌 ⑦자동조리개/전동포커스/전동 줌 ⑧전동조리개/전동포커스/전동 줌 ⑨자동조리개/프리셑 포커스/프리셑 줌 ⑩자동조리개/AUTO FOCUS/프리셑 줌 가변렌즈 ⑪수동조리개/수동포커스/수동VARI-FOCAL ⑫자동조리개/수동포커스/수동VARI-FOCAL

04.CCD 촬상규격과 부착 MOUNT에 의한 렌즈의 종류

렌즈는 촬상면의 크기에 적합하도록 설계되어 있기 때문에 CCD촬상소자의 규격, 그 밖에 CCD카메라에 부착하는 나사 및 플랜지백에 대응하는 마운트의 규격이 있다.CCD촬상면의 규격에 대해서 어떠한 사양의 렌즈 및 마운트를 사용해야하는가를 표1에 나타낸다. 표1에 나타낸 것과 같이 마운트는 C및CS 2종류가 있고 주의할 점은 부착나사는 양측 모두 같지만 플랜지백이 다르기 때문에 틀리게 사용하면 영상이 나오지 않게 된다. 따라서 사용하는 렌즈는 C마운트인지, CS마운트인지, 확인하고 카메라가 지정하는 마운트와 일치하는지 확인해야한다. C및CS마운트의 규격을 표2에 나타낸다. C마운트용 카메라에 CS마운트 렌즈는 적용이 불가능하지만 CS마운트용 카메라에는 아답터링을 이용해서 C마운트 렌즈를 사용할 수 있다.대부분의 카메라는 2가지 마운트를 모두 사용할 수 있지만 카메라에 따라서는 한가지 마운트로 지정되어 있는 경우가 있기 때문에 주의해야 한다.양측 겸용 카메라는 CS마운트인 카메라에 아답터링을 부착해서 C마운트로 하는 방식과 카메라 내부의 CCD소자를 기계적으로 전후로 이동해서 C 및 CS마운트로 하는 2가지 방식이 있다.

표1 적합렌즈의 사양

CCD촬상면 규격 적합렌즈 렌즈의 마운트 1＂ 1˝ 1＂ : C마운트 2/3＂ 1˝, 2/3˝ 2/3＂: C마운트 1/2＂ 1˝, 2/3˝, 1/2˝ 1/2＂: C 혹은 CS 1/3＂ 1˝, 2/3˝, 1/2˝, 1/3˝ 1/3＂: CS마운트 1/4＂ 1˝,2/3˝,1/2˝,1/3˝,1/4˝ 1/4＂: CS마운트

표2 마운트의 규격

C마운트 CS마운트 플랜지백 17.526㎜ 12.5㎜ 부착나사 지름 CUI 야마 32 CUI 야마 32

05.촬상거리 , 렌즈초점거리와 모니터상의 크기의 관계

CCD카메라에서 일정한 거리에서 피사체를 촬상하는 경우 모니터에 필요한 크기로 피사체를 표시할 필요가 있다. 이 때 어떤 초점거리의 렌즈를 선택하면 좋은지를 결정하기 위해서 검토해야하는 사항을 서술한다. 관계하는 항목은 CCD촬상면의 크기,렌즈의 초점거리,촬상거리(카메라와 피사체 사이의 거리) 등이다. 이 관계를 이해하면 카메라의 설치거리 및 촬상하고 싶은 피사체의 모니터면의 크기를 얻을 수 있는 렌즈의 초점거리를 실제로 설치하기 전에 계산에 의해 구할 수 있다. 일정 거리에 있는 피사체를 카메라로 촬상할 때 모니터면 상의 화상의 크기는 CCD촬상면의크기(CCD칩 규격)와 사용하는 렌즈의 초점거리에 따라 결정된다. CCD촬상면의 규격 및 모니터 화면상에 표시되는 피사체의 수평폭, 촬상거리, 렌즈의 초점거리의 관계를 그림5-1에 나타내었다.

그림5-1 화상의 크기와 초점거리/CCD촬상면 면적의 관계

 

 

 

계산식 : W/L = w/f   W= L·w/f               H/L = h/f   H= L·h/f               2/3인치 CCD카메라 : W = (8.8/f) × L , H = 3/4W               1/2인치 CCD카메라 : W = (6.4/f) × L , H = 3/4W               1/3인치 CCD카메라 : W = (4.8/f) × L , H = 3/4W               1/4인치 CCD카메라 : W = (3.6/f) × L , H = 3/4W 계산예 : 렌즈의 초점거리를 구한다. 사용하는 카메라의 CCD는 1/3인치로 하고 카메라에서 10m 떨어진 장소에서 가로 폭5m의 피사체를 모니터화면의 가로 폭에 꽉 채워서 보고 싶다. 이 때 사용하는 렌즈의 초점거리는 얼마인가?               W = 5 m, L = 10 m               W = L·(w/f) , f= (L/W)·w , f = (10 / 5) × 4.8 = 9.6㎜               초점거리f : 9㎜렌즈를 사용하면 좋다

계산예 : 피사체의 모니터 화면상에서의 크기를 구한다. 사용하는 카메라의 CCD는 1/4인치, 사용하는 렌즈의 초점거리는 6㎜로 했을 경우, 10m 떨어진 피사체의 수평 폭 몇m 가 모니터의 수평 폭에 표시되는가?               L = 10m , f = 6mm , w = 3.6mm               W = L·(w/f) , W = 10 × (3.6 / 6) = 6m 6m폭이 모니터 수평 폭에 꽉 차게 표시된다.

06. 화각을 구하는 방법

렌즈의 화각을 아는 쪽이 편리하다는 사람도 있다. 근사치로 화각을 구하는 방법을 서술한다. 화각을 구하는 식은 박막렌즈에 의하기 때문에 근사치로 화각을 구할 수밖에 없지만 실용상에서는 전혀 문제없다. 실제의 렌즈는 여러 장의 렌즈를 합성하고 있기 때문에 여기서 구한 화각과는 약간의 차이가 있다. 정확한 화각은 각 렌즈MAKER의 사양을 통해 확인한다. 사진기에서는 화각은 화상면의 대각선에 대한 화각으로 정의하지만 TV에서는 대각선에 의한 화각보다도 수평, 수직방향에 대한 화각 쪽이 직감적으로 알기 쉽기 때문에 MAKER의 사양에는 수평 수직방향의 화각이 기재되어 있다. 그림6-2에 화각을 구하는 방법을 나타낸다. 이상 CCTV카메라를 효과적으로 사용하기 위해 필요한 렌즈를 선택하기 위한 렌즈의 기본적 특성 및 구조를 서술하였다. 실제로 렌즈를 사용하는데 에는 이 밖에 전기적인 지식으로서 AUTO IRIS 렌즈의 구조 및 조정법 전동 줌렌즈의 구조와 제어방법을 알 필요가 있다. 이어서 구체적으로 AUTO IRIS 렌즈와 전동 줌렌즈에 대해서 서술한다.

그림6-1 피사체 거리와 화상의 크기 조견표

 

 

 

그림6-2 피사체 상과 화각

 

 

 

 

07. 자동조리개 렌즈 및 전동 줌 렌즈의 구조와 사용방법

1) 단초점(고정) AUTO IRIS LENS

단초점 AUTO IRIS LENS의 전기적 기능·구조를 그림7-1에 나타내었다. AUTO IRIS LENS의 AUTO IRIS방식에는 그림7-1에 나타낸 것과 같이 VIDEO IRIS와 DC IRIS 2방식이 있다. 단초점 렌즈의 VIDEO IRIS방식은 카메라에서 영상신호를 받아 그 신호의 대소에 따라 렌즈 조리개를 링 서보 혹은 갈바노미타 방식으로 제어하고 영상신호를 일정한 값으로 자동적으로 제어한다. 제어용의 증폭기(EE AMP)는 렌즈 내에 장비되어 있다. 이에 대해, DC IRIS LENS는 카메라 내에 제어회로를 장비하고 렌즈에는 그림3.8과 같이 렌즈의 조리개를 제어하는 갈바노미터를 구동하는 전류를 DRIVING COIL과 DAMPING COILDP 공급하여 조리개를 자동적으로 제어한다. 렌즈를 카메라에 장착한 후 주위의 빛의 양에 대응해서 최적영상을 표시하기 위해서는 통상조정이 필요하다. 렌즈의 조정법은 2방식이 각각 달라 그림7-2에 나타낸다.

그림 7-1 AUTO IRIS LENS 제어계통

 

 

 

▶ 비디오 IRIS 렌즈의 조정

비디오 IRIS 렌즈는 그림7-2 (a)에 나타낸 것과 같이 단초점 렌즈 및 줌렌즈도 렌즈 측면 에 LEVEL의 고(H), 저(L) 및 자동광량조정(ALC) 의 피크 검출(PK) 과 평균치 검출(AV) 의 조정부가 있다. 조정은 각각의 볼륨을 회전시켜 실시한다. 평균치 검출과 피크치 검출은 아래에 서술하는 기능을 갖는다.

■ 평균치 검출 (평균측광) (AV)

영상면 내의 전 화면의 밝기를 평균한 평균치의 대소를 검출하고 렌즈의 조리개를 조정하는 기능이다. 적분치제어 라고도 한다. 높은 휘도부(예를들면 광원)를 희생시켜 그 외의 전 체를 보기 쉽게 하고싶은 경우에 이용한다.

■ 피크치 검출 (피크 측광) (PK)

영상 내의 조도가 가장 높은 신호치를 검출하여 렌즈의 조리개를 제어한다. 피크치 제어라고도 한다. 높은 휘도부가 있을 때 피크치 검출을 사용하면 밝은 부분은 보이지만 그 외의 영상은 어두워서 보기 힘들게 된다. 이 모드는 특수한 경우에 사용한다. 일반적으로 ALC볼륨은 AV와 PK의 중간위치에서 사용한다. 구체적인 조정법을 표7-1에서 나타낸다.

▶ DC IRIS 렌즈의 조정

DC IRIS 렌즈는 EE 앰프를 렌즈내에 가지고 있지 않기 때문에 렌즈는 조종부를 갖지않고 카메라에 있다. 통상 카메라의 측면에 그림7-2 (b)에 나타난 것과 같이 LEVEL(감도)의 H와L의 조정 뿐으로 내용은 VIDEO IRIS와 같다. 줌렌즈에도 VIDEO IRIS와 DC IRIS방식이 있어 내용은 똑같다. 이상에서 전기적조정은 종료하지만 그 밖에 경우에 따라 플랜지백이 맞춰져 있지 않으면 포커스가 맞지않는 불명료한 영상이 되기 때문에 플랜지백 조정(통상은 백포커스 조정이라고 한다.)이 필요하다.

그림 7-2 AUTO IRIS 렌즈의 조정기능

 

 

 

표 7-1 비디오 IRIS 렌즈의 조정

(1) ALC (자동광량조정)

모니터화면 ALC 볼륨의 회전방향 화면의 일부(고휘도부)가 부옇게 되는 경우 시계방향 (PK쪽) 화면의 일부(고휘도부)를 제외한 대부분이 찌부러져 있는 경우 반시계방향 (AV쪽)

(2) LEVEL (감도)

모니터화면 LEVEL볼륨의 회전방향 밝게 할 경우 시계방향 (H쪽) 어둡게 할 경우 반시계방향 (L쪽)

▶ 플랜지백 조정 (백포커스 조정이라고도 한다.)

프랜지백에서 가장 주의해야 할 것은 C마운트와 CS마운트를 혼동하지 않는 것이다. 틀리게 적용하면 조정의 범위에서 커버할 수 없게되어 전혀 영상을 얻을 수 없다. 플랜지백은 렌즈 혹은 카메라 출하 시 정확히 조정되어 있지만 렌즈를 카메라에 장착할 때 약간의 재조정이 필요시 되는 경우가 있다. 조정방법은 C 또는 CS마운트 카메라에서 플랜지백 조정나사를 돌려 CCD를 기계적으로 전후로 미세하게 움직이는 방법과 수동으로 CCD를 큰 폭으로 전후이동하여 C 및 CS마운트 양방으로 조정할 수 있는 방식이 있다. CCD의 이동방법은 카메라의 설계에 따라 다르기 때문에 각각의 카메라의 취급설명서를 참조한다. 단초점AUTO IRIS 렌즈의 플랜지백 조정법을 설명한다.

■ 단초점 AUTO IRIS 렌즈의 플랜지백 조정법

AUTO IRIS 렌즈는 피사체가 밝으면 조리개를 조이기 때문에 초점심도가 깊어져서 어디가 최적의 핀트인가를 판단하기 어려워지고 따라서 백포커스도 조정이 불가능하게 된다. 조정 시에는 통상 렌즈 IRIS를 개방으로 해두고 초점심도를 얕게 해서 실시한다. 이를 위해 렌즈 앞에 뉴트럴덴시티 필터(무채색, 회색으로 투과광을 제한하는 필터)를 이용하여 입사하는 빛을 적게 해서 조리개를 개방하고 초점심도를 얕게 해서 조정한다.

① 멀리 있는 피사체(약 10m이상)를 촬상하고 포커스링을 렌즈 전면에서 봐서 오른쪽으로 한바퀴 돌리고 플랜지백을 조정하여 핀트 를 맞춘다. ② 가까운 피사체(약 30cm)를 촬상하여 포커스링을 렌즈전면에서 봐서 왼쪽으로 한바퀴 돌리고 프랜지백을 조정하여 핀트를 맞춘다. ③ 다시 한번 ①의 상태(무한대:∞)에서 핀트를 확인해서 맞지 않으면 ①및②를 반복한다. 일반적으로 단초점렌즈이고 초점거리가 수mm인 렌즈는 카메라 설치 시 렌즈의 포커스 링만으로 핀트가 맞지 않는 경우 카메라의 플랜지백을 조정하여 목적하는 피사체에 핀트가 맞으면 전술한 것과 같은 정규 조정을 하지 않아도 실용상 지장이 없는 경우가 많을 것이다.줌렌즈의 플랜지백 조정은 조금 더 복잡해서 취급설명서를 참조한다.AUTO IRIS LENS의 조정시 렌즈 조리개를 개방하고 초점심도를 얕게하기 위해 렌즈에 뉴트럴 덴시티 필터를 장착한다.

2) AUTO IRIS 전동줌렌즈

AUTO IRIS 전동줌렌즈의 AUTO IRIS는 단초점렌즈와 같이 VIDEO IRIS와 DC IRIS의 2방식이 있고 원리 및 조정법은 전술한 대로이다. 전동방식으로 포커스 및 줌을 제어하는 방식으로 제어 케이블의 선수는 제어방식의 종류에 따라 다르지만 가장 널리 사용되고 있는 예로 포커스 및 줌 제어는 COMMON의 외에 각각 1선이고 + -로 각각의 모니터를 정·역으로 회전하고 포커스의 원근 및 줌의 광각·망원을 제어한다. 제어전압은 국내사양은 DC6V이지만 수출사양은 DC12V이다. 사용하는 렌즈의 취급설명서에서 확인한다. AUTO IRIS LENS의 조정은 단초점렌즈와 같고 VIDEO IRIS 혹은 DC IRIS인가를 확인하고 각각의 조정법으로 실시한다. 백포커스의 조정은 단초점렌즈보다 복잡하지만 사용하는 줌렌즈의 취급설명서에 따라 조정한다.

 

[출처] [펌] CCTV camera용 렌즈 선택|작성자 정훈