So wählen Sie das Objektiv für eine Überwachungskamera aus
Wenn Sie vier Entscheidungen richtig treffen, ergeben sich die Entscheidungen bezüglich Fest- oder Variofokus sowie des Befestigungsformats direkt daraus: Tag-/Nacht-IR-Sperrfilterumschaltung, NIR-Wellenlänge, Blende für schlechte Lichtverhältnisse und die Frage, ob der Einbauabstand bei der Installation fest vorgegeben ist.
Tag-/Nacht-Bildgebung und IR-Korrektur
Verwenden Sie ein IR-korrigiertes Objektiv, wenn die Kamera über einen mechanischen IR-Sperrfilter-Umschalter verfügt. Tagsüber schaltet der Umschalter einen IR-Sperrfilter ein, sodass der Sensor nur sichtbares Licht erfasst und Farben korrekt wiedergegeben werden; nachts schaltet er den Filter aus, damit der Sensor die Beleuchtung im nahen Infrarotbereich (NIR) für ein monochromes Bild bei schlechten Lichtverhältnissen nutzen kann. Das Objektiv muss während dieses Übergangs die Fokussierung beibehalten, da das Bild sonst bei jedem Umschalten des Schalters unscharf wird.
Commonlands stocks IR-corrected M12 lenses for exactly this: the CIL046 4.4mm M12 lens is RGBIR-corrected at F/2.0 for 1/1.7" sensors up to 8MP, and the CIL290 1.9mm M12 fisheye is IR corrected with an optional 660nm IR-cut filter variant for 1/2.7" sensors up to 5MP. Both ship in versions with and without the cut filter installed.
Normales Glas weist bei sichtbaren Wellenlängen einen anderen Brechungsindex auf als bei NIR-Wellenlängen. Daher erzeugt ein ausschließlich für sichtbares Licht optimiertes Objektiv sein schärfstes Bild in einer leicht abweichenden Ebene, sobald NIR-Licht die Szene dominiert. Ein IR-korrigiertes Objektivdesign gleicht die Glaszusammensetzung so aus, dass die Fokusebene über beide Wellenlängenbereiche hinweg konsistent bleibt. Den vollständigen Mechanismus finden Sie im Leitfaden zu IR-korrigierten Objektiven sowie in den Details zum Tag-/Nacht-Filterumschalter im Leitfaden zu Bandpassfiltern.
Verfügt die Anlage über keinen Umschalter (d. h. eine fest installierte Tageslichtkamera oder eine fest installierte Nachtkamera, die ausschließlich im NIR-Bereich arbeitet), ist ein standardmäßiges, nicht IR-korrigiertes Objektiv ausreichend, da dessen Konstruktion für ein einziges Wellenlängenband optimiert ist und niemals zwischen den Bereichen wechseln muss. Bei der Prüfung einer Tag-/Nacht-Konfiguration im Labor sollten sowohl der Tageslichtmodus (IR-Sperrfilter) als auch der Nachtmodus (NIR) getestet werden, anstatt sich auf eine einzige statische Fokussierungsprüfung unter einer einzigen Lichtbedingung zu verlassen.
850 nm gegenüber 940 nm NIR-Beleuchtung
850nm and 940nm are the two common NIR wavelengths for surveillance, and the choice trades range against covertness. 850nm illuminators produce a faint visible red glow, but most CMOS sensors retain meaningfully more quantum efficiency at 850nm, which means more usable signal and often longer range at the same illuminator power. 940nm is close enough to invisible that most people never notice it, but sensors typically respond less strongly, so image quality or range drops unless the sensor and lens are selected for 940nm.
Die Rolle des Objektivs ist hier enger gefasst als die Auswahl der Beleuchtung selbst: Ein IR-korrigiertes Objektiv muss über das gesamte NIR-Band, das der Strahler nutzt, scharfstellen können, und die Beschichtung des Objektivs sowie die Lichtdurchlässigkeit des Glases sollten anhand dieser spezifischen Wellenlänge überprüft werden, anstatt davon auszugehen, dass sie geeignet sind. Ein Objektiv, das für eine Leistung bei 850 nm validiert wurde, ist nicht automatisch auch bei 940 nm gleichermaßen korrigiert. Siehe den Leitfaden „850 nm versus 940 nm“ für einen Vergleich der quanteneffizienz auf der Sensorseite.
Wählen Sie 850 nm, wenn maximale Erfassungsreichweite und Bildqualität im Vordergrund stehen und ein schwaches Leuchten des Strahlers akzeptabel ist. Wählen Sie 940 nm, wenn der Strahler bei der Installation praktisch nicht wahrnehmbar sein muss, und überprüfen Sie vor der Entscheidung die Quanteneffizienz bei 940 nm im Datenblatt des Sensors, da diese je nach Sensormodell erheblich variiert.
Blendenwahl bei schlechten Lichtverhältnissen
A faster lens, meaning a lower F-number, collects more light per unit time at a given exposure and gain setting, which is the main lever for nighttime image quality once illumination power is fixed. The CIL542 12mm C-mount lens ships with an adjustable iris from F/2.8 to F/16, so the same lens runs wide open at night and stops down in daylight for glare control and depth of field. M12 low-light options are fixed at a single aperture set at manufacture; the CIL046 ships at a fixed F/2.0.
Stopping down has its own cost that grows with F-number: diffraction. At 550nm, the Airy disk diameter is roughly 10.7µm at F/8 and 14.8µm at F/11; under 850nm NIR illumination both grow by roughly 1.5 times. That is already 4 to 6 times the 2.5µm pixel pitch of the 25MP 1.1" sensors the CIL542 pairs with, well past the point where the aperture itself limits resolution.
In practice, small-pixel C-mount surveillance lenses hit the diffraction ceiling around F/5.6 to F/8. Stop down for daylight glare and depth of field only as far as that ceiling allows, not to the smallest available aperture. See the low-light lens selection guide.
Festfokus versus Variofokus
Objektive mit fester Brennweite sind die einfachere, kompaktere und oft kostengünstigere Option und stellen die praktische Wahl dar, sobald der Einbauabstand und der erforderliche Erfassungsbereich vor der Installation bekannt sind. Bei einer Kamera, die in einer festen Höhe über einer festen Türöffnung montiert ist, muss das Sichtfeld nach der Inbetriebnahme selten geändert werden, sodass ein Objektiv mit fester Brennweite eine mechanische Verstellmöglichkeit und damit eine potenzielle Fehlerquelle überflüssig macht.
Mit Varioobjektiven kann der Installateur die Brennweite und damit das Sichtfeld vor Ort anpassen, ohne die Optik austauschen zu müssen. Diese Flexibilität macht sich bezahlt, wenn der genaue Montageabstand erst feststeht, wenn der Installateur bereits auf dem Dach oder dem Mast ist, oder wenn sich die Anforderungen an die Abdeckung nach der Inbetriebnahme ändern können. Die aktuelle M12- und C-Mount-Produktreihe von Commonlands verfügt über Objektive mit fester Brennweite. Einen vollständigen Vergleich finden Sie im Leitfaden zum Vergleich zwischen Objektiven mit fester Brennweite und Varioobjektiven.
Reichweite versus Abdeckung
Ein Objektiv mit großem Bildwinkel und ein Objektiv mit großer Reichweite lösen unterschiedliche Probleme, und kein einzelnes Objektiv kann bei derselben Sensorauflösung beides gleichermaßen gut leisten. Größere Brennweiten erfassen eine größere Bildbreite, verteilen die Pixel des Sensors jedoch über diesen größeren Bildbereich, wodurch die Pixelanzahl auf einem einzelnen Motiv abnimmt. Kleinere Brennweiten konzentrieren die Pixel auf einen engeren Bildbereich und verbessern so die Detailauflösung bei einem weit entfernten Motiv, allerdings auf Kosten der Gesamtabdeckung.
Es gilt direkt dieselbe geradlinige Beziehung, die in der gesamten Bildverarbeitung verwendet wird: EFL = (Arbeitsabstand × Sensorbreite) / Bildbreite. Diese lineare Formel gilt, wenn der Arbeitsabstand deutlich größer ist als die Brennweite, wie es bei typischen Überwachungsmontagen der Fall ist. Diese Formel gilt nicht für Fischaugenobjektive wie das CIL290: Der Erfassungsbereich eines 190°-Fischaugenobjektivs folgt stattdessen der objektiveigenen Verzerrungskurve. Überprüfen Sie die Geometrie für eine bestimmte Installation mit dem Sichtfeldrechner.
Entscheiden Sie, welche Detailgenauigkeit die Anlage am weitesten entfernten Punkt im Überwachungsplan tatsächlich benötigt, und legen Sie dann die Brennweite und die Sensorauflösung so fest, dass diese Pixeldichte in dieser Entfernung erreicht wird – anstatt zuerst eine Brennweite auszuwählen und darauf zu hoffen, dass die Detailgenauigkeit von selbst folgt. Daraus ergeben sich direkt Mehrkamera-Konfigurationen, bei denen eine Kamera mit großem Erfassungsbereich mit einer oder mehreren Kameras mit längerer Brennweite kombiniert wird, die auf bestimmte Engpässe ausgerichtet sind: Die Weitwinkelkamera sorgt für die Situationserkennung, während die Kamera mit engerem Erfassungsbereich den Bereich abdeckt, der tatsächlich Details in Identifizierungsqualität erfordert.
Traffic and ITS applications
Intersection monitoring, license plate capture, and roadway ITS cameras push both ends of the surveillance envelope at once: long working distance and day/night operation. Plates sit tens of meters from the pole, so the focal length has to concentrate pixels on a target the width of a car, and night capture runs under NIR illumination, so the lens has to hold focus across the visible-to-NIR transition.
The CIL595 35mm IR-corrected C-mount lens is built for that combination: telephoto reach on 1.1" high-resolution sensors, F/1.8 for the night exposure budget, and IR correction so plate focus survives the switch to NIR illumination. Size the exact focal length against your mounting distance with the field of view calculator, and see the ITS lens guide for the full application.
Anpassung von Sensorformat und Auflösung
For rectilinear lenses, the image circle has to cover the sensor diagonal with margin, or the image vignettes at the corners regardless of how well the rest of the specification matches. Fisheye lenses are the exception: a fisheye's circular image is deliberately cropped by the sensor rather than sized to clear the diagonal.
Common surveillance formats run from 1/2.9" to 1/1.7" in compact M12 IP camera modules, and up to 2/3" or 1.1" in higher-resolution C-mount builds. The CIL046 covers up to 1/1.7" at 8MP, the CIL290 fisheye's 5.8mm image circle pairs with 1/2.7" sensors, and the CIL542 covers 1.1" sensors at 25MP with 2.5µm pixel pitch.
Das Objektiv muss mindestens so fein auflösen wie der Pixelabstand des Sensors, da sonst die optische Unschärfe zum begrenzenden Faktor wird und die zusätzlichen Megapixel kaum nutzbare Details liefern. Im Zweifelsfall zwischen zwei benachbarten Bildkreisdurchmessern eines Objektivs ist der größere Wert die sicherere Standardwahl hinsichtlich der Abdeckung; das Auflösungsvermögen und die CRA-Kompatibilität mit dem jeweiligen Sensor müssen jedoch überprüft und dürfen nicht einfach vorausgesetzt werden. Siehe dazu den Leitfaden zur räumlichen Auflösung sowie den Leitfaden zu Sensorgröße und Objektivkompatibilität.
Wetterfeste Abdichtung für Außenkameras
A lens needs its own ingress protection rating only when it is directly exposed to weather rather than sitting behind a sealed camera housing dome or window. Board-level and open-frame designs, where the lens front element faces the environment directly, are where a lens-level rating matters on its own. Commonlands stocks select M12 lenses rated for direct outdoor exposure: the CIL290 is IP67 rated in addition to being IR corrected.
Die Schutzart IP67 des Objektivs schützt die Objektivbaugruppe selbst vor Staub und vorübergehendem Eintauchen in Wasser. Sie gilt nicht für das Kameragehäuse, den Stecker oder das Kabel, es sei denn, diese sind separat zertifiziert. Überprüfen Sie die Schutzarten auf Systemebene und nicht nur auf Objektivebene, bevor Sie sich für eine vollständig exponierte Montage im Freien entscheiden. Siehe den Leitfaden zu IP-Schutzarten und den Leitfaden zu robusten Objektiven.