Come si puliscono le ottiche

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1 Obiettivi video, l abc per la manutenzione Adalberto Biasiotti Gli impianti video per funzionare con la massima efficienza devono essere costantemente controllati. Un vademecum per la corretta cura di queste apparecchiature Nel corso dei frequenti collaudi e verifiche, effettuati su impianti di videosorveglianza, ho potuto rilevare una scarsa preparazione dei tecnici addetti all installazione e manutenzione delle lenti per le telecamere. L'obiettivo di una telecamera rappresenta un aspetto essenziale nella progettazione di un impianto, in quanto una scelta sbagliata può portare ad una scarsa qualità dell immagine. Se utilizziamo un teleobiettivo e l apertura del diaframma non è sufficiente, la profondità di campo può essere influenzata negativamente e la qualità dell'immagine viene degradata, in quanto l'obiettivo non è in grado di catturare una quantità sufficiente di luce, per concentrarla sul sensore. Si tratta di considerazioni banali, che qualunque fotografo di medio livello dovrebbe conoscere. Purtroppo, i tecnici addetti all installazione e manutenzione di impianti di videosorveglianza probabilmente non sono dei buoni fotografi, oppure, quando installano questi impianti, dimenticano quanto hanno appreso in tema di ottica fotografica. Analizziamo di seguito alcuni aspetti riguardanti la selezione e manutenzione delle ottiche. Come si puliscono le ottiche Una lente sporca non fornisce una buona immagine e può anche attenuare la luce passante. Ecco perchè, dopo aver acquistato un componente ottico, è indispensabile avviare un programma di manutenzione e pulizia dell obiettivo. La pulizia deve essere effettuata con appropriati accorgimenti e utilizzando prodotti specializzati, altrimenti è possibile danneggiare la superficie delle lenti o degli strati protettivi. Le ottiche possono essere pulite utilizzando: - bombolette di gas azoto sotto pressione - tessuti che non rilascino granelli di polvere - sapone neutro - bastoncini di cotone - guanti idonei per trattare le ottich - solventi organici, come ad esempio l'alcol isopropilico - detergenti per obiettivi. 76

2 OTTICHE PER TELECAMERE La polvere è l'elemento che più facilmente si deposita sulla superficie degli obiettivi e che può essere allontanata utilizzando del gas sotto pressione. Se è necessario effettuare un intervento più profondo, occorre smontare la lente, tenerla con le mani non prima di aver indossato dei guanti, applicando alcune gocce di acetone o di soluzione per la pulizia delle lenti. L'obiettivo deve essere fatto girare lentamente fra le mani, applicando una lieve pressione dal centro verso i lati esterni; occorre usare un appropriato tessuto, in modo che lo sporco sia effettivamente asportato dalla superficie dell'obiettivo. La presenza di impronte digitali deve portare ad un immediata operazione di pulizia, perché nelle impronte sono presenti delle sostanze aromatiche, che possono intaccare Ecco una telecamera che ha urgente bisogno di pulizia un eventuale strato protettivo posto sull'obiettivo. Se la pulizia con un adeguato solvente non porta i risultati desiderati, l'operazione può essere ripetuta utilizzando dell acetone, che pulisce perfettamente. La pulizia degli specchi In alcuni casi la pulizia deve essere effettuata anche su superfici a specchio e in questo caso le precauzioni sono quelle già illustrate in precedenza. Prima si utilizza azoto sotto pressione per allontanare sporco e polvere, quindi si usa un tessuto speciale saturato con alcool isopropilico spostandolo dolcemente sulla superficie. Se l'operazione viene eseguita correttamente, il solvente evapora uniformemente e non lascia alcuna traccia o macchia. Se lo specchio è a prima superficie, vale a dire il deposito di mercurio è stato fatto sulla superficie visibile, e non sotto il vetro, occorre adottare tecniche professionali di pulizia, che non sono alla portata di un tecnico addetto all installazione o manutenzione. Misure metriche e non Un problema non trascurabile, in tema di montaggio di ottiche, riguarda il fatto che oggi sono ancora diffuse misure metriche e misure inglesi. Gran parte dei supporti di fissaggio di telecamere utilizza delle misure inglesi, mentre altri componenti utilizzano quelle metriche. Per questa ragione occorre avere a disposizione degli appropriati adattatori, non solo per il fissaggio delle telecamere, ma anche per adattare gli obiettivi alla struttura di supporto. In molti casi sono disponibili degli adattatori che permettono di passare dai diametri alle filettature realizzate con misure metriche, ad altre basate con le misure su pollici. Ad esempio, il filetto M6 è tipicamente metrico, mentre i filetti con base in pollici hanno contrassegni diversi. Quando si acquista un obiettivo, occorre fare attenzione se può essere adattato sul suppor- 77

3 to della telecamera. Occorre infatti tener presente che talvolta, anche utilizzando degli adattatori, il problema non viene risolto, perché vi potrebbe essere uno spostamento del piano focale che deve essere corretto in un altro modo, ad esempio spostando il sensore fotoelettrico. Si tratta di adattamenti non particolarmente difficili, ma che è meglio portare a termine in laboratorio, piuttosto che su una telecamera già installata. Le lenti asferiche Oggi si usano sempre più spesso delle lenti particolari, chiamate asferiche, che si differenziano dalle lenti sferiche tradizionali perché il raggio di curvatura della superficie cambia in funzione della distanza dall'asse ottico. Le lenti asferiche consentono ai progettisti di correggere le alterazioni ottiche, utilizzando un minor numero di lenti di tipo tradizionale. Ciò porta ad una riduzione delle dimensioni dell'obiettivo e ad una più facile realizzazione dell'obiettivo stesso. L'utilizzo di lenti asferiche consente di diminuire le distorsioni, che si verificano ai bordi del campo ripreso; questo tipo di lente può concentrare la luce in maniera più accurata, una sola lente può sostituirne anche un paio di tipo tradizionale. Anche se esistono varie tecniche per correggere le alterazioni di un obiettivo, basato su superfici sferiche, la soluzione migliore è quella di utilizzare una lente asferica. Per dare un esempio dei vantaggi di questa tecnologia, basta ricordare che una tecnica correntemente utilizzata per ridurre le anomalie nelle lenti sferiche è quella di aumentare il numero di diaframma della lente. Questa soluzione riduce la quantità di luce che raggiunge il sensore fotoelettrico, riducendo pertanto la sensibilità complessiva della telecamera. Contrariamente l'utilizzo di lenti asferiche permette di realizzare obiettivi con un basso numero di diaframma, mantenendo comunque un ottima qualità dell'immagine. Lenti asferiche ed acromatiche L'obiettivo di una telecamera rappresenta un aspetto essenziale nella progettazione di un impianto, in quanto una scelta sbagliata può portare ad una scarsa qualità dell immagine I migliori risultati si ottengono avvicinando delle lenti asferiche, che correggono le distorsioni ottiche, con le lenti acromatiche che correggono le distorsioni del colore. Una lente non acromatica può trasmettere i raggi di luce in modo diverso, a seconda della loro lunghezza d'onda, cioè del loro colore. Una lente acromatica è in grado di tenere sotto controllo questo fenomeno e garantire una buona qualità dell'immagine a colori, che viene proiettata sul sensore fotoelettrico. Una lente asferica è in grado di correggere le distorsioni che si verificano tra l'asse ottico della lente e la periferia. Abbinando queste due tipologie di lente se ne ottiene una ad un costo ragionevole, che permette di correggere le alterazioni cromatiche e sferiche. Questo tipo di lenti è composto da lenti in cristallo ottico, unite con un polimero fotosensibile. Il polimero viene applicato su una fac- 78

4 cia della coppia di lenti e permette di realizzare rapidamente una lente di eccellenti prestazioni. Le lenti asferiche ed acromatiche presentano una gamma di temperatura di funzionamento piuttosto ristretta, che varia da - 20 a + 80 gradi. Questa limitazione nasce dal fatto che il polimero, utilizzato come legante delle due lenti, ha dei limiti in efficacia e in funzione di temperature estreme. Lenti antiscatter Un altro accorgimento, che permette di migliorare le prestazioni degli obiettivi, è quello di accertarsi che utilizzino lenti con il bordo annerito. È noto che lo scatter o dispersione della luce, aumenta in misura significativa il rumore di complessi elettro-ottici, limitando il livello di contrasto che può essere raggiunto. La quantità di scatter presente in un complesso ottico può essere calcolata applicando una funzione piuttosto complessa, chiamata BRDF - bidirectional reflectance distribution function. Per ridurre questo effetto si raccomanda di applicare uno strato nero intorno allo spessore della lente per ridurre il valore di BRDF. Chi acquista sistemi ottici, deve chiedere se questo accorgimento è stato effettuato in modo da essere certi di avere un'ottica di elevate prestazioni. Se nell acquistare un ottica si guarda solo al prezzo, e non ci si pongono questi quesiti, ci ritroveremo un obiettivo le cui prestazioni non saranno soddisfacenti e penalizzeranno l'immagine generata dalla telecamera. È vero che si possono effettuare interventi correttivi, ad esempio aumentando il livello di illuminazione e chiudendo di più il diaframma, ma in molti casi questi interventi non sono risolutivi, ma hanno probabilmente un costo superiore rispetto all'acquisto originale, di un obiettivo di qualità. La direttiva RoHS Temo che non siano molti i lettori che conoscono la Direttiva 2002/95/EC, emanata dall'unione europea e che indica dei limiti nell'utilizzo di sostanze tossiche (RoHS restriction of hazardous substances). Questa Direttiva proibisce l'uso di sei sostanze tossiche in prodotti elettrici ed elettronici immessi sul mercato dopo il primo luglio I sei materiali elencati sono: - piombo - mercurio - cadmio - cromo esavalente - due sostanze che ritardano la combustione, i PBDE e il PBB. Un prodotto che supera i livelli massimi consentiti dalla Direttiva non può essere venduto nell'unione europea. Anche altri paesi hanno sviluppato delle versioni similari, ad esempio il Giappone, la Cina ed il Canada, ma questi paesi potrebbero avere indicato dei limiti diversi da quelli della Direttiva europea. Durante un recente convegno sulla sicurezza nell'ambiente di lavoro, tenutosi a Milano al palazzo delle Stelline, il procuratore aggiunto di Torino, Raffaele Guariniello, ha ricordato a tutti i presenti che è obbligo del datore di lavoro verificare tutti gli aspetti che toccano la sicurezza dell'ambiente di lavoro. Se un datore di lavoro acquista una macchina che è dotata di tutti i requisiti appropriati, come il marchio CE, la conformità con la Direttiva macchine e via dicendo, resta comunque a carico del datore di lavoro la responsabilità di verificare che tutti i contrassegni posti sulla macchina siano corretti e che la macchina rispetti effettivamente quanto indicato sull'etichetta. Vi è una sorta di responsabilità oggettiva del datore di lavoro, che in caso di infortunio, potrà dichiarare che la macchina era conforme a tutte le regole in vigore, ma rimane comunque una responsabilità a suo carico, che potrà essere limitata, ma non annullata. Per questa ragione tutti coloro che comprano materiale elettrico, elettronico ed ottico, nei quali può essere utilizzata una delle sostanze sopraindicate, hanno l'obbligo di effettuare appropriate verifiche, chiedendo al fornitore una liberatoria in merito. In caso di contestazione, si potrà chiamare in 80

5 causa il fornitore, e spetterà al Magistrato decidere quale porzione di responsabilità resti a carico di chi ha acquistato questo prodotto e di chi lo ha fornito. L'acquisto di un ottica potrebbe sembrare un'operazione banale, da compiere senza particolari precauzioni, ma le Leggi in vigore impongono che, anche in questa semplice transazione, l'acquirente prenda ogni possibile precauzione in merito alla qualità del prodotto acquistato. Bersagli elettronici Una prezioso strumento di verifica della qualità di un sistema di videosorveglianza è basato sull'utilizzo di due categorie di bersagli, i bersagli elettronici e quelli ottici. Il bersaglio elettronico consiste in un generatore elettronico, che produce un immagine video con caratteristiche particolari. Un applicazione di questo tipo di bersaglio possiamo vederla tutti i giorni sulla televisione, osservando il monoscopio, che viene trasmesso sui canali RAI, quando non vi è trasmissione di programmi. Un attento esame del monoscopio permette di evidenziare le caratteristiche di visualizzazione del nostro televisore. Si può regolare correttamente la scala dei grigi, si può verificare la presenza di distorsioni dell immagine, la corretta riproduzione dei colori e soprattutto, la presenza di distorsioni in varie parti dell'immagine, grazie alla presenza di specifici riferimenti. Gli esperti sono anche in grado di utilizzare questo monoscopio per verificare la larghezza di banda trasmessa. Negli impianti di videosorveglianza si utilizza un generatore portatile, che viene collegato al cavo coassiale, trasmettendo un segnale analogico, in bianco e nero oppure a colori, che viene visualizzato sul monitore. Se il generatore viene collegato al posto della telecamera, siamo in grado di verificare la qualità dell'intera catena di trasmissione, passando per eventuali amplificatori di linea, sistemi di commutazione, sistemi di distribuzione, fino a giungere al monitore. Se sono presenti delle anomalie, è possibile collegare il generatore elettronico in vari punti della catena di trasmissione del segnale video, in modo da individuare la zona nella quale si verifica l'eventuale anomalia. Questi generatori, di costo relativamente modesto, raramente appartengono all'arsenale degli strumenti di installazione e manutenzione dei tecnici. Ricordo che una nota casa di elettronica per hobbysti produsse addirittura una scatola di montaggio, del costo di poche decine di euro, che permetteva di costruire un generatore di monoscopio, che altro non è che un bersaglio elettronico. Ovviamente, il generatore di monoscopio deve essere utilizzato prima dei bersagli ottici, perché occorre essere certi che eventuali distorsioni che appaiono sul monitore non siano causate dalla catena di trasmissione dei segnali video, o dal monitore stesso, bensì dalla telecamera. I bersagli ottici I bersagli ottici devono invece essere utilizzati per verificare la qualità della telecamera, Se volete controllare la qualità della riproduzione dei colori, nulla di meglio del bersaglio Gretag La norma ISO indica in dettaglio le prestazioni di un bersaglio ottico standard 82

6 Il bersaglio rotakin, conforme alla norma europea, in un applicazione pratica, tesa a verificare il campo ripreso da una telecamera di sorveglianza permettono di tenere sotto controllo la qualità complessiva del dispositivo di ripresa, composto dall'obiettivo e dai circuiti elettronici della telecamera. Esistono una grande quantità di bersagli ottici, che permettono di ricavare preziose informazioni. Un bersaglio ottico permette di valutare la risoluzione del sistema di ripresa, vale a dire la sua capacità di distinguere i dettagli degli oggetti. Spesso questa risoluzione è espressa come coppie di linee per mm. Un'altra importante funzione dei bersagli è quella di misurare la funzione di trasferimento di modulazione, abbreviate in MTF. Questa funzione misura la capacità dell'obiettivo di trasferire immagini contrastate dal piano dell'oggetto al piano dell'immagine che si forma sul sensore fotoelettrico per un determinato livello di risoluzione. Il contrasto è la misura della separazione che esiste fra un area scura ed una chiara di un immagine. Spesso il contrasto è espresso in termini percentuali. Uno speciale bersaglio ottico permette anche di misurare la profondità del campo, ossia la capacità dell'obiettivo di mantenere invariata la qualità dell'immagine quando l'oggetto ripreso si avvicina o si allontana. In genere la profondità del campo deve essere sempre associata ad un valore di risoluzione e di contrasto. Infine, un adeguato bersaglio ottico permette di tenere sotto controllo l aberrazione ottica, causata dal fatto che un obiettivo può variare il livello di ingrandimento dell'immagine, in diversi punti dell'immagine stessa. Anche in questo caso, la distorsione ottica può essere espressa in termini percentuali. Basta guardare su Internet un catalogo di aziende specializzate nell'offerta di bersagli ottici, per rendersi conto che l offerta è estremamente varia e che chiunque può trovare il bersaglio più appropriato per le proprie esigenze. Infine, non dimentichiamo che il bersaglio principale per tutte le applicazioni di videosorveglianza è quello definito dalla norma europea EN , che stabilisce la dimensione e la forma di un bersaglio simile ad un bersaglio umano in bianco e nero, che deve essere utilizzata sempre quando vengono effettuate verifiche di qualità dell'immagine in sistemi di videosorveglianza. Questo bersaglio, chiamato rotakin, è stato realizzato da specialisti dell'aeronautica britannica, ed ancora oggi rappresenta lo standard di riferimento per qualunque valutazione oggettiva delle prestazioni di un sistema di videosorveglianza, partendo dall'immagine reale sul campo, fino all'immagine che viene visualizzata sul monitore. Un bersaglio standardizzato conforme ai requisiti IEEE Per approfondire l argomento trattato in questo articolo potete collegarvi al portale della Rivista Antifurto sezione Approfondimenti. Belle le telecamere: ma gli obiettivi?, aprile

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