Sichtfeld und technische Daten von CCTV-Dome-Kameras

Optik von Dome-Kameras: Gehäuse, Kuppel, IR-Sperrfilter

Jede Dome-Kamera ist ein Bildgebungsstapel aus fünf Elementen: Kuppel, IR-Sperrfilter, Objektivbaugruppe, Bildsensor und IR-LED-Ring. Die Kuppel ist das einzige Element, das der Dome-Bauform eigen ist, und sie ist die Hauptquelle der FOV-Verschlechterung, wenn sie falsch spezifiziert oder gewartet wird. Standardkuppeln bestehen aus 2-3 mm dickem Acryl (PMMA) oder Polycarbonat (PC). Acryl bietet bessere optische Klarheit (Lichtdurchlässigkeit ~92 %) und Kratzfestigkeit; Polycarbonat tauscht einige Prozent Durchlässigkeit gegen weit höhere Schlagfestigkeit und ist bei Vandalismus-Domes nach IK10 Pflicht.

Klare gegen getönte (rauchfarbene) Kuppeln. Klare Kuppeln bewahren den vollen Lichtdurchsatz und die IR-Durchlässigkeit und bieten die beste Leistung bei wenig Licht und Nachtsicht. Getönte Kuppeln, meist „Smoked“- oder „Black-Bubble“-Domes genannt, verbergen die Ausrichtung optisch, reduzieren aber das sichtbare Licht um 30-50 % und IR um 10-20 %. Eine getönte Kuppel kann die effektive IR-Reichweite einer Kamera von 30 m auf 18-20 m senken. Verwenden Sie getönte nur dort, wo eine verdeckte Ausrichtung wichtiger ist als die Nachtleistung (Luxus-Einzelhandel, Hotelfoyers), niemals am Perimeter oder in Szenen mit wenig Licht.

Eckenverzerrung. Die Kuppel ist ein Kugelabschnitt. Wenn die Kamera zum Kuppelrand neigt, durchläuft die Blicklinie das Acryl in einem schrägen Winkel, bricht den Lichtweg und führt zu 1-3 % tonnenförmiger Verzerrung plus leichter chromatischer Aberration in den Bildecken. Das ist bei geringen Neigungswinkeln (unter 30° von der Senkrechten) unsichtbar, wird aber ab 60° Neigung deutlich, wo der Bildrand 5-8 % der effektiven Auflösung verlieren kann. Objektivhersteller korrigieren das meiste mit rechnerischen Profilen, doch bei Weitwinkelmodellen ist der Effekt real.

IR-Rückreflexion und das Problem der schmutzigen Kuppel. Der IR-LED-Ring sitzt innerhalb der Kuppel, knapp außerhalb des Objektivtubus. Sammelt die Kuppeloberfläche Staub, Fingerabdrücke oder Kratzer, reflektiert IR-Licht an diesen Unvollkommenheiten zurück ins Objektiv und erzeugt einen leuchtenden weißen Fleck in der Mitte des Nachtbildes. Das ist die häufigste Ursache für Beschwerden über „nachts blind“ bei Dome-Installationen. Das Reinigen der Kuppel mit einem Mikrofasertuch stellt die Leistung wieder her; stark zerkratzte Kuppeln müssen ersetzt werden. Hochwertigere Domes (Axis Q35, Hikvision DarkFighter, Dahua Lite AI) verwenden eine Schaumstoffdichtung zwischen Objektivtubus und Kuppel, um diese innere Reflexion zu blockieren; achten Sie im Datenblatt auf „IR-Blende“ oder „Lichtisolierung“.

Vandalismussichere und normale Gehäuse. Eine normale Innen-Dome verwendet typischerweise 1,5-2 mm Acryl und einen Kunststoff-Basisring (IK04-IK06). Eine vandalismusfeste Dome verwendet 3-4 mm Polycarbonat, eine Druckguss-Aluminiumbasis, manipulationssichere Schrauben und ist nach IK10 (50 J Schlagenergie) geprüft. Das Vandalismus-Gehäuse wiegt 600-1200 g gegenüber 200-400 g bei Innengeräten, was bei Deckenplatten-Installationen zählt, wo über 700 g eine Rückseitenstütze nötig ist.

Dome-FOV nach Brennweite: Tabelle für 2,8 / 4 / 6 / 8 / 12 mm

Das horizontale Sichtfeld einer Dome hängt von zwei Werten ab: Brennweite und Sensordiagonale. Die Formel lautet HFOV = 2 · arctan(Sensorbreite / (2 · Brennweite)). Die Tabelle unten gibt horizontales und vertikales FOV für die fünf gängigsten Brennweiten auf drei modernen Sensorgrößen an. Die Zahlen sind typische Herstellerangaben, auf ganze Grad gerundet; einzelne Artikel weichen um ±2° ab.

Beachten Sie, dass der Wechsel von einem 1/3"- zu einem 1/2"-Sensor bei gleicher Brennweite das HFOV um rund 25 % erweitert. Deshalb geben hochwertigere Domes mit 1/1.8"-Sensoren deutlich weitere Winkel an als günstige 1/3"-Geräte, auch wenn beide ein 2,8-mm-Objektiv angeben. Für exakte Zahlen je Artikel rechnen Sie Ihre Werte im FOV-Rechner oder im Objektivwähler nach.

Feste Dome gegen Varifokal- gegen motorisierte PTZ-Dome

Dome-Kameras teilen sich in drei optische Familien, jede mit einem anderen FOV-Steuerungsmodell und einem anderen Preisniveau.

Domes mit Festobjektiv (60-180 €). Die Brennweite ist werkseitig in die Objektivbaugruppe eingebunden. Typische feste Brennweiten sind 2,8 mm und 4 mm. Vorteile: niedrigste Kosten, kleinstes Gehäuse, geringste Leistungsaufnahme (3-5 W), beste optische Schärfe für den Preis. Nachteile: keine Anpassung vor Ort; ändert sich die Szene, ersetzt man die Kamera. Verwenden Sie feste Domes für wiederholbare Rollouts, bei denen eine Szene einem Artikel entspricht: Hotelflure, Klassentrakte, Verkaufsgänge gleicher Breite.

Motorisierte Varifokal-Domes (150-450 €). Das Objektiv hat motorischen Zoom und Fokus, typisch 2,8-12 mm. Der Errichter oder Bediener stellt die Brennweite per Web-Oberfläche der Kamera aus der Ferne ein. Vorteile: Ein Artikel deckt jede Szene von 25-m²-Räumen bis zu 80-m-Fluren ab, keine Leiter-Nachbesuche zum Neuausrichten, Unterstützung von Autofokus bei Bewegung. Nachteile: 30-50 % höhere Kosten, etwas größeres Gehäuse, der mechanische Zoom kann nach 5-7 Jahren ausfallen. Das ist die Standardwahl für anspruchsvolle Installationen und die einzig sinnvolle, wenn die Szenen in der Planungsphase noch nicht feststehen.

PTZ-Domes (800-3000+ €). Pan-Tilt-Zoom-Domes kombinieren ein Varifokalobjektiv (typisch 4,8-120 mm oder größere Zoomverhältnisse) mit motorisiertem Schwenken (360° kontinuierlich) und Neigen (90-180°). Die Kuppel ist größer (140-260 mm Durchmesser), damit der rotierende optische Block freikommt. Vorteile: Eine Kamera deckt ab, wofür sonst 6-12 feste Kameras nötig wären, Voreinstellungen und Touren erlauben zeitgesteuerte Abdeckung mehrerer Zonen, der optische Zoom liefert Details auf Identifizierungsniveau auf 50-200 m. Nachteile: Es wird immer nur eine Zone gleichzeitig abgedeckt; PTZ ist kein Ersatz für feste Abdeckung derselben Fläche, sondern nur eine Ergänzung. Siehe den vollständigen Vergleich Dome, Bullet und PTZ.

Sensorgrößen (1/2.8", 1/2.5", 1/1.8") und Einfluss auf das FOV

Die Sensorgröße ist die zweite Variable, die das Sichtfeld bei einer gegebenen Brennweite bestimmt. Die Bezeichnung (1/3", 1/2.8", 1/2.7", 1/2.5", 1/2", 1/1.8") ist ein Erbe der Vidicon-Röhren und entspricht nicht der physischen Sensordiagonale in Zoll. Tatsächliche Diagonalen:

Größerer Sensor = weiteres FOV bei gleicher Brennweite. Ein 2,8-mm-Objektiv auf einem 1/3"-Sensor ergibt ~96° HFOV; dieselbe Brennweite auf einem 1/1.8"-Sensor ergibt ~126° HFOV. Der größere Sensor hat außerdem größere Fotosites (typisch 2,4 µm gegenüber 1,4 µm), die pro Pixel mehr Licht sammeln und 1-2 EV bessere Lichtempfindlichkeit liefern. Deshalb übertrifft eine 4-MP-Dome mit 1/1.8" in dunklen Szenen eine 8-MP-Dome mit 1/2.8" trotz geringerer Nennauflösung.

Datenblätter nennen die Sensorgröße in der ersten Zeile. Wird eine Dome als „4 MP“ ohne Sensorgröße aufgeführt, gehen Sie von 1/3" aus, also einem Einsteigergerät. Hochwertige 4-MP-Domes haben immer 1/1.8" oder 1/2".

Auflösungsstufen: 2 MP, 4 MP, 5 MP, 8 MP, Pixeldichte pro Meter

Die Pixeldichte pro Meter (PPM) ist die einzige brauchbare Auflösungskennzahl für die Überwachung. Sie drückt aus, wie viele horizontale Pixel einen Meter der Szene in einer bestimmten Entfernung abdecken. EN 62676-4 legt Schwellen fest: 25 PPM für Erkennung, 62 PPM für Beobachtung, 125 PPM für Wiedererkennung, 250 PPM für Identifizierung. Die Tabelle unten zeigt die PPM bei 5 m, 10 m und 20 m für eine 2,8-mm-Dome in vier Auflösungsstufen bei 108° HFOV (1/2.7"-Sensor).

So lesen Sie die Tabelle: Eine 4-MP-Dome mit 2,8 mm liefert Details auf Wiedererkennungsniveau (125+ PPM) nur bis etwa 7,5 m. Darüber hinaus haben Sie Material auf Beobachtungsniveau, keine Gesichter, die sich identifizieren lassen. Um die Identifizierungsentfernung zu vergrößern, erhöhen Sie entweder die Auflösung (auf 8 MP) oder verengen das Objektiv (4-mm- oder 6-mm-Dome). Eine ausführliche Behandlung dieses Zielkonflikts finden Sie unter Megapixel gegen Entfernung.

DORI-Entfernungen typischer Dome-Artikel

Die von Herstellern veröffentlichten DORI-Entfernungen (Detection, Observation, Recognition, Identification) folgen den Pixeldichte-Definitionen der EN 62676-4. Unten stehen offizielle DORI-Werte dreier großer Hersteller, jeweils für einen typischen 4-MP-Dome-Artikel.

Verwenden Sie diese als Planungsanker, nicht als absolute Zusagen: Das tatsächliche DORI hängt von Lichtniveau, Kontrast, Bewegungsunschärfe und Codec-Kompression ab. Für Ihre eigene Kombination aus Artikel und Szene gibt der DORI-Rechner die vier Entfernungen für jede Objektiv-Auflösungs-Paarung aus, und die DORI-Vertiefung erklärt, wie die Schwellen hergeleitet wurden.

IK10-Vandalismusklasse, IP66/IP67, Betriebstemperatur

Umgebungsklassen entscheiden, ob eine Dome dort überlebt, wo Sie sie montieren. Es sind drei getrennte Angaben zu lesen: IK (Schlag), IP (Staub/Wasser) und Betriebstemperatur.

IK-Klassen (IEC 62262) messen die Schlagenergie in Joule. IK08 = 5 J (1,7 kg aus 30 cm); IK10 = 20 J Standard oder 50 J verstärkt (5 kg aus 40 cm, entspricht einem kräftigen Baseballschlägerhieb). Geben Sie IK10 vor für: Schulen, Gefängnisse, den öffentlichen Nahverkehr, Stadien, Außenflächen im Erdgeschoss und überall, wo die Kamera für eine auf dem Boden stehende Person erreichbar ist. Büros innen und Decken über 3,5 m können IK08 oder nicht klassifizierte Innengehäuse nutzen.

IP-Schutzarten (IEC 60529) bestehen aus zwei Ziffern: die erste für Feststoffe, die zweite für Flüssigkeiten. IP66 = staubdicht + kräftige Wasserstrahlen (12,5-mm-Düse, 100 kPa, 3 m Abstand, kein schädliches Eindringen). IP67 = staubdicht + zeitweiliges Untertauchen bis 1 m Tiefe für 30 Minuten. IP66 genügt für 95 % der Außenszenarien einschließlich Schlagregen und Abspritzen. IP67 wird nur gebraucht, wo stehendes Wasser oder Überflutung möglich ist (Kellereingänge, Rampenwände, Lebensmittelverarbeitung). IP68 (dauerhaftes Untertauchen) ist selten und außerhalb von Schwimmbad- oder Marineanwendungen unnötig.

Betriebstemperatur. Standard-Domes arbeiten von -10 °C bis +50 °C. Domes für kalte Umgebungen (-40 °C bis +60 °C) enthalten eine interne Heizung, die im Betrieb 4-8 W zieht und PoE+ (30 W) oder zusätzliche 12 VDC benötigt. Geben Sie für Installationen in Nordeuropa, Kanada oder Alpenregionen die -40-°C-Variante vor: Die Kuppel einer Standard-Dome kann bei -25 °C reißen, und ihr LCD-Shutter-IR-Sperrfilter schaltet unter -15 °C nicht mehr zuverlässig.

Kombinierte Außenspezifikation. Eine sichere Basis für Außen-Domes im öffentlichen Raum ist: IP66 + IK10 + -30 °C bis +60 °C + PoE 802.3af (oder PoE+, wenn mit Heizung). Prüfen Sie alle drei Angaben im Datenblatt; Hersteller erfüllen manchmal zwei von dreien und lassen die dritte stillschweigend aus.

Montagehöhen für Decke, Wand und Pendel

Die Montagehöhe verändert sowohl die abgedeckte Fläche als auch die Pixeldichte in der Zielebene. Verwenden Sie diese Referenzhöhen als Ausgangspunkte der Planung.

Innen, Decke, bündig montierte Dome. 2,4-3,0 m. Unter 2,4 m ist die Dome auch innen vandalismusgefährdet; über 3,0 m überschreitet eine 2,8-mm-Dome am Rand ihres FOV die Identifizierungsreichweite. Für die Gesichtserfassung an Eingängen setzen Sie die Dome auf 2,7 m und 0,5-1,5 m hinter die Tür, 10° nach unten geneigt.

Innen, Wandmontage, Dome auf Halterung. 3,0-4,0 m mit 15-25° Neigung nach unten. Wandmontage ist die richtige Wahl, wenn die Deckenmontage unpraktisch ist (abgehängte Decken ohne Zugang zum Hohlraum, Kanäle im Weg) oder wenn Sie eine gerichtete Ansicht statt eines 360°-Blicks nach unten wollen. Eine wandmontierte Dome in 3,5 m Höhe mit 4-mm-Objektiv und 20° Neigung deckt eine Zone von 6 m Breite × 12 m Länge mit Detail auf Wiedererkennungsniveau ab.

Außen, Wandmontage, Dachüberstand oder Blende. 3,5-4,5 m. Montieren Sie unter dem Dachüberstand, um die Kuppel vor direktem Regen und Sonne zu schützen, was Blendung verringert und die Lebensdauer der Kuppel verlängert. Neigen Sie 20-30° nach unten für eine typische Ansicht auf Einfahrt oder Hof.

Außen, Pendelmontage, Mast oder Balken. 4-8 m, mit 6 m als Optimum für Parkplätze und Vorfahrten. Über 8 m fällt eine 2,8-mm-Dome am Boden selbst mit 4-MP-Sensor unter 125 PPM (Wiedererkennung): Wechseln Sie auf ein 6-mm- oder 8-mm-Objektiv und akzeptieren Sie das engere FOV, oder gehen Sie auf einen 8-MP-Sensor. Bei sehr hohen Mastmontagen (10-12 m) sind pendelmontierte PTZ-Domes wirtschaftlicher als vier oder fünf feste Domes.

Neigungsbereich. Jede Dome hat eine maximale Neigung, typischerweise 75-80° von der Horizontalen. Das erzeugt direkt unter dem Gerät einen toten Kegel von 10-15°. Eine Dome in 3 m Höhe hat am Boden einen toten Kreis von 0,8-1,0 m Durchmesser; bei 6 m wächst der tote Kreis auf 1,6-2,0 m. Planen Sie benachbarte Kameras so, dass sie diese Zonen kreuzweise abdecken; siehe CCTV-Blindspots.

Häufige FOV-Fehler bei Domes

Fünf Fehler erklären die meisten unterdurchschnittlichen Dome-Installationen. Jeder ist bei der Planung behebbar und nach der Installation teuer zu beheben.

So dimensionieren Sie eine Dome: durchgerechnetes Beispiel

Szenario: eine Verkaufsfläche von 8 m Breite × 12 m Länge mit 3,0 m Deckenhöhe. Der Kunde möchte Material auf Wiedererkennungsniveau von jedem Besucher und akzeptiert in den hinteren Ecken Beobachtungsniveau. Das Budget erlaubt eine Dome.

Schritt 1: Montageposition wählen. Montieren Sie die Dome mittig, 4 m von der Eingangstür und 4 m von jeder Seitenwand. Die Dome hängt in 3,0 m Höhe und blickt senkrecht nach unten mit 360°-Sicht an der Kuppel (wir nutzen das natürliche kreisförmige FOV der Dome).

Schritt 2: erforderliches FOV berechnen. Die diagonale Entfernung von der Dome zur fernen Ecke des Raums beträgt √((8/2)² + (12-4)²) ≈ √(16 + 64) ≈ 8,9 m. Um das mit einer nach unten gerichteten Dome in 3 m Höhe abzudecken, brauchen wir ein HFOV, das breit genug ist, dass der projizierte Radius am Boden mindestens 8,9 m beträgt. HFOV ≈ 2 · arctan(8,9 / 3,0) ≈ 144°, zu weit für eine Standard-Dome. Entweder positionieren Sie die Dome neu (an die Rückwand und nach vorn geneigt) oder akzeptieren, dass eine 2,8-mm-Dome nur die vorderen 8-10 m auf Wiedererkennungsniveau abdeckt.

Schritt 3: das Objektiv wählen. Eine 4-MP-Dome mit 2,8-mm-Objektiv auf einem 1/2.7"-Sensor liefert ~108° HFOV. In 3 m Höhe deckt das am Boden einen Kreis mit Radius 3 · tan(54°) ≈ 4,1 m ab, also einen Kreis von 8,2 m Durchmesser. Die vorderen 4 m × 8 m des Raums sind gut abgedeckt; die hinteren 4 m × 8 m liegen knapp außerhalb des Wiedererkennungsradius. Die PPM bei 5 m Bodenentfernung betragen 186 (Wiedererkennung+); bei 8 m sind es 116 (knapp unter Wiedererkennung).

Schritt 4: gegen die Kundenanforderungen prüfen. Der Kunde wollte Wiedererkennung für jeden Besucher. Die Lösung mit einer einzigen Dome liefert Wiedererkennung nur bis 7,5 m. Um die Vorgabe zu erfüllen, ergänzen Sie entweder eine zweite Dome im hinteren Teil des Raums (spiegelbildliche Platzierung, 4 m von der Rückwand) oder wechseln Sie auf eine 4-MP-Varifokal-Dome mit 4 mm Brennweite und versetzen die Dome an die Rückwand mit Blick zum Eingang: Das ergibt 84° HFOV und 200+ PPM über die gesamte Länge von 12 m.

Schritt 5: Die Rechnung nachvollziehen. Geben Sie Grundriss, Domeposition und Objektivwahl in den FOV-Rechner ein, um die Abdeckung auf einem 2D-Plan zu visualisieren; prüfen Sie die PPM in der Entfernung gegen im DORI-Rechner; wählen Sie den genauen Artikel im Kamerakatalog. Hintergründe zur zugrunde liegenden FOV-Mathematik finden Sie unter Sichtfeld erklärt, und unbekannte Begriffe schlagen Sie im Glossar nach.