لنز دوربین مداربسته

لنز دوربین مداربسته

چشم انسان ابزار بینایی با قابلیت فوق العاده برای تطابق با محیط است. چشم می تواند در حالی که به منظره ای در دور دست خیره شده اید به سرعت فوکوس را به تصویری در نزدیکی تغییر دهد. چشم می توانید تصوایر را در یک بازه بسیار وسیع ببیند. به صورت خوکار خود را با شرایط نوری محیط هماهنگ کند. چشم می تواند در یک محل پر نور تصویری نسبتا مناسب از یک گوشه تاریک را هم به شما بدهد و در نور بسیار کم به طور خودکار به حالت تک رنگ تعدیل پیدا کند. چشم همچنین با دریافت اطلاعات از مغز در رابطه با تصاویر توانایی فوق العاده ای در انتخاب بهترین تصویر و مناسب ترین فوکوس دارد.

در مقابل آن لنز دوربین مداربسته ابزاری کاملا زمخت به نظر می رسد. این لنزها تنها توانایی فوکوس بر روی یک سطح را دارند و هر چیزی قبل و بعد از آن را تار نشان می دهند. زاویه دید آنها محدود به جایی است که از قبل برای آن تعیین شده. میزان باز شدن آیریس دوربین ثابت است و باید با توجه به محیط قرار گرفته شده تنظیم شود. حتی در لنزهای اتو-آیریس هم لنز تنها می تواند به تغییرات نور در طول شبانه روز حساس باشد و حساسیت خوبی برای تصاویری که از ترکیبهای کم نور و پر نور تشکیل شده ندارد. این مشکلی است که مطمئنا به ان برخورد خواهید کرد. هر زمان که بخواهید تصویری از یک پنجره را در دوربین داشته باشید باید بدانید که با آمدن نور صبح تمامی مناظر اطراف پنجره (که از نور کمتری برخوردارند) کاملا سیاه دیده می شوند.

یکی از پارامترهای مهم نصب یک سیستم مداربسته مناسب انتخاب لنزهای مناسب است. مشکل معمولا این است که مشتری ها دیدی بسیار غیرواقعی از توانایی های یک لنز دارند و به ندرت با محدودیتهای لنز دوربین مداربسته آشنا هستند. افراد غیر متخصص معمولا دوربین های مدار بسته را با چشم های خود و یا دوربینهای تلویزیونی (که لنزهای نسبتا گران قیمتی دارند) مقایسه می کنند. بهتر است قبل از نشان دادن تصاویر دوربین ها تا حدی در رابطه با محدودیت های آنها در تصویر صحبت کنید و برای فروشنده توضیح دهید که اولویت اصلی دوربین های مداربسته این است که تونایی به مراتب بیشتری از دوربینهای دیگر برای کار مداوم دارند و می توانند شبانه روز کار کنند که البته برای آنها محدودیتهایی هم ایجاد می کند.

شرح کامل عملکرد انواع مختلف لنز دوربین مداربسته بحثی مفصل خواهد بود. قصد من در اینجا تنها معرفی ضمنی توانایی های لنزها و انواع مختلف آنهاست. شاید در آینده بیشتر در رابطه مباحث مرتبط با لنز دوربین مداربسته توضیح دادم.

لنزهای با فاصله کانونی ثابت

این لنزها گهگاه با نام منو فوکال (monofocal) هم خوانده می شوند. همانطور که از نام آنها مشخص است این لنزها زمانی کابرد دارند که تصویر دوربین همواره در فاصله ثابت از دوربین قرار دارد و در طول کار دوربین نیازی به تغییر فوکوس دوربین نیست. زاویه دید لنز را می توانید از روی کاتالوگ لنز به دست آورید. این لنزها معمولا در فاصله کانونی بین 3.7 کیلی متر تا 75 میلی متر وجود دارند (بنده تا به حال به ندرت مقادیر متفاوت را دیده ام). فاصله کانونی بیشتر را معمولا با اضافه کردن یک، دو برابر کننده بین لنز و دوربین می توان ایجاد کرد. باید توضیح دهم که این دوبرابر کننده میزان نور رسیده به دوربین را کاهش می دهد. در صورتی که نیاز به فاصله کانونی بیشتر باشد باید از یک لنز زوم (zoom) استفاده کنید.

به جز لنزها با زاویه دید بسیار باز بقیه این لنزها دارای یک حلقه برای تنظیم فاصله کانونی هستند. در مقابل دوربین هم دارای یک ابزار برای تنظیم فاصله CCD تا لنز هستند به این پارامتر معمولا فوکوس پشتی (back focus) می گویند. دلیل این نام گذاری این است که در دوربین های قدیمی تنظیم این قسمت در پشت دوربینها بوده است. امروزه ابزارهای مختلفی مثل پیچ یا اهرم کوچک برای تنظیم این پارامتر بر روی دوربینها قرار دارد. برای تنظیم درست فوکوس یک دوربین باید بتوانید هر دوی این پارامترها یعنی فوکوس لنز و فوکوس دوربین را به درستی تنظیم کنید.

لنزهای زوم دستی

همانطور که می دانید لنزهای زوم لنزهایی هستند که قابلیت بزرگ نمایی تصوایر را دارند. با توجه به امکان بزرگ نمایی این لنزها عموما از فاصله کانونی بیشتری نسبت به لنزهای عادی برخوردارند. بازه کانونی این دوربین ها معمولا به صورت (برای مثال) 6:1 نشان داده می شود. این بدین معناست که بیشترین فاصله کانونی دوربین 6 برابر بیشتر از کمترین فاصله کانونی آن است. برای مثال برای یک دوربین 2/3” با فاصله کانونی 6:1 فاصله کانونی به میلی متر بین 12.5 میلی متر تا 75 میلی متر خواهد بود.

لنزهای زوم اتوماتیک

لنزهای زوم دستی به ندرت در دوربینهای مدار بسته مورد استفاده قرار می گیرند چراکه تغییر زاویه دید و زوم برای این لنزها یک نیاز حیاتی است. در این لنزها یک موتور DC وضیفه تنظیم زوم دوربین را از دور بر عهده دارد. در این لنزها فاصله کانونی به وسیله خود لنز و با تغییر زوم دوربین تنظیم می گردد. این لنزها از قابلیت انعطاف پیذیری بسیار بالاتری نسبت به لنزهای عادی برخوردارند. یکی از عیبهای مهم این لنزها فوکوس اتوماتیک آنهاست چرا که ممکن است محل فوکوس شده توسط لنز محل مورد نظر شما نباشد و در این صورت باید با تغییر زوم دوربین یا محل تصویر تصویری بسازید که فوکوس بر روی فاصله مناسب صورت گیرد. از لنزهای اتوماتیک عموما بر روی پایه های پن تیلت (pan tilt) استفاده می گردد تا علامه بر امکان داشتن تصاویر در فاصله های متفاوت بتوان تصاویر در زوایای متفاوت هم داشت.

تفاوت اصلی در زاویه دید لنزهای مختلف است. به طور کلی لنزها با فاصله کانونی بیشتر زاویه دید کمتری به ما می دهند.

در مقابل لنزهای با فاصله کانونی بیشتر امکان زوم کردن بر روی جزئیات را در یک نقطه برای ما به وجود می آورند.

حال سوال اینجاست که چطور باید لنز مناسب کار خود را انتخاب کنیم. اول باید به این نکته اشاره کنم برای انتخاب لنز مناسب حتما باید اندازه CCD خود را داشته باشید. اندازه CCD یک عدد کوچکتر از 1 است که عموما در واحد اینچ عنوان می شود. بیشتر دوربین های عادی از CCDهای 1/3” و به طور محدودتر 1/4″ استفاده می کنند. CCDهای با اندازه های متفاوت از این دو اندازه تنها در کاربردهای خاص استفاده می شوند.

برای محاسبه لنز مناسب برای CCD 1/3” می توانید از این روش بسیار ساده استفاده کنید:

d x 4.8 / A = L

در فرمول بالا d فاصله از تصویر و A مساحت تصویر است. برای مثال شما می خواهید یک درب ورودی را از فاصله خاصی ببینید. در این حالت فاصله دوربین تا درب مقدار d و مساحت تقریبی درب (در صورتی که می خواهید فقط درب در تصویر باشد) مقدار Aخواهد بود. در نهایت جواب شما یا L فاصله کانونی لنز شماست.

برای مثال من می خواهم یک تصویر با مساحت 5متر را از فاصله 20 متری مشاهده کنم.

20 x 4.8 / 5 = 19.2

لنز مورد نیاز برای این کار یک لنز با فاصله کانونی 19.2 میلیمتر است.

مثالهایی از زاویه دید چند لنز متداول

 

3.6mm

6mm

8mm

12mm

زاویه دید افقی برای لنز

72

44

33

23

 

توجه داشته باشید که زاویه دید افقی دوربین با زاویه عمودی آن متفاوت است. زاویه عمودی دید دوربین معمولا از زاویه افقی دید کمتر است. (با توجه به مستطیلی شکل بود نمایشگر)

لنز وریفوکال چیست؟

لنز وری فوکال (Varifocal) نوعی لنز است که امکان تغییر فاصله کانونی را در یک بازه محدود برای شما محیا می کند. برای مثال بر روی بسیار از دوربین های outdoor (فضای خارجی) لنزهای 4-9mm نصب می شود. این یعنی شما می توانید فاصله کانونی دوربین را بین 4 تا 9 میلی متر تغییر دهید. توجه داشته باشید که بازه لنز را حتما با توجه به زاویه دید مناسب خود انتخاب کنید. برای مثال اگر دوربینی با فاصله کانونی 4 میلیمتر را در یک اتاق کوچک نصب کنید تنها می توانید تصویر یک محیط کوچک مثلا یک میز را داشته باشید.

لنزهای وری فوکال به جز تنظیم زاویه دید امکان تنظیم فوکوس نیز دارند. باید توجه کنید که پس از تغییر فاصله کانونی حتما باید فوکوس دوربین را نیز تغییر دهیم.

جدول زیر زاویه دید هر لنز را با توجه به چیپ تصویر (CCD) را نشان می دهد.

زاویه دید تقریبی افقی دوربین

فالصله کانونی

2/3″

1/2″

1/3″

1/4″

 2.0mm

 –

 82

 2.8mm

 –

86

57

 4.0mm

 –

77

 67

 47

 4.8mm

 83

 67

 57

 40

 6.0mm

 70

 56

 48

 32

 8.0mm

 56

 44

36

25

 12mm

39

30

 25

 17

 16mm

 30

23

 17

 13

25mm

18

15

12

8

50mm

 10

7

6

4

لنز فیکس چیست؟

لنزهای فیکس لنزهایی هستند که فاقد قابلیت تغییر هستند. این لنزها با توجه به فاصله و زاویه دید مناسب معمول دوربین تنظیم شده اند. لنزهای فیکس معمولا فاصله کانونی 3.6mm دارند. چنین لنزی به شما زاویه دید 74 درجه افقی خواهد داد. برای مثال یک لنز3.6mm اندازه تصویر در فاصله 7.6m برابر 11.4×8.7 خواهد بود. این لنزهای برای گرفتن تصویر در محیطهای کوچک مثل اتاق ها مناسب است اما برای فضاهای بیرونی که فاصله دوربین تا محل تصویر زیاد است احتمالا بهتر خواهد بود از لنزها با زاویه کانونی بیشتر استفاده کنید.

دوربین  یا لنز وریفوکال چیست؟

در مطالب قبل به اهمیت و وظیفه لنز دوربین مداربسته اشاره کردیم. همانطور که گفته شد لنز دوربین مداربسته از نظر امکان تنظیم به دو نوع ثابت (Fix) و قابل تنظیم (Varifocal) تقسیم می شود.

باید بدانید که استفاده از لنزهای ثابت به علت هزینه پایین به مراتب رایج تر است. لنزهای ثابت تنها می توانند در یک زاویه ثابت برای شما تصویر ایجاد کنند. رایج ترین انواع لنزهای ثابت لنزهای 3.6 میلیمتر، 2.8 میلیمتر و 4 میلیمتر هستند. استفاده از لنزهای ثابت با فاصله کانونی دیگر به ندرت صورت می گیرد.

در مقایسه با لنزهای ثابت لنزهای وریفوکال به شما فاصله کانونی را در یک بازه مشخص خواهند داد. شما از طریق تنظیم لنز می توانید زاویه دید دوربین را بین فاصله کانونی مجاز تغییر دهید. برای مثال از طریق نصب یک لنز وریفوکال 2.8 به 12 میلیمتر بر روی یک CCD 1/3” شما خواهید توانست زاویه دید دوربین را بین 86 درجه تا 25 درجه تنظیم کنید.

یک لنز وریفوکال مانند شکل دارای دو اهرم تنظیم است. اهرم اول برای تنظیم زاویه دید دوربین است. از این طریق شما می توانید فاصله کانونی لنز را تغییر دهید و به مقدار دلخواه در آورید. اهرم دوم وظیفه تنظیم فوکوس دوربین را برعهده دارد. هر بار که شما فاصله کانونی لنز را تغییر می دهید باید فوکوس لنز دوربین مداربسته را برای آن فاصله کانونی تنظیم کنید.

در ادامه باید توضیح دهم که خصوصیت اتو ایریس (Auto Iris) که ممکن است در کاتالوگ لنز دوربین مداربسته با آن مواجه شوید به معنی تنظیم خودکار آیریس دوربین در مقابل نور است. در واقع وقتی نور محیط زیاد شود دوربین به طور خودکار آیریس را می بیند تا تصویر از نور اشباع نشود.

فاصله کانونی رایج برای دوربین های مداربسته عبارتند از:

·         3 به 9 میلیمتر

·         2.8 به 12 میلیمتر

·         5 به 50 میلیمتر

·         6 به 60 میلیمتر

در موقع انتخاب لنز برای دوربین های صنعتی باکس حتما به میزان کیفیت لنز و دوربین توجه کنید. برای دوربین های صنعتی شبکه با کیفیت مگا پیکسل حتما باید از لنزهای مناسب مگا پیسکل استفاده کنید.