مقالات

تعریف کلی لنز در دوربین مداربسته

    لنز ابزاری است برای انتقال و انعکاس نور و.عملکرد دوربین های مداربسته به کیفیت لنز دوربین بستگی دارد بسیاری از نصاب ها به دلیل اینکه صحیح بودن لنز را در طول بررسی های اولیه تعیین نمی کنند عملکرد ضعیفی دارند .بررسی لنز ؛ تنها به معنای انتخاب لنز برای اینکه میدان دید صحیحی را نمایش دهد نیست  .اگرچه که این عامل بسیار مهمی است اما کیفیت تصویر بعد از نصب دوربین بسیار مهم است .در این متن برخی از عوامل کلیدی را که در هنگام انتخاب یک لنز در دوربین های مدار بسته مهم هستند را معرفی می کنیم. 

 

فرمت اپتیکال  :

اندازه  لنز اپتیکال باید براساس  اندازه سنسور تصویر  باشد و کمی  بزرگتر از سنسور تصویر باشد

برای مثال سنسور 2/1   اینچی  لنزی با سایز اپتیک 2/1 اینچ

و سنسور 3/1 اینچی لنزی با سایز اپتیک 3/1 اینچ را باید داشته باشد

اگر اندازه اپتیک  لنز کم تر از سنسور تصویر باشد ممکن است تیرگی در مرکز تصویر داشته باشیم.

 

 

 

<<...انواع دوربین های مداربسته براساس نوع کاربرد...>>   

 

لنز fix

لنز که در آن فاصله کانونی ثابت است و براساس آن عمق و زاویه دید در آن ها ثابت است و با عددی برحسب میلیمتر نمایش داده می شوند .و با فاصله کانونی 2.8و 2.1، 3.6،4،6،12 ساخته می شوند به طور مثال  f:2.8 mm  که بیان گر زاویه دید(100 درجه) و عمق دید(8متر) است .واز این نوع لنز در مکان هایی استفاده می شود که زاویه و عمق دید کاملا مشخص است .

 

لنز Varifocal

          این لنزها دارای فاصله کانونی متغیر بوده که  در یک بازه مشخص قابل تغییر خواهد بود به واسطه آن فاصله و عمق دید متغیر خواهد بود این لنزها یک  بازه فاصله کانونی مشخص دارند به طور مثال 2.8-12  .

          در این لنزها از ۲ اهرم برای تنظیم فاصله کانونی , وضوح و شفافیت تصویر استفاده می شود . یکی از اهرم ها مربوط به تنظیم مکان عدسی دوم که فاصله کانونی آن را تغییر می دهد و اهرم دیگری برای تغییر مکان عدسی اول نسبت به حسگر تصویر می باشد که وضوح و شفافیت تصویر را تغییر می دهد و focus تصویر باید بصورت دستی انجام شود.

 

لنزmotorized 

         این لنزها مانند لنزهای varifocal  دارای فاصله کانونی متغیر بوده با این تفاوت که زوم فوکوس و دیافراگم را میتوان از  فاصله دور و از طریق موتور تنظیم کرد لنزهای motorize  عموما مانند لنزهای varifocal  با دو عدد فاصله کانونی برحسب میلی متر معرفی می شوند .

مانند لنز 34x  که این عدد معرف قدرت بزرگنمایی لنز بوده که حاصل تقسیم مسافت بر فاصله کانونی می باشد .

 استفاده از لنزهای motorized بسیار کم شده است و دوربین های اسپید دام به دلیل هزینه پیاده سازی کمتر و امکانات بیشتر جایگزین استفاده از آنها در دوربین ها شده اند.

 

                                                                                        

 

<<...روزنه دید (IRIS)...>>

       روزنه دید یا عنبیه دوربین بخشی از دوربین است که مقدار نور عبوری از لنز را کنترل می کند  .اگر روزنه دید باز شود نور بیشتری و اگر کوچک شود اجازه نور کم تری از لنز عبور کند . این ساختار در چشم ما نیز وجود دارد، در نور زیاد مردمک چشم تنگ و کوچک می‌شود که نور کمتری وارد چشم شود و بالعکس در نور کم مردمک بزرگ و باز می‌شود تا نور بیشتری وارد چشم گردد.

در دوربین های ip  چندین روش مختلف از IRIS  را می توانید انتخاب کنید  IRIS  اتوماتیک ،IRIS  دستی ،IRIS  ثابت ، P IRIS

1.IRIS  ثابت :

در IRIS  ثابت مقدار نور ورودی به دوربین قابل  کنترل نیست

این نوع از  IRIS  ها برای ضبط  داخلی که در آن سطوح نور ثابت است هنگامی که دوربین در حال ضبط است  مانند مدرسه ها یا ادارات با چراغ های سقفی زیاد ..

 

IRIS .2 دستی :

با IRIS  دستی باز شدن  IRIS  را می توانید تنظیم کنید و مقدار نور ورودی را  به صورت دستی کم یا زیاد کنید.این تنظیمات معمولا در هنگام نصب انجام می شود زمانی که شما به راحتی به دوربین دسترسی دارید .

این نوع  IRIS  تقریبا مانند  IRIS  ثابت استفاده می شود زیرا دسترسی به دوربین بعد از نصب سخت است .

مشکل این نوع لنز، برداشت تصاویر تقریبا بی استفاده و فاقد کیفیت در شرایط نوری متفاوت است. چرا که در نور کمتر تصویر تیره و در نور زیاد، تصاویر بسیار روشن برداشت خواهند شد.

IRIS. 3 اتوماتیک :

IRIS  های اتوماتیک  motorized  هستند و به طور خودکار تنظیم می شوند و باتوجه به  تغییر نور در طول روز باز می شوند .

دو نوع  iris  اتوماتیک وجود دارد 1. DC-irises  (  کنترل موتور آن در داخل دوربین قرار دارد )

 .

2.video-irises ( کنترل آن در داخل لنز خودش قرار دارد )

به دلیل اینکه  auto iris برای تکنولوژی های پیشرفته تری از fix و  manual IRISاستفاده می شود اغلب این دوربین ها گران هستند و برای فیلم گرفتن از محیط بیرونی مناسب هستند که تغییرات بین روزو شب را به طور اتوماتیک تنظیم کنند

 

اگر چه این نوع لنز بسیار بهتر از نوع قبلی است، اما مشکلی که بوجود می‌آید این است که با تنگ و گشاد شدن آیریز لنز، میدان دید و خصوصا ناحیه فوکوس دوربین تغییر می‌کند

4.PIRIS

کلمه  P  در مخفف  precise  به معنای دقیق است . این نوع لنز مختص دوربین‌های نظارتی توسعه داده شده است  و امکان تنظیم آیریز و میزان نور ورودی را بدون تغییر در میدان دید و فوکوس دوربین، فراهم می‌سازد و در آن   iris در دومورد به کار برده می شود یکی توانایی تنظیمات اتوماتیک مانند auto iris  با کنترل در نرم افزار دوربین برای به وجود آوردن وضوح تصویر بیشتر و عمق میدان دید .

زمانی که iris  میتواند بسته باشد محدود است و جلوگیری از تاری دوربین زمانی اتفاق می افتد auto iris  برای چراغ های روشن صحیح کار می کند  .

دوربین ها با  piris  گران تر از دوربین هایی با  manual iris  و fix iris  هستند و این دوربین ها برای محیط هایی که نور به طور مداوم و به سرعت در حال تغییر است  مناسب است . برای برداشت و ضبط بهترین تصاویر، از دوربین‌های دام و بولت مجهز به لنز P-Iris استفاده می کنند .

استفاده از لنز P-Iris برای اماکن نظامی، امنیتی، بانک‌ها، صرافی‌ها، جواهر فروشی‌ها و مکان‌های از این دست، مهم و در برخی موارد، حیاتی است.

 

رزولوشن لنز :

در گذشته انتخاب رزولوشن مناسب برای لنز مساله مهمی نبود برای دوربین های قدیمی که فقط رزولوشن D1 را ساپورت می کردند .زمانی که رزولوشن دوربین ها به مگاپیکسل ارتقا پیدا کرد انتخاب رزولوشن مناسب لنز به یکی از نیاز های دوربین های مداربسته برای اینکه بتواند رزولوشن های بالا را ساپورت کند تبدیل شد .

بسته به رزولوشن ،رزولوشن لنز به D1,2M,3M ,.. تقسیم بندی می شود .

انواع لنز :

در صنعت دوربین های مداربسته برای اتصال لنز به دوربین از lense mount   استفاده می شود که در دونوع c,cs mount  است و تنها تفاوت آن فاصله بین سطح خارجی آن تا حسگر دوربین می باشد که در نوع c برابر 17.5  میلیمتر و در نوع cs  برابر 12.5 میلیمتر می باشد .

لنز های cs mount  فقط در  دوربین های cs mount  استفاده می شوند .و لنز های c mount  در دوربین های  c mount  و یا دوربین های

cs mount استفاده می شوند. اما لنزهای cmount با 5 میلیمتر اداپتور نیز در دوربین های cs mount به هیچ عنوان در دوربین های cmount استفاده نمی شوند.

 

 

                                                               
 

 

C mount: flange back=17.526mm

CS mount: flange back=12.5mm

 

 

 فاصله کانونی :

به فاصله مرکزی عدسی لنز تا نقطه همگرایی عدسی فاصله کانونی می گویند این مقدار برای لنزهای  fix  ثابت است اما در برخی از لنزها قابل تنظیم می باشد.زمانی که فاصله کوچکتر  باشد زاویه دید گسترده تر است و اگر زاویه دید باریک تر باشد فاصله کانونی بزرگتر است .

از نظر فاصله کانونی لنز ها را به سه دسته تقسیم می کنند :

لنزهای (wide)

لنزهای تله (tele)

لنزهای نرمال (normal)

                                         

          این لنز بین لنز واید و لنز تله قرار دارد  ، و به آن چه که چشم انسان می بیند بسیار نزدیک است و به همین دلیل آن ها را لنز نرمال می نامند و لنز نرمال لنز استاندارد هر دوربین محسوب می شود و تشخیص آن براساس کادر و قطر تصویر بسیار ساده است .به طور مثال یک لنز 35 میلیمتری با فاصله کانونی 40 تا 50 میلیمتر "نرمال" به حساب می آید.و لنز با فاصله کانونی کم تر از 40 تا 50 میلیمتر میدان دید گسترده تری را نمایش می دهد ولنز  "واید " نامیده می شود.و فاصله کانونی بیشتر (بیشتر از 50 میلیمتر ) میدان دید باریک تری را دارد و "تله " نامیده می شود .زاویه میدان دید و وضوح تصویر لنزهای واید به مراتب بیشتر از سایر لنزهاست .در فضاهای کوچک مانند اتاق ها ودر مکان هایی که فاصله سوژه از دوربین کم است و یا به هر عبارتی ما به زاویه دید بازتر نیاز داشته باشیم از لنزهای واید استفاده می کنیم.هرچه فاصله کانونی کم تر نقطه کوراطراف دوربین  کم تر می شود و نویز تصویر افزایش می یابد.

 

                                                              

 

 

فاصله کانونی به اینکه جسم چه مقدار دور است و سایز شی چه مقدار  است بستگی خواهد داشت .

مثال نشان می دهد فاصله کانونی را چگونه محاسبه کنید.

در این مثال ما فرض کرده ایم سنسور 2/1  اینچ با سایز (h,v)=(6.4,4.8)mm    

 

 

 

 

                                                                        
 

 

به وسیله این فرمول محاسبه کردن فاصله کانونی آسان است :

 

F=v×f×d/v=4.8×2500/330=3.6 m

 

                                                                    
 

 

                                                                                     

 

 

2.5mm=بیشترین زاویه دید

12mm=کم ترین زاویه دید   

                                                                                                                      

 

                                                       

 

 

 

                                                             

 

                                                

 

 

                                                                

 

 

 

تصحیح IR  :

تصحیح IR  لنز برای دوربین های شب وروز برای جلوگیری از تغییر  فوکوس مورد نیاز است روشنایی  IR در شب برای اینکه نور بیشتری را فراهم کند عمل می کند زیرا نقطه فوکوس برای روشنایی و تاریکی متفاوت است .

 

                                                    

    

F-number:

 F-number نشان دهنده مقدار نوری است که از طریق لنز عبور می کند. هرچه عدد کوچکتر باشد مقدار نور ورودی بیشتر می شود. قاعده کلی برای انتخاب لنز این است که با F# کوچکتر انتخاب شود، چراکه دهانه بزرگتری دارد و می تواند میزان نور بیشتری را عبور دهد، که به داشتن S/N بهتر و بهبود حساسیت کمک می کند.

عوارض جانبی: دهانه بزرگتر لنز باعث عمق دید کمتر می شود، که در سیستم های نظارت تصویری مناسب نیست. در این موقعیت یک لنز با ویژگی auto iris  برای رفع مشکل انتخاب خوبی است. زیرا Auto Iris می تواند تنظیمات ویدئویی را برای رسیدن به سطح مطلوب به صورت خودکار انجام دهد.

 

                                                                                                                                                                                                 گروه فنی پویش رایان داتیس