اهمیت لنز در تصویر ایده آل

 

لنز چیست

لنز به انگلیسی Lens مجموعه ای استوانه ای شکل به همراه یکسری عدسی های سیقل داده شده و پشت سرهم است که نور با عبور از یکسری عدسی های پشت سرهم قرار گرفته به سطح سنسور متصل شده به کیت لنز برخورد می کند و تصویر با توجه به طول و عرض سنسور ثبت می گردد.

خوب یا بد بودن کیفیت تصویر بیشتر به اندازه سنسور و کیفیت عدسی ها و همچنین فاصله قرار گیری آنها در لنز بستگی دارد. قدرت و کیفیت لنزها به عوامل گوناگونی بستگی دارد که مهم ترین آن ها فاصله کانونی و عدد دیافراگم است.

فاصله کانونی، فاصله بین مرکز اپتیکی لنز تا سنسور می باشد. فاصله کانونی برحسب میلیمتر است و معرف زاویه دید لنز است. هرچه فاصله کانونی لنز کمتر باشد، زاویه دید بازتر می شود و به اصطلاح، لنزی وایدتر است و هرچقدر فاصله کانونی بیشتر باشد زاویه دید کمتر خواهد بود.

برخی از لنزها فاصله کانونی ثابتی دارند و برخی دیگر متغیرند، لنزهایی که فاصله کانونی متغیر دارند انعطاف پذیری بیشتری دارند و هنگام نصب دوربین مدار بسته راحت تر می توانید کادربندی مناسب از محیط انجام دهد.

در مقابل لنزهای با فاصله کانونی ثابت، کیفیت بالاتری دارند. لنزها انواع مختلفی از لحاظ نوع اتصال به بدنه دارند که در صنعت سری لنزهای مورد استفاده به انواع زیر دسته بندی می شوند:

  • لنز S-Mount (M12): سری S که در بازار به نام M12 شناخته می شود استانداردی برای اتصال پایه لنز به سطح سنسور است، لنزهای ثابت (Fix Lens)، لنزهای متغیر دستی (Varifocal Lens)، لنزهای متغیر موتوردار (Motorized Lens) از استاندارد M12 پشتیبانی می کنند و می توانند بروی سنسور اصطلاحاً سوار (Mount) شوند.
  • لنز C/CS-Mount: یکسری از لنزها به صورت جداگانه به دوربین مداربسته صنعتی سوار می شوند که دارای فاصله کانونی بیشتری نسبت به لنزهای متغیر و موتوردار هستند. این لنزها از استاندارد C یا CS پشتیبانی می کنند که سری CS دارای دهانه اتصال 12.526 میلیمتری و سری C با افزایش 5 میلیمتری دارای دهانه اتصال 17.526 میلیمتری می باشد.

انواع لنز دوربین مداربسته

انواع لنزدوربین مداربسته

 

نحوه عملکرد لنز

وظیفه اصلی لنز دوربین تشکیل تصویر است، همه دوربین ها دارای لنزهایی هستند که از چندین عدسی تشکیل شده است. هر یک از این اجزا به رساندن پرتوهای نور، و بازسازی تصویر (تا آنجائی که ممکن است نزدیک به واقعیت باشد) در حسگر دوربین مدار بسته کمک می کنند.

هدف نهائی به حداقل رساندن ناهنجاری های تصویری با استفاده از عناصری با حداقل کیفیت است، می باشد. خطاهای نوری زمانی ایجاد می شود که نقاطی از تصویر با عبور نور از اجزای لنز، معادلشان نقاطی نامفهوم و بدون جزئیات باعث محوشدگی (عدم وضوح) و عدم کنتراست و اختلالات رنگی می شود.

همچنین امکان کاهش روشنایی و اعوجاج تصویر برای لنزهایی که دارای شرایط نامساعد تابشی باشند، وجود دارد. هر یک از ایرادات، تا حدودی در همه لنزها وجود دارد.

نمونه ای از امتحان عملکرد لنز سوزاندن کاغذ به وسیلهٔ عدسی در مقابل نور خورشید است به نحوی که عدسی را باید آن قدر حرکت داد تا نور خورشید به صورت نقطه ای کوچک بر روی سطح کاغذ درآید که در این حالت بر اثر برخورد پرتوهای نوری به یکدیگر که از عدسی گذشته اند گرمای قابل توجهی در محل برخورد به وجود آمده که باعث سوختن کاغذ می گردد محل برخورد پرتوهای نوری را نقطه کانونی و حد فاصل عدسی با سطح کاغذ فاصله کانونی گفته می شود.

در لنزهایی که چندین عدسی مختلف وجود دارد هر عدسی دارای کانون جداگانه ای است اما وقتی با هم ترکیب می شوند کانون مشترکی پیدا می کنند که معمولاً از مرکز لنز تا حدفاصل محل ایجاد تصویر را فاصله کانونی آن لنز می گویند که مقدار آن بر روی حلقه جلوی لنز نوشته می شود.

عملکرد لنز دوربین نسبت به تصویر دریافتی

عملکرد لنز دوربین نسبت به تصویر دریافتی

 

پیکر بندی لنز

لنز یک دوربین مدار بسته به طور کلی از سه قسمت تشکیل شده است :

  • اجزا نوری
  • دیافراگم غیر قابل تغییر
  • سیستم اتصال دهنده لنز به دوربین

 

اجزای نوری لنز

اجزا نوری لنز تعدادی از اجزا مختلفی هستند که همگی داخل یک سیلندر قرار گرفته اند و هر کدام وظایف خاصی را در مسیر عبور نور انجام می دهند. یکی از اجزا داخلی تصویر وظیفه بزرگ و کوچک کردن تصویر را دارد یا یک قطعه دیگر وظیفه تنظیم فوکوس برای شفاف یا تار بودن تصویر به عهده دارد و همچنین هنگامی که شعاع نور کج شده باشد توسط قطعه ای دیگر تصحیح نوری انجام شده و پراکندگی نور را اصلاح می کند.

زوم به عقب یا جلو باعث حرکت دادن یک قسمت مشخص از لنز می شود که با تغییر فاصله کانونی اندازه تصویر و میدان دید نیز تغییر می کند.

شعاع نور قبل از رسیدن به دوربین مدار بسته به خاطر عبور از عدسی های مختلف و پراکندگی به طور کامل به دوربین نمی رسد و به همین دلیل تا به حال لنزی ساخته نشده است که به طور کامل نور را به سنسور دوربین برساند لذا در نظر گرفتن نور پردازی مناسب در هنگام جانمایی دوربین مداربسته بسیار مهم است.

سنسور دوربین مداربسته وظیفه دریافت، پردازش و تولید خروجی مناسب نور دریافتی از محیط را بر عهده دارد.

 

دیافراگم

برای کنترل مقدار نور عبوری از لنز چندین صفحه فلزی کدر به گونه ای آرایش یافته قرار دارد که به وسیله تغییر حلقه دیافراگم روزنه مرکزی بین خود را بزرگ و کوچک می کند که کنترل اتوماتیک فرمان باز یا بسته شدن را در یک چشم الکترونیکی را صادر می کند.

عملکرد این قسمت به نحوی است که در روشنی زیاد نور، صفحات فلزی درهم فرو می روند و از دریافت شدت نور زیاد جلوگیری می کنند و برعکس زمانی که نور به حد کافی نباشد دهانه بازتر می شود تا تصویر مطلوب فراهم شود.

اندازه بازشدن دیافراگم مطابق یک سری اعداد که مقدار نور مجاز را تعیین شود F22 تا F1.4 مشخص می کند. در دوربین مداربسته معمولاً از دیافراگم F2.0, F2.5 استفاده می شود و عملیات تنظیم میزان نور ورودی در لنز دوربین مدار بسته به صورت کاملاً اتوماتیک می باشد مگر در دوربین های مدار بسته وریفوکال که باید به صورت دستی و در دوربین مداربسته موتورایز این کار به صورت الکترونیکی انجام می شود.

عملکرد دیافراگم لنز دوربین

عملکرد دیافراگم لنز دوربین

 

اتصال لنز دوربین (گیره لنز)

برای اتصال لنز به دوربین نیاز است تا از نگهدارنده لنز (Lens Mount) استفاده شود، انواع مختلفی از این نگهدارنده لنز دوربین وجود دارند که نمونه هایی از آن ها نوع C، CS و #M می باشند. نوع C و CS از نظر نحوه عملکرد و قطر مانند یکدیگر هستند و تنها تفاوت آن ها فاصله بین سطح خارجی آن و CCD دوربین است که در نوع C برابر 17.526 میلیمتر و در نوع CS برابر 12.526 میلیمتر است.

نوع CS نسبت به مدل C ابعاد کوچکتری دارد اما مهم ترین مزیت نوع C را می توان در این دانست که بر روی دوربین های نوع CS با نصب یک آداپتور اضافی می توانند استفاده شوند.

از سری M هم در دوربین های مداربسته برای متصل کردن لنز به سنسور استفاده می شود که نوع مرسوم مورد استفاده مدل M12 می باشد. سری M شامل این مدل ها می باشد: M4/M5/M6/M6.4/M6.5/M7/M8/M9/M10/M12

انواع اتصال دهنده لنز سری M به سنسور دوربین مداربسته

انواع اتصال دهنده لنز به سنسور در دوربین مداربسته

 

مفهوم اعداد روی لنز

اعداد متفاوتی روی لنز برای تشخیص کیفیت نوشته شده است.با ذکر یک نمونه این اعداد را به طور مختصر شرح می دهیم: f=6.0 4.5mm~135mm. بخش اول عبارت به معنی محدوده فاصله کانونی متغیر عدسی زوم است که با حرف f مشخص می شود. عدد f هر چه کوچکتر باشد، دهانه دیافراگم گشاد تر باعث دریافت نور بیشتر و کنترل بهتر عمق میدان را سبب می شود.

در بخش بعدی دو عدد با واحد میلیمتر با علامت ~ از هم جدا شده اند که به معنی لنز از نوع زوم با فاصله کانونی 4.5 تا 135 میلیمتر است. هر چه فاصله این دو بیشتر باشد محدوده زوم بیشتر خواهد بود. زوم اپتیکال یک دوربین از تقسیم این دو عدد بر هم مشخص می شود که در این لنز زوم اپتیکال 30 برابر است.

انواع لنز دوربین عکاسی

انواع لنز دوربین عکاسی

 

انواع لنز

لنزها انواع و کاربردهای مختلفی دارند که عمده ترین تفاوتشان، فاصله کانونی آن ها است که از این نظر می توان لنزها را به سه گروه تقسیم کرد :

  • لنزهای نرمال
  • لنزهای واید
  • لنزهای زوم

لنز نرمال

لنز نرمال لنزی است که فاصله کانونی آن به اندازه سنسور دوربین باشد و قابلیت بزرگنمایی تصویر را نداشته باشد. لنز نرمال در دوربین مدار بسته با فاصله کانونی 3.6 میلیمتری است.

در دوربین های مداربسته معمولی 2 یا 3 مگاپیکسلی از لنز 2.8 یا 3.6 میلیمتری با فاصله کانونی مشخص غیر قابل تغییر در نظر گرفته می شود. تصویری که لنز نرمال ایجاد می کند تقریباً همان چیزی است که چشم ما می بیند، بنابراین از این جنبه هم تصویر آن نرمال است.

 

لنز واید

لنز واید به لنزهایی گفته می شود که فاصله کانونی آن ها از قطر سطح حساس تصویربرداری یا همان سنسور کمتر باشد. این لنزها زاویه دید بازی را در اختیار کاربر قرار می دهند و از پرمصرف ترین لنزها نزد نصابان دوربین مداربسته هستند و برای تصویر برداری از فضای باز در محیط داخلی و فضاهای بیرونی نظیر پارکینگ ها استفاده می شوند.

در مکان هایی که امکان نصب دوربین مدار بسته در ارتفاع بیشتر از 3 متر و قرار گرفتن تمام محدوده در کادر نباشد، کاربرد مناسبی دارد و با استفاده از این لنز می توان فضای بیشتری را تحت پوشش قرار داد. زاویه دید این لنزها وسیع تر از زاویه دید چشم انسان است در نتیجه این لنزها قادرند محدودهٔ وسیع تری را ثبت کنند.

اولین تأثیر آشکار این کار، بازشدن پرسپکتیو ظاهری تصویر و گسترده شدن اجزای آن می باشد؛ در این حالت، هرچه فاصله کانونی لنز کوتاه تر شود، اعوجاج تصویر بیشتر می شود یعنی تصویر اجسام به صورتی اغراق آمیز پهن تر می شود و فاصله بین آن ها نیز زیادتر از حد معمول به چشم می آید، به ویژه اجسام زمینه تصویر که خیلی بیشتر دستخوش این اعوجاج می شوند.

از این رو، نصابان با تجربه برای بدست آوردن تصویرهای طبیعی تر با این لنزها، تا جایی که ممکن است زمینه محدوده تصویر را ساده برمی گزینند. البته پرسپکتیو طبیعی همیشه آن چیزی نیست که مجری بدنبالش باشد. با استفاده خلاقانه از این نوع لنزها می توان تصاویری متناسب با نیاز پروژه به وجود آورد.

مثلاً این لنزها خطوط موازی ساختمان ها را به شدت متقارب و بلند می سازند که می توان برای گستره وسیعی از ساختمان ها استفاده کرد، همچنین در تصویر برداری در محیط های باز بیرونی هم این لنزها طول خیابان ها را بلندتر و پیج و خم آن ها را شدیدتر می کنند.

استفاده از این لنزها در یک مورد اصلاً مناسب نیست و آن هم تصویر برداری بسیار نزدیک است، زیرا برای این کار، نزدیک شدن بیش از حد به موضوع باعث اعوجاج شدید در تصویر می شود.

 

لنز زوم

لنز زوم به لنزی گفته می شود که دارای فاصله کانونی متغیر باشند. به عنوان مثال لنز 2.8 تا 12 میلیمتری یا 5 تا 50 میلیمتری تنظیم مقدار زوم لنز از طریق دو گیره متصل به حلقه ی بر روی استوانهٔ لنز انجام می شود که با چرخاندن آن فاصله کانونی لنز و مقدار زوم تصویر هم تغییر می کند.

لنزهای زوم لنزهایی هستند که فاصله کانونی آن ها متغیر است. در ساختمان این لنزها چندین گروه از عدسی های مختلف با قابلیت جابجایی بکار رفته است که این امر تغییر فاصله کانونی را امکان پذیر می سازد.

این لنزها را با دو عدد کوتاه ترین و بلندترین فاصله کانونی آن ها مشخص می کنند، برای نمونه یک لنز زوم 35-135 میلیمتری (لنز دوربین مدار بسته اسپید دام)، امکان استفاده پیوسته از تمام فواصل کانونی بین 5.7 تا 275 میلیمتری با 48 برابر بزرگنمایی اپتیکال را فراهم می کند.

بدین ترتیب، یک لنز زوم به تنهایی کار چندین لنز را انجام می دهد.

در رابطه با لنزهای موتوردار که نمونه حرفه ای تر لنزهای متغیر یا همان وریفوکال هستند یک مزیت نسبت به لنزهای وریفوکال دارند.

لنزهای وریفوکال هنگام نصب به صورت دستی تنظیم می شوند و بعد از مدتی برای تغییر میزان واید یا زوم بودن تصویر می بایست این کار به صورت دستی انجام شود و نیاز است دوباره دوربین باز شود و لنز تنظیم گردد که باعث هزینه در وقت و تجهیزات مورد نیاز است.

برای راحت تر شدن این مشکل که نیاز به ابزار و وسایل برای باز و بسته کردن دوربین مداربسته است لنزهای موتور دار یا همان Motorized قابلیتی را ارائه می کنند که شما هر وقت بخواهید می توانید این لنزها را به صورت الکترونیکی تنظیم نمایید.

لنز وریفوکال دوربین مدار بسته

لنز وریفوکال دوربین مدار بسته

 

از لنزهای خاص می توان به لنز چشم ماهی اشاره کرد. لنز چشم ماهی (Fisheye lens) لنزهایی هستند که حداکثر زاویه دید را به بیننده می دهند.

دلیل نام گذاری این لنزها، شباهت آن ها به چشم ماهی و محدب بودن عدسی بیرونی لنز می باشد هرچه محدب بودن این عدسی بیشتر باشد زاویه دید، بازتر و انحنای خطوط بیشتر خواهد بود. تصویر حاصل از این لنزها به شکل دایره وار می باشد که از این لنز برای پوشش های خاص با زاویه دید 120 درجه به بالا استفاده می گردد.

لنز چشم ماهی یا Fish Eye دوربین مداربسته

لنز چشم ماهی یا Fish Eye دوربین مداربسته

1 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *