آشنایی با مفاهیم پایه دوربین مدار بسته

دسته بندی دوربین های مدار بسته بر اساس گستره دید  
نکته مهم در انتخاب دوربین ها میدان دید آن است که توسط دو مولفه فاصله کانونی (Focal length) و ابعاد سنسور تصویر (image sensor) تعیین می گردد هر دو مؤلفه فوق معمولا در مشخصات فنی دوربین ها ذکر می گردد .   
فاصله کانونی به معنی فاصله نقطه کانونی لنز از نقطه ورود نور به داخل لنز می باشد و نقطه کانونی نقطه ای است که درآن تمام نورهای ورودی به لنز تجمیع می گردند . هرچه فاصله کانونی زیادتر باشد میدان دید کمتر می شود .
بهترین و سریعترین راه برای انتخاب نقطه و فاصله کانونی استفاده از محاسبه کننده های موجود برای این کار است ( به صورت خط کش و یا برنامه کامپیوتری موجود است ) 
ابعاد سنسورهای تصویر در دوربین های تحت شبکه معمولا یک چهارم اینچ ، یک سوم اینچ ، یک دوم اینچ ، دو سوم اینچ می باشد که آیتم مهمی در محاسبه می باشد .

اشکال استفاده از محاسبه گرهای کامپیوتری و دستی این است که شما به صورت عملی تصویر بدست آمده را نمی بیند ، لذا ممکن است اشکالاتی در تصویر مانند تقعر در گوشه های تصویر مشاهده شود.

دوربین ها برا اساس گستره دید خود ، به سه دسته تقسیم می شوند: 

• دید عادی ( Normal view )
همان حوزه و وسعت دید چشم انسان را داریم . 

• دید بزرگنمایی شده ( Telephoto )
قاعدتا با داشتن تصویری بزرگ نمایی شده وسعت دید کم می شود و جزئیاتی که با چشم عادی قابل مشاهده نیست در این تصاویر وضوح و بزرگنمایی بیشتری پیدا می کند .

لنزهایی با این مشخصه بیشتر برای پروژه ها و مکانهایی استفاده می گردند که یا فاصله محل یا شی ء مورد هدف دور است و یا شی ء در اندازه و ابعاد کوچکی است . 
لنزهایی که دید بزرگنمایی دارند اصولا نور کمتری را نسبت به لنزهای دید عادی ( Normal view ) جذب می کنند . 

• دید وسیع wide angle 
دید وسیع و پهن به نسبت دید عادی دارای پهنای بیشتری می باشد ولی در عوض جزئیات تصویر نسبت به دید عادی کمتر در تصویر دیده می شود . این تصویر دارای عمق بیشتر می باشد ولی عیب کوچک و قابل چشم پوشی این نوع تصاویر انحنای جزئی در گوشه های آن است که مانند لنزهای fish eye 

انواع لنز دوربین
لنز دوربین شامل یک عدسی و روزنه دید (IRIS) برای عبور نور می‌باشد و وظیفه آن دریافت تصویر و رساندن آن به عنصر تصویر برداری دوربین است. بعضی از دوربین‌ها دارای لنز ثابت (Fix) غیر قابل تعویض و غیر قابل تنظیم می‌باشند (عموماً دوربین‌های دید در شب) ، ولی برخی دیگر هم امکان تعویض لنز و هم امکان اعمال برخی تنظیمات روی لنز را دارند ( دوربین‌های صنعتی ).

• لنز ثابت ( fixed lens ) 
این لنز قابلیت تغییر فاصله کانونی را ندارد و در نتیجه حوزه و وسعت دید در آن ثابت است که به انواع مختلف Normal – Telephoto و یا Wide موجود می باشد . فاصله کانونی معمول در لنزهای دوربین تحت شبکه 4mm می باشد . 
• لنز متغیر Vari-Focal 
این اسم از کلمه various به معنای مختلف نشأت گرفته ، یعنی لنزی با فاصله های کانونی مختلف که در نتیجه با فواصل کانونی مختلف که در نتیجه با فواصل کانونی مختلف وسعت دید مختلف نیز خواهیم داشت . در این نوع لنزها فاصله کانونی از روی لنز به صورت دستی تنظیم می گردد و همچنین باید فوکوس تصویر را نیز به صورت دستی از روی لنز اعمال نمائیم .

در لنزهای متغیر برای دوربین های تحت شبکه معمولا فاصله کانونی آنها بین 3 mm تا 8 mm قابل تغییر است . 
• لنزهای زوم ( zoom lens ) 
همانند لنزهای متغییر قابل تغییر می باشد اما در این لنزها احتیاج به تنظیم فوکوس در زمان تغییر وسعت تصویر نمی باشد. تغییر زوم در این نوع لنزها به صورت دستی یا اتوماتیک امکان پذیر است و همچنین با مشخصه ای خاص از هم متمایز می گردند. 
مثلا ( 3x zoom ) که این عدد زوم تناسبی است بین بیشترین و کمترین فاصله کانونی در لنزها. 

نکته اول: همخوانی لنز و سنسور 
اگر دوربین مورد نیاز شما قابلیت تعویض لنز را داشته باشد این نکته بسیار مهم است که لنزی مناسب با مشخصات فنی دوربین انتخاب گردد. لنزها برای سنسورها با ابعاد متفاوت ساخته می شوند ، ابعاد سنسورها همانطور که قبلا اشاره شد یک دوم اینچ ، یک سوم اینچ ، یک چهارم اینچ ، دو سوم اینچ می باشد .

مثلا لنزی که برای سنسور یک سوم اینچ است می تواند تصویر روی سنسور یک سوم اینچ و یک چهارم اینچ تولید کند ولی روی سنسور دو سوم اینچ نمی تواند .

در حقیقت اگر ابعاد تصویر لنز کوچکتر از ابعاد سنسور تصویر دوربین باشد قسمتی از گوشه های تصویر به صورت سیاه شده می شود و اگر ابعاد سنسور تصویر کوچکتر از ابعاد تصویر لنز باشد مقداری از تصویر گرفته شده توسط لنز از دست رفته محسوب شده و دیده نمی شود . در واقع اصل تطابق تصویر بر روی سنسور مطرح است .

مواردی در پروژه ها پیش می آید که ناچار به استفاده از دوربینی مثلا با سنسور یک چهارم اینچ هستیم و لنزی که در بازار قابل عرضه است با مشخصه ای خاص می باشد و ابعاد تصویر آن برای سنسور یک دوم اینچ می باشد ، این لنز قابل استفاده است ولی مقداری از تصویر از دست رفته و باید مشتری را نسبت به آن توجیه کرد ، ولی در جایی که قرار است لنزی انتخاب گردد که گوشه های تصویر سیاه شود . این لنز اصلا مناسب نیست و راه حل امنیتی شما ناقص و توجیه ناپذیر خواهد بود .

نکته دوم:  در انتخاب لنز ها توجه به مشخصه مگاپیکسل بودن دوربین یا همان سنسور تصویر در دوربین است که برای این نوع دوربین ها قاعدتا لنزهای مگاپیکسی باید انتخاب شود چرا که پیکسلهای سنسور تصویر دراین دوربین ها بسیار ریزتر از پیکسهای سنسور تصویر در دوربین های VGA ( پیکسل 480×640) می باشد .

با رعایت نکته ابعاد سنسور و رزولوشن دوربین می توان بهترین لنز را انتخاب کرد . 

مشخصه‌هایی را که در مورد یک لنز قابل تنظیم می‌توان تغییر داد عبارتند از:

   فاصله کانونی عدسی (focal length) 
عبارت است از فاصله مرکزی عدسی لنز تا نقطه همگرایی عدسی این اندازه برابر لنزهای fix ثابت است ولی در برخی لنزها قابل تنظیم می‌باشد مانند لنز مقابل:
لنزهای موجود در فواصل کانونی 75 – 50 – 30 – 25 – 16 – 12 – 8 – 6 – 4 - 3/5 - 2/8 - 2/5 میلی‌متر ساخته شده‌اند. هرچه فاصله کانونی لنزی بیشتر باشد ( لنز Tele ) بزرگنمایی آن بیشتر است و اشیاء دور را نزدیکتر و بهتر نشان می‌دهد ولی در عوض زاویه دید کمتری ارائه می‌کند برعکس هرچه فاصله کانونی لنز کوچکتر باشد ( لنز Wide) تصاویر نزدیک را بهتر نشان می‌دهد و زاویه دید آن بیشتر است. بعنوان مثال فاصلۀ کانونی عدسی چشم انسان 17mm و زاویه دید آن 30 درجه است درحالی که یک لنز با فاصله کانونی 4 mm زاویه دید 62 درجه دارد. لنزهای قابل تنظیم که امکان تغییر فاصله کانونی و زاویه دید به صورت دستی یا اتوماتیک در آنها وجود دارد به لنز زوم ( Zoom lens ) معروفند.

در دوربین‌های دیجیتالی این امکان تغییر زوم لنز با عباراتی نظیر 20 X – 10 X- 6 X و غیره بیان می‌شود. به عنوان مثال لنز زوم قابل تنظیم 8 الی 48 میلی‌متری معادل 6 x می‌باشد. رنجهای تغییر دیگری نیز مانند 3/5 الی 8 و 48 الی75 میلی‌متری نیز وجود دارند. به اینگونه لنزها (Varifocal lens) نیز می‌گویند. نمونه دیگری از این نوع لنزها را در زیر می‌بینید:

   روزنه عبور نور (IRIS)

کلمه IRIS در لغت به معنای عنبیه می‌باشد و در لنزها نیز مشابه آن وظیفه تعیین مقدار نور عبوری از لنز به سمت عنصر تصویربرداری را بعهده دارد. هرچه روزنه عبور نور بزرگتر باشد نور بیشتری عبور می‌کند و هرچه کوچکتر باشد نور کمتری عبور می‌کند. لنزهای ثابت (Fix) دارای روزنه (IRIS) ثابت می‌باشند و مقدار نوری که در محیط وجود دارد در صورت تغییر باعث تغییر کیفیت تصویر خواهد شد . لذا استفاده از لنزهای با IRIS ثابت در فضای داخلی (indoor) در محل‌های با نور ثابت ( بدون تغییرات زیاد نور) مناسب است. ولی در لنزهای قابل تنظیم می‌توان روزنه عبور نور را به صورت دستی یا اتوماتیک تنظیم کرد. اینگونه لنزها به لنز IRIS Lens معروفند.

اندازه IRIS لنز با عباراتی نظیر F1/2 , F1/4 , و ... بیان می‌شود. لنزهای IRIS به دو دسته تقسیم می‌شوند:

الف- لنز IRIS دستی (Manual IRIS): تنظیم روزنه عبور نور در این لنزها بوسیله پیچی که روی لنز وجود دارد امکان‌پذیر است.
ب- لنزIRIS اتوماتیک (Auto IRIS): تنظیم IRIS در این لنزها با توجه به مقدار نور محیط به طور اتوماتیک به دو روش انجام می‌گیرد و بسته به روش مورد استفاده این لنزها در دو نوع زیر ارائه شده‌اند:

• لنز نوع Video-drive: در اینگونه لنزهای Auto IRIS تنظیم روزنه IRIS با سیگنال ویدیویی که از خروجی A1 گرفته می‌شود انجام می‌گیرد.

• لنز نوع CD-drive: در اینگونه لنزها فرآیند پردازش سیگنال ویدیویی در داخل دوربین انجام گرفته و از خروجی A1 ولتاژ DC گرفته می‌شود و روزنه IRIS توسط این ولتاژ که به یک موتور DC اعمال می‌شود باز و بسته می‌گردد.

نکته 1: در برخی از دوربین‌ها خروجی A1 آنها فقط DC است لذا با آنها می‌توان لنز اتوایریزی بکار برد که CD-drive باشد و برخی دیگر نیز خروجی A1، Video-drive دارند لذا باید با آنها لنز اتوایریز Video-drive بکاربرد. ممکن است روی دوربینی کلید انتخاب یکی از دو حالت video-drive یا CD-drive نیز باشد و بتوان هر دو نوع لنز را استفاده کرد . لنزهای اتوایریز توسط یک کابل چهارسیمه به کانکتور خاص اتوایریز که در پشت یا بغل دوربین وجود دارد به دوربین وصل می‌شوند .یک لنز اتوایریز را در زیر می‌بینید:

نکته 2: در داخل بعضی دوربین‌ها مدار الکترونیکی کنترل نور وجود دارد (ELC) که مقدار نور رسیده به سنسور تصویری را به طور اتوماتیک توسط یک شاتر (Shutter) الکترونیکی کنترل می‌کند و در حقیقت وظیفه IRIS را انجام می‌دهد. در اینگونه دوربین‌ها کلیدی دو حالته وجود دارد که روی آن انتخاب حالت تنظیم نور داخلی با عبارت EE مشخص می‌شود و حالت استفاده از لنز Auto IRIS با عبارت A1 روی این کلید مشخص می‌شود.

استاندارد نصب لنز بر روی دوربین ( standard lens Mount ) 
دو استاندارد نصب مهم در لنزهای دوربین های تحت شبکه مورد استفاده قرار می گیرد . 
استاندارد Cs –mount و C-mount هر دو نوع لنز دارای شکل و شمایل یکسان هستند ، ولی تفاوت آنها در فاصله قرارگیری لنز و سنسور تصویر در هنگام پیچ کردن لنز روی دوربین می باشد .

C-mount : فاصله بین لنز و سنسور 12.5 mm می باشد . این قابلیت وجود دارد که لنز C-mount را روی دوربینی که لنز Cs-mount لازم دارد سوار کرد فقط یک رینگ تبدیل C به CS لازم داریم که آن را برای لنز CS استفاده کنیم .

کاربرگرامی لطفا از طریق فرم نظر سنجی ذیل همین صفحه ما را از نظرات خود مطلع فرمائید. اطلاع از بازخورد مطالب ما را در جهت بهبود و تداوم اطلاع رسانی به شما عزیزان یاری خواهد کرد.