دوربین و لنز دو فاکتور بسیار مهم در زمینه پردازش تصویر هستند که انتخاب صحیح آنها تاثیر بسیار مهمی بر روی نتیجه پروژه ما دارد. در این مقاله قصد داریم تا توضیح دهیم که ابتدا چرا به لنز احتیاج داریم و در ادامه با انواع لنز آشنا خواهیم شد. پس از بررسی این مطالب به این موضوع می پردازیم که چگونه انتخاب لنز صنعتی صحیح را انجام دهیم.

سنسور تصویر به کمک لنز ابتدا نور را دریافت کرده و با تبدیل آن به پالسهای الکتریکی برای کامپیوتر ارسال می کند. کامپیوتر نیز طبق برنامه نویسی انجام شده و الگوریتم های موجود آن را مورد پردازش قرار می دهد و خروجی لازم را صادر می کند. خروجی می تواند تنها ارسال یک سیگنال باشد.

همانطور که عنوان کردیم با تابش نور، تصاویر از طریق لنز دریافت می شود و این بدان معنا است که در کنار کیفیت لنز، کیفیت نور نیز بسیار مهم و موثر است. چنانچه نور مناسب نباشد، لنز حتی اگر با کیفیت هم باشد، نمی تواند تصویر مناسبی را تحویل کامپیوتر بدهد.

تمام لنزهایی که در دوربین های صنعتی بکار می روند، بخشی وجود دارد که وظیفه دارد تا نور عبوری از لنز تنظیم نماید. این بخش را آیریز | IRIS می نامیم.آیریزها به دو دسته تقسیم می شوند :AUTO IRIS, MANUAL IRIS. در ادامه قصد داریم تا به بررسی این دو نوع IRIS بپردازیم.

این دسته از لنزها قادرند تا در هر ساعت از شبانه روز بصورت اتوماتیک به وسیله موتور کوچکی که در آنها تعبیه شده است، نور مناسب را برای لنز تامین کرده و تصاویری با وضوح بالا و کیفیت مناسب شکل گیرد.

برخلاف ایریز های سری خودکار، این آیریز ها تنها در شرایطی تصاویر با کیفیت را ایجاد می کنند که نور مناسب وجود داشته باشد. نور این نوع از لنزها به صورت دستی و یا منوال تامین می گردد. در ابتدای مقاله اشاره کردیم که در پردازش تصویر، نور یکی از فاکتور های بسیار موثر و مهم در این زمینه است. در مواقعی لازم است که نور کاملا ثابت باشد تا همیشه بتوانیم نتیجه یکسانی را در خروجی به دست اوریم. این نوع از  لنزها در موارد این چنینی بسیار کارامد و مفید هستند.

فاصله کانونی نیز یک فاکتور مهم در فرایند پردازش تصویر است. اندازه لنز همان فاصله کانونی دوربین است که بر اساس میلی متر سنجش می شود.فاصله کانونی، زاویه دوربین صنعتی است که نقش به سزایی در تصاویر دریافتی در پردازش تصویر دارد.عددی که اندازه لنز را مشخص میکند، هر چه بزرگتر شود تصویر بسته تری را دریافت می کنیم و با هرچه کوچکتر شدن اندازه لنز، تصویر ما نیز افزایش می یابد.

به لحاظ عملکرد و کاربرد می توانیم لنزهای موجود برای دوربین های صنعتی را سه دسته تقسیم کنیم:
۱- لنزهای فیکس یا فاصله کانونی ثابت
۲- لنزهای متغییر یا وریفوکال Varifocal
۳- لنز موتورایز

۱- لنز فیکسهمانگونه که از نام این نوع از لنز ها مشخص است، ثابت هستند و امکان تغییر و یا تنظیم دلخواه را ندارند. یعنی توسط این لنز (پس از نصب شدن بر روی دوربین صنعتی) شما همواره تصویر یکسانی را دریافت خواهید.از آنجایی که زاویه دید این لنزها همواره ثابت است، می توانید در شرایطی که زاویه دید و عمق دید ثابتی دارید آنها را بکار ببرید. پس اگر شرایط شما به گونه ای است که امکان تغییر زاویه دید وجود دارد می بایست در انتخاب لنز صنعتی خود بسیار دقت کنید زیرا به هیچ عنوان استفاده از این نوع لنزها را به شما توصیه نمی کنیم.

رایج ترین و پر استفاده ترین لنزها در دسته لنزهای با فاصله کانونی ثابت لنزهای ۲٫۸ ،۳٫۶ و۴ میل­متر می باشند.

۲- لنز متغیر

نوع دیگری از لنزهای صنعتی، لنزهای وریفوکال می باشند که بر خلاف نوع پیشین، فاصله کانونی آنها متغیر است. یعنی اگر در شرایطی که قصد دارید لنز را بکار ببرید، امکان تغییر عمق دید و تغییر زاویه دید وجود دارد، می توانید در انتخاب لنز صنعتی خود به سراغ لنزهای وریفوکال بروید. این لنزها دارای دو چرخ دنده بر روی لنز هستند که با تغییر یکی از آن چرخ دنده ها زاویه دید و فاصله کانونی تنظیم می شود. چرخ دنده ی دیگر کمک می کند تا وضوح تصویر افزایش یافته و در واقع عمل Focus انجام پذیرد. نکته ای که وجود دارد این است که اگر بخواهید این دو ویژگی را بر روی لنز تنظیم کنید، لازم است تا به صورت فیزیکی تنظیمات را بر روی چرخ دنده ها انجام دهید. در واقع امکان تنظیم نرم افزاری وجود ندارد.

۳-لنز موتورایز

این لنز به لحاظ عملکرد و کارایی کاملا مشابه با لنزهای سری وریفوکال هستند. به این معنا که شما می توانید زاویه دید و فوکِس را بر روی این لنز ها به صورت دلخواه انجام دهید. تفاوت اصلی این است که در لنزهای وریفوکال کاربر مجبور است تا تنظیمات لازم را به صورت دستی و فیزیکی بر روی چرخ دنده های لنز اعمال کند، اما در این نوع لنزها امکان تنظیم از راه دور وجود دارد و شما می توانید به وسیله موتور های موجود در دوربین، از طریقه نرم افزار نیز تنظیمات را انجام دهید.

 دیافراگم چیست؟

دیگر ویژگی ای که شما باید در انتخاب لنز صنعتی به آن توجه کنید، دیافراگم لنز دوربین صنعتی است. دیافراگم روزنه ­ای است که نور را از طریق خود به دوربین هدایت می کند. f.stop واحد اندازه­ گیری دیافراگم لنز است. با کاهش میزان f.stop، دیافراگم بازتر خواهد شدو نتیجتا نور بیشتری به لنز می رسد، و بر عکس ، هرچه این عدد افزایش یابد دریچه بسته تر شده و نور کمتری نیز وارد لنز دوربین می شود.

عمق میدان لنز، وابسه به دیافراگم است. اندازه روزنه دیافراگم اثر مستقیمی بر روی  عمق میدان تصویر دارد. کوچکتر شدن روزنه دیافراگم منجر به افزایش وسعت عمق میدان می شود که این ویژگی در زوم و فوکوس کارآمد است.

زمانی که دیافراگم باز باشد اجسام نزدیک را شفاف نمایش داده و اجسام دور را بصورت تار نشان می­دهد در صورتی­که اگر دیافراگم کوچک باشد تمام قسمت­های تصویر را به شکل کاملاً شفاف نمایش می­دهد.

راهنمای انتخاب شماره فاصله کانونی لنز مناسب

یکی از دغدغه ­های کارشناسان پردازش تصویر در هنگام نصب دوربین­های صنعتی، انتخاب نوع لنز مناسب برای محل و هدف مورد نظر است. اینکه چه لنزی را برای زوم و فوکوس روی بخشی خاص از محیط انتخاب کنید.
همانطور که می­دانید لنزها در اندازه­ های متفاوتی در بازار موجودند. که متداول­ترین آن­ها لنزهای ۴٫۳ ، ۶ ، ۸ ،۱۲ و یا ۱۶ میلیمتری هستند.­
در تصاویر زیر دوربین در موقعیت یکسان و فاصله ۱۰ متری از ساختمان روبرو نصب شده است. با تغییر لنزها تصاویر را با هم مقایسه می­کنیم. با توجه به تصویر مربوط به لنز ۴٫۳ میلیمتری، واضح است که برای دید کامل­تر باید این لنز را انتخاب کنیم. هرچه به لنز ۱۶ میلیمتری پیش می­رویم زوم بیشتر شده و دامنه دید کاهش می یابد.