محاسبات مربوط به لنز در دوربین های مداربسته

مفهوم اعداد روی لنز

نمونه عددهای متفاوتی که روی لنز دوربین نوشته شده است، به این صورت است:

F=6.0 ~ 72 mm 1:2.8~4.8

بخش اول عبارت به معنی محدوده فاصله کانونی متغیر عدسی بزرگنمایی است که با حرف f مشخص می شود. عدد f هر چه کوچک تر باشد، دهانه دیافراگم گشادتر، دریافت نور بیشتر و کنترل بهتر عمق میدان را سبب می شود. در مثال بالا مفهوم اعداد یعنی این که عدسی از نوع بزرگنمایی با فاصله کانونی ۶ تا ۷۲ میلی متر است. هر چه فاصله این دو بیشتر باشد محدوده بزرگنمایی بیشتر خواهد بود. بزرگنمایی نوری یک دوربین از تقسیم این دو عدد بر هم مشخص میشود که در این لنز بزرگنمایی نوری ۱۲ برابر است. عدد آخر هم نشان میدهد حداکثر باز شدن دیافراگم در حالت زاویه باز ۲.۸ و هنگام زاویه بسته ۴.۸ است و هر چقدر عدد کمتر باشد دیافراگم بازتر شده و در اصطلاح گفته می شود لنز سریع تر است که معمولا برای عکاسی در نور کم مناسب است.

محاسبات مربوط به لنز

برای انتخاب درست سایز لنز مورد نیاز در ابتدا باید اندازه حسگر انتخاب شود. اندازه حسگر یک عدد کوچک تر از یک است که عموما در واحد اینچ عنوان می شود. بیشتر دوربینهای عادی از حسگرها ی ۱/۳ اینچی و به طور محدودتر۱/۴ اینچی استفاده می کنند. حسگرها با سایر اندازه ها، در کاربردهای خاص استفاده می شوند.

اگر F فاصله کانونی لنز مورد نیاز (میلی متر)، S عرض CCD بر حسب میلی متر، WD فاصله دوربین از هدف ( فاصله کاری) بر حسب متر و FOV عرض دید مورد نیاز (میدان دید) بر حسب متر باشد:

البته در حال حاضر کار برای محاسبه راحت تر شده است. سایت های زیادی این محاسبه را در قالب ماشین حساب تعیین لنز به طراحان ارائه کرده اند. در این نرم افزارها نیز از رابطه بالا استفاده می شود.

به طور مثال اگر اندازه حسگر ۱/۲ اینچ باشد، برای دیدن تصویری با عرض ۴۰ فوت و با لنز چهار میلیمتر فاصله جسم باید ۲۵ فوت باشد که البته زاویه لنز نیز ۸۸ درجه خواهد بود.

با این محاسبات نتیجه حاصله به شرح زیر است:

فاصله کانونی لنزها تعیین کننده عمق میدان دید هستند.
اندازه حسگرهای دوربینها رابطه مستقیم با وضوح تصاویر دارند.

محاسبه ابعاد یک شی در تصویر

با استفاده از رابطه زیر می توان ابعادی از شی مورد نظر را که توسط دوربین رویت می شود را محاسبه کرد :

باتوجه به کاربرد فراوان حسگر ۱/۳ اینچی، برای این حسگر می توان رابطه زیر استفاده کرد:

برای مثال شما می خواهید یک در ورودی را از فاصله خاصی ببینید. در این حالت فاصله دوربین تا در مقدار WD و مساحت تقریبی در (در صورتی که می خواهید فقط در، در تصویر باشد) مقدار A خواهد بود. در نهایت جواب F فاصله کانونی لنز است.

برای مثال برای یک تصویر با مساحت پنج متر مربع در فاصله ۲۰ متری داریم:

۲۰ * ۴.۸ / ۵ =۱۹.۲

لنز مورد نیاز برای این کار یک لنز با فاصله کانونی ۱۹.۲ میلی متر است.

مثال هایی از زاویه دید چند لنز متداول: