سیزده سال است این طرف و آن طرف بازار، از پاساژ امجدیه و علاءالدین تهران تا کارخانه‌های مونتاژ و تولید قطعات در گوانگجو، یک چیز را بارها دیده‌ام: وقتی از منظر مهندسی الکترونیک و ساختار اپتیکی به دوربین‌های مداربسته نگاه کنیم، کیفیت نهایی تصویر پیش از آنکه به پردازنده (DSP) و سنسور برسد، در گرو پارامترهای دقیق لنز است. در خطوط تولید و مونتاژ دوربین مداربسته، شناخت این پارامترهای فنی برای مچ کردن درست لنز با بردهای مختلف (مثل سنسورهای ۱/۲.۸ اینچی یا رزولوشن‌های بالا) حیاتی است. در این مقاله از دوربینکار، مهم‌ترین پارامترهای فنی لنزهای دوربین مداربسته را با زبان کف بازار و نیاز نصاب کالبدشکافی می‌کنیم.
۱. فاصله کانونی (Focal Length)؛ نقشه راهنمای زاویه دید
فاصله کانونی (برحسب میلی‌متر) فاصله بین مرکز اپتیکی لنز تا نقطه تمرکز نور روی سنسور تصویر است. برای مشتری و نصاب سیستم‌های حفاظتی، عدد میلی‌متر به تنهایی مهم نیست؛ او می‌خواهد بداند دوربین چقدر از فضا را پوشش می‌دهد. روی سنسورهای رایج بازار، خروجی زاویه‌ها به این شکل خودش را نشان می‌دهد:
- ۲.۸ میلی‌متر (زاویه دید حدود ۹۰ تا ۱۰۵ درجه): پادشاه زاویه باز. این لنز یک اتاق ۱۲ متری را از گوشه سقف کاملاً جارو می‌کند. برای فضاهای کوچک، آسانسورها، پارکینگ‌ها و حیاط‌ها فوق‌العاده است و پرفروش‌ترین لنز بازار محسوب می‌شود.
- ۳.۶ میلی‌متر (زاویه دید حدود ۷۵ تا ۸۵ درجه): استانداردترین زاویه بازار که نزدیک‌ترین پرسپکتیو را به چشم انسان دارد. انحنای تصویر در لبه‌ها تقریباً صفر است. برای راهروهای معمولی، دفاتر کار و بالای در ورودی عالی است.
- ۴ میلی‌متر (زاویه دید حدود ۶۰ تا ۷۵ درجه): کمی زوم‌تر از ۳.۶ است. زاویه بسته‌تر می‌شود اما جزئیات در فاصله دورتر (مثلاً ۵ تا ۸ متری) واضح‌تر است. برای نصب در سوله و کارگاه‌ها روی خطوط تولید کاربرد دارد.
- ۶ میلی‌متر (زاویه دید حدود ۴۰ تا ۴۵ درجه): لنز ۶ میلی‌متر مثل یک لوله تفنگ عمل می‌کند. برای راهروهای بسیار باریک و طولانی، زوم کردن روی یک ورودی خاص و تشخیص چهره در فاصله ۱۰ تا ۱۵ متری استفاده می‌شود.
- ۸ و ۱۲ میلی‌متر (زاویه دید ۳۰ تا زیر ۲۰ درجه): لنزهای تخصصی و تله‌فوتو (Telephoto) با زاویه به‌شدت بسته. مناسب برای پلاک‌خوانی خودرو در گیت ورودی، یا کنترل محیطی دیوارهای طولانی از فاصله دور.
۲. عدد دیافراگم (F-Number)؛ نبرد دارکلایت و استارلایت
این عدد نشان‌دهنده میزان گشودگی روزنه لنز برای عبور نور است. وقتی در بازار عمده با تولیدکننده‌ها حرف می‌زنی، کمتر کسی می‌گوید «لنز با دیافراگم ۱.۰ می‌خواهم». در اصطلاح کف بازار، ما با دو مفهوم کلیدی سر و کار داریم:
- لنز دارکلایت (Darklight - F1.0): دهانه این لنز به قدری باز است که بیشترین حجم ممکن از نور را هدایت می‌کند. دارکلایت‌ها برای تاریکی مطلق ساخته شده‌اند. وقتی روی خط مونتاژت دوربین دید در شب رنگی (Full Color) می‌بندی، لنز دارکلایت یعنی دوربین در محیطی که چشم انسان سیاهی مطلق می‌بیند، می‌تواند با کمترین کمک از پروژکتور وارم‌لایت تصویر رنگی و بدون نویز بدهد.
- لنز استارلایت (Starlight): به لنزهایی (معمولاً با ضریب F1.2 تا F1.6) گفته می‌شود که برای ارائه تصویر رنگی در شب، به یک حداقل نوری (مثل نور ستاره‌ها یا نور ضعیف تیر چراغ برق) نیاز دارند. استارلایت‌ها در نور کم شاهکار می‌کنند، اما اگر محیط صفر لوکس نوری شود، کم می‌آورند. دارکلایت دقیقاً همان جایی که استارلایت افت می‌کند، قدرت‌نمایی می‌کند.
به‌عنوان کسی که خط مونتاژ دارد، اگر سنسورت توانایی تصویردهی در شب را دارد، حتماً روی کیس‌های وارم‌لایت لنز دارکلایت ببند تا ارزش افزوده‌ی محصولت در بازار رقابتی بالا برود.
۳. سایز سنسور پشتیبانی‌کننده (Sensor Size)
هر لنز دایره‌ای از نور (Image Circle) را در پشت خود تشکیل می‌دهد که باید تمام سطح سنسور را بپوشاند. لنزها معمولاً برای سایزهای استانداردی مانند 1/3"، 1/2.8" یا 1/2.7" طراحی می‌شوند. نکته حیاتی مونتاژ این است: اگر لنزی که برای سنسور ۱/۳ اینچ طراحی شده را روی یک برد با سنسور ۱/۲.۷ اینچ (که ابعاد فیزیکی بزرگ‌تری دارد) سوار کنید، گوشه‌های تصویر تاریک می‌شود که به این پدیده «Vignetting» می‌گویند. همیشه سایز پشتیبانی‌شده لنز باید مساوی یا بزرگ‌تر از سایز سنسور باشد.
۴. قدرت تفکیک و رزولوشن اپتیکال (Optical Resolution)
لنزها هم مانند سنسورها رزولوشن دارند (۲ مگاپیکسل، ۵ مگاپیکسل و غیره). این رزولوشن بر اساس شاخص MTF و میزان پراکندگی نور در شیشه‌ها تعیین می‌شود. قرار دادن یک لنز ارزان‌قیمت ۲ مگاپیکسلی روی یک برد ۵ مگاپیکسلی، یک گلوگاه (Bottleneck) اپتیکی ایجاد می‌کند و باعث افت شدید شارپنس و تار شدن لبه‌های تصویر می‌شود، زیرا متریال لنز توانایی تفکیک خطوط را برای تراکم پیکسلی بالای سنسور ندارد.
۵. تصحیح مادون قرمز (IR Correction)
نور مرئی و نور مادون قرمز (IR) طول موج‌های متفاوتی دارند و در نقاط متفاوتی فوکوس می‌شوند. در دوربین‌های دید در شب، اگر لنز دارای پوشش ویژه «IR Corrected» نباشد، تصویری که در روز کاملاً واضح است، با روشن شدن LEDهای مادون قرمز در تاریکی شب، تار می‌شود (Focus Shift). لنزهای استاندارد ساختار اپتیکی ویژه‌ای برای جبران این اختلاف شکست نور دارند.
۶. نوع پایه، رزوه‌ها و آیریس (Mount & Iris Type)
در خطوط تولید دوربین‌های بولت و دام رایج، پرکاربردترین نوع اتصال پایه M12 (Board Lens) با قطر رزوه ۱۲ میلی‌متر است. این لنزها معمولاً آیریس ثابت (Fixed Iris) دارند که دهانه عبور نور در آن‌ها ثابت است و در کنار شاتر الکترونیکی بردهای امروزی، کارایی بسیار خوبی ارائه می‌دهند.
در مقابل، پایه CS-Mount بیشتر در دوربین‌های صنعتی (Box Cameras) استفاده می‌شود. لنزهای حرفه‌ای‌تر ممکن است آیریس اتوماتیک (Auto Iris) داشته باشند که با دریافت سیگنال ولتاژ از برد، دهانه دیافراگم را در برابر تغییرات شدید نور (مثل آفتاب مستقیم و سایه) باز و بسته می‌کنند تا تصویر دچار سفیدی مطلق یا Over-exposure نشود.