Lens Nedir? Lens Tipleri ve Özelliklerine Göre Nasıl Seçilir?

CENK45

Üye
Katılım
16 Tem 2008
Mesajlar
123
Puanları
1
Yaş
33

Lens Nedir?

Mercekler bir CCTV sisteminin tasarımında önemli bir rol oynamaktadır. Merceklerin temel işlevi bir alandan yansıyan ışığı toplamak ve kameranın görüntüleyici ünitesinde net, berrak bir görüntü odaklamaktır. Genellikle, bir mercekten geçen ışık ne kadar fazlaysa resim kalitesi de o kadar yüksek olmaktadır.
Mercek seçimi özelikle çok önemlidir, çünkü görüntüleyicide oluşacak olan resmin boyutunu, şeklini ve netliğini doğrudan etkilemektedir. Alana olan mesafe, odak uzaklığı, arzulanan görüş alanı, ışıklandırma ve format gibi faktörlerde kamera görüntüleyicisi üzerindeki görüntünün boyutunu ve netliğini etkilemektedir.

Görüş Alanı
Görüş alanı,belirli bir mercek tarafından oluşturulan resim boyutu (en ve boy), kamera görüntüleyici boyutu ve nesneye olan mesafenin bileşimidir. Eğer, görüş alanı uygun değilse görüş alanını arttırmak azaltmak için farklı bir mercek (örneğin geniş açılı mercek, tele, vb.) kullanmak gerekebilir. İstenilen bir görüş alanı oluşturmak için gerekli olan uygun görüntüleyici boyutu, mercek ve mesafe bileşimlerini hesaplamakta kullanılan tablolar mevcuttur.

Kamera Mercek Türleri
Kamera mercekleri temel olarak iki türe ayrılabilir: sabit odaklı mercekler ve değişken odaklı mercekler (ya da zoom mercekler).
Sabit odaklı bir mercek sabit odak uzaklığına sahiptir. Değişken odaklı bir mercek ise odak uzaklığını değiştirebilir. Odak uzaklığı, merceğin optik merkezinden, merceğin arkasında bulunan bir odak noktasına olan uzaklıktır. Bu uzaklık mercek üzerinde (milimetre cinsinden) yazılıdır ve mercek tarafından oluşturulan görüş alanını ifade eder.
Sabit odaklı merceklerin geniş, orta ve dar görüş alanı bulunan tipleri mevcuttur. "Normal" odak uzunluğuna sahip bir mercek, insan gözü tarafından oluşturulan görüş alanını yakınlaştıran bir resim üretir. Geniş açılı bir mercek kısa bir odak uzaklığına sahiptir, bir telefoto mercek ise uzun bir odak uzaklığına sahiptir. Belirli bir görüş alanı için sabit bir mercek seçerken, görüş alanı değiştirilmek istendiğinde ise merceğin değiştirilmesinin gerekeceği akılda tutulmalıdır.
Hem geniş sahneler hem de yakın çekimler gerekli olduğunda en iyi seçim, değişken odaklı ya da zoom mercektir. Bir zoom mercek odak uzaklığını geniş açıdan telefotoya değiştiren ama bu arada odağı kameranın görüntüleyicisi üzerinde tutan mercek unsurlarının bir bileşimidir. Bu sayede, görüş açısını tek bir mercekle geniş, orta ve dar açılar arasında değiştirmeniz mümkün olur.
F- Stop
Bir merceğin ışık toplama kapasitesi mercek açılışı (apertürü) ile odak uzaklığı arasındaki ilişkiye bağlıdır. "f" simgesiyle gösterilen ve genel olarak "F- Stop" adıyla bilinen bu ilişki merceklerin kenarında ya da önünde basılıdır. F- Stop sayısı ne kadar düşükse azami mercek açılışı ve merceğin kamera görüntüleyicisine ışık geçirme yeteneği o kadar büyüktür. Örneğin, f/ 1.2 F-sayısı seviyesinde bir mercek, f/ 4.0 seviyesindeki bir mercekten çok daha fazla ışık geçirir. F- sayısı düşük olan mercek "hızlı" bir mercek olarak adlandırılır.

Alan Derinliği
Uygun mercek seçimi yaparken göz önünde tutulması gereken bir diğer husus da alan derinliğidir. Alan derinliği cismin önünde ve arkasındaki odak alanıdır. Yani, bir cisim üzerinde odaklandığınızda cismin önünde ve arkasındaki belirli bir alan da, cismin kendisi kadar net görünmese de, odak içinde olacaktır. Alan derinliği;
  1. Mercek uzunluğuna,
  2. Mercek açılışına,
  3. Kamera ile cisim arasındaki mesafeye
göre artar ya da azalır.
Alan derinliğine ilişkin üç faktörün her biri aşağıdaki sonuçları verir:
  1. L-Mercek uzunluğu:
    Kısa mercek (örneğin geniş açı)= daha uzun alan derinliği
    Uzun mercek (örneğin telefoto) = daha kısa alan derinliği
  2. Açılış:
    Geniş açılış (düşük F- stop) = daha kısa alan derinliği
    Dar açılış (yüksek F - stop) = daha uzun alan derinliği
  3. Cisme olan mesafe:
    Kısa mesafe =daha kısa alan derinliği
    Uzun mesafe =daha uzun alan derinliği
Satın alma ve planlamada karar verilirken bu faktörler göz önüne alınmalıdır, zira alan derinliği görüntü kalitesini etkileyebilir (cismi tanıma ve yakalamaya engel olabilir). Eğer, alan derinliği önemliyse yapay ışıklandırmayı arttırmak ya da telefoto mercekler yerine normal merceklere sahip kameralar kullanmak gibi seçenekleri de araştırmalı.
Mercek Montajı
Kamera mercekleri genellikle C ya da CS tipi montajla gelir ve kameranın montaj gereklerine uygun olmalıdır. Bu ikisi arasındaki fark merceklerin kamera görüntüleyicisine olan uzaklığıdır.
  • C tipi montajda mercek görüntüleyiciden 17. 5 mm uzaklıktadır;
  • CS tipi montajda ise mercek görüntüleyiciden 12. 5 mm uzaklıktadır.
Ürün satın alırken şu ilkelere dikkat etmek gerekir:
  • C tipi monte mercekler ancak 5 mm ring (yüzük) ilave edilmek suretiyle CS tipi monte kamerada kullanılabilir.
  • CS tipi monte mercek C tipi monte kamerada kullanılamaz.
Lens Tipleri, Nasıl Seçilir?
Lens Formatı
2/3" veya 1" olabilir. Bir lensin bir kamerada kullanılabilmesi için formatının kameraya eşit veya büyük olması gerekir. 1/2" formatındaki bir lens, 1/2" ve 1/3" bir kamerada kullanılabilir,ama 1/3" formatındaki bir lens sadece 1/3" bir kamerada kullanılabilir.
C-Mount ,CS-Mount
Lens seçiminin diğer bir kriteri de montaj (mount) tipidir.
Lensler montaj tipinlerine göre C - Mount ve CS-Mount olarak ikiye ayrılırlar:
C-Mount bir lens C-Mount bir kamerada veya CS-Mmount bir kameraya 5 mm lik adaptör ring takılarak kullanılabilir.
CS-Mount bir lens, CS-Mount bir kamerada kullanılabilir ama C-Mount bir kamerada kullanılamaz.
Son yıllarda üretilen tüm kameralar hem C-Mount hem de CS-Mount lens takılabilecek şekilde üretilmektedir.
Odak Uzaklığı
Lensin odak uzaklığı, gördüğü alanın genişliğini belirler. Odak uzaklığı arttıkça lensin görüş açısı daralır. Birimi milimetre olarak verilir. Lensler odak uzaklıklarına göre dört gruba ayrılır:
  1. Sabit odak uzaklıklı lensler
  2. Değişken odak uzaklıklı (varifocal) lensler (3.5-8mm arasında 5.5-33 mm arasında vs.)
  3. Manuel zoom lensler odak uzaklıkları geniş bir aralıkta değişebilir.
  4. Motorlu zoom lensler, manuel zoom lenslerle prensipte aynıdır ama oda uzaklığını değiştirmek için lensin içindeki motor kullanılır.
IRIS Kontrolü
Çevredeki ışık şartlarına göre lensin iris kontrolü önem kazanır. İnsan gözünde iris ortamdaki ışık miktarı arttıkça göze gelen ışığı normal seviyede tutmak için kısılır, azaldıkça daha fazla ışık almak için açılır. Lenslerdeki irisin çalışma prensibi de aynıdır.
Lensler iris kontrollerine göre dörde ayrılır:
  1. Sabit iris lensler
  2. Manuel iris lensler
  3. Motorlu irisli zoom lensler
  4. Otomatik iris lensler (Video drive veya DC drive)
Otomatik iris lensler, kameraların üzerinde bulunan otomatik iris konektör girişlerine bağlanırlar. Video drive lenslerde 3 kablo (VCC, İris video, gnd) bulunur. Lens üzerinde LEVEL ve ALC ayarları bulunur.
Harici ortamda lenslerin netlik ayarı yapılacaksa bunun en kötü ışık koşullarında yani gece yapılması gereklidir çünkü gece görme derinliği azalır. Harici ortamlarda gündüz netlik ayarı yapılırsa büyük bir olasılıkla geceleyin netlik bozulacaktır. Gece ayar yapılamıyorsa irisin gündüz de açılması için lensin önüne spot filtre konulabilir.
Manuel iris lenslerin çoğunda ve otomatik iris lenslerde netlik ayarı için ring bulunur. Çoğu zaman bu ring kullanılarak netlik ayarı yapmak mümkündür, ancak bazı durumlarda bu ayar yetmez, ayrıca backfocus yapmak gerekir: Kameranın önünde lensin takıldığı montaj yuvasının üst kısmındaki alyen vidası gevşetilir, yuvaya takılı olan ring çevrilir ve netlik ayarı yapıldıktan sonra vida tekrar sıkılır.
Zoom Lenslerdeki Netlik Ayar Prosedürü
(Gece yapılması tavsiye edilir.)
  1. Kamera bakacağı en uzak noktaya çevrilir.
  2. Iris moturlu ise irisi açılır(otomatik iris lens kullanılıyorsa gece iris otomatik olarak açılacaktır)
  3. Kontrol ünitesinden zoom wide (min.zoom) yapılır
  4. Kontrol ünitesinden focus far yapılır
  5. Kamera üzerinden lensin netliğini ayarlanır.(backfocus yapılması gerekebilir)
  6. Kontrol ünitesinden zoom tele (max.zoom) yapılır
  7. Kontrol ünitesinden netlik ayarı yapılır,
  8. Minimum ve maksimum zoom yapıldığında netlikte kayma olmayıncaya kadar 3-7 maddeleri tekrarlanır
Lensler, Özellikleri ve Hesaplamaları

Focal (Odak) Uzaklık Hesaplaması
  • Odak uzaklığı lensler için en önemli parametredir. Bir objenin tamamının görüntüsünün oluşturulacağı yer CCD çiptir. Odak uzaklığı bir objenin genişlik ve yüksekliğine göre ayarlanır / hesaplanır.
  • Objenin genişlik olarak odak uzaklığı=Objenin Kameradan uzaklığı * CCD genişliği / (Objenin Genişliği +CCD Genişliği)
  • Objenin Yükseklik Odak Uzaklığı =Objenin Kameradan Uzaklığı * CCD yüksekliği / (Objenin Yüksekliği +CCD Yüksekliği)
CCD format
CCD yükseklik (mm)
CCD genişlik (mm)
1/4"
2,4
3,2
1/3"
3,6
4,8
1/2"
4,8
6,4
2/3"
6,6
8,8
1"
9,6
12,8

Farklı Uygulamalar İçin Hesaplama Örnekleri
Kamera ile Barkod Tanıma
  • Objenin Genişliği=30mm
  • Çalışma Uzaklığı=300mm
  • CCD Format =1/4" (CCD Genişliği 3.2mm)
  • Odak Uzaklığı (Focal Length)=
300x3.2/(30+3.2) =28.9 mm
Bu durumda 5-50mm'lik lens seçmelisiniz.
Kamera ile Meyve Tasnifi
  • Objenin Genişliği=200mm
  • Çalışma Uzaklığı=1000mm
  • CCD Format =1/3" (CCD Genişliği 3.6mm)
  • Odak Uzaklığı (Focal Length)=
1000x3.6/(200+3.6) =17.7 mm
Bu durumda 5-50mm'lik lens seçmelisiniz.
Göz Tanıma Sistemleri
  • Objenin Genişliği=50mm
  • Çalışma Uzaklığı=350mm
  • CCD Format =1/2" (CCD Genişliği 6.4mm)
  • Odak Uzaklığı (Focal Length)=
350x6.4/(50+6.4) =39.7 mm
Bu durumda 5-50mm'lik lens seçmelisiniz.
Plaka Tanıma Sistemleri
  • Objenin Genişliği=600mm
  • Çalışma Uzaklığı=10000mm
  • CCD Format =1/4" (CCD Genişliği 3.2mm)
  • Odak Uzaklığı (Focal Length)=
10000x3.2/(600+3.2) =53 mm
Bu durumda 6-60mm'lik lens seçmelisiniz.
Lens Seçimi
Bir objenin Kamera Üzerindeki görüntüsü üzerindeki odak uzaklığını ayarlamak için Zoom Lens kullanılması gerekir. Bu Lenslerin en önemli dezavantajları ağırlığı , ebatları ve fiyatlarının yüksek olmasıdır. Bu yüzden genellikle sabit fokuslu lensler kullanılır.
Bir cismin objenin görüntüsünü tamamıyla CCD sensörün üzerine düşürebilmek için hesaplanan lensten daha küçük bir lens seçilerek yapılabilir. Örnek olarak:
  • Barkod Tanıma için 25mm
  • Meyve Tasnifi İçin 16 mm
  • Göz Tanıma sistemi için 35 mm
  • Plaka Tanıma İçin 50 mm
Seçilecek lens formatı CDD ebatlıyla eşit yada daha büyük olmalıdır.
Çok Düşük Mesafelerdeki Objelerin Hesaplamaları Nasıl Yapılmalıdır/ Yapılır?
Özellikle çok küçük cisimlerin görüntülenmesinde lenslerin minimum "görüntüleme uzaklığının" altında görüntülenmesi gerekebilir. Bu durumda Lens ile kamera arasında minimum görüntüleme mesafesini azaltmak için ring kullanılır. (Kamera ile birlikte verilir, CCD sensör ile lensin arasındaki mesafeyi arttırmak için)
Aşağıdaki şekilde bu durumun örneğini görebilirisiniz:

İnsan vücudundaki bir beni görüntülemek için:
Objenin büyüklüğü = 5mm
Görüntüleme mesafesi = 30 mm
CCD format=1/4" (CCD sensör büyüklüğü) 3.2 mm
Bu durumda odak uzaklığı 14.7 mm dir. Fakat bu lensin minimum görüntüleme mesafesi 250mm dir. Fakat bize 3 cm lik görüntüleme mesafesi gerekiyor. Yapmamız gereken Lens ile kamera arasına 5mm lik bir ring takmak olacaktır.
Minimum Görüntü Mesafesi Hesaplama Tablosu
Format (mm)
Odak Uzaklığı (mm)
Minimum Görüntüleme Mesafesi (metre)
1/2"
12
0.25
2/3"
16
0.25
2/3"
25
0.25
2/3"
35
0.35
2/3"
60
0.9

Lenslerle Birlikte Kullanılacak Ring (Yüzük) Uyumluluk Tablosu
Ring Kalınlığı
Odak Uzaklıkları
12mm
16mm
25mm
50mm
75mm
0.5mm
12...31cm
22...54cm
41..129cm
1.0mm
8...15cm
17...28cm
32...66cm
1.50mm
6...10cm
14...20cm
27...45cm
75...175cm
5.0mm
2...3cm
7...8cm
14...16cm
43...59cm
69...125cm
10.0mm
9...10cm
29...34cm
50...69cm
15.0mm
23...25cm
41...50cm
20.0mm
34...41cm
25mm
30...35cm



 
Bu siteyi kullanmak için çerezler gereklidir. Siteyi kullanmaya devam etmek için onları kabul etmelisiniz. Daha fazla bilgi edin…