عدسة متعددة البؤر

العدسة متغيرة البؤرة هي عدسة كاميرا ذات بُعد بؤري متغير، حيث يتغير التركيز بتغير البُعد البؤري ( والتكبير )، على عكس عدسة التكبير البؤرية الثابتة ("الحقيقية") التي تحافظ على تركيزها أثناء تكبير العدسة (تغير البُعد البؤري والتكبير). العديد من العدسات التي تُسمى "عدسات تكبير"، خاصةً في حالة الكاميرات ذات العدسات الثابتة، هي في الواقع عدسات متغيرة البؤرة، [ 1 ] مما يمنح مصممي العدسات مرونة أكبر في المفاضلات التصميمية البصرية (نطاق البُعد البؤري، أقصى فتحة عدسة، الحجم، الوزن، التكلفة) مقارنةً بعدسات التكبير البؤرية الثابتة. تُعد هذه العدسات عملية بفضل خاصية التركيز التلقائي ، ولأن معالج الكاميرا يستطيع ضبط العدسة تلقائيًا للحفاظ على التركيز أثناء تغيير البُعد البؤري ("التكبير")، مما يجعلها مناسبة للتصوير الفوتوغرافي الثابت حيث لا يُمثل تغيير تكبير الهدف مشكلة، كما هو موضح أدناه. يُعد تغيير حجم الهدف مشكلة كبيرة في الفيديو، ولذلك تُعد التصاميم البؤرية الثابتة الحقيقية ضرورية لإنتاج فيديوهات بجودة أعلى. يمكن استخدام العدسات متغيرة البؤرة لعرض الصور وكذلك التقاطها، وقد أكدت شركة ميتا رياليتي لابز تطوير شاشة متغيرة البؤرة للواقع الافتراضي . [ 2 ]

عدسة متغيرة البؤرة. الصورة اليسرى عند بُعد بؤري ƒ=2.8 مم، وهي في بؤرة التركيز. الصورة الوسطى عند بُعد بؤري ƒ=12 مم مع الحفاظ على بؤرة التركيز ثابتة من 2.8 مم. الصورة اليمنى عند بُعد بؤري ƒ=12 مم مع إعادة ضبط بؤرة التركيز. مقبض التقريب يضبط البُعد البؤري، ومقبض البعد يضبط التركيز.

التصميم البصري

يتكون الهيكل الداخلي للعدسة متغيرة البؤرة من عدة مجموعات من العناصر البصرية مرتبة على طول محور بصري مشترك . ويتم ضبط البعد البؤري عن طريق تحريك مجموعة وسطى أو خلفية من العناصر على طول هذا المحور، بينما تتحكم حركة الخلية الأمامية المنفصلة في التركيز بشكل مستقل. [ 3 ] هذه الآلية ثنائية الحركة - حركة للبعد البؤري وحركة للتركيز - هي ما يميز العدسات متغيرة البؤرة عن عدسات التكبير/التصغير البؤرية الحقيقية، حيث تحافظ وصلة أكثر تعقيدًا تعمل بنظام الكامات على ثبات مستوى الصورة طوال نطاق التكبير/التصغير.

نظرًا لأن تصميم العدسات متغيرة البؤرة لا يتطلب الوصلات الميكانيكية المعقدة اللازمة للحفاظ على التركيز أثناء التكبير، فإن التركيب البصري والميكانيكي أبسط وأقل تكلفة في التصنيع من تصميم العدسات ثابتة البؤرة المكافئ. [ 4 ] تتيح هذه البساطة للمصممين تخصيص عدد أقل من العناصر البصرية لمجموعة التكبير، واستخدام هذه العناصر لتحقيق نسبة طول بؤري أوسع، أو فتحة عدسة قصوى أكبر ، أو شكل أكثر إحكامًا - وهي مزايا يصعب تحقيقها مجتمعة في تصميم العدسات ثابتة البؤرة .

يُتيح البُعد البؤري المتغير إمكانية الحصول على تركيبات متعددة من مسافات العمل والتكبيرات باستخدام عدسة واحدة. مع ذلك، تأتي هذه الميزة على حساب بعض التنازلات في جودة الصورة والوزن والأبعاد وفتحة العدسة مقارنةً بعدسة ثابتة البعد البؤري ذات مواصفات مكافئة. [ 5 ]

مقارنة مع العدسات الثابتة وعدسات التكبير

تختلف أنواع العدسات الرئيسية الثلاثة المستخدمة في أنظمة الكاميرات - الثابتة (الأساسية)، والمتغيرة البعد البؤري، والزوم المتطابقة البعد البؤري - بشكل أساسي في ما إذا كانت تسمح بتغيير البعد البؤري وكيفية ذلك:

  • تتميز العدسة ذات البعد البؤري الثابت ببعد بؤري واحد لا يتغير. ولأنها تحتوي على أجزاء متحركة أقل، فهي أبسط وأخف وزنًا، وعادةً ما توفر أداءً بصريًا أفضل لكل وحدة تكلفة مقارنةً بالعدسات ذات البعد البؤري المتغير. وتُعد العدسات الثابتة مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تكون فيها هندسة المشهد قابلة للتنبؤ ومستقرة. [ 6 ]
  • تغطي العدسة متغيرة البؤرة نطاقًا متصلًا من الأطوال البؤرية، يُحدد بزوج من القيم مثل 2.8-12 مم أو 5-50 مم، حيث تمثل القيمة الأولى أوسع (أقصر) طول بؤري، بينما تمثل القيمة الثانية أضيق (أطول). [ 7 ] بعد كل تعديل للطول البؤري، يجب إعادة ضبط موضع التركيز بشكل منفصل.
  • تغطي عدسة التكبير البؤرية المتزامنة نطاقًا متصلًا من الأطوال البؤرية، لكن آلية الكامة الداخلية فيها تُبقي مستوى البؤرة ثابتًا مع تغير الطول البؤري، فلا حاجة لإعادة التركيز بعد التكبير. هذه الخاصية، المعروفة باسم التزامن البؤري أو التناظر البؤري ، تتطلب تصميمًا بصريًا وميكانيكيًا أكثر تعقيدًا وتكلفة. [ 8 ]

أنواع العدسات متعددة البؤر

يمكن تقسيم العدسات متغيرة البؤرة إلى فئتين رئيسيتين وفقًا للآلية التي يتم من خلالها ضبط البعد البؤري والتركيز:

العدسات اليدوية متعددة البؤر

في العدسات المتغيرة البؤرة اليدوية، يقوم المستخدم بتدوير حلقتين تحكم منفصلتين على أسطوانة العدسة - إحداهما لضبط البعد البؤري المطلوب (التكبير) والأخرى للحصول على صورة واضحة. هذا التصميم شائع في كاميرات المراقبة المثبتة في مواقع ثابتة، حيث يتم ضبط زاوية الرؤية مرة واحدة أثناء التركيب ولا يتم تغييرها إلا نادرًا. تُعد العدسات المتغيرة البؤرة اليدوية عمومًا أقل تكلفة من نظيراتها الآلية، ولا تتطلب دوائر تحكم إلكترونية. [ 9 ]

العدسات المتغيرة البؤرة الآلية

تتضمن العدسات متغيرة البؤرة الآلية محركات كهربائية صغيرة تُشغّل آليتي التكبير والتركيز إلكترونيًا. [ 10 ] يستطيع المستخدم ضبط البُعد البؤري وإعادة ضبط تركيز العدسة عن بُعد - عبر واجهة ويب، أو تطبيق على الهاتف الذكي، أو برنامج إدارة الفيديو، أو وحدة تحكم PTZ بعصا تحكم - دون الحاجة إلى الوصول المادي إلى الكاميرا. [ 11 ] تُقلل هذه الميزة بشكل كبير من وقت التركيب والتشغيل، لا سيما في عمليات النشر واسعة النطاق حيث يكون الصعود إلى كل كاميرا لضبط العدسة أمرًا غير عملي. تتضمن العديد من العدسات متغيرة البؤرة الآلية الحديثة خاصية التركيز التلقائي التي تُعيد التركيز الحاد تلقائيًا عند تغيير البُعد البؤري، مما يُحاكي فعليًا سلوك العدسات ثابتة البؤرة أثناء الاستخدام العادي مع الحفاظ على التصميم البصري الأبسط والأقل تكلفة للعدسات متغيرة البؤرة. [ 12 ]

التطبيقات

التصوير الفوتوغرافي للمستهلكين والمحترفين

في كاميرات التصوير الرقمية المدمجة والعديد من أنظمة الكاميرات عديمة المرآة ، غالبًا ما تكون عدسات التكبير/التصغير المرفقة مع الكاميرا كعدسات أساسية متغيرة البؤرة وليست ثابتة البؤرة. تعمل إلكترونيات التركيز التلقائي على تعويض تغير البؤرة الذي يحدث أثناء التكبير/التصغير، لذا يكون الفرق غير ملحوظ لمعظم المستخدمين أثناء التصوير الفوتوغرافي. أما العيب العملي فيظهر بوضوح في تصوير الفيديو : فالهدف الذي يتم تصويره أثناء تغيير البعد البؤري باستمرار (لقطة تكبير/تصغير) سيفقد حدته مؤقتًا بينما يحاول نظام التركيز التلقائي إعادة ضبط البؤرة، وهي مشكلة لا تحدث مع عدسة ثابتة البؤرة حقيقية .

المراقبة بالفيديو والأمن

تُستخدم العدسات متغيرة البؤرة على نطاق واسع في أنظمة كاميرات المراقبة التلفزيونية المغلقة وكاميرات IP ، إذ يُمكن لنموذج عدسة واحد أن يُلبي احتياجات مجموعة واسعة من سيناريوهات الاستخدام، بدءًا من التغطية بزاوية واسعة لمساحات مفتوحة كبيرة مثل مواقف السيارات أو المستودعات، وصولًا إلى مجال رؤية أضيق مُركز على نقطة دخول مُحددة أو جهاز دفع. تتراوح أطوال البؤرة الشائعة لكاميرات المراقبة بين 2.8 و12 مم للاستخدام العام في الأماكن المغلقة والمفتوحة، وتصل إلى 4.5-60 مم أو أكثر للتطبيقات بعيدة المدى مثل التعرف على لوحات ترخيص المركبات . [ 13 ] إن القدرة على تحقيق تكبير بصري عالي الدقة، على عكس التكبير الرقمي (الذي يُقلل من جودة الصورة عن طريق استكمال وحدات البكسل)، تجعل العدسات متغيرة البؤرة ذات قيمة خاصة عند الحاجة إلى تسجيل تفاصيل دقيقة، مثل ملامح الوجه أو لوحات ترخيص المركبات. [ 14 ]

الرؤية الآلية والتفتيش الصناعي

في أنظمة الرؤية الآلية ، تسمح العدسات متغيرة البؤرة بتركيب كاميرا واحدة لاستيعاب أجسام بأحجام مختلفة أو إعادة استخدامها في مراحل مختلفة من خط الإنتاج دون الحاجة إلى تغيير العدسة فعليًا. في تطبيقات مثل خطوط الفحص متعددة المراحل، ومحطات التجميع الروبوتية، أو منصات الفحص الدوارة - حيث قد تتغير مسافة أو حجم الجسم المراد تصويره بشكل متكرر - توفر إمكانية ضبط مجال الرؤية إلكترونيًا مرونة تشغيلية كبيرة. [ 15 ] يتضمن هيكل العدسة مجموعات من العناصر التي تتحرك على طول المحور البصري، مما يتيح تغيير مجال الرؤية وفقًا لحجم الجسم ومسافته؛ ويمكن إجراء ضبط البؤرة يدويًا أو إلكترونيًا، حسب متطلبات النظام.

شاشات الواقع الافتراضي

إلى جانب التقاط الصور، طُبقت تقنية العدسات متغيرة البؤرة على عرض الصور في نظارات الواقع الافتراضي . يعمل نظام العرض متغير البؤرة على ضبط المسافة البؤرية للصورة المعروضة لتتوافق مع مسافة الجسم الافتراضي المصوّر، مما يقلل من تضارب التقارب والتكيف الذي يُسهم في إجهاد العين في نظارات الواقع الافتراضي التقليدية. وقد عرضت شركة ميتا رياليتي لابز نموذجًا أوليًا لنظارة واقع افتراضي متغيرة البؤرة - نظارة هاف دوم - باستخدام هذا المبدأ. [ 16 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. كافانا، روجر (29 مايو 2003). "العدسات البؤرية المتطابقة" . مؤرشف من الأصل في 7 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه في 18 نوفمبر 2007 .
  2. "تقديم الفريق الذي يقف وراء Half Dome - النموذج الأولي متعدد البؤر من Facebook Reality Labs" .
  3. "عدسات التصوير متغيرة البؤرة" . إدموند أوبتكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  4. "عدسات التصوير متغيرة البؤرة" . إدموند أوبتكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  5. "عدسات ذات بُعد بؤري ثابت لتطبيقات الرؤية الآلية" . هندسة البصريات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  6. "بصريات كاميرات المراقبة: العدسات متغيرة البؤرة مقابل العدسات الثابتة" . فيركادا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  7. "ما الفرق بين عدسات كاميرات المراقبة متغيرة البؤرة وعدسات كاميرات المراقبة الثابتة؟" . شركة تشوانغ آن للبصريات . تاريخ الاسترجاع: 10 يناير 2024 .
  8. "عدسات ذات بُعد بؤري ثابت لتطبيقات الرؤية الآلية" . هندسة البصريات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  9. "دليل اختيار عدسات كاميرات المراقبة" . ريولينك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  10. "أفضل العدسات - جميع الفئات" . أفضل الخيارات التقنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-04-2026 .
  11. "أساسيات كاميرات المراقبة: عدسة التكبير الآلية مقابل العدسة اليدوية متغيرة البؤرة" . يونيفور . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  12. "عدسة متغيرة البؤرة لكاميرات المراقبة: دليل لأمن أكثر ذكاءً" . يوفي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  13. "كاميرات المراقبة ذات العدسات الثابتة أو المتغيرة البؤرة: أيهما أفضل؟" . بيلكو . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .
  14. "ما هي كاميرا المراقبة ذات العدسة متغيرة البؤرة؟" . سيف آند ساوند. 27-09-2023 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-01-2024 .
  15. "العدسات متغيرة البؤرة في أنظمة الرؤية الآلية" . ASIO Vision. 22-05-2025 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-01-2024 .
  16. "تقديم الفريق الذي يقف وراء هاف دوم - النموذج الأولي متعدد البؤر من مختبرات الواقع الافتراضي في فيسبوك" . أوكولوس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يناير 2024 .

للمزيد من القراءة

  • "مسرد مصطلحات العدسات" . شركة توكينا الصناعية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12 فبراير 2004. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 نوفمبر 2007 .