تهيئة عدسة زوم بمجال رؤية 30 mm: الاختيار العكسي

منطقة فحص بعرض 30 mm، وكاميرا بمقاس 2/3" مختارة سلفًا، ولا عدسة بعد — تعمل هذه الصفحة بالاتجاه العكسي: من مجال الرؤية إلى العتاد الذي ينتجه.

أنت تعرف أن عرض قطعتك 30 mm. وما بعد ذلك؟

يمنحك الرسم منطقة فحص بعرض 30 mm، والكاميرا من طراز 2/3" مثبتة على الحاملة بالفعل، والعدسة هي البند الوحيد المفتوح. هذا هو الاختيار العكسي — مجال الرؤية هو المُدخل، والعتاد هو المُخرج.

ثمة عادتان تجعلان الأمر أصعب مما هو عليه. فالشراء وفق التكبير يقارن الأجسام المجردة عند «0.3X». والشراء وفق مسافة العمل يختار أطول مسافة تباعد ويفترض أن مجال الرؤية سيتبعها. ولا تنجح أي منهما: فـ30 mm على مستشعر 2/3" طلب واسع، والتأطير الواسع هو الاتجاه الوحيد الذي لا يُصنع له جسم زوم الرؤية الآلية.

هل تبدأ من مسافة العمل أو من الكاميرا بدلًا من مجال الرؤية؟ إذن دليل التهيئة رباعي المسارات هو نقطة الدخول الأنسب.

حساب من ثلاثة أسطر: من مجال الرؤية إلى التكبير

ثلاثة أسطر، ثم تتوقف هذه الصفحة عن الحساب:

• التكبير الفعّال = تكبير جسم الزوم × معامل العدسة الشيئية المساعدة × معامل أنبوب TV.
• مجال الرؤية الأفقي HFOV = عرض المستشعر مقسومًا على التكبير الفعّال.
• لهدف 30 mm على مستشعر 2/3" (بعرض 8.8 mm)، التكبير ≈ 8.8 ÷ 30 ≈ 0.29X (محسوب).

قيمة 0.29X هي المواصفة البصرية بأكملها؛ وما يبقى هو العتاد. والاشتقاقات وصيغ المستشعرات الأخرى والحساب المباشر موجودة في شرح حاسبة التكبير ومجال الرؤية وفي أداة حاسبة مجال الرؤية.

لماذا لا يبلغ أي جسم زوم مجرد 30 mm على مستشعر 2/3"

نسبة 6.5:1 أو 12.5:1 تصف إلى أي مدى ينتقل التكبير، لا إلى أي مدى يتسع. وكل جسم من POMEAS يصل إلى حده الأدنى عند قيمة أعلى بكثير من 0.29X، لذا فإن أوسع تأطير له أضيق بكثير من 30 mm.

يتوقف 12.5X عند 15.2 mm على 2/3"، أي نحو نصف ما تحتاجه؛ وحتى جسم 4K على مستشعر 1" أكبر لا يبلغ سوى 18.8 mm. («14X» نسبة زوم لا تكبير، وهي لا تنفع هنا.)

لذا يتخذ كل حل حقيقي الشكل نفسه: خفّض التكبير إلى النصف، ثم اختر أين تخفّضه في المنظومة. أمام الجسم، تُغيّر العدسة الشيئية المساعدة التكبير وكذلك مسافة العمل. وخلفه، يغيّر أنبوب TV التكبير فقط ويترك مسافة العمل دون مساس. ولهذا يظهر 0.5X في المسارات الثلاثة أدناه — فالنصف هو ما يطلبه الحساب.

المسار A — جسم 12.5X + عدسة شيئية مساعدة 0.5X (مسافة عمل 155 mm)

عدسة شيئية مساعدة 0.5X (SKU 75205) في المقدمة، وأنبوب TV بمقدار 1X (75110) في الخلف. والجسم هو عدسة الزوم المحورية المتصلة 12.5X من طراز PMS-LZL-12101، مع الإضاءة المحورية كتجهيز قياسي — ميزة تزداد مع مسافة التباعد، لأن إضاءة الحلقة تفقد شدتها مع المسافة.

النتيجة هي 0.29X–3.75X، ومن 30.3 mm إلى 2.3 mm أفقيًا ومن 22.8 mm إلى 1.8 mm رأسيًا، محسوبة على مستشعر 8.8 × 6.6 mm. وتقع قيمة 30 mm عند الطرف الواسع: تمتلئ الكادر بالقطعة عند أدنى تكبير، ويبقى مدى الانتقال الكامل 12.5:1 للفحص داخل القطعة. بدّل أنبوب TV إلى 0.5X فيؤطر التجميع نفسه بمسافة 155 mm مجالًا قدره 60.7 mm؛ وبدّله إلى 2X فيؤطر 15.2 mm.

ماذا تمنحه العدسة الشيئية. مسافة العمل مثبتة عند 155 mm — لا تتغيّر عند التكبير ولا عند تبديل أنابيب TV. والخاصية المميزة للعدسة الشيئية المساعدة أنها تنقل البؤرة الأمامية، فتبتعد المنظومة كلها أكثر — وهو المبدأ الذي يقوم عليه ما تغيّره العدسة المساعدة فعليًا. وعمليًا، 155 mm هي الفرق بين إضاءة حلقة تتسع حول العدسة وأخرى تصطدم بها.

ما تكلفته. الزجاج: وجود عناصر وأسطح زجاج-هواء أمام الجسم يعني تجميعًا أطول، وسطح محاذاة إضافيًا واحدًا، وضوءًا أقل قليلًا عند المستشعر. أخذ العينات: عند تأطير 30 mm يعمل الزوجان بتكبير 0.29X، أي نصف الحد الأدنى للجسم المجرد، فيغطي كل بكسل ضعف مساحة الجسم (محسوب، إذ يتضاعف فاصل أخذ العينات تقريبًا إلى نحو 26 µm). الإضاءة: إضاءة حلقة أو شريطية على مسافة 155 mm تصل أقل إلى الهدف، لذا يجب رفع زمن التعريض أو القدرة.

لماذا تُعدّ 155 mm فئة قائمة بذاتها، ولماذا يمكن الحصول على مجال الرؤية نفسه عند 297 mm، تجده في كيف تُبنى فئة 155 mm (12.5X + 0.5X).

المسار B — جسم 12.5X + أنبوب TV بمقدار 0.5X (مسافة العمل تبقى 77.4 mm)

يخفّض المسار B التكبير بالنسبة نفسها من الجهة الأخرى: أنبوب TV بمقدار 0.5X (75105) بين الجسم والكاميرا، ولا شيء في المقدمة. ويعمل الجسم المجرد بنطاق 0.58X–7.5X عند 77.4 ± 2 mm؛ وتنصيف التكبير خلف العدسة يعطي 0.29X–3.75X، ومن 30.3 mm إلى 2.3 mm أفقيًا، ومن 22.8 mm إلى 1.8 mm رأسيًا (محسوب). وبالمقارنة مع المسار A، فإن العمود البصري متطابق رقمًا برقم.

الاختلاف في موضع العدسة. فأنبوب TV محول كاميرا: يعمل على المخروط الجانبي للصورة خلف المجموعة العدسية الأخيرة ولا يستطيع تحريك المستوى البؤري في جهة الجسم. وتبقى مسافة العمل عند 77.4 mm، بما في ذلك التفاوت — أي مسافة تباعد أقل بنحو 78 mm من المسار A (محسوب).

ماذا يمنحه المسار B. أبسط تجميع: جسم وأنبوب وكاميرا. لا زجاج أمامي، ولا طول إضافي أمام العدسة، ولا سطح محاذاة جديد، والمحيط أمام القطعة هو نفسه تمامًا كما كان مع الجسم المجرد، لذا تبقى الحاملة المصممة لـ12.5X عادي صالحة. كما تحتفظ بمدى الانتقال الكامل 12.5:1 بمحول واحد ودون أي تغيير في العتاد.

ما تكلفته. الخلوص، ولا شيء غير الخلوص — لكنه حقيقي. فيجب أن تغطي 77.4 mm إضاءة الحلقة وارتفاع القطعة والمجسّ والحركة على المحور Z، مع تفاوت ±2 mm في الجسم فوق ذلك؛ وعلى منصة متحركة يتحول ذلك إلى حساب اصطدام.

وتتبع ذلك تكلفتان ثانويتان. الزوايا: الطرف الأوسع هو أدنى تكبير، وفيه تكون إضاءة الزوايا وتظليل الحواف أصعب، لذا تحقّق من السطوع عند 0.29X. عمق الميدان: عائلة 12.5X لا تنشر عمق ميدان لكل تكبير، لذا لا يصح افتراض بقاء أي قيمة من الجسم المجرد.

وثمة تفصيل يخدم مساري 12.5X معًا: تشوّه TV — أي التشوّه في جهة الصورة عند المستشعر — ينخفض إلى 0.001%، وهو ما يجعل إطار 30.3 mm موثوقًا بقياس 30.3 mm عند حدوده.

المسار C — جسم 4K بمقاس 1" مع أنبوب TV بمقدار 0.5X (هامش للنمو)

يغيّر المسار C الجسم بدلًا من العدسة الأمامية. فتعمل عدسة الزوم الصناعية 4K من طراز PMS-LZH-7505W بنطاق 0.68X–5.0X عند 80 mm على مستشعر 1"، بدقة منشورة 10.17 µm عند 0.68X تتحسن إلى 2.8 µm، وعمق ميدان 1.78–0.07 mm، وفتحة عددية NA من 0.033 إلى 0.12. ومع أنبوب TV بمقدار 0.5X خلفها يصبح المدى الفعّال 0.34X–2.5X: من 37.6 mm إلى 5.1 mm أفقيًا، ومن 28.2 mm إلى 3.8 mm رأسيًا (محسوب على مستشعر 12.8 × 9.6 mm).

الطابع مختلف. ففي المسارين A وB، تمثّل 30 mm حدّ المدى: تمتلئ الكادر بالقطعة وكل تعديل يقرّب التكبير إلى الداخل. أما في المسار C فهي نقطة داخلية، وينفتح الكادر إلى 37.6 mm — هامش لمخطط الحاملة، أو لانحراف القطع المتتابعة على السير، أو لعلامة مرجعية، وهي العلامة التي يحدد بها البرنامج موضع القطعة، يجب أن تبقى في مجال الرؤية.

ما تكلفته. أربعة أمور:

• الجسم والكاميرا، لا المحول: يستقبل 12.5X مستشعرات حتى مقاس 2/3"، ويحدث تظليل للحواف مع مستشعر 1" خلفه، لذا لا تستطيع كاميرا أكبر على 12.5X بلوغ هذه الأرقام — فدائرة الصورة هي القيد (راجع قواعد مطابقة المستشعر ودائرة الصورة).
• أخذ العينات: مع أنبوب 0.5X يغطي كل بكسل نحو ضعف مساحة الجسم مقارنة بجسم 4K المجرد عند موضع التكبير نفسه (محسوب)، وهو ما يستهلك جزءًا من دقة خط 4K الأعلى.
• عمق الميدان: عمق الميدان 1.78–0.07 mm يخص الجسم المجرد؛ أما عمق الميدان المجمّع فغير منشور ولا ينتقل عبر الأنبوب.
• السقف: عند 37.6 mm يتوقف هذا المسار، لذا تبقى قطعة 60 mm خارج المدى كيفما ضبطت التكبير.

مقارنة المسارات: مجال رؤية 30 mm نفسه، وفيزياء مختلفة

تُؤطّر المسارات الثلاثة قطعة 30 mm على مستشعرها الخاص. والجدول هو الملخص الأقصر والأصدق؛ أما الفقرات التالية فتغطي ما لا يستطيع الجدول إظهاره.

غياب عمق الميدان مقصود. عائلة 12.5X لا تنشر أي قيمة لكل تكبير، وعمق الميدان المجمّع لا يُورَث من العدسة الأساسية. والمسار C هو الوحيد ذو نطاق منشور — 1.78–0.07 mm — وهو يصف جسم 4K المجرد. وإذا كان عمق الميدان، لا مجال الرؤية، هو قيدك الحاسم، فافحص المقايضة في مقارنة الزوم والبعد البؤري الثابت.

مسافة التباعد هي الفاصل الحقيقي الوحيد بين A وB. فبصرياتهما تحمل الرقم نفسه. المسار A زجاج أمامي ونحو 78 mm مساحة إضافية؛ والمسار B أنف مجرد وحاملة ضيقة. ولا شيء في جودة الصورة يفصل بينهما عند هذا التأطير.

هامش المسار C يأتي على حساب الطرف الأعلى من المدى. فهو يضيق إلى 5.1 mm عند أقصى تكبير، بينما يبلغ A وB حد 2.3 mm. وإذا كان تفصيل بحجم 2 mm داخل منطقة 30 mm مهمًا، فمسارات 12.5X تحتفظ بتكبير أكبر في الاحتياط.

إذا كبرت القطعة إلى 60 mm أو صغرت إلى 15 mm في الربع القادم

تتغيّر أحجام المجال، والتهيئة التي تخدم 30 mm فقط هي الطريق الذي يجعل المشاريع تشتري عدسة ثانية بعد ستة أشهر.

المسار A هو المرن: تبقى العدسة الشيئية في مكانها ولا يتغيّر سوى أنبوب TV — عدسة شيئية واحدة، وثلاثة أنابيب، وثلاث فئات مجال، ومسافة عمل واحدة. والمسار B يمنح فئتين، 30.3 و15.2 mm، لأن 0.5X هو أدنى معامل TV بالفعل. أما المسار C فشكله معاكس: أوسع إعداد منفرد، وسقف صلب عند 37.6 mm.

وإذا كانت قطعة 60 mm تحتاج أيضًا مسافة تباعد طويلة، فلا يصلح أي من الثلاثة: تلك هي فئة 0.25X، التي تضع جسم 12.5X عند 297 mm وتؤطر 60.7 mm بأنبوب TV بمقدار 1X (محسوب) — راجع خيار مسافة العمل الطويلة 297 mm. أما المسح من 10 mm نزولًا إلى 4 mm، فمنطقه مختلف تمامًا: حالة محلولة بمجال رؤية 10–4 mm.

ما الذي يُحلّه 0.29X فعليًا

التكبير ليس الدقة، وعند 0.29X يتوقف الفرق بينهما عن أن يكون نظريًا. فكلا مساري 12.5X يبلغ تأطير 30 mm بتنصيف التكبير، لذا يغطي كل بكسل ضعف مساحة الجسم مقارنة بالجسم المجرد عند موضع التكبير نفسه. والأرقام المنشورة ما زالت تصف الجسم؛ أما أخذ العينات على القطعة فقد تغيّر تحتها.

اقرأ ذلك العمود كحدّ، لا كوعد. ففاصل أخذ عينات قريب من 26 µm يضع التفاصيل بهذا المقياس عند حد ما يفصله النظام؛ ويحسم التباين وزاوية الإضاءة وتشطيب السطح الباقي. وإطار 30 mm هو رؤية مسحية — صحيح للعثور على عيب أو تحديد موضع قطعة أو قراءة مرجع، وخاطئ للحكم على خدش بحجم 10 µm. قرّب التكبير إلى 3.75X فيصبح الإطار 2.3 mm بينما تتحسن دقة الجسم إلى 3.05 µm من 4.5X.

وتحذير واحد يخص كل مسار في هذه الصفحة: لا يُنشر عمق ميدان لكل تكبير، فلا تعمّم أبدًا قيمة جسم مجرد على عدسة شيئية أو أنبوب TV.

أربعة أخطاء عند الاختيار بمجال الرؤية وحده

1. ترقية الكاميرا لتوسيع المجال. المستشعر الأكبر لا يوسّع الإطار إذا لم تستطع دائرة الصورة تغطيته. فخلف 12.5X يحدث تظليل حواف لمستشعر 1"؛ والمجال محدود بالعدسة، لا بعدد البكسلات. وإذا كنت تحتاج 1" حقًا، فإن الجسم يتغيّر أيضًا — وذلك هو المسار C، لا مجرد ترقية.

2. قراءة نسبة الزوم كنطاق لمجال الرؤية. جسم 12.5:1 لا يبدأ واسعًا. فأوسع تأطير له على 2/3" هو 15.2 mm (محسوب)، ولا يمكن للتكبير العكسي تجاوزه. النسبة مدى انتقال، لا مدى بلوغ.

3. اعتبار العدسة الشيئية المساعدة وأنبوب TV بديلين متكافئين. كلاهما ينصّف التكبير، لذا يبدوان على الورق كالشراء نفسه. لكنهما في العتاد يختلفان على المحور الذي يحسم المشروع عادة: فالعدسة الشيئية تغيّر مسافة العمل، وأنبوب TV لا يفعل ذلك أبدًا. فاختر العدسة الشيئية من أجل الخلوص.

4. تحديد مجال الرؤية دون رقم لأخذ العينات بجانبه. فعبارة «مجال رؤية 30 mm» لا تقول شيئًا عن رؤية النظام لما يهمك. فمساران بمجال رؤية متطابق يمكن أن يختلفا في مسافة التباعد والمحيط وإضاءة الزوايا وسلوك عمق الميدان — ولا شيء من ذلك ظاهر في عنوان ورقة البيانات، وجانب التباعد في تلك المقايضة هو بالتحديد مسافة العمل مقابل عمق الميدان.

الأسئلة الشائعة: أسئلة مجال رؤية 30 mm

أي عدسة تمنح مجال رؤية 30 mm؟

ثلاث تهيئات جاهزة تبلغ 30 mm أفقيًا: جسم 12.5X مع عدسة شيئية مساعدة 0.5X وأنبوب TV بمقدار 1X عند 155 mm؛ والجسم نفسه مع أنبوب TV بمقدار 0.5X عند 77.4 mm؛ أو جسم 4K بمقاس 1" مع أنبوب TV بمقدار 0.5X عند 80 mm، حيث تقع 30 mm داخل نطاق من 37.6 إلى 5.1 mm (محسوب).

كيف أحوّل مجال رؤية 30 mm إلى تكبير مطلوب؟

اقسم عرض المستشعر على المجال المستهدف. على مستشعر 2/3" يكون ذلك 8.8 mm مقسومة على 30 mm، أي نحو 0.29X (محسوب). والاشتقاق الكامل والحساب المباشر موجودان في صفحة حاسبة التكبير ومجال الرؤية وفي أداة حاسبة مجال الرؤية.

هل يستطيع جسم زوم مجرد بلوغ 30 mm على مستشعر 2/3"؟

لا. فكل جسم محدود بحدّه الأدنى للتكبير: يتوقف 6.5X عند 12.6 mm، و12.5X عند 15.2 mm، و14X عند 16.0 mm على 2/3"، وكلها محسوبة. وبلوغ 30 mm يعني خفض التكبير إلى النصف، بعدسة شيئية 0.5X في المقدمة أو أنبوب TV بمقدار 0.5X في الخلف.

هل أستخدم أنبوب TV أم عدسة شيئية مساعدة؟

استخدم أنبوب TV عندما تكفي مسافة تباعد 77.4 mm: فهو ينصّف التكبير دون مساس بمسافة العمل. واستخدم عدسة شيئية مساعدة عندما تحتاج فئة 155 mm للإضاءة أو المجسّات أو خلوص الحاملة. وكلاهما يمنح تأطير 30 mm نفسه، فالقرار يتعلق بالخلوص لا بالبصريات.

ما مسافة العمل التي يمنحها كل مسار؟

يمنح المسار A مسافة 155 mm، تحددها العدسة الشيئية 0.5X ولا تتغيّر بتبديل الزوم أو أنبوب TV. ويحتفظ المسار B بقيمة 12.5X المجردة 77.4 mm زائد أو ناقص 2 mm. ويستخدم المسار C جسم 4K عند 80 mm. والثلاثة جميعًا تؤطر 30 mm أفقيًا على مستشعراتها.

ماذا لو كبرت القطعة إلى 60 mm في الربع القادم؟

في المسار A، بدّل أنبوب TV بمقدار 1X بأنبوب 0.5X فيؤطر التجميع نفسه بمسافة 155 mm مجالًا قدره 60.7 mm (محسوب). والمسار B لا يستطيع المتابعة: فـ0.5X هو أدنى معامل TV بالفعل، لذا فسقفه 30.3 mm. ويتوقف المسار C عند 37.6 mm.