فناوری تمرکز لیزری (Laser focus)

فهرست مطالب

• لیزر چیست ؟
• کانون لیزر مرکز لیزر
• شرایط نورپردازی چالش انگیز
• ایمنی
• نتیجه گیری

لیزر چیست؟

لیزر یک منبع نور است که پرتوهای تکفام و همدوس (پرتوهایی که از نظر شدت و جهت در یک راستا هستند) را نشر می کند. پرتوهای نور لیزر در یک جهت به سمت یک هدف، حرکت می کنند. این به معنای آن است که تمام امواج نوری نشر شده، شکل و اندازه (همدوست) و رنگ (طول موج) یکسان دارند. نورهای نشر شده، قابل رویت نیستند اما می توانند به پرتوهای الکترومغناطیس با هر طول موجی مبدل شوند؛ به طور نمونه، امواج مادون قرمز یا IR، نور ماورا بنفش یا UV، دو مثال از این کاربرد هستند. نور IR، طول موج بلندتر دارد (حدود 700 نانومتر)؛ این عدد در مقایسه با طول موج امواج مرئی (400 تا 700 نانومتر) بیان شده است؛ در این حالت، نور ماورا بنفش، طول موج کوتاه تری در حدود 10 تا 400 نانومتر دارند.

قابلیت همدوست بودن نور، پرتوی نور لیزر را قادر می سازد حتی در فاصله های طولانی تر، به صورت یک باریکه منتشر شود؛ این ویژگی، بسیاری از کاربردهای صنعتی را برای نشانگرهای لیزری، نشانه های لیزری و تمرکز لیزری میسر می سازد. به عنوان یک مقایسه، نور معمولی که از لامپ های معمولی ساطع می شود، رنگ ها و طول موج های متفاوت را دارد؛ به این ترتیب، نورهایی که منتشر می کند در یک فاز قرار ندارند. این توضیح را در شکل شماره 1 مشاهده می کنید.

نور لیزر که در مفهوم کانون لیزر یا تمرکز لیزر استفاده می شود، قابل مشاهده نیست. در عوض، لیزر از نور IR با طول موج بلندتر از نور مرئی استفاده می کند. طول موج های لیزر از طریق نشر القایی به وجود می آیند؛ به همین دلیل با نام مخفف لیزر، LASER که به معنای "تقویت نور با پرتوهای نشر القایی" می باشد، نشان داده می شود؛ در این مورد به این عبارت دقت کنید:

‘Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation’ (LASER)

نور لیزر

نور معمولی

شکل شماره 1: تفاوت میان نور معمولی و نور لیزر

 کانون لیزر ( تمرکز لیزری)

تمرکز لیزری، دوربین ها را قادر می سازد بتوانند متمرکز شوند؛ این در مقایسه با دوربین هایی که مجهز به سیستم تمرکز خودکار هستند نیز بسیار بهتر عمل می کند. برتری سیستم تمرکز لیزری به ویژه برای حالت شرایط نورپردازی چالش برانگیز، اهمیت بیشتری پیدا می کند؛ این شرایط نظیر مکان هایی با نور یا وضوح بسیار اندک است.

مفهوم "آماده در خارج از جعبه" به معنای این است که یک راه حل اتوماتیک برای تمرکز ارائه شده است که نیاز به تنظیمات و برنامه ریزی برای عملکرد ندارد. هنگامی که دوربین ها روشن می شوند، تمرکز لیزری آغاز به کار می کند.

شکل شماره 2: نمونه ای از دوربین با تمرکز لیزری

مفهوم تمرکز لیزری شامل یک لیزر است که فرآیند متمرکز شدن را از طریق یک منبع فرآهم می سازد. ماژول لیزر یک فرستنده و یک دریافت کننده دارد؛ این مفاهیم را در شکل شماره 3 مشاهده می کنید. فرستنده، پرتوی لیزر را به سوی یک شیء ارسال می کند، پرتو پس از عبور از شیء، مجدداً به سوی دریافت کننده باز می گردد. همین عوامل، تمرکز لیزری را برای دوربین تأمین می کنند. نور IR تمرکز لیزری، نه قابل مشاهده است و نه مضر می باشد؛ همچنین این پرتوها دارای طول موج 905 نانومتر هستند.  

شکل شماره 3: نمونه دوربین با ماژول لیزر

هنگامی که مکان مورد نظر، تغییر پیدا کند، مفهوم تمرکز لیزری نیز به طور پیوسته تغییر می یابد. زمانی که دوربین، فاصله تا شیء را شناسایی کند، شروع به جستجو می نماید، تمام این فرآیندها به صورت خودکار و در کسری کمتر از یک ثانیه انجام می شوند.

 شرایط نورپردازی (روشنایی) چالش برانگیز

همانطور که در قسمت قبلی مطرح شد، برخی از شرایط نورپردازی می تواند برای تمرکز خودکار دوربین ها یک بحث چالش برانگیز باشد. تمرکز لیزری، یک راه حل ایده آل و مناسب برای حل این مشکلات است. این مفهوم به تمرکز فوری و سریع اشاره دارد.

اکثر شرایط نورپردازی (روشنایی) در حالت تمرکز خودکار، دشواری هایی را به همراه دارند؛ این مشکلات در یافتن نقطه کانونی در مکان هایی است که دارای نور یا وضوح بسیار کمی هستند؛ همچنین مکان هایی با منبع نور نقطه ای نظیر چراغ های پرقدرت در ترافیک شهری از این نمونه به شمار می روند. شکل شماره 4، نمونه ای از یک مکان با چند منبع نور نقطه ای و منابع نوری ضعیف را نشان می دهد.

مکان هایی که دارای قسمت های با وضوح پایین هستند به طور مثال، شعله یا دود، امکان ایجاد تمایز با کنتراست یا وضوح بالا را برای سیستم های متمرکز کننده خودکار ندارند. یک دیوار سفید ه ترک هایی با لبه ها دارد، نمونه از یک صحنه با کنتراست پایین است.

مکان هایی تاریک در مقایسه با موقعیت هایی که با نورپردازی، روشن می شوند، قابل تشخیص از طریق سیستم متمرکز خودکار دوربین نیستند چرا که، کنتراست بسیار پایینی دارند. به علاوه، وجود نویز یا سیگنال تداخل کننده در تصاویر به طور نسبی، در مکان های با نور کم، بسیار بالا است. نویزها می توانند اشیا را پوشش دهند و قابل تشخیص از طریق سیستم تمرکز کننده نیستند؛ به همین جهت، توانایی تمرکز برای یافتن آن ها با ضعف مواجه است.

شکل شماره 4: نمایی از یک صحنه با چند منبع نوری نقطه ای با نور بسیار کم

تمرکز لیزری این امکان را فراهم می آورد که تمرکز بر روی اشیای درخشان یا اشیایی که می توانند نور را منعکس کنند با سهولت انجام گیرد؛ به طور مثال در پانل های خورشیدی، ممکن است بحث تمرکز خودکار، چالش برانگیز باشد چرا که نور منعکس شده از لبه ها پنهان یا تار می شوند و نیاز است تا سیستم تمرکز خودکار، مجدداً تمرکز شود.

در مورد اشیای متحرک یا اجسامی که در حرکت هستند، تمرکز لیزری به سرعت متمرکز می شود و امکان تمرکز بر روی جسم را فراهم می سازد؛ به طور مثال، قرائت پلاک وسایل نقلیه یک نمونه از این حالت می باشد. شکل شماره 5 را مشاهده کنید.

شکل شماره 5: تمرکز لیزری بر روی پلاک خودروها متمرکز شده است.

تمرکز لیزری به طور ویژه برای دوربین های PTZ یا ترکیبی/شیب/زوم مناسب است. این فناوری قادر است تغییرات را به صورت کاملاً دینامیک ثبت کند.

برای توضیح بیشتر، بخش 7، قسمت لینک های مفید را مشاهده کنید؛ اطلاعات بیشتری در مورد دوربین های PTZ می باشد.

 ایمنی

تمرکز لیزری از سوی استاندارد بین المللی ایمنی لیزر با عنوان IEC 60825 CLASS 1 به تأیید رسیده است. طبق این استاندارد، انواع لیزر که برای ماژول های تمرکز لیزری به کار می روند، ایمن بوده و تحت هر شرایطی، مفید و غیر مضر می باشند. حتی اگر کاربر به طور مستقیم و با چشم غیر مسلح مانند عینک، تلکسوپ،میکروسکوپ یا ... به نور لیزر نگاه کند، هرگز آسیب نخواهد دید. با تکیه بر ایمنی نور لیزر، این سیستم ها برای استفاده در دوبین ها یا قابلیت تمرکز لیزری در مکان های عمومی نظیر مراکز خرید، فرودگاه، استادیوم ها و ... بسیار مناسب هستند.

 نتیجه گیری

تمرکز لیزری یک مفهوم کاملاً خودکار است که در تجهیزات و دوربین ها عمل می کند. این قابلیت، تمرکز قوی را میسر می سازد؛ همچنین این فناوری در شرایط روشنایی چالش برانگیز، کاربرد دارد؛ تمرکز لیزری در هر شرایط، ایمن است. حتی اگر فردی به نور لیزر به طور مستقیم نگاه کند، چشم های او هرگز آسیب نمی بینند.

مخفف ها و علامت ها

• IEC: کمیته بین المللی الکتروتکنیک
• IR: مادون قرمز
• LASER: تقویت نور با نشر القایی پرتوها
• PTZ: حرکت/شیب/زوم

UV: ماورا بنفش