เลนส์ : เลือกอย่างไร?..
Wednesday, 18 August 2010 20:35

 

เลนส์ มีหน้าที่ในการรวมแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุ ให้ไปตกกระทบบนเซ็นเซอร์รับภาพ ในบางยี้ห้อบางโมเดลเมื่อซื้อกล้อง จะไม่รวมเลนส์นะครับ (ไม่รวมสินค้าจากจีนนะครับ) เพราะลูกค้าแต่ละคนแต่ละงานต้องใช้อุปการณ์ที่ไม่เหมือนกัน โดยทั่วไปแล้ว เลนส์มาตรฐานจะมีความยาวโฟกัสอยู่ที่ 4-12 มม.ครับ

แล้วการเลือกเลนส์ควรต้องเลือกเลนส์ให้เหมาะสมกับอะไรล่ะ ก่อนจะไปถึงตรงนั้น เรามาทำความรู้จักกับเลนส์กันก่อนดีกว่าครับ

ทางยาวโฟกัส

ก่อนอื่นเรามารู้จักคำว่าทางยาวโฟกัส (Focal length) กัน ก่อนครับ ถ้าเอาตามหลักวิชาการเป๊ะ ก็หมายความถึง ระยะจากเลนส์ถึงจุดที่แสงหักเหมาตัดกัน เมื่อแสงเดินทางมาจากวัตถุ หรือระยะจากจุดกึ่งกลางเลนส์ถึงจอรับภาพ (ในกรณีนี้คือตัว CCD หรือ CMOS) ที่ปรากฏภาพชัดที่สุดเมื่อเลนส์จับภาพวัตถุในระยะอนันต์ (ระยะที่ไกลที่สุด)

จาก รูปเราจะเห็นหลักการทำงานของแสงผ่านเลนส์ไปยังวัสดุรับภาพ (CCD ในกล้อง) โดยความยาวโฟกัส(ระยะ f ในรูป) ก็คือระยะห่างระหว่างตัวเลนส์กับวัสดุรับภาพของกล้องนั่นเอง โดยถ้าเราพิจารณาจากภาพก็จะเห็นได้ว่า ยิ่งค่า f มากขึ้นเท่าไหร่ (ยิ่งเลนส์ห่างจาก CCD เท่าไหร่) มุมของภาพก็จะนิ่งแคบลงเท่านั้น


เลนส์ ถ่ายภาพใดก็ตามที่มีความยาวโฟกัสของเลนส์ ยิ่งยาวยิ่งทำให้มุมของการถ่ายภาพแคบ และ ช่วยย่นระยะของทางที่มองเห็นให้ใกล้เข้ามา เลนส์ดังกล่าว ซึ่งได้แก่เลนส์ถ่ายไกล(Telephoto Lens) เป็นต้น นอกจากนี้เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสแตกต่างกัน นอกจากสร้างผลทางภาพให้มีขนาดต่างกันแล้ว ยังสร้างผลของช่วงความชัดให้มีความแตกต่างกันอีกด้วย โดยความยาวโฟกัสยิ่งยาวมาก ช่วงความชัดยิ่งสั้นลง ตรงกันข้าม ถ้าความยาวโฟกัสยิ่งสั้นมาเท่าใด ช่วงความชัดของภาพจะมีมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นสรุปได้ว่าความยาวของโฟกัสของเลนส์มีผลต่อการถ่ายภาพ 2 อย่างคือ

1. ทำให้มุมของภาพ กว้างหรือแคบได้ต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งนะครับ
2. ทำให้ช่วงความชัดมีมากหรือน้อยลงได้

ทั้งนี้ทั้งนั้น ทั้ง 2 สิ่งที่กล่าวมาในข้างต้นนี้เราเปรียบเทียบที่การใช้กล้องที่มีขนาดของ CCD sensor size เท่ากัน เพราะในกล้องที่มี CCD sensor size กว้างขึ้นขณะที่ใช้เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสเท่ากัน จะให้ภาพที่มีองศาการมองเห็นกว้างขึ้น ลองดูเปรียบเทียบจากตารางด้านล่างนี้ครับ

Approximate Horizontal angles of view for CCD Chip Cameras


ทางยาวโฟกัสกับความกว้างของมุมรับภาพ (องศา)

  
Approximate Horizontal angles of view for CCD Chip Cameras 
ทางยาวโฟกัส 2/3" 1/2" 1/3" 1/4"
2.0 mm - - - 82
2.8 mm - - 86 57
4.0 mm - 77 67 47
4.8 mm 83 67 57 40
6.0 mm 70 56 48 34
8.0 mm 56 44 36 25
12.0 mm 39 30 25 17
16.0 mm 30 23 17 13
25.0mm 18 15 12 8
50.0 mm 10 7 6 4


ที่มา :
www.ezcctv.com

อย่างไรก็ตามเราจะกลับมากล่าวกันอย่างลงลึกถึงเรื่องของ CCD อีกทีในเรื่องถัดไปครับ จะเห็นได้ว่าจะมีเรื่องของขนาดของ CCD sensor เข้ามาเกี่ยวด้วย ซึ่งเลนส์บางชนิดระบุว่าผลิตมาสำหรับ CCD sensor ขนาดใด หากเรานำไปใช้กับ CCD sensor อีกขนาดอาจทำให้ได้ภาพที่ไม่สมบูรณ์ เช่น หากนำเลนส์ที่ผลิตมาสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก (สมมติว่าเป็น 1/4?) ไปใช้กับกล้องที่มีเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่กว่า (สมมติว่าเป็น 1/3?) จะ ได้ภาพเห็นเป็นสีดำอยู่บริเวณมุมทั้งสี่ ในทางกลับกันถ้านำเลนส์ที่ผลิตสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่มาใช้กับกล้องที่มี เซ็นเซอร์ขนาดเล็ก จะทำให้ได้องศาการมองเห็นภาพต่ำกว่าค่าที่ควรจะเป็นของเลนส์ตัวนั้น ซึ่งจะทำให้สูญเสียภาพที่ควรมองเห็นไป ถ้าใครอ่านแล้วไม่ค่อยเข้าใจลองพิจารณาภาพด้านล่างประกอบดูนะครับ


ม่านรับแสง (iris)

 


คือม่านที่เปิด-ปิดเพื่อกำหนดขนาดรูรับแสง ซึ่งขนาดรูรับแสงเป็นตัวกำหนดปริมาณแสงที่ผ่านเข้ามา ม่านรับแสงของเลนส์มีสองแบบคือ

1. ม่านรับแสงแบบปรับด้วยมือ (Manual iris) สามารถ ปรับขนาดรูรับแสงโดยใช้มือหมุนปรับวงแหวนที่ตัวเลนส์ ซึ่งในความเป็นจริงเราจะตั้งค่าเอาไว้เลยก่อนติดตั้งเสร็จ เพราะหลังติดตั้งเสร็จแล้วคงยากที่ลูกค้าจะต้องปีนขึ้นไปที่กล้องเพื่อปรับ ค่าเอง

 



2. ม่านรับแสงแบบปรับอัตโนมัติ (Auto iris) การ ปรับขนาดรูรับแสงทำงานร่วมกับตัวกล้องโดยอัตโนมัติ เลนส์ที่ใช้ม่านรับแสงแบบนี้จำเป็นต้องมีสัญญาณไฟเลี้ยงให้วงจรของม่านรับ แสงทำงาน

 


ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ
- แบบไฟตรง (DC controlled iris) เลนส์ auto iris ที่ ใช้สัญญาณไฟตรงจากตัวกล้อง ไม่ต้องมีวงจรขยาย การเปลี่ยนแปลงขนาดของม่านรับแสง ทำงานไปตามการเปลี่ยนแปลงของไฟฟ้า ซึ่งจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของแสงจากการทำงานของกล้อง เลนส์ชนิดนี้ส่วนมากจะมีสายพร้อมปลั๊ก 4 ขา (Pin) เพื่อต่อกับกล้อง ปลั๊ก ๔ ขานี้ในอดีตเรียกว่า 4 Pin plug Panasonic standard ซึ่งโรงงานที่ผลิตกล้องเกือบทุกโรงงานจะใช้เป็นมาตรฐานเดียวกัน คือสามารถนำเลนส์ชนิด DC Type ไปใช้ได้กับกล้องได้ เกือบทุกผู้ผลิต

- แบบสัญญาณวิดีโอ (VDO controlled iris) กล้อง จะจ่ายไฟฟ้าไปให้เลนส์ในลักษณะของสัญญาณภาพ โดยจะมีความเข้มของสัญญาณภาพ แตกต่างกันไป เลนส์ที่ใช้กับกล้องที่จ่ายไฟฟ้าแบบนี้จะต้องมีวงจรขยาย (Amplifier) เพื่อเปลี่ยนความเข้มของสัญญาณภาพ เป็นไฟฟ้าเพื่อให้อุปกรณ์ตัวเล็กๆ ที่เรียกว่า กัลวานอมิเตอร์ (Galvanometer) ทำ หน้าที่คล้ายๆ กับมอเตอร์ ทำงาน เพื่อให้ม่านรับแสงเปลี่ยนขนาด ใหญ่ - เล็ก ตามการเปลี่ยนแปลงของแสงในรูปของความเข้มของสัญญาณภาพ เลนส์ชนิดนี้โดยมากจะมีสายสำหรับต่อกับกล้องโดยจะปล่อยปลายสายไว้ (ไม่มีปลั๊ก 4ขา )

ทั้งนี้การจะเลือกใช้เลนส์ Auto iris แบบ ใด จะต้องทราบว่าใช้งานกับกล้องที่จ่ายไฟฟ้าให้กับเลนส์แบบใด โดยศึกษาจากคู่มือของกล้อง เพราะว่าถ้าใช้เลนส์ผิดประเภทกับการจ่ายไฟของกล้อง เลนส์จะไม่ทำงาน หรืออาจจะเสียหายได้ เพราะว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า (Voltage) ที่กล้องจ่ายให้กับเลนส์ทั้งสองแบบ มีความแตกต่างกันมาก และถ้าใช้เลนส์ผิดชนิดก็จะไม่มีภาพ เพราะว่าเลนส์ไม่เปิดรับแสง

สำหรับเลนส์แบบ Auto iris นี้ แนะนำว่าควรใช้กับกล้องที่ติดตั้งภายนอกอาคารครับ เพราะ auto iris จะ ปรับให้รับแสงในปริมาณที่เหมาะสมสำหรับตัวกล้องเพื่อให้ได้ภาพที่ออกมาดี ที่สุด แน่นอนว่าเป็นการช่วยป้องกันตัวเซ็นเซอร์จากปริมาณแสงที่มากเกินไปอีกด้วย ครับ

การเลือกใช้ขนาดของรูรับแสงจะเป็นตัวกำหนดปริมาณแสง ซึ่งจะมีผลต่อระยะชัดลึกของภาพ (Depth of field) ด้วย เช่นกัน โดยขนาดของรูรับแสงที่เล็กกว่า รับปริมาณแสงได้น้อยกว่า จะมีระยะชัดลึกของภาพมากกว่า ขนาดของรูรับแสงใหญ่ นอกจากนี้ขนาดรูรับแสงยังเกี่ยวข้องเป็นญาติใกล้ชิดกับ f-stop อีกด้วย ทีนี้เรามารู้จักกับ f-stop กันซักนิดครับ


F-stop

f-stop คือ สัดส่วนระหว่างความยาวโฟกัสและเส้นผ่านศูนย์กลางของรูรับแสง หรือ

F-number = Focal length / Iris diameter

ตามสูตรแล้ว ค่า F-stop จะแปลผกผันกับค่าของขนาดรูรับแสง หมายความว่า ค่า f-stop ยิ่ง มาก ขนาดรูรับแสงจะยิ่งน้อย เซ็นเซอร์ก็รับแสงได้น้อยลง ภาพที่ได้ก็จะมีความชัดลึกมาก เหมาะที่จะใช้กับพื้นที่ที่มีปริมาณแสงเพียงพอ ตรงกันข้าม f-stop ยิ่ง น้อย ขนาดรูรับแสงจะยิ่งมาก เซ็นเซอร์ก็รับแสงได้มากขึ้น ภาพที่ได้ก็จะมีความชัดลึกน้อย แต่จะให้ภาพที่มีคุณภาพที่ดีในพื้นที่ที่มีปริมาณแสงน้อย

ตารางด้านล่างนี้แสดงถึงค่าเปอฺร์เซ็นต์ของแสงที่ผ่านเข้าไปถึงเซ็นเซอร์ในค่าของ F-stop ต่างๆ

 


F-number f1.0 f1.2 f1.4 f1.7 f2.8 f4.0 f5.6
แสงส่องผ่าน (%) 20 14.14 10 7.07 2.5 1.25 0.625


  

เลนส์ของกล้อง CCTV ก็มีให้เลือกหลายแบบครับ

1. เลนส์ทางยาวโฟกัสเดี่ยว, เลนส์ที่ซูมไม่ได้ (fix focal length) เลนส์ แบบนี้ส่วนใหญ่เป็นเลนส์มาตรฐานที่มักจะคิดราคารวมมาอยู่แล้วกับตัว กล้องครับ โดยเลนส์ขนาดมาตรฐานนี้ราคาจะเท่ากันหรืออาจต่างกันไม่มาก ดังนั้นเมื่อติดตั้งกล้องแล้วขณะปรับมุม ผู้ให้บริการอาจสามารถเลือกเลนส์เปลี่ยนเพื่อให้ได้ภาพตรงความต้องการของ ลูกค้าได้


2. เลนส์ที่สามารถปรับทางยาวโฟกัสได้ เลนส์ที่สามารถซูมได้ (variable focal length) เลนส์ประเภทนี้ มีทั้งแบบที่ใช้ปรับเองด้วยมือ หรือควบคุมให้สั่งปรับได้จากระยะไกล


ทีนี้มาเรื่องข้อต่อของ(Mount) เลนส์บ้างครับ กล้องวงจรปิดจะมีข้อต่อของเลนส์อยู่ 2 แบบ

1. C-mount มีความยาวช่วงท้ายเลนส์ ถึงหน้าตัวรับภาพ 17.5 มม.

2. CS-mount มีความยาวช่วงท้ายเลนส์ ถึงหน้าตัวรับภาพ 12.5 มม.

     กล้อง ที่มีข้อต่อแบบ CS-Mount ต้องใช้เลนส์ที่มีข้อต่อเป็นแบบ CS-Mount เท่านั้นขณะที่กล้องที่มีข้อต่อแบบ C-Mount สามารถใช้กับเลนส์ข้อต่อแบบ CS-Mount ได้ แต่ต้องใช้แหวนข้อต่อ (5 mm., Adapter Ring) ต่อกลางระหว่างเลนส์กับกล้อง เพราะถ้านำเลนส์ที่มีข้อต่อแบบC-Mount ไปต่อเข้ากับกล้องที่มีข้อต่อแบบ CS-Mount โดยตรง อาจจะทำให้หน้าตัวรับภาพเกิดความเสียหายได้ เพราะว่าความยาวช่วงท้ายเลนส์ของเลนส์แบบ C-Mount มีความยาวมากกว่าแบบ CS-Mount แต่ ผมจะบอกว่าก็ใส่เลนส์ของผู้ผลิตกล้องนั่นแหลครับ เรื่องทุกอย่างก็จบ ราคาก็ไม่ได้หนีกันมากมายเท่าไหร่เลย เดี๋ยวจะเข้าสำนวน เสียน้อยเสียยากเสียมากเสียง่าย


แล้วเลือกเลนส์เลือกต้องดูอะไรบ้าง

1. เลือกเลนส์ที่กล้องรองรับ CS mount หรือ C mount

2. กล้องทำงานแบบ Auto iris หรือไม่ หากทำได้ ควรเลือกเลนส์ที่รองรับ

3. เลือกทางยาวโฟกัสตามขนาดที่ตรงกับวัตถุประสงค์ (wide, normal, Tele) เช่น จับภาพเฉพาะบนโต๊ะพักงานที่รับแลกเงิน, จับภาพทั้งตัวของลูกค้าที่เดินผ่านหน้าร้าน, จับภาพระยะทางไกล จากรถบรรทุกที่วิ่งเข้า-ออกหน้าโรงงาน, จับภาพกว้างบริเวณหน้าบ้าน เป็นต้น

4. เลือกขนาดของเลนส์ให้สัมพันธ์กับกล้อง


พอจะเห็นภาพบ้างแล้วใช่ไหมครับว่าเลนส์ แบบไหนเหมาะกับเรา ทั้งนี้ทั้งนั้นเอาของจริงไปลองที่หน้างาน และใช้เลนส์ที่มาจากผู้ผลิตกล้องจะแน่นอนที่สุดครับ!

Comments (0)Add Comment
Write comment
 
 
smaller | bigger
 

busy
Last Updated ( Tuesday, 05 June 2012 22:18 )
 
Copyright © 2014 . All Rights Reserved.
Created by Guntart Tositarat.

บทความยอดนิยมเกี่ยวกับระบบกล้องวงจรปิด