"เลนส์" จะไม่สำคัญได้ยังไงครับ ในเมื่อถ้าไม่มีเลนส์ กล้องก็ใช้งานไม่ได้น่ะสิครับ แต่แค่มีเลนส์อย่างเดียวไม่พอ ต้องมีเลนส์ที่มีขนาดที่เหมาะสมด้วยนะครับ ถึงจะดีและถูกต้องที่สุด อันที่จริง เวลาเราเลือกซื้อกล้อง ร้านค้าก็มักจะแนะนำเลนส์มาให้เราอยู่แล้ว หรือเวลาติดตั้งกล้องแล้ว ปรับมุมไปปรับมุมมา อาจมีการเปลี่ยนเลนส์ให้เหมาะสมให้ เพราะโดยทั่วไปแล้ว เลนส์มาตรฐานจะมีอยู่ 4 ขนาด คือ 4 มม. 6 มม. 8 มม. และ 12 มม.ซึ่งราคาเท่ากัน สามารถเลือกเปลี่ยนได้ตามความพอใจของลูกค้า

แล้วการเลือกเลนส์ควรต้องเลือกเลนส์ให้เหมาะสมกับอะไรล่ะ ก่อนจะไปถึงตรงนั้น เรามาทำความรู้จักกับเลนส์กันก่อนดีกว่าครับ  

ความยาวโฟกัส

          ก่อนอื่นเรามารู้จักคำว่า ความยาวโฟกัส (Focal length) กันก่อนครับ ถ้าเอาตามหลักวิชาการเป๊ะ ก็หมายความถึง ระยะจากเลนส์ถึงจุดที่แสงหักเหมาตัดกัน เมื่อแสงเดินทางมาจากวัตถุ หรือระยะจากจุดกึ่งกลางเลนส์ถึงจอรับภาพ (ในกรณีนี้คือตัว CCD หรือ CMOS) ที่ปรากฏภาพชัดที่สุดเมื่อเลนส์จับภาพวัตถุในระยะอนันต์ (ระยะที่ไกลที่สุด) อย่างเช่น เลนส์ 4 มม. จะมีระยะห่างจากกึ่งกลางเลนส์ถึงจอรับภาพ 4 มม. เมื่อเลนส์จับภาพวัตถุในระยะอนันต์ได้ชัดที่สุด ประมาณนี้ครับ

 

          แต่รู้แล้วมีประโยชน์อะไรล่ะ ?? นั่นสิครับรู้ไปทำไมเนี่ย ..ก็ความยาวโฟกัสมีผลกับ 3 สิ่งต่อไปนี้สิครับ

          1. องศาการมองเห็นภาพ หรือ Angle of view หรือพื้นที่ในการรับภาพ เลนส์ความยาวโฟกัสแต่ละอันจะให้องศาในการรับภาพไม่เท่ากัน เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้นกว่าจะมีพื้นที่การมองเห็นภาพกว้างกว่า เช่น เลนส์  4 มม.จะมีองศาการรับภาพมากกว่าเลนส์ 12 มม. หากติดตั้งกล้องที่จุดเดียวกันด้วยเลนส์ 4 มม.จะเห็นมุมมองกว้างกว่าใช้เลนส์ 12 มม. ครับ 

          2. ระยะ perspective อันนี้ออกจะงงๆ นิดนึงครับ เอาง่ายๆ ว่าเป็นความผิดเพี้ยนของสัดส่วนของวัตถุที่อยู่ใกล้และไกลจากเลนส์ เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้นกว่าจะให้สัดส่วนของวัตถุผิดเพี้ยนมากกว่า เช่น เลนส์ 3.6 มม. จะให้ภาพวัตถุออกแนวโค้งๆ วัตถุที่อยู่ใกล้ก็อาจจะดูบวมกว่าความเป็นจริง มากกว่าเลนส์ 4 มม. เป็นต้น

          3. ระยะชัดลึกของภาพ หรือ Depth of field คือระยะไกลสุดที่สามารถมองเห็นภาพได้ชัดตลอด เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้นกว่า จะมีระยะชัดลึกของภาพน้อยกว่า เช่น เลนส์ 4 มม. จะมีระยะชัดลึกน้อยกว่าเลนส์ 8 มม. หรือก็คือ เลนส์ 8 มม. จะมองภาพได้ไกลกว่าเลนส์ 4 มม.นั่นเองครับ (อย่าเพิ่งงงนะครับ)

          ทั้งนี้ทั้งนั้น ทั้ง 3 สิ่งที่กล่าวมาในข้างต้นนี้เราเปรียบเทียบที่การใช้กล้องที่มีขนาดของ CCD sensor size เท่ากัน เพราะในกล้องที่มี CCD sensor size กว้างขึ้นขณะที่ใช้เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสเท่ากัน จะให้ภาพที่มีองศาการมองเห็นกว้างขึ้น ลองดูเปรียบเทียบจากตารางด้านล่างนี้ครับ

          อย่างไรก็ตามเราจะกลับมากล่าวกันอย่างลงลึกถึงเรื่องของ CCD อีกทีในเรื่องถัดไปครับ จะเห็นได้ว่าจะมีเรื่องของขนาดของ CCD sensor เข้ามาเกี่ยวด้วย ซึ่งเลนส์บางชนิดระบุว่าผลิตมาสำหรับ CCD sensor ขนาดใด หากเรานำไปใช้กับ CCD sensor อีกขนาดอาจทำให้ได้ภาพที่ไม่สมบูรณ์ เช่น หากนำเลนส์ที่ผลิตมาสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก (สมมติว่าเป็น 1/4”) ไปใช้กับกล้องที่มีเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่กว่า (สมมติว่าเป็น 1/3”) จะได้ภาพเห็นเป็นสีดำอยู่บริเวณมุมทั้งสี่ ในทางกลับกันถ้านำเลนส์ที่ผลิตสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่มาใช้กับกล้องที่มีเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก จะทำให้ได้องศาการมองเห็นภาพต่ำกว่าค่าที่ควรจะเป็นของเลนส์ตัวนั้น ซึ่งจะทำให้สูญเสียภาพที่ควรมองเห็นไป ถ้าใครอ่านแล้วไม่ค่อยเข้าใจลองพิจารณาภาพด้านล่างประกอบดูนะครับ
 

          สำหรับการคำณวนหาค่าของความยาวโฟกัสก็มีสูตรครับ คือ 

          โดย f = ความยาวโฟกัส,  D = ระยะห่างระหว่างเลนส์และวัตถุ,  H = ระยะความกว้างที่เลนส์จะมองเห็นภาพของวัตถุที่ระยะห่าง D

          เช่น เมื่อใช้กล้อง CCD 1/4" จับภาพวัตถุที่ระยะ 10 ฟุต โดยใช้เลนส์ 4 มม. จะเห็นภาพได้กว้างที่สุดเท่าใด ซึ่งก็คือค่า H ในสูตร เราสามารถหาค่านี้ได้จากการแทนค่าสูตรข้างบนดังนี้ครับ 

                    H     =     h x D / f     =     3.6 x 10 / 4     =     9 

          คำตอบคือ 9 ฟุตครับ เอาล่ะครับ อย่าคิดมาก ผมแค่เอามาให้ดูว่าเค้ามีสูตรคำณวนอย่างนี้เท่านั้นเองครับ

ม่านรับแสง  (iris) 

          คือม่านที่เปิด-ปิดเพื่อกำหนดขนาดรูรับแสง ซึ่งขนาดรูรับแสงเป็นตัวกำหนดปริมาณแสงที่ผ่านเข้ามา  ม่านรับแสงของเลนส์มีสองแบบคือ

          1. ม่านรับแสงแบบปรับด้วยมือ (Manual iris) สามารถปรับขนาดรูรับแสงโดยใช้มือหมุนปรับวงแหวนที่ตัวเลนส์ ซึ่งในความเป็นจริงเราจะตั้งค่าเอาไว้เลยก่อนติดตั้งเสร็จ เพราะหลังติดตั้งเสร็จแล้วคงยากที่ลูกค้าจะต้องปีนขึ้นไปที่กล้องเพื่อปรับค่าเอง

           2. ม่านรับแสงแบบปรับอัตโนมัติ (Auto iris) การปรับขนาดรูรับแสงทำงานร่วมกับตัวกล้องโดยอัตโนมัติ เลนส์ที่ใช้ม่านรับแสงแบบนี้จำเป็นต้องมีสัญญาณไฟเลี้ยงให้วงจรของม่านรับแสงทำงาน ซึ่งจะแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ 
                    - แบบไฟตรง (DC controlled iris) เลนส์ auto iris ที่ใช้สัญญาณไฟตรงจากตัวกล้อง 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) กล้องจะจ่ายไฟฟ้าไปให้เลนส์ในลักษณะของสัญญาณภาพ โดยจะมีความเข้มของสัญญาณภาพ แตกต่างกันไป เลนส์ที่ใช้กับกล้องที่จ่ายไฟฟ้าแบบนี้จะต้องมีวงจรขยาย (Amplifier) เพื่อเปลี่ยนความเข้มของสัญญาณภาพ เป็นไฟฟ้าเพื่อให้อุปกรณ์ตัวเล็กๆ ที่เรียกว่า กัลวานอมิเตอร์ (Galvanometer) ทำหน้าที่คล้ายๆ กับมอเตอร์ ทำงาน เพื่อให้ม่านรับแสงเปลี่ยนขนาด ใหญ่ - เล็ก ตามการเปลี่ยนแปลงของแสงในรูปของความเข้มของสัญญาณภาพ เลนส์ชนิดนี้โดยมากจะมีสายสำหรับต่อกับกล้องโดยจะปล่อยปลายสายไว้ (ไม่มีปลั๊ก 4ขา )

          ทั้งนี้การจะเลือกใช้เลนส์ auto iris แบบใด จะต้องทราบว่าใช้งานกับกล้องที่จ่ายไฟฟ้าให้กับเลนส์แบบใด โดยศึกษาจากคู่มือของกล้อง เพราะว่าถ้าใช้เลนส์ผิดประเภทกับการจ่ายไฟของกล้อง เลนส์จะไม่ทำงาน หรืออาจจะเสียหายได้ เพราะว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า (Voltage) ที่กล้องจ่ายให้กับเลนส์ทั้งสองแบบ มีความแตกต่างกันมาก และถ้าใช้เลนส์ผิดชนิดก็จะไม่มีภาพ เพราะว่าเลนส์ไม่เปิดรับแสง

          สำหรับเลนส์แบบ auto iris นี้ แนะนำว่าควรใช้กับกล้องที่ติดตั้งภายนอกอาคารครับ เพราะ auto iris จะปรับให้รับแสงในปริมาณที่เหมาะสมสำหรับตัวกล้องเพื่อให้ได้ภาพที่ออกมาดีที่สุด แน่นอนว่าเป็นการช่วยป้องกันตัวเซ็นเซอร์จากปริมาณแสงที่มากเกินไปอีกด้วยครับ

          การเลือกใช้ขนาดของรูรับแสงจะเป็นตัวกำหนดปริมาณแสง ซึ่งจะมีผลต่อระยะชัดลึกของภาพ (Depth of field) ด้วยเช่นกัน 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 ยิ่งมาก ขนาดรูรับแสงจะยิ่งน้อย เซ็นเซอร์ก็รับแสงได้น้อยลง ภาพที่ได้ก็จะมีความชัดลึกมาก เหมาะที่จะใช้กับพื้นที่ที่มีปริมาณแสงเพียงพอ ตรงกันข้าม f-stop ยิ่งน้อย ขนาดรูรับแสงจะยิ่งมาก เซ็นเซอร์ก็รับแสงได้มากขึ้น ภาพที่ได้ก็จะมีความชัดลึกน้อย แต่จะให้ภาพที่มีคุณภาพที่ดีในพื้นที่ที่มีปริมาณแสงน้อย

          ตารางด้านล่างนี้แสดงถึงค่าเปอฺร์เซ็นต์ของแสงที่ผ่านเข้าไปถึงเซ็นเซอร์ในค่าของ F-stop ต่างๆ

         สำหรับเลนส์ของกล้อง CCTV ก็มีให้เลือกหลายแบบครับ 

          1. เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสคงที่ (fix focal length) เลนส์แบบนี้ส่วนใหญ่เป็นเลนส์มาตรฐานที่มักจะคิดราคารวมมาอยู่แล้วกับตัวกล้องครับ โดยเลนส์ขนาดมาตรฐานนี้ราคาจะเท่ากันหรืออาจต่างกันไม่มาก ดังนั้นเมื่อติดตั้งกล้องแล้วขณะปรับมุม ผู้ให้บริการอาจสามารถเลือกเลนส์เปลี่ยนเพื่อให้ได้ภาพตรงความต้องการของลูกค้าได้
    
  

          2. เลนส์ที่สามารถปรับความยาวโฟกัสได้ (variable focal length) เลนส์ประเภทนี้ มีทั้งแบบที่ใช้ปรับเองด้วยมือ หรือปรับแบบอัตโนมัติ

          3. เลนส์ซูม (Zoom) ซึ่งก็จะมีทั้งแบบที่ใช้ปรับเองด้วยมือ หรือปรับแบบอัตโนมัติเช่นเดียวกัน ซึ่งราคาก็จะสูงขึ้นไปตามความสามารถที่สูงขึ้นนั่นล่ะครับ

          ทีนี้มาเรื่องข้อต่อของเลนส์บ้างครับ กล้องวงจรปิดจะมีข้อต่อของเลนส์อยู่ 2 แบบ        

          1. C-mount  มีความยาวช่วงท้ายเลนส์ ถึงหน้าตัวรับภาพ 17.5 ม.ม.

          2. CS-mount มีความยาวช่วงท้ายเลนส์ถึงหน้าตัวรับภาพ 12.5 ม.ม.

          กล้องที่มีข้อต่อแบบ 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

          ตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น ผมขอสรุปในตอนท้ายนะครับว่าการเลือกเลนส์ให้เหมาะสมต้องพิจารณาจากปัจจัยดังต่อไปนี้ครับ 
          1. บริเวณพื้นที่ที่ต้องการมองภาพ เช่น ต้องการมองภาพระยะไกล ต้องการมองภาพมุมกว้าง เป็นต้น
          2. ประเภท mount ของตัวกล้องวงจรปิดว่าเป็น C-mount หรือ CS-mount
          3. ขนาดของ CCD sensor ของตัวกล้องวงจรปิด