เลนส์ (Lense)
จะทำหน้าที่รวมแสง และปรับระยะภาพให้มีขนาดใหญ่-เล็ก ตามความเหมาะสม เลนส์บางรุ่นมีความสามารถในการหรี่รูรับแสงเพื่อเพิ่มความคมชัดของภาพได้ ซึ่งเลนส์ดังกล่าวจะต้องใช้คู่กับตัวกล้องที่สามารถสั่งค่ารูรับแสงได้เท่านั้น
โดยทั่วไปเลนส์แบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้
1. FIX IRIS เป็นเลนส์ที่ไม่สามารถปรับช่องรับแสงได้ควรใช้ในสถานที่ภายในอาคารที่มีแสงสว่างคงที่ตลอดเวลา
2. MANUAL IRIS เป็นเลนส์ที่สามารถปรับช่องรับแสงได้ เหมาะสำหรับงานในอาคารที่มีความสว่างในแต่ละห้องไม่เท่ากัน ซึ่งสามารถปรับแสงให้เหมาะสมในแต่ละห้องได้
3. AUTO IRIS เป็นเลนส์ที่สามารถปรับช่องรับแสงได้เองโดยอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่ตกกระทบเลนส์ ซึ่งเหมาะสำหรับการติดตั้งนอกอาคารที่ความสว่างเปลี่ยนแปลงตามสภาพแวดล้อม
เลนส์ CCD กับเลนส์ CMOS แตกต่างกันอย่างไร
กล้องวงจรปิดที่ใช้ CCD จะให้ภาพที่คมชัด ดีกว่า กล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CMOS กล้องวงจรปิด ที่ใช้เลนส์ CCD ที่คุณภาพดีๆ ความคมชัดสูงส่วนใหญ่จะมีราคาสูง ส่วนกล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CMOS จะมีราคาถูก เลนส์ CCD ที่มีคุณภาพสูงได้แก่เลนส์ของ Sony CCD Sensor ส่วนเลนส์ CCD ของ SHARP หรือ ของยี่ห้ออื่นๆ ส่วนใหญ่จะสู้เลนส์ CCD ของ Sony ไม่ได้ กล้องวงจรปิด ที่ใช้เลนส์ CMOS ส่วนใหญ่จะราคาถูก คุณภาพของภาพไม่ค่อยดีนัก
CCD ย่อมาจาก Charge Coupled Device เป็น Sensor ที่ทำงานโดยส่วนที่เป็น Sensor แต่ละพิกเซล จะทำหน้าที่รับแสงและเปลี่ยนค่าแสงเป็นสัญญาณอนาล็อก ส่งเข้าสู่วงจรเปลี่ยนค่าอนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลอีกที
CMOS ย่อมาจาก Complementary Metal Oxide Semiconductor เป็น Sensor ที่มีลักษณะการทำงานโดยแต่ละพิกเซลจะมีวงจรย่อยๆเปลี่ยนค่าแสงที่เข้ามาเป็นสัญญาณดิจิตอลในทันที ไม่ต้องส่งออกไปแปลงเหมือน CCD สรุปง่ายๆคือ CMOS จะมีวงจรแปลงสัญญาณแสงในแต่ละพิกเซลเลย ส่วน CCD ตัวรับแสงจะรับแสงอย่างเดียว และจะส่งค่าที่ได้ออกมาให้วงจรที่มีหน้าที่แปลงสัญญาณอีกที
กล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CCD จะมีคุณภาพดีกว่า อายุการใช้งานยาวนานกว่า กล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CMOS
และกล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CMOS ส่วนใหญ่จะมีคุณภาพต่ำ อายุการใช้งานจะน้อย ใช้งานได้ไม่เกิน 1-2 ปี เลนส์จะเสื่อมคุณภาพ สีของภาพจะเพี้ยน ส่วนใหญ่กล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CMOS จะราคาถูก ราคาจะอยู่ที่ 500-1000 บาท ส่วน กล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CCD จะมีคุณภาพของภาพดีกว่า แต่ราคาจะสูงกว่า ราคากล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CCD จะอยู่ที่ 1500-7000 บาท แล้วแต่รุ่นความคมชัด อายุการใช้งานกล้องวงจรปิดที่ใช้เลนส์ CCD จะอยู่ที่ 7 ปีขึ้นไป
เลนส์มีขนาดตั้งแต่ 2.8mm / 3.6mm / 4mm / 6mm / 8mm / 12mm / 16 mm / F.1.2
มีความกว้างภาพ 150* / 80* / 70.6* / 48* / 33.4* / 28* / 18* องศา
F.1.2 คือ การกำหนดความกว้างของรูรับแสงที่เลนส์ ว่าจะให้แสดงเข้ามาถึงตัวรับภาพ ( เซ็นเซอร์ ) ได้มากน้อยแค่ไหน
F. ยิ่งกว้าง ตัวเลขยิ่งน้อย เช่น F 1.2 , F 1.4 , F 1.8 , F 2.8 จนถึง F สูงๆตามคุณสมบัติของแต่ละเลนส์นั้นจะทำได้ ตามตัวอย่างภาพด้านล่าง
F-STOP เป็นคุณสมบัติของตัวเลนส์เอง ซึ่งเทียบได้กับความหนาของเลนส์ ( มี F 1.2 / F1.4 / F2.0 )
ซึ่งถ้า F-stop น้อย เปรียบเทียบได้กับเลนส์บาง แสงจึงผ่านได้ดี ส่วน F-stop มาก เทียบได้กับเลนส์หนา แสงจะผ่านได้ไม่ดี
( เลนส์ F1.2 เป็นเลนส์กระจก ใช้งานได้ดี ผลิตในญี่ปุ่น ส่วนเลนส์ F2.0 เป็นเลนส์พลาสติก ผลิตในเกาหลี ) ส่วนใหญ่ เลนส์ Manual Iris
และเลนส์ Auto Iris ของกล้องวงจรปิด จะเป็นเลนส์ที่ดี ประเภท F1.2 และ F1.4
การเลือกใช้ขนาดของเลนส์
ในอดีตได้มีการสร้างกล้องโทรทัศน์วงจรปิด ด้วยตัวรับภาพหลายขนาด ตั้งแต่ขนาด 1 นิ้ว 2/3 นิ้ว และ 1/2 นิ้ว ต่อมามีการพัฒนาจากหลอดวิดิคอนเป็นแผ่นรับภาพ CCD ซึ่งมีหลายขนาดเช่นกัน โดยเริ่มจากขนาด 2/3 นิ้ว 1/2 นิ้ว 1/3 นิ้ว และ 1/4 นิ้ว การสร้างเลนส์จึงมีหลายขนาด เพื่อให้มีขนาดที่พอดีกับตัวรับภาพ ดังนั้นการเลือกใช้เลนส์ควรจะให้มีขนาดพอดีหรือเท่ากับขนาดของตัวรับภาพ แต่ว่าเลนส์ที่ใช้กับตัวรับภาพที่มีขนาดใหญ่กว่า สามารถนำมาใช้กับตัวรับภาพที่มีขนาดเล็กกว่าได้ เช่น เลนส์สำหรับตัวรับภาพขนาด 2/3 นิ้ว สามารถนำมาใช้กับตัวรับภาพขนาด 1/2 นิ้วได้ แต่ในทางกลับกัน ไม่สามารถนำเลนส์ที่ใช้กับตัวรับภาพที่เล็กกว่า มาใช้กับตัวรับภาพที่มีขนาดใหญ่กว่าได้
เลนส์จะมีข้อต่อที่ใช้กับกล้องวงจรปิดอยู่ 2 แบบคือ
1. C-Mount จะมีความยาวช่วงท้ายเลนส์ ถึงหน้าตัวรับภาพ 17.5 ม.ม.
2. CS-Mount จะมีความยาวช่วงท้ายเลนส์ ถึงหน้าตัวรับภาพ 12.5 ม.ม.
ดังนั้นการเลือกใช้เลนส์ควรเลือกให้ถูก
กล้องที่มีข้อต่อแบบ C-Mount ก็ต้องใช้เลนส์ที่มีข้อต่อแบบ C-Mount ส่วนกล้องที่มีข้อต่อแบบ CS-Mount ก็ต้องใช้เลนส์ที่มีข้อต่อแบบ CS-Mount
แต่ ณ ปัจจุบัน เลนส์ที่มีข้อต่อแบบ C-Mount สามารถนำมาใช้กับกล้องที่มีข้อต่อแบบ CS-Mount ได้ โดยการใช้ วงแหวนข้อต่อ(Adapter Ring)
ต่อกลางระหว่างเลนส์กับกล้อง สำหรับขนาดของเลนส์ที่ใช้ทั่วไป เริ่มตั้งแต่ขนาด 3.5 , 4, 6 , 8 , 12 , 16
โดยกล้องส่วนใหญ่สามารถเลือกเปลี่ยนเลนส์ได้ตามการใช้งาน
ความยาวโฟกัส (Focal Length) และ มุมมองภาพ (Angle of View)
ความยาวโฟกัสแบ่งได้ ๒ ชนิดใหญ่ๆ
ความยาวโฟกัสคงที่ (Fixed Focal Length) โรงงานผู้ผลิตเลนส์จะ เป็นผู้กำหนดค่าความยาวโฟกัสของเลนส์ที่จะผลิตออกมาขาย จะมีค่าแตกต่างกันไปหลายขนาด เช่น 8.0 ม.ม. (สำหรับ CCD ขนาด 1/3 นิ้ว) 12 ม.ม. (สำหรับ CCD ขนาด 1/2 นิ้ว) 16 ม.ม. (สำหรับ CCD ขนาด 2/3 นิ้ว) เป็นต้น การเลือกใช้เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสคงที่นี้ ควรเลือกใช้ตามความต้องที่จะได้ขนาดของภาพ
ความยาวโฟกัสจะมีความสัมพันธ์กับมุมมองภาพ ความยาวโฟกัสที่มีค่าตัวเลขมาก มุมมองภาพจะแคบ ความยาวโฟกัสที่มีค่าตัวเลขน้อย มุมมองภาพจะกว้าง
ความยาวโฟกัสปรับได้ (Variable Focal Length) ยังแบ่งออกได้ หลายแบบดังนี้
ปรับขนาดภาพด้วยมือ (Manual Zoom) เลนส์ชนิดนี้ยังแบ่งได้อีกหลายชนิดเช่น ปรับขนาดภาพและแสงด้วยมือ (Manual Zoom & Manual Iris) ใช้มือ ปรับขนาดภาพ(หมุนวงแหวนขนาดภาพ) และขนาดรูรับแสง (หมุนวงแหวนปรับขนาดม่านแสง) ปรับขนาดภาพด้วยมือแสงอัตโนมัติ (Manual Zoom & Auto-Iris) การใช้งานปรับขนาดภาพด้วยมือ แต่การเปิด-ปิดม่านแสงอัตโนมัติ เลนส์ชนิดนี้ ส่วนมากจะมีค่าในการปรับขนาดภาพไม่มากนัก โดยทั่วไปประมาณ ๒ ถึง ๓ เท่า เท่านั้น
ปรับขนาดภาพด้วยมอเตอร์ (Motorized Zoom) เลนส์ชนิดนี้จะมีมอเตอร์อยู่ภายในตัวเลนส์ ทำหน้าที่ขับให้วงแหวนขนาดภาพเปลี่ยนแปลง (เปลี่ยนค่า ความยาวโฟกัส) ไปตามที่ต้องการ ด้วยตัวควบคุม เลนส์ชนิดนี้ยังแบ่งได้อีก ๒ แบบ คือ เปิด-ปิดม่านแสงด้วยการควบคุม (Manual Iris) เช่นเดียวกันกับการเปลี่ยนขนาดของภาพ จะมีมอเตอร์ทำหน้าที่ เปิด-ปิดม่านแสง หรือจะเรียกว่าควบคุมด้วยมือก็ได้ และ เปิด-ปิดม่านแสงอัตโนมัติ ( Auto Iris) การทำงานของเลนส์ แบบนี้ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น.
เลนส์แบบ IR และ เลนส์แบบธรรมดาที่เราใช้กันโดยทั่วไป
โดยปกติทั่วไปเลนส์สำหรับรับภาพจะมีขนาด 4:3 ขนาดของ CCD จะมีผลต่อมุมภาพซึ่งถ้า CCD มีขนาดเล็กจะทำให้มุมของภาพมีขนาดเล็กลงเมื่อใช้เลนส์ตัวเดียวกัน ซึ่งโดยปกติแล้วเราควรจะเลือกใช้เลนส์เพื่อส่งภาพให้กับ CCD ให้เหมาะสมกัน
เพราะฉะนั้นตัวเลนส์เองจึงมีความสำคัญไม่น้อยเมื่อเราต้องการให้ได้ภาพที่มีความคมชัดที่สุดเราต้องเลือกเลนส์ที่สามารถรับภาพและทำมุมภาพให้ตกกระทบที่ CCD ได้อย่างแม่นยำที่สุด
ในการออกแบบเลนส์ที่เป็นแบบ Focal จะมีการอกแบบให้ตัวเลนส์มีจุด Princical (จุดสำคัญ) 2 จุดด้วยกันซึ่งเราเรียกว่า Primary และ Secondry Point โดยที่ระยะทางระหว่าง Secondry ไปจนถึง CCD นั่นคือระยะโฟกัสของเลนส์ที่เป็นแบบ Focal
โดยปกติทั่วไปนั้นกล้อง Day/Night จะเป็นแบบเกือบมืดหรืออินฟาเรดเพื่อใช้งานในตอนกลางคืนซึ่งถ้าเราเลือกใช้เลนส์แบบธรรมดากับตัวกล้องที่เป็น Day/Night ภาพที่ได้จะไม่ดีเท่าที่ควร
ซึ่งเลนส์ที่เป็นแบบ Megapixel-IR Lens ได้รับการออกแบบด้วยเทคโนโลยีที่เรียกว่า Broad Band CO-Focusing ลงบนวัสดุที่เป็นกระจกเลนส์ชนิดพิเศษที่มีการกระจายแสงน้อยจึงทำให้เลนส์สามารถส่งภาพที่สมบูรณ์แล้วซึ่งรวมถึงแสงที่เรามองเห็นและแสงที่เรามองไม่เห็นไปยังจุดเดียวกัน
จากรูปเป็นการแสดงถึงความแตกต่างระหว่างเลนส์แบบธรรมดาและเลนส์แบบ Megapixel-IR Lens ในการรวมแสงแล้วส่งภาพไปยัง CCD จะเห็นว่าเมื่อเราปรับระยะโฟกัสของภาพแล้วในตอนกลางวันเลนส์จะทำการรวมแสงได้ตรงจุดพอดีแต่เมื่อกล้องทำงานในตอนกลางคืนหรือแสงน้อยนั้นแสง IR หรือแสงที่เรามองไม่เห็นจะต้องการโฟกัสอีกจุดหนึ่งซึ่งทำให้ภาพที่เราปรับไว้ในการกลางวันเกิดการเบลอหรือมัวในตอนกลางคืน ในทางกลับกันหากเราเลือกใช้เลนส์แบบ Megapixel-IR Lens ตัวเลนส์จะทำการรวมแสงทั้งหมดไปยังจุดเดียวภาพที่ได้จึงคมชัดทั้งกลางวันและกลางคืน
