การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิด
บทความ

การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิด

Posted On February 19, 2018 at 2:51 pm by / No Comments

การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิด

การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิด นั้น ภาพถูกสร้างขึ้นมาได้ด้วยการใช้กฏทางการมองเห็นและเรขาคณิตง่ายๆ ซึ่งจะเห็นได้ในรูปข้างล่างนี้ ลำแสงอย่างน้อย 2 ลำแสงจะถูกใช้เพื่อทำการสร้างภาพของวัตถุขึ้นมา

มีกฏพื้นฐาน 3 ข้อที่ต้องจำคือ

  1. วัตถุที่ถูกถ่ายจากระยะทางที่ต่างกันจะสัมผัสกับแกนของการมองเห็น
  2. ตามคำนิยามแล้ว ลำแสงที่ผ่านจุดศูนย์กลางของเลนส์จะไม่เปลี่ยนแปลงทิศทาง กล่าวคือใน จุดศูนย์กลาง เลนส์จะมีพฤติกรรมเหมือนกับแก้วที่ขนานกันและไม่มีการหักเหเกิดขึ้น
  3. ตามคำนิยามแล้ว ลำแสงทุกลำแสงจะขนานกับแกนของการมองเห็นที่ผ่านโฟกัส

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดการฉายรูปของวัตถุตามระยะที่แตกต่างกัน

นี่เป็นสูตรพื้นฐานของเลนส์ที่ควรได้รับการกล่าวถึง ซึ่งจะใช้ในการคำนวนหาแสงที่ตกลงบนชิป CCD

1/D + 1/d = 1/f                                                                                                              (30)

เมื่อ D เป็นระยะทางจากวัตถุไปยังเลนส์ d เป็นระยะจากเลนส์ไปยังรูปภาพ และ f เป็นทางยาวโฟกัสของเลนส์ ต้องไม่ลืมว่า d อ้างอิงถึงระยะที่ไม่เป็นอนันต์ของรูปภาพของวัตถุและนี่เป็นเหตุผลว่าทำไม d ถึงมีค่ามากกว่า f ในขณะที่ถ้าวัตถุอยู่ในระยะที่เป็นอนันต์ d จะมีค่าเท่ากับ f

การโฟกัสจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของรูปภาพในระยะที่ต่างกัน การโฟกัสของเลนส์จะได้มาโดยการเปลี่ยนระยะระหว่างเลนส์และรูปภาพ (ซึ่งเป็นที่ที่ชิป CCD ติดอยู่) ดังนั้นเมื่อเลนส์ที่โฟกัสไปยังวัตถุที่อยู่ห่างออกไปเป็นระยะอนันต์ซึ่งจะมีการฉายรูปที่ทับกับกับระนาบโฟกัส ในกรณีอื่นทั้งหมดระยะทางระหว่างเลนส์และรูปภาพจะมีมากกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์

ในทางปฏิบัตินั้น เลนส์จะประกอบไปด้วยองค์ประกอบต่างๆมากมายตามที่เคยได้พูดไว้ในข้างต้น ดังนั้นมันจึงถูกแสดงด้วยเลนส์ที่มีองค์ประกอบเดียว (Single Element) ที่อยู่ตรงจุดมุขยสำคัญ (Principal Point) ซึ่งได้ถูกอธิบายในรูปภาพข้างล่างนี้

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดแนวคิดของการโฟกัส

การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิด เลนส์ 1 เลนส์จะประกอบได้ด้วยองค์ประกอบของการมองเห็นหลายอย่าง เลนส์บาง 1 เลนส์จะมี principal point  (จุดมุขยสำคัญ : จุดกึ่งกลางของเลนส์กล้องในแนวตั้งฉากบนระนาบภาพ) อยู่ 2 จุดที่เรียกว่า primary principal point (จุดมุขยสำคัญหลัก) และ secondary principal point (จุดมุขยสำคัญรอง จุดเหล่านี้จะอยู่บริเวณจุดศูนย์กลางของเลนส์

แนวระนาบที่ผ่านจุด principal points และตั้งฉากกับแกนของการมองเห็นจะถูกเรียกว่า principal planes

Principal planes มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

  • ลำแสงที่เป็นผลมาจาก principal point (และขนานกับแกนของการมองเห็น) จะเดินทางไปยังจุดโฟกัสจาก secondary principal ที่ความสูงเดียวกัน
  • ลำแสงที่พุ่งไปยัง primary principal point จะออกจาก secondary principal point ด้วย มุมเดียวกัน
  • ทางยาวโฟกัสของเลนส์จะถูกวัดจากแนวระนาบของ secondary principal plane ไปยัง จุดโฟกัส

ใช้คุณสมบัติในข้างต้นนี้ เราจะสามารถสร้างภาพเชิงเรขาคณิตในแบบเดียวกันกับที่แสดงด้วยองค์ประกอบในการมองเห็นได้

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดPrincipal points และแนวระนาบ

Secondary principal point อาจจะอยู่ข้างนอกกลุ่มของเลนส์ นี่เป็นกรณีที่เลนส์มีทางยาวโฟกัสที่สั้นมาก ยิ่งทางยาวโฟกัสสั้นมากขึ้นเท่าไหร่ องค์ประกอบการมองเห็นจะต้องถูกเติมเข้าไปเพื่อแก้ไขการบิดเบือน ทำให้เลนส์มีราคาที่แพงขึ้นกับชิป CCD ที่ถูกลดขนาดลงมา (2/3 นิ้ว ลงมาเหลือ 1/2 นิ้ว เหลือ 1/3 นิ้ว และเหลือแค่ 1/4 นิ้ว) เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสที่สั้นลงจะถูกผลิตขึ้นเพื่อรักษามุมมองในการมองเห็นให้เหมือนกับเลนส์ก่อนหน้า ด้วยเหตุนี้ผู้ผลิตจึงต้องทำการลดจำนวน C-mount (ตัวสกรูที่ใช้สำหรับยึดกล้องและตัวเลนส์)และระยะห่างระหว่างเลนส์กับอุปกรณ์รับภาพของ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เรียบง่ายขึ้น, มีขนาดเล็กลงและมีราคาถูกลง รูปแบบที่ปรับปรุงแล้วจะลดระยะห่างลดเหลือ 12.5 mm และเนื่องจากมีระยะทางสั้นลง มันจึงถูกเรียกว่า CS-mount standard

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดส่วนของม่านรับแสงของเลนส์แบบปรับด้วยมือ

เลนส์โค้งแบน

อย่างที่เคยได้พูดไว้แล้วในข้างต้น ความคลาดเคลื่อนทรงกลมเป็นการบิดเบือนที่เห็นได้ทั่วไปในเลนส์แบบทรงกลม เลนส์แบบทรงกรมเป็นแบบที่ได้พบเห็นได้มากที่สุดเนื่องจากกระบวนการในการขัดเพื่อผลิตเลนส์ทำได้ง่ายที่สุดตามกฏทรงกลม ซึ่งอ้างอิงซึ่งเครื่องจักรทรงกลมที่ขัดเลนส์ให้ออกมาเป็นทรงกลม มันจะเห็นได้จากความคลาดเคลื่อนสีที่ปรากฏในเลนส์ (“การแยกสี” ของแสงสีขาว) ความคลาดเคลื่อนยังเกิดขึ้นเพราะความเป็นทรงกลมของเลนส์ การโฟกัสจึงไม่ได้มุ่งเน้นไปยังจุดใดจุดหนึ่งโดยเฉพาะ

ในทางทฤษฏีแล้ว การใช้กฏของฟิสิกส์ในเรื่องของการหักเห เราสามารถแสดงได้ว่า (แต่จะขอไม่ลงลึกในรายละเอียด) เลนส์รูประฆัง ซึ่งไม่ได้เป็นไปตามกฏทรงกลม เป็นรูปที่เหมาะสมสำหรับการโฟกัสไปยังจุดหนึ่งที่ต้องการโดยที่ไม่มีความคลาดเคลื่อนทรงกลม โครงร่างของเลนส์แบบดังกล่าวนั้นจะเป็นแบบโค้งที่จะเบี่ยงออกจากทรงกลมเล็กน้อย มีรูปลักษณ์ที่เป็นแบบระฆังมากกว่าทรงกลม เลนส์แบบนี้จะถูกเรียกว่า เลนส์โค้งแบน (Aspherical Lens)

รูปในหน้าต่อไปจะแสดงถึงประเด็นข้างต้นในรูปแบบที่เกินจริงเพื่อช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจได้ง่ายขึ้น

เป็นที่เข้าใจได้ว่ารูปทรงดังกล่าวจะทำการผลิตโดยใช้เทคนิคการขัดตามปกติเป็นเรื่องที่ยาก แต่ถ้าทำการผลิตได้อย่างถูกต้อง เลนส์ที่ได้จะมีข้อได้เปรียบมากกว่าเลนส์โค้งแบบปกติ อย่างเช่น ม่านรับแสงที่เปิดได้กว้างมากขึ้น (ซึ่งจะแสดงผลอยู่ในค่า F-stoop ที่ต้องใช้ต่ำลง) มีมุมในการมองเห็นที่กว้างขึ้น มีระยะทางขึ้นต่ำของวัตถุที่มองเห็นได้น้อยลงและใช้องค์ประกอบทางการมองเห็นน้อยกว่าเพราะว่า มีสิ่งที่ต้องทำการแก้ไขน้อยกว่า (ซึ่งส่งผลให้ได้เลนส์ที่มีน้ำหนักเบาขึ้นและมีขนาดเล็กลง)

เทคโนโลยีนี้มีราคาที่แพงกว่าเนื่องจากเทคโนโลยีที่ซับซ้อนที่ได้กล่าวมาแล้วในข้างต้น

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดเลนส์แบบโค้งและเลนส์โค้งแบน

บริษัทผลิตเลนส์บางบริษัทจะเริ่มผลิตเลนส์โค้งแบนแบบเบ้าหล่อ เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดในขั้นตอนการผลิต ขั้นตอนเหล่านี้ไม่ได้ทำให้ได้คุณภาพแก้วที่เหมือนกับเลนส์โค้งแบนแบบปกติ แต่มันเป็นวิธีที่เหมาะสมในการผลิตเลนส์โค้งแบนแบบเชิงพาณิชย์

คุณภาพของเลนส์แบบเบ้าหล่อยังไม่ได้รับการพิสูจน์ แต่เลนส์แบบนั้นก็มีอยู่วางจำหน่ายอยูในตลาดกล้อง CCTV

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดเลนส์แบบเบ้าหล่ออัตโนมัติ

CTF และ MTF

สิ่งที่เราต้องการจากเลนส์คือภาพที่คมและชัดเจน ปราศจากการบิดเบือนหรือความคลาดเคลื่อน

อย่างที่เคยได้กล่าวไปแล้วว่าเลนส์มีพลังในการแก้ปัญหาที่จำกัดและนี่เป็นสิ่งสำคัญมากที่ต้องจำไว้เมื่อใช้มันในระบบความคมชัดสูง (high-resolution systems)

ความละเอียดนี้อ้างอิงถึงความสามารถของเลนส์ที่จะสร้างรายละเอียดในรูปขึ้นมาใหม่ เพื่อทำการวัดความสามารถนี้ ตารางที่ประกอบไปด้วยแถบสีดำและแถบสีขาวที่มีความหนาแน่นต่างกัน (ช่วงพื้นที่) จะถูกนำมาใช้ นี่มักจะถูกบรรยายในรูปแบบของเส้นต่อมิลลิเมตร (lines per millimeter : lines/mm) เมื่อทำการนับว่ามี lines/mm ที่เลนส์สามารถแยกแยะได้ โดยที่เราจะนับทั้งเส้นสีดำและเส้นสีขาว

ลักษณะที่แสดงถึง “การตอบสนอง” ของเลนส์ต่อความหนาแน่นของ lines/mm จะถูกเรียกว่า Contrast Transfer Function (CTF)

ในทางทฤษฏีแล้วจะเป็นการดีกว่าที่จะรู้ถึงลักษณะของเลนส์ในการเปลี่ยนไปมาระหว่างแถบสีดำกับแถบสีขาว (ในรูปแบบของคลื่นซายน์ : sine wave) และไม่ใช่แค่สำหรับแถบสีที่เปลี่ยนจากสีดำเป็นสีขาวอย่างทันทีเท่านั้น นี่เป็นสิ่งที่เหมาะเป็นอย่างมากกับเลนส์ของโทรทัศน์ เนื่องจากสัญญาณภาพจะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่อยู่ในรูปแบบของ sine wave ลักษณะเฉพาะนี้จะเป็นที่รู้จักกันในชื่อว่า Modulation Transfer Function (MTF)

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิด

แต่ทว่าในทางปฏิบัตินั้นมันจะง่ายกว่ามากที่จะสร้างตารางการทดสอบที่ประกอบไปด้วยแถบสีดำ/แถบสีขาว มากกว่าที่จะใช้การแปรผัน sine wave ระหว่างสีดำและสีขาว CTF ไม่เหมือนกับ MTF แต่มันสะดวกต่อการวัดมากกว่าและแม่นยำมากพอที่จะใช้อธิบายถึงลักษณะเฉพาะของเลนส์โดยทั่วไป

การเปรียบเทียบที่จะทำให้เข้าใจถึง MTF ได้ง่ายที่สุดคือการตอบสนองทางสเปกตรัมของระบบเสียง ในระบบเสียง เรามักจะอธิบายถึงระดับเสียงที่ออกมา (output level) (แรงดันไฟฟ้าหรือระดับความดันเสียง) กับความถี่ของเสียง ในส่วนของกล้องก็คล้ายคลึงกัน เมื่อ MTF ถูกใช้อธิบายถึงค่า contrast (จาก 0%-100%) กับความถี่เชิงพื้นที่ (อยู่ในรูปของ lines/mm) ตามที่เห็นในหน้าที่แล้ว

เลนส์ที่แตกต่างกันจะมีคุณสมบัติ MTF ที่ไม่เหมือนกัน ขึ้นอยู่กับคุณภาพของแก้ว การออกแบบ และแอพลิเคชั่น ยกตัวอย่างเช่น เลนส์สำหรับการถ่ายรูปจะมีค่า MTF ดีกว่าเลนส์จากกล้อง CCTV เหตุผลในส่วนนี้ก็ไม่มีอะไรมาก นั่นก็คือฟิลม์สำหรับการถ่ายรูปสามารถมีได้ถึง 120 lines/mm และผู้ผลิตต้องผลิตเลนส์ที่ดีกว่าเพื่อที่จะลดการบิดเบือนของภาพให้น้อยที่สุดเมื่อภาพถูกขยายให้มีขนาดเท่ากับโปสเตอร์

ชิป CCD จะมีความละเอียดที่ต่ำกว่าโครงสร้างของกล้องถ่ายทำภาพยนตร์ ในทางเทคนิคแล้วไม่มีความจำเป็นที่จะต้องเพิ่ม “ค่าใช้จ่าย” ในการผลิตเลนส์ที่มีความละเอียดกว่าชิป CCD แต่ทว่าด้วยการทำให้ชิป CCD มีขนาดที่เล็กลง ทำให้เราเข้าใกล้ถึงขีดจำกัดของความละเอียดของฟิลม์มากขึ้น ดังนั้นเลนส์จึงต้องมีคุณสมบัติที่ดีขึ้น

ยกตัวอย่างเช่น ชิป CCD ขาว/ดำ ขนาด 1/2 นิ้ว จะมีพิกเซลในแนวนอนอยู่ประมาณ 500 พิกเซล (รูปภาพ) เมื่อเรานับว่าชิป CCD มีความกว้าง 1/2” (6.4 mm) เราจะสรุปได้ถึงจำนวนสูงสุดของเส้นในแนวนอน (เส้นสีดำและสีขาว) เราจะได้ (500/6.4)/2 = 39 lines/mm ความละเอียดนี้สามารถหาได้ง่ายตามเลนส์ของโทรทัศน์โดยทั่วไป เนื่องจากด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันที่สามารถสร้างได้มากกว่า 50 lines/mm แต่สำหรับชิป CCD ขาว/ดำ ขนาด 1/3 นิ้วที่มีความหนาแน่นของพิกเซลในแนวนอน 500 พิกเซลเท่านั้น เราจะได้ (500/4.4)/2 = 57 lines/mm นี่หมายความว่ากล้องที่มีชิป CCD ขนาด 1/3” จะต้องการเลนส์ที่มีความละเอียดมากกว่ากล้องที่ใช้ชิป CCD ขนาด 1/2”

เลนส์ที่ต่างกันจะมีคุณสมบัติของ MTF ที่ไม่เหมือนกัน และบางครั้งมันอาจจะจำเป็นที่จะต้องทำการตัดสินใจว่าจะใช้เลนส์ที่มีคุณสมบัติแบบไหน

แผนภาพที่แสดงในตรงนี้เป็นหนึ่งในตัวอย่าง เราสามารถประเมินได้ในวิธีการต่อไปนี้ เลนส์ A จะมี MTF ที่ขยายไปยังช่วงพื้นที่ที่มีความถี่สูง ซึ่งหมายความว่ามันสามารถแยกแยะรายละเอียดเล็กน้อยได้ดีกว่าเลนส์ B แต่ทว่าเลนส์ B จะมีการตอบสนองเมื่อมีความถี่ต่ำดีกว่า ถ้าเราต้องการเลนส์ที่ให้ภาพที่มีความละเอียดสูงเหมือนกับภาพยนตร์ เลนส์ A จะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า แต่สำหรับวัตถุประสงค์ในการเป็นกล้อง วงจรปิดที่ชิป CCD จะไม่สามารถมองเห็นได้มากกว่า 50 lines/mm เราควรที่จะเลือกเลนส์ B มากกว่าเนื่องจากให้การเปรียบต่าง (contrast) ที่ดีกว่า

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดเส้นโค้ง MTF ของเลนส์ที่ต่างกัน 2 เลนส์

F และ T numbers

เพิ่มเติมจากลักษณะทาง MTF และ CTF ของเลนส์แล้ว ค่า F-number (ที่รู้จักกันในชื่อ F-stop) ก็เป็นอีกหนึ่งในตัวแปรที่สำคัญ

F-number บ่งบอกถึงความสว่างของรูปที่เกิดขึ้นจากเลนส์ นี่มักจะถูกเขียน (สลักไว้) บนตัวเลนส์ อย่างเช่น F 1.4 หรือบางครั้งก็อยู่ในรูปแบบอื่น เช่น 1:1.4 ค่าของ F-number จะขึ้นอยู่กับทางยาวโฟกัสของเลนส์และเส้นผ่านศูนย์กลางที่มีประสิทธิภาพ (effective diameter) ของพื้นที่ที่ลำแสงผ่าน พื้นที่ดังกล่าวสามารถควบคุมได้ด้วยม่านรับแสง

มันเป็นสิ่งสำคัญที่ effective diameter ของเลนส์ไม่ใช่เส้นผ่านศูนย์กลางที่แท้จริงของเลนส์ แต่เป็นเส้นผ่านศูนย์กลางรูปภาพของม่านรับแสงที่เห็นได้จากด้านหน้าของเลนส์ เส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์อันแรกมักจะถูกเรียกว่า entrance pupil (ลำแสงเข้าไปในกล้อง) และที่เหลือจะถูกเรียกว่า exit pupil (ลำแสงออกมาจากกล้อง) ตามรูปภาพข้างล่างนี้ ที่ครอบม่านรับแสงตัวจริงจะอยู่ระหว่างเลนส์ภายในทั้ง 2 อัน ซึ่งมันยังอยู่ระหว่างจุด principal points ทั้งสองจุดด้วย

ยิ่งค่า F-number น้อยลงมากเท่าไหร่ ม่านรับแสงจะยิ่งเปิดกว้างมากขึ้นเท่านั้น และนั่นหมายความว่าแสงจะถูกส่งเข้าไปยังเลนส์มากขึ้นเท่านั้น ตัวเลขที่น้อยที่สูงของเลนส์จะถูกสลัก (หรือเขียน) ไว้บนเลนส์ แสดงถึงความสามารถในการเก็บรวบรวมแสงของเลนส์อันนั้น

บ่อยครั้ง เลนส์ที่มีค่า F-stop ต่ำจะถูกเรียกว่า faster lenses (เลนส์ที่ไวกว่า) เหตุผลที่เรียกอย่างนั้นเพราะว่าในช่วงแรกที่มีการถ่ายภาพ การเพิ่มปริมาณของแสง (ลดค่า F-stop) จะทำให้เวลาที่ฟิลม์จะต้องใช้ในการรับแสงจะลดลง ซึ่งจะทำให้เหตุการณ์ที่มีการกระทำอย่างรวดเร็วถูกถ่ายมาได้โดยที่ไม่ต้องเสียความคมชัดของภาพเพราะการเคลื่อนไหวของกล้อง

ถ้าเลนส์ขนาด 16 mm มีค่า F-stop ขั้นต่ำที่ 1.4 มันมักจะถูกเขียนไว้ว่า 16 mm/1.4 หรือบางครั้งเป็น 16 mm 1:1.4 การเปิดม่านรับแสงเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุดเทียบเท่ากับวงกลมที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางของ 16/1.4 = 11.43 mm เพราะว่าใบของม่านรับแสงมักจะเปิดเป็นรูปของสามเหลี่ยม, สี่เหลี่ยม, ห้าเหลี่ยมหรือ หกเหลี่ยม

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดกำหนดตำแหน่งของม่านรับแสง

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดตำแหน่งและขนาดของม่านรับแสงขึ้นอยู่กับประเภทและการออกแบบของเลนส์

เพื่อที่จะเข้าใจถึงความต่อเนื่องของค่า F-stop เราจะต้องทำการคำนวนต่อไปนี้

เริ่มจากตัวอย่างเลนส์ 16 mm/1.4 ในหน้าที่แล้ว เราจะหาพื้นที่เมื่อม่านรับแสงเปิดเต็มที่ (นั่นก็คือเมื่อค่า F -1.4)

A1.4 = (d/2)2 x ¶ = (11.43/2)2 x ¶ = 32.66 x 3.14 = 102.5 mm2                          (31)

แบ่งครึ่งพื้นที่นี้ จะได้พื้นที่ที่มีขนาด 51.25 mm2 และคำนวนการเปิดม่านรับแสงได้ว่า

Ax = (x/2)2 x ¶ -> x = 2 x √ (Ax / ¶) = 8 mm                                                          (32)

เมื่อ √ คือสแควรูท (square root) ตอนนี้ F-stop ที่มีการเปิดม่านรับแสงกว้าง 8 mm จะเป็น 16/8 = 2 นั่นก็คือ F-2

เราจะได้ค่า F เป็น 2 แสดงถึงพื้นที่ที่เป็นครึ่งหนึ่งของ F 1.4 ถ้าเราคำนวนต่อไปโดยใช้หลักการเดิม เราจะได้ตัวเลขต่อไปนี้

2.8; 4; 5.6; 8; 11; 16; 22; 32; เป็นต้น

ตัวเลขทั้งหมดนี้เป็นตัวเลขที่พบได้ทั่วไปในเลนส์ทุกประเภท และหมายความว่าถ้าเลือก F-number ที่สูงกว่าตัวต่อไป แสงจะถูกส่งไปน้อยกว่าถ้าเลือกตัวเลข F-number ตัวก่อนครึ่งหนึ่ง    

ตอนนี้มันน่าจะชัดเจนมากขึ้นว่าทำไมเลนส์ 16 mm/1.0 ถึงทำให้กล้องตัวเดียวกันไวต่อแสงมากกว่ากล้องตัวเดียวกันที่ใช้เลนส์ 16 mm/1.4

สำหรับเลนส์ซูม ค่า F-number จะเป็นตัวเลขของการเปิดม่านรับแสงที่ทางยาวโฟกัสที่สั้นที่สุดของเลนส์ซูม เป็นที่แน่นอนว่านี่คือ “ตัวเลขการรวบรวมแสง” ที่ดีที่สุดของทุกเลนส์ ตัวเลข F-number ของเลนส์ซูมตัวเดียวกันที่ทางยาวโฟกัสที่ยาวกว่า (ไกลกว่า) จะน้อยกว่าเมื่อมีทางยาวโฟกัสที่สั้นกว่าเสมอ แต่มันผิดที่จะด่วนสรุปว่าฟังก์ชั่นเชิงเส้น (linear function) ของ F-stop กับทางยาวโฟกัส กล่าวคือถ้าเป็นเลนส์แบบ 8-80 mm/1.4 จะทำให้ความกว้างที่การเปิดม่านรับแสงที่มีประสิทธิภาพคือ 8/1.4 = 5.7 mm ในขณะที่เลนส์แบบขนาด 80 mm เราควรจะมี F-stop ที่ 80/5.7 = 14 นี่ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นเพราะว่ามันขึ้นอยู่กับการผลิตเลนส์ ซูมขึ้นมา ม่านรับแสงอาจจะมีความสัมพันธ์กับชิ้นส่วนต่างๆที่ใช้ในการซูมต่างกันไปที่ขึ้นอยู่ nonlinear law  ในกรณีส่วนใหญjเราจะมีค่า F-stop ที่ดีกว่าเมื่อมีทางยาวโฟกัสที่ยาวกว่าที่แสดง แต่มันยังคงแย่กว่าเมื่อมี ทางยาวโฟกัสที่น้อยกว่า

กล้องวงจรปิด CCTV บทความ การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิดเลนส์ที่ทางยาวโฟกัสหลายแบบได้กลายเป็นที่นิยม

มันยุติธรรมที่จะพูดว่าชิ้นส่วนของแก้วทุกชิ้น ไม่ว่าจะเป็นแก้วคุณภาพที่ดีแค่ไหน จะมีการหายไปของแสงที่เข้าไปในกล้อง แสงที่เสียไปเหล่านี้อาจจะเป็นเปอร์เซ้นต์ที่น้อยเมื่อเทียบกับพลังงานของแสงทั้งหมด แต่ควรจะพิจารณาถึงคุณสมบัติในเรื่องความแม่นยำของเลนส์ที่ต้องคำนึงถึงด้วย ตัวบ่งชี้ถึงระดับการส่งแสงของเลนส์นั้นจะถูกแสดงด้วย transmittance factor ซึ่งจะน้อยกว่า 100% เสมอ นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมมืออาชีพหลายคนถึงนิยมที่จะใช้ T-number แทนที่จะเป็น F-number

คำนิยามของ T-number จะถูกอธิบายได้ด้วย F-stop และการส่งสัญญาณของเลนส์มาพิจารณา

T-number = 10 x F-number / √ (Transmittance: การส่งสัญญาณ)                    (33)

การสร้างรูปภาพขึ้นมาทางเรขาคณิต สำหรับงานกล้องวงจรปิด เมื่อสัญลักษณ์ √ หมายถึงสแควรูท เนื่องจากการส่งสัญญาณของเลนส์จะน้อยกว่า 100% เสมอตามที่ได้กล่าวไว้แล้วในข้างต้น (ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 95% – 99%) มันเป็นที่แน่ชัดว่าค่า T-number จะสูงกว่าค่าของ F-number ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเลนส์ 16 mm/1.4 มีค่าการส่งสัญญาณที่ 96% ค่า T-number จะเท่ากับ 1.43

บทความที่เกัยวข้อง : เลนส์กล้องวงจรปิด และระยะชัดลึก

ไม่พลาดทุกข่าวสาร LINE : @cctvbangkok.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *