กล้องเครื่องมือทางแสง

บทความเกี่ยวกับกล้องเครื่องมือทางแสง

ชิ้นส่วนของกล้อง

กล้องถ่ายรูปอย่างง่ายประกอบด้วยเลนส์นูน ไดอะแฟรม ชัตเตอร์ และฟิล์ม

เลนส์นูนทำหน้าที่สร้างภาพจริงและภาพกลับหัวบนฟิล์ม ต่างจากเลนส์ตาที่มีความยาวโฟกัสเปลี่ยนแปลงได้ เลนส์กล้องมีความยาวโฟกัสคงที่ เลนส์กล้องเป็นเลนส์นูน ไม่ใช่เลนส์เว้าเพราะภาพที่เกิดจากเลนส์เว้าเป็นภาพเสมือนเสมอ ในทางกลับกัน ภาพที่เกิดจากเลนส์นูนจะเป็นภาพจริงเมื่อระยะห่างของวัตถุมากกว่าความยาวโฟกัส ภาพจริงคือภาพที่มีอยู่จริง เพราะสามารถบันทึกภาพนั้นลงบนฟิล์มได้ ส่วนภาพเสมือนคือภาพปลอมที่ไม่สามารถบันทึกลงบนฟิล์มได้ ตำแหน่งของภาพจริงและภาพกลับหัวที่เกิดจากเลนส์นูนจะตรงกับตำแหน่งของฟิล์ม

ไดอะแฟรมหรือค่า f-stopหน้าที่ของไดอะแฟรมคือการควบคุมปริมาณแสงที่ตกกระทบฟิล์ม ขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสงขึ้นอยู่กับขนาดของเลนส์และแสดงด้วยค่า f-number หรือ f-stop ค่า f-stop ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความยาวโฟกัสของเลนส์ (f) ต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของรูรับแสง (D): f-stop = f / D ถ้าเลนส์มีความยาวโฟกัส 100 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสง 20 มม. เลนส์จะมีค่า f-stop เท่ากับ 100 มม. / 20 มม. = 5 ในกรณีนี้ เลนส์จะถูกตั้งค่าที่ f/5 ถ้าเลนส์มีความยาวโฟกัส 100 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสง 25 มม. เลนส์จะมีค่า f-stop เท่ากับ 100 มม. / 25 มม. = 4 ในกรณีนี้ เลนส์จะถูกตั้งค่าที่ f/4 จากการคำนวณนี้ สรุปได้ว่ายิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางรูรับแสงใหญ่ขึ้น ค่า f-stop ก็จะยิ่งน้อยลง และฟิล์มก็จะยิ่งได้รับแสงน้อยลง ค่า f-stop ที่น้อยที่สุด (ขนาดรูรับแสงที่สำคัญที่สุด) คือค่าความเร็วของเลนส์

ความเร็วชัตเตอร์ระยะเวลาในการเปิดชัตเตอร์มีผลต่อปริมาณแสงที่ตกกระทบฟิล์ม เพราะเมื่อชัตเตอร์เปิด ฟิล์มก็จะเปิดออกและได้รับแสงเช่นกัน ความเร็วชัตเตอร์เรียกอีกอย่างว่า “เวลาเปิดรับแสง” ความเร็วชัตเตอร์มีความสัมพันธ์กับระยะเวลาในการเปิดชัตเตอร์ ดังนั้นความเร็วชัตเตอร์จึงแสดงเป็นวินาที ความเร็วชัตเตอร์อยู่ระหว่างหลายวินาทีถึงหนึ่งวินาที ยิ่งระยะเวลาในการเปิดชัตเตอร์สั้นลง ความเร็วชัตเตอร์ก็จะยิ่งเร็วขึ้น และแสงที่ตกกระทบฟิล์มก็จะน้อยลง ความเร็วชัตเตอร์สูงจำเป็นเมื่อปริมาณแสงน้อย ความเร็วชัตเตอร์สูงยังจำเป็นเพื่อลดภาพเบลอเนื่องจากการสั่นไหวของกล้องด้วย

ฟิล์มฟิล์มมีหน้าที่บันทึกภาพจริงที่เกิดจากเลนส์กล้อง เมื่อหลายปีก่อน ฟิล์มยังคงใช้กับกล้องอยู่ แต่ปัจจุบันฟิล์มไม่ได้ใช้กับกล้องอีกต่อไปแล้ว ในปัจจุบัน ภาพที่เกิดจากเลนส์กล้องจะถูกบันทึกด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ กล้องที่บันทึกภาพด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เรียกว่ากล้องดิจิทัล ส่วนกล้องที่บันทึกภาพโดยใช้ฟิล์มเรียกว่ากล้องอนาล็อก

การโฟกัสและการสร้างภาพ

คุณภาพของการถ่ายภาพ นอกจากจะขึ้นอยู่กับขนาดของรูรับแสงและความเร็วชัตเตอร์แล้ว ยังได้รับผลกระทบจากการโฟกัสด้วย ก่อนที่จะกล่าวถึงการโฟกัสของเลนส์กล้อง เรามาทำความเข้าใจคำอธิบายต่อไปนี้ก่อน สำหรับเลนส์นูนนั้น หากระยะห่างของวัตถุ ( s = do) ไกลมากและถือว่าเป็นอนันต์ ภาพจริงที่เกิดจากเลนส์นูนจะตรงกับจุดโฟกัสของเลนส์นูน ดังนั้น เมื่อระยะห่างของวัตถุเป็นอนันต์ ระยะห่างของภาพ ( s' = di) จะเท่ากับความยาวโฟกัส (f) ส่วนการสร้างภาพของเลนส์นูนนั้น หากระยะห่างของวัตถุลดลง ระยะห่างของภาพจะเด่นชัดขึ้น และขนาดของภาพก็จะใหญ่ขึ้นด้วย

การปรับโฟกัสเลนส์กล้องแตกต่างจากการปรับโฟกัสเลนส์ตา การปรับโฟกัสเลนส์ตาทำได้โดยการเปลี่ยนความโค้งของเลนส์ตา (เปลี่ยนระยะโฟกัสของเลนส์ตา) จนกระทั่งภาพตกกระทบที่เรตินาอย่างแม่นยำที่สุด เพื่อให้ได้ภาพที่คมชัดที่สุด หากกล้องใช้เลนส์เดี่ยว (ไม่ใช่เลนส์ซูมที่มีหลายเลนส์) ระยะโฟกัสของเลนส์จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ การปรับโฟกัสเลนส์กล้องทำได้โดยการเปลี่ยนระยะภาพ (นิ้ว) จนกระทั่งได้ภาพที่คมชัดที่สุด

ถ้าระยะห่างของวัตถุ ( s = do) ไกลมากหรือเป็นอนันต์ ระยะห่างของภาพ (di) จะเท่ากับความยาวโฟกัส (f) ดูรูปประกอบ

ถ้าระยะห่างของวัตถุน้อยกว่าอนันต์ ระยะห่างของภาพ (ส' = di) มีค่ามากกว่าความยาวโฟกัส (f) ยิ่งค่า di น้อยลงเท่าใด ก็ยิ่งมีค่าน้อยลงเท่านั้น ระยะห่างของวัตถุ (s = ยิ่งระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์ (do) มากขึ้นเท่าใด ระยะห่างระหว่างเลนส์กับฟิล์มก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และหากระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์มากขึ้น ระยะห่างระหว่างเลนส์กับฟิล์มก็จะต้องเพิ่มขึ้นด้วย ในทางกลับกัน หากระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์มากขึ้น ระยะห่างระหว่างเลนส์กับฟิล์มก็จะลดลง เปรียบเทียบกับรูปที่ 2

การโฟกัสเลนส์กล้องนั้นจำเป็นต้องใส่ใจกับระยะโฟกัสของเลนส์ด้วย ยิ่งระยะโฟกัสของเลนส์มากเท่าไร ระยะภาพก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ( s' = di) เลนส์ที่มีระยะโฟกัสสูงกว่าจะให้ภาพที่ใหญ่กว่าด้วย หากเราต้องการได้ภาพที่แม่นยำในขณะที่วัตถุอยู่ไกล ควรใช้เลนส์ที่มีระยะโฟกัสมาก เลนส์ที่มีระยะโฟกัสมากมักจะมีรูปทรงแบนกว่าหรือโค้งน้อยกว่า