หลักการทำงานของกล้อง

       กล้องเป็นเหมือนกล่องทึบแสง ทำหน้าที่รับแสงในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อใช้ในการสร้างภาพ กลไกและชิ้นส่วนต่างๆ ของกล้องทำงานสัมพันธ์กันในการที่จะควบคุมปริมาณแสงไปยังหน่วยรับภาพอย่าง ถูกต้องแม่นยำ อีกทั้งยังควบคุมความคมชัดของภาพ ตลอดจนอำนวยความสะดวกต่างๆ ในการบันทึกภาพ

ชิ้นส่วนพื้นฐานและอุปกรณ์ควบคุมหลักของกล้องมีดังต่อไปนี้
ตัวกล้อง (Body)
       ตัวกล้องมีลักษณะเป็นกล่องทึบ ด้านหน้าสำหรับติดตั้งเลนส์ ด้านหลังมีช่องมอง ด้านบนมีปุ่มกดบันทึกภาพ/ปุ่มกดลั่นชัตเตอร์ ภายในมีหน่วยรับภาพอยู่ส่วนหลัง กล้องประเภทสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (SLR) มีกระจกและปริซึมสำหรับสะท้อนแสงจากเลนส์ไปสู่ช่องมองภาพ ภายในยังมีหน่วยวัดแสง ช่องเก็บแบตเตอรี่และแผงวรจรไฟฟ้า หน่วยความจำ นอกจากนี้ด้านนอกของตัวกล้องยังมีอุปกรณ์วัดระยะห่างจากวัตถุ แฟลช ปุ่มปรับต่าง ๆ และช่องเสียบสำหรับใช้งานต่าง ๆ ตัวกล้องมีโครงสร้างที่แข็งแรง ทำจากวัสดุที่ต่าง ๆ กันสำหรับกล้องแต่ละรุ่นตั้งแต่ พลาสติกจนถึงโลหะผสมที่มีน้ำหนักเบา

ช่องมองภาพ (Viewfinder)
       ช่องมองภาพเป็นช่องสำหรับมองภาพก่อนทำการบันทึกภาพ กล้องประเภทสะท้อนภาพเลนส์เดี่ยว (SLR) สามารถมองเห็นภาพในมุมเดียวกับภาพที่จะทำการบันทึกเนื่องจากใช้กระจกสะท้อน แสงจากเลนส์ขึ้นไปปรากฏภาพบนกระจกฝ้าด้านบน แล้วสะท้อนภายในปริซึมห้าเหลี่ยม (Pentaprism) เข้าสู่ช่องมองแสงที่อยู่ด้านหลังของกล้อง กล้องรุ่นใหม่มักมีจอภาพ LCD หรือ LED อยู่ผนังด้านหลังของตัวกล้อง ทำให้มองเห็นภาพที่จะบันทึกได้ถนัดขึ้น

หน่วยรับภาพ (Light-sensitive Materials)
       หน่วยรับภาพเป็นวัสดุไวต่อแสง อาจเป็นฟิล์มหรือแผ่นชิปสร้างภาพดิจิตอล (Digital Imaging Chip) หน่วยรับภาพจะอยู่ด้านหลังภายในตัวกล้อง ในปัจจุบันหน่วยรับแสงที่เป็นฟิล์มเริ่มหมดจากตลาด ส่วนแผ่นชิปสร้างภาพดิจิตอลที่นิยมใช้ จะเป็น “CCD” (charge coupled device) และ “CMOS” (complementary metal oxide semiconductor)
       ในยุคก่อนที่ใช้ฟิล์มเป็นหน่วยรับภาพ ผู้ผลิตฟิล์มจะกำหนดให้มีการผลิตฟิล์มแต่ละชนิดให้มีค่าความไวแสงที่ต่าง ๆ กันสำหรับการใช้งานแต่สภาพแสง ความไวแสงมีหน่วยวัดตามระบบ ISO (International Standards Organization) มาตรฐานที่ใช้คือ ISO 5800:1987 (เดิมยังมีการกล่าวอ้างถึงระบบมาตรฐาน DIN ย่อมาจาก “Deutsches Institut für Normung” ซึ่งเป็นมาตรฐานของเยอรมัน) ฟิล์มสำหรับถ่ายภาพในสภาวะแสงทั่วไป มีค่า ISO เท่ากับ 64 ถึง 100 หากจะถ่ายภาพในที่มืดปานกลาง ให้เลือกใช้ฟิล์มที่มี ISO เท่ากับ 300 ถึง 400 สำหรับสถานที่ที่มืดมากอาจใช้ ฟิล์มที่มี ISO สูงถึง 1600 อนึ่งเมื่อฟิล์มที่มีค่า ISO สูงขึ้น คุณภาพของภาพก็จะด้อยลง

หน่วยรับภาพ CCD และ CMOS

       เมื่อมีวิวัฒนาการใช้แผ่นชิปสร้างภาพดิจิตอลเป็นหน่วยรับภาพ การกำหนดค่าความไวแสงของหน่วยรับภาพใช้วิธีเทียบเคียงกับค่าความไวแสงของ ฟิล์มและใช้ค่าในระบบ ISO เช่นกัน แต่เนื่องจากแผ่นชิป สร้างภาพดิจิตอลหนึ่ง ๆ สามารถปรับค่าความไวแสงได้หลายระดับไม่เหมือนของฟิล์มแต่ละม้วนที่มีค่า ISO ตายตัว ผู้ใช้กล้องจึงสามารถเลือกใช้ค่า ISO ได้ตามสภาพของแสง (ในปัจจุบัน การเลือกใช้ ISO สูง ๆ ยังมีปัญหาเรื่องคุณภาพของภาพอยู่) ได้มีการปรับปรุงหมายเลขมาตรฐานที่ใช้อ้างอิง เป็น ISO 12232:2006 สำหรับหน่วยรับแสงแบบดิจิตอล

เลนส์ (Lens)
       เป็นกลุ่มของเลนส์ที่ให้แสงผ่าน ทำหน้าที่ย่อ/ขยายภาพ และทำให้ภาพที่หน่วยรับภาพมีความคมชัด ภายในเลนส์จะมีอะเพอร์เจอร์ และอุปกรณ์ปรับระยะชัดอัตโนมัติ อีกทั้งอาจมีการติดตั้งอุปกรณ์ลดการสั่นไหวของภาพ เลนส์จะถูกแบ่งประเภทตามความยาวโฟกัสของเลนส์ (Focal Length) เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสเท่ากับ 50 ม.ม. ถือเป็นเลนส์ถ่ายภาพปกติ (Normal Lens / Prime Lens) ของกล้องที่ใช้ฟิล์ม 35 ม.ม. กล่าวคือเมื่อเรามองผ่านช่องมองแสงของกล้องที่ใช้ฟิล์ม 35 ม.ม.ด้วยเลนส์ชนิดนี้จะเห็นภาพขนาดปกติไม่ใหญ่หรือเล็กเกินความเป็นจริง เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสต่ำกว่านี้ถือเป็นเลนส์ถ่ายภาพมุมกว้าง (Wide Angle Lens) เช่น เลนส์ 35 ม.ม. เลนส์ 16 ม.ม. ยังมีเลนส์ที่สามารถมองมุมได้กว้างเกือบ 180 องศา เราเรียกเลนส์ชนิดนี้ว่า เลนส์ตาปลา (Fish Eye Lens) ส่วนเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสมากกว่า 50 ม.ม. ถือเป็นเลนส์ถ่ายภาพระยะไกล (Telephoto Lens) เช่น เลนส์ 80 ม.ม. เลนส์ 135 มม. เลนส์ 300 ม.ม. เลนส์ที่สามารถเปลี่ยนความยาวโฟกัสได้ถูกเรียกว่าเลนส์ถ่ายภาพเปลี่ยนระยะ โฟกัสหรือเลนส์ซูม (Zoom Lens) เลนส์ประเภทนี้จะระบุช่วงระยะโฟกัสต่ำสุดกับสูงสุด เช่น เลนส์ 35-70 ม.ม. หมายถึง เลนส์ที่สามารถปรับช่วงความยาวโฟกัสตั้งแต่ 35 ม.ม. เรื่อยไปจนถึง 70 ม.ม. (แสดงให้เห็นว่าเลนส์ตัวนี้ ครอบคลุมทั้งช่วงมุมกว้าง ปกติและช่วงระยะไกล) ยังมีเลนส์อีกประเภทหนึ่งที่ใช้ถ่ายภาพระยะใกล้มาก ๆ เช่น ถ่ายภาพดอกไม้ แมลง เราเรียกว่าเลนส์ถ่ายภาพระยะใกล้/เลนส์มาโคร (Macro Lens) เลนส์ประเภทนี้เป็นเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสคล้ายเลนส์ประเภทอื่น แต่ออกแบบให้สามารถถ่ายภาพในระยะใกล้ ๆ ได้

การหาความยาวโฟกัสของเลนส์

ชัตเตอร์ (Shutter)
       ชัตเตอร์ ทำหน้าที่เสมือนประตูปิดเปิดรับแสงให้กับหน่วยรับภาพ อยู่ภายในตัวกล้องด้านหน้าของหน่วยรับภาพ ผู้ใช้สามารถปรับตั้งระยะเวลาในการเปิดรับแสงให้กับหน่วยรับภาพ ในสภาวะแสงปกติ เวลาในการเปิดรับภาพเป็นเศษส่วนของวินาที ช่วงเวลาที่มีการเปิดรับแสงเรียกว่าความเร็วชัตเตอร์ (Shutter Speed) มีหน่วยวัดเป็นตัวเลขจำนวนเต็มเท่ากับส่วนของวินาทีที่เปิดรับภาพ เช่น เปิดรับแสงนาน 1/125 วินาที จะได้ค่าความเร็วชัตเตอร์เท่ากับ "125" หากต้องการกำหนดเวลาการเปิดรับแสงโดยผู้ใช้เองจะใช้อักษร "B" ในกรณีที่เปิดชัตเตอร์นาน 2 วินาที ก็กำหนดค่าความเร็วชัตเตอร์เป็นเลขจำนวนเต็มเท่ากับ "2" เช่นเดียวกับการเปิดนาน 1/2 วินาที แต่ที่ปุ่มปรับ เลข ”2" สำหรับ 2 วินาทีจะอยู่ต่ำกว่า "B" และมักใช้สีของตัวเลขที่ต่างออกไป

Focal-Plane Shutter

อะเพอร์เจอร์ (Aperture)
       อะเพอร์เจอร์เป็นอุปกรณ์ภายในเลนส์ที่คอยปรับเปลี่ยนขนาดของรูแสง ทำหน้าที่เสมือนหน้าต่างเปิดรับแสงผ่านเลนส์เข้าสู่ตัวกล้อง หากรูแสงใหญ่ปริมาณแสงจะส่องผ่านได้มากกว่ารูแสงที่เล็กกว่า มีหน่วยวัดเป็นอัตราส่วนของความยาวโฟกัส (Focal Length) กับเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดของรูแสงอะเพอร์เจอร์ เช่น เลนส์ที่มีความยาวโฟกัส 50 ม.ม. เมื่อเปิดอะเพอร์เจอร์ให้มีรูขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 6.25 ม.ม. เอา 50 หารด้วย 6.25 ซึ่งเท่ากับ 8 ก็จะได้ค่าของอะเพอร์เจอร์เท่ากับ "f/8" ค่าของอะเพอร์เจอร์โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง "f/1.2" ถึง "f/32" (โดยทั่วไปจะพบ f/1.4 f/2 f/2.8 f/3.5 f/4.5 f/5.6 f/8 f/11 f/16 f/22 f/32) จะสังเกตุเห็นว่าหากตัวเลขมีค่าน้อยลงขนาดของรูแสงจะกว้างขึ้น

 

ภาพแสดงขนาดของรูแสงที่ค่าอะเพอร์เจอร์ต่าง ๆ

การปรับตั้งกล้องในการบันทึกภาพหนึ่ง ๆ
การหาระยะชัด (Focusing) เป็นการปรับเลื่อนระยะระหว่างเลนส์กับวัตถุที่จะบันทึกภาพ กับระยะระหว่างเลนส์กับหน่วยรับภาพจนได้ตำแหน่งที่ทำให้ภาพมีความคมชัดที่ สุด กล้องรุ่นใหม่ ๆ มีระบบหาระยะชัดโดยอัตโนมัติ กล้องสำหรับมืออาชีพหรือกึ่งมืออาชีพ มีปุ่มให้เลือกได้ว่าจะให้กล้องหาระยะชัดหรือจะหาระยะชัดเอง

การควบคุมปริมาณแสง (Exposure) เป็นการทำงานสัมพันธ์กันระหว่างการปรับขนาดความกว้างของรูอะเพอร์เจอร์กับ ระยะเวลาในการเปิดรับแสงของชัตเตอร์ หน่วยรับแสงจะสร้างภาพได้สมบูรณ์นั้นต้องได้รับปริมาณแสงจำนวนที่เหมาะสมไม่ มากไปหรือน้อยไป หากภาพจากวัตถุสว่างน้อยก็ต้องเปิดรับแสงให้มากขึ้น ทำได้โดยการเปิดชัตเตอร์ให้รับแสงนานขึ้นหรือจะปรับอะเพอร์เจอร์ให้รูแสง ใหญ่ขึ้นหรือปรับทั้งสองอย่างจนกว่าปริมาณแสงที่จะส่งไปยังหน่วยรับภาพจะตรง ต่อความต้องการ อนึ่งในการให้หน่วยรับภาพได้รับปริมาณแสงเท่ากันนั้น หากปรับระยะเวลารับแสงของชัตเตอร์นานขึ้น ก็ต้องลดขนาดของอะเพอร์เจอร์ให้เล็กลง จึงจะทำให้ปริมาณแสงที่ได้คงเดิม
ไม่ว่าจะเป็นการตั้งค่าต่าง ๆ แบบอัตโนมัติหรือจะตั้งค่าด้วยตนเอง เมื่อได้ค่าต่าง ๆ ที่ถูกต้อง ก็ทำการเล็งผ่านช่องมองภาพ เมื่อได้ภาพที่มีองค์ประกอบที่ต้องการ ก็สามารถทำการบันทึกภาพได้อย่างมั่นใจ