การสร้างกล้องโทรทรรศน์อย่างง่าย สำหรับถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้า

  • พิมพ์

สำหรับช่วงเดือนนี้ก็ใกล้จะเข้าสู่ฤดูหนาวกันแล้วนะครับ ในคอลัมน์นี้จะขออนุญาตแนะนำวิธีการสร้างกล้องโทรทรรศน์อย่างง่าย ที่สามารถนำไปใช้ในการถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้า เช่น ดวงอาทิตย์ หรือดวงจันทร์ได้ ซึ่งคุณภาพก็อยู่ในระดับที่ดีในระดับหนึ่ง ซึ่งใช้งบประมาณในการสร้างประมาณ 1,200 บาทเท่านั้น แต่ก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจกับกล้องโทรทรรศน์กันก่อนครับ

 
 
PVC Telescope กล้องโทรทรรศน์ที่สร้างจากท่อ PVC สำหรับถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้า
 
 
มาทำความเข้าใจกันก่อน
          กล้องโทรทรรศน์ คืออุปกรณ์ที่ใช้ขยายวัตถุท้องฟ้าโดยอาศัยหลักการรวมแสง และการขยายภาพ ช่วยเพิ่มขนาดของภาพ ทำให้เห็นรายละเอียดของวัตถุได้ชัดขึ้นและมีขนาดใหญ่ขึ้น    
          การทำงานของกล้องโทรทรรศน์อาศัย หลักการหักเหของแสงผ่านเลนส์นูนจำนวน 2 ชุด โดยเลนส์แต่ละชุด ประกอบด้วยเลนส์ 2-3 ชิ้น สร้างจากเนื้อแก้วที่ต่างกัน ประกบกัน เพื่อแก้ความคลาดสี (ถ้าใช้เลนส์เดี่ยว จะให้ภาพขอบวัตถุเป็นสีรุ้ง เนื่องจากแสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นไม่เท่ากัน จึงทำให้ความยาวโฟกัสไม่เท่ากัน) เลนส์ชุดหน้า มีขนาดใหญ่ เรียกว่า "เลนส์วัตถุ" (Objective Lens) ทำหน้าที่รวบรวมแสง    ส่วนเลนส์ชุดหลังซึ่งใช้มอง มีขนาดเล็ก เรียกว่า "เลนส์ตา" (Eyepiece) ทำหน้าที่เพิ่มกำลังขยาย
          แต่ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์อย่างง่าย ของเราที่จะใช้ในการถ่ายภาพครั้งนี้เราจะใช้ช่องมองภาพของกล้องดิจิตอล เป็นเลนส์ตาแทน "เลนส์ตา" (Eyepiece) ของกล้องโทรทรรศน์
         โดยอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ของเรานั้นจะใช้ท่อ PVC เป็นส่วนประกอบหลักของการสร้าง จึงขออนุญาตเรียกว่า PVC Telescope กันเลยแล้วกันครับ
 
 
 
ส่วนประกอบของการสร้างกล้องโทรทรรศน์ PVC Telescope
 
 
อุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์มีดังต่อไปนี้
1. เลนส์นูน (แบบ Achromatic Lens) ความยาวโฟกัส 700 cm   จำนวน 1 ชิ้น
    เส้นผ่านศูนย์กลาง 70 mm.
2. ท่อ PVC ขนาด 3 นิ้ว ยาว 40 cm                                         จำนวน 1 ชิ้น
3. ท่อ PVC ขนาด 1 1/4 นิ้ว   ยาว 25 cm                                  จำนวน 1 ชิ้น
4. ข้อต่อตรง PVC ขนาด 3 นิ้ว                                                 จำนวน 1 ชิ้น
5. ข้อลด PVC จาก 3 นิ้ว เป็น 1 1/4 นิ้ว                                    จำนวน 1 ชิ้น
6. แหวนท่อ PVC ขนาด 3 นิ้ว   ยาว 4 cm                                 จำนวน 1 ชิ้น
 
          สิ่งสำคัญของการถ่ายภาพเพื่อให้ได้ภาพที่มีความคมชัดนั้น นอกจากการพิถีพิถันในการโฟกัสแล้ว เลนส์ของกล้องถือได้ว่าเป็นหัวใจหลักของการได้มาซึ่งภาพที่คมชัดเลยทีเดียว ซึ่งเรามักจะเห็นว่ากล้องโทรทรรศน์ที่มีราคาแพงๆ นั้นก็เรา ผมจึงอยากแนะนำให้เลือกใช้ เลนส์นูนแบบ Achromatic Lens แทนที่จะใช้เลนส์นูนแบบธรรมดา เนื่องจากมีออกแบบเลนส์ Achromatic Lens ขึ้นมาโดยใช้แก้วคราวน์ (Crown) และแก้วฟลินท์ (Flint) ซึ่งมีดัชนีการหักเหแสงตรงข้ามกัน มาประกบกันเพื่อทำให้แสงทุกความยาวคลื่นหักเหมารวมที่จุดโฟกัสเดียวกัน ซึ่งจะทำให้ภาพมีความคมชัดและมีความคลาดสี (Chromatic Aberration) น้อยลงอีกด้วย
 
 
 
ภาพแสดงการเปรียบดัชนีความหักเหของแสงของเลนส์นูนธรรมดา กับเลนส์ Achromatic
 
 
         จากการที่สีของแสงต่างมีดัชนีความหักเหไม่เท่ากันทำให้สีแต่ไม่สามารถมารวมกันที่จุดรวมภาพจัดเดียวกันได้และทำให้เกิดรุ้งที่ขอบภาพและในที่สุดภาพที่ได้มีแสงสีไม่ครบในภาพ และแสงที่หายไปจะเกินออกตรงขอบภาพ
         ปัจจุบันเราแก้ปัญหาความคลาดสีของกล้องโทรทรรศน์ หักเหแสงได้โดยการใช้เลนส์เว้า และเลนส์นูนที่มีดัชนีหักเห แสงแตกต่างกันมาประกอบ เป็นเลนส์ 2 ชิ้นที่สามารถแก้ให้แสงสีเขียวและแดงมีจุดโฟกัสใกล้กันมากขึ้นได้ เรียกว่าเลนส์ Achromatic
 
 
 
วิธีการหาความยาวโฟกัส (Focal Length) ของเลนส์ สามารถหาได้โดยตรง การวัดระยะจากขอบเลนส์ถึงจุดรวมแสงของเลนส์ โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงจากดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ในระยะอนันต์ ดังภาพตัวอย่าง
 
 
         เลนส์เดี่ยวทั่วไป มีจำหน่ายที่ร้านศึกษาภัณฑ์ แต่เลนส์วัตถุซึ่งเป็นเลนส์ Achromatic จะหาซื้อยาก ส่วนมากจะมีความยาวโฟกัสสั้น โดยเลนส์ Achromatic โฟกัสยาวสามารถหาซื้อได้ตามร้านแถบคลองถมครับ ราคาก็น่าจะอยู่ที่ประมาณชุดละ 1,000 บาท
 
วิธีการประกอบ
       ในการประกอบหลายท่านคงอาจสงสัยว่าขนาดความยาวของกล้องกำหนดจากอะไร จะต้องมีความยาวเท่าไหร่จึงจะเหมาะสม เราสามารถคำนวณหาความยาวทั้งหมดของกล้องได้ดังนี้
 
 
 
ดังนั้น หากเลนส์ที่เราเลือกใช้มีความยาวโฟกัสมากเท่าไหร่ กล้องก็จะมีความยาวเพิ่มขึ้นตามด้วย
 
 
อัตราส่วนโฟกัส (Focal ratio)
        หลังจากสร้างกล้องเสร็จแล้วเราคงอยากทราบว่ากล้องของเรา จะมีอัตราส่วนโฟกัส (Focal ratio) หรือในกล้องถ่ายภาพทั่วไปมักเรียกกันว่าค่า F – number ซึ่งเป็นอัตราส่วนของทางยาวโฟกัสของกล้องต่อขนาดหน้ากล้อง 
 
        คำนวณโดย    หารทางยาวโฟกัส ด้วย ขนาดหน้ากล้อง หน่วยเป็น มม. 
                                อัตราส่วนโฟกัส = ทางยาวโฟกัส/ ขนาดหน้ากล้อง 
 
        ตัวอย่างเช่น   กล้องมีทางยาวโฟกัส 700 มม. มีขนาดหน้ากล้อง 70 มม. จะมีอัตราส่วนโฟกัสเท่ากับ 10   
                                                        700/70 = 10   โดยทั่วๆ ไปเรียกว่า f/10 
 
         คนทั่วไปมักถือว่าอัตราส่วนโฟกัสคือความสว่างของภาพ  โดยค่า Focal ratio ยิ่งมีค่าน้อย กล้องก็จะมีความสว่างของภาพมาก ในทางตรงกันข้าม หากค่า Focal ratio มีค่ามาก กล้องก็จะมีความสว่างของภาพน้อย (หรือเราอาจจะพูดได้ว่า ยิ่งค่า Focal ratio มีค่าน้อย กล้องก็จะมีความไวแสงมาก)
 
วิธีการใช้งาน
         ในการถ่ายภาพด้วยกล้องโทรทรรศน์ PVC เราเรียกวิธีการถ่ายภาพแบบว่า “การถ่ายภาพแบบ Prime-focus” โดยการใช้ Adapter ที่เรียกว่า T-Ring ต่อเข้ากับกล้องดิจิตอล ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ PVC ของเราก็จะทำหน้าที่เป็นเลนส์ ซูปเปอร์เทเลโฟโต้ ที่มีความยาวโฟกัส 700 mm. (หากใช้กับกล้องดิจิตอล ชนิด เซนเซอร์แบบ APS-C ก็ให้เอา 1.6 คูณความยาวโฟกัส ก็จะได้ 700x1.6= 1,120 mm.)
 
 
 
การติดอุปกรณ์ T-adapter และ T-Ring เข้ากับกล้องเพื่อใช้ติดตั้งที่บริเวณช่องมองภาพของกล้องโทรทรรศน์
 
 
 
 
การปรับความคมชัด โดยการเลื่อนกระบอกเลนส์ตาเข้า-ออก โดยมีหลักการว่า ส่องวัตถุไกลจะเลื่อนเข้า ส่องวัตถุใกล้จะเลื่อนออก
 
 
          นอกจากการปรับความคมชัด โดยการเลื่อนกระบอกเลนส์ตาเข้า-ออกแล้ว การปรับโฟกัสให้ละเอียดเราสามารถใช้ Live view แล้วซูมภาพหลังกล้องเพื่อปรับโฟกัสได้ แต่ผมแนะนำว่าให้ใช้ซอฟต์แวร์ที่แถมมากับกล้อง ซึ่งสามารถควบคุมกล้องถ่ายภาพดิจิตอลโดยต่อคอมพิวเตอร์เพื่อสามารถดูภาพผ่านจอคอมพิวเตอร์ ทำให้โฟกัสได้ละเอียดยิ่งขึ้น รวมทั้งสามารถสั่งถ่ายภาพโดยที่เราไม่สัมผัสกล้องทำให้กล้องไม่สั่นไหว ก็จะทำให้ได้ภาพที่มีความคมชัดมากที่สุด
 
 
 
การโฟกัสแบบพิถีพิถัน โดยการใช้ซอฟต์แวร์ควบคุมกล้องถ่ายภาพดิจิตอล ซึ่งต่อเข้ากับคอมพิวเตอร์เพื่อสามารถดูภาพผ่านจอคอมพิวเตอร์ ทำให้โฟกัสได้ละเอียดยิ่งขึ้น
 
 
 
          สำหรับการถ่ายภาพดวงอาทิตย์ เราสามารถสร้าง Solar Filter ได้เองด้วยแผ่นกรองแสงไมล่า หรือหากไม่สามารถหาซื้อได้ ก็อาจใช้แผ่นฟิล์มเอกซเรย์แทนได้
 
 
 
Solar Filter ที่ทำท่อพีวีซีเช่นกัน โดยนำแผ่นกรองแสงมาขึงให้ตึง แล้วติดไว้หน้ากล้องโทรทรรศน์ ก็สามารถใช้เป็น Filter ได้ดีในระดับหนึ่งเลยทีเดียว
 
 
 
 
ตัวอย่างขนาดภาพดวงอาทิตย์ที่ถ่ายได้จากกล้องโทรทรรศน์ PVC ความยาวโฟกัส 700 mm. ผ่าน Solar Filter 
(ภาพโดย : ศุภฤกษ์  คฤหานนท์ : Canon EOS60Da / PVC Telescope 700 mm. / F10 / ISO 100 / 1/640 วินาที)
 
 
 
 
ภาพดวงอาทิตย์ที่ถ่ายได้จากกล้องโทรทรรศน์ PVC ความยาวโฟกัส 700 mm. ผ่าน Solar Filter โดยครอปภาพและปรับสีแล้ว 
(ภาพโดย : ศุภฤกษ์  คฤหานนท์ : Canon EOS60Da / PVC Telescope 700 mm. / F10 / ISO 100 / 1/640 วินาที)
 
 
 
 
ภาพดวงจันทร์ ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์ PVC ความยาวโฟกัส 700 mm.
(ภาพโดย : ศุภฤกษ์  คฤหานนท์ : Canon EOS7D / PVC Telescope 700 mm. / F10 / ISO 100 / 1/400 วินาที)