“กล้องโทรทรรศน์” ทำเอง-บันทึกวัตถุท้องฟ้าได้จริง

สำหรับช่วงเดือนนี้ก็ใกล้จะเข้าสู่ฤดูหนาวกันแล้วนะครับ ในคอลัมน์นี้จะขออนุญาตแนะนำวิธีการสร้างกล้องโทรทรรศน์อย่างง่าย ที่สามารถนำไปใช้ในการถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้า เช่น ดวงอาทิตย์ หรือดวงจันทร์ได้ คุณภาพอยู่ในระดับที่ดีระดับหนึ่ง โดยใช้งบประมาณในการสร้างประมาณ 1,200 บาทเท่านั้น

มาทำความเข้าใจกันก่อน

กล้องโทรทรรศน์ คือ อุปกรณ์ที่ใช้ขยายวัตถุท้องฟ้าโดยอาศัยหลักการรวมแสง 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

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 ผมจึงอยากแนะนำให้เลือกใช้ เลนส์นูนแบบ Achromatic Lens แทนที่จะใช้เลนส์นูนแบบธรรมดา เนื่องจากมีออกแบบเลนส์ Achromatic Lens ขึ้นมาโดยใช้แก้วคราวน์ (Crown) และแก้วฟลินท์ (Flint) ซึ่งมีดัชนีการหักเหแสงตรงข้ามกัน มาประกบกันเพื่อทำให้แสงทุกความยาวคลื่นหักเหมารวมที่จุดโฟกัสเดียวกัน จะทำให้ภาพมีความคมชัดและมีความคลาดสี (Chromatic Aberration) น้อยลงอีกด้วย

จากการที่สีของแสงต่างมีดัชนีความหักเหไม่เท่ากัน ทำให้สีไม่สามารถมารวมกันที่จุดรวมภาพจัดเดียวกันได้ และเกิดรุ้งที่ขอบภาพ ในที่สุดได้แสงสีไม่ครบในภาพ ส่วนแสงที่หายไปจะเกินออกตรงขอบภาพ

ปัจจุบันเราแก้ปัญหาความคลาดสีของกล้องโทรทรรศน์ หักเหแสงได้โดยการใช้เลนส์เว้า และเลนส์นูนที่มีดัชนีหักเห แสงแตกต่างกันมาประกอบ เป็นเลนส์ 2 ชิ้นที่สามารถแก้ให้แสงสีเขียวและแดงมีจุดโฟกัสใกล้กันมากขึ้นได้ เรียกว่า เลนส์ Achromatic

เลนส์เดี่ยวทั่วไป มีจำหน่ายที่ร้านศึกษาภัณฑ์ แต่เลนส์วัตถุซึ่งเป็นเลนส์ Achromatic จะหาซื้อยาก ส่วนมากจะมีความยาวโฟกัสสั้น โดยเลนส์ Achromatic โฟกัสยาวสามารถหาซื้อได้ตามร้านแถบคลองถมครับ ราคาก็น่าจะอยู่ที่ประมาณชุดละ 1,000 บาท

วิธีการประกอบ
ในการประกอบหลายท่านคงอาจสงสัยว่าขนาดความยาวของกล้องกำหนดจากอะไร จะต้องมีความยาวเท่าไรจึงจะเหมาะสม เราสามารถคำนวณหาความยาวทั้งหมดของกล้องได้ ดังนี้

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.)


นอกจากการปรับความคมชัด โดยการเลื่อนกระบอกเลนส์ตาเข้า-ออกแล้ว การปรับโฟกัสให้ละเอียดเราสามารถใช้ Live view แล้วซูมภาพหลังกล้องเพื่อปรับโฟกัสได้ แต่ผมแนะนำว่าให้ใช้ซอฟต์แวร์ที่แถมมากับกล้อง ซึ่งสามารถควบคุมกล้องถ่ายภาพดิจิตอลโดยต่อคอมพิวเตอร์เพื่อสามารถดูภาพผ่านจอคอมพิวเตอร์ ทำให้โฟกัสได้ละเอียดยิ่งขึ้น รวมทั้งสามารถสั่งถ่ายภาพโดยที่เราไม่สัมผัสกล้องทำให้กล้องไม่สั่นไหว ก็จะทำให้ได้ภาพที่มีความคมชัดมากที่สุด

สำหรับการถ่ายภาพดวงอาทิตย์ เราสามารถสร้าง Solar Filter ได้เองด้วยแผ่นกรองแสงไมลาร์ หรือหากไม่สามารถหาซื้อได้ วันนี้ผมจะขอแนะนำให้ไปซื้อมันฝรั่งมาสักถุง ใช่แล้วครับเราจะทำ Solar Filter จากถุงมันฝรั่ง เมื่อทานเสร็จก็ให้ใช้ถุงซ้อนทับกันสัก 2 ชั้นแล้วนำมาขึงให้ตึงที่หน้ากล้อง (หากขึงไม่ตึงจะทำให้ภาพถ่ายดวงอาทิตย์ไม่ชัด เพราะมีผลกับการปรับโฟกัส) ดังภาพ








เกี่ยวกับผู้เขียน

ศุภฤกษ์ คฤหานนท์

สำเร็จการศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาฟิสิกส์ จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่ และครุศาสตรมหาบัณฑิต สาขาเทคโนโลยีและการสื่อสาร จากมหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่

ปัจจุบันเป็นเจ้าหน้าที่สารสนเทศทางดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ สดร., เคยทำวิจัยเรื่อง การทดสอบค่าทัศนวิสัยท้องฟ้าบริเวณสถานที่ก่อสร้างหอดูดาวแห่งชาติ มีประสบการณ์ในฐานะวิทยากรอบรมการดูดาวเบื้องต้น และเป็นวิทยากรสอนการถ่ายภาพดาราศาสตร์ในโครงการประกวดภาพถ่ายดาราศาสตร์ ประจำปี 2554 ของ สดร.ในหัวข้อ “มหัศจรรย์ภาพถ่ายดาราศาสตร์ในเมืองไทย”

“คุณค่าของภาพถ่ายนั้นไม่เพียงแต่ให้ความงามด้านศิลปะ แต่ทุกภาพยังสามารถอธิบายด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วย”

อ่านบทความ ศุภฤกษ์ คฤหานนท์ ทุกวันจันทร์ที่ 1 และ 3 ของเดือน