แว่นขยาย 100 เท่า

ในท้องตลาดมีการโฆษณาว่า “แว่นขยาย 100 เท่า” ซึ่งตามหลักการของแว่นขยายจะมีการใช้เลนส์นูนมาทำเป็นแว่นขยาย ซึ่งแน่นอนเลนส์นูนจะเป็นวัตถุที่ผลิตมาจากแก้ว ที่ใช้หลักการในการหักเหของแสงในการขยายภาพของวัตถุ ดังนั้นระบบในการการขยายภาพจะเป็นแบบ Optical (ระบบการหักเหของแสงผ่านทางสายตา)  ซึ่งในบทความที่ผ่านมาของผม เคยมีการกล่าวถึง แว่นขยายใช้เลนส์อะไร  เราจะทราบว่าการขยายภาพของวัตถุนั้น ถ้าหากต้องการกำลังขยายมาก ก็ยิ่งจำเป็นที่จะต้องใช้เลนส์ที่มีขนาดหนานูนมากตามไปด้วย

ซึ่งโดยส่วนใหญ่ที่เป็นระบบ Optical ที่พอจะเป็นแว่นขยายที่มีกำลังขยายสูงจริงๆได้นั้น  จะถูกนำไปใช้ในรูปแบบของ ลูป หรือแว่นขยายที่มีขนาดเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก) กำลังขยายสงุสุดได้ประมาณ 30 – 40 เท่า

คราวนี้ก็จะมีคำถามว่าทำไมถึงต้องเป็น “ลูป” ที่เป็นแว่นขยายที่มีขนาดที่เล็กมาก ทำไมไม่ทำเป็นแว่นขยายกำลังขยายสูงๆ และมีเส้นผ่านศูนย์กลางกว้างๆจะได้มองได้ชัดๆกันไปเลย

 

เรามามองถึงข้อจำกัดของแว่นขยาย 100 เท่ากัน ว่าจะเป็นไปได้ไหม

1.ถ้าเลนส์กำลังขยายมากๆ ก็ยิ่งต้องใช้เลนส์ที่มีความหนามากๆตามไปด้วย ทำให้มีข้อจำกัดทางด้านน้ำหนักตามความหนาของเลนส์ ทำให้เวลาเราจะถือเลนส์หรือนำไปใช้งานนานๆนั้นไม่สะดวกแน่นอน

2.เมื่อเลนส์มีความหนามากๆ ระยะโฟกัสในการใช้งานจริงๆจะถูกบีบให้แคบลง จะยิ่งทำให้สายตาของเราเมื่อยล้ามากขึ้นตามขนาดความหนาของเลนส์

3.เลนส์ที่มีกำลังขยายสูงๆนั้น เราจะถูกใช้ในการดูรายละเอียดที่มีขนาดเล็กมากๆ ดังนั้นพื้นที่การมองเห็น(Field of View) จึงไม่จำเป็นต้องกว้างมาก ดังนั้นเลนส์ที่หนาๆและกว้างๆ นอกจากจะมีน้ำหนักที่สูงแล้ว ยังไม่มีความจำเป็นในการมองในพื้นที่ที่มีขนาดกว้างๆด้วย

 

แล้วถ้าอยากได้แว่นขยายที่เป็นระบบ Optic และมีกำลังขยายสูงๆให้ไปจนเกือบถึง 100 เท่าด้วยจะทำได้ไหม

ได้ครับ ในเชิงพาณิชย์ จึงได้ใช้เทคนิคการผลิตที่เป็นแบบ ระบบซ้อนเลนส์ ซึ่งเทคนิคในการผลิตแบบนี้ ทำให้เกิดเครื่องมือใหม่ๆอย่าง กล้องจุลทรรศน์ หรือ กล้องไมโครสโคป ที่พวกเรารู้จักคุ้นเคยกันมา ทำให้สามารถมองเห็นวัตถุที่มีกำลังขยายสูงๆทะลุเกินไปมากกว่า 100 เท่าได้

ลองมาดูตัวอย่าง กล้องจุลทรรศน์ ที่เราคุ้นเคยกัน กล้องจุลทรรศน์จะมี

เลนส์ใกล้ตา Eyepiece 10x

เลนส์ใกล้วัตถุ Objective Len 10x ,20x,40x (สามารถหมุนสลับเลนส์ตรงนี้ได้)

กำลังขยาย = เลนส์ใกล้ตา x เลนส์ใกล้วัตถุ

เช่น Eyepiece 10x  x Objective Len 20x  =  กำลังขยาย 200x 

ซึ่งเทคนิคการซ้อนเลนส์นี้ยังได้ถูกนำไปใช้ในการทำกล้องจุลทรรศน์ขนาดเล็กมากมายด้วย

 

แว่นขยายที่มีกำลังขยายก้าวตามโลกยุคดิจิตอล

เพื่อนๆเคยลองเอากล้องจากโทรศัพท์มือถือถ่ายรูปอะไรก็ได้ แล้วนำมาขยายภาพให้ใหญ่ขึ้นกันบ้างไหมครับ เออมันก็ขยายใหญ่ได้เหมือนกันนี่ ใช่ครับ ภาพที่ได้สามารถขยายใหญ่ขึ้นได้ แบบนี้ก็ไม่มีความจำเป็นต้องใช้เลนส์ในการขยายภาพวัตถุกันแล้วซินะ ก็ต้องบอกว่า ถูกครับ แต่ไม่ใช่ทั้งหมด ไม่งั้นกล้องจุลทรรศน์คงขายกันไม่ได้แล้วใช่ไหมครับ

เราลองมาค่อยๆทำความเข้าใจในเรื่องของกำลังขยายกันนะครับ

กำลังขยายภาพ มีอยู่  2 ชนิดครับ

1.การขยายแบบ Optic  (อาศัยสายตา มองผ่านเลนส์)

2.การขยายแบบดิตอล Digital (อาศัยเทคโนโลยีการถ่ายภาพ และรับภาพ) ที่มี Resolution เป็นตัวแปรสำคัญ ซึ่งจะเห็นได้ชัดๆจากกล้องดิจิตอลรุ่นใหม่ๆ ที่มีความชัด 4k ,8k,…..

เราค่อยๆมาทำความรู้จักในเรื่องของการขยายแบบดิจิตอลกัน อย่างเช่นเวลาเราเอาภาพที่ถ่ายได้จากกล้องดิจิตอลรุ่นเก่าๆมาขยายภาพ เปรียบเทียบกับ ภาพเดียวกันที่ได้จากกล้องดิจิตอลรุ่นใหม่ๆมาขยายภาพ ทำไมกล้องรุ่นใหม่ๆ ภาพที่ได้ไม่แตก  แต่กล้องรุ่นเก่าๆ ภาพเละแล้ว

ตำตอบคือ Resolution หรือความละเอียดของภาพ ของกล้องรุ่นใหม่ๆที่สูงกว่า ดังนั้น Resolution ก็จะเป็นตัวแปรที่สำคัญที่บ่งบอกว่า ภาพที่ได้มีความชัดเจนมากแค่ไหน เวลาเอาภาพมาขยาย (เห็นไหมครับ ว่า การขยายแบบดิจิตอลจะมีเรื่อง Resolution เข้ามาเป็นตัวแปรสำคัญ)  แต่สำหรับ การขยายภาพแบบ Optic จะไม่มีตัวแปรนี้เลย หรือพูดง่ายๆก็คือ ภาพที่ได้จากการมองผ่านเลนส์ให้ความคมชัดสูงที่สุดและมากกว่าระบบ Digital ในทุกๆกำลังขยาย (แต่ระยะโฟกัสต้องได้ด้วยนะ)

 

แว่นขยายดิจิตอล 100 เท่า ถือกำเนิดในรูปแบบดิจิตอล

แว่นขยาย 100 เท่า ในรูปแบบดิจตอล จะเป็นกล้องที่ผสานการทำงาน โดยใช้ทั้งระบบเลนส์ Optic และระบบ Digiatal เป็นตัวช่วยในการขยายภาพ ซึ่งหลักการทำงานจะใช้แสง LED เป็นแหล่งกำเนิดแสง เพื่อใช้เป็นทางเดินของแสงผ่านเลนส์ เข้ามายังระบบ Image Senser ที่ให้ Resolution สูงๆเป็นตัวรับภาพในระบบ Digital  ทำให้ได้กำลังขยายทั้งสองแบบทั้ง Optic และ Digital

โดยการออกแบบกล้องดิจิตอล 100 เท่านี้ จะต้องมีความสัมพันธ์กันระหว่างกำลังขยายที่ได้จากเลนส์และกำลังขยายจาก Image Senser ที่มี Resoution ที่ต้องการสูงที่สุด เพื่อให้ภาพมีความชัดเจนมากที่สุด