เลนส์...
ความจริงตั้งใจว่าฉบับนี้จะเขียนถึงเรื่องการตรวจสอบคุณภาพทางด้านออพติคของเลนส์อย่างหนึ่งดังที่ได้เกริ่นไว้ในฉบับที่แล้ว คือ MTF แต่พอถึงเวลาและเริ่มเขียนต้นฉบับเข้าจริงๆ ก็มีความรู้สึกว่าควรจะเขียนเกริ่นเพื่อนทำความรู้จักกับ “เลนส์ถ่ายภาพ” ว่ามันมีพื้นฐานการทำงานอย่างไร ต้องขออภัยท่านผู้อ่านที่แฉลบออกทางไปบ้างครับ
เรื่องราวต่างๆ ที่ผมพบจะนำมาเสนอต่อไปนี้ อย่างน้อยที่สุดเพื่อนๆ นักถ่ายภาพก็จะได้ทราบว่า อุปกรณ์ถ่ายภาพที่สร้างผลงานต่างให้กับภาพที่สำคัญที่สุดก็คือเลนส์ถ่ายภาพนั้นเอง และกว่าที่วิศวกรจะผลิตเลนส์ขึ้นมาได้แต่ละตัวแต่ละชนิดนั้นคนภาพนอกหรือนักถ่ายภาพอย่างผมอย่างท่านไม่สามารถรู้ได้เลยว่าพวกเขาต้องแก้ปัญหาต่างๆ อย่างมากมายมหาศาลมาขนาดไหน เพื่อจะให้ได้เลนส์ถ่ายภาพที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด ซึ่งเป็นเลนส์ในอุดมคติของนักถ่ายภาพทุกท่าน
การที่ผมคลุกคลีอยู่กับวงการถ่ายภาพมาเป็นเวลานานพอสมควร มีเรื่องหนึ่งที่ผมมักจะได้รับฟังหรือได้ยินอยู่เสมอ นั่นก็คือ การพูดถึงคุณภาพของเลนส์ และข้อสงสัยในคุณภาพของเลนส์แต่ละตัวหรือเลนส์ถ่ายภาพที่ต่างยี่ห้อเดียวกัน ซึ่งเรื่องราวเหล่านี้เป็นเรื่องที่นำมาอธิบายกันได้ยาก หรือแม้จะมีการนำมาเปรียบเทียบกันด้วยภาพถ่ายก็ตาม ความช่างสังเกตและประสบการณ์อันยาวนานของนักถ่ายภาพแต่ละท่านเท่านั้น ที่พอจะบอกกล่าวได้ถึงประสิทธิภาพของเลนส์ได้บ้างแต่ก็มิใช่ทั้งหมด
สิ่งที่เราต้องมาทำความเข้าใจเป็นประการแรกก็คือแสง เพราะแสงมีความสัมพันธ์อย่างแยกไม่ออกกับเลนส์ถ่ายภาพ แสงเดินทางด้วยความเร็วสูงมาก มันเดินทางเป็นเส้นตรง ไม่โค้ง ไม่อ้อม แสงเป็นพลังงานชนิดหนึ่งมีความร้อน มันมีการแผ่คลื่นรังสีโดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาตัวกลางเพื่อนำความร้อน แต่มันใช้วิธีการแผ่คลื่นความถี่ออกมาทุกทิศทุกทาง
เลนส์ถ่ายภาพประกอบด้วยชิ้นแก้วมากกว่า 2 ชิ้นขึ้นไป ชิ้นเลนส์มิใช่แผ่นเรียบๆ เหมือนกระจก แต่มันมีผิวโค้งที่แตกต่างกันหลายแบบทั้งนี้เพื่อที่เลนส์จะสามารถรับภาพทางด้านหน้าและจุดโฟกัสตกที่จุดใดจุดหนึ่งได้ด้านหลังเลนส์ การรับภาพของเลนส์ที่แท้ก็คือการรับแสงที่สะท้อนจากสิ่งต่างๆ ที่อยู่รอบๆ ตัวเรานั่นเอง แต่เนื่องจากผิวหน้าของเลนส์มีความโค้ง แสงที่เดินทางผ่านชิ้นเลนส์จึงเกิดการเบี่ยงเบน ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดความคลาดต่างๆ ขึ้น (Distortion) ความคลาดนี้เองเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้ประสิทธิภาพของเลนส์ลดลง การที่เลนส์ตัวหนึ่งมีชิ้นเลนส์หลายๆ ชิ้น ทำให้เกิดการสะท้อนแสงกลับไปกลับมาระหว่างชิ้นเลนส์ด้วยกันเอง (Interface) นี่ก็เป็นอีกปัญหาหนึ่งที่ทำให้คุณภาพของเลนส์ลดลง การเคลือบผิวชิ้นเลนส์จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญ
ที่สุดขึ้นมาอีก (Coated) กระบอกเลนส์ด้านในต้องไม่มีการสะท้อนแสงใดๆ ได้อย่างเด็ดขาด ภายในการะบอกเลนส์จึงต้องใช้สีพิเศษที่สามารถดูดซับแสงได้ดีที่สุดและก็มาถึงการใช้วัสดุเพื่อนำมาหล่อเป็นแก้วเลนส์ ซึ่งก็ต้องคัดสรรวัตถุดิบต่างๆ ที่มีคุณสมบัติสามารถส่องผ่านแสงได้ดีที่สุด และลดปริมาณของชิ้นเลนส์ให้เหลือน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ (เลนส์บางตัวประกอบด้วยชิ้นเลนส์ตั้งแต่ 10–50 ชิ้นเป็นปัญหาใหญ่หลายๆ อย่างที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของเลนส์ตัวนั้น)
สิ่งต่างๆ ที่ผมได้กล่าวข้างต้นนี้ ท่านผู้อ่านคงจะพอมองเห็นได้ว่า การที่เราจะได้เลนส์ถ่ายภาพที่มีคุณภาพดีๆ ดังที่ต้องการนั้นมิไช่เป็นเรื่องง่าย บรรดาวิศวกรผู้ผลิตต่างก็พยายามแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา การจะได้มาอย่างหนึ่งก็มักจะเสียอีอย่างหนึ่งไป เช่น การแก้ความคลาดของเลนส์เนื่องจากการใช้ชิ้นเลนส์ที่มีผิวหน้าเป็นทรงโค้งหรือเว้าก็เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เลนส์ตัวนั้นประกอบด้วยชิ้นเลนส์หลายๆ ชิ้น เมื่อมีชิ้นเลนส์หลายชิ้น ก็จะเกิดการสูญเสียแสงไปมากทำให้เลนส์ตัวนั้นมีความไวแสงต่ำ (low speed) ซึ่งก็หมายถึงว่าเลนส์ตัวนั้นมีรูรับแสงเปิดกว้างสุดค่อนข้างเล็กเช่น f/5.6 หรือ f/4 เป็นต้น นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ ที่ผมยกมาเพื่อให้ท่านผู้อ่านได้เห็นชัดเจนว่าปัญหาและข้อบกพร่องของเลนส์มีมากมายเกินกว่าที่นักถ่ายภาพอย่างเราๆ จะสามารถเข้าใจได้ และการผลิตเลนส์ก็มีข้อจำกัดต่างๆ มากมายเช่นกัน ด้วยเหตุนี้เองทำไมเลนส์ถ่ายภาพบางรุ่นบางตัวจึงมีราคาสูงกว่าเลนส์อีกตัวหนึ่งในขนาดเดียวกัน ก็จะมาถึงบทสรุปที่ว่าต้องมีการตรวจสอบคุณภาพของเลนส์ตัวนั้นว่ามีคุณภาพดีมากน้อยขนาดไหน ซึ่งตรงนี้เองครับที่ทำให้นักถ่ายภาพข้องใจในแง่ที่ว่า มันคุ้มค่าเงินไหมในการลงทุนและเราได้อะไรจากมันแค่ไหน ซึ่งผมก็ขอตอบแบบฟันธงเลยว่า มันคุ้มค่ากับการลงทุนที่ท่านจะใช้เลนส์ที่มีคุณภาพดีที่สุดครับ ซึ่งเรื่องนี้ผมจะนำมาพูดกันในโอกาสต่อไปครับ
เทคโนโลยีของเลนส์
ต้องยอมรับตัวเองที่เริ่มต้นเขียนเรื่องเลนส์นี้ว่าผมมีความระมัดระวังอย่างมากครับ เพราะมันเป็นเรื่องราวที่เข้าไปเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์โดยตรง ทั้งเรื่องของวิชาฟิสิกส์แสง วัสดุศาสตร์และคณิตศาสตร์ชั้นสูง ซึ่งมีความละเอียดซับซ้อนมาก และบางอย่างก็ต้องยอมรับว่าเกินความรู้และความเข้าใจของผมเองด้วย ผมใช้ตำรามากมายหลายเล่มเท่าที่มีอยู่ และสอบถามจากผู้ที่มีความรู้ที่ผมนับถือหลายท่าน เพื่อที่จะนำมาเรียบเรียงด้วยภาษาที่อ่านแล้วเข้าใจง่ายไม่เป็นวิชาการมากเกินไป ทั้งนี้เพื่อให้ท่านผู้อ่านได้พอเข้าใจว่า เลนส์ถ่ายภาพนั้นคืออะไร รวมทั้งข้อมูลพื้นฐานบางอย่างที่นักถ่ายภาพอย่างเราน่าจะรู้ไว้ประดับตัวเองบ้าง เพื่อที่จะรู้ว่าการผลิตเลนส์ถ่ายภาพแต่ละตัวแต่ละแบบนั้นมีข้อจำกัดมากมาย และเพื่อที่เราจะได้รู้ว่าอะไรคือสิ่งที่เป็นไปได้ และอะไรคือสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ บรรดาวิศวกรผู้ออกแบบและค้นคว้ากับเลนส์ได้ใช้เทคโนโลยีที่ที่ทันสมัยหลายแขนงมาใช้ในการค้นคว้าและวิจัยเกี่ยวกับเลนส์ เพื่อให้ได้เลนส์ถ่ายภาพที่มุมภาพ (Specific characteristics) คือ
1. การแยกรายละเอียด (Resolution) ความหมายของคำนี้ค่อนข้างเข้าใจยากอยู่สักหน่อย ความสามารถในการแยกรายละเอียดของเลนส์เป็นสิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่จะระบุคุณภาพของเลนส์ตัวนั้นว่าดีมากน้อยขนาดไหน ผมขออธิบายเพิ่มเติมดังนี้ครับ คือความสามารถในการแยกจุดหรือเส้นที่อยู่ชิดกันออกมาได้อย่างเด่นชัด จุดเล็กๆ ที่เลนส์ถ่ายทอดออกมานั้นต้องเห็นเป็นจุดไม่ใช่เห็นเป็นวงกลม หรือเส้นเล็กๆ ที่อยู่ติดกันก็ต้องสามารถเห็นเป็นเส้นเล็กๆ ไม่ใช่เป็นแถบใหญ่ๆ ความสามารถในการแยกรายละเอียดของเลนส์นี้จะมีผลกับความคมชัดของภาพโดยรวมครับเพราะฉะนั้นคำว่า การแยกรายละเอียด (resolution) กับคำว่า ความคม (sharpness) จึงมีความแตกต่างกันอยู่บ้างแต่ก็มีความเกี่ยวเนื่องกัน ดังนั้นการตรวจสอบคุณภาพของเลนส์ในด้านความคมคือการหากำลังแยกขยายของเลนส์ตัวนั้นเท่านั้น โดยมีหน่วยวัดเป็น LPM (lines per millimeter)
2. ความเปรียบต่างของเลนส์ (Contrast) เลนส์ที่ดีต้องมีความเปรียบต่างที่ดีด้วย เนื่องเพราะความเปรียบต่างนี้จะมีผลโดยตรงกับรายละเอียดที่เลนส์ถ่ายทอดออกมาด้วย เลนส์ที่มีความเปรียบต่างที่เหมาะสมต้องสามารถถ่ายทอดโทนสีใกล้เคียงกันออกมาได้อย่างเด่นชัด เลนส์ที่มีความเปรียบต่างสูงจะไม่สามารถถ่ายทอดโทนสีใกล้เคียงกันออกมาได้ จะเห็นเป็นโทนสีเดียวกัน ส่วนเลนส์ที่มีความเปรียบต่างต่ำสามารถแยกโทนสีที่ใกล้เคียงกันออกมาได้ก็ตามแต่รอยต่อระหว่างโทนสีจะกลืนกัน ทำให้ภาพดูนุ่ม กลมกลืนกัน ความคมชัดลดลงไปด้วย
ทั้งข้อ 1 และ 2 นี่แหล่ะครับ คือที่มาของกระบวนการตรวจสอบคุณภาพของเลนส์ที่เรียกว่า MTF เพราะหากจะกล่าวถึง คุณภาพของเลนส์ก็ทั้ง 2 ตัวนี่แหล่ะครับที่เป็นหัวใจสำคัญ เลนส์ถ่ายภาพทุกเลนส์ทุกรุ่นมีความคมชัดไม่มากไม่น้อยกว่ากันเท่าใดนัก แต่จะมีคอนทราสต์แตกต่างกันผมอยากให้ท่านผู้อ่านได้เข้าใจในเบื้องต้นว่า ทั้งความคมชัดและและคอนทราสต์ เป็นอะไรบางอย่างที่ได้มาและจำต้องเสียไป เลนส์คมชัดสูง คอนทราสต์จะสูงไปด้วย นั่นหมายถึงเนื้อหาของภาพจะหายไปด้วย (Resolution) เลนส์คอนทราสต์ต่ำ ภาพมีเนื้อมีรายละเอียดดี แต่ภาพจะดูนุ่ม (Soft) เหมือนไม่ค่อยคม วิศวกรผลิตเลนส์จึงหาทางออกแบบให้เลนส์มีความคมชัดและคอนทราสต์ที่เหมาะสม ดังนั้นเราจึงพบว่า เลนส์ถ่ายภาพในแต่ละผู้ลิต จึงมีคุณสมบัติหรือที่เรามักพูดกันเสมอว่า “คาแรคเตอร์” แตกต่างอยู่บ้างในรายละเอียด ซึ่งในเรื่องเหล่านี้ ผมจะนำมาคุยสู่กันฟังในตอนต่อๆ ไปครับ
3. ความสมดุลของสี (Color balance) เลนส์ที่ดีต้องมีการถ่ายทอดโทนสีต่างๆ ได้อย่างถูกต้องหรือใกล้เคียงมากที่สุด เส้นตัดกันของโทนสีจะต้องมีความเด่นชัดโดยไม่มีการกลืนกันในตำแหน่งรอยต่อของสีแต่ละสี การถ่ายทอดสีสันของเลนส์จึงเป็นสิ่งสำคัญอีกข้อหนึ่งโดยเฉพาะมืออาชีพ เพราะฉะนั้นจะพบอยู่เสมอว่าเลนส์บางตัวให้โทนสีไปทาง “โทนสีอุ่น (warmer)” และบางตัวก็ให้โทนสีไปทาง ”โทนสีเย็น (cool)” โดยปกติแล้วเลนส์ถ่ายภาพที่ถ่ายทอดสีได้ไม่สมดุลหรือไม่เป็นกลาง “neutral” ก็ยังถือว่าเลนส์ตัวยังมีข้อบกพร่องอยู่ การพิจารณาและวิเคราะห์ของผู้ใช้หรือนักถ่ายภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญ เพราะเราไม่สามารถระบุคุณภาพของเลนส์ตัวใดตัวหนึ่งจากข้อดีเพียงข้อเดียวของเลนส์ได้ ปัญหาที่เกิดขึ้นกับสีของภาพถ่ายมีหลักใหญ่ๆอยู่ 3 ข้อด้วยกัน
• ฟิล์ม ฟิล์มส่วนใหญ่ที่นักถ่ายภาพใช้กันในปัจจุบันก็มักให้สีไม่ตรงกันนัก หากสังเกตให้ดีจะพบว่าฟิล์มแต่ละยี่ห้อ แต่ละรุ่นต่างก็มีคุณสมบัติเฉพาะเป็นของตัวเอง การถ่ายทอดโทนสีก็มีความแตกต่างอย่างเห็นได้ชัด การเลือกใช้ฟิล์มที่เหมาะสมกับเลนส์ที่ใช้เป็นประจำเป็นส่วนหนึ่งที่สามารถแก้ไขข้อบกพร่องในเรื่องโทนสีของภาพถ่ายได้
• ชิ้นเลนส์ ชิ้นเลนส์ที่คุณภาพปานกลางหรือคุณภาพต่ำมักจะถ่ายทอดสีสันไปในทางโทนสีอุ่น โดยเฉพาะเลนส์บางตัวที่ใช้ชิ้นเลนส์พลาสติกรวมอยู่ในกลุ่มในกลุ่มเลนส์บางกลุ่ม เลนส์บางตัวที่ใช้ชิ้นเลนส์พิเศษ APO พบว่าถ่ายทอดโทนสีไปทางโทนสีเย็น ภาพถ่ายมีลักษณะอมสีฟ้าเล็กน้อย อย่างน้อยที่สุดผมก็เคยพบด้วยตัวเอง เลนส์บางตัวที่ใช้ไปนานๆ การถ่ายทอดสีสันจะอุ่นมากข้นเรื่อยๆ จนไม่สามารถนำมาใช้งานได้
• ด้วยวัตถุประสงค์ บริษัทผลิตเลนส์บางบริษัทได้ผลิตเลนส์ในช่วงที่เหมาะสำหรับการถ่ายภาพแฟชั่น และให้เลนส์ตัวนั้นถ่ายทอดสีสันที่อุ่นขึ้น เพราะสีผิวของคนจะดูสดใส เปล่งปลั่งดูมีสุขภาพดี ซึ่งก็ช่วยให้ภาพมีความน่าดูมากขึ้นด้วย ด้วยเหตุนี้เองเลนส์บางช่วงจึงมักถูกระบุว่าเป็นเลนส์ Portrait อย่างไรก็ตามหากต้องการสีผิวที่อุ่นเช่นนี้ ก็อาจใช้ฟิลเตอร์เช่น skylight 1A หรือ 1B ก็ได้เช่นกัน
4. ไม่เกิดความคลาด (Free of distortion) ความคลาดเป็นปัญหาที่สำคัญอีกปัญหาหนึ่งที่มีอยู่ในเลนส์ถ่ายภาพ ความคลาดต่างๆ ที่เกิดขึ้นทำให้คุณภาพของเลนส์ต่ำลง ซึ่งความคลาดที่เป็นปัญหาใหญ่ของเลนส์มีทั้งหมด 6 ชนิดด้วยกัน คือ
• ความคลาดสี (Chromatic aberration) เกิดจากแสงมีคลื่นความถี่ของสีบางสีสั้นยาวแตกต่างกัน ทำให้แสงของสีเหล่านี้เมื่อผ่านเลนส์เข้ามาแล้วมีจุดตกของระยะโฟกัสไม่เท่ากัน เช่น คลื่นความถี่ของ UV จะสั้นที่สุด ต่อมาเป็นแสงสีน้ำเงิน สีเขียว และสุดท้ายสีแดงตามลำดับ ซึ่งเนื่องจากจะทำให้โทนสีของภาพเพี้ยนไปจากความเป็นจริงแล้ว ความคมชัดของภาพจะลดลงไปด้วย
• ความคลาดทรงกลม (Spherical aberration) เกิดจากความโค้งของเลนส์ชิ้นหน้าสุด เทื่อแสงกระทบหน้าเลนส์ที่มีมุมองศาแตกต่างกัน ทำให้จุดโฟกัสหลังเลนส์มีระยะทางไม่เท่ากัน เช่น แสงผ่านบริเวณขอบเลนส์จะมีจุดตกโฟกัสใกล้สุด แสงที่ผ่านบริเวณใกล้จุดศูนย์กลางของเลนส์จะมีจุดตกโฟกัสไกลที่สุด ความคมชัดของภาพลดลงและความคมชัดไม่สม่ำเสมอกันทั้งภาพ
• ความคลาดทรงเบี้ยว (Astigmatism aberration) เกิดจากเลนส์ไม่สามารถควบคุมทิศทางของแสงที่ผ่านเข้ามาในแต่ละมุมให้อยู่ในมุมที่ถูกต้องได้ ภาพที่เกิดขึ้นจะมีลักษณะเบี้ยวไม่เป็นวงกลม หรือเส้นแนวตั้งกับเส้นแนวขวางมีความคมชัดไม่เท่ากัน
• ความคลาดพื้นผิว (Curvature of file) ความคลาดชนิดนี้มีลักษณะคล้ายๆ ความคลาดทรงกลม แตกต่างกันตรงที่ความคลาดทรงกลมภาพจะมีความคมชัดขึ้นอยู่กับตำแหน่งของการโฟกัส แต่ความคลาดพื้นผิวทำให้เลนส์ไม่สามารถโฟกัสทุกพื้นที่ของภาพให้อยู่ในระนาบเดียวกันก็ได้ ทำให้เกิดความคมชัดเฉพาะบริเวณกลางภาพเท่านั้น
• ความคลาดแบบพู่ (Coma) เกิดจากแสงที่ผ่านเลนส์เข้ามานั้นไม่อยู่ในมุมที่ถูกต้องเกิดการเบี่ยงเบนออกนอกแกน (off-axis) และตกในอีกระนาบหนึ่งของเลนส์ ลักษณะที่เกิดขึ้นนี้คล้ายๆ กันกับความคลาดทรงเบี้ยว แต่การเบนออกนอกแกนของความคลาดแบบพู่นี้จะเกิดการสะท้อนแสงจากการตัดกันรูปวงรีโดยที่อีกด้านหนึ่ง ของวงแสงจะจางกว่า ทำให้มีลักษณะจุดแสงสว่างคล้ายดาวหางปรากฏในภาพถ่ายความเด่นชัดขึ้นจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับข้อบกพร่องของเลนส์ตัวนั้น
• ความคลาดบิดเบือน (Distortion) เกิดจากเลนส์ไม่สามารถถ่ายทอดรูปทรงสี่เหลี่ยมได้อย่างถูกต้อง ความคลาดชนิดนี้ยังแบ่งออกได้เป็น 2 แบบตามลักษณะที่เกิดข้นคือ 1.ความคลาดแบบเว้าเข้า (pincushion) และ 2.ความคลาดแบบโค้งออก (barrel) เราสามารถระบุชนิดของความคลาดนี้โดยสังเกตจากเส้นตรงบริเวณริมภาพ หากเส้นตรงมีลักษณะเว้าเข้าก็เป็นความคลาดแบบ pincushion หากเส้นตรงลักษณะนูนออกหรือป่องออกทางด้านข้างก็จะเป็นความคลาดแบบ barrel
ทั้งหมดนี้คือความคลาดของเลนส์แบบต่างๆ ที่ผมนำมากล่าวโดยสังเขปเพื่อให้เนื้อหามีความต่อเนื่อง แต่อย่างไรก็ตามความคลาดเหล่านี้ เลนส์ทุกตัวต่างก็มีความคลาดมากบ้างน้อยบ้างต่างกันไป แม้ว่าความคลาดเหล่านี้จะได้รับการแก้ไขโดยหลายๆ วิธีการด้วยเทคโนโลยียุคใหม่ แต่ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะผลิตเลนส์ถ่ายภาพที่สมบูรณ์โดยปราศจากความคลาดอย่างสิ้นเชิง
การพัฒนาเลนส์ในยุค 10 ปีที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน บริษัทผู้ผลิตเลนส์ต่างก็พยายามค้นคว้าวิจัยเพื่อที่จะแก้ไขความคลาดเหล่านี้ และได้นำวิธีการใหม่ๆ มาใช้หลายอย่าง ไม่ว่าจะโดยการออกแบบเลนส์ที่ใช้คอมพิวเตอร์ในการช่วยคำนวณการใช้ชิ้นเลนส์พิเศษที่เรียกว่า แอสเฟอริคัล (Aspherical - ASL- ASPH) หรือการใช้สารประกอบบางตัวเพื่อให้ได้แก้วพิเศษที่เรียกว่า Apochromatic (APO) การใช้การออกแบบใหม่ๆ เช่นการใช้ชิ้นแบบลอยตัว ฯลฯ เพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ ที่เกิดกับเลนส์ แต่ก็มิใช่ข้อยืนยันว่า ปัญหาต่างๆ ของเลนส์นั้นได้รับการแก้ไขเป็นที่เรียบร้อยแล้ว
5. ไม่เกิดขอบภาพ (Vignetting) การเกิดขอบภาพนี้ในเลนส์รุ่นใหม่ๆ จะมีให้เห็นน้อยมากแต่ก็ยังมีอยู่ มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับคุณภาพของเลนส์ตัวนั้นๆ ลักษณะของวิกเน็ทท์นี้ จะเกิดขึ้นที่บริเวณขอบภาพโดยรอบอาจพบเห็นเป็นเงาดำจางๆ หากภาพถ่ายมีโทนสีอ่อน หากภาพถ่ายมีพื้นเป็นโทนสีเข้มก็จะเป็นเงาสีขาวจางๆ เช่นเดียวกัน ซึ่งจะทำให้ภาพในบริเวณขอบภาพดูนุ่ม ความคมชัดลดลง
ทั้ง 5 ปัจจัยที่ผมได้กล่าวมาข้างต้นนี้คือความใฝ่ฝันที่บรรดาวิศวกรผลิตเลนส์ทั้งหลายต่างก็มีความมุ่งหวังที่จะก้าวไปให้ถึงและก็เป็นความต้องการของนักถ่ายภาพทั่วโลกที่อยากจะมีเลนส์ถ่ายภาพที่มีคุณภาพสูงที่สุดดังกล่าว โดยส่วนตัวผมเอแล้วมีความคิดว่าหากสักวันหนึ่งข้างหน้าในอนาคตหากว่าเรามีเลนที่สมบูรณ์เพียบพร้อมดังที่ว่านี้แล้ว นักถ่ายภาพจะพอใจมันแค่ไหนหรือว่ายังมีความต้องการอะไรต่อไปอีก ผมยังเชื่อว่าไม่มีอะไรที่จะรับประกันได้ในความพึงพอใจของคน เราอาจจะไม่พอใจมันสักเท่าไหร่ก็ได้เมื่อได้มีโอกาสใช้งานมันจริงๆ เพราะในอดีตที่ผ่านมา มีเลนส์ถ่ายเป็นจำนวนมากที่มีผลการทดสอบในห้องเล็บที่ดีมากเหลือเกิน แต่ผลปรากฏว่าเมื่อตกมาอยู่ในมือนักถ่ายภาพทั่วไป ก็มีเสียงสะท้อนกลับมาว่ายังไม่เป็นที่ถูกใจของนักถ่ายภาพมากนัก จนเกิดความข้องใจในผลการทดสอบเลนส์ตัวนั้นก็มี สิ่งหนึ่งที่ต้องยอมรับก็คือ ผลการตรวจสอบคุณภาพเลนส์จากห้องทดสอบนั้นคงไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบกับความชอบจากการมองเห็นของสายตาได้ ผมอยากจะเรียกปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นนี้ว่า “ความผูกผัน” ซึ่งเรื่องนี้เองที่อาจทำให้บรรดาวิศวกรทั้งหลายปัจจุบันมิได้มองที่ปัญหาของเลนส์เหมือนอดีต แต่หันมามองที่ความต้องการของนักถ่ายภาพและผลิตเลนส์ที่ใกล้เคียงกับความต้องการของนักถ่ายภาพออกมาก็ได้ ก็ขอให้ถือเสียว่านี่เป็นการปรารภสู่กันฟังกับท่านผู้อ่านก็แล้วกันครับ
การเริ่มต้นของเลนส์
มนุษย์ได้เรียนรู้ประวัติศาสตร์จากหลักฐานเก่าๆ ที่ขุดขึ้นมาได้ ประกอบกับภาพแกะสลักบนหลักศิลาหรือผนังหินของมนุษย์ยุคโบราณก่อนประวัติศาสตร์ ความเป็นมาเลนส์เท่าที่โลกได้รู้ เริ่มมาแต่ยุคสมัยกรีกและโรมัน พวกคนในยุคนั้นใช้ภาชนะเป็นลูกแก้วทรงกลม ภายในลูกแก้วบรรจุน้ำไว้จนเต็ม พวกเขาใช้ลูกแก้วนี้กับแสงแดดเพื่อให้เกิดจุดโฟกัสเป็นความร้อนจนเป็นประกายไฟ เหมือนแว่นขยายในปัจจุบัน แต่มนุษย์ในยุคนั้นคงไม่เรียกลูกแก้วบรรจุน้ำนี้ว่าเลนส์แน่นอน
จนถึงราวปลายศตวรรษที่ 13 จึงได้มีการผลิตเลนส์ขึ้นในประเทศแทบยุโรป กระบวนการผลิตเลนส์ยังคงล้าสมัยและไม่แพร่หลายมากนักจนกระทั้งยุคของนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษได้เผยแพร่วิธีการผลิตและขัดผิวเลนส์มออกมาซึ่งนับเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของกระบวนการในการผลิตเลนส์ ชาวอังกฤษผู้นี้คือ เซอร์ไอแซค นิวตั้น นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงของโลกท่านหนึ่งนั่นเอง
เลนส์ (Optic)
เลนส์ คือ แก้วหรือวัสดุอย่างใดอย่างหนึ่งที่สามารถส่งผ่านแสงหรือหักเหแสงได้ แสงสะท้อนจากวัสดุต่างๆ ด้านหน้าของเลนส์จะปรากฏเป็นภาพอีกภาพหนึ่งที่ระยะใดระยะหนึ่งด้านหลังของเลนส์นั้น และภาพของวัตถุที่เกิดจากแสงเดินทางผ่านเลนส์มานั้นจะมีลักษณะเหมือนภาพจากวัตถุจริงทุกประการ เลนส์ได้ถูกนำมาใช้งานในลักษณะแตกต่างกันอย่างหลากหลาย เช่น เลนส์ถ่ายภาพ แว่นตา กล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทัศน์ เลนส์ส่วนใหญ่ผลิตมาจากแก้วชนิดพิเศษที่มีคุณภาพสูง แก้วชนิดพิเศษนี้เรียกว่า optical glass เนื้อแก้วภายในจะนำจะต้องไม่มีแรงตึงหรือความเครียดซึ่งมีผลให้เนื้อแก้วมีรอยแตกร้าวได้ง่าย ปราศจากฟองอากาศภายในเนื้อแก้ว แก้วที่นำมาทำเลนส์จึงมีความใสสะอาดโดยปราศจากรอยตำหนิแม้แต่เพียงเล็กน้อย กรรมวิธีในการผลิตเลนส์มีทั้งแบบทั้งที่ตัดจากแท่งแก้ว แล้วนำมาขึ้นรูปด้วยเครื่องเจียรพิเศษเพื่อให้เป็นรูปทรงนูนหรือเว้าตามต้องการ อีกแบบหนึ่งจะหล่อแก้วออกมาเป็นชิ้นๆ แล้วนำมาขึ้นรูปด้วยเครื่องเจียร ทั้งสองวิธีการนี้หลังจากการเจียรให้ได้รูปทรงตามตามที่ได้ออกแบบมาแล้ว จะต้องนำมาเข้าเครื่องขัดผิวเลนส์อีกครั้งหนึ่งก่อนที่จะนำไปเคลือบผิว กรรมวิธีที่ค่อนข้างสำคัญมากขั้นตอนหนึ่งคือขั้นตอนการเจียรนัยขอบของเลนส์เพราะจะต้องมีความเที่ยงตรงมากที่สุดในจุดที่เป็นศูนย์กลางของเลนส์ ทั้งในด้าน physical และ optical จะต้องตรงกันด้วย
หมายเหตุ บทความนี้คัดลอกมาจากนิตยสาร FOTOINFO MAGAZINE No.3: มิถุนายน 2548
เลนส์…การออกแบบ ความคลาด..และการแก้ไข
จากความตอนที่แล้ว คงจะพอทราบว่า กว่าที่จะมาเป็นชิ้นเลนส์เพียงชิ้นเดียวก็มีกระบวนการที่ซับซ้อนและยุ่งยากมากเพียงใด โดยเฉพาะการเจียรขอบของชิ้นเลนส์แต่ละชิ้นจะต้องมีจุดศูนย์กลางที่ถูกต้องในขั้นสุดท้ายซึ่งต้องมีความแม่นยำที่สุดโดยจะผิดพลาดไม่ได้แม้แต่เพียงนิดเดียว พูดกันอย่างง่ายๆว่า ศูนย์กลางของเลนส์ในด้านการคำนวณกับศูนย์กลางของเลนส์ที่แสงส่องผ่านจะต้องอยู่ในจุดเดียวกัน มิเช่นนั้นแล้ว…เลนส์ชิ้นนั้นก็จะเกิดความคลาดต่างๆตามมา ซึ่งเป็นผลให้คุณภาพของเลนส์ตัวนั้นต่ำลง
ลักษณะต่างๆ ของชิ้นเลนส์ (Form of single-glass lens)
เนื่องจากเลนส์ถ่ายภาพประกอบด้วยชิ้นเลนส์หลายชิ้น คือตั้งแต่ 2 ชิ้นขึ้นไป ทั้งนี้เพื่อให้เกิดการเบี่ยงเบนหรือหักเหไปในทิศทางที่ผู้ออกแบบต้องการเพื่อให้เกิดผลอย่างใดอย่างหนึ่ง ชิ้นเลนส์ที่มีความนูนทั้งสองด้าน (Double convex) มีลักษณะกลางชิ้นเลนส์ป่องออก ขอบของเลนส์บางกว่ากลางชิ้นเลนส์เป็นต้น โดยพื้นฐานแล้วลักษณะของชิ้นเลนส์สามารถแบ่งได้เป็น 6 แบบด้วยกัน คือ
1. Plano-convex
2. Bi-convex or double convex
3. Convex or converging
4. Plano concave
5. Biconcave or double concave
6. Concave or diverging meniscus
ลักษณะของชิ้นเลนส์ดังกล่าวทั้ง 6 แบบข้างต้นนี้จะมีรูปทรงแตกต่างกัน ต้องขอโทษด้วยที่ไม่สามารถหาคำเรียกขานในภาษาไทยได้ถูกต้องได้ครับ จึงจำใจต้องใช้คำภาษาอังกฤษทับศัพท์ไปพลางๆ เช่นนี้ ก็เพียงแต่ต้องการให้ท่านผู้อ่านได้ทราบถึงลักษณะรูปร่างต่างๆ ของชิ้นเลนส์โดยพื้นฐานของเลนส์
เลนส์ที่เรียกว่า Convex ซึ่งเรามักเรียกกันรวมๆว่า “เลนส์นูน” จะทำหน้ารวมแสงให้เป็นจุดๆหนึ่ง เพราะคลื่นความถี่ของแสงจะเดินทางในลักษณะคู่ขนาน เมื่อแสงผ่านเลนส์นูน แสงจะเกิดการหักเหให้เกิดการเบนเข้าหากันจนบรรจบเป็นจุดๆหนึ่ง ระยะทางในการเบนจะสั้นหรือยาวขึ้นอยู่กับองศาของความนูนหรือโค้งของเลนส์ชิ้นนั้น อีกแบบหนึ่งที่เรียกว่า Concave หรือ “เลนส์เว้า” เมื่อแสงเดินทางผ่านเลนส์เว้าแสงจะถูกเลนส์หักเหและเกิดการเบี่ยงเบนในลักษณะบานออก เพราะฉะนั้นจะเห็นว่าชิ้นเลนส์ทั้งสองแบบนี้จะมีลักษณะทางฟิสิกส์ที่ตรงกันข้ามกัน
การหักเหของแสง (Refraction) การหักเหของแสงที่พูดถึงมิใช่หมายถึงเฉพาะที่แสงเกิดการเบี่ยงเบนเมื่อกระทบวัตถุใดวัตถุหนึ่งเท่านั้น แต่ยังมีความหมายถึงการหักเหของแสงเมื่อผ่านวัตถุใสอย่างหนึ่งไปสู่วัตถุใสอีกอย่างหนึ่งด้วย และผลที่เกิดขึ้นนี้ก็จะมีความสำคัญขึ้นด้วย ซึ่งไปเกี่ยวข้องกับความเร็วในการเดินทางของแสงซึ่งทำให้เกิดผลหลายสิ่งหลายอย่างตามมาด้วย เลนส์ถ่ายภาพนั้นประกอบด้วยชิ้นเลนส์ที่มีรูปทรงแตกต่างกันหลายชิ้นและภายในกระบอกเลนส์ก็ยังมีช่องว่างระหว่างเลนส์ด้วย โดยธรรมชาติแล้วแสงจะเดินทางด้วยความเร็วสูงสุดในอากาศ แต่เมื่อแสงเดินทางผ่านวัตถุตัวกลางที่มีความใส เช่น แก้ว กระจก น้ำ ความเร็วการเดินทางของแสงก็จะลดลง และเมื่อแสงกลับเข้าสู่อากาศอีกครั้งหนึ่ง ความเร็วการเดินทางของแสงก็จะเพิ่มขึ้น ขณะเดียวกันเมื่อแสงเดินทางผ่านกระจกในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวของมัน แนวทางเดินของแสงจะไม่เกิดการเบี่ยงเบน แต่หากแสงเดินทางผ่านกระจกในแนวที่ทำมุมกับพื้นผิวของกระจก ทิศทางของแสงจะเบี่ยงเบนทันที
ลองย้อนไปดูถึงชิ้นเลนส์อีกครั้งหนึ่ง เลนส์มีผิวทั้งที่เป็นรูปนูนและโค้ง เลนส์บางชิ้นนูนด้านเดียวอีกด้านหนึ่งเรียบ เลนส์บางชิ้นนูนทั้งสองด้าน เลนส์บางชิ้นผิวหน้าเว้า ฯลฯ ทิศทางของแสงที่กระทบหน้าเลนส์ในมุมต่างๆ ตามลักษณะผิวหน้าของเลนส์และทิศทางที่แสงผ่านชิ้นเลนส์แล้ว ต่างก็เกิดการเบี่ยงเบนในลักษณะต่างๆ กันมากมาย สิ่งเหล่านี้เป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดความคลาดต่างๆ ของเลนส์ ฉะนั้นเลนส์ที่มีคุณภาพที่ดีจึงไม่สามารถประกอบด้วยชิ้นเลนส์ต่างๆ เหล่านี้เพียงลำพัง นอกจากกล้องถ่ายภาพคอมแพคราคาถูกๆ ภาพที่ได้จากกล้องพวกนี้สังเกตได้ชัดว่ามีความคลาดต่างๆ เกิดขึ้นมาก ภาพถ่ายไม่สดใส ความคมชัดไม่ดีนัก ข้อสังเกตอีกประการหนึ่งคือ กล้องจำพวกนี้จะไม่มีระบบปรับโฟกัส ที่เราเรียกว่า “ฟิกโฟกัส” ภาพจะคมชัดตั้งแต่ระยะประมาณ 2 เมตรถึงระยะไกลสุด (อินฟินิตี้) โดยผู้ผลิตได้กำหนดระยะโฟกัสไว้ล่วงหน้าตายตัวด้วยการนำวิธีการที่เรียกว่า “ไฮเปอร์โฟกัสซิ่ง” มาใช้ และไดอะเฟรมซึ่งจะกำหนดขนาดของรูรับแสง ก็จะมีรูรับแสงเพียง 2-3 ขนาดเท่านั้น ขนาดรูรับแสงเปิดกว้างสุดส่วนใหญ่ไม่เกินที่ f/5.6 เพราะฉะนั้นกล้องประเภทนี้จะให้ภาพถ่ายที่ดีก็ต่อเมื่อนำมาถ่ายภาพในสภาพแสงที่ดีเท่านั้น
คอมเปานด์เลนส์และการจัดกลุ่มเลนส์ (Compound lens)
ด้วยเหตุนี้เองจึงมีการพัฒนาเลนส์เพื่อให้มีคุณภาพดีขึ้น เนื่องจากในเวลาต่อมาก็รู้ว่าการใช้เลนส์เพียงชิ้นเดียวโดยธรรมชาติจะเกิดความคลาดต่างๆ กับภาพที่เกิดขึ้นหลังชิ้นเลนส์ จึงได้มีการออกแบบชิ้นเลนส์ที่มีรูปร่างต่างๆกันและนำมาใช้ร่วมกัน ทั้งนี้นอกจากจะทำให้เลนส์มีการรวมแสงที่ดีขึ้นซึ่งเป็นผลให้ภาพถ่ายมีความคมชัดและภาพสดใสขึ้นแล้ว ยังช่วยลดความคลาดต่างๆ ของเลนส์ด้วย ในทางวิชาการเลนส์นูนจะมีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า “Positive lens” ส่วนเลนส์เว้าเรียกว่า “Negative lens” ดังที่ทราบว่าเลนส์นูนมีคุณสมบัติในการรวมแสงเพื่อให้เกิดจุดโฟกัสจุดหนึ่งด้านหลังชิ้นเลนส์ ส่วนเลนส์เว้ามีคุณสมบัติในการบานแสงออกทางด้านหลังชิ้นเลนส์
ในทางทฤษฎีพบว่าเลนส์ที่ประกอบด้วยชิ้นเลนส์ทั้งโพซิทีฟและเนกาทีฟเข้าด้วยกันนี้ก็ยังคงเป็นเลนส์โพซิทีฟอยู่ เนื่องจากชิ้นเลนส์นูนหรือเลนส์โพซิทีฟมีการรวมแสงที่เข้มข้นมากกว่าการกระจายแสงออกของเลนส์เว้า การนำชิ้นเลนส์ในลักษณะต่างๆ เข้ามาประกอบกัน เช่น เลนส์นูนที่มีองศาความโค้งแตกต่างกัน ชิ้นเลนส์ที่มีความบางกว่าเลนส์เว้าอื่นๆ รวมทั้งการเลือกชนิดของวัสดุในการนำมาผลิตเป็นแก้วชิ้นเลนส์และการแบ่งเลนส์ที่นำมาประกอบกันแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยๆ ตั้งแต่ 2 กลุ่มถึง 12-13 กลุ่ม เป็นผลให้สามารถลดความคลาดต่างๆ ที่เกิดขึ้นในภาพถ่ายได้เป็นอย่างดี โดยเฉพาะความคลาดทรงเบี้ยว (Astigmatism) และความคลาดพื้นผิว (Curvature of field)
นอกจากนี้ผู้ผลิตเลนส์ยังต้องพยายามที่จะรักษาความสมดุลของความคลาดต่างๆ ที่มีต่อกันอีกด้วย เนื่องจากการลดความคลาดหรือแก้ไขความคลาดอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นได้แต่อาจจะเกิดผลกระทบกับความคลาดอีกอย่างหนึ่งได้เช่นกัน ในทำนองว่าลดอย่างหนึ่งแต่กลับไปเพิ่มอีกอย่างหนึ่ง และในระยะนี้เองบรรดาผู้ผลิตทั้งหลายได้เปลี่ยนวิธีการจากการคำนวณ การหักเหหรือเบี่ยงเบนแสงของชิ้นเลนส์มาเป็นการใช้คอมพิวเตอร์ในการออกแบบชิ้นเลนส์รูปแบบต่างๆ รวมถึงผลในการเบี่ยงเบนแสงที่เกิดขึ้นในชิ้นเลนส์นั้นๆ ด้วย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยลดทอนความยุ่งยาก ความละเอียดซับซ้อนในการออกแบบชิ้นเลนส์และทุ่นเวลาไปได้อย่างมหาศาล
งานวิจัยทางด้านวัสดุศาสตร์ก็ได้ทำควบคู่กันไปด้วย โดยการค้นคว้าคุณสมบัติจำเพาะของสารบางตัวที่นำมาใช้ในการผลิตเลนส์หรือนำมาเป็นส่วนผสมกับวัสดุเดิมเพื่อให้ได้แก้วเลนส์ที่มีคุณสมบัติที่ดี ซึ่งนอกจากจะช่วยลดความคลาดบางอย่างแล้วยังได้ภาพถ่ายที่คมชัด มีสีสันที่สดใสและเป็นธรรมชาติยิ่งขึ้นอีก เช่น ชิ้นเลนส์ที่มีการกระจายแสงต่ำ (low dispersion) ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อย่อว่า ED, LD, SD และ APO เป็นต้น และค้นคว้าเทคนิคใหม่ๆ ในการฝนและขัดชิ้นเลนส์เพื่อแก้ความคลาดบางอย่าง เช่น ชิ้นเลนส์ที่ใช้แก้ความคลาดทรงกลม (spherical aberration) และเรียกลักษณะของชิ้นเลนส์นี้ว่า “เลนส์แอสเฟอริคัล” (aspherical surface) ซึ่งเลนส์แอสเฟอริคัลในยุคต้นๆ ยังไม่มีวิธีผลิตเป็นจำนวนมากในเชิงการค้าได้ แต่ใช้วิธีฝนและขัดเป็นชิ้นๆ โดยช่างที่มีความชำนาญโดยเฉพาะเท่านั้น ซึ่งใช้เวลามากกว่าจะได้เลนส์แอสเฟอริคัลแต่ละชิ้น ทำให้เลนส์ชนิดนี้มีราคาสูงมาก เมื่อผมได้พูดมาถึงชิ้นเลนส์พิเศษที่แก้ความคลาดหลายๆ อย่างคือ เลนส์ที่ใช้ชิ้นเลนส์ที่มีการกระจายแสงต่ำและชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัล ผมอยากขอนำท่านผู้อ่านไปทำความรู้จักกับเลนส์พิเศษทั้งสองชนิดนี้ให้มากขึ้น เพราะผมถือว่าเลนส์ทั้งสองชนิดนี้มีความสำคัญมากที่สุดเมื่อเราต้องมาพูดกันถึงคุณภาพของเลนส์ หรือเลนส์คุณภาพที่ระดับมืออาชีพเลือกใช้
ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัล (Aspherical Elements)
ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลหรืออีกนัยหนึ่งชิ้นเลนส์ที่มีพื้นผิวไม่เป็นทรงกลมมีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง คือการลดความคลาดต่างๆ โดยเฉพาะความคลาดทรงกลม (Spherical distortion) ที่เกิดขึ้นจากชิ้นเลนส์ที่เป็นทรงกลม (นูนหรือโค้งหรือเว้า) ของชิ้นเลนส์หลายชิ้นที่ประกอบขึ้นภายในเลนส์ถ่ายภาพ ซึ่งนอกจากการลดความคลาดดังกล่าวแล้วยังเพิ่มความคมชัดของภาพที่บริเวณขอบของภาพถ่ายด้วย
โดยหลักการขั้นพื้นฐานของชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัล คือ การช่วยให้การโฟกัสของเลนส์ที่ขอบภาพและกลางภาพมีประสิทธิภาพมากที่สุด เพราะโดยปกติเลนส์จะโฟกัสภาพได้ดีก็เฉพาะบริเวณศูนย์กลางของเลนส์ ทั้งนี้เพราะชิ้นเลนส์มีลักษณะเป็นเลนส์นูนนั่นเอง แต่ท่านผู้อ่านก็อย่าพึ่งคาดว่าชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลทุกชิ้นจะมีคุณสมบัติที่แท้จริงดังกล่าวเสมอไป ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลแบ่งตามลักษณะการผลิตได้เป็น 3 แบบด้วยกันคือ
1. ฝน (grounded)
2. หล่อด้วยแม่พิมพ์ (molded)
3. ลูกผสม (hybrid)
ผมจะขอนำชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลชนิดลูกผสมมาพูดก่อนเป็นอันดับแรก เพราะเลนส์แอสเฟอริคัลแบบนี้เป็นเลนส์ที่นักถ่ายภาพส่วนใหญ่คุ้นเคยและน่าจะใช้กันมากเป็นพิเศษ เนื่องจากการผลิตชิ้นเลนส์แบบนี้จะมีต้นทุนในการผลิตต่ำมาก สามารถผลิตได้เป็นจำนวนมาก (mass product) ชิ้นเลนส์ที่ผลิตด้วยกรรมวิธีนี้ถูกนำมาใช้กับเลนส์ซูมอย่างกว้างขวาง มีราคาค่อนข้างประหยัด จึงได้รับความนิยมอย่างมากในบรรดานักถ่ายภาพทั่วๆ ไป ลักษณะในการผลิตเลนส์ลูกผสมนี้ก็คือ ใช้ชิ้นเลนส์ธรรมดา (spherical glass) โดยมีชิ้นเลนส์ที่หล่อด้วยพลาสติกชนิดพิเศษ ขึ้นเป็นรูปแอสเฟอริคัลยึดติดด้านหน้าของเลนส์นูนด้วยกาวพิเศษ ซึ่งทำให้ผิวหน้าของเลนส์กลายเป็นชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัล ดังนั้นจากกระบวนการผลิตที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อนดังกล่าว ทำให้เลนส์ซูมต่างๆ ที่ระบุที่ตัวเลนส์เหล่านี้ว่า Aspherical จึงมีราคาค่อนข้างถูกกว่าที่คิด ความจริงชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลแบบลูกผสมนี้ยังมีวิธีการผลิตที่แตกต่างไปจากนี้อีก 2 ชนิด แต่ก็มีลักษณะใกล้เคียงกัน คุณสมบัติและคุณภาพของเลนส์ก็แตกต่างกันอยู่บ้าง ซึ่งผมจะไม่นำมากล่าวในที่นี้
ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลชนิดหล่อด้วยแม่พิมพ์ ชิ้นเลนส์ชนิดนี้จะมีคุณภาพดีมาก เพราะเป็นชิ้นแก้วซึ่งถูกหล่อขึ้นมาโดยเฉพาะ ไม่มีสารโพลีเมอร์หรือพลาสติกมาใช้ร่วมกับชิ้นเลนส์เหมือนชนิดแรก ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลแบบนี้เมื่อขึ้นเป็นรูปทรงแอสเฟอริคัลแล้ว กรรมวิธีที่ยุ่งยากและละเอียดอ่อนมากก็คือการฝนชิ้นเลนส์และการขัดผิวเลนส์ในขั้นสุดท้าย เนื่องจากผิวหน้าของชิ้นเลนส์ไม่เป็นทรงกลมเหมือนเลนส์นูนทั่วๆ ไป
ชิ้นเลนส์แต่ละชิ้นกว่าจะเสร็จสิ้นกระบวนการในขั้นสุดท้ายต้องประณีต ซึ่งต้องใช้เวลานานมาก จึงทำให้ราคาของเลนส์ชนิดนี้สูงมาก เราจึงพบว่าเลนส์แอสเฟอริคัลที่ใช้ชิ้นเลนส์ชนิดนี้เป็นเลนส์ในระดับโปรเป็นส่วนใหญ่ เช่น เลนส์ซูมแคนนอน 17-35 L หรือ เลนส์ซูมนิคอน 20-35 เป็นต้น และเลนส์ซูมอีกหลายๆ ตัวที่มีราคาต่ำกว่านี้ ส่วนเลนส์แอสเฟอริคัลชนิกฝนนั้น มีกรรมวิธีการผลิตที่ต้องอาศัยประสบการณ์และความชำนาญอย่างสูง เพราะต้องใช้แรงงานคนเพียงอย่างเดียว การผลิตเลนส์แต่ละชิ้นจึงต้องใช้เวลามากและผลิตได้จำนวนน้อยมาก ทำให้เลนส์ชนิดนี้มีราคาสูงมาก ซึ่งมักจะเป็นเลนส์รุ่นเก่าทั้งสิ้นในปัจจุบันคงไม่มีการผลิตชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลชนิดนี้แล้ว
ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลจะถูกนำมาใช้กับเลนส์มุมกว้างทุกขนาดและเลนส์ซูมมุมกว้างถึงระยะกลาง ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัล ส่วนใหญ่จะเป็นชิ้นเลนส์หน้าสุดเนื่องจากให้ผลที่ดีที่สุด มีเลนส์ถ่ายภาพบางรุ่นใช้ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลอยู่กลางกลุ่มเลนส์ หรืออยู่ทางด้านท้ายเลนส์ เลนส์แอสเฟอริคัลที่วางชิ้นเลนส์กลางกลุ่มหรือท้ายกลุ่มมักมีราคาไม่สูงนัก เป็นเลนส์ราคาประหยัด เนื่องจากชิ้นเลนส์มีขนาดเล็ก ชิ้นเลนส์แอสเฟอริคัลด้านหน้าให้คุณภาพที่ดีกว่า เช่น มีกำลังรวมแสงที่ดีกว่า การแก้ความคลาดทรงกลมของแสงที่ผ่านขอบเลนส์จะมีความชันมาก การรวมแสงที่ด้านหลังเลนส์จึงมีระยะตกในจุดเดียวกันหรือใกล้เคียงกันมากกับแสงจากแกนกลางของเลนส์
ชิ้นเลนส์กระจายแสงต่ำ (Apochromatic Elements)
ชิ้นเลนส์พิเศษนี้จะถูกผลิตขึ้นมาเพื่อนำมาใช้กับเลนส์ในช่วงเทเลโฟโต้เพื่อแก้ความคลาดสี ทำให้ภาพถ่ายมีคอนทราสต์และความคมชัดที่ดี คุณสมบัติจำเพาะของชิ้นเลนส์อโปนี้คือสามารถโฟกัสคลื่นความถี่ของแสงบางช่วงให้ตกอยู่ในจุดโฟกัสเดียวกัน โดยเฉพาะสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน ชิ้นเลนส์พิเศษนี้จึงใช้กับเลนส์เทเลโฟโต้ที่มีคุณภาพและมีราคาสูงด้วย ชิ้นเลนส์พิเศษแก้ความคลาดสีนี้จะมีชื่อเรียกที่แตกต่างกันอยู่มากในท้องตลาดขณะนี้ และผู้ผลิตเลนส์แต่ละรายต่างก็มีกรรมวิธีในการผลิตและการตรวจสอบอาจจะแตกต่างกันอยู่บ้าง ชิ้นเลนส์เหล่านี้มักจะเรียกกันเป็นคำย่อดังนี้ คือ APO, UD, SUD, CaF2, LD SLD, ED เป็นต้น คุณภาพของชิ้นเลนส์เหล่านี้อาจมีคุณภาพที่แตกต่างกัน ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับบริษัทผู้ผลิตแต่ละราย ราคาของเลนส์แต่ละยี่ห้อแต่ละรุ่นเป็นตัวบ่งชี้ถึงคุณภาพของเลนส์ตัวนั้นได้ส่วนหนึ่ง ในเลนส์เทเลบางยี่ห้อจะพบว่าใช้ชิ้นเลนส์พิเศษนี้มากกว่าหนึ่งชิ้น นั่นหมายถึงคุณภาพของเลนส์ตัวนั้น
ในระยะก่อนเราเชื่อกันว่าชิ้นเลนส์พิเศษที่มีการกระจายแสงต่ำนี้จะถูกนำมาใช้กับเลนส์เทเลโฟโต้เท่านั้น แต่ในระยะหลังนี้ได้มีการนำชิ้นเลนส์กระจายแสงต่ำที่แก้ความคลาดสีนี้มาใช้กับเลนส์มุมกว้างหลายตัว โดยวางชิดกับชิ้นเลนส์แอสโฟริคัล เพื่อแก้ความคลาดสีบางชนิด เช่น ความคลาดสีทางด้านข้าง ซึ่งความคลาดสีชนิดนี้จะเกิดขึ้นกับเฉพาะเลนส์มุมกว้างเป็นส่วนใหญ่
ถึงตรงนี้แล้ว เชื่อว่าท่านผู้อ่านคงได้ทราบถึงเรื่องราวของเลนส์ถ่ายภาพที่เราใช้กันอยู่ดีพอสมควรถึงที่มาที่ไป และกว่าจะมาเป็นเลนส์ถ่ายภาพที่เราใช้กันอยู่เป็นประจำในขณะนี้ ความจริงยังมีเลนส์รุ่นใหม่ที่ผลิตและออกแบบเพื่อใช้กับกล้องดิจิตอลโดยเฉพาะ ซึ่งทางผู้ผลิตระบุว่าให้คุณภาพดีเยี่ยมกับกล้องดิจิตอลที่ใช้ CCD เป็นตัวรับภาพ ซึ่งในเรื่องนี้ คุณอิสระได้ให้รายละเอียดไว้ชัดเจนดีแล้วใน FOTOINFO ฉบับปฐมฤกษ์ ผมก็เลยขอเว้นที่จะกล่าวถึง แต่ก็อยากจะขอเกี่ยวท้ายไว้นิดหนึ่งโดยอ้างถึงข้อเขียนของคุณอิสระ ในคอลัมน์เลนส์ยุคเก่ากับกล้องยุคใหม่ ตอนหนึ่งที่ว่า
“ไลก้า ไม่จำเป็นต้องผลิตเลนส์ยุคใหม่ออกมาเพื่อรองรับกล้องดิจิตอล เพราะเลนส์ไลก้าให้กำลังขยายสูงเกินพอสำหรับระบบดิจิตอลในปัจจุบัน”
เป็นประโยคที่โดนใจผมมากๆ และนี่คือเหตุผลหนึ่งที่ว่าทำไมนักถ่ายภาพชั้นนำทั่วโลกจึงยอมรับคุณภาพของเลนส์ไลก้า ผมจึงอยากจะพูดว่าหากคุณภาพของเลนส์ไม่ดีจริงอย่างว่า คงแหกตานักถ่ายภาพทั้งโลกไม่ได้อย่างนี้หรอก ส่วนตัวผมเองได้ยินได้ฟังคำวิพากษ์วิจารณ์เรื่องนี้มามากก็ได้แต่คิดในใจว่า การที่เราจะระบุคุณภาพของเลนส์ตัวใดตัวหนึ่งออกมานั้นควรจะพิจารณาจากอะไร ตรงไหนไม่ใช่จากความชอบของตัวเองอย่างเดียว เพราะขนาดเลนส์ที่มีผลทดสอบจากห้องแลบก็ยังไม่ค่อยจะเชื่อกัน แต่พิจารณาจากการใช้งานกันเพียงอย่างเดียว
ผมเคยพูดอยู่เสมอว่าเลนส์ถ่ายภาพที่ใช้กันอยู่ให้ความคมชัดสูงกันทุกตัว แต่ไม่ได้หมายความว่าเลนส์ตัวนั้นมีคุณภาพดีเยี่ยมเสมอไป จะต้องพิจารณาปัจจัยอื่นๆ มาประกอบจึงจะสรุปได้ว่าคุณภาพของเลนส์ตัวนั้นดีมากน้อยแค่ไหน
หมายเหตุ บทความนี้คัดลอกมาจากนิตยสาร FOTOINFO MAGAZINE No.4: กรกฎาคม 2548
