انواع لنزها (Lenses) و طبقه بندی آنها چگونه است
انواع لنزها (Lenses) و طبقه بندی آنها
اطلاعات مربوط به نحوه عملکرد لنزها، انواع آنها و کاربردهای متنوعی که در عکاسی دیجیتال دارند برای هر فردی که قصد دارد بطور جدی به عکاسی بپردازد لازم است. انتخاب لنز مناسب برای گرفتن یک عکس خاص با توجه به نوع دوربین، کیفیت مورد نظر، سرعت لنز، وزن، اندازه و حتی قیمت لنز می تواند موضوعی چالش برانگیز باشد.
دانش استفاده بجا از لنزهای مختلف و اطلاع از توانایی آنها در ایجاد تصاویر گوناگون نقش مهمی در افزایش کنترل خلاقانه هر عکاسی بر جریان گرفتن عکس بر عهده دارد.
در اینجا ابتدا چند اصطلاح و تعریف در خصوص مفاهیم مرتبط با مبحث لنزها شرح داده می شود
عدسی یا لنز (Lens)
عدسی یا لنز (Lens) از یک قطعه منحنی شفاف از جنس شیشه یا پلاستیک ساخته شده است. لنز یکی از اجزای اصلی دوربین عکاسی است و باعث می شود تصویری با وضوح مناسب بر روی سنسور تشکیل گردد.
لنزهایی که در دوربین های عکاسی استفاده می شوند معمولا از تعدادی عناصر اپتکال (عدسی) تشکیل شده است که در ترکیب با یکدیگر عمل می کنند.
شعاع های نوری که از سمت سوژه به دوربین می رسد، پس از برخورد به لنز از آن عبور کرده و با تغییر زاویه بر روی سطح سنسور دوربین متمرکز می شوند.
استفاده از چند عدسی در ساختمان داخلی لنز به این منظور است تا بهترین کیفیت وضوح تصویر با کمترین اختلال در امواج نوری و در نتیجه تصویر نهایی بوجود آید. از اختلالاتی که در اثر عبور نور از داخل لنز بطور شایع رخ می دهد می توان کاهش کنتراست، کاهش وضوح (Blurring)، اعوجاج رنگی (Chromatic aberration) ، کاهش شعاعی در روشنایی تصویر (Vignetting) و اعوجاج خطوط (Distortion) را ذکر نمود. درجاتی از این اختلالات در هر لنزی دیده می شود. لنزهای با کیفیت تر اختلالات نوری کمتری بروز می دهند.
لنزهای دوربین عکاسی اغلب از چندین عنصر اپتیکی تشکیل شده اند
فوکوس (Focus)
فوکوس(Focus) کردن بر روی سوژه فرایندی است که در طی آن تصویر سوژه به صورت کاملا واضح و شارپ بر روی سنسور دوربین تشکیل می گردد. وقتی تصویر سوژه بر روی سنسور فوکوس شد، نقطه ای که سوژه در مقابل دوربین قرار گرفته است و لنز بر روی آن فوکوس کرده است به نام نقطه فوکوس (Focus Point) نامیده می شود. در این نقطه حداکثر وضوح تصویر وجود دارد.
در دوربین هایی که برای فوکوس لنز، تنظیم دستی دارند (مثل دوربین های SLR ) ، بر روی لنز حلقه ای به نام حلقه فوکوس (Focus Ring) وجود دارد که با چرخاندن آن، عدسی های داخل لنز جابجا شده و با توجه به فاصله سوژه تا دوربین، تصویر آن را بر روی سنسور بطور واضح تنظیم می کند.
زاویه دید (Angle of View) (AOV)
زاویه دید لنز عبارت است محدوده زاویه ای که دو شعاع آن از دوربین تا منتهی الیه دو طرف صحنه ای که از داخل دوربین مشاهده می شودکشیده شده است. هر چه این زاویه بزرگتر باشد، محـدوده بیشتری از صـحنه مقابـل دوربین بر روی سنسور منعکس می گردد. زاویه دید را می توان در هر یک از سطوح افقی، عمدی یا مورب بر حسب درجه تعیین نمود.
میدان دید (Field of view)
میدان دید یعنی اندازه ای از سطح صحنه که توسط دوربین دیده می شود و در عکس ثبت می گردد. بنابراین هر چیزی که در بیرون میدان دید دوربین قرار گرفته باشد تصویر آن توسط دوربین ثبت نمی شود. هر چه زاویه دید (AOV) لنز بیشتر باشد، میدان دید دوربین بزرگتر خواهد بود.
نمایی از زاویه دید و میدان دید لنز
فاصله کانونی (Focal Length)
مرکز اپتیکی (Optical Center) در لنز، نقطه ای در داخل لنز است که اگر دو پرتو نور موازی از نقطه بینهایت به داخل لنز بتابد، در این نقطه یکدیگر راقطع می نمایند. فاصله کانونی (Focal Length) لنز عبارت است از فاصله مرکز اپتیکی لنز تا سنسور دوربین وقتی که لنز در بینهایت فوکوس شده است. فاصله کانونی لنز معمولا با واحد میلیمتر (mm) مشخص می گردد.
هر چه فاصله کانونی کوتاه تر باشد، زاویه دید دوربین (Angle of View) بیشتر است و سطح وسیع تری در مقابل دوربین قابل ثبت خواهد بود. به عبارتی میدان دید (Field of view) آن وسیع تر خواهد بود. هر چه فاصله کانونی لنز بلندتر باشد، میدان دید (Field of view) آن کوچکتر است یعنی زاویه دید (Angle of View) آن کمتر تر است .
اگر با یک دوربین و لنز ثابت طوری جابجا شویم که نسبت به سوژه نزدیک و دور شویم، در هنگام دور شدن از سوژه اگر چه زاویه دید لنز ثابت است ولی سطح وسیع تری از صحنه در مقابل دوربین دیده می شود، بنابراین بدون تغییر در زاویه دید، میدان دید وسیع تر می شود.
فاصله کانونی و ارتباط آن با میدان دید
قدرت بزرگنمایی (Magnification power)
قدرت بزرگنمایی (Magnification power) لنز، قدرت لنز در بزرگ کردن اندازه سوژه است. هر چه این قدرت بیشتر باشد، سوژه در اندازه بزرگتری در داخل دوربین ثبت می شود. قدرت بزرگنمایی در لنزها با عدد فاصله کانونی نمایش داده می شود. هر چه فاصله کانونی لنز بلندتر باشد قدرت بزرگنمایی آن بیشتر است.
میزان بزرگنمایی لنزهای با فاصله کانونی مختلف از یک صحنه ثابت.
سرعت لنز (Lens Speed)
اصطلاح سرعت لنز در خصوص حداکثر میزان باز شدن روزنه دیافراگم لنز است که به آن عدد اف (f-number) می گویند. این عدد بر روی بدنه لنزها حک شده است.بطوریکه حداکثر بزرگی روزنه دیافراگم (Aperture) یک لنز هر چه بیشتر باشد، لنز سریع تری تلقی می شود. مثلا لنزی که عدد f آن بر روی بدنه 1:1.4 حک شده است نسبت به لنزی که عدد f آن 1:2.8 می باشد لنز سریع تری است.
قابلیت بیشتر برای باز شدن روزنه دیافراگم این امکان را در اختیار عکاس قرار می دهد که در شرایط نوری کم بتواند از سرعت های بالاتر شاتر (سریع تر) استفاده کند. بنابراین لنزی که قابلیت باز شدن دیافراگم آن بیشتر است لنز سریع (Fast lens) و لنزی که حداکثر اندازه دیافراگم آن کوچکتر است لنز کند (Slow lens) نامیده می شود . در شرایط نوری یکسان، با استفاده از لنزهای کند نمی توان از سرعت های بالای شاتر استفاده کرد زیرا میزان نور عبوری از داخل لنز کمتر است و لازم است برای نوردهی مناسب، مدت زمان ورود نور افزایش یابد و به عبارتی سرعت شاتر کم تر گردد.
لنزهای سریع برای استفاده در شرایط کم نور، کنترل عمق میدان و توانایی ایجاد بوکه (Bokeh) خصوصا در عکاسی پرتره، عکاسی ورزشی و حتی در عکاسی خبری بسیار مطلوب می باشند.
چند نمونه عدد f مربوط به لنزهای با سرعت های مختلف
طبقه بندی لنزها بر اساس فاصله کانونی
لنزها ی مختلف بر اساس فاصله کانونی آنها در یک دوربین تمام کادر (Full Frame) طبقه بندی می شوند.
لنز استاندارد یا نرمال (Normal Lens)
وقتی زاویه دید (AOV) یک لنز شبیه به زاویه دید انسان باشد به آن لنز استاندارد یا لنز نرمال (Normal Lens) می گویند. با تماشای عکس هایی که با استفاده از این لنزها گرفته شده است یک حس خوشایند و طبیعی به بیننده منتقل می شود.
فاصله کانونی لنز استاندارد حدود 50mm در نظر گرفته می شود. این فاصله کانونی در دوربین های تمام کادر (فول فریم) زاویه دیدی مشابه با زاویه دید چشم انسان ایجاد می نماید. در دوربین های دارای سنسورهای کوچکتر از سنسور فول فریم، لنز های با فاصله کانونی کوچکتر از 50mm تصویر نرمال ایجاد می کنند.
به عنوان مثال در دوربینی که دارای سنسوری با ضریب برش (Crop factor) حدود 1.5x است، لنزی که فاصله کانونی آن 1.5 برابر کوچکتر از لنز استاندارد 50mm باشد (یعنی لنزی با فاصله کانونی حدود 33mm ) برای آن دوربین لنز نرمال خواهد بود.
در دوربین های تمام کادر (فول فریم) که دارای سنسور 35mm می باشند عموما لنزهای با فاصله کانونی 50mm به عنوان لنز نرمال تلقی می گردند ولی اصولا در این دوربین ها، لنزهای با فاصله کانونی از 35 تا 70 میلیمتر را به عنوان لنز استاندارد در نظر می گیرند. لنز نرمال جزو لنزهایی است که برای اهداف عمومی عکاسی کاربرد زیادی دارد.
بیشتر لنزهای نرمال لنزهای سریعی (Fast) هستند و عدد دیافراگم (f-number) کوچکی دارند و این موجب می شود در عکاسی از محیط های بسته و شرایط کم نور، توانایی بالایی داشته باشند.
دو نمونه لنز استاندارد
لنز زاویه باز یا واید (Wide Angle Lens)
لنزهایی که دارای فاصله کانونی کوتاه هستند، دارای زاویه دید بزرگتری نیز هستند به همین علت به آنها لنز زاویه باز (Wide Angle) گفته می شود. عموما لنزهایی که فاصله کانونی آنها کمتر از 35mm باشد به عنوان لنز واید در نظر گرفته می شود.
ساختار لنزهای واید باعث می شود در تصاویر ایجاد شده اعوجاج (Distortion) ایجاد شود و خطوط تصویر کمی انحنا پیدا کنند. میدان دید (Field of view) این لنزها بیشتر از لنزهای نرمال است. هر چه لنز واید تر باشد خطوط مستقیم در آن منحنی تر به نظر می رسد و این موجب می شود که پرسپکتیو تصویر خمیده تر گردد.
به لنزهایی با فاصله کانونی کمتر از 24mm ، لنز اولترا واید (Ultra wide lens) گفته می شود. البته این فاصله کانونی در دوربین های فول فریم در نظر گرفته می شود. در دوربین های با سنسور APS-C عموما به لنزهای با فاصله کانونی کمتر از 15mm ، اولترا واید گفته می شود.
لنزهای اولترا واید به دو صورت تولید می شوند. لنزهای خط مستقیم (Rectilinear Lens) و لنزهای خط منحنی (Curvilinear Lens). در نوع خط مستقیم، انحنای بیش از حد خطوط تصویر ناشی از ساختار اپتیکی لنزهای اولتراواید کنترل و از شدت آن کاسته شده است.
ولی در نوع خط منحنی که به آن لنز چشم ماهی (Fisheye lens) هم گفته می شود، اعوجاج (Distortion) خطوط به شدت در تصویر ایجاد می گردد بطوریکه در تصویر انحناهای بزرگی ایجاد شده و عناصر تصویر دچار اشکال غیرطبیعی (deformity) می شوند.
چند نمونه لنز زاویه باز (Wide Angle)
لنز زاویه بسته یا تله فوتو (Telephoto Lens)
لنزهایی که دارای فاصله کانونی بلند تر از نرمال هستند، زاویه دید کوچکتری نیز دارند. این لنزها، لنز زاویه بسته یا تله فوتو (Telephoto Lens) نامیده می شوند. (و بطور اختصار به آنها لنز تله می گویند.)
میدان دید (Field of view) در این لنزها کوچکتر از لنزهای نرمال است. لنزهای تله بزرگنمایی بیشتری در تصویر ایجاد می کنند و به همین علت اجازه می دهند تا عکاس بتواند از موضوعات نسبتا تا خیلی دور عکس بگیرد. در لنزهای تله فوتو پرسپکتیو فشرده و تخت می شود. بر خلاف لنزهای تله فوتو که فاصله ها فشرده می شود ، در لنزهای واید فاصله ها فراخ تر و منبسط تر می گردد.
عموما لنزهایی که فاصله کانونی آنها بیشتر از 70mm باشد به عنوان لنز تله فوتو در نظر گرفته می شوند. همچنین لنزهایی که دارای فاصله کانونی بیشتر از 300mm هستند، لنز سوپرتله فوتو (Super telephoto lens) نامیده می شوند.
لنزهای تله فوتو معمولا بزرگتر و سنگین تر از سایر انواع لنزها می باشند و حمل و نقل آنها مشکل تر است. این لنزها بطور شایعی در عکاسی از موضوعاتی که نمی توان زیاد به آنها نزدیک شد همچون عکاسی از دنیای وحش و یا عکاسی ورزشی استفاده می شوند. یکی از کاربردهای شایع در لنزهای تله فوتو متوسط، به علت ایجاد پرسپکتیو طبیعی در سوژه، استفاده در عکاسی پرتره می باشد.
چند نمونه لنز زاویه بسته (Telephoto)
جدول انواع لنزها بر اساس فاصله کانونی
مقایسه زاویه دید در انواع لنزها
لنزهای با فاصله کانونی مختلف دارای زاویه دید متفاوتی نیز می باشند. هرچه فاصله کانونی لنز بلندتر باشد، زاویه دید بسته تر است و برعکس. در تصاویر زیر مقایسه ای بین لنزهای مختلف انجام شده است.
زاویه دید در لنزهای با فاصله کانونی مختلف در دوربین های فول فریم
بزرگنمایی در نتیجه تغییر در زاویه دید لنزهای با فاصله کانونی مختلف
لنـزهای با فاصله کانونی ثابت و متغیر
لنزها را علاوه بر شاخص فاصله کانونی، می توان بر اساس ثابت یا متغیر بودن فاصله کانونی طبقه بندی نمود.
لنـز تک کانونی(Prime)
لنزهایی که دارای یک فاصله کانونی مشخص هستند لنز های با فاصله کانونی ثابت یا تک کانونی (Prime) می گویند. مثلا لنز 50mm یا لنز 300mm که دارای یک فاصله کانونی مشخص و ثابتی هستند. این نوع لنزها نسبت به لنز های با فاصله کانونی متغیر یا زوم (Zoom) ، معمولا دارای عناصر اپتیکی کمتری هستند و از وزن و اندازه کوچکتری برخوردارند.
همچنین به علت ساختار اختصاصی آنها برای یک فاصله کانونی خاص، اختلالات نوری کمتری در آنها بروز می کند. لنزهای تک کانونی (پرایم) نسبت به انواع زوم معمولا از حداکثر اندازه دیافراگم بزرگتر ( عدد f کوچکتر) بر خوردارند و قابلیت بیشتری در عکاسی در شرایط کم نور و نیز ایجاد عمق میدان باریکتر دارا می باشند.
چند نمونه لنز تک کانونی با فاصله کانونی مختلف
لنز زوم (Zoom)
لنـزهایی را زوم (Zoom) می گویند که فاصله کانونی در آنها متغیر است و در فاصله مشخصی می توان آنها را بر روی فاصله کانونی خاصی تنظیم نمود. این لنزها با اعداد کوتاه ترین و بلندترین فاصله کانونی خود مشخص می شوند.
مثلا در لنز زوم 24-105mm فاصله کانونی از 24mm تا 105mm قابل تغییر است. برای نمایش میزان بزرگنمایی در لنزهای زوم گاهی از نسبت حداکثر بزرگنمایی در حد بالای فاصله کانونی خود به حداقل بزرگنمایی در حد پایین فاصله کانونی استفاده می شود.
به عنوان مثال در یک لنز 100-400mm ، اندازه زوم به میزان 4:1 و یا 4x در نظر گرفته می شود.
در مواردیکه اندازه زوم لنز بیشتر از 5x باشد از اصطلاح هایپرزوم (Hyperzoom) یا سوپرزوم (Superzoom) برای نامیدن لنز استفاده می شود.
این لنزها از عناصر اپتیکی زیادی تشکیل شده اند که باعث می شود اندازه و وزن بیشتری نسبت به لنزهای تک کانونی (پرایم) داشته باشند و معمولا گران قیمت می باشند.
در لنزهای زوم ، نور از تعداد بیشتری عدسی عبور می کند به همین علت می تواند منجر به کاهش مختصری در کیفیت تصویر گردد. عدد f ( f-number) در آنها معمولا بیشتر است و نسبت به لنزهای تک کانونی سرعت کمتری دارند. در لنزهای زوم با توجه به اینکه ساختار پیچیده تری دارند سیستم های فوکوس خودکار (Autofocus) عملکرد ضعیف تری از خود نشان می دهند. از طرفی لنزهای زوم این امکان را فراهم می کنند که بتوان بدون تغییر مکان نسبت به تغییر بزرگنمایی و زاویه دید لنز اقدام نمود.
یک نمونه لنز زوم با فاصله کانونی متغیر 100 تا 400 میلیمتر
لنز های اختصاصی
علاوه بر انواع مختلف لنزها که بر اساس فاصله کانونی طبقه بندی شده اند، بعضی انواع لنزها نیز تولید شده اند که کاربردهای اختصاصی و محدودتری دارند. در ادامه تعدادی از شایعترین انواع آنها آمده است.
لنـز چشم ماهی (Fisheye Lens)
لنز چشم ماهی (Fisheye Lens) نوعی لنز اولترا واید است که علاوه بر اینکه زاویه دید بسیار باز دارند، پرسپکتیو تصویر را به شکل کروی در می آورند.
لنزهای چشم ماهی جزء دسته لنزهای خط منحنی (Curvilinear Lens) اولتراواید هستند که در تصاویری که با آنها گرفته می شود اعوجاج (Distortion) و انحنای خطوط به شدت اتفاق می افتد و عناصر تصویر دچار نوعی اختلال شکلی (deformity) می گردند.
معمولا فاصله کانونی در این لنزها 16mm و کمتر است و زاویه دید آنها معمولا بین 100 تا 180 درجه می باشد. تصاویر عمدتا به صورت کروی شکل دیده می شوند و این علتی است که نام این لنزها را چشم ماهی گذاشته اند.
یک نمونه لنز چشم ماهی زوم و نمونه تصاویر آن در فواصل کانونی مختلف
لنز ماکرو (Macro Lens)
لنزهای ماکرو (Macro Lens) لنزهایی هستند که برای عکاسی در فاصله بسیار نزدیک به سوژه و انجام بزرگنمایی سوژه طراحی شده اند. فواصل کانونی لنزهای ماکرو بر اساس طراحی ساختارشان متفاوت است. ولی بیشترین فواصل کانونی مورد استفاده بین 50-200mm می باشد.
با این نوع لنزها می توان در فواصل بسیار نزدیک به سوژه ، فوکوس را انجام داد.
با این لنزها می توان تصویر سوژه را با اندازه واقعی (نسبت یک به یک 1:1) و یا بزرگتر ثبت نمود. خصوصیت اصلی این لنزها این است که امکان نزدیک شدن خیلی زیاد به سوژه را برای عکاس فراهم می نماید. عکاسی ماکرو از اشیاء و موجودات ریز عمدتا با این نوع لنزها انجام می شود.
لنز ماکرو 100mm و نمونه عکسی که با آن گرفته شده است
لنز تیلت شیفت (Tilt-Shift Lens)
به لنز تیلت شیفت (Tilt-Shift Lens) ، لنز تصحیح پرسپکتیو (Perspective Control Lens) یا لنز PC هم می گویند. لنز Tilt-Shift قابلیت چرخش به جوانب و یا خم شدن به بالا و پایین را دارد.
با استفاده از این لنز می توان زوایای پرسپکتیو تصویر را تغییر داد بطوری که از همگرا شدن (Convergence) خطوط تصویر جلوگیری به عمل آید.
مثلا هنگام عکاسی از یک ساختمان وقتی در پایین آن ایستاده باشید، تصویر بدست آمده دارای خطوط همگرا خواهد بود ولی با استفاده از لنز تیلت شیفت می توان همگرایی خطوط ساختمان را برطرف و به صورت نمای تخت از آن عکس گرفت.
همچنین با این لنزها می توان فوکوس انتخابی (Selective focus) انجام داد، بطوریکه در یک تصویر بخش هایی از آن فوکوس گردد و بخش های دیگری از آن که در همان سطح قرار گرفته اند خارج از فوکوس باشند.
فاصله کانونی لنزهای تیلت شیفت (T-S lens) معمولا در محدوده لنزهای واید قرار دارد. این لنزها عموما در عکاسی معماری استفاده می شوند.
یک نمونه اصلاح پرسپکتیو با استفاده از لنز تیلت شیفت
منابع :
گردآوری و تالیف: امیر دولتیاری
- Exposure Guide (2017). Understanding Camera Lenses. Retrieve from www.exposureguide.com on Sep 23.
- Tom Harris (2016). How Cameras Work, Retrieve from http://electronics.howstuffworks.com on Sep 24.
- Cambridge in Colour (2017). Understanding Camera Lenses. Retrieve from www.cambridgeincolour.com on Sep 26.
- Digital Camera Magazine (2016). Photography basics: Angle of view. Retrieve from www.techradar.com on Sep 26.
- Andreas Levers (2017).Camera Lenses. Retrieve from www.photographymad.com on Sep 26.
- Kevin Ames (2014). What is “Normal” Focal Length? Retrieve from www.photofocus.com on Sep 27
فهرست مطالب این مقاله
