آشنای با انواع لنزها Lenses و طبقه بندی آنها

عدسی یا لنز از یک قطعه منحنی شفاف از جنس شیشه یا پلاستیک ساخته شده است. لنز یکی از اجزای اصلی دوربین عکّاسی است و باعث می‌شود تصویری با وضوح مناسب بر روی سنسور تشکیل گردد. لنزهایی که در دوربین‌های عکّاسی استفاده می‌شوند معمولاً از تعدادی عناصر اُپتیکال[1] (عدسی) تشکیل شده است که در ترکیب با یکدیگر عمل می‌کنند. شعاع‌های نوری که از سمت سوژه به دوربین می‌رسد، پس از برخورد به لنز از آن عبور کرده و با تغییر زاویه بر روی سطح سنسور دوربین متمرکز می‌شوند.

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 می‌دهد می‌توان کاهش کنتراست، کاهش وضوح[2]، اعوجاج رنگی[3]، کاهش شعاعی در روشنایی تصویر[4] و اعوجاج خطوط[5]، کما[6]، نوری[7]، عدم انطباق کانونی یا ابیراهی[8]، ابیراهی کروی[9]، عدم انطباق رنگی یا ابیراهی رنگی[10]، اعوجاج استونه‌ای[11] و ... را ذکر نمود. درجاتی از این اختلالات در هر لنزی دیده می‌شود. لنزهای با کیفیت‌تر اختلالات نوری کمتری بروز می‌دهند امّا قیمت بالایی دارند.

فوکوس (Focus)

فوکوس کردن بر روی سوژه فرایندی است که در طی آن تصویر سوژه به‌صورت کاملاً واضح و شارپ بر روی سنسور دوربین تشکیل می‌گردد. وقتی تصویر سوژه بر روی سنسور فوکوس شد، نقطه‌ای که سوژه در مقابل دوربین قرار گرفته است و لنز بر روی آن فوکوس کرده است به نام نقطه فوکوس[12] نامیده می‌شود. در این نقطه حداکثر وضوح تصویر وجود دارد. در دوربین‌هایی که برای فوکوس لنز، تنظیم دستی دارند (مثل دوربین‌های DSLR)، بر روی لنز حلقه‌ای به نام حلقه فوکوس[13] وجود دارد که با چرخاندن آن، عدسی‌های داخل لنز جابجا شده و با توجّه به فاصله سوژه تا دوربین، تصویر آن را بر روی سنسور بطور واضح تنظیم می‌کند.

زاویه دید (Angle of View)

زاویه دید لنز یا به اختصار AOV عبارت است محدوده زاویه‌ای که دو شعاع آن از دوربین تا منتهی الیه دو طرف صحنه‌ای که از داخل دوربین مشاهده می‌شود کشیده شده است. هر چه این زاویه بزرگ‌تر باشد، محـدوده بیشتری از صـحنه مقابـل دوربین بر روی سنسور منعکس می‌گردد. زاویه دید را می‌توان در هر یک از سطوح افقی، عمودی یا مورب بر حسب درجه تعیین نمود.

میدان دید (Field of view)

میدان دید یعنی اندازه‌ای از سطح صحنه که توسّط دوربین دیده می‌شود و در عکس ثبت می‌گردد. بنابراین هر چیزی که در بیرون میدان دید دوربین قرار گرفته باشد تصویر آن توسّط دوربین ثبت نمی‌شود. هر چه زاویه دید (AOV) لنز بیشتر باشد، میدان دید دوربین بزرگ‌تر خواهد بود.

فاصله کانونی (Focal Length)

مرکز اپتیکی در لنز، نقطه‌ای در داخل لنز است که اگر دو پرتو نور موازی از نقطه بینهایت به داخل لنز بتابد، در این نقطه یکدیگر را قطع می‌نمایند. فاصله کانونی لنز عبارت است از فاصله مرکز اپتیکی لنز تا سنسور دوربین وقتی که لنز در بی‌نهایت فوکوس شده است. فاصله کانونی لنز معمولاً با واحد میلی‌متر (mm) مشخّص می‌گردد. هر چه فاصله کانونی کوتاه‌تر باشد، زاویه دید دوربین[14] بیشتر است و سطح وسیع‌تری در مقابل دوربین قابل ثبت خواهد بود. به عبارتی میدان دید[15] آن وسیع‌تر خواهد بود. هر چه فاصله کانونی لنز بلندتر باشد، میدان دید آن کوچک‌تر است یعنی زاویه دید آن کم‌تر 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 وسیع‌تری از صحنه در مقابل دوربین دیده می‌شود، بنابراین بدون تغییر در زاویه دید، میدان دید وسیع‌تر می‌شود.

قدرت بزرگنمایی (Magnification power)

قدرت بزرگنمایی لنز، قدرت لنز در بزرگ کردن اندازه سوژه است. هر چه این قدرت بیشتر باشد، سوژه در اندازه بزرگ‌تری بر روی سنسور دوربین تشکیل و ثبت می‌شود. قدرت بزرگنمایی در لنزها با عدد فاصله کانونی نمایش داده می‌شود. هر چه فاصله کانونی لنز بلندتر باشد قدرت بزرگنمایی آن بیشتر است.

سرعت لنز (Lens Speed)

اصطلاح سرعت لنز در خصوص حداکثر میزان باز شدن روزنه دیافراگم (گشودگی دیافراگم) لنز است که به آن عدد اف (f-number) می‌گویند. این عدد بر روی بدنه لنزها حک شده است. بطوری که حداکثر بزرگی روزنه دیافراگم[16] یک لنز هر چه بیشتر باشد، لنز سریع‌تری تلقّی می‌شود. مثلاً لنزی که عدد f آن بر روی بدنه 4/1:1 حک شده است نسبت به لنزی که عدد f آن 8/1:2 می‌باشد لنز سریع‌تری است.

قابلیت بیشتر برای باز شدن روزنه دیافراگم این امکان را در اختیار عکّاس قرار می‌دهد که در شرایط نوری کم بتواند از سرعت‌های بالاتر شاتر (سریع‌تر) استفاده کند. بنابراین لنزی که قابلیت باز شدن دیافراگم آن بیشتر است لنز سریع[17] و لنزی که حداکثر اندازه دیافراگم آن کوچک‌تر است لنز آهسته[18] نامیده می‌شود.

در شرایط نوری یکسان، با استفاده از لنزهای کُند (آهسته) نمی‌توان از سرعت‌های بالای شاتر استفاده کرد زیرا میزان نور عبوری از داخل لنز کمتر است و لازم است برای نوردهی مناسب، مدّت زمان ورود نور افزایش یابد و به عبارتی سرعت شاتر کم‌تر گردد. همچنین هرچقدر قدر عدسی‌های لنز بیشتر گردد باعث جمع‌آوری نور بیشتری شده و در نتیجه لنز سریع‌تری به حساب می‌آید. مثلاً اگر دو لنز نیکون 50 میلی‌متری با گشودگی دیافراگم 8/1:1 را تصور کنید. یکی با قطر دهانه لنز 52 میلی‌متر و یکی با قطر دهانه 58 میلی‌متر. در یک شرایط نوری ثابت لنزی که دهانه 58 میلی‌متری دارد باعث می‌گردد تا سرعت شاتر سریع‌تری را انتخاب کنید. لنزهای سریع برای استفاده در شرایط کم نور، کنترل عمق میدان (عمق محدوده فوکوس) و توانایی ایجاد بوکه[19] خصوصّاً در عکّاسی پرتره، عکّاسی ورزشی و حتّی در عکّاسی خبری بسیار مطلوب می‌باشند.

طبقه‌بندی لنزها بر اساس فاصله کانونی

لنزها‌ی مختلف بر اساس فاصله کانونی آنها در یک دوربین تمام کادر طبقه‌بندی می‌شوند. استفاده خلّاقانه از لنز دوربین کیفیت فوق‌العاده‌ای به عکّاسی داده و شکلی که شما دنیا را از درون نمایاب دوربین می‌بینید متفاوت خواهد کرد. گاهی استفاده از یک لنز خاص را برای یک سبک عکّاسی توصیه می‌گردد. مثلاً استفاده از لنز ماکرو برای گرفتن عکس از یک کفش دوزک. در ادامه بطور خلاصه با انواع لنزها و کاربردشان آشنا می‌شوید.

لنز استاندارد یا نرمال (Normal Lens)

وقتی زاویه دید یک لنز شبیه به زاویه دید انسان (معادل ۱۳۰ درجه در یک دوربین با قطع سنسور تمام کادر) باشد به آن لنز استاندارد یا لنز نرمال[20] می‌گویند. چیزی که ما می‌بینیم، تصویری نیست که چشم با استفاده از پرتوهای نور دریافتی می‌بیند؛ درک ما از بینایی یک توهم بصری و محصول کار فعالانه مغز است. چیزی که چشم در یک قاب (فریم) دریافت می‌کند، تصویری با اعوجاج[21] است امّا مغز، آن را به یک فریم سه‌بعدی بدون اعوجاج ترجمه و اصلاح می‌کند. اگر یک فریم از تصویری که چشم می‌بیند را از نظر کیفیت‌های بصری فریز کنیم، نتیجه چیزی شبیه به تصویر روبرو است. وضوح فقط در مرکز تصویر است و در دو سمت به ویژه به سمت دو طرف بینی کم می‌شود. حاشیه‌ها هم وضوح بسیار کمی دارند و هم اشباع رنگی کمتر. با این حال اگر یک جسم در حوالی میدان دید 180 درجه تکان بخورد، آن را تشخیص خواهید داد و در سایر موارد مغز تصویر را فعالانه سانسور می‌کند و دید را به کانون توجّه شما محدود می‌سازد. با تماشای عکس‌هایی که با استفاده از این لنزها[22] (زاویه دید در لنزهای نرمال ۴۶ درجه است.) گرفته می‌شود یک حس خوشایند و طبیعی به بیننده منتقل می‌گردد.

فاصله کانونی لنز استاندارد حدود 50 میلی‌متر در نظر گرفته می‌شود. در دوربین‌های دارای سنسورهای کوچک‌تر از سنسور تمام کادر، لنزهای با فاصله کانونی کوچک‌تر از 50 میلی‌متر تصویر نرمال ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال در دوربین‌های نیکون که دارای سنسوری با ضریب برش حدود 5/1x است، لنزی که فاصله کانونی آن 5/1 برابر کوچک‌تر از لنز استاندارد 50 میلی‌متر باشد (یعنی لنزی با فاصله کانونی حدود 33 میلی‌متر) برای آن دوربین لنز نرمال خواهد بود. معمولاً بیشترین از این لنزها برای عکّاسی پرتره استفاده می‌شود. در دوربین‌های تمام کادر که دارای سنسور 35 میلی‌متر می‌باشند عموماً لنزهای با فاصله کانونی 50 میلی‌متر به عنوان لنز نرمال تلقّی می‌گردند ولی اصولاً در این دوربین‌ها، لنزهای با فاصله کانونی از 35 تا 70 میلی‌متر را به عنوان لنز استاندارد در نظر می‌گیرند. لنز نرمال جزو لنزهایی است که برای اهداف عمومی عکّاسی کاربرد زیادی دارد. بیشتر لنزهای نرمال لنزهای سریعی هستند و عدد دیافراگم کوچکی دارند و این موجب می‌شود در عکّاسی از محیط‌های بسته و شرایط کم نور، توانایی بالایی داشته باشند.

لنز زاویه باز یا واید (Wide Angle Lens)

لنزهایی که دارای فاصله کانونی کوتاه هستند، دارای زاویه دید بزرگ‌تری (وسیعت‌تر) نیز هستند به همین علّت به آنها لنز زاویه باز گفته می‌شود. عموماً لنزهایی که فاصله کانونی آنها کمتر از 35 میلی‌متر باشد به عنوان لنز واید در نظر گرفته می‌شود. ساختار لنزهای واید باعث می‌شود در تصاویر ایجاد شده اعوجاج ایجاد شود و خطوط تصویر کمی انحنا پیدا کنند. میدان دید این لنزها بیشتر از لنزهای نرمال است. هر چه لنز وایدتر باشد خطوط مستقیم در آن منحنی‌تر به نظر می‌رسد (مثلاً خط افق بجای مستقیم، منحنی می‌گردد) و این موجب می‌شود که پرسپکتیو تصویر خمیده‌تر گردد. به لنزهایی با فاصله کانونی کمتر از 24 میلی‌متر، لنز اولترا واید[23] گفته می‌شود. البتّه این فاصله کانونی در دوربین‌های دارای سنسور تمام کادر در نظر گرفته می‌شود. در دوربین‌های با سنسور APS-C عموماً به لنزهای با فاصله کانونی کمتر از 15 میلی‌متر، اولترا واید گفته می‌شود. بیشترین کاربرد این لنزها در عکّاسی مناظر طبیعت و معماری است. تنها دلیل آن زاویه دید زیاد آن است. در لنزهای واید جزئیات کمتر از لنز‌های نرمال و تله ثبت می‌گردد و تعداد عدسی‌های آنها کمتر از لنز تله است. لنزهای اولترا واید به دو صورت تولید می‌شوند. لنزهای خط مستقیم[24] و لنزهای خط منحنی[25].

در نوع خط مستقیم، انحنای بیش از حدّ خطوط تصویر ناشی از ساختار اپتیکی لنزهای اولتراواید کنترل و از شدّت آن کاسته شده است. ولی در نوع خط منحنی که به آن لنز چشم ماهی[26] هم گفته می‌شود، اعوجاج[27] خطوط به شدّت در تصویر ایجاد می‌گردد بطوری که در تصویر انحناهای بزرگی ایجاد شده و عناصر تصویر دچار اشکال غیرطبیعی[28] می‌شوند.

لنز زاویه بسته یا تله فوتو (Telephoto Lens)

لنزهایی که دارای فاصله کانونی بلند‌تر از نرمال هستند، زاویه دید کوچک‌تری نیز دارند. این لنزها، لنز زاویه بسته یا تِلِه فوتو نامیده می‌شوند. (و بطور اختصار به آنها لنز تِلِه می‌گویند.) میدان دید در این لنزها کوچک‌تر از لنزهای نرمال است. لنزهای تله بزرگنمایی بیشتری در تصویر ایجاد می‌کنند و به همین علّت اجازه می‌دهند تا عکّاس بتواند از موضوعات نسبتاً تا خیلی دور عکس بگیرد. در لنزهای تله فوتو پرسپکتیو فشرده و تخت می‌شود. بر خلاف لنزهای تله فوتو که فاصله‌ها فشرده می‌شود، در لنزهای واید فاصله‌ها فراخ‌تر و منبسط‌تر می‌گردد.

عموماً لنزهایی که فاصله کانونی آنها بیشتر از 70 میلی‌متر باشد به عنوان لنز تله فوتو در نظر گرفته می‌شوند. همچنین لنزهایی که دارای فاصله کانونی بیشتر از 300 میلی‌متر هستند، لنز سوپرتله فوتو[29] نامیده می‌شوند. لنزهای تله فوتو معمولاً بزرگ‌تر و سنگین‌تر از سایر انواع لنزها می‌باشند و حمل و نقل آنها مشکل‌تر است. این لنزها بطور شایعی در عکّاسی از موضوعاتی که نمی‌توان زیاد به آنها نزدیک شد همچون عکّاسی از دنیای وحش و یا عکّاسی ورزشی استفاده می‌شوند. یکی از کاربردهای شایع در لنزهای تله فوتو متوسّط، به علّت ایجاد پرسپکتیو طبیعی در سوژه، استفاده در عکّاسی پرتره می‌باشد.

مقایسۀ زاویه دید در انواع لنزها

لنزهای با فاصله کانونی مختلف دارای زاویه دید متفاوتی نیز می‌باشند. هر چه فاصله کانونی لنز بلندتر باشد، زاویه دید بسته‌تر است و برعکس. تصویر مقابل محدوده کلّی دید چشم‌های انسان را نشان می‌دهد. در تصاویر صفحه بعد مقایسه‌ای بین زاویه دید در لنزهای مختلف انجام شده است.

لنـزهای با فاصله کانونی ثابت و متغیر

لنزها را علاوه بر شاخص فاصله کانونی، می‌توان بر اساس ثابت یا متغیر بودن فاصله کانونی طبقه بندی نمود.

لنـز تک کانونی (Prime)

لنزهایی که دارای یک فاصله کانونی مشخّص هستند لنزهای با فاصله کانونی ثابت یا تک کانونی[30] می‌گویند. مثلاً لنز 50 میلی‌متر یا لنز 300 میلی‌متر که دارای یک فاصله کانونی مشخّص و ثابتی هستند. این نوع لنزها نسبت به لنزهای با فاصله کانونی متغیر یا زوم، معمولاً دارای عناصر اپتیکی کمتری هستند و از وزن و اندازه کوچک‌تری برخوردارند.

همچنین به علّت ساختار اختصاصی آنها برای یک فاصله کانونی خاص، اختلالات نوری کمتری در آنها بروز می‌کند. لنزهای تک کانونی (پرایم) نسبت به انواع زوم معمولاً از حداکثر اندازه دیافراگم بزرگ‌تر (عدد f کوچک‌تر) برخوردارند و قابلیت بیشتری در عکّاسی در شرایط کم نور و نیز ایجاد عمق میدان (محدوده واضح سازی) باریک‌تر دارا می‌باشند.

لنز زوم (Zoom)

لنـزهایی را زوم می‌گویند که فاصله کانونی در آنها متغیر است و در فاصله مشخّصی می‌توان آنها را بر روی فاصله کانونی خاصّی تنظیم نمود. این لنزها با اعداد کوتاه‌ترین و بلندترین فاصله کانونی خود مشخّص می‌شوند. مثلاً در لنز زوم 140-18 میلی‌متر فاصله کانونی از 18 میلی‌متر تا 140 میلی‌متر قابل تغییر است. برای نمایش میزان بزرگنمایی در لنزهای زوم گاهی از نسبت حداکثر بزرگنمایی در حدّ بالای فاصله کانونی خود به حداقل بزرگنمایی در حدّ پایین فاصله کانونی استفاده می‌شود. به عنوان مثال در یک لنز 300-70 میلی‌متری، اندازه زوم به میزان 2/1:4 و یا 2/4x در نظر گرفته می‌شود. (به شکل ساده‌تر برای بدست آوردن بزرگنمایی در یک دوربین‌ تمام کادر در لنز فوق عدد 300 بر 70 تقسیم می‌نمائیم) به عبارتی اندازه سوژه‌ای که روی سنسور منعکس می‌گردد در فاصله کانونی300 میلی‌متر برابر با 2/4 بزرگ‌تر از اندازه آن در حداقل فاصله کانونی 70 میلی‌متر است. امّا برای محاسبه بزرگنمایی در واحد x کافیست 300 را تنها به21 تقسیم کنیم.

البتّه برای آنکه به‌توان بزرگنمایی نهایی سوژه در یک دوربین APS-C نسبت به واقعیّت را محاسبه کرد باید ابتدا حداکثر فاصله کانونی را در ضریب برش دوربین (نیکون 5/1 و کانُن 6/1) ضرب نمود و سپس عدد حاصل را (در نیکون عدد 21 و در کانُن عدد 20) تقسیم نمود. تا میزان حداکثر بزرگنمایی لنز در واحد x بدست آید. مثلاً در دوربین نیکون D7200 با لنز مدل 140-18 میلی‌متر

در مواردی که اندازه زوم لنز بیشتر از 5x باشد از اصطلاح هایپرزوم[31] یا سوپرزوم[32] برای نامیدن لنز استفاده می‌شود. این لنزها از عناصر اپتیکی زیادی تشکیل شده‌اند که باعث می‌شود اندازه و وزن بیشتری نسبت به لنزهای تک کانونی (پرایم) داشته باشند و معمولاً گران قیمت می‌باشند.

در لنزهای زوم، نور از تعداد بیشتری عدسی عبور می‌کند به همین علّت می‌تواند منجر به کاهش مختصری در کیفیت تصویر گردد. عددf در آنها معمولاً بیشتر است و نسبت به لنزهای تک کانونی سرعت کمتری دارند. در لنزهای زوم با توجّه به اینکه ساختار پیچیده‌تری دارند سیستم‌های فوکوس خودکار[33] عملکرد ضعیف‌تری از خود نشان می‌دهند. از طرفی لنزهای زوم این امکان را فراهم می‌کنند که بتوان بدون تغییر مکان نسبت به تغییر بزرگنمایی و زاویه دید لنز اقدام نمود.

لنزهای اختصاصی

علاوه بر انواع مختلف لنزها که بر اساس فاصله کانونی طبقه بندی شده‌اند، بعضی انواع لنزها نیز تولید شده‌اند که کاربردهای اختصاصی و محدودتری دارند.

لنـز چشم ماهی (Fisheye Lens)

لنز چشم ماهی (فیش‌آی) نوعی لنز اولترا واید است که علاوه بر اینکه زاویه دید بسیار باز دارند، پرسپکتیو تصویر را به شکل کروی در می‌آورند. لنزهای چشم ماهی جزء دسته لنزهای خط منحنی[34] اولتراواید هستند که در تصاویری که با آنها گرفته می‌شود اعوجاج[35] و انحنای خطوط به شدّت اتّفاق می‌افتد و عناصر تصویر دچار نوعی اختلال شکلی[36] می‌گردند. معمولاً فاصله کانونی در این لنزها 16 میلی‌متر و کمتر است و زاویه دید آنها معمولاً بین 100 تا 180 درجه می‌باشد. تصاویر عمدتاً در این لنزها به‌صورت کروی شکل دیده می‌شوند و این علّتی است که نام این لنزها را چشم ماهی گذاشته‌اند.

لنز ماکرو (Macro Lens)

لنزهای ماکرو لنزهایی هستند که برای عکّاسی در فاصله بسیار نزدیک به سوژه جهت بزرگنمایی هر چه بیشتر سوژه طرّاحی شده‌اند. فواصل کانونی لنزهای ماکرو بر اساس طرّاحی ساختارشان متفاوت است و بیشترین فواصل کانونی مورد استفاده از آنها بین 50 تا 200 میلی‌متر می‌باشد. با این نوع لنزها می‌توان در فواصل بسیار نزدیک به سوژه، فوکوس را انجام داد. با این لنزها می‌توان تصویر سوژه را با اندازه واقعی (نسبت یک به یک 1:1) و یا بزرگ‌تر ثبت نمود. خصوصیّت اصلی این لنزها این است که امکان نزدیک شدن خیلی زیاد به سوژه را برای عکّاس فراهم می‌نماید. عکّاسی ماکرو از اشیاء و موجودات ریز عمدتاً با این نوع لنزها انجام می‌شود.

لنز تیلت شیفت (Tilt-Shift Lens)

به لنز تیلت شیفت، لنز تصحیح پرسپکتیو[37] یا لنز PC هم می‌گویند. لنز Tilt-Shift قابلیت چرخش به جوانب و یا خم شدن به بالا و پایین را دارد. با استفاده از این لنز می‌توان زوایای پرسپکتیو تصویر را تغییر داد بطوری که از همگرا شدن[38] خطوط تصویر جلوگیری به عمل آید. مثلاً هنگام عکّاسی از یک ساختمان وقتی در پایین آن ایستاده باشید، تصویر بدست آمده دارای خطوط همگرا خواهد بود ولی با استفاده از لنز تیلت شیفت می‌توان همگرایی خطوط ساختمان را برطرف و به‌صورت نمای تخت از آن عکس گرفت. همچنین با این لنزها می‌توان فوکوس انتخابی[39] انجام داد، بطوری که در یک تصویر بخش‌هایی از آن فوکوس گردد و بخش‌های دیگری از آن که در همان سطح قرار گرفته‌اند خارج از فوکوس باشند. فاصله کانونی لنزهای تیلت شیفت (T-S lens) معمولاً در محدوده لنزهای واید قرار دارد. این لنزها عموماً در عکّاسی معماری استفاده می‌شوند.