آشنایی با انواع انحرافات لنز در عکاسی

متاسفانه این موضوع غیرممکن است. با وجود پیشرفت‌های تکنولوژیکی خیلی زیادی که از ابتدای قرن 19 میلادی تا به امروز شاهد آن هستیم و با وجود اینکه عکاس‌ها از گران‌ترین و رده بالاترین لنزهای ممکن که هزاران عنصر در چندین گروه اپتیکال مختلف دارند، استفاده می‌کنند ما هنوز شاهد نقص‌های زیادی در تصاویر آن‌ها هستیم. به همین خاطر اکثر عکاس‌ها از نرم‌افزارهای ادیت عکس برای برطرف کردن این نقص‌ها که به عنوان انحرافات لنز شناخته می‌شوند استفاده می‌کنند.

انحرافات لنز یعنی چه؟

انحراف لنز به مشکلاتی گفته می‌شود که لنز در زمان متمرکز کردن نور با آن‌ها مواجه خواهد شد. این مشکلات بدین دلیل رخ می‌دهند که اشعه‌های نوری که از داخل لنز عبور می‌کنند، نمی‌توانند در یک نقطه‌ی واحد به هم برسند.

انحرافات لنز انواع مختلفی دارند و می‌توانند روی وضوح، فوکوس، بزرگنمایی، اعوجاج و رنگ‌های عکس تاثیر بگذارد. در نتیجه این مشکل باعث می‌شود عکس مورد نظر شما به صورت دقیق تشکیل نشود. انحرافات لنز در عکاسی نجومی بیشتر از دیگر زمینه‌های عکاسی قابل مشاهده می‌شود و دلیل آن هم مقدار خیلی کم نور در مقابل پس زمینه‌ی مشکی بزرگی است که عکاس در اختیار دارد.

آیا طراحی یک لنز بدون انحراف ممکن است؟

طراحی لنزی که هیچگونه انحرافی نداشته باشد غیرممکن است. اصلاح یکی از انحرافات ممکن است باعث ایجاد یا تشدید یک انحراف دیگر شود و نیاز باشد عناصر بیشتری را به لنز خودتان اضافه کنید که درنهایت باعث پیچیده شدن اوضاع خواهد شد.

• حرکت عناصر مختلف لنزهای زوم باعث افزایش انحرافات لنز خواهد شد. این بدین معنی است که در اکثر لنزهای زوم ما شاهد انحرافات قابل تشخیصی هستیم.
• حتی بهترین لنزهای پرایم هم با مشکلاتی روبرو هستند. لنز Zeiss 21mm f/2.8 که نمونه خیلی خوبی از یک لنز واید با فوکوس کاملا واضح است از اعوجاجات سبیلی (Mustache Distortion) رنج می‌برد. لنز کلاسیک نیکون 28mm f/1.4 کمای بسیار شدیدی دارد و کانن 50mm f/1.2 نیز مشکل انحنای میدان (field curvature) دارد. (در ادامه بیشتر در مورد این انحرافات صحبت خواهیم کرد)
• عکاس‌های خوب به صورت کامل از نقطه ضعف‌های لنزهای خودشان آگاه هستند و از آن‌ها به خوبی استفاده می‌کنند. برای مثال لنز سیگما 50mm f/1.4 زمانی که در دیافراگم‌های باز f/2.8 یا بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد عملکرد خیلی خوبی دارد. به همین خاطر یک عکاس خوب از دیافراگم‌های پائین‌تر برای عکاسی با این لنز استفاده نمی‌کند.

انواع انحرافات لنز: رنگی و تک رنگ

انحرافات لنز دو نوع هستند: رنگی و تک رنگ (Chromatic و Monochromatic). هر کدام از این دو نوع هم زیرمجموعه‌های مختلفی دارد که به عنوان یک عکاس باید با آن‌ها آشنا باشید.

انواع انحرافات کروماتیک

انحرافات کروماتیک که با عنوان Color Fringing هم شناخته می‌شوند زمانی رخ می‌دهند که لنز نمی‌تواند طول موج‌های مختلف رنگ را در یک نقطه‌ی واحد متمرکز کند. پراکندگی رنگ‌های مختلف نور در اینجا شبیه زمانی است که یک منشور نور سفید را به یک رنگین کمان تبدیل می‌کند.

طراح‌های لنز توانسته‌اند انحرافات رنگی را در لنزهای زیادی اصلاح کنند و به همین خاطر این لنزها قادر هستند تمامی طول موج‌ها را در یک نقطه‌ی واحد متمرکز کنند و در نتیجه دقت رنگی در آن‌ها خیلی بالا است.

با این وجود انحرافات کروماتیک در لنزهایی که دیافراگم خیلی بازی دارند و یا زمانی که می‌خواهید از یک صحنه با کنتراست بالا عکاسی کنید مشهود است. برای مثال زمانی که قصد داشته باشید از یک سوژه تاریک در مقابل پس زمینه روشن عکاسی کنید، ممکن است شاهد انحرافات رنگی لنز باشید. در این شرایط یک هاله‌ی رنگی (اغلب اوقات بنفش) در لبه‌های سوژه نمایان خواهد شد و باعث کاهش شفافیت و وضوح تصویر می‌شود. در نتیجه عکاسی از یک سوژه‌ی مشکی در مقابل پس زمینه سفید باعث خلق تصاویری خواهد شد که در اطراف سوژه یک حاشیه رنگی تار شده وجود دارد و باعث جدا شدن آن از پس زمینه خواهد شد.

انحرافات رنگی هم در دو دسته‌بندی جداگانه قرار خواهند گرفت:

• انحرافات رنگی طولی (Longitudinal chromatic aberration): LoCA یا حاشیه بوکه زمانی رخ می‌دهد که طول موج‌های مختلف رنگ پس از گذشتن از داخل لنز همگی در یک نقطه متمرکز نشوند اتفاق می‌افتد و باعث تغییر رنگ در اطراف سوژه خواهد و در تمام عکس از مرکز تا لبه‌ها این اتفاق رخ می‌دهد. انحرافات رنگی طولی بیشتر از همه در لنزهایی که دیافراگم بازی دارند مشهود هستند. لنزهایی که دیافراگم آن‌ها بسته‌تر است کمتر در معرض خطر این نوع انحرافات رنگی قرار دارند و اکثر عکاس‌ها با بستن دیافراگم می‌توانند این مشکل را برطرف کنند.
• انحرافی رنگی عرضی (Lateral chromatic aberration): این نوع انحرافات به دلیل زاویه نوری که وارد لنز می‌شود رخ می‌دهند. طول موج‌های مختلف رنگ روی یک صفحه اما در نقاط مختلف متمرکز خواهند شد. این نوع انحرافات فقط در لبه‌های کادر قابل دیدن هستند و بستن دیافراگم هم کمکی به حذف این انحرافات نخواهد کرد. بنابراین بیشتر عکاس‌ها تلاش می‌کنند در زمان ادیت عکس و یا با استفاده از راهکارهای داخل دوربین با این مسئله مقابله کنند.

انواع انحرافات مونوکروم

انحرافات مونوکروم یا تک رنگ زمانی رخ می‌دهند که لنز در متمرکز کردن یک رنگ خاص از نور ناتوان است و دلیل آن وجود مشکل در سیستم اپتیکال لنز است. در سال 1857 یک ریاضیدان آلمانی به نام فیلیپ لودویگ ون سیدل 5 نوع مختلف انحرافات مونوکروم را شناسایی و آن‌ها را به دقت تشریح کرد. این انحرافات اکنون با نام انحرافات سیدل هم شناخته می‌شوند. اکنون 150 سال از زمان کشف این انحرافات می‌گذرد اما طراح‌های لنز هنوز نتوانسته‌اند آن‌ها را به صورت کامل برطرف کنند.

این انحرافات لنز به شرح زیر هستند

1. انحرافات کروی: عناصر شیشه‌ای کروی داخل لنز باعث می‌شوند که نور در نقاط مختلفی روی سنسور متمرکز شود. لنز نوری که از لبه‌ها وارد می‌شود را بیش از نوری که از مرکز وارد می‌شود می‌شکند. علاوه بر طراحی لنز، کیفیت مواد مورد استفاده در ساخت لنز و نحوه قرارگیری عناصر لنز در داخل بدنه روی مقدار این نوع انحراف تاثیر گذار است. انحرافات کروی باعث کاهش قدرت کانونی لنز، رزولوشن و کیفیت تصویر می‌شود. استفاده از دیافراگم‌های بسته‌تر باعث کاهش این نوع انحرافات خواهد شد. همچنین عناصر کروی موجود در فواصل کانونی بازتر و لنزهای تله‌فوتو به شکل موثرتری می‌توانند اشعه‌های نوری که از لبه‌های لنز وارد می‌شوند را متمرکز کنند و به همین خاطر در این لنزها انکسارات کروی کمتر به چشم می‌خورند.
2. انحرافات کماتیک: این نوع انحراف زمانی رخ می‌دهد که یک نقطه‌ی نور به جای اینکه به صورت مستقیم از مرکز لنز وارد شود، با زاویه خاصی از لبه‌های لنز وارد می‌شود. لنز نمی‌تواند به صورت همزمان اشعه‌های نوری که به صورت زاویه‌دار وارد آن شده‌اند را متمرکز کند و در نتیجه این اشعه‌ها در یک نقطه خاص بازتاب خواهند خورد و یک هایلایت به شکل ستاره‌ی دنباله‌دار در تصویر ایجاد خواهند کرد. انحرافات کمای خارجی زمانی رخ می‌دهند که دنباله‌ی این نور به سمت مرکز تصویر نیست و عکس این حالت انحرافات کمای داخلی نام دارد. این دسته از انحرافات لنز بیشتر از همه در تصاویری که با دیافراگم باز گرفته شده‌اند و در لبه‌های تصویر قابل دیدن هستند. برای مقابله با این مشکل می‌توانید مثل انحرافات کروی، دیافراگم لنز را کمی ببندید.
3. آستیگماتیسم مماس یا سهمی: آستیگماتیسم زمانی رخ می‌دهد که اشعه‌های نور از صفحه‌ی سهمی وارد لنز می‌شوند و در نقاط متفاوتی نسبت به اشعه‌های وارد شده از صفحات مماس متمرکز خواهند شد. این موضوع باعث بروز اعوجاج در لبه‌ها و گوشه‌های تصویر خواهد شد و منابع نوری موجود روی لبه‌های کادر به شکل یک خط از بالا-راست کادر به سمت پائین-چپ آن یا برعکس کشیده می‌شوند. این موضوع در مورد آستیگماتیسم مماس بدین شکل است و در آستیگماتیسم سهمی این خطوط از بالا-چپ به سمت پائین-راست کشیده خواهند شد. تمامی لنزها تا حدودی آستیگماتیسم دارند اما بیشتر زمانی رخ می‌دهد که طراحی اپتیکال لنز کاملا موازی و یا متقارن نیست. این نوع انحرافات در عکاسی نجومی به شدت فراگیر هستند و مانند اکثر انحرافات خارج از محور با بستن دیافراگم می‌توانید تاثیر آن‌ها را کاهش دهید.
4. انحنای میدان: این نوع انحراف که به خاطر فرمول یک ریاضیدان به نام جوزف پتزوال با عنوان انحنای میدان پتزوال هم شناخته می‌شود زمانی رخ می‌دهد که لنز به جای متمرکز کردن اشعه‌های نور روی یک سطح صاف، آن‌ها را روی یک سطح منحنی متمرکز خواهد کرد. این موضوع باعث بروز مشکلات ناشی از فوکوس در تمام سطح تصویر خواهد شد. مرکز تصویر به نظر می‌رسد که در فوکوس قرار دارد اما لبه‌ها خارج از فوکوس هستند. تمامی لنزها سطح خمیده‌ای دارند و به همین خاطر تصویر آن‌ها روی سنسور صاف تشکیل نمی‌شود بلکه این تصویر روی یک سطح خمیده ایجاد خواهد شد. در نتیجه می‌توان گفت که انحنای میدان یک انحراف طبیعی است با این وجود این انحراف بیشتر در لنزهای قدیمی فراگیر است تا لنزهای مدرن‌تر. بستن دیافراگم لنز می‌تواند باعث کاهش تاثیرات این مشکل شود.
5. اعوجاج: این مشکل زمانی رخ می‌دهد که لنز یک تصویر بزرگتر را روی سنسور یا صفحه فیلم می‌تاباند و تصویر نمی‌تواند یکسو بودن خودش را حفظ کند. اعوجاج که ممکن است به صورت افقی یا عمودی رخ دهد، بیشتر زمانی که می‌خواهید از خطوط صاف عکاسی کنید رخ می‌دهد. خم شدن و یا منحرف شدن خطوط ممکن است باعث شود که صحنه غیرواقعی به نظر برسد. اعوجاج بشکه‌ای زمانی رخ می‌دهد که لبه‌های تصویر کوچک‌تر از مرکز آن هستند. اعوجاج بالشتکی به حالتی گفته می‌شود که صحنه در لبه‌های کادر بزرگتر دیده می‌شود. این دو نوع اعوجاج بیشتر در لنزهای زوم و در فواصل کانونی وایدتر آن دیده می‌شوند اما در لنزهای پرایم واید یا Long هم ممکن است این نوع انحراف رخ دهد. اعوجاج سیبیلی نیز زمانی دیده می‌شود که لنز هر دو نوع اعوجاج را به صورت همزمان نشان می‌دهد و خطوط موجود در تصویر به دلیل اعوجاج در مرکز و لبه‌های تصویر موج‌دار به نظر می‌رسند. تغییر مکان عناصر لنز با فوکوس یا زوم ممکن است باعث افزایش یا کاهش اعوجاج در لنز شما شود.

https://www.masterclass.com/articles/learn-about-the-different-types-of-lens-aberrations-in-photography#5-different-types-of-monochromatic-aberration