انحنای میدان لنز یا Field Curvature چیست ؟

انحنای میدان، که به‌عنوان Field Curvature یا «انحنای میدان پتزوال»  ( “Petzval field curvature” ) نیز شناخته می‌شود، یک مشکل نوری رایج است که باعث می‌شود یک جسم مسطح ، به‌جای اینکه در تمامی قسمت های کادر بندی شارپ و واضح باشد فقط در قسمت یا قسمت‌های خاصی از آن به صورت شارپ دیده شود. این حالت به دلیل ماهیت منحنی المنت های اپتیکال درون لنز است که موجب می شوند تا  تصویر را به صورت منحنی و نه به صورت مسطح دیده شود.  از آنجایی که تمام بخشهای سنسوردر درون بدنه  دوربینهای دیجیتال مسطح هستند، بنابراین سنسور دوربین ها نمی توانند کل تصویر را با فوکوس کامل به دست بیاورند.  برای درک بهتر این موضوع به تصویر زیر دقت کنید :

در یک سناریوی انحنای میدان مانند تصویر بالا، پرتوهای نور کاملاً در مرکز کادر تصویر متمرکز می شوند .  اما  از آنجایی که تصویردارای حالتی منحنی مانند است، با دور شدن از مرکز آن ، وضوح و حالت شارپ تصویر شروع به کاهش می کند و در نتیجه وضوح کمتری در قسمت های میانی کادر و وضوح بسیار بسیار کمتری در گوشه های تصویر ایجاد می کند.

به قسمت سمت راست تصویر بالا دقت کنید : اگر گوشه تصویر مورد فوکوس قرار بگیرد ، صفحه تصویر  در وضعیت نزدیکتری قرار گرفته و در نتیجه آن  گوشه‌های کادر بندی به صورت واضح به نظر می‌رسند، و در این شرایط  کادر میانی تصویر کمتر واضح می‌ماند و مرکز آن به صورت نرم‌تر ( خارج از فوکوس ) دیده می شود . در زمان استفاده از لنز های آنالوگی و یا لنز های دیجیتال قدیمی ، اثر انحنای میدان به صورت بسیار واضح تری دیده خواهد شد .

همانند سایر حالت های اعوجاج اپتیکال، انحنای میدان تنها به لنزهای عکاسی محدود نمی شود - می توان آن را در میکروسکوپ، تلسکوپ و سایر ابزارهای نوری دیگر نیز مشاهده نمود. اگر چه در دوربین های قدیمی تر امکان خم کردن فیلم یا صفحه تصویر برای شارپ تر شدن گوشه های عکس وجود داشته است اما در دوربین های دیجیتال جدید دیگر این کار در رابطه با سنسور امکان پذیر نیست . علاوه بر آن، با افزایش وضوح و رزولوشن سطح سنسور در دوربین‌های دیجیتال مدرن امروزی ، تأثیر انحنای میدان به صورت کاملا واضح تری دیده خواهد شد.

انحنای میدان مواج

متأسفانه، مساله انحنای میدان به نوع "ساده" که در تصویر بالا نشان داده شده محدود نمی شود. بیشتر لنزهای مدرن عناصر اپتیکال مختلفی را در بر میگیرند و برخی از این عناصر اپتیکال به طور خاص برای کاهش اثر انحنای میدان قرار داده شده اند. در نتیجه، انحنای میدان می‌تواند به اشکال مختلف ظاهر شود  .

لنز های دارای انحنای میدان مواج ، دارای تصویری کاملا شارپ در مرکز و در گوشه ها هستند اما قسمت های میانی کادر آنها ممکن است به صورت موج دار دیده شود .  با ملاحظه تصویر بالا متوجه می شوید که حالت موج دار شدن عکس از مرکز آن و جایی که نقطه فوکوس قرار دارد آغاز شده و در قسمت های میانی این حالت موج دار به اوج خود رسیده است . با نزدیک شدن به سمت گوشه های تصویر ، حالت شارپ آن مجددا به دست آمده است .

بنابراین، اگر در مرکز یک تصویر فوکوس کنید، هم مرکز و هم گوشه‌های آن شارپ دیده شده و کادر میانی آن در مقایسه با مرکز و گوشه ها نرم‌تر به نظر می‌رسند. اگر در وسط کادر، جایی که صفحه تصویر B است، فوکوس می‌کردید، وسط فریم واضح به نظر می‌رسید، در حالی که مرکز و گوشه‌ها نرم‌تر به نظر می‌رسند. این نوع انحنای میدان یک اتفاق بسیار رایج در لنزهای مدرن است، حتی لنزهای حرفه‌ای که هزاران دلار ارزش دارند نیز از این حالت مستثنی نیستند (در این مورد بیشتر را در زیر ببینید).

همچنین، بر اساس فاصله  دوربین تا سوژه ، رفتار به دست آمده از انحنای میدان می تواند متفاوت باشد. برخی از لنزها در فاصله کوتاه تا سوژه عملاً بدون انحنای قابل مشاهده بوده و کاملا خوب به نظر می رسند، در حالی که سطح نسبتاً قوی انحنای میدان را در بی نهایت نشان می دهند. اثر انحنای میدان بر اساس طراحی لنز متفاوت است. لنزهای دارای فاصله کانونی بسیار کوتاه  (سوپر واید، واید و نرمال) در فاصله کمتر از  50 میلی متر معمولاً از مشکلات انحنای میدان بیشتری رنج می برند. از سوی دیگر، لنزهای تله فوتو اغلب دارای انحنای میدانی بسیار کم یا حتی بدون انحنا هستند.

چگونه بفهمیم لنز دارای انحنای میدان است یا خیر

شاید این سئوال پیش بیاید که آیا لنز مورد استفاده شما دارای انحنای میدان است یا خیر ؟

 قبل از شروع جستجوی خود، باید بدانید که هر لنز دارای انحنای میدان است – البته این انحنای میدان در برخی از لنز ها قوی تر از سایر لنز ها ممکن است باشد . اگر چه در طراحی و تولید بسیاری از لنز های مدرن امروزی مسئله انحنای میدان را در نظر گرفته اند و اقداماتی را در جهت کاهش مسئله انحنای میدان دید یک لنز به کار گرفته اند ، اما باید توجه داشته باشیم که بیشتر لنزها هنوز از این مسئله رنج می‌برند. در واقع، حتی بسیاری از لنزهای حرفه ای گران قیمت از برندهای معروف (نیکون، کانن، زایس، لایکا، و غیره) دارای انحنای میدان بسیار واضحی هستند.

ساده ترین راهکار  برای فهمیدن اینکه آیا لنز از انحنای میدان رنج می برد یا خیر، مشاهده  داده های MTF ارائه شده از سوی کمپانی سازنده لنز است. به عنوان مثال، به نمودار MTF زیر از Nikon 28mm f/1.8G نگاهی بیندازید:

به نحوه منحنی شدن خطوط در تصویر بالا توجه نمایید : حالت انحنای  آنها از قسمت بالا آغاز شده ، سپس از وسط به پایین خم می شوند، سپس دوباره به سمت بالا منحنی می شوند، و پس از آن دورباره به  سمت پایین منحنی می شوند. این یک نمونه کلاسیک از انحنای میدان موج دار است، که در آن مرکز تصویر شارپ است، کادر میانی  آن نرم‌تر است، گوشه‌های عمس مجددا شارپ دیده میشوند . همانگونه که دیده میشود انتهایی ترین قسمت های تصویر که احتمالا در بی نهایت قرار دارند مجددا به صورت خمیده شده دیده می شوند.

در تصویر بالا ، لنز در بازترین حالت دیافراگم خود یعنی در F1/8 ، دارای انحنای میدان کاملا واضح و آشکار است . در این شرایط مرکزتصویر شارپ دیده شده ، در حالی مرکز و گوشه هر دو نرم به نظر می رسند. دیدن این حالت چیز عجیبی است، اما این تنها لنزی نیست که از چنین انحنای رنج می‌برد - سایر لنزهای نیکون، حتی لنزهای گران‌تر مانند  Nikon 24-70mm f/2.8G نیز مشکل مشابهی دارند.

چگونه انحنای میدان را کاهش دهیم

مانند سایر انحرافات نوری مانند انحراف کروماتیک، بهترین راه برای کاهش دادن مشکل انحنای میدان، استفاده از دیافراگم های بسته تر لنز است. اگر عدسی دارای مقدار انحنای میدان کم تا متوسط ​​باشد، یک تا دو استاپ بسته تر کردن دیافراگم می تواند به رفع این مشکل کمک کند . اما اگر لنز شما از یک انحنای میدان شدید رنج می برد، ممکن است مجبور شوید برای کاهش دادن آن تا f/8 یا f/11 دیافراگم خود را ببندید. در شرایط بسیار حاد گاهی اوقات حتی توقف تا کوچکترین دیافراگم (که در آن نقطه پراش شروع می شود) به طور کامل  مسئله انحنای میدان دید لنز را از بین نمی برد.

متاسفانه رفع انحنای میدان در نرم افزارهای پس از تولید مانند فتوشاپ و لایت روم غیرممکن است.

ارزیابی عملکرد لنز

این یک واقعیت شناخته شده است که لنزهای عکاسی در قسمت مرکز کادرتصویر  بهترین عملکرد را دارند و کیفیت تصویر آنها به سمت لبه ها می تواند بدتر شود. در واقع، عملکرد اپتیکال لنزها اغلب با یکنواختی وضوح در سراسر فریم ارزیابی می‌شود، بنابراین برای بازرسان و کارشناسان تعمیر لنز، نشان دادن عملکرد مرکز و گوشه با استفاده از نمودارهای آزمایشی مختلف، یک روش نسبتاً رایج است. با این حال، مشکل اکثر چنین ارزیابی‌هایی این است که انحنای میدان را در نظر نمی‌گیرند و اغلب به نتایج اشتباه می‌رسند. وقتی نوبت به آزمایش لنزها می رسد، معمولاً دو روش وجود دارد. روش اول شامل تمرکز در مرکز کادر و سپس نگاه کردن به مرکز و گوشه هنگام ارزیابی وضوح است. روش دوم تمرکز در مرکز و سپس تمرکز در گوشه به طور جداگانه برای ارزیابی هر یک به طور جداگانه است. برخی به طور جداگانه در مرکز، میان فریم و گوشه فوکوس می کنند. هر دو روش به طور بالقوه می توانند به نتایج و نتایج متفاوتی منجر شوند. روش اول عملکرد وحشتناکی را در هر بخشی از قاب تصویر که در معرض انحنای شدید میدان باشد نشان می‌دهد، در حالی که روش دوم نشان می‌دهد که لنز به طور بالقوه چه چیزی را می‌تواند در قسمت‌های جداگانه قاب تشخیص دهد، اما نه در کل تصویر.

تیم ما در تعمیرگاه مرکزی دوربین / ایده آل دوربین ، هنگام آزمایش لنزها  همیشه از اولین روش استفاده می‌کند که یک بار تمرکز را در مرکز به دست می‌آورد و سپس عملکرد در سراسر کادر را ارزیابی می‌کند. ما معتقدیم که این روش تنها راه مناسب برای ارزیابی عملکرد لنز است، زیرا تأثیر انحنای میدان را در نظر می‌گیرد. اگر لنز از انحنای میدان سنگین رنج می برد، اعداد گوشه و بالقوه فریم میانی به میزان قابل توجهی کمتر دیده خواهند شد. اگر بخواهیم روی هر بخش از قاب تصویر به طور جداگانه تمرکز کنیم، تأثیر انحنای میدان را پنهان می‌کنیم، و ما  معتقدیم که این یک مسئله اپتیکی جدی است که نباید آنرا نادیده گرفت. علاوه بر این، هنگام کار در در طول زمان های عکاسی ، به ندرت در قسمت انتهایی کادر ، فوکوس انجام می‌شود. بیشتر سیستم‌های فوکوس خودکار به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در مرکز قاب تصویر قرار بگیرند.

تنها مشکل بالقوه ارزیابی‌های آزمایشگاهی ما این واقعیت است که برخی از لنزها انحنای میدان مشخصی را در فواصل نزدیک نشان می‌دهند، اما تقریباً در بی‌نهایت هیچ‌کدام از آنها وجود ندارد. ما مطمئناً از این معضل خاص آگاه هستیم و در حال کار بر روی اضافه کردن نتایج آزمایش اضافی برای ارائه داده های انحنای میدان برای فوکوس نزدیک و بی نهایت هستیم. از این رو، ارائه داده‌های آزمون فقط برای فواصل نزدیک، یا فقط برای افراد در بی‌نهایت، اطلاعات کافی برای ارزیابی کامل اثر انحنای میدان ارائه نمی‌کند.

تهیه و تنظیم : ایده آل دوربین - نمایندگی تعمیر دوربین و لنز عکاسی در ایران

لینک های مفید :‌

آشنایی با بخش تعمیر دوربین کانن

آشنایی با بخش تعمیر دوربین نیکون

آشنایی با بخش تعمیر دوربین سونی