I sin mest grundläggande form är en lins en bit glas eller plast med böjda ytor. Linser används för att böja ljusstrålar genom att utnyttja ett fysiskt fenomen som kallas refraktion.
Ljus rör sig med olika hastigheter i ämnen med olika densitet:det rör sig snabbare genom luft än till exempel glas eller plast.
Därför, när ljus passerar gränsen mellan luft och glaset i en lins, saktar det ner. Om ljuset kommer in i linsen i en vinkel kommer hastighetsminskningen också att göra att ljusstrålarna ändrar riktning – det här är brytning. För att se varför det händer, föreställ dig en bulldozer:om spåren rör sig långsammare på ena sidan än den andra kommer bulldozern att svänga. På samma sätt, när en ljusstråle kommer in i en lins i en vinkel, saktar den del som kommer in först in och så böjs ljusets väg.
En lins med ytor som böjer sig utåt gör att ljusstrålar konvergerar och kallas en konvex lins. Det är denna process som används för att fokusera ljus på långt håll på bildsensorn i en kamera. Avståndet från det främre elementet på linsen till den plats där objektivet kommer att projicera en fokuserad bild kallas brännvidden. Brännvidden mäts i millimeter och ju längre den är, desto mer förstorad blir bilden och desto smalare synvinkel.
Inuti en modern lins
Medan inom vetenskapen en enda böjd glasbit anses vara en lins, är linsen som är fäst på din kamera mycket mer komplex. Inom ramen för en modern kameralins kan du hitta så många som 20 eller fler linselement, som alla kan betraktas som objektiv i sig.
Linselement är oftast gjorda av glas, även om vissa avancerade objektiv, som Canons L-serie, innehåller element gjorda av fluorit. Budgetlinser, å andra sidan, kan ha element gjorda av optisk plast.
Kombinationer av linselement används för att säkerställa att bilderna som tas med en kamera är fria från optiska defekter. En enda lins kan göra att olika våglängder av ljus bryts i olika grad, vilket kan leda till färgade fransar runt kanterna på föremål som kallas kromatisk aberration. Genom att använda kombinationer av linselement kan dessa problem minskas.
Fokuskontroll är en annan motivator för att använda mer än ett element. En enda lins kan bara fokusera ljuset på ett visst avstånd. Genom att införliva en mekanism som gör att användaren kan flytta några av linselementen, blir det möjligt att ändra avståndet som ett motiv är i fokus.
Ett objektiv behöver också en mekanism för att reglera mängden ljus som når filmen eller bildsensorn för att uppnå korrekt exponering. Detta uppnås genom att använda ett membran som består av ett antal rörliga blad, vilket gör att bländaren kan justeras i storlek, ungefär som iris i ett mänskligt öga.
Straxljus som studsar runt inuti en lins är en annan faktor, eftersom det kommer att orsaka linsreflexer och påverka kontrasten i en bild. Därför har linselementen beläggningar utformade för att minska reflexer. Andra beläggningar kan användas för att korrigera färgbalansen i bilden, till exempel genom att blockera UV-ljus.
Medan äldre linser var rent mekaniska, innehåller moderna linser en mängd elektronik. Motorer tillåter kameran att automatiskt ställa in fokus och kontrollera exponeringen. Servodrivna zoomobjektiv för videokameror tillåter justering av brännvidden med en knapptryckning. Vissa avancerade objektiv har inbyggda rörelsesensorer för att upptäcka kameraskakningar och använder sedan motorer för att justera grupper av linselement för att stabilisera bilden när du fotograferar handhållen.
Typer av linser
Denna grundläggande teknik kan anpassas på ett antal sätt, beroende på syftet med objektivet. Skillnader i konstruktion kommer att göra vissa linser mer lämpade för vissa typer av arbete och kommer också att påverka deras kostnad.
Prime-objektiv har en fast brännvidd och därmed en fast synvinkel – om du vill ändra storleken på bilden du tar måste du flytta kameran. Ett zoomobjektiv har linselement som kan flyttas i förhållande till varandra för att ändra brännvidden och som ett resultat av synvinkeln. Externa zoomobjektiv uppnår detta genom att förlänga linsens kropp, vilket kan orsaka problem om du använder en kamerarigg med en matt låda. Interna zoomobjektiv, som flyttar element i linsens kropp för att ändra brännvidd, är därför mer lämpade för filmskapande.
Även om de flesta stillbildsobjektiv kan användas på samma sätt för filmskapande, finns det vissa funktioner som är unika för objektiv designade för film. Om du ändrar brännvidden på de flesta stillbildsobjektiv måste du fokusera om bilden vilket gör en in- eller utzoomning opraktisk vid filmning. Biozoomobjektiv är parfokala vilket innebär att de bibehåller fokus vid ändring av brännvidd.
Bländarinställningarna på ett stillbildsobjektiv är markerade i f-stopp som härrör från ett enkelt förhållande som beräknas från objektivets brännvidd och diametern på bländaren. Faktorer som antalet linselement i en lins kan dock påverka mängden ljus som når bildsensorn i din kamera, så du kan få skillnader i exponering mellan objektiv inställda på samma f-stopp.
Även om detta inte är ett problem för stillbildsfotografering, kräver filmskapande en kameraoperatör för att kunna matcha exponeringen mellan bilderna i en sekvens. Biolinser har sina bländarinställningar markerade med T-stopp (överföringsstopp) som indikerar ljusnivån som kommer till bildsensorn så att två objektiv inställda på samma T-stopp kommer att ha matchande exponeringsnivåer.
Mer läsning
Nu när du har en bättre förståelse för hur linser fungerar, gå till Videomakers Ultimate Guide för fler råd om hur du väljer rätt objektiv för ditt nästa filmprojekt.
Pete Tomkies är en frilansande filmfotograf och kameraoperatör från Manchester, Storbritannien. Han producerar och regisserar även kortfilmer som Duck66 Films.