Макросъемка минералов. Супермакро. Часть вторая. Оптика.
Оглавление второй части:
5. Оптика для макро-съемки.
5.1. Классические современные специализированные макро-объективы (Увеличение до 2х).
5.2. Макрообъектив Canon MP-E 65mm. (Увеличение 1х-5х).
5.3. Меха и макрокольца (увеличение зависит от объектива в связке).
5.4. Телеконвертеры (увеличение зависит от объектива в связке).
5.5. Макронасадки (увеличение зависит от объектива в связке).
5.6. Обернутые объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Объективы от фотоувеличителей. (увеличения от 0,5х до 5х).
5.7. Специальные макрообъективы. (увеличения до 7х).
5.8. Обернутые зум-объективы а также системы «телеобъектив + короткофокусный объектив».
5.9. Микроскопные объективы. (Диапазон 4х-30х для минералов, а вообще и до 200х).
5.10. Тубусная линза для микроскопных объективов, сфокусированных на бесконечности.
Первая часть: http://medwar.livejournal.com/16668.html
Третья часть: http://medwar.livejournal.com/17365.html
5. Оптика для макро-съемки.
Самый важное в любой фотосъемке - это оптика. Итак, какие же существуют варианты, чтобы снимать макро с увеличением 1х и выше?
1. Классические специализированные макрообъективы. Увеличение до 2х.
2. Макрообъектив Canon MP-E 65mm. Увеличение 1х-5х.
3. Меха и макрокольца. Увеличение зависит от объектива в связке.
4. Телеконвертеры. Увеличение зависит от объектива в связке.
5. Макронасадки. Увеличение зависит от объектива в связке.
6. Обернутые объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Линзы от фотоувеличителей. Увеличения от 0,5х до 5х.
7. Специальные макрообъективы. Увеличение до 7х.
8. Обернутые зум-объективы а также системы «телеобъектив + короткофокусный объектив». Увеличения от 1х до 12x.
9. Микроскопные объективы. Увеличение от 4х до 30х, и выше.
Перед тем как перейти к описанию различной оптики, я введу два термина. Первый это «подтолкнуть» - значит использовать объектив для получения большего увеличения, чем ему положено по техпаспорту. Например, использовать для этого мех или кольца. Второй термин «подтянуть» значит использовать объектив для меньших увеличений, чем номинальное. «Подтянуть» бывает актуально для объективов, которые предназначены для работы с фиксированным увеличением, например микроскопных.
У каждого объектива есть такие параметры, как разрешение, а также поле (как правило, это круг), которое он покрывает изображением. При «подталкивании» разрешение падает. Количество линий, которые разрешает объектив, отображая на сенсор, становится меньше. Получается, возможность «подталкивания» объектива ограничивается его разрешением. Если разрешение упадет ниже того разрешения, которое способен воспринять сенсор матрицы, то дальнейшее «подталкивание» - использование дополнительных приспособлений для добавки увеличения (насадок, мехов, конвертеров) - абсолютно бессмысленно. Картинка будет увеличиваться в той же степени, что и размазываться. При «подтягивании» объектива ему приходится покрывать большее поле. Поэтому «подтягивание» объектива ограничено его полем. Когда вначале по самым углам, а затем и ближе к центру начнут проявляться искажения и виньетирование, это значит, что предел «подтягивания» достигнут.
Хочу остановиться на том, почему я даю такое развернутое описание различной оптики и приспособлений, вместо однозначной рекомендации, что лучше использовать. В макро нет однозначно универсальных решений. Оптика разных фирм бывает несовместима с камерами других. У многих уже есть фотоаппараты и какой-то набор оптики, и выпадает возможность докупить что-то, и выстроить систему, используя уже имеющееся оборудование.
У всех фотографов разные финансовые возможности, а сфера макросъемки характерна тем, что можно делать фотографии одинаково хорошего качества на разном оборудовании, порой отличающемся по стоимости в 20 раз. Есть признанные “Hi-end” объективы для макросъемки, которые стоят дорого и дают ожидаемый результат. Бывает, что двумя объективами по 100$ за каждый оказывается возможно заменить объектив стоимостью в 1000$. А бывает и так (но редко), что протестировав неизвестный никому редкий объектив за 15$, фотограф-любитель обнаруживает, что тот снимает лучше, чем коммерческий за 400$. Съемка минералов это студийная фотография, поэтому тут нет тех ограничений в выборе оптики, как у любителей съемок живой природы. Минерал никуда не спрыгнет со стола и не убежит. Хочу заметить, что в СССР производили неплохую оптику, и среди советских и российских линз тоже могут быть найдены выгодные сюрпризы.
5.1. Классические современные специализированные макро-объективы (Увеличение до 2х).
Тут все довольно просто. Как правило такие объективы позволяют съемку до с увеличениями до 1х и имеют превосходную резкость. Примеры: Canon 100mm f/2.8 macro, Nikon 40mm f/2.8G AF-S DX Micro NIKKOR, и множество других.
Некоторые объективы снимают макро до 0,5х, но в моем понимании к макро они не очень относятся, хотя производители также пишут на них слово «макро». Скорее это их дополнительная функция, и такого разрешения как объективы 1:1 они не дадут. Например, объектив Tamron AF 70-300mm F/4-5.6 Di LD MACRO 1:2.
Достойный автофокусный макрообъектив 1:1 обычно стоит в диапазоне в 150-600$. С помощью мехов такие объективы можно «подтолкнуть» до 2х-3х, в зависимости от конкретного объектива. О мехах я расскажу далее.
Плюсы:
Как правило, отличная резкость, полное отсутствие искажений и аберраций. Такой объектив - основной инструмент для фотосъемки образцов минералов от 1см и крупнее, вплоть до самых больших.
Удобство для полевой работы - автофокус, цельность конструкции. Не так принципиально для студийной.
Можно снимать не только макро, но и другие жанры (пейзаж, резкий портрет)
5.2. Макрообъектив Canon MP-E 65mm. (Увеличение 1х-5х)
Этот объектив я разбираю отдельным пунктом, потому что аналогов ему нет. Это единственное решение, которое позволяет съемку одним объективом в диапазоне увеличений от 1х до 5х. Этот объектив не имеет автофокусировки (фокусировка только приближением/удалением объектива к/от объекта). Диафрагма управляется с камеры. Объектив имеет оптическое качество от великолепного на 1х-4х до очень хорошего на 5х.
Плюсы:
Это единственное решение типа «всё в одном » для широкого диапазона увеличений 1х-5х
Цельная конструкция идеальна для полевого использования - для фотографов живой природы, например.
Минусы:
Цена. Около 1000$.
Не подходит ни к чему, кроме Canon. Существует переходники для камер с байонетом Sony E, которые позволяют управлять объективом с камеры, но они недешевы, от 100$ за китайскую версию.
Большой диаметр переднего элемента может помешать выстраивать освещение при съемке на 5х. Впрочем, это небольшой минус.
Несмотря на большую цену и в общем очень высокое качество объектива, качество немного скачет от образца к образцу, это касается только увеличения 4.5х - 5х, на остальных качество стабильное. Если вы купили объектив, который на увеличении 5х на диафрагме f/2.8 дает более резкую картинку плоского объекта, чем на f/4 - то можете считать, что вам повезло. Сравнение картинок надо проводить попиксельно в полном разрешении, т.к. разница очень мала. В магазине такое сравнение объективов вряд ли возможно, так что выбрать из нескольких экземпляров будет проблематично.
Заметка: MP-E при использовании в системах с другой оптикой нельзя рассматривать, как объектив с фокусным 65мм. Его фокусное на самом деле переменно, и он представляет собой систему объективов в одном корпусе.
5.3. Меха и макрокольца (увеличение зависит от объектива в связке)
Макрокольца, они же удлинительные кольца. Они вставляются между камерой и объективом с целью прибавить увеличение. Кольца бывают с электронным управлением объективом (с контактами), и обычные. Для съемки «ручными» объективами и для студийной съемки в электронных кольцах особого смысла я не вижу. Поэтому на кольцах я в этой статье останавливаться не буду, но разберу подробнее работу с мехами, которые полностью аналогичны кольцам по принципу работы.
Советские меха ПЗФ, в самом коротком, и в самом длинном состояниях:
Фото 8, 9: Меха в свернутом и развернутом состоянии.
Меха работают так же, как удлинительные кольца, но они длиннее и для использования в домашней съемке гораздо удобнее, так как, изменяя их длину, можно менять увеличение не снимая камеру. Увеличение, которое даёт объектив с мехами зависит от фокусного расстояния используемого объектива. Простой формулы чтобы посчитать увеличениея не нашел. Приведу здесь таблицу зависимости максимального увеличения некоторых советских объективов от используемой длины мехов.
Таблица 2. Зависимость увеличения некоторых советских объективов от удлинения мехов.
Главным минусом мехов, как и колец, является то, что чем сильнее они «подталкивают» объектив в сторону большего увеличения, тем сильнее падает разрешение и увеличиваются аберрации объектива. У каждого объектива есть предел, далее которого его отдалять от сенсора не имеет смысла. Эти параметры зависят от каждого конкретного объектива и выясняются только экспериментально. Также падает светосила системы, и с увеличением уменьшается эффективное отверстие диафрагмы Fe= F*(m+1). Например: объектив с номинальной диафрагмой f/4 имеет смысл «подтолкнуть» до 7х, где Fe станет равна f/32, дальше особого смысла уже нет, так как он «упрётся» в дифракционный предел. Это верно, если этот объектив - высокого разрешения, низкоразрешающие сдадутся ещё на меньших увеличениях.
С помощью мехов можно «подтолкнуть» старые советские объективы до 1х-2х. Если же поставить те же объективы задом наперед, то до 3х-4х.
Особо качественные линзы от фотоувеличителей, а также особо качественные старые специализированные объективы, поставленные задом наперед, можно «подтолкнуть» до 6х-7х.
Ещё есть такой вариант удлинения как «фокусировочный геликоид». Принцип действия - при повороте кольца происходит удлинение трубы. Принцип использования длинного геликоида при макросъемке аналогичен мехам. В длину он, как правило, короче. Системы на такой основе делают фотографы насекомых для работы в поле, для студийного фото минералов особых преимуществ перед мехами я не вижу.
5.4. Телеконвертеры (увеличение зависит от объектива в связке)
Здесь я говорю о классических телеконвертерах, которые вставляются между объективом и камерой. Телеконвертеры-насадки, они же макронасадки, которые надевается на объектив спереди, рассмотрены в следующем пункте. Телеконвертер это по сути то же удлинительное кольцо, только с увеличивающей системой линз внутри. У конвертера есть параметр кратности, например 1.4X или 2X (не путать с увеличением). Телеконвертер увеличивает фокусное расстояние объектива, с которым используется, во столько раз, какова кратность конвертера. Например, объектив с фокусным 200мм с использованием телеконвертера 2X станет объективом с фокусным 400мм. При этом во столько же раз возрастет увеличение, и во столько же раз упадет разрешение. Казалось бы, зачем тогда вообще использовать конвертер, если он размоет картинку во столько же раз, во сколько и увеличит? Смысл есть! Если разрешение объектива выше, чем способен разрешить сенсор камеры (что часто бывает у хорошей оптики), то использование телеконвертера позволит получить большую детализацию изображения, чем без него.
Также нужно учесть, что значение относительного отверстия диафрагмы объектива при использовании конвертера увеличивается пропорционально квадрату кратности конвертера.
5.5. Макронасадки (увеличение зависит от объектива в связке)
Макронасадки, они же диоптрийные насадки, они же «closeup lenses». Это линзы на +Х диоптрий, которые надеваются на объектив спереди, и позволяют фокусироваться с меньшего расстояния и снимать с большим увеличением.
Самые популярные на данный момент - фирма Raynox. Великолепное качество, средняя цена.
Raynox DCR-150 +4.8 диоптрий, фокусное расстояние (ФР) =210мм. Цена 80$
Raynox DCR-250 +8 диоптрий ФР=125мм Цена 80$
Raynox MSN-202 +25 диоптрий (заметка, нет фронтальной резьбы, сложнее одеть еще что-то впереди) Цена 90$
Raynox MSN-505 +32 диоптрии (заметка, нет фронтальной резьбы, сложнее одеть еще что-то впереди). Цена 140$
Посчитать, какое точно результирующее увеличение дадут насадки непросто, так как это зависит от конкретного используемого объектива. Простой универсальной формулы тут нет.
Примеры для классического макрообъектива «Canon 100mm macro f/2.8», номинальное увеличение 1x:
В связке с Raynox MSN-202 увеличение составляет порядка 3х
В связке с Raynox MSN-505 увеличение составляет порядка 5х
Интересен тот факт, что макронасадку можно использовать вместе с Canon MP-E 65mm, впереди объектива. Например, MP-E, выставленный на 5x с насадкой Raynox MSN-202 выдаст результирующее увеличение около 9-10х, правда качество будет неидеальным, так как уже на 5x MP-E подходит к дифракционному пределу.
Скорее всего, макронасадка может дать неплохой эффект и в случае работы с перевернутым объективом.
5.6. Обернутые объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Объективы от фотоувеличителей. (увеличения от 0,5х до 5х)
Совместно с мехами для съемки макро можно использовать недорогие старые советские и зарубежные объективы с ручной фокусировкой и ручным управлением диафрагмой. Выше, в разделе про меха, была приведена таблица увеличений, которые можно получить «подтолкнув» популярные советские объективы с помощью мехов.
Однако ещё лучший результат можно получить, поставив те же объективы на меха задом наперед. Передней линзой к камере, задней к объекту. Старые объективы удобно использовать перевернутыми, так как диафрагма управляется вручную, а не с камеры, и при такой установке не теряется управление ею.
Какие объективы имеет смысл переворачивать? Как правило, это объективы с фокусным расстоянием от 25 до 50 мм. Какие объективы не подходят: скорее всего, не подойдут объективы типа fish-eye (рыбий глаз) и классические 1х макрообъективы. Хотя если и такой объектив уже имеется, попробовать его подключить стоит. Общее правило такое: чем меньше фокусное расстояние объектива, тем большее увеличение получается у него на мехах, и тем большее увеличение будет при оборачивании.
Хороший результат в перевернутом виде показывают старые советские объективы:
Индустар-61 Л/З 50мм F/2.8,
Гелиос 44-М 58мм,
Киносъемочные объективы, например ОКС 1-22-1.
Перевернутые объективы, если «подтолкнуть» их мехами, могут дать очень качественную картинку от 1х до 3х, а может быть что и до 4х и выше.
Прекрасные результаты в перевернутом состоянии показывают линзы некоторые старые линзы от фотоувеличителей.
Например:
El-Nikkor f/2.8N - прекрасное качество до 2х. Но, его родственник El-Nikkor f/4 - плох для макросъемки.
Schneider Kreuznach Componon 35 mm f/4 - прекрасное качество в диапазоне 2х-4х
Schneider Kreuznach Componon 28 mm f/4 - прекрасное качество в диапазоне 3х-5х
Пример макроустановки с обернутым объективом от фотоувеличителя:
Фото 10: Объектив от фотоувеличителя на мехах.
Возможно, существуют какие-либо советские линзы от фотоувеличителей качеством не хуже и с многослойным просветлением.
5.7. Специальные макрообъективы. (увеличения до 7х)
Есть специальные старые макро-объективы, выпущенные известными производителями (Canon, Nikon, Zeiss) и специально предназначенные для использования с мехами. Как правило, такие объективы недешевы, но могут встретиться на барахолках.
Например, Canon macro 35mm f/2.8 Качество картинки должно быть отличное, но об увеличениях мне неизвестно. Могу лишь предположить, что он хорош на 2х-5х.
Также на рынке была легендарная линза JML 21mm f/3.5. Это промышленный объектив, его выпустили в продажу ограниченной серией по цене 12$ за штуку. После того как эту линзу открыли для себя макрофотографы, цена б/у экземпляра сразу выросла до 300$ и выше. Будучи надетой на меха, линза позволяет снимать с хорошим качеством в диапазоне 4х-7х. Однако сейчас эту линзу не достать, потому лучшим и более выгодным вариантом для таких увеличений будет приобретение микроскопного объектива.
Стоят экспериментов и качественные старые линзы для копирования микрофильмов, проекционные объективы, промышленные объективы. Но каждый объектив нужно тестировать отдельно, чтобы выявить насколько он подходит для макро.
5.8. Обернутые зум-объективы а также системы «телеобъектив + короткофокусный объектив».
При использовании обернутого зум-объектива мы получим возможность снимать с переменным увелиением. Есть, в частности, отзывы о неплохих результатах съемки с помощью недорогих «китовых» (входящих в комплект поставки с фотоаппаратом) объективов. С обернутым объективом есть возможность использовать меха и кольца. Некоторые умельцы перепаивают контакты объектива, чтобы сохранить управление диафрагмой в обернутом виде. Другие добавляют между фотоаппаратом и объективом вместо удлинительных колец короткий объектив с удаленными из него стеклами, но работающей диафрагмой. Т.е. из сломанного объектива купленного за 10$ делают себе диафрагму.
Если соединить обернутый короткофокусный объектив с телеобъективом, в нормальной позиции надетым на камеру, мы получим систему для макросъемки. Увеличение системы будет равно отношению фокусного расстояния телеобъектива к фокусному расстоянию обернутого объектива. Например, перевернутый 30мм объектив впереди зум-объектива, выставленного на 300мм, даст увеличение 10х. При этом диафрагмой системы будет являться диафрагма переднего объектива. Если же закрывать диафрагму на заднем телеобъективе, то просто появится виньетирование, без других эффектов.
Обернутый зум-объектив или система телеобъектив-короткофокусный объектив по функционалу будут напоминать объектив Canon MP-E 65mm, т.к. позволят работать с переменными увеличениями. Однако в большинстве таких систем оптическое качество будет похуже, чем у MP-E.
Больше информации о съемках системой перевернутый объектив + телеобъектив можно найти в статье Виктора Кабанова и Дмитрия Константинова: http://art.photo-element.ru/ps/supermacro/supermacro.html
5.9. Микроскопные объективы. (Диапазон 4х-30х для минералов, а вообще и до 200х)
Самое лучшее решение для съемки макро с увеличениями большими, чем 5х - микроскопные объективы. Однако не любой микроскопный объектив подойдет для съемки макро. Каждый микроскопный объектив нужно тестировать отдельно, в особенности, если вы снимаете на полнокадровую камеру (кроп-фактор = 1). Так как микроскопные объективы не предназначены изначально для покрытия большого поля, некоторые из них на полнокадровой матрице могут виньетировать изображение (темные углы) или давать низкое качество вдали от центра кадра. На матрице с кроп-фактором 1,5 и выше большинство микроскопных объективов успешно покрывают всё поле кадра.
Нужно учитывать, что с увеличением падает глубина резкости, и сложность съемки объемных объектов с ростом увеличения растет по экспоненте. Для минералов оправдано применение увеличений до 20х, может быть, в совсем крайнем случае 40х или 50х (правда я фото минералов с такими увеличениями не встречал вообще в мире, максимум фотографировали 20х). С увеличениями выше 50х имеет смысл фотографировать только специальным образом приготовленные плоские препараты под предметным стеклом, либо очень-очень плоские объекты.
Есть два основных типа микроскопных объективов.
1) Первые - объективы, фокусирующие изображение на фиксированном расстоянии. То есть готовое изображение получается на определенном расстоянии от задней линзы объектива. Чаще всего это расстояние равно 160мм или 210мм. Маркировка на объективе в этом случае будет такой: 160/- 210/-
Такие объективы надо использовать с мехами (по аналогии с обернутыми объективами, рассмотренными ранее), раздвинутыми на такое расстояние, чтобы расстояние до задней линзы объектива до сенсора камеры было ровно 160 или 210 мм. Если расстояние будет меньше или больше, то тем самым мы «подтянем» или «подтолкнем» объектив. Но, нужно учитывать, что на нештатной дистанции объектив может ухудшить картинку, возрастут аберрации. Это ухудшение может быть незначительным до определенного предела отклонения от штатной дистанции.
Плюсы:
в этом классе выше шанс найти б-у объективы прекрасного качества за копейки.
не нужно тратиться на тубусную линзу (о ней ниже).
Минусы:
нужны длинные меха
при использовании объектива на увеличении, отличном от номинального, вероятно проявление аберраций.
2) Вторые - объективы, фокусирующие изображение на бесконечность. Выходящий из объектива пучок лучей параллелен, и чтобы получить изображение, их нужно сфокусировать дополнительной линзой. Маркировка на объективе: ∞/-
Для таких объективов нужна переходная фокусировочная линза, так называемая тубусная линза (tube lens). Для большинства таких объективов тубусной линзой может служить любая хорошего качества линза с фокусным расстоянием 200мм. Например, телеобъектив. Выбора тубусной линзы я еще коснусь в статье далее.
Плюсы:
многие лучшие объективы на рынке - в этом классе.
Используя в качестве тубусной линзы автофокусный объектив не меняющий свою длину при фокусировке, можно управлять фокусом с компьютера (если камера поддерживает такое управление), без перемещения фотоаппарата и объекта.
Используя тубусную линзу с фокусным расстоянием меньше или больше номинальных 200мм, можно «подтянуть» или «подтолкнуть» такой объектив без потерь качества, в определенных пределах (т.е. не будет проблем с аберрациями). Предел «подтягивания» - появление виньетирования или искажений по углам, предел «подталкивания» определяется разрешением объектива и разрешающей способностью сенсора камеры. Пока первое выше второго, можно «подталкивать» без потерь качества.
Минусы:
Нужна тубусная линза, она может обойтись дороже, чем меха.
При «подталкивании» вообще любого объектива падает его разрешение, так как при этом ему приходится «натягивать» то же изображение на большую площадь. Но у некоторых из микроскопных объективов собственное разрешение настолько выше, чем то, которое способен воспринять сенсор камеры, что их можно «подталкивать» раза в полтора без каких либо потерь качества.
Использовать микроскопные объективы для увеличений менее 4х чаще всего не получается. Если «подтянуть» 4х объектив до, к примеру, 2х, то он чаще всего начинает виньетировать. Объективы с небольшими номинальными увеличениями, как 2х, иногда виньетируют уже на своём номинальном увеличении.
Рассмотрим маркировку типичного микроскопного объектива.
Фото 11: объектив Nikon CFI Plan Achromat 10x.
Plan - характеристики объектива, см. возможные расшифровки далее.
10x/0.25 - это увеличение и числовая апертура объектива.
∞/- - слева от черты показано расстояние от объектива до сфокусированного изображения. Если тут указана бесконечность - значит это объектив сфокусированный на бесконечность, для фокусировки которого нужна тубусная линза. Если указано фиксированное расстояние, например 160 - значит на таком расстоянии (в мм) от задней линзы объектива должна располагаться матрица фотоаппарата, без промежуточных линз, например, посредством мехов. Справа от черты указана толщина предметного стекла, на работу с которым скорректирован объектив. В нашем случае должна быть 0 или - , т.к. предметное стекло отсутствует.
WD 10.5 - это рабочий отрезок (Working distance).
Увеличение (m, magnification) - во сколько раз изображение на сенсоре будет больше реального физического размера объекта.
Числовая апертура (NA, numerical aperture). Характеристика отверстия объектива, и как следствие, его разрешения. Чем больше, тем выше разрешение и четкость картинки в поле резкости, и тем выше максимальное увеличение, до которого объектив можно «подтолкнуть», но соответственно тем и меньше глубина резкости. Можно перевести это значение в знакомое всем фотографам относительное отверстие диафрагмы F, а также эффективное отверстие диафрагмы Fe. (F и Fe записываются как f/2.8, например). Формула: NA=m/(2*Fe)=m/(2*F*(m+1)). Отсюда эффективное отверстие диафрагмы Fe=m/(2*NA). Посчитаем эффективную диафрагму для данного объектива. Fe=10/(2*0.25)=20. Получается, если мы будем снимать этим объективом с увеличением 10х, то реальное диафрагменное число будет f/20.
Расстояние от объектива до сфокусированного изображения - в нашем фотографическом случае именно на таком расстоянии от матрицы фотоаппарата должен находиться этот объектив, чтобы сформировать на ней изображение, с номинальным увеличением объектива.
Рабочий отрезок - расстояние от передней линзы объектива до снимаемого объекта. Обычно указывается в мм без размерности. Это параметр, на которые стоит обратить максимум внимания. Если рабочий отрезок будет составлять считанные миллиметры, то работать таким объективом с минералами будет очень проблематично. В нашем случае, чем больше рабочий отрезок - тем удобнее, ведь иногда нужно бывает снять включения глубоко в кристалле, или минерал в углублении в породе. Именно от приемлемого рабочего отрезка нужно отталкиваться при выборе микроскопного объектива, ведь для большинства из них, предназначенных для работы с препаратом под предметным стеклом, он составляет меньше 3 мм.
Возможные оптические и технические характеристики объективов:
Plan - формирует плоское изображение по всему полю, т.е. фокальная плоскость у него - это именно плоскость, а не бочка или сферическая поверхность.
Achromat - ахромат, оптика скорректирована чтобы одинаково фокусировать свет разных длин волн (=цветов). Благодаря этому меньше размытие, выше четкость, меньше аберраций.
APO, Apochromat - апохромат, наивысшая степень коррекции. Это ещё лучше, правда, намного дороже, чем ахромат.
Ph, Phase - объектив для наблюдений методом фазового контраста. Он имеет в конструкции кольцо на линзе для фазового контраста. Для фото такой объектив подходит не так хорошо, как обычной, но если такой вдруг достался бесплатно или сильно дешево, стоит снимать и на него. Наличие у него кольца фазового контраста проявится прежде всего в бокэ - блики в размытых областях будут иметь специфическую форму. Это может дать результат хуже, чем у обычного объектива, но обычно в резких областях после стекинга разница практически незаметна глазу.
Здесь приводится сравнение фотографий с обычного и фазово-контрастного объективов:
http://www.photomacrography.net/forum/viewtopic.php?t=6647
UV, IR, NIR, NUV - объективы для работы с ИК и УФ светом. Для наших фотографических целей не подходят.
LWD, ELWD, SLWD, ULWD - (extra/super/ultra- long working distance) означает, что у объектива длинный рабочий отрезок. Именно то, что нам надо. Но, для таких объективов нужно обращать внимание на NA, она может оказаться меньше желаемой.
Oil, Water, Gly, immersion, oi, wi - объективы для использования с иммерсионной жидкостью (масло, вода, другое). Для съемки минералов точно не подойдут, очень маленькие рабочие расстояния и специфика.
Посадочная резьба микроскопных объективов.
Мне пока встречались 3 типа резьбы:
1) RMS (Royal Microscope Society) - самый распространенный тип резьбы. Диметр 0,8 дюйма с шагом резьбы 36 линий на дюйм.
2) M25 - обычный метрический 25 мм, многие современные объективы Nikon имеют этот тип резьбы.
3) M40x0,75 - диаметр 40 мм с шагом резьбы 0,75 мм. Редкий стандарт резьбы для объективов фирмы Mitutoyo.
Ниже приведу примеры микроскопных объективов, идеальных для макросъемки. Все примеры из категории фокусирующих на бесконечность. Понятно, что эти объективы протестированы и описаны фотографами, и потому пользуются популярностью, купить их недорого на барахолке шансов меньше, чем неизвестные.
1) Nikon E Plan CFI 4x/0.10 ∞/- WD30 около 80$ за б/у.
2) Nikon Plan CFI 10x/0.25 ∞/- WD10.5 новый 226$, б/у от 130$.
3) Mitutoyo 10x M Plan Apo ( 0.28 ∞/- WD33.5) б/у около 500$, новый 800$
4) Mitutoyo 20x M Plan Apo (0.42 ∞/- WD20) б/у 800$, новый 2000$
Как видно выше, объективы Mitutoyo отличаются огромными по меркам микроскопных объективов рабочими отрезками, но и очень высокой ценой. По качеству картинки они считаются превосходными, но нужно сказать что Nikon не уступают. На сенсоре с кроп-фактором 1.5 и выше объектив Mitutoyo 10x можно «подтянуть» вплоть до 5х без потерь качества. Если сделать это на полнокадровом сенсоре, появится виньетирование. Также эти объективы Mitutoyo можно «подтолкнуть». Предполагаю что 10x как минимум до 15х, 20х - возможно, до 25х или даже 30х.
Nikon 10x великолепен по качеству картинки и отличается куда более приятной ценой. Nikon 10x можно «подтянуть» до 5х, сохраняя идеальное качество изображения (например, достигнуть этого можно использовав в качестве тубусной линзы объектив с фокусным 100мм вместо номинальных 200мм). В диапазоне 5х-10х он переплюнет по четкости любой макро- или перевернутый объектив, в том числе Canon MP-E 65mm и JML 21 mm f/3.5. Также можно «подтолкнуть» этот объектив как минимум до 15х, на большинстве сенсоров это даст достаточно хорошее качество.
При покупке б/у микроскопных объективов важно не нарваться на сбитый/ударенный экземпляр. Внешне это может никак не проявляться, но починить такой объектив без оптической лаборатории будет невозможно. Такие случаи редки, но случались. В единственном известном мне случае с дорогим объективом, всё кончилось хорошо - покупатель из США вернул товар продавцу из США, и тот ему компенсировал стоимость. Также нужно категорически избегать объективов с поврежденными стеклами, механическими деформациями, налетом на стеклах, нарушенным просветлением, с грязью или грибком внутри.
5.10. Тубусная линза для микроскопных объективов, сфокусированных на бесконечности.
Использовать объектив, сфокусированный на бесконечность, можно использовать только совместно с фокусирующей линзой (объективом). Фокусное расстояние фокусирующей линзы зависит от конкретного объектива, и указано в его подробных технических спецификациях. Для подавляющего большинства моделей это 200 мм, других вариантов мне пока не встречалось.
В качестве тубусной линзы можно использовать:
1) Родную фокусирующую линзу от микроскопа, к которому предназначался объектив. Оптическое качество будет отличным, но на практике этот вариант никто из фотографов не использует, кроме тех, у кого уже есть микроскоп с этой линзой. Можно найти варианты намного дешевле и функциональнее с аналогичным качеством.
2) Обычный фотообъектив с фокусным расстоянием 200 мм или близким к нему. Подойдет и зум-объектив (с переменным фокусным расстоянием). Если фокусное расстояние объектива (Fo) отличается от 200мм, то увеличение изменится следующим образом: m=n*Fo/200, где n - номинальное увеличение объектива. Т.е, снимая микроскопным объективом 10х, на фокусном 200мм мы получим 10х, на фокусном 100мм - 5х, на фокусном 300мм - 15х. То есть, меняя фокусное расстояние тубусной линзы можно, по сути «подтянуть» или «подтолкнуть» надетый микроскопный объектив. Нужно учитывать, что не все зум-объективы могут подойти. Для зум-объектива вероятно, что он подойдет на своем длинном конце, а на меньшем фокусном будет виньетировать.
Фото 12: Объектив Mitutoyo 10x с телеобъективом в роли тубусной линзы.
Я протестировал некоторые объективы в качестве тубусной линзы с объективом Mitutoyo 10x на сенсоре с кроп-фактором 1.6. (На сенсоре с КФ=1 проблем с виньетированием будет больше, так как объективу нужно будет покрыть генерируемым изображением большую площадь.)
Canon 200MM f/2.8 L - превосходное качество картинки, покрывает даже сенсор с КФ=1, никакого виньетирования.
Sigma 70-200мм f/2.8 - на 200 мм качество картинки практически неотличимо. Начиная где-то со 150 или 170 уже начинает виньетировать.
Canon 70-300мм f/4-5.6 (старый, без IS) - заметно, что качество изображения похуже. Виньетирование начинается где-то от 180мм и ниже.
Canon 100mm f/2.8 macro. Отличная картинка с половинным увеличением (5х), виньетирования нет. По качеству картинки комбинация дала результат лучше, чем Canon MP-E 65мм, выставленный на 5х.
По отзывам в интернете:
Canon 70-300мм f/4-5.6 L - качество картинки на 200мм отличное, виньетирование от 170 и ниже.
При выборе зум-объектива для использования с микроскопным объективом главное, чтобы он давал очень хорошее качество картинки именно на 200мм (некоторые объективы дают хорошее на 100, но плохое на 200, некоторые наоборот, ведут себя лучше на длинном конце.)
Но, в низкой ценовой категории я бы очень хотел протестировать ещё два объектива.
Tamron AF 70-300mm f/4.0-5.6 Di VC USD. Судя по описанию характеристик, он должен справляться очень хорошо, и, возможно, будет являться оптимальным выбором по параметрам цена-качество.
Tamron AF 70-300mm f/4.0-5.6 Di LD. Этот объектив настолько дешев, что тоже заслуживает тестирования. Будет здорово, если вдруг его качество в роли тубусной линзы окажется не хуже, чем у предыдущего.
С объективами, используемыми в качестве тубусной линзы, можно сочетать меха или телеконвертеры. И то и другое увеличит фокусное расстояние телеобъектива, с которым используется.
3) В качестве тубусной линзы можно использовать одну из двух вышеописанных диоптрийных макронасадок фирмы RAYNOX: DCR-150 или DCR-250, в соединении с мехами. Удлинение мехов для получения номинального увеличения для DCR-150 составляет 200мм, для DCR-250 125 мм. Оптическое качество отличное на номинальном увеличении, а также не сильно падает при «подтягивании» или «подталкивании».
Фото 13. Объектив Mitutoyo 10x с RAYNOX-250 в роли тубусной линзы.
Заканчивая главу про оптику, хочу отметить, что множество примеров фотографий с конкретной оптикой можно найти в интернете, воспользовавшись поиском по названию оптики. Как в поисковиках, так и на фотохостингах, например, https://www.flickr.com/.
5. Оптика для макро-съемки.
5.1. Классические современные специализированные макро-объективы (Увеличение до 2х).
5.2. Макрообъектив Canon MP-E 65mm. (Увеличение 1х-5х).
5.3. Меха и макрокольца (увеличение зависит от объектива в связке).
5.4. Телеконвертеры (увеличение зависит от объектива в связке).
5.5. Макронасадки (увеличение зависит от объектива в связке).
5.6. Обернутые объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Объективы от фотоувеличителей. (увеличения от 0,5х до 5х).
5.7. Специальные макрообъективы. (увеличения до 7х).
5.8. Обернутые зум-объективы а также системы «телеобъектив + короткофокусный объектив».
5.9. Микроскопные объективы. (Диапазон 4х-30х для минералов, а вообще и до 200х).
5.10. Тубусная линза для микроскопных объективов, сфокусированных на бесконечности.
Первая часть: http://medwar.livejournal.com/16668.html
Третья часть: http://medwar.livejournal.com/17365.html
5. Оптика для макро-съемки.
Самый важное в любой фотосъемке - это оптика. Итак, какие же существуют варианты, чтобы снимать макро с увеличением 1х и выше?
1. Классические специализированные макрообъективы. Увеличение до 2х.
2. Макрообъектив Canon MP-E 65mm. Увеличение 1х-5х.
3. Меха и макрокольца. Увеличение зависит от объектива в связке.
4. Телеконвертеры. Увеличение зависит от объектива в связке.
5. Макронасадки. Увеличение зависит от объектива в связке.
6. Обернутые объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Линзы от фотоувеличителей. Увеличения от 0,5х до 5х.
7. Специальные макрообъективы. Увеличение до 7х.
8. Обернутые зум-объективы а также системы «телеобъектив + короткофокусный объектив». Увеличения от 1х до 12x.
9. Микроскопные объективы. Увеличение от 4х до 30х, и выше.
Перед тем как перейти к описанию различной оптики, я введу два термина. Первый это «подтолкнуть» - значит использовать объектив для получения большего увеличения, чем ему положено по техпаспорту. Например, использовать для этого мех или кольца. Второй термин «подтянуть» значит использовать объектив для меньших увеличений, чем номинальное. «Подтянуть» бывает актуально для объективов, которые предназначены для работы с фиксированным увеличением, например микроскопных.
У каждого объектива есть такие параметры, как разрешение, а также поле (как правило, это круг), которое он покрывает изображением. При «подталкивании» разрешение падает. Количество линий, которые разрешает объектив, отображая на сенсор, становится меньше. Получается, возможность «подталкивания» объектива ограничивается его разрешением. Если разрешение упадет ниже того разрешения, которое способен воспринять сенсор матрицы, то дальнейшее «подталкивание» - использование дополнительных приспособлений для добавки увеличения (насадок, мехов, конвертеров) - абсолютно бессмысленно. Картинка будет увеличиваться в той же степени, что и размазываться. При «подтягивании» объектива ему приходится покрывать большее поле. Поэтому «подтягивание» объектива ограничено его полем. Когда вначале по самым углам, а затем и ближе к центру начнут проявляться искажения и виньетирование, это значит, что предел «подтягивания» достигнут.
Хочу остановиться на том, почему я даю такое развернутое описание различной оптики и приспособлений, вместо однозначной рекомендации, что лучше использовать. В макро нет однозначно универсальных решений. Оптика разных фирм бывает несовместима с камерами других. У многих уже есть фотоаппараты и какой-то набор оптики, и выпадает возможность докупить что-то, и выстроить систему, используя уже имеющееся оборудование.
У всех фотографов разные финансовые возможности, а сфера макросъемки характерна тем, что можно делать фотографии одинаково хорошего качества на разном оборудовании, порой отличающемся по стоимости в 20 раз. Есть признанные “Hi-end” объективы для макросъемки, которые стоят дорого и дают ожидаемый результат. Бывает, что двумя объективами по 100$ за каждый оказывается возможно заменить объектив стоимостью в 1000$. А бывает и так (но редко), что протестировав неизвестный никому редкий объектив за 15$, фотограф-любитель обнаруживает, что тот снимает лучше, чем коммерческий за 400$. Съемка минералов это студийная фотография, поэтому тут нет тех ограничений в выборе оптики, как у любителей съемок живой природы. Минерал никуда не спрыгнет со стола и не убежит. Хочу заметить, что в СССР производили неплохую оптику, и среди советских и российских линз тоже могут быть найдены выгодные сюрпризы.
5.1. Классические современные специализированные макро-объективы (Увеличение до 2х).
Тут все довольно просто. Как правило такие объективы позволяют съемку до с увеличениями до 1х и имеют превосходную резкость. Примеры: Canon 100mm f/2.8 macro, Nikon 40mm f/2.8G AF-S DX Micro NIKKOR, и множество других.
Некоторые объективы снимают макро до 0,5х, но в моем понимании к макро они не очень относятся, хотя производители также пишут на них слово «макро». Скорее это их дополнительная функция, и такого разрешения как объективы 1:1 они не дадут. Например, объектив Tamron AF 70-300mm F/4-5.6 Di LD MACRO 1:2.
Достойный автофокусный макрообъектив 1:1 обычно стоит в диапазоне в 150-600$. С помощью мехов такие объективы можно «подтолкнуть» до 2х-3х, в зависимости от конкретного объектива. О мехах я расскажу далее.
Плюсы:
Как правило, отличная резкость, полное отсутствие искажений и аберраций. Такой объектив - основной инструмент для фотосъемки образцов минералов от 1см и крупнее, вплоть до самых больших.
Удобство для полевой работы - автофокус, цельность конструкции. Не так принципиально для студийной.
Можно снимать не только макро, но и другие жанры (пейзаж, резкий портрет)
5.2. Макрообъектив Canon MP-E 65mm. (Увеличение 1х-5х)
Этот объектив я разбираю отдельным пунктом, потому что аналогов ему нет. Это единственное решение, которое позволяет съемку одним объективом в диапазоне увеличений от 1х до 5х. Этот объектив не имеет автофокусировки (фокусировка только приближением/удалением объектива к/от объекта). Диафрагма управляется с камеры. Объектив имеет оптическое качество от великолепного на 1х-4х до очень хорошего на 5х.
Плюсы:
Это единственное решение типа «всё в одном » для широкого диапазона увеличений 1х-5х
Цельная конструкция идеальна для полевого использования - для фотографов живой природы, например.
Минусы:
Цена. Около 1000$.
Не подходит ни к чему, кроме Canon. Существует переходники для камер с байонетом Sony E, которые позволяют управлять объективом с камеры, но они недешевы, от 100$ за китайскую версию.
Большой диаметр переднего элемента может помешать выстраивать освещение при съемке на 5х. Впрочем, это небольшой минус.
Несмотря на большую цену и в общем очень высокое качество объектива, качество немного скачет от образца к образцу, это касается только увеличения 4.5х - 5х, на остальных качество стабильное. Если вы купили объектив, который на увеличении 5х на диафрагме f/2.8 дает более резкую картинку плоского объекта, чем на f/4 - то можете считать, что вам повезло. Сравнение картинок надо проводить попиксельно в полном разрешении, т.к. разница очень мала. В магазине такое сравнение объективов вряд ли возможно, так что выбрать из нескольких экземпляров будет проблематично.
Заметка: MP-E при использовании в системах с другой оптикой нельзя рассматривать, как объектив с фокусным 65мм. Его фокусное на самом деле переменно, и он представляет собой систему объективов в одном корпусе.
5.3. Меха и макрокольца (увеличение зависит от объектива в связке)
Макрокольца, они же удлинительные кольца. Они вставляются между камерой и объективом с целью прибавить увеличение. Кольца бывают с электронным управлением объективом (с контактами), и обычные. Для съемки «ручными» объективами и для студийной съемки в электронных кольцах особого смысла я не вижу. Поэтому на кольцах я в этой статье останавливаться не буду, но разберу подробнее работу с мехами, которые полностью аналогичны кольцам по принципу работы.
Советские меха ПЗФ, в самом коротком, и в самом длинном состояниях:
Фото 8, 9: Меха в свернутом и развернутом состоянии.
Меха работают так же, как удлинительные кольца, но они длиннее и для использования в домашней съемке гораздо удобнее, так как, изменяя их длину, можно менять увеличение не снимая камеру. Увеличение, которое даёт объектив с мехами зависит от фокусного расстояния используемого объектива. Простой формулы чтобы посчитать увеличениея не нашел. Приведу здесь таблицу зависимости максимального увеличения некоторых советских объективов от используемой длины мехов.
Таблица 2. Зависимость увеличения некоторых советских объективов от удлинения мехов.
Главным минусом мехов, как и колец, является то, что чем сильнее они «подталкивают» объектив в сторону большего увеличения, тем сильнее падает разрешение и увеличиваются аберрации объектива. У каждого объектива есть предел, далее которого его отдалять от сенсора не имеет смысла. Эти параметры зависят от каждого конкретного объектива и выясняются только экспериментально. Также падает светосила системы, и с увеличением уменьшается эффективное отверстие диафрагмы Fe= F*(m+1). Например: объектив с номинальной диафрагмой f/4 имеет смысл «подтолкнуть» до 7х, где Fe станет равна f/32, дальше особого смысла уже нет, так как он «упрётся» в дифракционный предел. Это верно, если этот объектив - высокого разрешения, низкоразрешающие сдадутся ещё на меньших увеличениях.
С помощью мехов можно «подтолкнуть» старые советские объективы до 1х-2х. Если же поставить те же объективы задом наперед, то до 3х-4х.
Особо качественные линзы от фотоувеличителей, а также особо качественные старые специализированные объективы, поставленные задом наперед, можно «подтолкнуть» до 6х-7х.
Ещё есть такой вариант удлинения как «фокусировочный геликоид». Принцип действия - при повороте кольца происходит удлинение трубы. Принцип использования длинного геликоида при макросъемке аналогичен мехам. В длину он, как правило, короче. Системы на такой основе делают фотографы насекомых для работы в поле, для студийного фото минералов особых преимуществ перед мехами я не вижу.
5.4. Телеконвертеры (увеличение зависит от объектива в связке)
Здесь я говорю о классических телеконвертерах, которые вставляются между объективом и камерой. Телеконвертеры-насадки, они же макронасадки, которые надевается на объектив спереди, рассмотрены в следующем пункте. Телеконвертер это по сути то же удлинительное кольцо, только с увеличивающей системой линз внутри. У конвертера есть параметр кратности, например 1.4X или 2X (не путать с увеличением). Телеконвертер увеличивает фокусное расстояние объектива, с которым используется, во столько раз, какова кратность конвертера. Например, объектив с фокусным 200мм с использованием телеконвертера 2X станет объективом с фокусным 400мм. При этом во столько же раз возрастет увеличение, и во столько же раз упадет разрешение. Казалось бы, зачем тогда вообще использовать конвертер, если он размоет картинку во столько же раз, во сколько и увеличит? Смысл есть! Если разрешение объектива выше, чем способен разрешить сенсор камеры (что часто бывает у хорошей оптики), то использование телеконвертера позволит получить большую детализацию изображения, чем без него.
Также нужно учесть, что значение относительного отверстия диафрагмы объектива при использовании конвертера увеличивается пропорционально квадрату кратности конвертера.
5.5. Макронасадки (увеличение зависит от объектива в связке)
Макронасадки, они же диоптрийные насадки, они же «closeup lenses». Это линзы на +Х диоптрий, которые надеваются на объектив спереди, и позволяют фокусироваться с меньшего расстояния и снимать с большим увеличением.
Самые популярные на данный момент - фирма Raynox. Великолепное качество, средняя цена.
Raynox DCR-150 +4.8 диоптрий, фокусное расстояние (ФР) =210мм. Цена 80$
Raynox DCR-250 +8 диоптрий ФР=125мм Цена 80$
Raynox MSN-202 +25 диоптрий (заметка, нет фронтальной резьбы, сложнее одеть еще что-то впереди) Цена 90$
Raynox MSN-505 +32 диоптрии (заметка, нет фронтальной резьбы, сложнее одеть еще что-то впереди). Цена 140$
Посчитать, какое точно результирующее увеличение дадут насадки непросто, так как это зависит от конкретного используемого объектива. Простой универсальной формулы тут нет.
Примеры для классического макрообъектива «Canon 100mm macro f/2.8», номинальное увеличение 1x:
В связке с Raynox MSN-202 увеличение составляет порядка 3х
В связке с Raynox MSN-505 увеличение составляет порядка 5х
Интересен тот факт, что макронасадку можно использовать вместе с Canon MP-E 65mm, впереди объектива. Например, MP-E, выставленный на 5x с насадкой Raynox MSN-202 выдаст результирующее увеличение около 9-10х, правда качество будет неидеальным, так как уже на 5x MP-E подходит к дифракционному пределу.
Скорее всего, макронасадка может дать неплохой эффект и в случае работы с перевернутым объективом.
5.6. Обернутые объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Объективы от фотоувеличителей. (увеличения от 0,5х до 5х)
Совместно с мехами для съемки макро можно использовать недорогие старые советские и зарубежные объективы с ручной фокусировкой и ручным управлением диафрагмой. Выше, в разделе про меха, была приведена таблица увеличений, которые можно получить «подтолкнув» популярные советские объективы с помощью мехов.
Однако ещё лучший результат можно получить, поставив те же объективы на меха задом наперед. Передней линзой к камере, задней к объекту. Старые объективы удобно использовать перевернутыми, так как диафрагма управляется вручную, а не с камеры, и при такой установке не теряется управление ею.
Какие объективы имеет смысл переворачивать? Как правило, это объективы с фокусным расстоянием от 25 до 50 мм. Какие объективы не подходят: скорее всего, не подойдут объективы типа fish-eye (рыбий глаз) и классические 1х макрообъективы. Хотя если и такой объектив уже имеется, попробовать его подключить стоит. Общее правило такое: чем меньше фокусное расстояние объектива, тем большее увеличение получается у него на мехах, и тем большее увеличение будет при оборачивании.
Хороший результат в перевернутом виде показывают старые советские объективы:
Индустар-61 Л/З 50мм F/2.8,
Гелиос 44-М 58мм,
Киносъемочные объективы, например ОКС 1-22-1.
Перевернутые объективы, если «подтолкнуть» их мехами, могут дать очень качественную картинку от 1х до 3х, а может быть что и до 4х и выше.
Прекрасные результаты в перевернутом состоянии показывают линзы некоторые старые линзы от фотоувеличителей.
Например:
El-Nikkor f/2.8N - прекрасное качество до 2х. Но, его родственник El-Nikkor f/4 - плох для макросъемки.
Schneider Kreuznach Componon 35 mm f/4 - прекрасное качество в диапазоне 2х-4х
Schneider Kreuznach Componon 28 mm f/4 - прекрасное качество в диапазоне 3х-5х
Пример макроустановки с обернутым объективом от фотоувеличителя:
Фото 10: Объектив от фотоувеличителя на мехах.
Возможно, существуют какие-либо советские линзы от фотоувеличителей качеством не хуже и с многослойным просветлением.
5.7. Специальные макрообъективы. (увеличения до 7х)
Есть специальные старые макро-объективы, выпущенные известными производителями (Canon, Nikon, Zeiss) и специально предназначенные для использования с мехами. Как правило, такие объективы недешевы, но могут встретиться на барахолках.
Например, Canon macro 35mm f/2.8 Качество картинки должно быть отличное, но об увеличениях мне неизвестно. Могу лишь предположить, что он хорош на 2х-5х.
Также на рынке была легендарная линза JML 21mm f/3.5. Это промышленный объектив, его выпустили в продажу ограниченной серией по цене 12$ за штуку. После того как эту линзу открыли для себя макрофотографы, цена б/у экземпляра сразу выросла до 300$ и выше. Будучи надетой на меха, линза позволяет снимать с хорошим качеством в диапазоне 4х-7х. Однако сейчас эту линзу не достать, потому лучшим и более выгодным вариантом для таких увеличений будет приобретение микроскопного объектива.
Стоят экспериментов и качественные старые линзы для копирования микрофильмов, проекционные объективы, промышленные объективы. Но каждый объектив нужно тестировать отдельно, чтобы выявить насколько он подходит для макро.
5.8. Обернутые зум-объективы а также системы «телеобъектив + короткофокусный объектив».
При использовании обернутого зум-объектива мы получим возможность снимать с переменным увелиением. Есть, в частности, отзывы о неплохих результатах съемки с помощью недорогих «китовых» (входящих в комплект поставки с фотоаппаратом) объективов. С обернутым объективом есть возможность использовать меха и кольца. Некоторые умельцы перепаивают контакты объектива, чтобы сохранить управление диафрагмой в обернутом виде. Другие добавляют между фотоаппаратом и объективом вместо удлинительных колец короткий объектив с удаленными из него стеклами, но работающей диафрагмой. Т.е. из сломанного объектива купленного за 10$ делают себе диафрагму.
Если соединить обернутый короткофокусный объектив с телеобъективом, в нормальной позиции надетым на камеру, мы получим систему для макросъемки. Увеличение системы будет равно отношению фокусного расстояния телеобъектива к фокусному расстоянию обернутого объектива. Например, перевернутый 30мм объектив впереди зум-объектива, выставленного на 300мм, даст увеличение 10х. При этом диафрагмой системы будет являться диафрагма переднего объектива. Если же закрывать диафрагму на заднем телеобъективе, то просто появится виньетирование, без других эффектов.
Обернутый зум-объектив или система телеобъектив-короткофокусный объектив по функционалу будут напоминать объектив Canon MP-E 65mm, т.к. позволят работать с переменными увеличениями. Однако в большинстве таких систем оптическое качество будет похуже, чем у MP-E.
Больше информации о съемках системой перевернутый объектив + телеобъектив можно найти в статье Виктора Кабанова и Дмитрия Константинова: http://art.photo-element.ru/ps/supermacro/supermacro.html
5.9. Микроскопные объективы. (Диапазон 4х-30х для минералов, а вообще и до 200х)
Самое лучшее решение для съемки макро с увеличениями большими, чем 5х - микроскопные объективы. Однако не любой микроскопный объектив подойдет для съемки макро. Каждый микроскопный объектив нужно тестировать отдельно, в особенности, если вы снимаете на полнокадровую камеру (кроп-фактор = 1). Так как микроскопные объективы не предназначены изначально для покрытия большого поля, некоторые из них на полнокадровой матрице могут виньетировать изображение (темные углы) или давать низкое качество вдали от центра кадра. На матрице с кроп-фактором 1,5 и выше большинство микроскопных объективов успешно покрывают всё поле кадра.
Нужно учитывать, что с увеличением падает глубина резкости, и сложность съемки объемных объектов с ростом увеличения растет по экспоненте. Для минералов оправдано применение увеличений до 20х, может быть, в совсем крайнем случае 40х или 50х (правда я фото минералов с такими увеличениями не встречал вообще в мире, максимум фотографировали 20х). С увеличениями выше 50х имеет смысл фотографировать только специальным образом приготовленные плоские препараты под предметным стеклом, либо очень-очень плоские объекты.
Есть два основных типа микроскопных объективов.
1) Первые - объективы, фокусирующие изображение на фиксированном расстоянии. То есть готовое изображение получается на определенном расстоянии от задней линзы объектива. Чаще всего это расстояние равно 160мм или 210мм. Маркировка на объективе в этом случае будет такой: 160/- 210/-
Такие объективы надо использовать с мехами (по аналогии с обернутыми объективами, рассмотренными ранее), раздвинутыми на такое расстояние, чтобы расстояние до задней линзы объектива до сенсора камеры было ровно 160 или 210 мм. Если расстояние будет меньше или больше, то тем самым мы «подтянем» или «подтолкнем» объектив. Но, нужно учитывать, что на нештатной дистанции объектив может ухудшить картинку, возрастут аберрации. Это ухудшение может быть незначительным до определенного предела отклонения от штатной дистанции.
Плюсы:
в этом классе выше шанс найти б-у объективы прекрасного качества за копейки.
не нужно тратиться на тубусную линзу (о ней ниже).
Минусы:
нужны длинные меха
при использовании объектива на увеличении, отличном от номинального, вероятно проявление аберраций.
2) Вторые - объективы, фокусирующие изображение на бесконечность. Выходящий из объектива пучок лучей параллелен, и чтобы получить изображение, их нужно сфокусировать дополнительной линзой. Маркировка на объективе: ∞/-
Для таких объективов нужна переходная фокусировочная линза, так называемая тубусная линза (tube lens). Для большинства таких объективов тубусной линзой может служить любая хорошего качества линза с фокусным расстоянием 200мм. Например, телеобъектив. Выбора тубусной линзы я еще коснусь в статье далее.
Плюсы:
многие лучшие объективы на рынке - в этом классе.
Используя в качестве тубусной линзы автофокусный объектив не меняющий свою длину при фокусировке, можно управлять фокусом с компьютера (если камера поддерживает такое управление), без перемещения фотоаппарата и объекта.
Используя тубусную линзу с фокусным расстоянием меньше или больше номинальных 200мм, можно «подтянуть» или «подтолкнуть» такой объектив без потерь качества, в определенных пределах (т.е. не будет проблем с аберрациями). Предел «подтягивания» - появление виньетирования или искажений по углам, предел «подталкивания» определяется разрешением объектива и разрешающей способностью сенсора камеры. Пока первое выше второго, можно «подталкивать» без потерь качества.
Минусы:
Нужна тубусная линза, она может обойтись дороже, чем меха.
При «подталкивании» вообще любого объектива падает его разрешение, так как при этом ему приходится «натягивать» то же изображение на большую площадь. Но у некоторых из микроскопных объективов собственное разрешение настолько выше, чем то, которое способен воспринять сенсор камеры, что их можно «подталкивать» раза в полтора без каких либо потерь качества.
Использовать микроскопные объективы для увеличений менее 4х чаще всего не получается. Если «подтянуть» 4х объектив до, к примеру, 2х, то он чаще всего начинает виньетировать. Объективы с небольшими номинальными увеличениями, как 2х, иногда виньетируют уже на своём номинальном увеличении.
Рассмотрим маркировку типичного микроскопного объектива.
Фото 11: объектив Nikon CFI Plan Achromat 10x.
Plan - характеристики объектива, см. возможные расшифровки далее.
10x/0.25 - это увеличение и числовая апертура объектива.
∞/- - слева от черты показано расстояние от объектива до сфокусированного изображения. Если тут указана бесконечность - значит это объектив сфокусированный на бесконечность, для фокусировки которого нужна тубусная линза. Если указано фиксированное расстояние, например 160 - значит на таком расстоянии (в мм) от задней линзы объектива должна располагаться матрица фотоаппарата, без промежуточных линз, например, посредством мехов. Справа от черты указана толщина предметного стекла, на работу с которым скорректирован объектив. В нашем случае должна быть 0 или - , т.к. предметное стекло отсутствует.
WD 10.5 - это рабочий отрезок (Working distance).
Увеличение (m, magnification) - во сколько раз изображение на сенсоре будет больше реального физического размера объекта.
Числовая апертура (NA, numerical aperture). Характеристика отверстия объектива, и как следствие, его разрешения. Чем больше, тем выше разрешение и четкость картинки в поле резкости, и тем выше максимальное увеличение, до которого объектив можно «подтолкнуть», но соответственно тем и меньше глубина резкости. Можно перевести это значение в знакомое всем фотографам относительное отверстие диафрагмы F, а также эффективное отверстие диафрагмы Fe. (F и Fe записываются как f/2.8, например). Формула: NA=m/(2*Fe)=m/(2*F*(m+1)). Отсюда эффективное отверстие диафрагмы Fe=m/(2*NA). Посчитаем эффективную диафрагму для данного объектива. Fe=10/(2*0.25)=20. Получается, если мы будем снимать этим объективом с увеличением 10х, то реальное диафрагменное число будет f/20.
Расстояние от объектива до сфокусированного изображения - в нашем фотографическом случае именно на таком расстоянии от матрицы фотоаппарата должен находиться этот объектив, чтобы сформировать на ней изображение, с номинальным увеличением объектива.
Рабочий отрезок - расстояние от передней линзы объектива до снимаемого объекта. Обычно указывается в мм без размерности. Это параметр, на которые стоит обратить максимум внимания. Если рабочий отрезок будет составлять считанные миллиметры, то работать таким объективом с минералами будет очень проблематично. В нашем случае, чем больше рабочий отрезок - тем удобнее, ведь иногда нужно бывает снять включения глубоко в кристалле, или минерал в углублении в породе. Именно от приемлемого рабочего отрезка нужно отталкиваться при выборе микроскопного объектива, ведь для большинства из них, предназначенных для работы с препаратом под предметным стеклом, он составляет меньше 3 мм.
Возможные оптические и технические характеристики объективов:
Plan - формирует плоское изображение по всему полю, т.е. фокальная плоскость у него - это именно плоскость, а не бочка или сферическая поверхность.
Achromat - ахромат, оптика скорректирована чтобы одинаково фокусировать свет разных длин волн (=цветов). Благодаря этому меньше размытие, выше четкость, меньше аберраций.
APO, Apochromat - апохромат, наивысшая степень коррекции. Это ещё лучше, правда, намного дороже, чем ахромат.
Ph, Phase - объектив для наблюдений методом фазового контраста. Он имеет в конструкции кольцо на линзе для фазового контраста. Для фото такой объектив подходит не так хорошо, как обычной, но если такой вдруг достался бесплатно или сильно дешево, стоит снимать и на него. Наличие у него кольца фазового контраста проявится прежде всего в бокэ - блики в размытых областях будут иметь специфическую форму. Это может дать результат хуже, чем у обычного объектива, но обычно в резких областях после стекинга разница практически незаметна глазу.
Здесь приводится сравнение фотографий с обычного и фазово-контрастного объективов:
http://www.photomacrography.net/forum/viewtopic.php?t=6647
UV, IR, NIR, NUV - объективы для работы с ИК и УФ светом. Для наших фотографических целей не подходят.
LWD, ELWD, SLWD, ULWD - (extra/super/ultra- long working distance) означает, что у объектива длинный рабочий отрезок. Именно то, что нам надо. Но, для таких объективов нужно обращать внимание на NA, она может оказаться меньше желаемой.
Oil, Water, Gly, immersion, oi, wi - объективы для использования с иммерсионной жидкостью (масло, вода, другое). Для съемки минералов точно не подойдут, очень маленькие рабочие расстояния и специфика.
Посадочная резьба микроскопных объективов.
Мне пока встречались 3 типа резьбы:
1) RMS (Royal Microscope Society) - самый распространенный тип резьбы. Диметр 0,8 дюйма с шагом резьбы 36 линий на дюйм.
2) M25 - обычный метрический 25 мм, многие современные объективы Nikon имеют этот тип резьбы.
3) M40x0,75 - диаметр 40 мм с шагом резьбы 0,75 мм. Редкий стандарт резьбы для объективов фирмы Mitutoyo.
Ниже приведу примеры микроскопных объективов, идеальных для макросъемки. Все примеры из категории фокусирующих на бесконечность. Понятно, что эти объективы протестированы и описаны фотографами, и потому пользуются популярностью, купить их недорого на барахолке шансов меньше, чем неизвестные.
1) Nikon E Plan CFI 4x/0.10 ∞/- WD30 около 80$ за б/у.
2) Nikon Plan CFI 10x/0.25 ∞/- WD10.5 новый 226$, б/у от 130$.
3) Mitutoyo 10x M Plan Apo ( 0.28 ∞/- WD33.5) б/у около 500$, новый 800$
4) Mitutoyo 20x M Plan Apo (0.42 ∞/- WD20) б/у 800$, новый 2000$
Как видно выше, объективы Mitutoyo отличаются огромными по меркам микроскопных объективов рабочими отрезками, но и очень высокой ценой. По качеству картинки они считаются превосходными, но нужно сказать что Nikon не уступают. На сенсоре с кроп-фактором 1.5 и выше объектив Mitutoyo 10x можно «подтянуть» вплоть до 5х без потерь качества. Если сделать это на полнокадровом сенсоре, появится виньетирование. Также эти объективы Mitutoyo можно «подтолкнуть». Предполагаю что 10x как минимум до 15х, 20х - возможно, до 25х или даже 30х.
Nikon 10x великолепен по качеству картинки и отличается куда более приятной ценой. Nikon 10x можно «подтянуть» до 5х, сохраняя идеальное качество изображения (например, достигнуть этого можно использовав в качестве тубусной линзы объектив с фокусным 100мм вместо номинальных 200мм). В диапазоне 5х-10х он переплюнет по четкости любой макро- или перевернутый объектив, в том числе Canon MP-E 65mm и JML 21 mm f/3.5. Также можно «подтолкнуть» этот объектив как минимум до 15х, на большинстве сенсоров это даст достаточно хорошее качество.
При покупке б/у микроскопных объективов важно не нарваться на сбитый/ударенный экземпляр. Внешне это может никак не проявляться, но починить такой объектив без оптической лаборатории будет невозможно. Такие случаи редки, но случались. В единственном известном мне случае с дорогим объективом, всё кончилось хорошо - покупатель из США вернул товар продавцу из США, и тот ему компенсировал стоимость. Также нужно категорически избегать объективов с поврежденными стеклами, механическими деформациями, налетом на стеклах, нарушенным просветлением, с грязью или грибком внутри.
5.10. Тубусная линза для микроскопных объективов, сфокусированных на бесконечности.
Использовать объектив, сфокусированный на бесконечность, можно использовать только совместно с фокусирующей линзой (объективом). Фокусное расстояние фокусирующей линзы зависит от конкретного объектива, и указано в его подробных технических спецификациях. Для подавляющего большинства моделей это 200 мм, других вариантов мне пока не встречалось.
В качестве тубусной линзы можно использовать:
1) Родную фокусирующую линзу от микроскопа, к которому предназначался объектив. Оптическое качество будет отличным, но на практике этот вариант никто из фотографов не использует, кроме тех, у кого уже есть микроскоп с этой линзой. Можно найти варианты намного дешевле и функциональнее с аналогичным качеством.
2) Обычный фотообъектив с фокусным расстоянием 200 мм или близким к нему. Подойдет и зум-объектив (с переменным фокусным расстоянием). Если фокусное расстояние объектива (Fo) отличается от 200мм, то увеличение изменится следующим образом: m=n*Fo/200, где n - номинальное увеличение объектива. Т.е, снимая микроскопным объективом 10х, на фокусном 200мм мы получим 10х, на фокусном 100мм - 5х, на фокусном 300мм - 15х. То есть, меняя фокусное расстояние тубусной линзы можно, по сути «подтянуть» или «подтолкнуть» надетый микроскопный объектив. Нужно учитывать, что не все зум-объективы могут подойти. Для зум-объектива вероятно, что он подойдет на своем длинном конце, а на меньшем фокусном будет виньетировать.
Фото 12: Объектив Mitutoyo 10x с телеобъективом в роли тубусной линзы.
Я протестировал некоторые объективы в качестве тубусной линзы с объективом Mitutoyo 10x на сенсоре с кроп-фактором 1.6. (На сенсоре с КФ=1 проблем с виньетированием будет больше, так как объективу нужно будет покрыть генерируемым изображением большую площадь.)
Canon 200MM f/2.8 L - превосходное качество картинки, покрывает даже сенсор с КФ=1, никакого виньетирования.
Sigma 70-200мм f/2.8 - на 200 мм качество картинки практически неотличимо. Начиная где-то со 150 или 170 уже начинает виньетировать.
Canon 70-300мм f/4-5.6 (старый, без IS) - заметно, что качество изображения похуже. Виньетирование начинается где-то от 180мм и ниже.
Canon 100mm f/2.8 macro. Отличная картинка с половинным увеличением (5х), виньетирования нет. По качеству картинки комбинация дала результат лучше, чем Canon MP-E 65мм, выставленный на 5х.
По отзывам в интернете:
Canon 70-300мм f/4-5.6 L - качество картинки на 200мм отличное, виньетирование от 170 и ниже.
При выборе зум-объектива для использования с микроскопным объективом главное, чтобы он давал очень хорошее качество картинки именно на 200мм (некоторые объективы дают хорошее на 100, но плохое на 200, некоторые наоборот, ведут себя лучше на длинном конце.)
Но, в низкой ценовой категории я бы очень хотел протестировать ещё два объектива.
Tamron AF 70-300mm f/4.0-5.6 Di VC USD. Судя по описанию характеристик, он должен справляться очень хорошо, и, возможно, будет являться оптимальным выбором по параметрам цена-качество.
Tamron AF 70-300mm f/4.0-5.6 Di LD. Этот объектив настолько дешев, что тоже заслуживает тестирования. Будет здорово, если вдруг его качество в роли тубусной линзы окажется не хуже, чем у предыдущего.
С объективами, используемыми в качестве тубусной линзы, можно сочетать меха или телеконвертеры. И то и другое увеличит фокусное расстояние телеобъектива, с которым используется.
3) В качестве тубусной линзы можно использовать одну из двух вышеописанных диоптрийных макронасадок фирмы RAYNOX: DCR-150 или DCR-250, в соединении с мехами. Удлинение мехов для получения номинального увеличения для DCR-150 составляет 200мм, для DCR-250 125 мм. Оптическое качество отличное на номинальном увеличении, а также не сильно падает при «подтягивании» или «подталкивании».
Фото 13. Объектив Mitutoyo 10x с RAYNOX-250 в роли тубусной линзы.
Заканчивая главу про оптику, хочу отметить, что множество примеров фотографий с конкретной оптикой можно найти в интернете, воспользовавшись поиском по названию оптики. Как в поисковиках, так и на фотохостингах, например, https://www.flickr.com/.