macrofotografia

macrofotografia, ZACHOMIKOWANE#, Doc, FOTO

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Makrofotografia
1.
Podstawy fizyczne makrofotografii
Obiektyw możemy w przybliżeniu potraktować jako soczewkę o określonej ogniskowej f. Jeżeli
na filmie chcemy uzyskać ostry obraz obiektu położonego w odległości y od tej soczewki to
musi być spełnione równanie:
1/x + 1/y = 1/f
gdzie x jest odległością soczewki od filmu. Z kolei skala odwzorowania (czyli stosunek rozmiaru
obrazu na filmie do rozmiaru rzeczywistego obiektu) będzie wynosić S=x/y. Jak łatwo
zauważyć, w przypadku wyostrzenia na nieskończoność odległość soczewki od filmu będzie
równa ogniskowej. W przypadku ostrzenia na przedmiot bliższy musimy tę odległość zwiększyć
o pewien dodatkowy wyciąg d. Zatem x=f+d i nasze równanie przyjmuje postać:
1/(f+d) + 1/y = 1/f
Po wymnożeniu obu stron przez f+d otrzymujemy:
1+ (f+d)/y = (f+d)/f
Z kolei (f+d)/y to nic innego jak x/y czyli nasza skala odwzorowania S. Zatem:
1+S = (f+d)/f, czyli:
S = (f+d)/f-1 i po dalszych przekształceniach:
S=d/f
Zatem chcąc uzyskać odpowiednią skalę odwzorowania musimy odsunąć soczewkę od
położenia odpowiadającego wyostrzeniu na nieskończoność o stosowną odległość d. Obiektyw
'sam z siebie' umożliwia odsunięcie na pewną odległość podczas ostrzenia na odległości
mniejsze niż nieskończoność. Dotyczy to obiektywów o 'klasycznym' sposobie ostrzenia,
obiektywy z wewnętrznym ostrzeniem (tzw. internal focusing) zamiast wprowadzania
dodatkowego wyciągu zmieniają swoją ogniskową. Dla uproszczenia w dalszych rozważaniach
założymy, ze nasz obiektyw ostrzy w sposób klasyczny. Możemy dodatkowy wyciąg
wprowadzany przez obiektyw wyznaczyć z równania:
1/(f+d) + 1/y = 1/f
Przekształcając je uzyskujemy:
1/(f+d) = 1/f - 1/y
f+d = 1/(1/f - 1/y)
d = 1/(1/f - 1/y) – f
Jeśli np. obiektyw o ogniskowej 50mm ma minimalną odległość ostrzenia 35cm (czyli 350mm),
to mamy:
d = 1/(1/50mm - 1/350mm) - 50mm = 8.333mm
WyciÄ…g taki zapewni nam skalÄ™ odwzorowania:
S = d/f = 8.333mm/50mm = 0.167
Jak widać, jest to dość umiarkowana skala odwzorowania i do makro temu jeszcze daleko.
Zastanówmy się teraz, jak ją zwiększyć.
Ponieważ S=d/f, możemy S zwiększyć na dwa sposoby - albo zwiększając d, albo zmniejszając
f. Zwiększenie d uzyskujemy wstawiając miedzy obiektyw a aparat dodatkowe pierścienie lub
mieszek, zaś zmniejszenie f uzyskujemy dokręcając do obiektywu dodatkowe soczewki
nasadkowe.
2.
Pierścienie pośrednie i mieszki.
Skoncentrujmy się najpierw na zwiększaniu skali odwzorowania przez dodatkowy wyciąg.
Wielkość wyciągu, który zapewni nam odpowiednią skalę odwzorowania możemy wyznaczyć w
następujący sposób:
S = d/f zatem d=Sf
Jak łatwo zauważyć, aby uzyskać skalę odwzorowania 1:1 musimy uzyskać wyciąg d równy
ogniskowej obiektywu. Oczywiście wyciąg ten jest sumą wyciągu zapewnianego przez sam
obiektyw i grubości dodatkowych pierścieni wstawionych miedzy aparat i obiektyw (lub
oczywiście mieszka - z punktu widzenia naszych rozważań mieszek to po prostu pierścień o
regulowanej długości). W literaturze fotograficznej na ogół nie uwzględnia się wyciągu
zapewnianego przez sam obiektyw, milcząco zakładając, ze jego pierścień ustawiania ostrości
będzie cały czas nastawiony na nieskończoność. W praktyce, jeśli wyliczyliśmy długość
wyciągu zapewnionego przez sam obiektyw, możemy o tę wartość zmniejszyć wymaganą
grubość pierścieni.
Wiemy już zatem, jak wyliczyć wymaganą grubość pierścieni. Pozostaje problem, jak to wpłynie
na jasność obiektywu. Otóż jasność jest określana katalogowo jako stosunek efektywnej
średnicy soczewki obiektywu do ogniskowej. Jasność określona w ten sposób sprawdza się,
dopóki skale odwzorowania są niewielkie. W rzeczywistości jasność obiektywu jest to stosunek
średnicy soczewki obiektywu do odległości między soczewka a filmem. Zwróćmy uwagę, ze dla
obiektywu wyostrzonego na nieskończoność jasność rzeczywista jest dokładnie równa jasności
katalogowej, im większy jest dodatkowy wyciąg tym większa jest rozbieżność. Jeśli określimy
jasność katalogowa jako J, zaś jasność rzeczywista jako Jr, to dla obiektywu o średnicy
soczewki a będzie obowiązywała zależność:
J/Jr = (a/f)/(a/(f+d)), czyli:
Jr=J(a/(f+d))/(a/f)
Jr=Jf/(f+d)
Ponieważ liczba przysłony F jest odwrotnością jasności, mamy:
Fr=F(f+d)/f
Jak widać straty jasności są przy tej metodzie znaczne - dla skali odwzorowania 1:1 d=f i liczba
przysłony wzrasta dwukrotnie.
3.
Soczewki nasadkowe
Pierścienie i mieszki pozwalają zwiększyć skale poprzez zwiększenie wyciągu. Można tez
zwiększyć skalę odwzorowania poprzez zmniejszenie ogniskowej. Realizujemy to poprzez
dokręcenie z przodu obiektywu odpowiednich soczewek nasadkowych. Na ogół dla soczewek
takich producenci nie podają ich ogniskowej, zamiast niej podają tzw. zdolność skupiającą
(często też potocznie zwaną mocą optyczną soczewki) wyrażoną w dioptriach. Ta zdolność
skupiająca to po prostu odwrotność ogniskowej soczewki wyrażonej w metrach, zatem
soczewka o zdolności skupiającej +1dioptria ma ogniskową 1m, zaś +4dioptrie - ogniskową
25cm. Analogiczna zdolność skupiającą możemy wyznaczyć dla obiektywu, np. obiektyw o
ogniskowej 50mm ma zdolność skupiającą +20dioptrii. Soczewki rozpraszające mające ujemną
zdolność skupiającą nie są stosowane w makrofotografii, zatem dalej się nimi zajmować nie
będziemy. Jeżeli przykręcimy do obiektywu o ogniskowej f1 soczewkę nasadkową o ogniskowej
f2 to ogniskową f takiego zestawu możemy wyliczyć ze wzoru:
f=(f1*f2)/(f1+f2)
Jeśli przeliczymy ogniskowe f1 i f2 na zdolności skupiające D1 i D2, wzór będzie jeszcze
prostszy:
D=D1+D2
Jeśli będziemy chcieli ogniskowa otrzymana z powyższego wzoru podstawić do wzoru na skalę
odwzorowania, musimy zdać sobie sprawę, że we wzorze tym pod pojęciem wyciągu
rozumiemy różnicę miedzy rzeczywistym oddaleniem obiektywu od płaszczyzny filmu a
ogniskową. W związku z tym, jeśli dla obiektywu o ogniskowej f1 i wyciągu d skala
odwzorowania S1 wyrażała się wzorem:
S1 = d/f1
to po dołożeniu soczewki nasadkowej o ogniskowej f2 zamiast f1 będziemy podstawiać:
(f1*f2)/(f1+f2), zaÅ› zamiast d: d+f1-(f1*f2)/(f1+f2)
Zatem nasza skala odwzorowania wyniesie:
S=((f1*f2)/(f1+f2)+d+f1-(f1*f2)/(f1+f2))/((f1*f2)/(f1+f2))-1
S=(d+f1-(f1*f2)/(f1+f2))/(f1*f2)/(f1+f2)
Po przekształceniach otrzymujemy:
S=(f1+d)/((f1*f2)/(f1+f2))-1
lub w innej postaci
S=(f1+d)(f1+f2)/(f1*f2)-1
Wzory te są słuszne przy założeniu, ze grubość zespołu soczewek obiektywu i odległość
pomiędzy obiektywem a dokręconą soczewką nasadkową są pomijalnie małe w porównaniu z
ogniskową. W praktyce niezbyt często jest to spełnione i skala odwzorowania wyznaczona z
powyższych wzorów rożni się nieco od rzeczywistej. W praktyce często wykorzystujemy fakt, ze
przy nastawieniu ostrości na nieskończoność odległość przedmiotową (czyli obiektu od środka
optycznego obiektywu) w cm możemy wyznaczyć dzieląc 100 przez zdolność skupiającą
soczewki nasadkowej. Przy takim nastawieniu odległość obrazowa (czyli pomiędzy środkiem
optycznym obiektywu a filmem) jest równa ogniskowej, zaś skalę odwzorowania wyliczymy jako
stosunek odległości obrazowej do przedmiotowej. Dla przykładu, dla obiektywu o ogniskowej
200mm z soczewkÄ… nasadkowÄ… +2 dioptrie mamy:
Odległość przedmiotowa y=100cm/2=50cm
Odległość obrazowa x=20cm
Skala odwzorowania S=x/y=0.4
Jeśli soczewka nasadkowa ma nie mniejszą średnicę niż przednia soczewka obiektywu, to
praktycznie nie wpływa na jasność obrazu. Jak pamiętamy jasność to stosunek średnicy
soczewki obiektywu do odległości miedzy soczewką obiektywu a filmem, a dokręcenie soczewki
nasadkowej nie wpływa na żaden z tych parametrów. Gdyby rozważać temat dokładniej,
należało by zamiast odległości miedzy soczewką obiektywu a filmem mówić o odległości miedzy
środkiem optycznym obiektywu a filmem, a na ten parametr dokręcenie soczewki ma pewien
wpływ. Ponadto dołożenie dodatkowego elementu optycznego powoduje zawsze straty światła
wskutek odbić od powierzchni szkła oraz tłumienia światła w szkle. Wpływ tych wszystkich
rozbieżności jest jednak znacznie mniejszy niż tolerancje materiałów fotograficznych na błędna
ekspozycje, zatem w praktyce przyjmuje się, ze dokręcenie soczewki nasadkowej nie wpływa
na jasność obiektywu.
4.
Pierścienie odwrotnego mocowania.
Kolejną metodą uzyskania większej skali odwzorowania jest zastosowanie tzw. pierścienia
odwrotnego mocowania obiektywu. Za jego pomocą montuje się obiektyw 'tyłem do przodu',
czyli gwintem do filtra w stronę aparatu. Wykorzystuje się przy tym fakt, ze środek optyczny
obiektywu leży dla typowych obiektywów o ogniskowej ok. 50mm bliżej bagnetu niż gwintu do
filtra, w związku z czym odwrócenie obiektywu powoduje pewne odsunięcie tego środka od
płaszczyzny filmu. Dodatkowo sam pierścień odwrotnego mocowania ma też pewną grubość i
działa jak mały pierścień pośredni. Określenie skali odwzorowania w takim przypadku wymaga
znajomości wymiarów obiektywu - znając je i odległość miedzy płaszczyzną bagnetu a filmem
można wyznaczyć położenie środka optycznego wewnątrz obiektywu a następnie wyliczyć, o ile
odsunie się on od płaszczyzny filmu po odwrotnym zamocowaniu obiektywu. W tym miejscu
uwaga - metoda ta sprawdza się dobrze dla obiektywów o stosunkowo krótkich ogniskowych.
Obiektywy długoogniskowe są często w celu zmniejszenia wymiarów konstruowane tak, ze
środek optyczny jest w pobliżu przedniej soczewki, a nawet czasami przed nią. W takim
przypadku odwrotne zamocowanie nie zwiększy skali odwzorowania - może ja zmniejszyć, a w
pewnych przypadkach nawet uniemożliwić uzyskanie ostrego obrazu.
W przypadku obiektywów szerokokątnych można uzyskać w ten sposób duże skale
odwzorowania przy dość rozsądnej odległości ostrzenia - punkt ostrości jest zawsze oddalony
od płaszczyzny bagnetu obiektywu (która przy odwrotnym mocowaniu jest z przodu) o co
najmniej odległość równa odległości między płaszczyznami mocowania bagnetu i filmu w
korpusie aparatu.
5.
Telekonwertery.
Jeszcze jedną metodą jest zastosowanie telekonwertera. Zazwyczaj mówi się, ze telekonwerter
2x wydłuża 2x ogniskową, kosztem zmniejszenia jasności o dwie działki przysłony przy
niezmienionej minimalnej odległości ostrzenia. Można wykazać, ze z tym podwojeniem
ogniskowej to nie jest do końca prawda. Załóżmy, ze nasz obiektyw zapewnia wyciąg równy
ogniskowej. Wówczas przy maksymalnym wyciągu mamy skalę odwzorowania S=d/f=1 i
odległość obrazową x=f+d=2f Ponieważ skala odwzorowania jest równa stosunkowi odległości
obrazowej x do przedmiotowej y, łatwo zauważyć, ze w takim przypadku odległość
przedmiotowa (czyli minimalna odległość ostrzenia naszego obiektywu) musi być równa
odległości obrazowej, czyli y=2f. Gdyby telekonwerter podwajał ogniskową bez zmiany
odległości ostrzenia, po założeniu konwertera do podstawowego równania soczewki 1/x + 1/y =
1/f musielibyśmy podstawić wartości y=2f (bo się nie zmieniło) i zamiast f podstawić 2f (bo
ogniskowa się podwoiła) Równanie nasze przyjęło by postać: 1/x + 1/2f = 1/2f
Jak łatwo zauważyć, może ono być spełnione tylko dla nieskończonej wartości x i wówczas
skala odwzorowania S=x/y wychodzi tez nieskończona. Jak zatem widać, założenie podwajania
ogniskowej prowadzi do niedorzecznych rezultatów. W rzeczywistości telekonwerter powiększa
obraz w stosunku równym krotności telekonwertera (czyli rozważany przez nas powiększy 2x)
bez zmiany odległości ostrzenia. Dla dużych odległości ostrzenia daje to taki sam efekt, jak
zwielokrotnienie ogniskowej. Zatem zastosowanie telekonwertera umożliwia uzyskanie skali
odwzorowania tyle razy większej, ile wynosi krotność telekonwertera.
6.
Obiektywy makro i obiektywy zmienno ogniskowe z funkcja makro
Niektóre obiektywy umożliwiają uzyskanie dużych skal odwzorowania bez żadnych
dodatkowych środków. Można tu wyróżnić dwie grupy - obiektywy makro i obiektywy
zmiennoogniskowe z funkcjÄ… makro. Obiektywy makro sÄ… optymalizowane pod kÄ…tem uzyskania
najlepszych właściwości optycznych przy minimalnych odległościach ostrzenia. Zazwyczaj
umożliwiają uzyskanie skali odwzorowania od 1:2 lub 1:1. Przy tych dających 1:2 często
dołączana jest dedykowana soczewka nasadkowa umożliwiająca uzyskanie skali 1:1.
Soczewka taka jest zoptymalizowana dla danego obiektywu i jedynie w niewielkim stopniu psuje
jego korekcje optyczną. Obiektywy makro są często używane do reprodukcji i zazwyczaj są
projektowane tak, że powierzchnia ostrzenia (czyli powierzchnia, na której leżą punkty tworzące
ostry obraz na filmie) jest płaska (dla zwykłych obiektywów powierzchnia ta jest zazwyczaj
wycinkiem sfery). Konstrukcja taka umożliwia uzyskanie ostrego obrazu całej reprodukowanej
płaszczyzny przy pełnej jasności obiektywu. Obiektywy makro umożliwiają na ogół ustawienie
ostrości w pełnym zakresie aż do nieskończoności (raz tylko zdarzyło mi się widzieć nietypowy
obiektyw, którego maksymalna odległość ostrzenia wynosiła kilkadziesiąt cm - był to raczej
osobliwy wyjątek potwierdzający regułę). Można je również wykorzystywać jako bardzo dobre
obiektywy do innych celów, niż makrofotografia - ich parametry optyczne również przy
nieskończoności są zazwyczaj bardzo dobre. Obiektywy zmiennoogniskowe z funkcją makro są
zazwyczaj tanimi obiektywami amatorskimi, nie zapewniającymi zbyt dużych skal odwzorowania
- najczęściej 1:4 lub 1:5, czasami ok. 1:2.5, sporadycznie 1:2. Ich parametry optyczne z reguły
bardzo ustępują obiektywom makro, tym niemniej jeśli uzyskiwana skala odwzorowania jest
wystarczająca, a planowany format odbitki umiarkowany, mogą stanowić niezłe rozwiązanie.
7.
Praktyczne porównanie soczewek i pierścieni
Jeśli mamy obiektyw z funkcja makro i osiągana skala odwzorowania nas zadowala, może się
okazać, że możemy rozpocząć przygodę z makro bez jakichkolwiek inwestycji. W przeciwnym
wypadku musimy zastanowić się nad wyborem sprzętu. Najtańszą metoda jest zwykle zakup
soczewek nasadkowych. Ceny takich soczewek zaczynają się już od ok. 20 złotych. Oczywiście
za takie pieniądze kupimy jedynie najtańsze soczewki z byłego ZSRR, ale i takie już często
mogą wystarczyć. Cena soczewek rośnie niestety wraz ze średnicą gwintu. Również klasa
soczewek ma swoja cenÄ™ - przy planowaniu zakupu achromatycznych soczewek takich firm, jak
Nikon czy Canon należy liczyć się z kosztami rzędu 100zl/szt i więcej.
Wadą soczewek nasadkowych jest to, że niestety soczewka stanowi dodatkowy element
optyczny psujący korekcję obiektywu. Często spotyka się rady, ze tylko achromatyczne, lub
tylko z obiektywem stałoogniskowym, gdyż z zoomem jakość będzie fatalna. Z moich
doświadczeń wynika, ze nie zawsze jest tak źle. Soczewki nasadkowe powodują pogorszenie
ostrości rysowania szczególnie przy malej liczbie przysłony i głównie przy brzegach obrazu. To,
na ile to nam przeszkadza zależy od planowanego formatu odbitek, oraz tego, co i jak
fotografujemy. Jeśli chcemy wykonać reprodukcję, zazwyczaj ważna jest dla nas ostrość na
całej powierzchni kadru i wtedy soczewki nasadkowe mogą się nie sprawdzić. W przypadku
makrofotografii obiektów przestrzennych (kwiaty, owady itp.) zazwyczaj krytyczna jest jedynie
ostrość w pobliżu środka kadru - głębia ostrości przy makrofotografii jest zazwyczaj bardzo mała
- często zaledwie ułamek mm - i zwykle nie ma możliwości, aby cały fotografowany obiekt się w
niej zmieścił. W takich przypadkach najczęściej obraz komponujemy tak, ze to, co ma być ostre
wypada w pobliżu środka kadru. Ponadto ze względu na głębię ostrości stosujemy wtedy duże
liczby przysłony - ja np. praktycznie nie robię makro przy liczbie przysłony mniejszej, niż 11 (a
najczęściej jest to 16 lub 22). Przy takim przymknięciu obiektywu wpływ dodatkowej soczewki
na ostrość jest znacznie mniejszy. Osobiście najczęściej stosuje soczewki nasadkowe +2 i +3
dioptrie z zoomem 80-200f4.7-5.6 i do formatu 15x21cm uważam efekt za zupełnie przyzwoity.
Miałem tez +6 dioptrii, ale tu już są pewne ograniczenia - przy ogniskowych gdzieś tak do
130mm efekt był przyzwoity, przy dalszym wydłużaniu ogniskowej następował gwałtowny
spadek ostrości rysowania. Zakładałem tez na obiektyw 2 szt. soczewek po 2 dioptrie i odbitki
(wprawdzie w formacie 10x13cm, większych z negatywów uzyskanych w ten sposób nie
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

mement.xlx.pl