Виктор КАБАНОВ,
Дмитрий КОНСТАНТИНОВ
Андрей АБРАМОВ (дополнения)

Среди многих жанров фотографии особое место занимает фотосъёмка мелких объектов крупным планом. Обычно она называется макрофотографией. Ценность и полезность макросъёмки даже для рядового любителя бесспорна. Вы открываете дверь в мир новых и часто неожиданных сюжетов, будь то фотосъемка кристаллов, портрет экзотического жука или микропейзаж.

Энциклопедический словарь так объясняет термин "макросъемка" – фото- или киносъемка средних или мелких объектов или их деталей, структуры обычно в масштабах от 1:10 до 15:1. При этом масштабом называют отношение размера изображения на пленке к истинному размеру объекта. Например, если размер объекта 10см, а размер его изображения на пленке 2см, то масштаб равен 1:5. При размере изображения 2 см и размере объекта 0,5см масштаб будет равен 4:1.

Фотосъемка мелких объектов в масштабах 1:10 – 1:4 осваивается просто. Многие современные объективы позволяют без дополнительных приспособлений фотографировать в этих масштабах. Фотосъемка в масштабах 1:4 – 1:2 уже требует применения дополнительных приспособлений, таких как удлинительные кольца или насадочные линзы. При относительной дешевизне эти приспособления позволяют получить вполне приемлемое для фотолюбителя качество. Дальнейшее же увеличение масштаба сопряжено с рядом трудностей. Чтобы получить качественный снимок в масштабе до 1:1 нужно потратить не мало средств на приобретение настоящего профессионального макрообъектива. Дальнейшее увеличение масштаба фотосъемки дается с еще большими усилиями. Можно приобрести пять удлинительных колец и добраться до масштаба 2:1, но... пять колец в сумме стоят уже как приличный объектив, да и качество снимков при таком удлинении заметно страдает из-за неустранимой никакими средствами дифракции. К тому же конструкция из кучи колец и объектива становится очень громоздкой.

Если использовать 100мм макро-объектив, то для получения масштаба 2х потребуется удлинение 200мм, а при масштабе 3х удлинение составит 300мм. К тому же при удлинении сильно падает светосила. Если использовать объектив с максимальной диафрагмой f/2.8 и довести масштаб съемки удлинительными кольцами или мехом до 3х, то наводить на резкость придется при диафрагме f/11. Говоря простым языком, строить композицию и наводиться на резкость придется в условии глубоких сумерек что, конечно же, не лучшим образом скажется на качестве вашей работы. О предварительном просмотре глубины резкости в этом случае вообще не может идти и речи.

Насадочные линзы не снижают реальную светосилу объектива, но (особенно при больших увеличениях) ухудшают качество еще сильнее. К тому же увеличение, которое можно получить при помощи насадочной линзы, ограничено, особенно если есть желание получить качественный снимок. Увеличение в этом случае равно произведению оптической силы насадочной линзы (в диоптриях) на фокусное расстояние объектива в метрах. Так для получения масштаба 2х с объективом 100мм необходима линза 20 диоптрий (нам не известны подобные качественные многоэлементные насадочные линзы).

Существует еще один способ получения масштаба съемки более 1:1. Можно “перевернуть” объектив передней линзой к пленке, а ту линзу, которая обычно обращена к пленке, направить на объект. Подобный метод позволяет получать качественные снимки в масштабах 1:1 – 1:4. К сожалению не все современные фотосистемы позволяют сделать это. Да и стоимость оборачивающих приспособлений для современных фотокамер очень высока.

К счастью, возможно достичь необходимого увеличения с помощью обычных фотообъективов. Если вместо насадочной линзы на длиннофокусный объектив надеть другой объектив, то масштаб съемки получится равным отношению фокусных расстояний объективов. Качество в этом случае сильно не страдает.

Установим на камеру объектив с фокусным расстоянием больше нормального (будем называть его основным объективом). Возьмем объектив с меньшим фокусным расстоянием (его назовем дополнительным). “Перевернем” дополнительный так, чтобы передние линзы двух объективов смотрели друг на друга, полностью откроем его диафрагму и закрепим в этом положении. Вот мы и получили высококачественную “насадочную линзу” с большой оптической силой. Напомним, что оптическая сила дополнительного объектива равна 1000мм, деленным на его фокусное расстояние. Другими словами оптическая сила объектива с фокусным расстоянием 50мм равна +20 диоптриям!

Как мы уже упоминали, увеличение, даваемое такой конструкцией, равно отношению фокусного расстояния основного объектива к фокусному расстоянию дополнительного. Соединив объектив 200мм (основной) с объективом 50мм (дополнительный) получим масштаб 4х! [Прим. ХЭ: масштаб увеличится ещё больше при использовании этой конструкции с цифровой зеркальной камерой с неполноразмерной матрицей].

Вы когда-нибудь смотрели в видоискатель при подобных увеличениях? Глубина резкости столь мала, что даже найти объект без привычки трудно, не говоря уже о точной наводке на резкость. Малейшие движения объекта или вибрации в системе полностью разрушают изображение. По этой причине приспособление для состыковки объективов следует подобрать достаточно жесткое.

Некоторые фирмы выпускают специальные переходники, но проще и дешевле изготовить их самостоятельно. Подберите два светофильтра - один для основного объектива и один для вспомогательного. Стекла из них придется вынуть, так что это могут быть самые дешевые и даже испорченные светофильтры. Единственное требование - хорошее состояние резьбы оправы светофильтра. Склейте их эпоксидной смолой, так, чтобы получившийся переходник мог соединить оба объектива передними линзами друг к другу. Обратите внимание на светонепроницаемость конструкции и параллельность оптических осей объективов.

Но прежде, чем заниматься изготовлением или подбором переходника, нужно выбрать подходящую пару объективов. Естественно, ни один производитель не выпускает объективов, специально рассчитанных на подобное применение, но практика показала, что найти достойную пару можно из объективов любой известной торговой марки. Попробуйте различные варианты из доступного вам набора объективов.

Вот несколько советов, которые, как мы надеемся, помогут сделать правильный выбор:

• В качестве основного объектива попробуйте не светосильный телеобъектив. Есть ощущение, что объектив с фокусным расстоянием около 200мм лучше всего подходит для этих целей.

• В качестве дополнительного объектива подберите самый светосильный из тех, которые обеспечат требуемое увеличение. Недостаток светосилы дополнительного объектива приведет к виньетированию изображения.

• Не используйте тяжелые объективы в качестве дополнительного. Это создаст значительную нагрузку на переходное кольцо, основной объектив и крепление объектива к камере.

• Ни какие два зумобъектива не работают в подобной паре. Некоторые длиннофокусные зумы можно использовать в качестве основного объектива, но нам не удалось найти ни одного зума, подходящего в качестве дополнительного.

• Два макро объектива обычно плохо стыкуются.

• Фокусировочное приспособление дополнительного объектива в нашем случае не играет никакой роли. Оно может отсутствовать (например если это объектив от фотоувеличителя) или быть неисправным.

• При подборе пары всегда держите диафрагму дополнительного объектива полностью открытой.

• Учтите, что дистанция фокусировки такой системы равна рабочему отрезку дополнительного объектива.

Не пытайтесь сразу добиться увеличений больше чем 4х. Глубина резкости при таком увеличении очень мала и "поймать" в нее объект достаточно сложно. Для съемки через два объектива подойдет любая камера. Единственное обязательное требование - совместимость основного объектива с камерой. Естественно, что использование камеры с TTL экспонометром предпочтительней. Особенно заметны преимущества камер управляющих энергией вспышки. Дело в том, что рассчитать реальную светосилу оптической системы из двух объективов проблематично, а внешний экспонометр или флашметр использовать крайне неудобно. Если же Ваша камера не имеет TTL экспонометра, то для определения реальной светосилы без нескольких пробных пленок не обойтись.

Представленные в статье снимки были сделаны камерой Canon EOS 50 с применением в качестве основного объектива EF 100-300/4.5-5.6 и объектива 50/1.8 от давно неработоспособного фотоаппарата “Алмаз”. Такая конструкция по расчетам позволяет получить масштаб съемки от 2х до 6х. На изготовление соединяющего их кольца пошли отслужившие свое защитные светофильтры от этих объективов. После удаления стекол оправы фильтров были склеены.

Съемка в масштабе от 2х до 6х - совсем не простое занятие. В статьях и книгах, посвященных съемке в масштабе большем, чем 1:1 указывают на весьма малую глубину резкости. Но еще лучше микроскопическая глубина резкости видна в видоискатель. Ни один наш знакомый фотограф не смог с первого раза не то чтобы самостоятельно навестись на резкость, а даже поймать в поле зрения неподвижный объект. Первое впечатление - резкости нет нигде!

Если вы не хотите попусту тратить нервы и время - приобретите профессиональный тяжелый штатив, профессиональную не шаровую головку и специальные рельсы для наводки на резкость. Рельсы представляют собой приспособление, которое располагается между штативом и камерой и позволяет перемещать камеру по направлению к объекту или от него, а так же в перпендикулярном направлении. Дело в том, что наводка на резкость при таких масштабах совершенно не похожа на наводку при обычной съемке. Сначала изменением фокусного расстояния основного объектива (в случае использования объектива с переменным фокусным расстоянием) устанавливается требуемый масштаб, а затем перемещением камеры “ловится” расстояние на котором объект попадает в зону резкости. Обычное кольцо наводки на резкость в этих условиях практически не работает.

Зумобъективам (особенно недорогим), свойственны незначительные люфты. Десятые доли миллиметра практически не сказываются при съемке в обычных для этого объектива условиях, но в нашем случае глубина резкости меньше чем люфт. Легкое прикосновение к объективу - и объект “пропал” из поля зрения. Следующая неожиданность - “плавающий” пол. Паркет, доски и тем более ковровые покрытия не являются достаточно устойчивым основанием для установки штатива с конструкцией из двух объективов. Для того что бы "растрясти" картинку достаточно переступить "с ноги на ногу". Занятие макрофотографией с такими увеличениями в центре города, где под землей проходят линии метрополитена, а по соседней дороге ездят грузовики и трамваи, осложняется наличием постоянных и неконтролируемых вибраций.

Следующая трудность - небольшое расстояние между задней линзой перевернутого объектива (она становится передней линзой всей оптической системы) и объектом съемки. Это расстояние приблизительно равно рабочему отрезку камеры, с которой объектив снят, в нашем случае приблизительно 40-50мм. В этой ситуации легко поцарапать линзу об объект или окружающие его детали при попытке поймать сюжет в видоискатель. При фотографировании живых объектов приходится следить, за тем, чтобы они не перебрались на линзу и “не наследили” на ней. Нельзя забывать и о том, что передняя линза никак не защищена от засветки. Установить источник заполняющего света со стороны объектива невозможно. Либо на объект падает тень объектива, либо осветитель слишком велик и не помещается между сюжетом и объективом. Рисующий источник постоянно норовит осветить линзу и испортить изображение.

Проблемы фотосъемки с большими увеличениями на этом не заканчиваются. Возможно, вы замечали, что большинство насекомых значительное время тратят на умывание и приведение в порядок своих покровов. Если и замечали, то скорее всего не придавали этому значения. На самом деле у такого поведения есть причины. Уже после первых опытов занятия макрофотографией с большими увеличениями приходит понимание того, что весь микромир погряз в пыли и грязище. Нежные лепестки цветов при ближайшем рассмотрении оказываются покрытыми принесенным ветром мусором и использовались как отхожее место всякими невоспитанными пчелками, на чудесных кристаллах отпечатки пальцев, насекомые обляпаны пыльцой или частичками почвы, а в свисающей с травинки сверкающей дождевой капле присутствует какой-то странный осадок.

Еще одна неприятность связанна с малой глубиной резкости. Резкости по всему полю можно добиться только при съемке плоского объекта, например, крыла бабочки (хотя снимать это с большими увеличениями не рекомендуется, вблизи это совсем не так красиво, как издалека). Сколь-нибудь протяженный объект, например голова мухи, никак не помещается в глубину резкости. В некоторых случаях изменение ракурса позволяет создать интересную композицию при вполне приемлемой резкости деталей, но это требует довольно серьезной и кропотливой работы.

Совершенство оптической системы хотя и не главная, но крайне важная составляющая макрофотографии. Объект, свет и фон должны быть отчетливо видимы в видоискатель камеры. Без этого невозможна творческая работа над снимком. Описанная в данной статье система позволяет достаточно хорошо видеть то, что вы фотографируете, не только на открытой диафрагме, но (с применением моделирующих галогеновых осветителей) и в режиме просмотра глубины резкости. При необходимости из двух маленьких галогеновых ламп на подвижных кронштейнах и двух синхронизированных TTL вспышек снабженных отражающими экранами создается настольная фотостудия. Работа над композицией ведется с галогеновыми лампами, а перед съемкой на место ламп устанавливаются вспышки.

Вот собственно и все, что мы хотели сказать по поводу технической стороны фотосъемки с использованием двух объективов.

1999 © Виктор Кабанов, Дмитрий Константинов, фотографии авторов
Статья опубликована в журнале Фототехника & Видеокамеры (Потребитель) №3/2000г.

Дополнительная информация от Андрея Абрамова:

Исследование свойств составных объективов, используемых для макросъемки

Исследуемые объективы:

TAMRON 70-300/4-5.6 Диаметр фильтра - 58мм, диаметр передней линзы – 52мм.

SIGMA 28-70/2.8 ЕХ Диаметр фильтра - 77мм, диаметр передней линзы – 56мм.

CANON 20/2.8 Диаметр фильтра - 72мм, диаметр передней линзы – 46мм.

В качестве камеры используется CANON EOS-3. Объективы соединяются при помощи переходников и держателя фильтров Cokine.

Эксперимент 1:

На камеру устанавливается объектив TAMRON (основной). В качестве обернутого объектива используется SIGMA. Соотношение диаметров передних линз – 52/56. Оба объектива сфокусированы на бесконечность.

На основном объективе устанавливается фокусное расстояние 300мм. На обернутом объективе устанавливается фокусное расстояние 70 мм. Картинка в видоискателе без виньетирования и затемнений. Увеличение примерно х4.5. Глубина резкости приблизительно 1 мм.

При изменении фокусного расстояния обернутого объектива с 70мм до 28 мм масштаб увеличения изменяется до примерно х12. В видоискателе видно два 1мм деления линейки на которую осуществляется фокусировка по вертикали. При этом наблюдается значительное затемнение всей площади кадра. Затемнение равномерное без виньетирования. Глубина резкости приблизительно 0.3мм.

В данном случае общее затемнение обусловлено изменением угла прохождения лучей на выходе обернутого объектива. При большем фокусном расстоянии обернутого объектива большая часть лучей попадала на переднюю линзу основного объектива и светосила оптической системы была выше. При уменьшении фокусного расстояния обернутого объектива световой поток на его выходе имел форму более тупого телесного угла. Лишь часть светового потока попадала на переднюю линзу основного объектива. Светосила системы падала.

Рисунки поясняют выше сказанное.

Эксперимент 2:

На камеру устанавливается объектив TAMRON (основной). В качестве обернутого объектива используется SIGMA. Соотношение диаметров передних линз – 52/56. Оба объектива сфокусированы на бесконечность.

На основном объективе устанавливается фокусное расстояние 300мм. На обернутом объективе устанавливается фокусное расстояние 70 мм. Картинка в видоискателе без виньетирования и затемнений.

На основном объективе устанавливается фокусное расстояние 200мм. Фокусное расстояние обернутого объектива – без изменений. Картинка в видоискателе без виньетирования и затемнений.

При дальнейшем уменьшении фокусного расстояния основного объектива в видоискателе наблюдается затемнение по углам кадра, которое к 70мм превращается в окружность.

При уменьшении фокусного расстояния основного объектива угол его обзора увеличивался. Поскольку соотношение диаметров передних линз объективов было небольшим, то в поле зрения основного объектива попадала оправа обернутого объектива, что создавало затемнение.

Выводы:

1. При компоновке составного объектива надо стараться выбирать основной объектив с как можно большим фокусным расстоянием, чтобы оправа обернутого объектива не попадала в угол его обзора и не создавала затемнений.

2. Диаметр передней линзы обернутого объектива должен быть больше диаметра передней линзы основного объектива. В противном случае попадание в угол обзора основного объектива оправы передней линзы обернутого объектива приведет к затемнениям.

3. Диаметр передней линзы обернутого объектива не должен быть намного больше диаметра линзы основного объектива. Иначе, большая часть лучей будет попадать на оправу линзы основного объектива, что приведет к уменьшению общей светосилы составного объектива.

4. Передние линзы составного объектива следует располагать как можно ближе друг к другу, что повысит светосилу оптической системы за счет уменьшения потерь света на оправе основного объектива.

Из рисунков видно, что во втором случае, когда объективы расположены дальше друг от друга, телесный угол полезного светового потока уже.

Эксперимент 3:

На камеру устанавливается объектив TAMRON (основной). В качестве обернутого объектива используется CANON. Соотношение диаметров передних линз – 52/46. Оба объектива сфокусированы на бесконечность.

На основном объективе устанавливается фокусное расстояние 300мм. Картинка в видоискателе имеет круговое затемнение. Уменьшение фокусного расстояния основного объектива увеличивает область затемнения.

На камеру устанавливается объектив SIGMA. На нем задается фокусное расстояние 70 мм. В качестве обернутого объектива установлен CANON (20мм). Соотношение диаметров передних линз – 56/46. Картинка в видоискателе имеет круговое затемнение. Уменьшение фокусного расстояния основного объектива увеличивает область затемнения.

Это подтверждает вывод о том, что диаметр передней линзы обернутого объектива должен быть больше диаметра передней линзы основного объектива.

Эксперимент 4:

На камеру устанавливается объектив TAMRON (основной). В качестве обернутого объектива используется SIGMA. Соотношение диаметров передних линз – 52/56. Оба объектива сфокусированы на бесконечность.

На основном объективе устанавливается фокусное расстояние 300мм. Диафрагма – f/5.6. На обернутом объективе устанавливается фокусное расстояние 70 мм. Картинка в видоискателе без виньетирования и затемнений. Глубина резкости примерно 1мм.

На камере вводится значение диафрагмы f/6.0. При нажатии на кнопку репетира диафрагмы яркость картинки и глубина резкости остаются без изменений.

На камере вводится значение диафрагмы f/7.1. При нажатии на кнопку репетира диафрагмы в центре кадра яркость картинки и глубина резкости остаются без изменений. Появляется легкое виньетирование.

На камере вводится значение диафрагмы f/16. При нажатии на кнопку репетира диафрагмы в центре кадра яркость картинки и глубина резкости остаются без изменений. По краям кадра появляется затемнение, визуально соответствующее прикрытой диафрагме. В области затемнения глубина резкости больше, чем в центре кадра.

На камере вводится значение диафрагмы f/29. При нажатии на кнопку репетира диафрагмы в центре кадра яркость картинки и глубина резкости остаются без изменений. Прямоугольная картинка сворачивается в круг. В области затемнения картинка не наблюдается. Очевидно, это связано с тем, что перепад яркостей в центре и по краям кадра не позволяет разглядеть детали картинки в области затемнения. В области градиентного затемнения между яркой и темной частью кадра наблюдается увеличение глубины резкости.

При изменении значения диафрагмы основного объектива происходит затемнение только внешней части кадра, начиная с определенного значения диафрагмы. Изменением диафрагмы нельзя изменить глубину резкости в центре кадра. В области затемнения глубина резкости увеличивается.

Эксперимент 5:

На камеру устанавливается объектив SIGMA (основной). В качестве обернутого объектива используется CANON. Соотношение диаметров передних линз – 56/46. Оба объектива сфокусированы на бесконечность.

На основном объективе устанавливается фокусное расстояние 70мм. Диафрагма – f/2.8. На обернутом объективе фокусное расстояние - 20 мм. Картинка в видоискателе имеет затемнение, обусловленное меньшим диаметром передней линзы обернутого объектива.

На основном объективе устанавливаются различные значения диафрагмы и после нажатия на репетир диафрагмы производится визуальный контроль изображения. Начиная с определенного значения диафрагмы область незатемненного изображения начинает уменьшаться. Центральная часть кадра остается без изменений. Наблюдаются тот же эффект, что и в предыдущем эксперименте.

Обернутый объектив заменяется на TAMRON. Фокусное расстояние – 70мм. Масштаб наблюдаемого изображения – 1:1. Эффект от изменения значения диафрагмы прежний.

Изменение фокусного расстояния обернутого объектива изменяет только масштаб картинки и область начального затемнения.

При изменении значения диафрагмы основного объектива происходит затемнение только внешней части кадра, начиная с определенного значения диафрагмы. Эффект не зависит от типа обернутого объектива и его фокусного расстояния.

Эксперимент 6:

На камеру устанавливается объектив CANON (основной). В качестве обернутого объектива используется SIGMA.

На обернутом объективе устанавливается фокусное расстояние 28мм. Диафрагма основного объектива – f/2.8. Оба объектива сфокусированы на бесконечность.

При изменении диафрагмы основного объектива наблюдается равномерное затемнение по всей площади кадра, сопровождающееся увеличением глубины резкости.

Обернутый объектив заменяется на TAMRON. Фокусное расстояние – 70мм. Область незатемненного изображения уменьшается. Это объясняется тем, что диаметр линзы второго объектива меньше. При изменении диафрагмы основного объектива наблюдается равномерное затемнение по всей площади кадра, сопровождающееся увеличением глубины резкости.

Визуальный осмотр всех трех объективов показал, что у объективов SIGMA и TAMRON диафрагма располагается ближе к передней линзе, чем у CANON. Искажение изображения в линзах объективов возможно дает неверное представление о реальной конструкции объективов.

Первые два объектива являются зум-объективами. Последний фикс-фокус.

Использование в качестве основного объектива с фиксированным фокусом и диафрагмой, расположенной в задней части объектива позволяет управлять глубиной резкости при помощи диафрагмы. При этом диафрагма равномерно затемняет всю площадь кадра.

Предположения и выводы:

5. Эффективность управления глубиной резкости при помощи диафрагмы основного объектива зависит от конструктивных особенностей данного объектива.

6. Конструктивными особенностями могут являться как расположение диафрагмы в оптической схеме объектива, так и тип объектива (зум/фикс-фокус). Уточнение деталей требует дополнительной информации относительно оптических схем тестируемых объективов.

7. Возможно, применение обернутого объектива в качестве насадочной линзы смещает плоскость внутреннего фокуса основного объектива. При этом диафрагма перестает эффективно работать.

Эксперимент 7:

На камеру устанавливается объектив TAMRON (основной). В качестве обернутого объектива используется SIGMA. Соотношение диаметров передних линз – 52/56. Оба объектива сфокусированы на бесконечность.

На основном объективе устанавливается фокусное расстояние 70мм. На обернутом объективе устанавливается фокусное расстояние 70 мм. Картинка в видоискателе имеет затемнения по краям и соответствует масштабу 1:1. Изменение диафрагмы основного объектива приводит к дополнительному виньетированию кадра.

Заменяем обернутый объектив на линзу x3. Изменяем фокусное расстояние объектива на 300 мм. Картинка в видоискателе без затемнений и соответствует масштабу 1:1. Изменение диафрагмы основного объектива равномерно затемняет всю площадь кадра и изменяет глубину резкости.

Изменение фокусного расстояния объектива до 70 мм привело к изменению масштаба изображения и не повлияло на эффективность работы диафрагмы.

Предположение о том, что объектив выступает в роли обычной линзы оказалось неверным. Использование насадочных линз в качестве приспособлений для макро съемки не влияет на оптическую схему объектива в той степени, в какой влияет обернутый объектив. ( Последние утверждение можно подвергнуть сомнению, поскольку для чистоты эксперимента необходимо было использовать линзу такой оптической силы, чтобы получить прежний масштаб съемки не меняя фокусного расстояния объектива.)

Эксперимент 8:

Начальные условия те же, что и в эксперименте 1.

Изменяем фокусировку обернутого объектива с бесконечности на минимальное расстояние. Изменение диафрагмы основного объектива приводит к виньетированию.

Изменяем фокусировку основного объектива с бесконечности на минимальное расстояние. Изменение диафрагмы основного объектива по прежнему приводит к виньетированию.

Выводы: