Насадочная линза

Наса́дочная ли́нза (ма́кроли́нза при положительном фокусном расстоянии, англ. close-up filter) — дополнительное приспособление к объективу, изменяющее величину его фокусного расстояния (угла изображения)^[1]. Она заключена в оправу и надевается непосредственно на объектив, обычно, накручиваясь как светофильтр. Положительная линза уменьшает фокусное расстояние (увеличивает угол изображения), а отрицательная увеличивает (уменьшает угол изображения). Наиболее распространены обычные однолинзовые, сферические макролинзы без просветления, но существуют и намного более дорогие ахроматические — двухлинзовые, с просветлением, и асферические.

Расположение насадочной линзы на объективе

Описание

Визуально насадочная линза представляет собой тонкую линзу в оправе со стандартным резьбовым креплением на объектив таким же, как и у светофильтров^[2]. Форма линз обычно выпукло-вогнутая, выпуклой стороной от объектива — такая форма предпочтительна для короткофокусных широкоугольных объективов, но встречаются плоско-выпуклые, и макролинзы с наружной вогнутой стороной — при такой форме сферическая аберрация минимальна, что особенно хорошо для телеобъективов.

Насадочные линзы выпускаются как производителями объективов, например, Canon, Nikon, Sony, КМЗ, ЛЗОС, ЛОМО, так и сторонними фирмами ИПЗ, Marumi, и многими другими.

Макролинза используется в фотографии для съёмки небольших объектов крупным планом без применения специализированного макрообъектива (см. Макросъёмка). Макролинзы работают подобно лупе или очкам для чтения, приближая изображение к основному объективу^[3].

Основным преимуществом такого решения является невысокая, по сравнению со специализированным макрообъективом, цена, а также возможность совершать макросъёмку аппаратом с несменной оптикой. Однако и результат получается несколько хуже, особенно заметна потеря резкости по краям изображения.

Влияние на прочие характеристики объектива

Влияние насадочной линзы на фокусное расстояние.
1 — исходная система;
2 — использование положительной насадочной линзы;
3 — использование отрицательной насадочной линзы.

Насадочная линза в 2 диоптрии

Комплект из трёх насадочных линз

Схема соединения двух объективов

Два объектива на фотоаппарате

Непросветлённые насадочные линзы могут вносить блики.
При неправильном изготовлении (вытачивании) корпуса макролинзы или корпуса объектива — более чем за одно закрепление в шпинделе, неизбежны смещения оптической оси (которые не должны превышать 1 мкм), центрировка сбивается и изображение ухудшается.
Насадочная линза, как правило, ухудшает коррекцию (аберрации) объектива, и тем больше, чем сильнее изменяется фокусное расстояние системы объектив + насадочная линза.
Чем сильнее макролинза, тем больше вносимые ею искажения, причём они растут нелинейно, поэтому использование, например, двух слабых макролинз +1 Дптр вместо одной сильной +2 Дптр даст лучший результат. Современные макролинзы с меньшей светосилой чем +1 Дптр (как советские F=1738 от КМЗ, и +0.5 Дптр от ИПЗ), не выпускаются.
При одновременном использовании нескольких макролинз, более слабые должны находится перед более сильными (т.е ближе к объекту), в этом случае искажения будут меньше.
В простых схемах объективов (триплет, тессар, планар, зоннар) при использовании для макросъёмки линз с фокусным расстоянием порядка 1/20 и менее, от фокусного расстояния объектива, резкость изображения возрастает, так как сферическая аберрация вносимая слабой макролинзой будет меньше, чем таковая у объектива, сфокусированного на МДФ.
Обычные, не ахроматические линзы, привносят в получаемое изображение сильную радужную окраску, из-за не корригированной хроматической аберрации. Двухэлементные ахроматические макролинзы этого недостатка лишены, но они выпускаются только с большой оптической силой (от +2 у Canon 500D, +3 у Marumi, +3 у Nikon N3T, +4 у АЛ-4 «Точприбор»), и у них проявляются другие аберрации.

Положительная насадочная линза:
- Увеличивает относительное отверстие системы (незначительно).
- Уменьшает минимальную дистанцию фокусировки объектива.
- Увеличивает масштаб съёмки при неизменном выдвижении объектива.
- Уменьшает расстояние до резко изображаемого объекта при неизменном выдвижении объектива.
Отрицательная насадочная линза:
- Уменьшает относительное отверстие системы (незначительно).
- Увеличивает минимальную дистанцию фокусировки объектива.
- Уменьшает масштаб съёмки при неизменном выдвижении объектива.
- Увеличивает расстояние до резко изображаемого объекта при неизменном выдвижении объектива.

Расчёт общего фокусного расстояния

Фокусное расстояние системы объектив + насадочная линза определяется по формуле:

f={\frac {f_{O}f_{H}}{f_{O}+f_{H}-d}}

,

где $f$ — искомое фокусное расстояние; $f_{O}$ — фокусное расстояние объектива; $f_{H}$ — фокусное расстояние насадочной линзы; $d$ — расстояние между задней главной плоскостью насадочной линзы и передней главной плоскостью объектива. Фокусное расстояние положительной линзы обозначается знаком плюс, а отрицательной — знаком минус.

Задняя главная плоскость отрицательной насадочной линзы, когда она надета на объектив, проходит около вершины объектива.

При применении положительной насадочной линзы к расстоянию от вершины передней линзы объектива до его передней главной плоскости надо добавить толщину линзы в центре, так как у мениска задняя главная плоскость проходит около его вершины.

Насадочная линза изменяет фокусное расстояние объектива, отчего меняется и его относительное отверстие. Это надо учитывать и при самостоятельном расчёте выдержки производить пересчёт шкалы диафрагмы.

Диоптрийное исчисление

Выбирать насадочную линзу легче с помощью диоптрийного исчисления. Такое исчисление основано на понятии оптической силы линзы, которая тем больше, чем меньше её фокусное расстояние, то есть оптическая сила линзы и величина её фокусного расстояния находятся в обратной зависимости. Поэтому величину, обратную фокусному расстоянию ${\frac {1}{f}}$ , принимают за меру оптической силы D линз, то есть

D={\frac {1}{f}}

Оптическая сила собирающих и рассеивающих линз и фотографических объективов измеряется в диоптриях. Наиболее распространёнными являются насадочные линзы +1, +2, +4, +10 диоптрий.

Расчёт оптической силы насадочной линзы

При учёте расстояния между главными задними плоскостями объектива и насадочной линзы $d$ , выраженного в метрах, необходимая сила насадочной линзы может быть найдена из выражения:

D_{H}={\frac {D_{C}-D_{O}}{1+D_{0}d}}

Фокусное расстояние $f$ в метрах системы объектив с фокусным расстоянием $f_{O}$ метров + насадочная линза силой $D$ диоптрий определяется по формуле:

f={\frac {f_{O}}{1+f_{O}D}}

Дополнительный объектив как насадочная линза

Макросъёмка может производиться составным объективом — двумя объективами, соединёнными передними линзами с помощью реверсивных (оборачивающих) колец. Реверсивные (оборачивающие) кольца имеют две наружные резьбы. Два объектива оказываются соединёнными передними линзами друг к другу, один из объективов присоединён к камере обычным способом. Дополнительный объектив фактически становится насадочной линзой^[4].

См. также

Удлинительные кольца

Примечания

↑ Timacheff, Serge. Canon EOS Digital Photography: Photo Workshop. — Wiley, 2008. — P. 8. — «...a variety of accessories increase your creative options. Additional components include Canon Softmat filters and close-up lenses,...». — ISBN 978-0-470-11434-6.
↑ Busch, David D. Digital SLR Cameras & Photography for Dummies. — 3rd. — Wiley, 2009. — P. 84. — «A lot of available add-ons can help you focus close, including filter-like close-up attachments that screw onto the front of the lens,...». — ISBN 9780470466063.
↑ Meehan, Joseph. The Magic of Digital Close-Up Photography. — New York : Lark Books, 2006. — P. 59. — «For real close-up work, some cameras need help—their own version of reading glasses.». — ISBN 978-1-57990-652-8.
↑ Grimm, Tom. The Basic Book of Photography / Tom Grimm, Michele Grimm. — 4th. — Plume, 1997. — P. 137. — «They can be used alone, or two can be combined.». — ISBN 0-452-27825-2.

Литература

Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. — Изд. 4-е, сокр. — М.: «Искусство», 1977.
Кулагин, С. В. Насадочная линза // Фотокинотехника: Энциклопедия / Гл. ред. Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981. — 447 с.

[1] Timacheff, Serge. Canon EOS Digital Photography: Photo Workshop. — Wiley, 2008. — P. 8. — «...a variety of accessories increase your creative options. Additional components include Canon Softmat filters and close-up lenses,...». — ISBN 978-0-470-11434-6.

[2] Busch, David D. Digital SLR Cameras & Photography for Dummies. — 3rd. — Wiley, 2009. — P. 84. — «A lot of available add-ons can help you focus close, including filter-like close-up attachments that screw onto the front of the lens,...». — ISBN 9780470466063.

[3] Meehan, Joseph. The Magic of Digital Close-Up Photography. — New York : Lark Books, 2006. — P. 59. — «For real close-up work, some cameras need help—their own version of reading glasses.». — ISBN 978-1-57990-652-8.

[4] Grimm, Tom. The Basic Book of Photography / Tom Grimm, Michele Grimm. — 4th. — Plume, 1997. — P. 137. — «They can be used alone, or two can be combined.». — ISBN 0-452-27825-2.

[1]

[2]

[3]

[4]