Насадочная линза

Насадочная линза (макролинза при положительном фокусном расстоянии, англ. close-up filter) — дополнительное приспособление к объективу, изменяющее величину его фокусного расстояния (угла изображения). 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.

Описание

Визуально насадочная линза представляет собой тонкую линзу в оправе со стандартным резьбовым креплением на объектив таким же, как и у светофильтров. 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.

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

• 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 коррегированной 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 = f O f H f O + f H − d {displaystyle f={frac {f_{O}f_{H}}{f_{O}+f_{H}-d}}} ,

где f {displaystyle f} — искомое фокусное расстояние; f O {displaystyle f_{O}} — фокусное расстояние объектива; f H {displaystyle f_{H}} — фокусное расстояние насадочной линзы; d {displaystyle 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 1 f {displaystyle {frac {1}{f}}} , принимают за меру оптической силы D линз, то есть

D = 1 f {displaystyle 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 {displaystyle d} , выраженного в метрах, необходимая сила насадочной линзы может быть найдена из выражения:

D H = D C − D O 1 + D 0 d {displaystyle D_{H}={frac {D_{C}-D_{O}}{1+D_{0}d}}}

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

f = f O 1 + f O D {displaystyle 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.