Tokina AT-X M100 PRO AF D 100 mm f/2.8

Jak obiektywy uzyskują takie powiększenie? Rozważania najlepiej podeprzeć znanym i prostym równaniem soczewki:

----- R E K L A M A -----

OFERTA BLACK FRIDAY

Fujifilm GFX 100S (443 zdjęcia)

13999 zł 12599 zł

Sony A7R IV (15263 zdj.)

8299 zł 7054 zł

Leica Q2 Monochrom (3252 zdj.)

19999 zł 17999 zł

Canon 28-70/2 RF L USM

10999 zł 9899 zł

Tak przedstawione równanie możemy odczytać w następujący sposób: odwrotność ogniskowej (f) jest równa sumie odwrotności odległości obrazowej (x) oraz przedmiotowej (y). Z poprzedniego rozdziału pamiętamy, że stosunek wartości obu odległości to powiększenie, czyli skala odwzorowania S = x/y.

Najlepiej zrozumiemy tę zależność, analizując podstawowy schemat pracy soczewki

Ze wzoru łatwo wydedukować, że po wyostrzeniu obrazu na nieskończoność (y → ∞) odległość soczewki od matrycy będzie równa ogniskowej soczewki (x = f). Gdy ostrzymy na bliższe przedmioty, musimy tę odległość zwiększyć o dodatkową odległość, wysunięcie zwane też wyciągiem x = f + d, tak jak to zostało przedstawione na rysunku powyżej.

Równanie przyjmie postać:

lub inaczej

Widzimy też, że lewa strona powyższego równania to nic innego, jak powiększona o 1, zdefiniowana wcześniej skala odwzorowania, zatem

lub po przekształceniu

Wzór ten mówi nam, że przy niezmienności ogniskowej (stałe f), chcąc uzyskać odpowiednią skalę odwzorowania, musimy manipulować wartością d, czyli odsunąć soczewkę od położenia odpowiadającego wyostrzeniu na nieskończoność. Faktycznie – podczas ustalania ostrości obrazu na odległości mniejsze od nieskończoności, zmieniamy położenie zespołu soczewek obiektywu, odsuwając je o pewną odległość od matrycy aparatu (obiektywy z wewnętrznym ogniskowaniem, ang. internal focusing, zmieniają swoją ogniskową).

Przedostatni wzór warto też przekształcić tak, by wyznaczyć odległość przedmiotową w funkcji ogniskowej.

Widzimy, że przy ustalonym wysuwie i powiększeniu odległość przedmiotowa jest liniowo proporcjonalna do ogniskowej. Innymi słowy, im większa ogniskowa obiektywu, tym większą minimalną odległością przedmiotową będzie się on charakteryzował.

Minimalna odległość przedmiotowa (ostrego obrazu) jest jednym z podstawowych parametrów obiektywów, w specyfikacjach może być podana jako odległość w mm lub jako wartość maksymalnego uzyskiwanego przezeń powiększenia. Obiektywy makro zatem to konstrukcje umożliwiające tak bliskie ogniskowanie, dzięki któremu uzyskamy skalę odwzorowania nie gorszą od 1:1.

Tokina AT-X M100 PRO AF D 100 mm f/2.8 Ostrość nastawiona dla nieskończoności (schowany) i minimalnego dystansu (wysunięty)

Animacja powyżej pokazuje, że obiektyw uległ wydłużeniu, to znaczy układ optyczny odsunął się od matrycy, a z doświadczenia wiemy, patrząc przez rurę (np. odkurzacza), że im jest ona dłuższa, tym mniej światła dociera do naszego oka. Nie inaczej jest w obiektywach używających wspominanego klasycznego ostrzenia na bliski plan. Gdy znamy natężenie źródła światła – inaczej światłość (I), natężenie oświetlenia (E) w relacji do odległości od źródła (d) wyrazimy następującym wzorem

Jak to zwykle z energią bywa, zmniejsza się ona wraz z kwadratem odległości. Dwukrotne odsunięcie lampki biurkowej od książki spowoduje, że będzie ona 4-krotnie słabiej oświetlona.

Jasność obiektywu (w uproszczeniu) to stosunek efektywnej wielkości otworu przysłony do jego ogniskowej. W rzeczywistości jasność to stosunek średnicy soczewki obiektywu do odległości między soczewka a matrycą. Gdy ostrzymy na nieskończoność, jasność obiektywu jest zgodna z wartością podaną w katalogach. Odsuwając obiektyw, zwiększamy odległość od matrycy, a wielkość zmiany w stosunku do nieskończoności opisać możemy jako (f+d)/f. A ta formuła to nic innego jak 1 + S.

Dla obiektywu 100 mm i światła f/2.8, przy skali 1:1, efektywną przysłonę łatwo wyliczyć jako 2.8 * (1 + 1) = 5.6. Oznacza to, że gdy fotografujemy obiektywem o parametrach f/2.8 przy skali 1:1, aparat zachowuje się tak, jakby fotografowana scena była czterokrotnie ciemniejsza. By skompensować tę różnicę, musimy odpowiednio wydłużyć czas migawki lub podnieść czułość ISO.

Często wspomina się, że obiektywy makro są optymalizowane pod kątem uzyskania najlepszych właściwości optycznych przy minimalnych odległościach ostrzenia. To prawda, a żeby wyjaśnić najważniejszy aspekt podlegający korekcji, musimy wspomnieć o  krzywiźnie pola, którą pierwszy opisał w XIX w. węgierski profesor matematyki Joseph Petzval.

W wyidealizowanej soczewce płaskiej, która jest podstawą wszelkich teoretycznych rozważań, krzywizna pola nie występuje. W rzeczywistości nie ma jednak takich soczewek, większość zjawisk odnosi się do środka optycznego, który może być inny w zależności od tego, z której strony analizujemy układ optyczny.

Na rysunku powyżej pokazujemy pracę soczewki grubej. Czerwone linie pokazują skupienie wiązki równoległej do osi optycznej, a niebieskie – skupienie promieni niecentrycznych. Im dalej wiązka światła będzie się odsuwać od tej osi, tym bliżej będzie się skupiać. Zauważmy, że płaszczyzna ostrości to wycinek sfery, której promień prowadzimy od środka optycznego soczewki.

W makrofotografii korekcja tej aberracji jest szczególnie istotna ze względu na bardzo małe głębie ostrości. By walczyć z aberracją, stosuje się między innymi tzw. spłaszczacze pola, często obecne w lornetkach. Ich funkcją jest odpowiednie uginanie sfery ostrości tak, by uzyskać jak najbardziej płaskie pole.

Konstrukcja obiektywu makro umożliwia uzyskanie ostrego obrazu na całej reprodukowanej płaszczyźnie przy pełnej jasności. To cecha bardzo pożądana np. przy archiwizowaniu znaczków pocztowych. Dodatkowo obiektywy takie charakteryzują się ogólną bardzo dobrą jakością obrazu, która zaskakuje pozytywnie, gdy zaczniemy mocno domykać obiektyw. A z uwagi na tzw. papierowe głębie ostrości często w praktyce używamy przysłon większych niż f/22.

Obiektywy makro umożliwiają na ogół ustawienie ostrości w pełnym zakresie aż do nieskończoności, można zatem wykorzystywać je również jako bardzo dobre obiektywy do celów innych niż makrofotografia. Musimy jednak być świadomi potencjalnej powolności autofokusu – zwykle zakres obrotu pierścienia ostrości tych obiektywów jest bardzo duży, by wygodnie ręcznie nastawiać ostrość.

Jaki obiektyw należy wybrać? Najpopularniejsze obiektywy dostępne na rynku to modele o ogniskowych z zakresu od 60 do 180 mm, których cena jest powiązana z ogniskową. Wiemy już, że im większa ogniskowa, tym większa minimalna odległość przedmiotowa. A to oznacza, że będziemy fotografować z większej odległości, co ma niebagatelne znaczenie przy fotografowaniu płochliwych żyjątek. Dobrze by też było, gdyby obiektyw wyposażony był w przełącznik ograniczający zakres nastawy AF – wszak przy pracy z makro nie ma potrzeby szukać ostrości w nieskończoności. A gdy nie jest to możliwe – dobrze, by obiektyw posiadał przynajmniej szeroki i wygodny pierścień nastawy manualnej ostrości o stosunkowo dużym zakresie ruchu. Wspominana w tym rozdziale Tokina AT-X M100 PRO AF D 100 mm f/2.8 jawi się jako rozsądny wybór, gdy weźmiemy pod uwagę stosunek jakości tworzonego obrazu do ceny obiektywu.

Podsumowując, zaznaczymy jeszcze raz, że używanie makroobiektywów rządzi się dwiema regułami:

• im dłuższa ogniskowa, tym z większej minimalnej odległości możemy fotografować (przy zachowaniu tej samej skali odwzorowania),
• im większe powiększenie, tym ciemniejszy obraz.