02.20 教你用“近攝鏡”造望遠鏡頭,實際拍攝效果對比,低成本DIY攻略

回顧攝影的發展史,我們會發現結構複雜的遠攝鏡頭在二次大戰後的1960年代才出現,1970年代則有使用特殊玻璃的遠攝鏡頭,在那段時間前後很多遠攝鏡頭使用反射式,例如蔡司的500mm f4和1000mm f5.6以及蔡司的500mm f4.5和1000mm f5.6。

其它遠攝鏡頭很多都是用2片1組的望遠鏡結構,以下是幾個這一類遠攝鏡頭:

卡爾蔡司 500mm f/8

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Pentax Takumar 500mm f/5

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Novoflex Novlexar 400 f5.6

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​下面分成三個小節說明

光學透鏡

在光學透鏡方面,我們可以用一個近攝鏡。不必驚訝這個說法,因為近攝鏡本身就是個凸透鏡,當然可以聚焦、在底片或感光元件上成像。近攝鏡的能力以屈光度表示。如果一個近攝鏡的屈光度和焦距分別是

df,它們的關係如下:

d = 1000/ f

所以,一個屈光度為2(d = +2)的近攝鏡的焦距是f = 1000/ d = 1000/2 = 500mm;反之,一個焦距是300mm(f = 300)的近攝鏡的屈光度是d = 1000/ f = 1000/300 = 3.3。

屈光度是多少的近攝鏡比較合適?

一般而言,屈光度在+2和+4(焦距在250mm和500mm)之間的比較好用。屈光度太高(相當於焦距太短)不太好安裝,而且比250mm(屈光度+2)短的焦距玩起來沒多大意義;屈光度太低(相當於焦距太長)則會使整個系統的長度太長、長到很難組成可以容易使用的設備。

基於上述原因,比地使用佳能500D口徑為77mm的近攝鏡。佳能500D的屈光度是+2、焦距是500mm,可以組出一支超望遠鏡頭。

為什麼是77mm?

理由很簡單,因為手上只有這個,但是為了避免邊緣出現暗角,口徑最好在52mm以上。另外,也不必排斥它廠產品,只要注意到屈光度範圍和口徑就可以了。

對焦機制

對焦時鏡頭得前後移動,所以要有一個近攝鏡腔。什麼牌的近攝鏡腔都可以用,但要注意到兩點:

1,手上相機能否裝得上去,如果不可以,能否找到接環。

2,能否找得到轉接環。此地是用尼康的PB-6近攝鏡腔,這是尼康生產過最完整的近拍和微距配件,二是手上就有尼康的近攝鏡腔而且也用得習慣順手。

用任何與尼康兼容的都可以用,網上有不少這一類便宜而且重量比較輕的產品,反正只是用來提供把鏡頭前後移動的機制,只要能夠有20釐米左右的延伸程度就可以使用,但要注意有否漏光的問題。下圖是尼康PB-6近攝鏡腔。

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此外還需要若干組近攝環,便宜的就行。

焦距為f的鏡頭對焦到無限遠時,從鏡頭到底片或感光元件的距離是f,對焦到近距離時這段長度會更長,對焦到1:1拍攝時變成焦距的兩倍、也就是2 f

我用索尼,原因是它的峰值對焦和放大功能十分好用,因此得加上一個尼康至NEX的轉接環。近攝鏡腔的伸長能力決定這個組合的最短對焦距離。下圖是本文用到的三組延伸筒、右下角是尼康到NEX轉接環:

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因為所有延伸筒、近攝鏡腔、轉接環的總長最好比焦距短一些(例如短4到5釐米),這段長度就靠機身的法蘭距和近攝鏡腔稍許延長。如果整組設備加上機身的法蘭距比焦距還長,就會無法對焦到無限遠。

接環

近攝鏡用螺紋裝上相機鏡頭,但近攝鏡腔和延伸筒上的鏡頭座卻不一定用螺紋,所以得要有一個從鏡頭座的接口到螺紋的轉換環。不但如此,這個轉換環的口徑也可能和近攝鏡的螺紋口徑不同,因此也得準備一些上升或下降接環。

尼康曾經生產過一個K2接環,它的一面是可以裝濾鏡的52mm螺紋(下左照片),另一面是裝上鏡頭座的F相容接環(下右照片),於是通過K2接環就把或延伸筒上的尼康鏡頭座改成52mm螺紋。如果你的近攝鏡腔或延伸筒不是尼康或尼康兼容產品,不妨考慮使用從尼康到器材的轉接環、再把K2裝在這個轉接環上。

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因為尼康K2接環的內螺紋口徑是52mm而且佳能500D的陽螺紋口徑是77mm,所以得用若干上升接環把52mm轉換成77mm。此地用了52-58、58-62、62-72以及72-77四個上升接環,你當然可以不必用那麼多個接環,例如只用一個52-77上升接環,但是這和光圈的位置和最大光圈有關。

下左照片是這四個上升接環和佳能500D、下右照片則是把佳能500D裝在接環上的樣子:

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下圖第1張照片是把所有配件裝在一起的結果,第2張照片則是加上索尼NEX5的樣子,這就是本文提到的500mm超望遠鏡頭:

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測試效果

本節拍攝幾個此地常用的場景做簡單的測試。

無限遠

下圖是幾乎對焦到無限遠的景,對焦部位是中間的白色標示。

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下圖第1張照片是對焦部位的100%裁剪效果(下同此),由此看來這個組合的表現十分好、不輸一些比較貴的單反鏡頭,這是個很意外的發現。

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第2張是下方靠近邊緣的裁剪效果,表現依然出色,標示上的字清楚結實、鋼樑上的卯釘也能分辨而沒有散開。

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第3張和第4張照片是右上角和右邊緣的裁剪效果,很明顯地就比中間部位差了些,特別是右上角部位就有點鬆散而不那麼結實了

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距離60米

下圖是距離60多米處的報箱和郵箱,對焦位置是黃色報箱上的字。因為距離夠遠,景深大致上可以涵蓋郵箱上的白字和吊郵箱的鐵鏈。

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下圖第1張照片是對焦部位的裁剪效果,報箱上每一個字都結結實實,後方的白字也一樣,所以這個佳能佳能500D在中心部位的表現可圈可點。下圖第2張照片是上緣鐵鏈的裁剪效果,稍許軟了些,但仍然不輸一些比較貴的反射鏡頭、也比一些400mm的中低價位鏡頭強很多。

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距離30米

下一個景是30多米外的燈,對焦部位是燈泡下方的小字、以能看到最清楚為原則,順便也看看把燈固定在牆上的兩顆小螺絲。

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下圖是燈的裁剪效果,我們看到燈泡的字依稀可見,這是很不容易的,而且整盞燈和固定用的螺絲都相當結實。

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距離15米

下圖是距離約15米的樹根,對焦部位是沒有樹皮所在,因為該處細節特別多而且也可以瞭解佳能500D處理暗部細節的表現。

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下圖是對焦部位的裁剪效果,細節相當清晰,而且暗部也不致於全黑而糊成一片。

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其它拍攝實例

500mm的長鏡試試拍月亮,拍攝位置左邊又有樹枝等雜物。所以,月亮只好放在畫面右側(下圖第1張照片),並且提高快門速度降低月暈的影響,這樣就造成畫面曝光不足而得用後期補救。

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下圖照片是從原照片先裁出月亮的部位1200x1200,縮成600x600之後再稍許提高亮度和對比,並且稍做銳化抵消薄雲造成的朦朧。

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下圖是鐵橋頂端的燈(第1張照片),第2張是燈部位的裁剪效果,第3張是鐵橋靠近影像底部的裁剪效果。從裁剪的部位可以看到將近一公里處的小物件(燈、陰影)等細節都呈現得相當結實、相當理想。

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下圖是辦公室(第1張照片),對焦部位是公司名稱(第2張照片),第3張則是屋脊部位的裁剪效果。對焦部位因為對比不高使對焦相當困難,不過拍到的結果卻相當好,屋脊部位各個物件的細節也表現得不俗。

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下圖的俱樂部房子(第1張照片)到相機的距離比橋到相機的距離至少短100米~200米,對焦部位是畫面中間的標示,這是第2張照片最左邊的裁剪效果,有點曝光過度但看起來相當好。原照片中最左邊兩臺車子的車牌裁剪效果是第3張照片中間和右邊部分,字太小看不清楚,但輪廓依稀可見,提高對比後就可以清楚到某個程度。

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下圖這一景是背光拍攝。隨手拍時發現的船停在遠處,距離不很容易判斷,不過看起來要比相機到橋的距離近一些。

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第2張照片是船身的裁剪效果,整個畫面有點泛白,應該是泛光造成的結果。

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第3張照片是私人船隻的駕駛艙部位,在燈下方的藍紫色好像是紫邊,這是用這一組器材拍攝眾多照片中很少見到的紫邊現象。

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下圖是湖邊碼頭一景(第1張照片),距離大約是40米左右;

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第2張是船名部位的裁剪效果,可以清清楚楚地看到船尾各個配件。

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下圖第1張照片的車子距相機約30多米,對焦部位是車牌,第2張照片是車牌左方的品牌部位的裁剪效果,效果很好。

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以下這幾組照片都在5米到20米範圍之內。下圖這這張鳥距相機10多米的距離,因為羽毛的對比很低很難用來對焦,所以試著用左邊一隻的嘴部對焦,但是卻動個不停,因而這張照片很難說對焦準確、但也不十分離譜。

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第1張照片左邊是頭部、右邊是脖子下方翼部的裁剪效果,翼部有一些細節但有點含混,頭部太細微的細節就看不到了。

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下圖這隻鳥就近了不少,大約是十米多一些,對焦部位是腳,因為這是很少移動的部位。照片有些曝光過度,但第2張裁剪效果中的細節都在,而且相當完整。

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下圖是陰影中的野花,為了保持原本的色階而沒有增加曝光使顏色亮麗,對焦部位是左邊花的前緣,於是後緣有點模糊。第2張是對焦部位的裁剪效果,細節呈現良好。

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接下來是距相機10米不到的家用電錶。

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第2張照片是對焦部位的裁剪效果,電錶上的字仍然清晰。

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下圖是草叢中的一片枯葉,距離約略是10多米上下。

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第2張是對焦區域的裁剪效果,枯葉上的微小細節並沒有糊成一片。

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接下來是公園中的告示,距離大概是10米左右。

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第2張是對焦部位的裁剪效果,呈現得很好,但字的邊緣有點軟。

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這一張石頭邊的花叢到相機的距離最多5米,但是對焦卻有相當難度,因為花的對比不很高而且細節也不多。

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第2張是對焦部位的裁剪效果,大致上準焦,但準到什麼程度我卻沒把握確定,縱使如此,結果也是不俗。

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把佳能500D近攝鏡拿來當望遠鏡頭用表現實在很好,紫邊出現的幾率相當低。

對焦距離

在對焦到無限遠時,鏡頭到感光元件的距離等於焦距,以佳能500D而言這段距離就是500mm。這個組合從佳能500D近攝鏡到尼康-NEX接環底部的最短長度約是390mm,因為索尼NEX的法蘭距距是18mm,所以從鏡頭到感光元件的總距離是408mm、不足500mm,這表示短缺的92mm = 500 - 408得要靠延伸近攝鏡腔的長度補足。

把尼康近攝鏡腔充分延伸後的最大長度大約是525mm,加上索尼NEX的法蘭距18mm的總長是543mm。所以,當近攝鏡腔延伸到最長時,像距(從鏡頭到感光元件的距離)v = 543,而且焦距是f = 500,代入透鏡公式1/ u + 1/ v = 1/ f,求物距u得到u = 6313.95mm,大約是6.3米。這表示這個組合能夠對焦的物體至少得離鏡頭6.3米。

最大光圈

接下來我們算一算這個組合的最大光圈。光圈f值的定義是焦距被入瞳孔直徑除的商,而入瞳孔是光圈開孔被在它前方各透鏡放大後的像(也就是從鏡頭前方看到的光圈開孔)。

下圖照片是這個組合前方看到的內容,那個最窄的孔就是入瞳孔,它是尼康K2轉接環的內徑(見本文開頭K2接環的照片),實際測量的結果是大約41.4mm。所以,我們得做的是求出這個孔在它的位置被佳能500D放大後的直徑,這需要一些簡單的計算。

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下圖是計算的示意圖,圖中L是焦距為f

的凸透鏡,離開透鏡d處是個半徑為s的圓形開孔、它的圓心在Y;這個開孔就是光圈孔,而且d < f。這個開孔的像是圓心在X半徑為E的圓,這是光圈開孔經透鏡L放大後的像,也就是入瞳孔,它的直徑是2 E。圖中的虛線表示成像的方式:經過物體頂點B和鏡頭中心O的光線不會被折射;經過物體頂點B和軸線平行的光線經過折射後會通過另一側的焦點F,這兩道光線的交點A就是頂點B的像。

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從相似三角形OBYOAX得到s / E = OB / OA,從相似三角形ABCAOF得到d / F = BA / OA,所以我們有

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由此式求E的結果是

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改用直徑變成:

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因此光圈f值為:

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從這道式可以看出,光圈開孔到透鏡的距離d越短,光圈值就越大,當開孔就在透鏡的位置時(d = 0),光圈f值是焦距被光圈開孔除的商。因此使用一個52-77的上升接環就不如使用四個上升接環,因為它把K2接環的位置拉到佳能500D近攝鏡的後方。

前面提過K2接環的內孔直徑是41.4mm(2 s = 41.4),這個組合中從佳能500D中間到K2接環開孔的距離大約是d = 30mm,代入上式得到光圈f值為( 500 - 30)/41.4 = f11.35。如果只用一個52-77上升接環,長度大約是d = 8.5mm,於是光圈f值變成(500 - 8.5)/41.4 = f11.87,相差有限。

用這樣的組合方式能夠做到最大的光圈為何?

入瞳孔是從鏡頭前方看到的光圈開孔,如果只剛好看到K2接環內圈,我們就有最大的入瞳孔。下圖是示意圖。


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圖中光圈開孔半徑s正好在平行入射光經摺射後的邊緣,R則是透鏡的半徑,從相似三角形得到

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因此把s代到入瞳孔的公式中得到E =

R,也就是入瞳孔大小就是透鏡大小。佳能500D 77mm的內徑約75mm,所以在這個情況下的光圈f值是500/75 = f6.67。

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那麼d的值為何?也就是K2接環該離開透鏡多遠才能有f6.67的光圈f值?回到s / R = ( f -

d )/ f這道公式,因為f = 500、s = 41.4以及R = 75,由此解d而得到

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也就是K2得距近攝鏡22.4釐米。這是很不容易做到的,因為佳能500D的口徑是77mm,我們得在22.4釐米之內把77mm降低到52mm,這在用接環的前提下相當困難,除非自己動手用材料造出一個一邊有77mm陰螺紋、另一邊有52mm陽螺紋的22.4釐米長的錐形圓筒。

總結

這篇文章介紹了把一個近攝鏡當成遠攝鏡頭使用的安裝方式,而且也附了不少從遠到近的拍攝實例。這個佳能500D近攝鏡在當成望遠鏡頭使用時效果相當好,相信使用他廠類似的2片1組近攝鏡時的效果應該類似。

便宜的攝鏡的成像太差,最好使用2片1組的近攝鏡。

下圖第1張照片是用本文的器材拍攝,效果相當好,

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第2張照片是用一個便宜的單片玻璃+2近攝鏡拍攝,效果差,所以不要使用單片玻璃的。

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缺點

1,它很重。重是在尼康PB-6的近攝鏡腔,如果換用市面上一些便宜的近攝鏡腔和延伸筒,這個組合還可以手持拍攝。

2,它很難對焦。在操作時一隻手操控相機,另一隻手得轉近攝鏡腔上的旋鈕對焦,於是就沒有手可以託鏡頭而且用腳架。個人試過換用輕型組合,左手可以轉旋鈕對焦同時托住近攝鏡腔上的腳架座,不過這很累人而支撐不久,當近攝鏡腔延伸比較長時就無能為力。

3,相機最好用有峰值對焦和放大功能的無反光鏡機種,使用單反的失敗率很高而且準焦率很低,原因就是這個組合的光圈太小,中低端的單反機型幾乎無法合焦。

最後,這個組合沒有光圈機制、永遠只有一個光圈。好在是,K2接環內筒直徑較小,因而擋住不少邊緣光,這相當於收小了光圈,也許這就是效果不錯的原因吧!

總之,市場上不少便宜的近攝鏡腔和延伸筒,本組合中用到兩組超級便宜、每組不足100元的延伸筒,如果你手上有一個不錯的近攝鏡,就去試一試這個超望遠鏡頭的效果吧。

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