¿Cuánto se puede mejorar la ampliación de la lente sin reducir significativamente la calidad de la imagen?

Actualmente solo tengo una lente macro de aumento 1X (35 mm F / 2.8) pero estoy jugando con una lente Canon MP-E 65 mm alquilada que puede llegar a 5X. ¡La fotografía con ese aumento es un mundo aparte!

La pregunta es, entonces, ¿cuánto puedo aumentar la ampliación de la Macro de 35 mm a través de tubos de extensión u otros adaptadores de macro sin perder calidad de imagen? ¿Qué se necesitaría para ir más allá de 2-3X si es posible?

Debe apilar bien en un conjunto completo de tubos de extensión. Aumentará la difracción, sin embargo, también aumentará su sujeto por un factor mayor, posiblemente varias veces más ... por lo que los detalles finos se destacarán más de lo que lo harían en un nivel de aumento más bajo porque los efectos de la difracción siguen siendo más pequeños que los detalles ampliados (hasta cierto punto ... la difracción crecerá más rápido que la ampliación de detalles, sin embargo, mucho antes de que llegue al punto donde el disco ventilado es más grande que sus detalles originales, otras cosas limitarán su capacidad de seguir extendiéndose). Las facetas del ojo de un insecto se vuelven gigantescas, y los detalles finos de CADA FACET podrían ser visibles con suficiente aumento, hasta el punto en que abarcan grandes grupos de píxeles ... donde el disco de difracción aireado solo puede abarcar un par de píxeles.

Por el bien de los experimentos, digamos que el insecto hipotético en realidad es nuestro tema. Digamos que estamos disparando con una cámara APS-C de 18mp, con un aumento de 1: 1. Digamos que las facetas de los ojos de nuestros sujetos abarcan áreas de 8x8 píxeles (¡muy pequeñas!)

Si está disparando 35 mm 1: 1 @ f / 5.6, y golpee un tubo de extensión de 25 mm. La ganancia de aumento es extensión / focalLength, por lo que agrega 25 mm / 35 mm o 0.714 veces más de aumento. La ampliación afecta el f-stop efectivo al que está disparando. Con un aumento de 1.0x, ya está experimentando algunos de los efectos, y su apertura efectiva es f / 11. Con el aumento adicional, su f-stop efectivo es f/5.6 * (1 + 1.714), o f / 15. Las facetas de los ojos de los sujetos ahora tienen un tamaño de aproximadamente 26x26 píxeles, y la difracción afecta a áreas de aproximadamente 4 píxeles.

Del mismo modo, una extensión de 50 mm sería un aumento adicional de 1.43x (50/35), por lo que es f-stop efectivo f/5.6 * (1 + 2.43), o f / 19. La difracción a ese nivel es visible y tendrá un impacto moderado en el coeficiente intelectual, pero no tan cerca como las aberraciones ópticas van a ser f / 2.8. Sin embargo, todavía no está afectando la calidad final de su imagen ... ya que su tema también ha crecido en detalle. Las facetas de los ojos de su sujeto ahora tienen aproximadamente 43x43 píxeles, y la difracción afecta aproximadamente a 6 áreas de píxeles.

Vamos a llevar el experimento más lejos ... tienes que detenerte a f / 22 para obtener suficiente DOF, y extenderlo por un aumento completo de 5x. Eso le da una apertura efectiva de f/22 * (1 + 5), o f / 132 . En este punto, los efectos de la difracción abarcarían aproximadamente un área de 150 píxeles para un sensor APS-C de 18mp (que es de MUY alta resolución, aproximadamente 116 lp / mm ... pares de líneas / milímetro). Podría estar inclinado a pensar que Los efectos de la difracción ahora están borrando todos los detalles por los que trabajó tanto. Sin embargo, ese no sería necesariamente el caso. Su aumento de 5x , casi tres órdenes de magnitudmayor que antes con un aumento de 2,43x antes, donde esos detalles finos abarcaban áreas de 26x26 píxeles. Los mismos detalles deberían abarcar más de 250x250 áreas de píxeles ahora. La difracción ha crecido y probablemente difuminará los detalles finos, pero está afectando a unas 50 áreas de píxeles. Seguirás extrayendo más detalles de los que pierdes por difracción.

Para responder a su pregunta fundamental: ¿Cuánto puede ampliar antes de perder detalles? El tamaño del disco airoso crecerá un poco más rápido que el tamaño del detalle original con un aumento de 1.0x. Esto se debe a la naturaleza no uniforme de la difracción y a la forma en que interferirá / se amplificará a sí misma a medida que crezca su efecto. La difracción también depende de la longitud de onda de la luz ... así que aunque he usado la longitud de onda de la luz amarillo-verde (564 nm) para mis cálculos hasta ahora, la luz visible abarca el rango de aproximadamente 340 nm violeta a 790 nm de color rojo oscuro. La luz roja profunda difractará más que otras longitudes de onda y producirá una mayor difracción. Eventualmente puede llegar a un límite, en el que la difracción afecta el coeficiente intelectual lo suficiente como para que no obtenga más beneficios. Ese limite esta muy lejos más allá del punto donde otras limitaciones mecánicas le impiden extender más.

En la fotografía normal, cuanto más detengas la apertura, más afectarán los efectos de la difracción a la imagen. Como los detalles en la imagen no se hacen más grandes a medida que se detiene, más detalles pierde a medida que crecen los discos ventilados. Cuando se trata de fotografía macro, amplifica los detalles a medida que aumenta la extensión ... y mientras también aumenta la difracción, el originalLos detalles son siempre más grandes que el disco ventilado. Perderá algunos detalles a medida que se extienda (traerá detalles cada vez más finos a la luz, y más allá de alrededor de un aumento de 3x, la difracción comenzará a afectar la visibilidad de los detalles más finos de lo que comenzó con 1.0x). Los efectos de la difracción le impedirán continuar obteniendo ganancias útiles con un aumento adicional. Pero puedes llevar la ampliación muy lejos. En el caso general, es mucho más probable que se encuentre con el problema de que su plano focal termine demasiado cerca o realmente dentro de la lente antes de que realmente tenga problemas con la difracción que afecte el coeficiente intelectual de una manera realmente perjudicial.

En primer lugar, al agregar tubos de extensión, la parte frontal de la lente se alejará del cuerpo, al tiempo que acercará el plano enfocado. Hay un límite de cuánto puede extender hasta que su lente no se ajuste físicamente entre el plano enfocado y el cuerpo de la cámara. Una lente macro de 35 mm ya tiene un enfoque muy cercano, por lo que la longitud física de la lente limita cuánto puede extenderla.

Cuando usa tubos de extensión, está alejando su lente de la superficie de la imagen (película o sensor). La distancia más grande significa que el círculo de la imagen proyectada será más grande y está utilizando una parte más pequeña, por lo que para obtener la misma resolución, su lente ahora debe proyectar la imagen con más precisión. La extensión intrínseca de una lente macro 1: 1 de 35 mm es de 70 mm; Tendrá que agregar otros 70 mm de tubos de extensión para doble aumento, pero eso también requiere el doble de poder de resolución para obtener la misma calidad de proyección.

Por lo tanto, comenzará a perder calidad de imagen cuando la resolución de su lente dividida por el factor de extensión sea inferior a la resolución con la que necesita la imagen. A partir de ahí, puede usar el recorte en su lugar.

Del mismo modo, la fotografía de anillo de inversión está limitada por la potencia de resolución de la lente invertida (que está optimizada para resoluciones como las que tiene su sensor, no 2-3 veces más). Obtener un gran aumento sin una óptica especialmente diseñada para eso es muy barato y simple (imprime un recorte y acepta la resolución más baja) o imposible.

Obtenga una lente gran angular de 28 mm de segunda mano e inviértala. Luego agregue tubos de extensión al gusto.

Alternativamente, use lentes de primer plano.