Переделка Canon EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS для макросъёмки

Объектив Canon EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS (далее -“объектив”) собран в пластмассовом корпусе с выдвижным тубусом в передней части и двумя кольцами для фокусировки и установки фокусного расстояния на боковой поверхности. Внутри тубуса, в непосредственной близости от его переднего торца, находится группа элементов, обозначенная на оптической схеме (рис.1) как Lens group 1. Линзы, входящие в эту группу, собраны в единый блок в общей оправе (далее - “передний блок линз”). Группы оптических элементов, обозначенные на схеме как Lens group 2, 3 и 4, заключены в отдельный корпус (далее - “задний блок линз”), который может перемещаться вдоль оптической оси внутри корпуса объектива.

При повороте кольца установки фокусного расстояния из положения минимального (отметка 18 на шкале фокусных расстояний) до максимального (55) задний блок линз перемещается из крайне-правого по схеме положения в крайне-левое (приближается к переднему торцу корпуса объектива). Тубус (а с ним и передний блок линз) при этом сначала (до отметки “точка” на шкале фокусных расстояний) задвигается в корпус объектива, а затем снова выдвигается. Таким образом обеспечивается монотонное сокращение расстояния между последней оптической поверхностью переднего блока линз и первой поверхностью заднего блока приблизительно на 20мм. Поворот кольца фокусировки из положения “бесконечность” в положение минимальной дистанции фокусировки (по данным производителя 250мм) выдвигает тубус из корпуса объектива приблизительно на 5мм.

Чтобы получить больший масштаб изображения можно либо увеличивать фокусное расстояние при неизменной дистанции фокусировки, либо уменьшать дистанцию фокусировки при неизменном фокусном. Увеличение фокусного расстояния без серьёзной переделки конструкции в данной схеме навряд ли возможно. А вот уменьшить дистанцию фокусировки довольно просто - достаточно увеличить расстояние между передним и задним блоками линз. Таким образом, чтобы получить этим объективом изображения большего масштаба необходимо будет выдвинуть оправу переднего блока линз из тубуса.

Чем это может грозить?

1. Самое очевидное - максимальная дистанция фокусировки переместится из бесконечности на значительно более близкое расстояние (впрочем для макро это как-то не очень существенно).
2. Судя по соотношению диаметров передней линзы второй группы и задней линзы первой, апертурный пучок между ними (в обратном ходе лучей) расширяющийся. Следовательно диаметр оправы переднего блока линз был рассчитан исходя из того, чтобы на максимальном расстоянии от него до заднего блока не возникало виньетирования. Это означает, что увеличение расстояния может к виньетированию привести. Однако, если не слишком увлекаться, такое будет возможно только на малых фокусных (вообще, чтобы выйти за допустимый предел во всём диапазоне фокусных и дистанций фокусировки нужно выдвинуть передний блок линз из тубуса более чем на 25мм).
3. Из оптической схемы видно, что диаметр входного зрачка объектива определяется только элементами групп линз 2 и 1. Из ТТХ объектива следует, что входной зрачок уменьшается при уменьшении фокусного расстояния (то есть при увеличении расстояния между группами линз 2 и 1): 55/5.6=9.82мм на длинном конце против 18/3.5=5.14мм на коротком (вообще-то это не геометрические диаметры, а их эквиваленты с учётом потерь, но нам интересны не абсолютные значения, а соотношение). Значит дальнейшее увеличение дистанции между передним и задним блоками линз может привести к уменьшению входного зрачка и, следовательно, потере светосилы объектива.
4. Дисторсия у этого объектива на коротком конце заметно выше чем на длинном. Возможно это является следствием увеличения расстояния между группами линз 1 и 2. Опять же увеличивая это расстояние рискуем получить ещё большую дисторсию.

• Объектив CANON ZOOM LENS EF-S 18-55mm 1:3.5-5.6 IS (в простонародье - “кит”) - 1шт.
• Светофильтр Dicom UV 58mm - 2шт. Вообще подойдут любые негодные с резьбой на 58мм и, по возможности, c широкой оправой. Просто негодных в хозяйстве не случилось. Посему в окрестных лавках были найдены условно-годные подходящих габаритов с минимальной ценой (ведь негодными сделать их совсем не трудно, правда?).
• Игла швейная толстая - 1шт. Использовалась за неимением тонкого шила.
• Пинцет средний - 1шт.
• Карандаш для чистки оптики - 1шт.
• Клей моментальный цианакрилатный - 1шт.

Перво-наперво нужно сделать светофильтры окончательно негодными.

Берём светофильтр левой умелой лапой (прижимным кольцом вверх). Правой умелой лапой с усилием проворачиваем стекло в оправе против часовой стрелки чтобы ослабить прижимное кольцо.

После того, как стекло сдвинулось с места можно подцепить прижимное кольцо иглой за шлиц и выкрутить его. Со вторым светофильтром проделываем то же самое. В результате имеем две оправы и два прижимных кольца. Стёкла можно выкинуть или приспособить для чего полезного - тут они не понадобятся.

Оправы светофильтров соединяем друг с другом по резьбе. Докручиваем с усилием чтобы обеспечить плотное соединение. Одно из резьбовых прижимных колец вкручиваем в верхнюю (или переднюю - смотря откуда смотреть) оправу шлицами вовнутрь (то есть поверхность кольца, которая когда-то была внутри и прижимала стекло к оправе должна оказаться снаружи). Кольцо также докручиваем с усилием чтобы оно плотно село в оправе. Вообще можно было посадить всё это на клей, но оно вроде и так неплохо держится.

Этот узел в дальнейшем послужит для крепления оправы переднего блока линз к торцу выдвижного тубуса объектива и обеспечит увеличение расстояния между передним и задним блоками линз приблизительно на 15мм.

Теперь можно браться за объектив. Чтобы во время разборки/сборки не повредить привод автофокуса и прочую тонкую механику переключатель метода фокусировки на корпусе объектива лучше перевести в положение "MF", переключатель стабилизатора - в "OFF".

Предварительный беглый осмотр окрестностей передней линзы объектива выявил наличие пластмассовой нашлёпки с гордой надписью “CANON INC.” и другими буквами и цифрами. Нашлёпка, по всей видимости, закрывает доступ к месту соединения оправы переднего блока линз с выдвижным тубусом. Аккуратно подцепляем её иглой и удаляем. Саму нашлёпку следует сохранить в сухом прохладном месте - она ещё понадобится.

Тут нас ожидает неприятный сюрприз. Оказывается оправа переднего блока линз не вкручена в тубус по резьбе 58мм, как утверждалось в одном безвозвратно утерянном в “этихвашихинтернетах” руководстве по доработке кита под макро (скорее всего оно относилось к более раннему, тому который не IS; согласно тому описанию оправу нужно было выкрутить из тубуса, зацепив её за два технологических углубления на передней поверхности - пинцет предполагалось использовать для этого), а крепится к выступам на внутренней поверхности тубуса 3-мя винтами со шлицами типа “крестик” (тут-то и пришлось искать подходящую отвёртку). Кроме того головки винтов зафиксированы каким-то клейким составом, так что откручивать их необходимо строго дозируя усилие чтобы не сорвать шлиц и не повредить оправу или переднюю линзу.

В итоге всё было благополучно откручено, и передний блок линз при помощи пинцета аккуратно извлечён из тубуса.

Всё, что можно и нужно было разобрать - разобрано. Пора бы уже двинуться в обратном направлении.

Как выяснилось на предыдущем шаге, оправа переднего блока линз у этой модификации объектива собственной резьбы 58мм не имеет. Чтобы обеспечить надёжное соединение с ранее собранным из оправ светофильтров узлом придётся её таковой снабдить. Тут как нельзя кстати подойдут второе прижимное кольцо и заранее заготовленный клей.

Укладываем передний блок линз на крышку объектива “мордом вниз”. Наносим по периметру оправы клей (достаточно 3-х капель, размазывать не нужно - оно само прекрасно растекается). Кладём на оправу резьбовое кольцо шлицами кверху. Оправа по периметру весьма удачно снабжена 3-мя дугообразными выступами. Диаметр образуемой ими окружности почти точно соответствует внутреннему диаметру кольца. Небольшой зазор конечно есть, и соосность будет не идеальная, но в целом сойдёт.

Дожидаемся пару минут пока клей окончательно отвердеет и вкручиваем второе резьбовое кольцо вместе с приклеенной к нему оправой переднего блока линз в оправу бывшего светофильтра. Под конец докручиваем с усилием, так чтобы оно плотно упёрлось в заранее вкрученное туда же первое кольцо. Пластмассовую нашлёпку с буквами и цифрами вертаем взад (первоначально предполагалось, что клей понадобится именно для этого, однако оказалось что с изнанки нашлёпка намазана каким-то своим незасыхающим клеем и в посторонних клеях не нуждается).

Вот в общем-то и всё. Осталось смахнуть кисточкой карандаша для чистки оптики пыль отовсюду, им же стереть следы умелых лап с оптических поверхностей, и плотно вкрутить полученный бутерброд по резьбе для светофильтров в тубус объектива.

Amen.

Для демонстрации масштаба разрушизображений, полученных переделанным объективом, используется чертёжная линейка 1:2 (то есть малое деление, которое якобы 1мм, на самом деле - 0.5мм).

Короткий конец (18 на шкале фокусных расстояний).

Максимальная дистанция фокусировки 159мм (слева): масштаб - 0.62, передний вершинный отрезок - 28мм.

Минимальная дистанция фокусировки 147мм (справа): масштаб - 0.85, передний вершинный отрезок - 11мм.

Среднее фокусное (“точка” на шкале фокусных расстояний).

Максимальная дистанция фокусировки 153мм (слева): масштаб - 0.99, передний вершинный отрезок - 29мм.

Минимальная дистанция фокусировки 140мм (справа): масштаб - 1.41, передний вершинный отрезок - 11мм.

Длинный конец (55 на шкале фокусных расстояний).

Максимальная дистанция фокусировки 161мм (слева): масштаб - 1.86, передний вершинный отрезок - 28мм.

Минимальная дистанция фокусировки 148мм (справа): масштаб - 2.72, передний вершинный отрезок - 10мм.

Итого:

1. На коротком конце, как и предполагалось, уже не хватает диаметра линз, составляющих передний блок, - внутренний край его оправы становится виньетирующим элементом. Хуже того, похоже, что этот край оказывается довольно близко к плоскости предметов заднего блока линз. В результате, кроме виньетирования, имеем ещё и заметное ограничение поля зрения. Также в этом положении очень велика (бочкообразная) дисторсия. Передний вершинный отрезок на этом фокусном расстоянии мало отличается от других, а относительно малый масштаб делает его менее интересным с точки зрения макросъёмки.
2. На среднем фокусном (кольцо регулировки фокусного расстояния в положении, обозначенном на шкале “точкой”) дисторсия уже не столь ярко выражена, виньетирование малозаметно, ограничения поля зрения не наблюдается. Глубина резкости в этом положений ещё достаточно велика. Всё это в сочетании с довольно большим масштабом даёт основание считать такое фокусное расстояние наиболее приемлемым для макро.
3. На длинном конце, дисторсия и виньетирование практически не заметны. В этом положении можно достичь максимального масштаба изображения, однако очень короткий передний вершинный отрезок при этом мешает естественному освещению объекта, а крайне малая глубина резкости даже на полностью закрытой диафрагме делают это фокусное расстояние пригодным разве что для съёмки статических объектов со штатива.
4. Экспозамеры, сделанные через объектив после переделки показывают, что падение светосилы (вопреки ожиданиям) незначительно - ~0.33EV. Возможно увеличение дистанции между группами линз 1 и 2 приводит к некоторому уменьшению фокусного расстояния.
5. Вершина передней линзы теперь выходит за торцевой срез выдвижного тубуса (вернее его продолжения в виде оправ светофильтров), так что обращаться с объективом приходится осторожно. И что-то нужно придумать с крышкой - штатная на торце уже не держится.

По традиции, чтобы проверить объектив, необходимо снять им его собственную крышку (yep, we can!) денюшку бумажную и денюшку железную. Традиции нарушать нехорошо.

НЖМД унутре (в кадре фрагмент шпинделя с одним из 6-и крепёжных винтов и магнитная головка над верхним блином) и ЖК-монитор снаружи (и пускай апологеты плёнки не говорят, что пиксели квадратные...).

КД-ПЗУ.

Мелкосхема, кварцевый резонатор и всякая обвеска (проверка работы автофокуса и демонстрация глубины резкости на f/4.5, f/8 и f/16 для среднего фокусного расстояния).

И ещё пара монет.

Боевое применение - различные твари и нетвари.