接写リングで超マクロに挑戦

一眼レフデジタルカメラによるマクロレンズ+接写リング使用記


1 はじめに
 一眼レフデジカメとマクロレンズを購入し、等倍撮影ができるようになりました。これで僅か22x15mmの範囲を画面一杯に撮影することができました。戸外で動物や植物を撮影する場合は通常このレベルで十分だし、これ以上拡大しても手持ちは不可、被写界深度は非常に浅く、フィールドでの撮影は無理があるでしょう。
 しかし、食虫植物の微細な構造をもっと拡大して明らかにしたい。小さな種子やムカゴの構造を見極めたい、5mm位の小さい花を原画の画面一杯に撮影したいという悲願というか、欲望というか、煩悩は収まるところを知らずで、結局はマクロの等倍よりさらなる拡大を目指すことになったのです。
 実は今までもマクロに強いコンパクトデジカメやオプションのレンズで、等倍以上の撮影はしていました。3年前に購入したNIKONのCoolPix4500はマクロにとても強く、単体でも等倍以上の撮影ができたのです。また、オプションのテレスコマイクロを使うと等倍の10倍を超える拡大も可能で、画質に難はありますがこれで種子などの微細構造を撮影していたのです。
 そんな訳で、等倍撮影ができたと言っても、実は古いコンデジの方が拡大率が大きく、せっかく一眼レフデジカメとマクロレンズを購入したのにちょっと情けないものがありました。尤もこのことは購入する前からわかっていたことではあります。別に一眼レフデジカメとマクロレンズの性能が悪いわけではなく、通常使う範囲ではマクロは等倍までが一般的なのです。そして、等倍以上を目指すなら方法がいくつもあるのです。詳しくは「一眼レフデジカメとマクロレンズへの道」に書きましたが、そういうわけでまずは接写リングを使用して等倍以上の超マクロの世界に挑戦してみました。


2、接写リングについて
 接写リングは中間リングとかエクステンションチューブ、エクステンションリングとも呼ばれ、カメラの本体とレンズの間に挿入する単なる中空のリングです。勿論、AFや絞りが連動して使えるように、配線もされています。レンズと撮像素子との距離を伸ばして画像をより拡大できるようにしたもので、余分な光学系が入らないので画質は良いのですが、倍率を上げようとするとチューブが長くなり、撮影距離も極端に短くなります。また、倍率を上げるには焦点距離の短いレンズの方が有利で、標準以下のマクロレンズでの使用が無難でしょう。
 Canonの純正品では14mmと25mmのものがありますが、結構高価なのともう少し拡大したいこともあり、ケンコーのデジタル接写リングセットCanon EOS用を購入しました。この接写リングは写真のように12mm, 20mm, 36mmの3つの接写リングからなり、これらを自由に組み合わせて最短で12mm、最長で68mmの接写リングとなります。
 この接写リングセットはカタログでの見かけは良かったのですが、いざ実物を手に取ると黒いプラスチック製で超軽量な単なるスカスカのリングです。勿論、キヤノンのEOS用にAFや絞りなどは連動するよう電気系の接点は付いています。内部のつや消し塗装はどうもされていないか極一部してないようです。これが純正品だと金属製で質感もあり、内部のつや消し塗装なども綺麗な仕上げなのでしょうけどね。まあ、価格相応と言うところでしょう。
 さて、この接写リングをCanonのデジタル一眼レフとSIGMAの50mmマクロレンズというサードハーティだらけの組み合わせで使ってみました。実際に取り付けてみるときちんと作動し、36mmのリング単独で等倍の約2倍まで拡大できました。画質も良さそうだし、この場合はAFや絞りもしっかり連動しています。さらに3連にすると3倍近く拡大できますが、AFなどおかしな動きをします。尤も、このレベルのマクロではマニュアルフォーカスを使うので問題ありません。絞りは正常に連動しています。確かにマニュアルを読むとリングを複数付けるとAFは保証しないと書いてあります。
 撮影距離は接写リング無しの等倍ではレンズの表面から4cmでしたが、拡大率最大の接写リング3連付けで3cm位になります。幸いなことにあまり極端に縮まりはしませんでしたが、これが実用のギリギリですね。
 と言うわけで、サードパーティだらけですが、正常に動き十分使えます。このマクロレンズはフローティングシステムを採用しており、このシステムは中間リングを挟むと著しく画質が劣化する場合があるとか言う話も聞いていたのですが、どうやら問題ないようです。

Kenko デジタル接写リングセット Canon EOS用

 黒いプラスチック製で超軽量です。 艶消し塗装などしてないのでかなりテカっています。

デジカメに取り付けたところ

 接写リングを3組とも付けマクロレンズを最大に伸ばしたところです。
 これで最大倍率が得られますが、鏡筒が長くなり、かなりバランス的には不安定です。



3、機材
 ここで使用した機材の種類は以下のとおりです。

  カメラ      : Canon EOS Kiss Digital N (800万画素デジタル一眼レフカメラ)
  マクロレンズ  : SIGMA 50mm F2.8 EX DG Macro (サードパーティ製標準マクロレンズ)
  接写リング   : Kenko デジタル接写リングセット Canon EOS用 (12mm, 20mm, 36mmの3組のチューブからなり、自由に組み合わせ可能)

 また、比較用として今まで使用していたマクロに強いコンデジのCoolPix4500(400万画素、1/1.8インチCCD)及びこの機種と組み合わせて超マクロ撮影ができるテレスコマイクロも使用しています。


4、実写テスト1
 正常に動くことがわかったので、まずは接写リングを色々と組み合わせて、撮影倍率の実測をおこないました。
 被写体は下の画像のように1mmメッシュの「方眼紙」です。接写リングを色々と組み合わせ、マクロレンズの鏡筒を一杯に伸ばした最大倍率状態で方眼紙を撮影し、縦横のフル画面サイズを測定して撮影倍率を計算しました。

12mm+20mm+36mmの接写リング3連で最大倍率とした画像。
1mm格子の方眼紙を撮影したもので、この画像は原図をそのまま縮小した。
実際のサイズは3456 x 2304pixel。
8.7 x 5.7mmの範囲が拡大撮影でき、2.6倍の撮影倍率となる。
フルサイズとAPS-Cの差も考慮すると、実質は4.2倍の拡大率である。


 下記の表は接写リングを組み合わせて最大倍率時の画面サイズを実測し、そこから撮影倍率や解像力を計算したものです。
 ここで、「撮影倍率」とは被写体と撮像素子に結像した画像の大きさの比で、例えば1.8倍とは10mmの被写体が撮像素子では10x1.8=18つまり18mmの大きさに写ることを意味しています。撮影倍率が1.0の場合を「等倍」と言い、被写体とカメラの画像の大きさが同じになります。通常のマクロレンズは最大でこの等倍まで拡大できるものが一般的です。
 ここで注意したいのは、以前は35mm版フィルムでの撮影が前提で、同じ大きさのフィルムに写る「等倍」というのが画像の倍率の1つの基準でした。しかし、デジタルの時代になって撮像素子のサイズも色々なものが出てきました。また、画素数も多様になり、400万と800万とでは当然ですが解像力も違ってきます。したがって、撮影倍率だけでは拡大率は把握できず、撮像素子のサイズや画素数で本当の拡大率や解像力は異なってくるのです。
 例えば、撮像素子がフルサイズとAPS-Cのデジカメでは、同じ等倍でも写る範囲は1.6倍も違います。後者の方が1.6倍拡大されるのです。また、400万画素と800万画素のデジカメでは、同じ撮影倍率でも解像力は後者の方が1.4倍高いことになります。
 従って、デジカメでは撮影倍率で画像の拡大率の比較はできません。そもそも、撮影倍率とか等倍という用語はフィルム時代の名残であって、デジタルの時代にはもはやついて行けないのです。
 とは言っても仕方ないので、新たに「35mmフルサイズ換算撮影倍率」という項目を作りました。これは撮像素子の大きさを35mmフルサイズ換算した時の撮影倍率です。この値がデジカメでは真の撮影倍率と考えて良いでしょう。最終的な画像の倍率はこの値で比較してください。
 さらに、最終的な画質の良さを表す「解像力」はこの値とも一致しません。こちらは撮像素子の画素数でも変わってくるのです。これも仕方ないので縦横のpixel数を画面サイズで割ったものを「解像力(pixel/mm)」として私が勝手に定義しました。この値が本当の解像力で、高い方が分解能の良い画像つまりは画質が良いということになります。
 ただし、これらはあくまでも計算上の値です。実際には、計算した解像力が良くても、光学系の差でシャープでない画像は画質が落ちます。その点はご承知ください。

接写リング 実測画面サイズ
(mm)
撮影倍率 35mmフルサイズ換算
撮影倍率
解像力
(pixel/mm)
Canon EOS Kiss Digital N + SIGMA 50mm F2.8 EX DG (800万画素一眼レフデジカメ+マクロレンズ)
なし 22.2 x 14.8 1.0(等倍) 1.6 160
12mm 17.0 x 11.5 1.3 2.1 200
20mm 15.2 x 10.3 1.5 2.4 230
36mm 12.2 x 8.2 1.8 2.9 280
20mm+36mm (56mm) 9.8 x 6.5 2.3 3.6 350
12mm+20mm+36mm (68mm) 8.7 x 5.7 2.6 4.2 400
(参考)NIKON CoolPix4500 (1/1.8インチCCD使用の400万画素コンパクトデジカメ)
CoolPix4500のみ 16.0 x 12.3 0.42 2.0 140
CoolPix4500+テレスコマイクロ(中倍率) 2.5 x 1.8 2.8 14 900
CoolPix4500+テレスコマイクロ(最大倍率) 2.0 x 1.3 3.4 17 1100

 色々グダグダと書きましたが、要は接写リングを伸ばせば伸ばすほど撮影倍率は上がっています。最大の68mm長にすれば等倍マクロより2.6倍まで行くということで、フルサイズ換算では4.2倍となります。これなら充分満足ですね。さすがにこれは少々使いにくいかもしれませんが、36mmリングだけでも1.8倍ですから通常はこれでも問題ない気がします。また、等倍よりもうちょっと拡大したい時には20mmリングの1.5倍でも良いでしょう。
 実際、純正の接写リングは12mmと25mmの2種類です。まあ、1.4倍とかせいぜい2倍以下のレベルが無難と言うところでしょうか。
なお、この撮影倍率はあくまでも50mmマクロレンズを使用した時の値です。理論的には接写リングの場合は、レンズの焦点距離が短いほど撮影倍率を大きくできます。つまり、望遠マクロだと撮影倍率は標準マクロほど大きくはならないのです。
 ちなみに、今まで使用していたCoolpix4500のマクロのデータも参考に書いておきました。撮影倍率はそうでもないのですが、小さなCCDのメリットで35mmフルサイズ換算の撮影倍率は2.0倍となり、専用マクロレンズの等倍よりやや大きな倍率です。ひと昔前の機種なので画素数が少ないぶん解像力は悪くなりますが、それでも専用マクロレンズの等倍レベルなのは大したものです。
 さらに、今まで超マクロと称し種子の写真などを撮影していたCoolpix4500+テレスコマイクロのデータも参考に書いてみました。こちらは専用レンズで拡大するので当然ですが撮影倍率も高くなり、解像力も1000pixcel/mmを越える凄く高い値となっています。ただ、収差が大きく画質は悪いです。実際には中心部を縮小して画像処理し何とか使える程度です。画像の周辺に至っては収差が酷く使い物になりません。


5、実写テスト2
 次に、実際に食虫植物で撮影をしてみました。被写体は例によってD.scorpioidesの捕虫葉です。大きさは、葉柄や腺毛部分を除けた捕虫葉本体の長い方が7mmです。
左がオリジナル画像をそのまま縮小したもので、写った範囲がわかります。右が原画の中心部を画像処理せずにそのまま等倍でトリミングし表示したもので、画質や解像度がわかります。68mm接写リングで最大の倍率にしても、画質はそれほど落ちていないことがわかります。
 なお、絞りはF8でISO100で統一しています。

50mmマクロ等倍(接写リング無し)
20mm接写リング
36mm接写リング
12mm+20mm+36mmの接写リング3連(68mm)

参考:CoolPix4500のマクロで最大にした場合



6、実写テスト3
 さて、今度は食虫植物の種子の写真を撮影してみました。上の捕虫葉の画像は被写界深度や色合いはよくわかるし、画質の劣化もそう無いと思われました。しかし、捕虫葉はのっぺりしてわかりやすい微少構造が無いので細かい解像度の違いはよくわからなかったのです。その点、種子表面の模様は複雑な構造に冨み、超マクロ撮影の画質や解像度を見るには最適と思います。以前から種子を多数撮影しているテレスコマイクロとの比較も出来ます。
 下の写真は、接写リングの最大倍率であるリング3連付け68mm長で撮影したD.peltata WA formの種子です。バックの方眼紙のマス目が1mm四方で、種子の大きさはおおよそ0.4x0.2mmとなります。
 なかなか良く撮れており、立体感も良く出ていますね。しかし、実はこれは画像処理したものです。

接写リング3連(68mm)マクロで最大倍率


 下の画像は原画の中心部を画像処理なしに等倍でトリミングしたものですが、これを見るといまいちシャープでないのが気になります。ピント合わせは確かに難しいのですが、ピント合わせをし直して何枚も撮影しています。しかし、いずれも同じボケようで、どうもピントが悪いのではないようです。
 ファインダーではもっと綺麗に見えるので、ミラーアップはしてるけどひょっとしたらまだブレがあるのかな?それともこれ以上はもうレンズの限界なのか・・・どうもよくわかりません。
 ただ、今までになく大きな拡大になるので、ピント合わせはもちろん、ブレや振動にもさらなる細心の注意を払わなくてはいけないのは確かでしょう。

接写リング3連(68mm)マクロで最大倍率の等倍原画(無処理)
1/30s, F8
ISO400にしたので、ややノイズあり。


 参考までに、今まで撮影していたCoolPix4500+テレスコマイクロでの超マクロと比較してみると、接写リングよりテレスコマイクロの方が撮影倍率で勝っています。ただ、周辺の画像は収差の酷いテレスコマイクロより接写リングの方が優れています。
 なお、この写真は同じ種類の種子ですが、以前に撮影したものです。また今度、同一の被写体を同時に撮影してみます。

(参考) CoolPix4500+テレスコマイクロ
画質が悪いのでかなり縮小して画像処理している。

 テレスコマイクロの場合はマクロクールライトでレンズの正面からライトを照らしていますが、接写リングの場合はそういう照明が使えないので横から蛍光灯で強引に照らしています。よって、接写リングの画像はサイドから光が当たって強烈な影ができているし、テレスコマイクロの場合は正面からなので影ができずに非常にフラットな仕上がりになっています。このように同じ種子ですが同一のものではなく撮影条件も違うので、何とも言えないところはありますね。今度は同じ条件で撮影してみたいと思います。
 さらに、テレスコマイクロは特に画面の周辺は酷い収差があり、画面の中心しか使い物になりませんでした。しかし、接写リングの方はさすがに画面の周辺まで収差がありません。また、撮影も接写リングの方がし易いというメリットもあります。しかし、接写リングにはマクロクールライトが無いので、照明が難しいというデメリットもあります。


7、実写テスト4
 次に、一般的な被写体として1万円札を撮影してみました。左がオリジナル画像をそのまま縮小したもので、写った範囲がわかります。右が原画の一部をそのまま等倍でトリミングし表示したもので、画質や解像度がわかります。
 なお、絞りはF8でISO100で統一しています。
 接写リングを長くするほど拡大でき、接写リングの効果は大したものです。ただ、最初に試みたときは安物の三脚だったので、最大に拡大するとどうしてもが像がブレてしまいました。その後丈夫な三脚を購入して撮り直した次第です。勿論、三脚固定でミラーアップとセルフタイマーは使用していますが、それでも振動には十分注意しなくてはいけないと思っています。

50mmマクロ等倍(接写リング無し)
36mm接写リング
12mm+20mm+36mmの接写リング3連(68mm)


 参考までに、今まで使用していたコンパクトデジカメのCoolpix4500および超マクロ用のテレスコマイクロでも撮影してみました。CoolPix4500+テレスコマイクロだと接写リングよりさらに拡大できています。ただ、さすがに色収差が酷く画質はイマイチで、ピントも均一になりません。しかし、拡大率が圧倒的に高いだけに接写リングより細かいところまで写っています。

参考:CoolPix4500+テレスコマイクロの中倍率
参考:CoolPix4500+テレスコマイクロの最大倍率にした場合



8、今後の課題
 今までの撮影では等倍よりもう少し拡大したい場合が多かったので、こういう場合は20mmか36mmの接写リングを付けて撮影すれば、手軽に等倍以上のマクロ写真が撮れることがわかりました。また、接写リングを3連にすれば撮影倍率は2.6倍までいきます。このように、接写リングを付けることにより、コンパクトデジカメCoolpix4500のマクロよりも遙かに細かいところまで撮影することが出来るようになりました。サードパーティ製と言うこともあり結構冒険だったのですが、即実戦で使えるし購入して正解だったと思っています。
 ただ、さすがに撮影倍率が遙かに高いテレスコマイクロを超えることは出来ず。この辺はさらに検討の余地があります。接写リングの方の倍率がもう少し高いか画像がもう少しシャープだったら、良い勝負になるともと思います。尤も、まだ初めての撮影なので、これから色々と撮影方法も検討してみます。テレスコマイクロの超マクロをも超えたいなと欲が出てきているのです。
 簡単には接写リングをさらに買い足して鏡筒を伸ばすと、拡大率は上がります。単純に計算すると、撮影倍率は86mmの接写リングで3.0倍、128mmの接写リングで4.0倍にすることができます。接写リングセットをもう1つ購入して6連にすれば136mmなので撮影倍率は4倍を少し超える位になるでしょう。
 しかし、これとて実用には限界があるだろうし、被写体との距離やブレ、被写界深度、露出が苦しくなるデメリットも出てきます。規格外の無理がある仕様なので、画質も急速に劣化してくるかもしれません。もうちょっとリングを追加して3倍位ならなんとかなるでしょうが、4倍越えはどうかなと思います。むしろ、これ以上拡大するよりも、撮影倍率は2,3倍位で良いから画質をもう少し向上できないかなとも考えています。
 汎用のマクロレンズと接写リングではなく、マクロに特化したシステムというのもあります。GOKOのマクロマックスシリーズのLZ-5は、一眼レフデジカメに取り付け可能で、撮影倍率1.0-5.0倍までのLEDライト内蔵というマクロ撮影専用のシステムです。要は専用レンズと中間リングとLEDを組み合わせたもので、実売価格は5万円ちょっとですが、ネットなどを見ても使用記事や比較記事が無く、画質や使い勝手は不明です。
 それから、実は「一眼レフデジカメとマクロレンズへの道」でも書きましたが、等倍以上にするにはリバースアダプターを使用する方法もあるのです。これは具体的に言うと、レンズキットに付いてきたEF-S18-55mmのズームレンズを逆さ付けするのです。プロも使っている方法で、広角側にするとマクロレンズ以上に拡大でき、画質的にもかなり良いとのことです。ちょっと試しに手持ちで逆さにして見たところ、撮影倍率は約3倍となりました。単にレンズを逆さにするだけで、3連接写リングであれこれするより撮影倍率が大きくなるんですね。さらに、3連接写リングの先で逆さにすると、撮影倍率は何と8倍にもなりました。手持ちなので画質は詳しくわかりませんが、結構良さそうです。この組み合わせは簡単な割に凄い威力です。早速、ケンコーのリバースアダプターを買って良く検討してみようと思います。次のコラムネタは「超マクロ対決 接写リング VS. リバースアダプター」ってなりそうです。どちらの方が画質が良いのか、8倍が実際に使えるのかとか非常に興味ありますね。
 ただ、リーバース方式は完全マニュアル仕様になるし、Canon EF-Sレンズでは絞りが開放固定になるという欠点もあります。まあ、絞りは裏技で絞れますが・・・
 というわけで、今の手持ちのレンズでうまくいったら、マニュアルで絞れる中古の広角レンズでも購入してもいいですね。リバース方式だと何処のメーカーのレンズでも良いので、その点では助かります。


9、リンク
 ここまでは接写リングの詳細な使用記でしたが、他の姉妹記事を本コラムの中に別のタイトルで書いています。しかし、チトわかりにくいので、ここにリンクを張っておきます。
   一眼レフデジカメとレンズなどの購入記           : 「一眼レフデジカメとマクロレンズへの道
   Canon EOS Kiss Digital Nレンズキットの詳細な使用記 : 「一眼レフデジカメCanon Kiss Digital Nを使用して
   マクロレンズについての詳細な使用記           : 「SIGMA 50mm F2.8 EX DG MACRO使用記
   リバースアダプター使用記                   : 「リバースアダプターで超マクロに挑戦

   (参考)テレスコマイクロ使用記                : 「テレスコマイクロによる超マクロ撮影


28 Dec. 2005
To be continued...


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