The Lens: A Practical Guide for the Creative Photographer

321 Pages·2012·103.3 MB·English

by  NK Guy

The Lens

NK Guy
The Lens
A Practical Guide
for the Creative Photographer
NK Guy, photonotes.org
Editor: Joan Dixon
Copyeditor: Judy Flynn
Layout: Petra Strauch
Cover Design: Helmut Kraus, www.exclam.de
Cover photos: NK Guy
Printer: Everbest Printing Co. Ltd through Four Colour Print Group, Louisville, Kentucky
Printed in China
ISBN 978-1-933952-97-0
1st Edition 2012
© 2012 NK Guy
Rocky Nook, Inc.
802 E. Cota Street, 3rd Floor
Santa Barbara, CA 93103
www.rockynook.com
Library of Congress Cataloging-in-Publication Data
Guy, NK.
The lens : a practical guide for the creative photographer / by NK Guy. -- 1st ed.
p. cm.
ISBN 978-1-933952-97-0 (pbk.)
1. Photographic lenses. I. Title.
TR270.G89 2012
771.3’52--dc23
2012001393
Distributed by O‘Reilly Media
1005 Gravenstein Highway North
Sebastopol, CA 95472
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i
v TABLE OF CONTENTS
Table of Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Why interchangeable lenses? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
What can interchangeable lenses do for me? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
What’s covered in this book? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
What’s not covered in this book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1 A brief history of optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1 The science of light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 The path to the lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3 Geometrical optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.4 Waves and particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 Bending light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1 Putting glass to work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Refraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3 What is a lens? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4 Lens elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Field of view . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.6 Focal length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.7 But what is focal length, really? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.8 Prime or zoom: adjustable focal lengths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.9 The 35mm focal length equivalent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.10 Digital versus film: the cropping factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.11 APS-C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.12 Medium format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.13 Focal length examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.14 Image circles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.15 All about apertures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.16 f-stops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.17 Maximum apertures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.18 Fast and slow lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.19 Diaphragms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.20 Adjusting the aperture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.21 Wide-open metering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.22 Depth of field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3 Lens mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.1 What’s in a lens? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2 A lens that fits: lens mounts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3 Popular lens mounts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
v
TABLE OF CONTENTS i
i
3.4 Motors and mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.5 Ultrasonic focus motors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.6 Motion blur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.7 The handheld rule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.8 Stabilizers: a lens not shaken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.9 The user interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.10 To infinity—and beyond! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.11 Lens electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.12 What’s in a name? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.13 Alphabet soup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.14 Decoding a lens name . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.15 Serial numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.16 Build quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.17 Lens barrel construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.18 Lens marketing categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.19 Notable marketing categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.20 Colored rings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.21 Kit lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.22 White lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.23 Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.24 Cold weather . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4 Choosing the right lens for a project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.1 Choosing a lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.2 Portraits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.3 Landscapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.4 Kids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.5 Closeup or macro photography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.6 Sports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.7 Traveling light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.8 The reporter’s triumvirate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.9 Low-light and night photography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.10 Wildlife photography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5 Choosing a lens by focal length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.1 Wide angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.2 Extreme wide angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.3 Fisheyes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.4 Normal or the Nifty Fifty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.5 Telephoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.6 Super telephoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.7 Megazooms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.8 A matter of perspective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.9 Perspective in portraits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
i
i
i TABLE OF CONTENTS
v
5.10 Falling backwards: another take on perspective . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.11 Compressed perspective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6 Accessorize! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
6.1 Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
6.2 Lens hoods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.3 Teleconverters and extenders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.4 Supplementary lens focal length adapters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.5 Macro accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6.6 Caps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.7 Bags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.8 Tripod mounts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7 Buying lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
7.1 Camera brand or third party? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
7.2 Where to buy? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7.3 The dark side of camera retailing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7.4 Warranties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.5 The gray market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.6 Going used? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.7 Rental options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
8 Advanced topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.1 Learning more about optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.2 What is focal length? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.3 Lens element types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
8.4 Optical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
8.5 Manufacturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
8.6 Seeking the perfect lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8.7 Optical flaws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8.8 Chromatic aberration: color fringing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
8.9 Spherical aberration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.10 Aspheric lens elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
8.11 Intentional spherical aberration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
8.12 Distortion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
8.13 Other aberrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
8.14 Sharpness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
8.15 Lens flare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
8.16 Antireflective lens coatings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
8.17 Multicoatings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.18 Bokeh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
8.19 Vignetting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.20 Close focus distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
8.21 The hyperfocal distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
i
TABLE OF CONTENTS x
8.22 The diffraction limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.23 Diffractive optic lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
8.24 Tilt and shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8.25 Lenses for video . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
8.26 Mirror lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
8.27 “Digital” lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
8.28 Dust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
8.29 Scratches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
8.30 Cleaning lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
8.31 Keeping out the weather . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
8.32 Fungus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
8.33 Repairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
8.34 Infrared photography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
8.35 The mystery of MTF charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
8.36 A measurable obsession. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.37 Sample variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
8.38 Micro focus adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
8.39 Testing for focus errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
9 Creative options: beyond the standard lens . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
9.1 Manual-focus lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
9.2 Adapting lenses to other camera systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
9.3 Focusing manually . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
9.4 Modern manual-focus lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
9.5 Toy cameras and lo-fi photography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
9.6 Diana lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
9.7 A flexible approach: the Lensbaby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
9.8 Creative bokeh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
9.9 Pinhole cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
9.10 Detaching the lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
9.11 Fake anamorphic effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
9.12 Homemade lenses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Appendices
Appendix A: Lens mount systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Appendix B: Manufacturer-specific lens terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Appendix C: Lens mount table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Appendix D: Chapter Opening Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
Appendix E: A simple focus test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304