Материал по объективу специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.
ЛОМО 21×0.4 190-П в револьвере микроскопа НПЗ М-10.
Объективы с увеличением 20x, как правило, не входят в штатную комплектацию современных микроскопов, а потому многие микроскописты озадачиваются поиском промежуточного объектива между 10x и 40x: 20x объектив позволяет рассмотреть больше деталей, чем 10x, но притом с ним проще работать, чем с 40x.
Представленный в этом обзоре объектив-ахромат среднего увеличения ЛОМО 21×0.4 190-П (ОМ-8М) входил в комплект старых советских поляризационных микроскопов. Для таких объективов комплекты оптики специально отбирались так, чтобы в линзах отсутствовали механические напряжения. Объектив 21×0.4 механически совместим с микроскопами стандарта RMS c конечным тубусом, причем рассчитан на тубусное расстояние 190 мм. Существует также обычная версия объектива под тубус 160 мм – ЛОМО 20×0.4 (ОМ-27), а современный аналог такого объектива производится в Китае.
Технические характеристики
Оптическая схема – 5 линз в 3 группах;
Рисунок оптической схемы объектива.
Тип коррекции – ахромат;
Тубусное расстояние – 190 мм;
Кратность увеличения – 21x;
Числовая апертура – 0.4 (требуется осветительный конденсор или освещение через объектив для оптимальной работы);
Фокусное расстояние – ~8 мм;
Рабочее расстояние – ~1.5 мм;
Толщина покровного стекла – 0 мм (рассчитан на применение без стекла, версия 20×0.4 – со стеклом 0.17 мм);
Требуется иммерсия – нет;
Тип крепления – стандарт RMS (резьба 4/5” x 1/36”);
Особенности – микроскопный объектив, не имеет ирисовой диафрагмы и фокусировочного механизма.
Конструкция объектива
Объектив ЛОМО 21×0.4 190-П выполнен в очень компактном коротком корпусе из хромированной латуни. Оптическая схема объектива помещается в корпусе впритык. Линзы объектива заключены в металлические оправы, причем второй по счету элемент дополнительно центрируется через 4 отверстия в корпусе на заводе при сборке. Этот объектив лучше не подвергать разборке без острой необходимости – будет сложно собрать обратно правильно, потребуется юстировка.
ЛОМО 21×0.4 190-П можно установить на обычный микроскоп стандарта RMS с тубусом 160 мм, но при этом увеличение будет несколько меньше заявленного, возможно усиление кривизны поля и астигматизма. Главной проблемой при таком использовании становятся длина объектива и его короткое рабочее расстояние (около 1.5 мм) – при фокусировке другие объективы в револьвере мешают, упираясь в столик. Нос объектива не подпружинен, потому важно при фокусировке следить за расстоянием до объекта, чтобы случайно не раздавить его и ничем не защищенную переднюю линзу объектива.
При использовании 21×0.4 объектива на обычном микроскопе другие объективы в револьвере могут помешать.
Существуют специальные удлинительные кольца, которые позволят без помех использовать любой объектив под большее чем 160 мм тубусное расстояние.
В отличие от обычной версии ЛОМО 20×0.4 160/0.17 этот объектив имеет просветленную оптику, что должно положительно сказываться на контрасте изображения. Просветление линз однослойное, скорее всего – нанесенное физическим способом. Коротковолновая граница светопропускания находится при ~330 нм.
Спектр светопропускания ЛОМО 21×0.4 190-П (ОМ-8П).
Также стоит отметить, что в СССР в меньшей степени пренебрегали светозащитой объективов, нежели на современных производствах Китая: внутри линзоблока все выглядит темным, хоть и не идеально матированным.
Оптическая схема объектива рассчитана, по всей видимости, еще Эрнстом Аббе и идейно схожа с апланатом Рихтера с дополнительной толстой собирающей линзой («конвертер Герцбергера»). По данным спектроскопии рентгеновской флуоресценции передняя линза объектива сделана из свинцового флинта (вероятно, тяжелого флинта марки ТФ). Спектр задней линзы притом оказался идентичен, но, с учетом вида схемы, это значит лишь, что внутренняя линза склейки сделана из того же флинта, а внешняя, напротив, не содержит тяжелых элементов – то есть является кроном или легким кроном.
Спектр рентгеновской флуоресценции передней линзы объектива ЛОМО 21×0.4 190-П. Детектирование Cr, Cu – сигнал оправы линзы. Ar – воздух. Zr – приборный артефакт. В стекле найдены K, Zn, Pb, As.
Спектр рентгеновской флуоресценции задней склейки объектива ЛОМО 21×0.4 190-П. Фактически относится к внутренней линзе склейки. Детектирование Cr, Cu – сигнал оправы линзы. Ar – воздух. Zr – приборный артефакт. В стекле найдены K, Zn, Pb, As.
Фотографии внешнего вида объектива приведены ниже.
По большей мере, ЛОМО 21×0.4 190-П производит впечатление старого, но относительно качественного объектива, выполненного чуть лучше в сравнении с самыми массовыми советскими 20×0.4 160/0.17 ахроматами. Самый большой недостаток при использовании на микроскопах с тубусным расстоянием 160 мм – необходимость компенсации рабочего расстояния или смирения с неудобством при фокусировке с другими объективами в револьвере.
Качество изображения
ЛОМО 21×0.4 имеет уже достаточно большую числовую апертуру 0.4, чтобы возникла необходимость применения для освещения конденсора. Дело вовсе не в том, что иначе будет нехватка света, а в том, что конденсор позволяет направить свет под углом к объекту, формируя конус освещения, за счет чего достигается повышение контраста и разрешения изображения. Это означает, что объектив не рекомендуется использовать для съемки в отраженном свете при боковом освещении, которое и без того тяжело подвести из-за малого рабочего расстояния. Идеальным решением было бы освещение прямо через объектив, реализуемое в некоторых микроскопах или с помощью специальных насадок. Для наблюдений в проходящем свете подойдет практически любой штатный конденсор. Если микроскоп им не укомплектован, то качество изображения будет сильно ограничено.
В проходящем свете при использовании конденсора объектив демонстрирует картинку с большим количеством сферохроматических аберраций (фиолетово-желтые окантовки, нечеткие контуры). По мере удаления от центра кадра изображение сильно ухудшается из-за влияния кривизны поля, астигматизма и латерального хроматизма. При перефокусировке добиться резкости на краях поля невозможно. Возможно, при компенсации тубусного расстояния качество по полю будет несколько лучше, но латеральный хроматизм это исправить никак не поможет.
В отраженном свете качество изображения значительно снижается, картинка кажется рыхлой и зернистой, по-видимому, из-за каких-то волновых эффектов.
Изображение объект-микрометра отраженного света ЛОМО ОМО-У4.2, снятое на Sony A7s и объектив ЛОМО 21×0.4 при длине тубуса ~160 мм. Длина метки – 1 мм, цена деления 0.01 мм.
Глубина резкости при использовании такого объектива очень мала, в большинстве случаев стекинг очень желателен.
Несмотря на все недостатки, объективом вполне можно пользоваться, если ничего лучше под рукой не оказалось. Прежде всего при съемке этим объективом необходимо уделить внимание освещению – от него в большей мере и зависит полученный результат.
Далее приведены примеры фотографий на полнокадровую беззеркальную камеру Sony A7s и объектив ЛОМО 21×0.4 190-П (без компенсации тубусного расстояния), установленные на модифицированный микроскоп НПЗ М-10, без применения стекинга.
Список объектов на фото: 1-2 – гидрат оксалатокупрата калия, 3-4 – кристаллическая пленка серы, полученная кристаллизацией на стекле раствора серы в циклогексане; 5-7 – кристаллическая пленка серы, полученная кристаллизацией на стекле раствора серы в толуоле; 8-9 – мелкокристаллический манганат(VI) бария на поверхности графита, 10-11 – ацетилацетонат хрома(III), 12 – сростки кристаллов моногидрата сульфата марганца(II).
Процесс кристаллизации серы из раствора в толуоле
Ниже – примеры фото с использованием стекинга.
Список объектов на фото: 1 – полимерный сульфат хрома(II)-гидразиния, 2-3 – гидрат оксалатокупрата калия, 4-5 – кристаллическая пленка серы, полученная кристаллизацией на стекле раствора серы в толуоле; 6 – мелкокристаллический манганат(VI) бария на поверхности графита, 7-8 – ацетилацетонат хрома(III), 9 – сростки кристаллов моногидрата сульфата марганца(II), 10 – гексанитроникелат(II) калия.
Все обзоры объективов микроскопов стандарта RMS с тубусным расстоянием 160 мм:
Современная оптика китайских производителей:
- Обзор объектива малого увеличения 2/0.05 160/- (no-name, Китай). Проблематика построения объективов малого увеличения для микроскопов
- 4x0.1 160/0.17 ахромат (Китай, no-name)
- Микроскопная оптика на фотокамере. Обзор микроскопного объектива Plan 4x0.1 160/0.17 (Китай, no-name)
- 10x0.25 160/0.17 ахромат (Китай, no-name) - модификация и тест
- Обзор и сравнительный тест микроскопного ахромата 20/0.40 160/0.17 (Китай, no-name)
- Обзор микроскопного объектива-планахромата Plan 20x0.4 160/0.17 (no-name, Китай)
Обзоры советских объективов для микроскопов:
- ЛОМО Эпи 9x0.2 (адаптированный)
- ЛОМО 10x0.4 Л (ОМ-33Л) - модификация и тест
- Обзор микроскопного объектива-ахромата ЛОМО 21×0.4 190-П (ОМ-8П)
Выводы
ЛОМО 21×0.4 190-П – старый, оптически очень посредственный микроскопный объектив, который плохо подходит для съемки в прямом фокусе из-за высокого уровня латеральных хроматических аберраций и в целом высокого уровня хроматизма. Между тем, увеличение 20x очень удобно для ряда применений, и в случае необходимости комплектования микроскопа дополнительными объективами лучше обратить внимание на современные бюджетные китайские варианты и более дорогие планахроматы.
