Обзор и сравнительный тест микроскопного ахромата 20/0.40 160/0.17 (Китай, no-name)

Материал по объективу специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Статья посвящена самому простому и дешевому (~15-20$) из найденных новыми объективов 20x для микроскопов с конечным тубусным расстоянием. Объективы с кратностью 20x обычно не входят в штатную комплектацию микроскопов – обычно их приобретают отдельно для получения большей в сравнении с 10x детализацией изображения при меньшей требовательности к качеству освещения в сравнении с 40x объективами. Некоторые сведения о микроскопной оптике приведены в этой статье.

Технические характеристики

Оптическая схема – 5 линз в 3 группах;

Тип коррекции – ахромат;
Тубусное расстояние – 160 мм;
Кратность увеличения – 20x;
Числовая апертура – 0.4;
Фокусное расстояние – ~8 мм;
Рабочее расстояние – 2.1 мм;
Толщина покровного стекла – 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 20×0.4 выполнен в простом корпусе черного цвета, причем некоторые его части – апертурная диафрагма и эргономическое ребристое кольцо – сделаны из пластика, прочее же – из латуни. Маркировка с указанием параметров нанесена краской без гравировки на съемное металлическое декоративное кольцо.

В отличие от объектива 10×0.25 из этой же линейки оптики, объектив 20×0.4 уже имеет подпружиненный линзоблок на случай, если по ошибке объектив столкнется с препаратом. Наличие такого механизма крайне важно для биологических микрообъективов с малым рабочим расстоянием (~0.2-1 мм), хотя у этого объектива оно составляет 2.1 мм, что, например, сравнимо с 3 мм у ЛОМО 10×0.4 Л. Кроме того, объектив 20×0.4 имеет уже юстируемое положение отдельных элементов оптической схемы, а потому после разборки линзоблока его линзы будет необходимо центрировать самостоятельно.

Линзоблок объектива можно извлечь целиком из корпуса: для этого необходимо снять декоративное внешнее кольцо, открутить винт-ограничитель под этим кольцом, выкрутить пластиковую апертурную диафрагму и следующую за ней шлицевую гайку, удерживающую пружину. Полезно для повышения контраста выполнить матовое чернение для деталей, находящихся за задней линзой объектива. Саму пружину можно покрасить черным маркером.

Линзы объектива имеют просветление с розово-фиолетовым цветом блика – скорее всего двухслойное. Объектив отличается высоким светопропусканием в УФ области спектра – коротковолновая граница пропускания находится при ~320 нм. Пока что это рекорд среди опробованных мною объективов.

В оптической схеме объектива не были обнаружены современные бессвинцовые флинты, зато через заднюю линзу объектива, по-видимому, просвечивает свинцовое стекло. С учетом конструкции объектива, использование свинцовых флинтов в отрицательных линзах было бы весьма благоприятно. Сама задняя линза, скорее всего, изготовлена из тяжелого крона.

То же касается и передней линзы, хотя в ней применена другая марка стекла.

Таким образом, объектив представляет собой обновленную версию классического микроскопного ахромата, подобного древним советским решениям.

Качество изображения

Качество получаемого изображения будет во многом зависеть от используемого освещения. С учетом довольно высокой числовой апертуры 0.4 объектива, крайне желательно использование подходящего по числовой апертуре конденсора проходящего света или освещение через объектив. Использование отраженного бокового света оказывается малоэффективным.

Объектив 20×0.4 формирует изображение с выраженной кривизной поля и заметными латеральными хроматическими аберрациями – в отличие от 10×0.25 из той же серии, объектив предназначен уже для использования с компенсационными окулярами. Далее приведены изображения объект-микрометра отраженного света ЛОМО ОМО-У4.2, снятые на Sony NEX-3N и объектив 20×0.4. Цена деления 0.01 мм. Край поля зрения соответствует y’~12 мм.

Тем не менее, в центральной области этот объектив оказывается лучше по коррекции хроматических аберраций, чем, например, на порядок более дорогой Plan L 20×0.4.

По сравнению с советским объективом ЛОМО 21×0.4 190-П китайский 20×0.4 ахромат резче в центре и по полю, а также заметно контрастнее. А вот более дорогому китайскому планахромату Plan 20×0.4 160/0.17 объектив уже уступает, особенно по степени исправления сферохроматизма в центре поля.

Стоит отметить, что в некоторых сценариях использования Plan 20×0.4 демонстрировал несколько худший в сравнении с ахроматом контраст, а главной проблемой при его использовании является очень малое рабочее расстояние, не позволяющее удобным образом работать без покровного стекла с неплоскими объектами.

Результаты тестирования объективов 20×0.4 160/0.17 ахромата, 20×0.4 160/0.17 Plan и ЛОМО 21×0.4 190-П (при тубусном расстоянии 190 мм) в проходящем свете с покровным стеклом и без приведены ниже. На фото объект-микрометр проходящего света с ценой деления 0.01 мм.

Любопытно, что внесение покровного стекла, с которым все из протестированных объективов должны работать, скорее ухудшает качество изображения. Возможно, это верно только при использовании с камерой, но не при визуальном наблюдении, для которого и предназначены испытуемые объективы: рабочий спектральный диапазон для фотокамеры значительно шире, чем для дневного зрения, что может иметь определенный эффект.

Объектив имеет малую глубину резкости, потому для неплоских объектов крайне желательно использовать стекинг.

Далее приведены примеры фотографий на ахромат 20×0.4 160/0.17 и беззеркальную APS-C камеру Sony NEX-3N, установленные на модифицированный микроскоп НПЗ М-10. Все снимки сделаны без использования покровного стекла.

Список объектов на фото: 1 – хлорид гексаамминникеля; 2,3 – сульфид-дисульфид циркония; 4 – хлорид хлоропентаамминкобальта(III); 5 – гидрат тетрароданокобальтата калия; 6 – кристалл гидрофосфата аммония; 7 – гексафенолят вольфрама; 8, 9 – ацетилацетонат хрома; 10 – ацетилацетонат меди; 11-18 – кристаллы MOF (metal-organic framework) с самарием.

Затем – примеры фото со стекингом (Helicon Focus).

Список объектов на фото: 1 – хлорид гексаамминникеля; 2 – гидрат тетрароданокобальтата калия; 3 – кристалл гидрофосфата аммония; 4 – гексафенолят вольфрама; 5,6 – ацетилацетонат хрома; 7 – ацетилацетонат меди; 8-12 – кристаллы MOF (metal-organic framework) с самарием.

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

Ахромат 20×0.4 – очень дешевое компромиссное решение. Лучше старых советских аналогов, хуже нового китайского планахромата, но значительно удобнее последнего из-за большего рабочего расстояния. Однако все перечисленные объективы обладают недоисправленным латеральным хроматизмом, а потому для фотосъемки ни один из них не является по-настоящему хорошим вариантом.