Объектив микроскопа LM Plan 5/0.15 160/0 WD18 – обзор и тест

Материал по объективу специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Объектив LM Plan 5/0.15 (далее – LMPlan 5×0.15) – обзорный объектив для металлографических микроскопов с конечным тубусным расстоянием. От оптики биологических микроскопов основное отличие – это кратное пяти увеличение 5× вместо 4×, что удобнее для проведения измерений, а также коррекцией на препараты без покровного стекла (впрочем, для апертуры 0.15 это не так важно). Кроме того, металлографические объективы обычно имеют меньший уровень геометрических искажений и обладают телецентричным ходом лучей в пространстве предметов. Буква L в названии обозначает увеличенное рабочее расстояние (хотя для подобных объективов оно всегда немаленькое), а M – принадлежность к линейке металлографических объективов.

Данный объектив является, по-видимому, самым продвинутым из доступных на рынке в массе вариантом объектива малой кратности. Так, например, соотношение числовой апертуры и увеличения, определяющее предельно возможное качество изображения, для LMPlan 5×0.15 выше, чем у многих конкурентов и эквивалентно 4×0.12, 3.7×0.11. Из кривоватого описания к товару на AliExpress можно сделать вывод, что этот объектив даже позиционируется как «полуапохромат», то есть ахромат с уменьшенным вторичным спектром.

Технические характеристики

Оптическая схема – 4 линзы в 2 группах, 1 очень толстая линза;

Тип коррекции – планахромат (с уменьшенным вторичным спектром – по заявлению производителя);
Тубусное расстояние – 160 мм;
Парфокальное расстояние – 45 мм;
Кратность увеличения – 5×;
Числовая апертура – 0.15;
Рабочее расстояние – 18 мм;
Толщина покровного стекла – 0 мм;
Тип крепления – стандарт RMS (резьба 4/5” x 1/36”);
Особенности – микроскопный объектив, не имеет ирисовой диафрагмы и фокусировочного механизма.

Конструкция и исполнение объектива

Объектив стоит довольно недёшево по сравнению с «топ за свои деньги» Plan 4×0.1, а по качестве исполнения не то чтобы радует. Да, у него корпус из металла, неплохой дизайн корпуса, ни единой пластиковой детали. Но сделан он как-то грубо: на металле местами есть какие-то царапины и следы обработки, чернение торцов линз отсутствует, межлинзовая вставка блестит, бортик корпуса со стороны линзы не имеет чернения вообще. Почему последнее важно? А попробуйте бленду для объектива фольгой обложить изнутри и поснимать.

По итогу я объектив разбирал, для чего достаточно выкрутить сзади апертурную диафрагму и кольцо с шлицами, и зачернил всё, что можно было зачернить. К счастью, сборка у объектива осуществляется также просто – ничего центрировать вручную через отверстия в корпусе не нужно, здесь этот метод не применяется. При разборке довольно удивило наличие в конструкции непропорционально толстой линзы в заднем компоненте. Это как если бы в каком-нибудь Индустар-61 50/2.8 передняя линза была бы чушкой из стекла толщиной сантиметров десять.

Забавным элементов конструкции LMPlan 5×0.15 является свободно вращающееся колечко с названием и параметрами объектива. Такое решение я также встречал на поздних объективах ЛОМО серии СХ («стигмахромат», они же – «полуплан»).

Есть и то, что можно в этом объективе похвалить. Так, линзы LMPlan 5×0.15, по-видимому, имеют качественное многослойное просветление с розоватым бликом – вероятно, трехслойное. Оно даже лучше, чем на китайских фотообъективах и отличается весьма ровным светопропусканием в диапазоне 430-650 нм. Это позволяет достичь хорошей цветопередачи при использовании объектива для фотосъемки.

Коротковолновая граница светопропускания находится при ~355 нм, что свидетельствует о применении «тяжелых» стекол в объективе. Действительно: передняя линзы выполнена из материала, содержащего цирконий, лантан, гадолиний и тантал – то есть из тяжелого лантанового флинта, стекла с высоким показателем преломления. Возможно, это материал по типу H-ZLaF50E 804.466.

В спектре рентгеновской флуоресценции задней линзы детектируются барий, цинк и стронций – вероятно, это стекло типа тяжелого крона или бариевого крона. Также на спектре присутствует маленький пик ниобия – это просвечивает предпоследняя линза объектива, сделанная из тяжелого ниобиевого флинта, аналога старых свинцовых флинтов.

Таким образом, в объективе, по-видимому, не используются материалы по типу тяжелых фосфатных кронов. Может даже не применяются и особые флинты. Потому не понятно, на основании чего вообще этот объектив можно относить к классу «полуапо», как делает это производитель. С таким выбором материалов это в лучшем случае может быть просто хороший ахромат. Наличие толстой линзы позволяет добиться исправления сферических аберраций высших порядков, что дало возможность без усложнения схемы претендовать также и на план-коррекцию.

Для меня показалось странным, что в этом довольно интересном по параметрам и оптической схеме объективе даже не стали делать чернение торцов линз. При его стоимости можно было уже и не экономить на этой несложной технически операции.

Оптические свойства. Сравнительный тест

Тестирование объектива LM Plan 5/0.15 160/0 было выполнено при помощи съемки объект-микрометров проходящего и отраженного света на камеру Sony NEX-6 в прямом фокусе. Для сравнения были отобраны следующие объективы: 1) китайский Plan 4×0.1 160/0.17 (не путать с этим) со схемой типа «Таир» из этого набора оптики – китайский аналог советского объектива ОМ-3 План 3.5×0.1; 2) ЛОМО 4×0.12 – поздний российский объектив от микроскопа Микмед-2 вар. 2, близкий по свойствам к этому китайскому объективу; 3) ЛОМО 3.7×0.11 – звезда всех тестов бюджетных обзорных объективов, любимый всеми за хорошее для фотосъемки исправление сферохроматизма.

Тестовые фотографии на LMPlan 5×0.15 в проходящем и отраженном свете приведены, а также кропы снимков в сравнении ниже.

Как можно заметить, по уровню сферохроматизма китайский планахромат 4×0.1 типа «Таир» оказался значительно хуже всех испытуемых. Виною тому, скорее всего, применение титановых/ниобиевых флинтов и игнорирование тяжелых фосфатных кронов в расчете. При этом объектив LMPlan 5×0.15 действительно лучше, чем ЛОМО 4×0.12, но уступает ЛОМО 3.7×0.11.

Наилучшую коррекцию кривизны поля и астигматизма имеют объективы Plan 4×0.1 типа «Таир» и LMPlan 5×0.15. Объектив ЛОМО 4×0.12 обладает самой посредственной коррекцией астигматизма и кривизны поля из всех испытуемых.

Следует отметить, что, судя по всему, объектив LMPlan 5×0.15 действительно телецентричен в пространстве предметов, поскольку для него несвойственно естественное виньетирование (закон cos^4), также не было заметно параллакса при стекинге (в отличие от ЛОМО 3.7×0.11, например).

Таким образом, по совокупности качеств LMPlan 5×0.15 действительно неплохой объектив, но степень исправления сферохроматических аберраций явно недостаточна.

Далее приведены примеры фотографий, сделанные при помощи объектива LMPlan 5×0.15 и Sony NEX-6 в прямом фокусе без использования стекинга.
На фото: 1) люминесценция фосфата лития-магния, легированного марганцем(II) (боковое освещение 365 нм); 2-3) сульфат бария, легированный ванадием(V) – внешний вид и люминесценция (боковое освещение 365 нм, отраженный свет); 4-5) люминесценция крупнокристаллического оксида цинка (боковое освещение 365 нм); 6-7) внешний вид и люминесценция сульфата бария, легированного фосфором и европием(III) (боковое освещение 365 нм, отраженный свет); 8) композит оксид галлия – галлат кобальта (отраженный свет); 9) дигидрат хлорида бария (темное поле, ОИ-10); 10) кристаллы серы (темное поле, ОИ-10); 11) люминесценция пирофосфата магния, легированного марганцем(II) (боковое освещение 365 нм); 12) люминесценция сульфида цинка, легированного медью(I) (боковое освещение 365 нм).

Затем фото, снятые с применением стекинга.
На фото: 1) крупнокристаллический оксид цинка (отраженный свет); 2-3) композиты оксид галлия – галлат кобальта (отраженный свет); 4) дигидрат хлорида бария (темное поле, ОИ-10); 5) кристаллы серы (темное поле, ОИ-10).

Выводы

Объектив LMPlan 5×0.15 главным образом отличается хорошим исправлением аберраций в пределах поля 30 мм (APS-C), чем могут похвастаться мало какие объективы. К сжалению, коррекция сферохроматизма находится разве что на уровне неплохого объектива-ахромата. С уверенностью можно сказать, что до уровня «полуапо» объектив не дотягивает и проигрывает очень старому ЛОМО 3.7×0.11 по степени коррекции продольного хроматизма. При этом объектив соответствует требованиям к металлографической оптике и его телецентричность в пространстве предметов во многих аспектах является полезным свойством, в частности в фотографии с использованием стекинга. Несмотря на некоторые вопросы к качеству исполнения, этот объектив пока что является лучшим из известных мне вариантов недорогой 3-6× оптики под конечный тубус, которую можно купить новой.

Еще обзоры по теме микроскопии – здесь.