Сравнительный обзор объектива микроскопа LM Plan 10/0.25 160/0 WD9.2

Материал специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Объектив LM Plan 10/0.25 160/0 WD9.2 – представитель линейки металлографической оптики для микроскопов с конечным тубусным расстоянием среднего ценового диапазона. Другие два объектива – LM Plan 5/0.15 и LM Plan 20/0.45 – уже были рассмотрены в обзорных статьях ранее – и довольно неплохо себя показали. Стоимость данного объектива составляет ~80$ и в этой статье будет показано, чем его качество изображения отличается от более дешевых объективов с аналогичными параметрами.

Еще обзоры микрооптики – здесь.

Технические характеристики

Оптическая схема – не представлена производителем, скорее всего – аналогична объективу ЛОМО План 9/0.2 – 5 линз в 3 группах (апланат Рихтера с менисковым корректором);
Тип коррекции – планахромат (расчетный размер поля 25 мм);
Тубусное расстояние – 160 мм;
Парфокальное расстояние – 45 мм;
Кратность увеличения – 10×;
Числовая апертура – 0.25 мм;
Рабочее расстояние – 9.2 мм;
Толщина покровного стекла – 0 мм (расчетная, но можно использовать и со стеклом 0.17 мм);
Тип крепления – стандарт RMS (резьба 4/5” × 1/36”);
Особенности – микроскопный объектив, не имеет ирисовой диафрагмы и фокусировочного механизма;
Стоимость – ~80$ (можно приобрести новым здесь).

Конструкция и исполнение объектива

Массивный корпус объектива LM Plan 10/0.25 160/0 WD9.2 выполнен полностью из металла. Черная рубашка объектива с маркировкой сделана в виде свободно вращающегося колечка. Объектив имеет довольно большое рабочее расстояние – 9.2 мм – и потому не оснащен пружиной для линзоблока, защищающей переднюю линзу при столкновении с препаратом.

Объектив имеет серьезные проблемы со светозащитой: торцы линз не имеют чернения, внутренние поверхности в оптическом тракте сильно бликуют. Для объектива стоимостью почти 100$ это как-то странно. А вот просветление линз LM Plan 10/0.25, как и другие объективы в линейке, имеет весьма качественное: оно обеспечивает довольно ровный профиль светопропускания в области 400-700 нм. На вид покрытия напоминает просветление современных фотообъективов.

Спектры рентгеновской флуоресценции передней и задней линз объектива выглядят практически идентичными и соответствуют стеклу типа бессвинцового тяжелого флинта CDGM H-ZF3 717.295.

 

Такой выбор материалов, а также наблюдаемые форма и положение линз указывают на то, что объектив имеет простую оптическую конструкцию на манер старого советского ЛОМО ОМ-2 План 9/0.2. Это удивительно, поскольку при такой стоимости объектив мог бы быть и посложнее: изучение оптической схемы советского объектива показало, что без применения специальных стекол в ней практически невозможна адекватная коррекция хроматических аберраций. А в LM Plan 10/0.25, например, особых флинтов точно нет, а имеющиеся бессвинцовые крайне негативно влияют на вторичный спектр, находясь в отрицательных линзах объектива (как в этом случае). Удивительно, что продавец эти объективы позиционирует как «полуапохроматические», то есть как ахроматы с уменьшенным вторичным спектром. Но для такого в объективе особые стекла должны быть!

Все это очень забавно, если учесть, что дешевый 15$ Plan 10/0.25 160/0.17 имеет, вероятно, более продвинутую оптическую схему.

В общем, на свои деньги объектив явно не выглядит из-за проблем с чернением и подозрительно простой оптической конструкцией. Похвалить можно разве что приятную внешнюю отделку и весьма качественное просветление линз.

Оптические свойства. Сравнение с аналогами

Тестирование объектива LM Plan 10/0.25 160/0 WD9.2 было выполнено по объект-микрометру в проходящем свете (конденсор КФ-4М, осветитель Ulanzi L2) и по препарату дисперсии диоксида церия в поляризации (конденсор КФ-4М, осветитель Ulanzi L2). Тестовые снимки были сделаны на камеру Sony NEX-6 (APS-C, 16 МП) в прямом фокусе. Для сравнения были выбраны следующие объективы:

1) 10/0.25 160/0.17 – ультрабюджетный (~5$) китайский объектив-ахромат под стандарт RMS (парфокальность 35 мм), на тестовых фото обозначен как PRC Achr 10/0.25 RMS;
2) 10/0.25 160/0.17 – бюджетный китайский объектив-ахромат под стандарт DIN (парфокальность 45 мм), на тестовых фото обозначен как PRC Achr 10/0.25 DIN. Вариант в другом корпусе был представлен в обзоре ранее;
3) Plan 10/0.25 160/0.17 – китайский планахромат, которым комплектуют некоторые поставляемые в РФ микроскопы. На Aliexpress его найти не удалось. Отличается очень короткой оптической схемой, потому обозначен как PRC Plan 10/0.25 160/0.17 (short).
4) Plan 10/0.25 160/0.17 – недорогой китайский планахромат, ранее представленный в обзоре. Обозначен как PRC Plan 10/0.25 160/0.17 (normal).
5) LM Plan 10/0.25 160/0 WD9.2 – объектив, представленный в этой статье. Обозначен на снимках как LM Plan 10/0.25 160/0.
6) ЛОМО СХ 10/0.25 160/0/17 Ф – фазовоконтрастный объектив типа «полуплан» 1990-х годов. Обозначен как LOMO CX 10/0.25 F.
7) ЛОМО Ф ОМ-5 10/0.3 – старый фазовоконтрастный ахромат. Обозначен как LOMO F OM-5 10/0.3. Обзор его полного аналога Zeiss Jena опубликован здесь.

Ниже приведены примеры фотографий и 100% кропы объект-микрометра проходящего света.

Затем – снимки дисперсии диоксида церия.

По результатам проведенного тестирования можно отметить, что объективы-ахроматы и «короткий» Plan 10/0.25 160/0.17 имеют выраженную кривизну поля изображения. При этом объектив ЛОМО Ф ОМ-5, помимо этого, обладает выраженным латеральным хроматизмом, что в основном и ограничивает его качество изображения по полю. Китайский ахромат стандарта DIN имеет очень сильный астигматизм, который портит картинку чуть ли не больше хроматики ОМ-5. Объектив ЛОМО СХ 10/0.25 Ф обладает небольшой кривизной поля, но высоким уровнем сферических аберраций. Удивительно, но самый дешевый китайский ахромат стандарта RMS демонстрирует практически такой же уровень качества изображения по полю, что и «короткий» Plan 10/0.25, но притом обладает заметным виньетированием.

Среди китайских планхроматов наилучшей коррекцией кривизны поля отличаются Plan 10/0.25 (normal) и LM Plan 10/0.25. Вот только LM Plan обладает более высоким уровнем латерального хроматизма и астигматизма, которые снижают детализацию на краю изображения.

В центральной области кадра среди ахроматов неплохой результат демонстрируют ЛОМО Ф ОМ-5 10/0.3 и китайский дешевый ахромат стандарта RMS. Ахромат стандарта DIN имеет куда более выраженный сферохроматизм (фиолетовые окантовки), а ЛОМО СХ 10/0.25 Ф отличился чудовищной сферической аберрацией.

«Короткий» планахромат имеет низкий общий контраст изображения и детализацию в центре на уровне дешевого ахромата RMS – и это несмотря на более сложную схему и наличие просветляющего покрытия, которого нет у ахромата. LM Plan 10/0.25 по сравнению с ранее описанным Plan 10/0.25 160/0.17 показал неприемлемый уровень сферохроматических аберраций – он плох даже для ахромата, не то что для полуапо.

Таким образом, по результатам тестирования хорошо видно, что объектив LM Plan 10/0.25 160/0 тотально проигрывает ранее описанному объективу Plan 10/0.25 160/0.17, а в некоторых аспектах он даже уступает самому дешевому китайскому 10× ахромату стандарта RMS.

Высокий уровень хроматических аберраций LM Plan 10/0.25 хорошо заметен и на фотографиях различных объектов. На фото ниже представлены снимки, сделанные без стекинга на LM Plan 10/0.25 и Sony NEX-6 в прямом фокусе.

На фото: 1-2) Кристаллы ацеталацетоната кобальта(III)в светлом поле и в поляризации, 3) Кристаллы хлорида гексаамминникеля, 4) Кристаллы диоксалатодиаквакупрата аммония; 5) Окрашенный препарат спинного мозга; 6) Окрашенный препарат крови; 7) Диатомит.

Далее приведены примеры фото тех же образцов, выполненные со стекингом.

Для сравнения с другими объективами – Plan 10/0.25 160/0.17 и китайским ахроматом 10/0.25 160/0.17 стандарта RMS – были получены парные фото со стекингом, с кропами которых можно ознакомиться ниже.

 

По данным примерам видно, что LM Plan 10/0.25 в условиях реального использования также уступает объективам сравнения, стоящим в 3-10 раз меньше, как в центре, так и по полю.

Выводы

По совокупности свойств LM Plan 10/0.25 является очень посредственным объективом. Его уровень хроматических аберраций крайне высок и при фотосъемке представляет собой большую проблему. Резкость изображения по полю также звезд с неба не хватает. Качественное просветление не может быть тем плюсом, который перекроет недостатки оптической конструкции и плохую светозащиту. В отличие от LM Plan 5/0.15 и LM Plan 20/0.45, этот объектив однозначно не стоит своих денег и совершенно не выдерживает конкуренции с недорогим Plan 10/0.25 160/0.17.

Еще обзоры микрооптики – здесь.