Обзор и тест ультрабюджетного объектива 40/0.65 160/0.17 (стандарт DIN, Китай)

Материал специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Китайские объективы-ахроматы 40/0.65 160/0.17 в двух вариантах внешнего исполнения.

Эта статья посвящена самому простому и доступному объективу-ахромату с увеличением 40× для биологических микроскопов с конечным тубусным расстоянием под стандарт DIN (длина 45 мм). Этот объектив в самых разных вариантах внешнего оформления, под разными брендами и названиями устанавливается в качестве штатного на сотни тысяч современных недорогих учебных и рабочих микроскопов, на AliExpress его можно купить за ~5-10$, что делает его самым дешевым решением в своем классе. На сайте есть обзоры других объективов из этой же линейки: 4/0.1 160/0.17, 10/0.25 160/0.17, 20/0.4 160/0.17, 100/1.25 160/0.17 Oil.

Технические характеристики

Оптическая схема – 5 линз в 4 группах, светосильный апланат;

Рисунок оптической схемы объектива-ахромата 40/0.65 160/0.17.

Тип коррекции – ахромат;
Тубусное расстояние – 160 мм;
Парфокальное расстояние – 45 мм;
Кратность увеличения – 40×;
Числовая апертура – 0.65;
Рабочее расстояние – 0.53 (до покровного стекла);
Толщина покровного стекла – 0.17 мм;
Пружина линзоблока – есть;
Тип крепления – стандарт RMS (резьба 4/5” × 1/36”);
Особенности – микроскопный объектив, не имеет ирисовой диафрагмы и фокусировочного механизма.
Стоимость – ~15$ (можно приобрести новым здесь, но не нужно).

Конструкция и исполнение

Этот объектив массово производится в Китае на большом числе разных предприятий как минимум в 6 разных вариантах исполнения. Типичным является применение корпуса из тонкой латуни с алюминиевыми или даже пластиковыми декоративными элементами. Линзоблок объектива подпружинен для защиты препарата и передней линзы объектива от столкновения при выполнении фокусировки – это очень полезная опция для оптики со столь коротким рабочим расстоянием (0.53 мм). Один из элементов объектива центрируется при сборке через отверстия в корпусе – если линзоблок разобрать для обслуживания, то придется потом самостоятельно выполнять центрировку.

Линзы объектива имеют простое однослойное просветление с фиолетовым цветом блика. Чернение внутренних поверхностей очень посредственное или отсутствует. Объектив выполнен по простейшей схеме прямиком от дедушки Аббе из второй половины 19 века. Объектив использует простые стекла типа тяжелых кронов и флинтов, в том числе даже свинцовые, от которых в последнее время стараются отовсюду избавляться из-за экологической повестки.

Спектр рентгеновской флуоресценции передних линз объектива.

Очень странной является диафрагма объектива, находящаяся в хвостовой части. Она имеет диаметр около 4 мм, что совершенно точно недостаточно для заполнения зрачка для внеосевых пучков – в очень похожем по конструкции объективе ЛОМО 40/0.65 МШ диафрагма имеет куда больший диаметр, причем расположена она значительно ближе к линзам. Следовательно, в китайских ахроматах 40/0.65 160/0.17 с неясной целью введено очень сильное геометрическое виньетирование, что для микрооптики вообще нехарактерно.

Вообще, эти ахроматы сделаны крайне просто и даже грубо, что можно ожидать с учетом их стоимости.

Оптические свойства. Сравнительный тест

Представленный в обзоре объектив уже ранее фигурировал в сравнении с другими 40× объективами в этой статье. Здесь же было проведено дополнительное сравнение по объект-микрометру проходящего света и по окрашенному по Романовскому-Гимзе препарату крови человека. Тест выполнен при использовании конденсора КФ-4М (NA=0.8), осветителя Ulanzi L2 и камеры Sony NEX-6 (APS-C, 16 Мп) в прямом фокусе. Для сравнения выбраны следующие объективы:

1) ЛОМО МИ 50×1.0 160/0 – поздний ахромат ЛОМО (комплект Бимам/Микмед-2), нечастый объектив, оснащенный ирисовой диафрагмой для работы с конденсорами темного поля. Спутать с чем-либо нереально. Обозначен как LOMO MI 50/1.0 160/0.
2) Plan 40/0.65 160/0.17 – китайский планахромат, которым комплектуют некоторые поставляемые в РФ микроскопы. На Aliexpress его найти не удалось. Отличается наличием вогнутой менисковой линзы в хвосте объектива, отмечен как «PRC Plan 40/0.65 (meniscus rear)».
3) Plan 40/0.65 160/0.17 – китайский доступный планахромат, продается на AliExpress. Характерная особенность – точно известное рабочее расстояние 0.68 мм, указываемое продавцами. Как и объектив 2) имеет мениск в задней части, но находящийся прямо в плоскости заднего торца. Также выпускался под брендами Nikon и LOMO как штатный ахромат для микроскопов начального уровня (см. ниже). Обозначен как «PRC Plan 40/0.65 160/0.17 WD0.68».
4) LOMO 40/0.65 160/0.17 – ахромат из комплекта микроскопа Микмед-5, по конструкции и свойствам является копией объектива из пункта 3). Выпускался в Китае. Обозначен как «LOMO 40/0.65 (Mikmed-5)». Объектив сам по себе «не первой свежести» и был мною очищен отъюстирован вручную перед тестированием.
5 и 6) Китайские ахроматы 40/0.65 160/0.17 стандарта DIN, представленные в этом обзоре. Обозначены как «PRC Achr 40/0.65 160/0.17».
7) Carl Zeiss Jena 40/0.65 160/0.17 – восточногерманский ахромат 40/0.65 стандарта DIN, обозначен как «CZJ 40/0.65 160/0.17 DIN».

И бонус:

8) Китайский ахромат 60/0.85 160/0.17 стандарта DIN из той же линейки оптики, что и представленный в этом обзоре 40/0.65. Обозначен как «PRC Achr 60/0.85 160/0.17».
9) Советский очень старый ахромат Прогресс 60/0.85 с шифром 02-60 стандарта RMS, обозначен как «Progress 02-60 60/0.85 (160/0.17)».

Испытуемые объективы 40-50× и их условные наименования.

Тестовые снимки на ахромат 40/0.65 160/0.17 и кропы изображений (в одинаковом масштабе) приведены ниже.

Как нетрудно заметить, ахромат 40/0.65 160/0.17 среди всех испытанных объективов обладает наиболее посредственным качеством изображения: очень высокий уровень сферических аберраций, чудовищные полевые искажения (астигматизм, кривизна поля, латеральный хроматизм). Советский объектив ЛОМО 40/0.65 ОХ-1 («сороковка с пружиной») стандарта RMS имеет качество намного выше.

Оба объектива-ахромата 60/0.85 – что советский, что китайский – также показали себя весьма паршиво. По качеству изображения в целом они явно получше, чем китайский ахромат 40/0.65 160/0.17, но никаких новых деталей с их помощью не разглядеть несмотря на формально большие увеличение и апертуру.

Ахромат Carl Zeiss Jena, объективы-близнецы Plan 40/0.65 WD0.68 и LOMO 40/0.65 (Микмед-5) обладают похожими характеристиками. Старый Цейсс в этой троице уступает по степени коррекции латерального хроматизма. Он же и вариант 40/0.65 от ЛОМО Микмед-5 имеют искаженную цветопередачу с явным уводом в теплые тона. Объективы обладают заметным виньетированием. В целом Plan 40/0.65 WD0.68 – это вполне неплохое бюджетное решение, что и подтверждалось ранее его выбором в качестве штатного объектива брендами ЛОМО и Nikon. Еще более качественным является объектив Plan 40/0.65, который так и не был найден в свободной продаже на AliExpress – он действительно имеет хорошо исправленную кривизну поля и неплохую коррекцию сферохроматизма.

Для меня в этом тесте фаворитом является объектив ЛОМО МИ 50/1.0 160/0. Несмотря на выраженные латеральные хроматические аберрации и существенные кривизну поля и астигматизм, этот объектив обладает наилучшей детализацией и резкостью в центральной части изображения. Ранее было показано, что в этом он не уступает и объективам 100/1.25 масляной иммерсии.

Как итог, китайский ахромат 40/0.65 160/0.17 стандарта DIN – это донное дно оптики, уступающее даже массовым объективам ЛОМО ОХ-1. Объектив откровенно плох как в центре поля, так и вне оси. Из неожиданного – объектив может быть использован для записи Рамановских спектров, поскольку обладает довольно низким светорассеянием из-за простой конструкции и наличия просветления линз (особенно после чернения оптического тракта).

Далее приведены примеры фото на Sony NEX-6 и китайский ахромат 40/0.65 160/0.17 с применением стекинга. На фото: 1-3) Панцири диатомовых водорослей в диатомите, готовый препарат (светлое и темное поле); 4) Окрашенный препарат спинного мозга; 5) Окрашенный препарат крови; 6) Окрашенный препарат сердечной мышцы.

Ниже – фото без использования стекинга. На фото: 1-5) Панцири диатомовых водорослей в диатомите, готовый препарат (светлое и темное поле); 6) Окрашенный препарат спинного мозга; 7) Окрашенный препарат крови; 8) Окрашенный препарат сердечной мышцы.

Выводы

Этот китайский ахромат 40/0.65 160/0.17, как и 100/1.25 из того же набора – это очень плохой объектив, уступающий даже советскому массовому ЛОМО 40/0.65 от микроскопов «Биолам». Объектив пригоден для «нишевого» применения – обучения школьников и студентов работе с оптикой с малым рабочим расстоянием, может использоваться для коллимации лазерного излучения (мы успешно используем этот объектив в Рамановском спектрометре в лаборатории). Лучше все же избегать этого объектива в работе – в крайнем случае можно заменить его объективом 60/0.85 из того же комплекта, а при наличии средств – объективом Plan 40/0.65 160/0.17 WD0.68.