Modification et test de l'objectif du microscope achromatique 10x0.25 160/0.17 (Chine, sans nom)

Matériel spécialement pour Radozhiva préparé Rodion Echmakov.

Cet article présente le plus simple et le moins cher (10$) de l'objectif de microscope sans nom avec un grossissement de 10x trouvé sur l'immensité du marché chinois. Les microscopes d'entrée de gamme modernes avec une distance entre les tubes de 160 mm et une monture RMS sont équipés de telles lentilles dans des versions externes très différentes, et donc, probablement, pour de nombreux microscopistes débutants, cette lentille sera la première lentille décuplée. Il s'avère que même une solution ultra-budgétaire peut bien servir, surtout après des modifications et des modifications, qui seront discutées ci-dessous. Quelques informations sur l'optique microscopique, la terminologie, la classification et les méthodes d'application sont données. ici.

caractéristiques techniques

Conception optique – 4 lentilles en 2 groupes (type aplanata Richter), sans utilisation d'éléments spéciaux ;

Type de correction – achromat ;
Distance des tubes – 160 mm ;
Facteur de grossissement – ​​10x ;
Ouverture numérique – 0.25 ;
Chromatisme latéral (augmentation du chromatisme) – ~0 % ;
Focale - 16 mm;
Ouverture relative – ~F/2 ;
La taille estimée du champ d’image est de 18 mm ;
Distance parfocale – 45 mm ;
Distance de travail – 7 mm ;
Verre de protection – 0.17 mm (en fait, son utilisation est facultative) ;
Immersion requise - non ;
Type de montage – norme RMS (filetage 4/5" x 1/36") ;
Caractéristiques - lentille microscopique, ne possède pas de diaphragme à iris ni de mécanisme de mise au point.

Conception et modification des objectifs

L'objectif 10x0.25 a un corps en métal et une palette de couleurs noire. Contrairement aux objectifs plus chers de la gamme Planifiez 160/0.17 Certaines pièces sont en plastique : le diaphragme d'ouverture de l'objectif (diamètre clair - 9 mm) et la bague nervurée ergonomique. Des marquages ​​indiquant les paramètres de l'objectif sont appliqués sur la bague extérieure amovible noire (« chemise ») avec de la peinture, sans gravure.

Les dimensions de l'objectif sont similaires à celles des autres objectifs 10x, notamment LOMO 10×0.4L, mais la conception du bloc d'objectif est similaire aux achromates soviétiques 8 × 0.2 : l'objectif n'a pas de système de centrage complexe de l'objectif.

Pour le démontage, dévissez simplement le diaphragme en plastique et l'écrou fendu arrière. Après cela, vous pouvez retirer les deux composants de l'objectif dans les cadres et l'insert métallique entre les lentilles. La conception optique de l'objectif est similaire à celle soviétique 9×0.2 épi, mais utilise des matériaux optiques plus modernes. Ainsi, selon Analyse par fluorescence X (Bruker M1 Mistral), les lentilles négatives de la lentille sont constituées de silex de niobium de la gamme de lunettes « respectueuses de l'environnement » telles que CDGM HF ou H-ZF, et les lentilles positives sont constituées de lourdes couronnes de la CDGM H-ZK taper.

 

 

Dans le cas du système Richter, l'utilisation de lunettes HF/H-ZF « sans plomb » dans les lentilles négatives est extrêmement indésirable, car la valeur de la dispersion partielle relative PgF pour de tels matériaux est bien plus élevée en comparaison avec des verres similaires. Verres au plomb F/ZF « dépassés ». Puisque l'ampleur de l'aberration chromatique longitudinale peut être estimée comme la différence entre les valeurs PgF de la couronne et du silex, liée à la différence des nombres d'Abbe, il est clair qu'une lentille utilisant des silex au plomb pour la fabrication de lentilles négatives aura moins chromaticité que la même lentille sur du verre sans plomb. Cet effet est si important que la transition généralisée vers l'utilisation de verre sans plomb dans les années 1990 a conduit à la nécessité de recalculer de nombreux anciens circuits optiques, qui n'offraient plus un niveau de qualité acceptable après le remplacement des marques de verre.

Pour compenser les aberrations sphérochromatiques inhérentes aux objectifs dotés d'un aplanata Richter, un diaphragme d'ouverture d'un diamètre de lumière de 3 mm a été fabriqué sur une imprimante 6D, ce qui réduit environ de moitié l'ouverture relative de l'objectif. Bien entendu, cela conduit à une augmentation des effets de diffraction, mais, comme on le montrera plus loin, ce sont les aberrations sphérochromatiques qui limitent la résolution de cette lentille, et non la diffraction.

 

Il s'est avéré qu'il n'y a pas de noircissement mat sur les surfaces internes de la lentille 10×0.25 et que le cadre de la lentille avant est entièrement en métal brillant sans noircir les extrémités de la lentille. Je n’ai même pas tenté le destin et j’ai d’abord recouvert de peinture noire mate toutes les surfaces brillantes : les montures d’objectifs, l’insert interlens. Si vous sautez cette étape, le contraste de l'image sera certainement extrêmement faible.

C'est drôle, mais ils n'ont pas oublié l'anti-revêtement des optiques de cet objectif : toutes les surfaces des verres de ce 10x0.25 chinois sont violettes. La présence d'un traitement antireflet sur l'optique est un gros plus, même si le noircissement a été « optimisé » avec succès lors de la production : vous pouvez noircir cette lentille vous-même, mais appliquer un traitement antireflet à la maison n'est tout simplement pas possible.

 

Le revêtement, conçu pour être utilisé dans les appareils visuels, fournit un pic de transmission dans la région verte du spectre et coupe légèrement les plages spectrales bleu-violet et infrarouge. Toutefois, cela n’est perceptible que par les instruments de laboratoire. La forme de la courbe suggère que la clairière est constituée de 1 à 2 couches. La limite de transmission des ondes courtes est d'environ 350 nm.

Du point de vue de la facilité d'utilisation de l'objectif, il est également important que cet objectif ait une distance de travail assez grande de 7 mm. C'est largement suffisant pour fournir un éclairage latéral pour travailler en lumière réfléchie.

Des photos de l’apparence de l’objectif sont présentées ci-dessous.

 

Nous pouvons conclure que la conception et la fabrication de l'objectif correspondent entièrement son prix. Cet achromat chinois 10x0.25 sans nom possède des optiques bien faites et revêtues, logées dans un corps médiocre sans aucun signe de protection contre la lumière. Lorsque vous utilisez l'objectif « tel quel », vous pouvez vous attendre à de nombreux problèmes de contraste de l'image, ce qui est particulièrement critique lors de la microphotographie. D'un autre côté, la simplicité de la conception est définitivement entre les mains de ceux qui sont prêts à démonter l'objectif et à corriger les défauts d'usine.

Qualité d'image

L'achromat 10x0.25 sans nom a une bonne netteté d'image dans la région centrale à pleine ouverture, mais aberration chromatique en forme de bordures violettes sont extrêmement résistantes. En termes de qualité d'image dans l'axe, l'objectif est nettement inférieur à un objectif plus cher Planifier 10×0.25 et similaire au plan soviétique 8 × 0.2, 9 × 0.2 ou 9×0.2 épi.

De manière inattendue, ce 10×0.25 a un champ presque plat, surtout si l'on compare l'objectif avec celui soviétique achromate 9×0.2 Epi. Cependant, l'astigmatisme résiduel de cet objectif est plus prononcé, et il ne sera donc pas possible d'obtenir des images sur les bords aussi nettes qu'au centre de la monture même lors d'une refocalisation.

 

À en juger par le niveau de noir, il est facile de voir que l'objectif chinois modifié a un contraste d'image encore plus élevé que l'Epi 9×0.2 soviétique, ce que, en général, je n'ai pas blâmé pour le contraste. La raison en est évidemment la présence d'un revêtement antireflet sur les optiques et la modification de la protection lumineuse des lentilles. De plus, il convient de noter : il est peu probable que l'objectif aurait bien fonctionné sans noircissement - aucun revêtement de l'optique ne protégera contre les réflexions de la lumière dans le long tube entre les lentilles !

L'objectif chinois s'améliore considérablement en termes de résolution de champ et par rapport à l'objectif modifié LOMO 10×0.4 L (avec ouverture de 8 mm) – en raison d’un niveau d’astigmatisme plus faible et d’un chromatisme latéral proche de zéro. Mais dans la région centrale, la lentille chinoise lui est nettement inférieure.

 

À cet égard, une tentative a été faite pour limiter l'ouverture de l'objectif afin d'égaliser le sphérochromatisme - à côté de l'ouverture standard d'un diamètre de 9 mm, une autre d'un diamètre de 6 mm a été installée. Ainsi, l'objectif a perdu environ 1 diaphragme d'ouverture, ce qui correspond à une ouverture numérique de ~0.18 et une ouverture de ~F/2.8. Avec ces paramètres, la limite de résolution de diffraction est de 40 lignes/mm contre 55 lignes/mm avec une ouverture numérique de 0.25. Cette perte est-elle significative ? Pas du tout : les résultats de la modélisation de la conception optique de l'objectif LOMO Plan 9×0.2, dont la qualité d'image sur l'axe est similaire à celle du chinois 10×0.25 en question, ont montré que sa résolution réelle ne dépasse pas 30 lignes/mm. en raison de l'influence des aberrations lorsqu'il est utilisé sur un appareil photo moderne. Par conséquent, vous n’aurez aucun tourment à subir lors de l’arrêt du 10x0.25 chinois de 9 à 6 mm.

L'ouverture apporte vraiment des avantages - avec une ouverture de 6 mm, l'ampleur des aberrations chromatiques longitudinales s'avère sensiblement inférieure, bien qu'il n'ait pas été possible de surpasser le LOMO 10x0.4 L modifié en qualité d'image dans la région centrale. Peut-être que si les Chinois avaient eu une version « lead » de ce 10x0.25, le résultat aurait été meilleur.

 

Vous trouverez ci-dessous des photos sans empilage sur un appareil photo plein format Sony A7 et un objectif 10×0.25 modifié – avec noircissement et ouverture de 6 mm – sur un microscope NPZ M-10 modifié avec une distance entre les tubes de 160 mm.

Liste des objets sur la photo : 1 – Lettre de l'emblème LOMO sur l'objet micromètre, 2-4 – Cristaux d'acétylacétonate de chrome(III), 5-6 – cristaux de soufre élémentaire, 7-8 – cristaux de bisoxalatocuprate de potassium hydraté, 9-10 – sulfure cristallin-disulfure de zirconium, 11 – surface de la lime aiguille, 12 – poils des feuilles des plantes en lumière polarisée.

Viennent ensuite les photographies prises avec l'empilement dans Helicon Focus. Je recommande de prêter attention à ce programme à ceux qui s'intéressent au traitement de photos macro : contrairement à l'empilement utilisant les outils Photoshop standards, dans Helicon Focus le traitement d'image s'effectue en mode multithread (plusieurs fois plus rapide sur les processeurs multicœurs), plus contrôlé et de manière adéquate même avec des réglages standards.

Liste des objets : 1-3 – cristaux d'acétylacétonate de chrome (III), 4-6 – cristaux de soufre élémentaire, 7-8 – cristaux de bisoxalate de potassium cuprate hydraté, 9-11 – sulfure-disulfure de zirconium cristallin, 12 – lime aiguille surface.

Tous les avis sur les objectifs de microscope standard RMS avec une distance de tube finie (160-190 mm) :

Optique moderne des fabricants chinois :

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5. Revue et test comparatif de l'achromat microscopique 20/0.40 160/0.17 (Chine, sans nom)
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Avis sur les lentilles soviétiques pour microscopes :

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4. Progress 9×0.20 190-P (OM-13P)
5. LOMO Epi 9x0.2 (OE-9, adapté)
6. LOMO 10x0.4 L (OM-33L) - modification et test
7. Revue et test de l'achromat microscopique OM-27 20x0.4 (Progrès)
8. Examen de l'objectif du microscope achromatique LOMO 21×0.4 190-P (OM-8P)

Verres Carl Zeiss :

1. Carl Zeiss Jena Semiplan 3.2/0.10 160/- (DIN)
2. Carl Zeiss Jena 10/0.30 160/-
3. Carl Zeiss Jena 40/0,65 160/0,17 (DIN)

Lentilles d'autres fabricants :

1. Lambda 10/0,25 160/-

résultats

Simple moderne sans nom 10×0.25 – une bonne solution budgétaire qui justifie pleinement son coût. L'objectif n'est pas sans inconvénients : la conception optique simple ne contrôle pas bien le sphérochromatisme, la réduction extrême du coût a conduit à la perte de la protection contre la lumière et, par conséquent, à la perte du contraste de l'image lors de l'utilisation « telle quelle ». Cependant, les défauts de l'objectif sont tout à fait corrigibles et, après une simple modification, l'objectif peut définitivement remplacer complètement toutes sortes d'anciens achromates 8-10x bon marché. Il est très probable qu’une amélioration fondamentale de la qualité d’un objectif 10x ne puisse être obtenue qu’en compliquant considérablement sa conception et en utilisant des matériaux coûteux, ce qui signifie que cet objectif 10×0.25 sans nom peut être considéré comme « le meilleur parmi les pires ». y compris même parmi certains lentilles plus chères.