Revisão, análise e grande teste comparativo de lentes de microscópio LOMO Plan 9x0.20 e 10x0.20 (OM-2)

Material na lente especialmente para Radozhiva preparado Rodion Eshmakov.

As lentes LOMO Plan 9×0.2 e Plan 10×0.2 são, apesar das marcações diferentes, a mesma lente chamada OM-2, que, em diferentes versões, foi equipada com microscópios biológicos e de polarização soviéticos com distância final do tubo de 160 mm e um Montagem tipo RMS. Esta revisão apresenta versões posteriores da lente OM-2 do conjunto padrão de microscópios Biolam (Plano 9x0.2) e Mikmed-1 (Plano 10x0.2), e também as compara com mais seis lentes com parâmetros semelhantes: LOMO 10×0.4 L (OM-33L), LOMO 10×0.22 Plano L (OPKH-10L), Chinês 10×0.25(0.2) acromático, LOMO Epi 9×0.2 (OE-9), Carl Zeiss Jena 10×0.3 e Progress 8×0.2 (M42).

características técnicas

Design óptico - 5 lentes em 3 grupos;

Tipo de correção – plancromática;
Distância do tubo – 160 mm;
Distância parfocal – 33 mm;
Fator de ampliação (real) – 9.8x;
Abertura numérica – 0.2;
Distância focal - 15.5 mm;
Distância de trabalho – 13.6 mm;
Espessura do vidro de cobertura – 0-0.17 mm;
Diferença de ampliação cromática (distorção) – 2% (400-700 nm);
É necessária imersão - não;
Tipo de montagem – padrão RMS (rosca 4/5” x 1/36”);
Características - lente microscópica, não possui diafragma de íris e mecanismo de foco.

Construção da lente

A Biolam forneceu a lente LOMO Plan 9×0.2 do kit de microscópio de viagem para revisão Andrey Kulikov. A opção Plano 10×0.2 foi recebida sem acessórios de fábrica.

As lentes têm design e corpo idênticos e diferem apenas nas marcações. O material do corpo é latão cromado, não há uma única peça de plástico nas lentes; As marcações são aplicadas na parte externa decorativa removível do corpo da lente por meio de gravação. Ao contrário do acromático comum 8×0.2, que pode ser encontrado em uma grande variedade de microscópios soviéticos, o LOMO Plan 9×0.2 tem um design mais complexo com um componente frontal centralizado através de orifícios no corpo. Isso significa que quando o anel que prende as lentes no corpo é afrouxado, a lente fica desalinhada, o que você precisa saber se quiser desmontá-la.

As lentes de ambas as lentes não possuem nenhum revestimento anti-reflexo. As superfícies internas no espaço entre lentes são visivelmente brilhantes e não apresentam ondulação. Devido à falta de branqueamento, o espectro de transmissão parece plano na faixa de 500-1000 nm, mas a absorção pelo material óptico é observada na região de até 500 nm. O limite de comprimento de onda curto de transmissão de luz corresponde a ~330 nm.

Pelos padrões atuais, a falta de iluminação e qualquer tipo de proteção contra luz parece extremamente ruim. Se o escurecimento e a ondulação de alta qualidade nas inserções entre lentes são um fenômeno raro em geral para a óptica de microscópios no segmento de orçamento, então hoje até os mais lentes baratas.
Os materiais ópticos utilizados nos cálculos referem-se ao catálogo nacional da década de 1940. Assim, as lentes frontal e traseira da lente são óculos comuns contendo chumbo. Não existem vidros com propriedades especiais (alta refração, baixa dispersão) nas lentes.

LOMO Plan 9×0.2 (10×0.2) possui uma distância de trabalho muito grande – 13.6 mm, o que torna muito conveniente trabalhar com iluminação lateral. A distância parfocal da lente difere do padrão moderno de 45 mm e é igual a 33 mm: quando usada com outras lentes mais novas (e algumas mais antigas), você terá que refocar.

A lente Plan 9×0.2 (10×0.2) deveria ser um substituto avançado para a barata acromática 8×0.2. Mas, na verdade, o design se tornou mais complexo, o custo do planchromat é claramente mais alto e, se a qualidade do acabamento brilha, é apenas com inserções de interlentes brilhantes e reflexos cinza de óptica não revestida.

Qualidade de imagem. Ótima comparação

A imagem formada pelo LOMO Plano 9×0.2 e Plano 10×0.2 não difere em nada, inclusive no valor real da ampliação.

Na área central, a qualidade da imagem é mesmo nível com outras lentes semelhantes do tipo acromático 8×0.2. Podem ser notadas aberrações esferocromáticas pronunciadas. O campo de imagem dentro do quadro APS-C é verdadeiramente plano, com boa correção de astigmatismo, mas é perceptível um cromatismo lateral significativo. No entanto, é menos pronunciado do que para LOMO 10×0.4 L.

O principal problema da lente é o contraste de imagem insatisfatório, que está associado não apenas ao escurecimento de baixa qualidade das superfícies internas, mas também à falta de revestimento anti-reflexo nas lentes. De todas as lentes 8-10x que conheço, a LOMO planchromat é a menos contrastante.

Foi feita uma comparação da qualidade de imagem das lentes LOMO Plan 10×0.2, LOMO 10×0.4 L (OM-33L) , LOMO 10×0.22 Plano L (OPKH-10L, óptica medíocre), Acromático chinês 10×0.25(0.2), LOMO Epi 9×0.2 (OE-9), CZJ 10×0.3 e Progress 8×0.2 (M42) em luz transmitida usando uma câmera Sony NEX-3 (APS-C) montada em um microscópio MBI-1 modificado.

Durante o teste, foram tiradas 3 fotos para cada lente: uma com foco no centro, a segunda com um objeto APS-C localizado na borda do campo e com o mesmo foco, a terceira com refocagem no objeto na borda de o campo. Abaixo estão as fotografias correspondentes tiradas com a lente LOMO Plan 10×0.2, bem como imagens recortadas das lentes acima.

Com base nos resultados dos testes, pode-se notar que a lente LOMO Plan 10×0.22 L (OPKh-10L) parece ter as características mais equilibradas, que, apesar de seu mau estado, demonstra bons detalhes e um campo bastante uniforme com astigmatismo satisfatório correção e sem cromática lateral. As principais desvantagens desta lente são a sua raridade e o preço extremamente elevado no mercado secundário.

O próximo na lista de líderes é Lente chinesa 10×0.25, modificado com escurecimento e diafragma até abertura numérica de 0.2: dentre os testados, possui o melhor contraste de imagem, baixo nível de cromatismo longitudinal, campo quase plano e sem cromaticidade lateral. Um dos problemas óbvios é um nível bastante elevado de astigmatismo. Mas o fato de que esta lente pode ser compre por pouco dinheiro em qualquer quantidade, e a modificação é bastante simples, o que o torna muito atrativo.

A lente 10x0.3 160/- (presumivelmente da Carl Zeiss Jena) possui o melhor detalhe de imagem no centro do quadro entre as testadas, mas também possui a maior curvatura de campo, bem como cromatismo lateral pronunciado. Em termos de contraste de imagem, a lente não é muito inferior à chinesa modificada. A lente tem propriedades semelhantes LOMO 10×0.4 L com abertura D=8 mm (NA~0.25), mas seu contraste geral é visivelmente menor, assim como o grau de correção do astigmatismo.

Lentes LOMO Epi 9×0.2 e Progress 8×0.2 são fundamentalmente diferentes, exceto na proteção contra luz e ampliação: devido à presença de antirreflexo e ondulação das superfícies internas, Epi 9×0.2 é muito mais contrastante que 8×0.2. Ao mesmo tempo, o Epi 9x0.2 é visivelmente inferior em qualidade de imagem no centro ao acromático chinês modificado, tem uma curvatura de campo maior, mas um nível mais baixo de astigmatismo.

LOMO Plan 10×0.2 nesta comparação tem apenas as vantagens de um campo plano e astigmatismo corrigido, mas fora isso a lente é bastante estranha.

A seguir estão exemplos de fotografias sem o uso de empilhamento, tiradas em uma câmera LOMO Plan 10×0.2 e uma câmera Sony NEX-3 (APS-C) montada em um microscópio MBI-1 modificado.

Lista de objetos na foto: 1) octaedros de cloreto de hexamina níquel (II), 2) agulhas planas de acetilacetonato de cobre (II), 3) intercrescimento de níquel schenita, 4) intercrescimento de agulhas de acetalacetonato de ferro (III), 5) placas de cuprato de oxalato de potássio, 6) Olho da mariposa morta, 7) e 8) Escamas de asa de mariposa, 9)-11) Enxofre rômbico, 12) Tiocianatocobaltato de potássio, 13) Fragmento de moeda, 14) Borda da lâmina, 15) Tela IPS do smartphone.

Então - instantâneos usando empilhamento.

Lista de objetos na foto: 1) octaedros de cloreto de hexamina níquel (II), 2) agulhas planas de acetilacetonato de cobre (II), 3) intercrescimento de níquel schenita, 4) intercrescimento de agulhas de acetalacetonato de ferro (III), 5) placas de cuprato de oxalato de potássio, 6) Olho da mariposa morta, 7)-9) Rômbico enxofre, 10) Tiocianatocobaltato de potássio, 11) Fragmento de moeda, 12) Fio da lâmina.

O problema de calcular uma lente 10x de alta qualidade

LOMO Plan 9×0.2, se você não levar em conta o contraste da imagem, não é e não é considerada a pior lente na classe de óptica de microscópio econômico. No entanto, a análise das suas características ópticas utilizando simulação de design óptico dá um resultado muito decepcionante.

Assim, quando usada com câmeras modernas, a lente é capaz de fornecer uma resolução de no máximo 33 linhas/mm – e isso dentro de um círculo de cerca de 8 mm de diâmetro. A lente sofre de esferocromatismo monstruoso - o tamanho total do ponto de dispersão, mesmo no eixo, é de aproximadamente 400 mícrons, o que leva a um valor MTF para 10 lp/mm de apenas 0.6 - entre lentes fotográficas seria muito difícil encontrar um espécime com uma nitidez de contorno tão terrível! A curvatura do campo na lente está mal corrigida e o cromatismo lateral está em um nível inaceitável para câmeras modernas. A qualidade óptica da LOMO Plan 9×0.2 como lente fotográfica é monstruosa. Porém, como a maioria das lentes de microscópio, conforme mostrado no teste acima. O que seria necessário para melhorar drasticamente a qualidade da imagem de uma lente 10x?

Primeiro, a aberração esferocromática deve ser corrigida. Isto requer um aumento no número de elementos ópticos (reduzindo a influência da aberração esférica) e o uso de vidros modernos de uma variedade de coroas de fluorofosfato e fosfato pesado (reduzindo o cromatismo). O uso de vidros altamente refrativos permite controlar eficazmente a curvatura do campo e o astigmatismo.

Com base no design óptico da LOMO Plan 9×0.2 usando o catálogo CDGM, calculei novas lentes: uma classe “Fluor-Plan” 10×0.22 de sete elementos (planacromata com espectro secundário reduzido) e uma planacromática 10 de nove elementos ×0.25. A qualidade deste último é a difração para a área central da imagem. As lentes são projetadas para uso com matrizes de formato de até 36×24 e possuem correção aberração cromática para a faixa de 400-700 nm, inclusive laterais.

Como você pode ver, apenas a lente 10x0.25, uma apocromática para comprimentos de onda de 400-700 nm, possui qualidade óptica realmente suficiente para uso com câmeras modernas.

Infelizmente, o desenvolvimento, fabricação e montagem de óptica deste nível é um processo caro e, além disso, a microscopia é uma indústria extremamente conservadora e, portanto, óptica de maior ou menor qualidade, pelo menos até mesmo no nível do Plano LOMO 10x0.22 (que nem é Fluor-Plan e tem a mesma resolução de ~30-35 l/mm) é muito rara, e a maioria se contenta com lentes baratas feitas com designs ópticos há quase um século e meio.

Todas as análises de lentes de microscópio padrão RMS com distância de tubo de 160 mm:

Óptica moderna de fabricantes chineses:

1. Revisão da lente de baixa ampliação 2/0.05 160/- (sem nome, China). Problemas de construção de lentes de baixa ampliação para microscópios
2. 4x0.1 160/0.17 acromático (China, sem nome)
3. Óptica microscópica em uma câmera. Revisão da lente do microscópio Plan 4x0.1 160/0.17 (China, sem nome)
4. 10x0.25 160/0.17 acromático (China, sem nome) - modificação e teste
5. Revisão e teste comparativo de acromático microscópico 20/0.40 160/0.17 (China, sem nome)
6. Revisão da lente do microscópio Planachromat Plan 20x0.4 160/0.17 (sem nome, China)

Avaliações de lentes soviéticas para microscópios:

1. Objetivas de microscópio 3.7x0.11 (OM-12), 4.7x0.11 (LOMO, Progress): revisão e teste
2. Revisão e teste do microscópio acromático LOMO M42 8x0.2
3. Revisão, análise e grande teste comparativo de lentes de microscópio LOMO Plan 9x0.20 e 10x0.20 (OM-2)
4. LOMO Epi 9x0.2 (OE-9, adaptado)
5. LOMO 10x0.4 L (OM-33L) - modificação e teste
6. Revisão e teste do acromático microscópico OM-27 20x0.4 (Progress)
7. Revisão da lente de microscópio acromática LOMO 21×0.4 190-P (OM-8P)

Descobertas

LOMO Plan 9×0.20 (10×0.20) é uma solução ultra-econômica da antiga ótica soviética. A lente tem uma distância de trabalho conveniente, um campo plano e provavelmente é boa para uso visual, mas devido ao cromatismo lateral e contraste muito baixo, é pouco adequada para necessidades fotográficas. Tendo em conta a disponibilidade de governos soviéticos e Lentes chinesas Não adianta procurar especificamente por esse planaromata, mas se você conseguiu por acaso, vale a pena tentar se não houver nada melhor.