稀奇古怪五花八门的透镜拿来当管镜效果怎么样？是骡子是马走两步儿

前言：

在这个系列文章中，把各种管镜都装上试试。

每一集评测一种管镜，不敢说多么严谨公正，只是把管镜最基本的性能展现出来。

如果对关于管镜的详细信息有兴趣的观众，

推荐阅读一下本篇的“上级目录”《微距踩坑集·装备系列·管镜的概述》

 

有目录，不迷路

 

1，文章阅读说明

      1.1，用作参考的物镜

      1.2，用作参考的标本

      1.3，出片取样的位置

      1.4，无限远空间距离

      1.5，物镜变倍和管镜后焦距

      1.6，文末评价

2，本文中的管镜简介

      2.1，技术资料

      2.2，安装和转接

3，实测拍摄

      3.1，三丰5x

            3.1.1，反装

            3.1.2，正装

            3.1.3，小结

      3.2，三丰10x

            3.2.1，反装

            3.2.2，正装

            3.2.3，小结

      3.3，尼康20x

            3.3.1，反装

            3.3.2，正装

            3.3.3，小结

4，总结

      4.1，分辨率

      4.2，色差控制

      4.3，暗角
      4.4，场曲控制
      4.5，畸变控制
      4.6，最佳适配
      4.7，安装便利度
      4.8，外观工艺
      4.9，性价比
      4.10，入手便利度

 

 

1，文章阅读说明

 

 

1.1，用作参考的物镜

在这个系列文章中，每种管镜我都转接成卡口安装，主要是为了拆换方便。

目前以三个比较典型的物镜为参考，这也是显微摄影玩家比较常用的物镜。

左：三丰M Plan Apo 5x/0.14

中：三丰M Plan Apo 10x/0.28

右：尼康Plan Apo 20x/0.75+盖玻片0.17

 

后文简称三丰5x、三丰10x、尼康20x

 

 

 

本篇临时增加两个奥林巴斯物镜作为补充参考：

图左：奥林巴斯PlanN 4x/0.1 UIS2物镜，是现役UIS2系统中生物物镜的基础款，平场消色差，管镜焦距180mm。

图右：奥林巴斯ULWD MSPlan 20x/0.4，是奥林巴斯早期无限远系统，应用于上世纪80~90年代的BHM、AHMT系列金相显微镜，超长工作距离，平场消色差，管镜焦距180mm。

后文简称奥巴4x和奥巴20x。

 

 

 

 

1.2，用作参考的标本和评价依据

 

测微尺：用于标定倍率，白背景拍摄。

后文简称“标尺”，是评价暗角的主要依据。

 

 

 

USAF1951分辨率测试板：直观地观察管镜成像的分辨率、色差。

后文简称“分辨率板”，是评价对比度、倍率色差、边缘视场像散的主要依据。

 

 

芯片：以芯片上整齐阵列的键合焊盘区域，直观地观察管镜成像的畸变和场曲。

这块芯片上还有一个视力表区域，适合观察10x或更高倍率时单色细节的分辨率状况。

后文简称 “焊盘” 和 “视力表”。

焊盘是评价畸变和高光细节色差控制的主要依据。

视力表是评价单色细节分辨率的主要依据。

 

 

不锈钢直尺：表面拉丝处理的不锈钢直尺，刻度线和文字是蚀刻阴文填充颜料的工艺。

这是最容易反应综合出片素质的标本。微观纹理丰富，布满高光强反射细节，有高对比度的图案，表面也相对平整。

后文简称“钢尺”，是评价高光细节在具有一定景深的情况下成像效果的主要依据。

 

植绒消光布：黑色的植绒消光布，在镜下可以观察到植绒纤维的强反光细节，且细节具有连贯性和一致性。

由于植绒布的景深较大，焦外色差对堆叠图像造成的影响比较明显，是可以直观观察物镜和管镜位置色差控制性能的标本。

后文简称“黑绒”，以中心视场的位置色差为参考，是评价色差控制性能的次要依据。

 

 

1.3，出片取样的位置

样片取自全画幅传感器出片上的四个位置，并100%放大，横向拼接成一个四格对比图。

四个位置分别是：中心、上或下边缘、左或右边缘、四角。

对应视场范围FN0、FN22、FN30、FN40位置。

反装和正装的对比图上下拼接，上为反装，下为正装。

网页宽度有限，5160x3188的拼接对比图需要点大观看。

 

 

 

 

除中心位置以外，其他三个位置分别对应FN22、FN30、FN40三种视场直径，方便不同画幅的玩家对比参考。

 

所有的样片都经过Helicon Focus 8堆叠处理，以展示堆叠后的像质情况。

着重观察边缘视场由于像质降低造成堆叠伪像的现象。

单张照片在大视场高分辨率的显微摄影中不具备实际意义，故不做展示。

所有的样片都适当调整对比度和饱和度，以便观察像差色差。

 

 

 

1.4，无限远空间距离

在本系列文章中，根据管镜转接后的结构差异，以及偏振附件、同轴光附件的可用性，无限远空间均设置在60~90mm范围。

在本系列文章中，不使用物镜紧贴着管镜安装的结构。

 

 

1.5，物镜变倍和管镜后焦距

在本系列文章中：

焦距明确的管镜，以管镜焦距为准，对物镜的标称放大倍率进行缩放。

无论暗角或边缘像质水平如何，不使用变化管镜后焦距进行扩倍或缩倍，让无限远空间内趋近于平行光束，真实展现管镜在1x时的成像水平。

焦距不明确的管镜，以边缘像质、暗角、物镜标称倍率这三方因素均衡权重，测试调整出相对理想的画质。

 

 

1.6，文末评价

在本系列文章中，将从以下几个方面评价管镜的综合性能，比较主观片面，仅供茶余饭后休闲参考。

0分是惨不忍睹活受罪，10分是美滋滋爽歪歪。

 

分辨率：通过观察分辨率板和视力表的局部放大照片，取正装或反装的最佳表现，对中心和边缘视场的清晰度做出评价。

 

色差控制：通过观察分辨率板、焊盘、钢尺的局部放大照片，取正装或反装的最佳表现，主要对边缘视场的倍率色差做出评价。通过观察黑绒照片，对全视场的位置色差做出评价。

 

暗角：通过观察标尺和焊盘的全图照片，对暗角做出评价。

在60~90mm无限远空间时，是有条件安装偏振或同轴光组件的，但此时很多管镜会造成渐晕，尤其通光口径比较小的管镜。

暗角会给照片后期增加麻烦，而且可能降低边缘视场的分辨率。

但也未必是坏事，有时暗角可以缓和边缘视场的色差和像散。

 

场曲控制：通过观察焊盘的堆叠序列照片，对场曲做出评价。

场曲可能有一部分是物镜的原因，也可能是管镜的原因。

在本系列中场曲不作为重点评价项目，而且场曲对于堆叠拍摄来说影响甚微。

 

畸变控制：通过观察焊盘的全图照片，对畸变控制做出评价。

畸变可能有一部分是物镜的原因，不过三丰5x和三丰10x应该属于畸变很小的物镜，尼康20x畸变稍大一点。如果管镜凑巧能对物镜的畸变进行一定修正，那就是再好不过了。

由于畸变是后期非常容易修复的问题，裁切量极小，且对像质影响甚微，

因此本系列中畸变也不作为重点评价项目。

 

最佳适配：每个物镜也有自己的脾气，在参与测试的物镜中，哪一个与管镜匹配效果最佳。

 

安装便利度：有的管镜自带标准的前后螺纹，很容易转接，有的则需要自制转接环。

 

外观工艺：货卖一张皮，外观虽然远不如出片重要，但器材党怎么能抛弃外观呢？更何况光学器件的外观和制造工艺，很多时候是与成像性能挂钩的。

 

性价比：未必是性能最好的，未必是价格最便宜的，花多大钱，到底能办多大事？

 

入手便利度：光好使不管用，买不到全白瞎。

2，本文中的管镜简介

 

 

      2.1，技术资料

本文介绍的管镜来自奥林巴斯现役三目头U-ETR-4，目视正像，视野数22，UIS2光学系统。

 

 

 

海鲜有各种成色的此款拆机三目头，我找了一个外观破破烂烂但是里边状态还不错的来拆解其中的管镜。

这款三目头有两档光路切换，目视档和相机档，通过伸出外壳的推拉杆来移动位于导轨上的转向棱镜进入或离开成像光路。

图中左下为三目头外壳的底座，底座上装有一个防霉药盒；

左上是正像棱镜；右上是转向棱镜；右下垫着纸巾的三篇玻璃其中一片就是管镜。

 

 

 

图中三片玻璃，左上为一片1mm厚的保护玻璃，位于三目头相机光路的出光口，起防尘保护的作用。

右上是一片19mm厚的圆柱平行平板，位于管镜下方，平面法线倾斜于光轴约10°以消除鬼影。

由于正像棱镜结构限制，管镜不能像其他三目头那样放置在底座燕尾卡口处，需要抬升到靠近转向棱镜的位置，这同时延长了无限远空间的距离，因此增加这一块平行平板用来压缩无限远空间。

但在官方说明中，这款三目头如果配合金相臂、荧光臂等增加无限远空间的附件使用，还是会有一定渐晕。

下方的2片1组胶合透镜就是管镜了，以弹性硅胶粘接固定在底座上，有一个不知所云的金属圈套在上面，不但没起到加固作用，反而遮挡了一部分通光口径。

管镜标称焦距180mm，标称有效视场22mm，玻璃直径30mm，中心厚10mm，算上边框压圈，有效通光直径顶多29mm。

 

键摄：

在奥林巴斯的专利《EP3312657A1》中给出了与实物相似的双胶合管镜结构数据。

在zemax中以理想物镜10x/0.28配合专利中的结构简单进行仿真。

结构1：管镜反装，带保护玻璃

结构2：管镜反装，无保护玻璃

结构3，管镜正装，带保护玻璃

结构4，管镜正装，无保护玻璃

其中1mm厚的保护玻璃对成像效果影响甚微，所以在实测时就不装了，反而是相机CMOS的盖玻片影响比较大，但是这个也拆不了。

四种结构计算出的最佳无限远空间均在88~90mm范围，实拍是无限远空间在80mm左右。

像方艾里斑半径11μm，从结构点列图中可以看出，FN22范围内正反装都有良好成像，只有轻微桶形畸变趋势。

FN22以外开始出现红绿或红蓝倍率色差，与实拍测试效果相符。

 

 

 

      2.2，安装和转接

手头没有配套的转接环，老办法3D打印转接环装进卡口延长筒。

 

 

3，实测拍摄

奥林巴斯的管镜焦距是180mm，为让无限远空间内尽量是平行光束，将物镜变倍：

三丰5x→4.5x

三丰10x→9x

尼康20x→18x

奥巴4x不变倍

奥巴20x不变倍

 

 

 

      3.1，三丰5x

 

            3.1.1，反装，无限远空间77mm，放大倍率4.46x

管镜通光孔径并不宽裕，有轻微暗角，几乎没有畸变。

            3.1.2，正装，无限远空间77mm，放大倍率4.41x

暗角和畸变状况与反装相同。

 

            3.1.3，小结

 

分辨率板

反装在FN22范围内像质尚可，FN30开始出现倍率色差，FN40处分辨率下降严重。

正装的像质劣化成都比反装稍严重，尤其体现在倍率色差上。

 

 

焊盘和钢尺

无论正反装在FN22范围内都有优秀的成像，FN30位置像质尚可，FN40处像散严重，出现堆叠伪像。

 

黑绒

中心视场的焦外色差在同类管镜中是一般水平。

 

 

 

 

      3.2，三丰10x

 

            3.2.1，反装，无限远空间77mm，放大倍率8.97x

极轻微的暗角，轻微的枕形畸变。

 

            3.2.2，正装，无限远空间77mm，放大倍率8.88x

暗角和畸变状况与反装相同。

 

            3.2.3，小结

 

分辨率板

反装中心视场像质极佳，离开中心视场开始出现倍率色差，FN30范围内分辨率良好，FN40分辨率尚可。

正装与反装像质雷同，只是边缘视场色差更严重，且对比度稍低。

 

视力表

无论正反装，在FN22范围内对单色细节都有极佳的表达，FN30处单色细节分辨率稍有下降，FN40处像散开始影响堆叠效果。

 

 

焊盘和钢尺

无论正反装在FN22范围内像质优秀，只有极轻微的倍率色差。

FN30处现值良好，有轻微的分辨率降低。

FN40处像差和色差严重，造成堆叠伪像。

 

黑绒

反装中心视场轴向色差控制优秀，超过同类管镜水平。边缘视场混进倍率色差，大景深堆叠时焦外也还算干净。

正装的轴向色差程度稍显严重，同类管镜中的一般水平。

 

 

 

      3.3，尼康20x

 

            3.3.1，反装，无限远空间83mm，放大倍率17.97x

管镜的通光孔径有限，此时大孔径物镜的暗角比较明显

比较明显的枕形畸变，同类管镜中的一般水平。

 

            3.3.2，正装，无限远空间83mm，放大倍率17.83x

暗角和畸变效果与反装相同。

 

            3.3.3，小结

 

分辨率板

反装在FN22范围内具有极佳的像质，FN30~FN40处像散较大，导致堆叠伪像。

正装在FN22范围内像质尚可，对比度稍低，FN30~FN40处同样出现严重的像散导致堆叠伪像。

 

 

视力表

反装和正装在FN22范围内对单色细节都有极佳的表达，相比之下正装的对比度稍低。

两者在FN30处单色细节的分辨率尚可，FN40处分辨率明显降低。

 

 

 

焊盘和钢尺

反装在FN22范围内像质极佳，FN30~FN40处像差和轴向色差均对堆叠造成严重影响。

正装在FN22范围内分辨率尚可，对比度稍低，轴向色差稍大，FN30~FN40处像质劣化相比反装更严重。

 

 

黑绒

反装的轴向色差控制极佳，正装效果稍逊。

 

 

 

      3.4，奥巴4x

 

  

            3.4.1，正装，无限远空间81mm，放大倍率3.99x

低端物镜自身的暗角，且有严重眩光，几乎没有畸变。

 

分辨率板

离开中心视场就有倍率色差出现，在FN22范围内都保持着不错的分辨率，

FN22以外甚至到FN40也有可识别一定细节的成像，对于一个低端物镜来说已经很给力了。

 

 

 

焊盘和钢尺

对于一个平场消色差物镜来说，在FN22范围内这已经是很好的像质了。

如果能消除掉边缘视场的眩光和鬼影，在FN30~FN40的出片效果，对于入门级物镜来说，也是很有性价比的。

 

黑绒

非常严重的轴向色差，很容易把整个照片的色调带跑偏，这也是非APO物镜的弊端。

 

      3.5，奥巴20x

 

  

            3.5.1，正装，无限远空间81mm，放大倍率20.18x

物镜早于管镜约30年，横跨多代技术革新，能匹配上也是有点意思

只有轻微的暗角和轻微的枕形畸变。

 

分辨率板

对于短筒长工作距离物镜来说，分辨率低是没跑了，不过中心像质还算干净。

中心意外就是严重的倍率色差，边缘有严重的像散。

 

 

视力表

单色细节在FN30内效果都说得过去，就是很肉头，对于20x/0.4的武警来说，也就这样了。

FN40处像散严重。

 

 

焊盘和钢尺

只有中心视场能有较好的堆叠效果，就看个乐呵把。

 

黑绒

非APO的低分辨率物镜，已经无所谓了。

 

4，总结

 

      4.1，分辨率

三丰5x+反装，中心10分，边缘5分

三丰10x+反装，中心10分，边缘6分

尼康20x+反装，中心10分，边缘5分

 

 

      4.2，色差控制

三丰5x+反装，8分，中心视场极佳，边缘视场轻微的倍率色差

三丰10x+反装，7分，中心视场极佳，边缘视场稍有倍率色差

尼康20x+反装，9分，中心视场极佳，边缘视场轻微的倍率色差

 

 

 

      4.3，暗角

大孔径物镜有比较明显的暗角，但也在后期很容易修复的水平。

 

 

      4.4，场曲控制

没有明显的场曲，不影响堆叠效果。

 

 

      4.5，畸变控制

畸变控制较好，优于同类管镜平均水平。

 

 

      4.6，最佳适配

尼康20x+反装，FN22范围内具有极高的分辨率和对比度，优秀的色差控制，非常适合高像素C画幅相机。

对于高分辨率物镜搭配全画幅相机，如果配合性能良好的增倍镜使用，全像场可以获得优秀的像质，并解决相机欠采样的问题。

 

 

      4.7，安装便利度

3分，对于使用自制镜筒的显微摄影来说，几乎没有现成的转接环可用，需要定制零件，门槛较高。

且拆出镜片有一定风险，手残党直接劝退。

 

 

      4.8，外观工艺

8分，一流的光学镜片制造水平不用担心，相比粗制滥造的三无望远镜物镜的双胶合镜片，中心视场的分辨率和对比度有明显差异。

如果算上三目头整体的机械和光学结构的话，奥巴在四大家中也算是用料大方，厚实稳重的。

 

 

      4.9，性价比

5分，价格不稳定，且优势功能比较单一。

如果对低倍高NA物镜有扩倍拍摄需求的话，可以蹲点捡漏。

 

 

      4.10，入手便利度

4分，海鲜摊偶尔有卖。

写完撒花✿✿ヽ(°▽°)ノ✿✿✿ヽ(°▽°)ノ✿✿ヽ(°▽°)ノ✿✿ヽ(°▽°)ノ✿

下集预告：

看看嘎七马八的妖蛾子管镜还剩啥，随缘抽取吧。

 

 

 

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