微距踩坑集·装备系列·经济型显微摄影镜筒入手教程
显微摄影入门也可以不那么破费,搬砖不易,钞能力也可以先放在其他地方。


开篇防杠

本文不是新手教程,仅面对具有一定微距摄影基础知识的玩家,并且需要较好的动手能力。
本文中所介绍的装备只适用于全画幅、C画幅或更小尺寸的传感器,中画幅及更大尺寸的不适用。
市面有各种价位的显微摄影镜筒装备可以选购,丰俭由人,本文不做评价和对比。
本文只讲述镜筒部分,拍摄平台、堆叠导轨、标本载物台、照明器材等不在本文讨论范围内。
本文中所介绍的镜筒装备对形位精度强迫症患者不友好,请谨慎尝试。

一直以来有新入坑的小伙伴询问显微镜筒该如何置办?
老玩家的显微镜筒大多是DIY的,八仙过海做成什么样的都有。
后来市面上慢慢出现了一些商品化的镜筒,满足了更多玩家的需求。
随着显微摄影爱好者群体的发展,对不同价位装备的需求也增多了。
贵有贵的玩法,便宜也有便宜的玩法。
本文就来简单介绍几种经济实用的显微摄影镜筒。

有目录,不迷路。
1,什么是显微摄影镜筒
1.1,镜筒的构成
1.2,镜筒的种类
1.3,经济型镜筒的特点
2,镜筒的部件模组
2.1,延长筒模组
2.2,管镜模组
2.3,物镜模组
2.4,支撑部件
3,注意事项
3.1,装配和校正
3.2,内壁消光
3.3,到底多少钱

1,什么是显微摄影镜筒


与常规摄影镜头不同,显微镜物镜的成像后焦距很长,一般在150~240mm。
因此需要镜筒来实现正确的成像。
镜筒是承载物镜、管镜等光学部件,将其连接到相机上的机械结构。
说白了就是一根管子。

如果物镜不使用正确的后焦距,而是像常规镜头那样直接安装,
倒是也能成像,就是像质会扭曲到离谱。

1.1,镜筒的构成

在本文中,以示意图的形式来描述镜筒的结构,以不同颜色来区分部件,更加直观。
拆装实物太麻烦了,而且都是黑色的,混在一起看不清。
(上一篇有小伙伴吐槽那个相机模型示意图画得太水了,好吧,这回把示意图画的更像一点

)



物镜模组:将物镜的安装螺纹转接到后续镜筒部件上。
管镜模组:在金属镜筒内安装管镜或其他光学部件,有限远系统不用此模组。
延长筒:补偿物镜或管镜的后焦距,使物镜正确成像。
卡口转接:可有可无,因人而异,取决于延长筒和相机卡口是否需要转接。这里也可以安装增距镜。
相机:本文中以索尼E卡口微单相机为例,其他相机其他卡口方法雷同,不多赘述。
支撑部件:将镜筒安装在堆叠导轨或显微摄影平台上,本文中推荐使用尺寸合适的副厂脚架环。
1.2,镜筒的种类
用于显微摄影的镜筒,一般有“无限远”和“有限远”两种。
使用无限远物镜的镜筒,需要在物镜后面安装管镜,因此结构上比有限远镜筒稍复杂一点。
无限远系统:

在无限远系统中,一般管镜的后焦距通常为200mm。
如图所示,后焦距是管镜到相机传感器的距离,
调节延长筒时,别忘了把相机法兰距算进去。
本文中以玩家最常用的DCR150近摄镜为例,标称后焦距为208mm。
这个距离不用非常精确,根据一些计算和实际拍摄经验,后焦距偏差10%以内,不会对物镜的工作距离和像质有实质性的影响,只会轻微影响放大倍率。
但偏差太多不行,比如焦距200的管镜放在150或者300用,像质损失很大,尤其边缘位置。
有限远系统:

在有限远系统中,不需要管镜,物镜直接在相机传感器上成像。
以常见的共轭距195、机械管长160的物镜来说,物镜的安装面到相机传感器距离是150mm。
这个距离也允许有一些误差,不会对物镜的工作距离和像质有实质性的影响,只会轻微影响放大倍率。
有限远系统的镜筒也适合转接一些后焦距较长的线扫镜头、放大镜头,有时间另开一坑吧,本文暂且不聊那些。
1.3,经济型镜筒的特点
本文中介绍的镜筒,主要由市售标准件组装而成。
不需要昂贵的定制零件,一样能实现镜筒功能。
通常来说大批量生产的东西,成本低,工艺成熟,质量可靠。
使用标准件来组装镜筒的优点就是容易购买,价格实惠。
而且灵活性非常高,零件之间都是统一标准的接口,可以任意搭配组合。
可以用零件组装出不同功能的模块,可以根据实际拍摄需求选用。
缺点就是需要自己动手组装,有点拼图加魔方的难度,对手残党不太友好。

2,镜筒的部件模组
模组由零件组成,用来实现不同的功能。
在本文中,模组之间的连接,可以是卡口,可以是螺纹。

对于只用一个物镜,只拍一种题材的玩家,推荐使用螺纹连接,紧固可靠。
但需要注意,如果螺纹拧得过紧,导致咬死,有拆不下来的风险。
对于手头物镜种类丰富,拍摄题材多变,经常换花样的玩家,推荐使用卡口连接。模组更换方便快捷,重定位精度也能满足拍摄需求。
使用横拍平台的玩家需要注意,卡口的弹性连接可能会带来镜筒不直、物镜低头的困扰。
竖拍平台没有这个问题,卡口受重力自然可以保持在正确的位置。

2.1,延长筒模组
延长筒模组的功能非常简单,就是一根管子,起到支撑延长的作用。
这里介绍两种配件不同,但功能相同的延长筒。
使用卡口近摄接圈的延长筒:


卡口近摄接圈,别看这个价格,全铝合金材质,做工还挺精致的,比某些牌子的带触点的塑料接圈强多了。
买一套是5个部件,1个前卡口,1个后卡口,3个螺纹连接的延长筒,长度分别是28mm、14mm、7mm。只可惜一买就是一套5件,目前还没见到有拆开单独卖的。
常见单反卡口种类都有配套的,但是尼康Z、佳能RF的目前好像还没见到。
在本文中我使用的是佳能EF卡口,同时也推荐用这种。
主要是因为EF卡口的各种转接件最容易买到,
而且相比E卡口、M43卡口,EF卡口的直径也是最大的,管子外径63左右,从连接稳定性上来讲,粗一点就要强一点。
需要注意:如果需要像示意图中使用4个28mm的螺纹延长筒,那么就要购买4套,多少会造成一些浪费。一般来说买2套就够用了,可以搭配组合出各种长度的延长筒。
使用遮光罩和转接环的延长筒:

使用遮光罩和转接环组成的延长筒,连接紧固,不存在松动的问题。
但可能拧太紧了,转接环和遮光罩咬死,就拆不下来了。
不太方便拆换调节延长筒的长度。

本文中使用标准遮光罩和长焦遮光罩,两种遮光罩长度不同。
口径55的遮光罩,外螺纹是55*0.75,内螺纹是58*0.75

要将两个遮光罩连接起来,需要用到58-55的转接环,外螺纹58*0.75,内螺纹55*0.75。
这种滤镜转接环的螺距是行业内的通用标准尺寸0.75mm。
需要注意:买转接环时,58-55和55-58,是两个不一样的转接环。
转接环的型号命名是:[外螺纹直径]-[内螺纹直径]
例:55-58的转接环,外螺纹55*0.75,内螺纹58*0.75
58-49的转接环,外螺纹58*0.75,内螺纹49*0.75

延长筒与相机链接,需要用到反接环,外螺纹58*0.75,另外一面是后卡口,装在相机上。

如果使用卡口连接管镜或物镜,将示意图中最左侧的52-55转接环换成58-55转接环,再与内螺纹58*0.75的保护口链接,形成一个两头都是卡口的延长筒。
补充说明:
市售还有各种螺纹连接的延长筒,简单说一下我为什么不选用:

M42延长筒:
螺纹有M42*0.75 、 M42*1.0等规格,老镜头改口玩家应该非常熟悉。
这种延长筒有配套的卡口转接,可以让这种延长筒与任何相机或其他镜筒模组连接,通用性强,结构上没有问题,价格上也很实惠。
唯一缺点是内径太细了,使用全画幅相机的话,会挡住幅面形成暗角。
当然,C画幅玩家踏踏实实用,一点儿毛病都没有。

望远镜延长筒:
螺纹有M48*0.75、 SM2等规格,内径够粗,价格也还行。
缺点是可选配件很少,不方便转接其他部件,模组之间的连接灵活性大大降低。
市售也有一些转接环,但价格都是单件定制的水平,一不小心一个转接环就要三位数。

可伸缩的调焦筒:
这种调焦筒用起来就像外变焦的镜头,可以无极伸缩延长筒的长度,调节后焦距操作非常方便。
它的口径尺寸和螺纹规格非常丰富,可以灵活链接各种卡口、转接环、遮光罩等零件。
但是调焦筒内的滑动部件为了保障顺畅运转,必然会保留一定的间隙。
因此对于显微摄影镜筒这种很长后焦距的结构来说,它就有点不够稳固。
具体体现在横拍平台使用时,镜筒会低头;竖拍平台使用时,镜筒受重力会慢慢自动下滑。
当然也有一些手段可以消除这些毛病,就是挺麻烦的,得不偿失,不如用固定长度的延长筒。
可伸缩的调焦筒并非一无是处,用于转接工业镜头、放大镜头等像场很大、需要灵活变焦变倍的镜头时,它的优势可以完全发挥出来。

2.2,管镜模组
管镜模组是整个镜筒系统里结构最绕脑的模组,用几个不同尺寸的转接环,把管镜装在镜筒里。
本文中使用的管镜是在显微摄影玩家群体中受众最广的DCR150近摄镜。

DCR150管镜是塑料外壳,安装螺纹也是塑料的,刚性和强度远不及金属。
常见的显微摄影镜筒是直接把DCR150作为受力的结构件,与物镜和延长筒连接。
也不是不能用,就是多加小心吧。
在本文中介绍一些管镜模组的组装方法,都是用金属遮光罩作为受力零件来连接物镜和延长筒。
解决了塑料外壳的管镜强度和刚性不足的问题。
并以此结构为基础拓展出一些其他玩法。
无限远系统的管镜模组:


如图所示,用一组转接环和遮光罩连接,把管镜包在镜筒内。
如果使用全螺纹链接的镜筒,只需将反接环去掉,用螺纹直接与延长筒链接。

需要注意:市售58-52转接环有两种,区别在于内螺纹是否贯通整个内壁。
本文中需要使用图中左侧这种,转接环内壁全是52*0.75内螺纹的。
右边那种内壁只有一半螺纹的,用不了,用不了,用不了,重要三遍。
卖家说没有左边那种怎么办?没关系,这个很好解决,换一家问问就行了。
管镜模组的衍生玩法·内置旋转偏振镜:


这个玩法门槛较高,需要3D打印零件来实现。
通过安装在镜筒外的磁铁,与镜筒里面的磁铁耦合,带动安装在管镜前端的偏振镜旋转。
在设计制作了更复杂的插板式检偏镜之前,我一直使用这套机构。

在拍摄偏光题材时,可以旋转的检偏镜非常实用。
管镜模组的衍生玩法·用于有限远系统内置旋转偏振镜:


不装管镜,只装偏振镜,就可以给有限远系统作为可以内置旋转的检偏镜使用了。
这种偏振镜结构的优点是:旋转检偏镜的机构不会破坏镜筒系统的结构完整性,整体刚性好,横拍平台也可以安心使用。
缺点是安装磁铁的耦合旋转零件,要么定制机加工,要么3D打印,比较麻烦。

2.3,物镜模组
将物镜和管镜或延长筒连接,结构简单,也可以拓展偏光玩法。
无限远物镜模组:

如果使用卡口连接,在图示中右侧安装一个外螺纹55*0.75的镜头反接环即可。

本文中无限远物镜以三丰M Plan APO系列为例,物镜的安装螺纹是M26*36TPI,是这么个鬼畜的公英制混合螺纹。
36TPI的英制螺距换算成公制约是0.7056mm。
显微镜物镜的安装螺纹具有非常高的形位精度和尺寸精度,尤其高端物镜。
需要特别注意:
市售M26转接环还有26*0.5 、 26*0.75 、 26*1.0等等规格,非常容易造成混淆。
如果买错了,到手发现好像也大概能拧进去,就是不那么顺,
尤其26*0.75这个规格,最容易给人一种差不多也能正好拧进去的假象。
大力出奇迹拧进去了,怎么这物镜总是歪的呢?
要严格避免这样的错误操作,几十块的转接环废就废了无所谓,大几千的物镜伤了螺纹,以后就再也装不正了,恶心去吧。
无限远物镜模组·加偏振镜:

可以在图示中右侧安装一片55口径的偏振镜作为检偏镜。
用偏振镜的55*0.75内螺纹,与镜头反接环连接,或者直接与管镜连接

特别需要注意:
由于摄影用偏振镜的旋转机构是间隙配合填充阻尼脂,
在横拍平台上,间隙框量会造成物镜低头,所以这种方法一般只推荐竖拍平台使用。
之前群里有小伙伴提出在物镜后面安装一片30口径的偏振镜作为可以旋转检偏镜。
这种方法也可以,但是相比更大口径的偏振镜,同样的间隙框量,小口径的轴线倾斜框量更大。
对于竖拍平台可能无所谓,重力自然会把物镜摆正。
对于横拍平台,小口径的旋转偏振镜带来的物镜低头问题会更严重。
有限远物镜模组:

本文中有限远物镜以最常见的RMS安装螺纹为例。

结构与无限远物镜的相同,只需要用26-RMS转接环将物镜的RMS外螺纹转接成M26*36TPI外螺纹即可。
有限远物镜模组·加偏振镜:

与无限远物镜模组的玩法雷同,不再赘述。

2.4,支撑部件


由于镜筒相比常规镜头又长又重,需要用镜筒抱箍来解决支撑和安装的问题。

推荐使用尺寸合适的镜头脚架环,副厂的就行,物美价廉。
对于显微摄影这么长的镜筒来说,推荐安装2个脚架环。
脚架环未必能买到直径完全匹配的,买稍大一点的就行,用海绵或橡胶条垫在中间来填补间隙。

以本文中使用的EF卡口延长筒为例,延长筒外径约为63mm。
佳能小小白的脚架环内径65mm,把脚架环内圈的绒布撕掉,换成硬海绵或硅胶材质的背胶防滑条。

推荐使用这种背胶硅胶防滑条,有很多种厚度可以选择,以匹配不同直径的脚架环和镜筒。

3,注意事项
从入坑到现在一路过来,我自己用的镜筒结构一直在变化。
最开始用的国内某知名品牌的带触点延长筒,松松垮垮不说还不便宜。
考虑过进口拆机工业线扫的延长筒,架不住一个延长环张嘴就要三位,离谱的事情就算了。
自己也设计过一套理想形态的镜筒,打算外包机加工定制,钱嘛花嘛挣嘛,
但是看来看去,这些部件其实都可以用市售标准件替代,何必花冤枉钱。
在我的本行职业中,标准件是第一优先选择,实在没有标准件才不计成本去做非标。
标准件可选择就更丰富了,之前也用过M42延长筒,哪儿哪儿性能都不错,就是太细了,总是会挡住一点画幅。
可伸缩的变焦延长筒数数手边也有好几个,这东西小贵不是关键问题,主要是连接不够稳固,甚至竖拍时会慢慢自己下滑,实在是闹心。
全螺纹连接的遮光罩延长筒也用过一阵,没什么大毛病,就是拆换太麻烦了,
不巧我又是个拍摄题材天上一脚地上一脚的,总要经常变换镜筒结构。
各种各样的物镜、管镜,换着花样搭配,于是就把镜筒系统改成了模块化,通过卡口连接快拆快装。
拍偏光时检偏镜一开始也是固定安装的,后来换成能磁耦合旋转的,再后来为了更换方便又改成外置插板的。
配合自己手头的3D打印机,已经能满足目前我在显微摄影上的需求了。
当然随着玩法越来越丰富,题材越来越广泛,新的需求总是会有的,
至于将来的镜筒系统还会变出什么新花样儿,走一步说一步。
踩过的坑,想得起来的就先写上,想不起来的以后再补充。

3.1,装配和校正
别拧太紧,大力不老出奇迹:
本文中使用的这些转接环,除了与物镜连接的地方,其他位置的螺距都是0.75mm。
这种细牙螺纹,直径又比较大,又是摩擦系数较高的铝合金阳极氧化表面,一不小心就会拧得过紧,导致咬死拆不下来了。
如果都装配调整好了,以后也不打算拆了,拧紧点倒也无所谓。
不过最好还是给自己留条后路,适当拧紧,不松垮就行了,搁机械行里讲,带上劲儿就得了。
万一咬死了,也可以试试加热后再拧开。
手上打滑使不上劲可以垫胶皮,或者戴个橡胶手套再拧。
还有专门拆转接环和滤镜的工具,也可以备上一套。

科学地随缘找正:
真实存在的机械零件总会存在一些形位误差,无论是卡口延长筒、遮光罩还是转接环。
应用在显微摄影镜筒上,最容易造成困扰的是这些零件的两个安装面的平行度误差。

一套镜筒少说也要用到十几个零件组成,乍一看这样的误差岂不会造成镜筒七扭八歪?
实际上,像上图中这个52-49的转接环,安装面平行度误差0.05mm,已经是我遇到过的最糟糕的状况。
本人手头各种转接环类零件少说几十种,大几百件是有的。
实测平行度误差基本在0.03以内,能到0.05的也是百里挑一了。
这么说来,就算每个都偏斜0.03,那十几二十个组装到一起,误差积累起来岂不是歪出去很多?
实则不然,如果能把每一件的误差倾斜方向都对齐,也是小概率事件了。
幸运的是,这样的积累误差,总偏差量符合正态分布。
反而是零件越多,总偏差量趋向于更小。
当然不排除时运不济踩在了正态分布的两头儿,建议先找个野庙儿烧香还愿。

3.2,内壁消光

非常建议认真地做好镜筒内壁的消光工作。
天文望远镜用的植绒背胶消光布就很好,称得上是物美价廉了。

尽管买来的延长筒和遮光罩,都具备内螺纹消光,但实际的消光效果不尽人意。
无论如何还是需要自己动手贴好消光布,哪怕贴成翘边折角,皱皱巴巴,贴就比不贴强N倍。
实在懒得贴,卷成纸筒塞进去,有总比没有强。
当然还有其他专业的光学消光手段,比如喷涂无双黑漆、广谱消光油墨之类的高端玩法。
但由于成本高昂,工艺复杂,施工难度大等问题,不在本文讨论范围内。

3.3,到底多少钱
过日子细算账,这就不是过日子的活儿,就不算那么细致了。
就以文中提到的典型基础款为例:
无限远系统镜筒;
不含物镜;
含一个DCR150管镜;
使用遮光罩做延长筒;
稳固的全螺纹连接,不可快拆;
可以用于竖拍平台;
可以拍偏光显微,使用外置的可旋转的圆偏振检偏镜;
安装在佳能单反相机上。
以这样的配置情况,来粗略计算一下。

其中“序号7·转接环49-43”是为了遮挡一部分偏振镜造成的杂散光用,影响不大,可以不装。
表格中一共803元,算上东买西买的运费、内壁贴的消光布、垫脚架环的防滑贴,掐指一算一共850差不多了。
如果只玩有限远系统,刨去管镜就只剩不到300了。
至于DCR150管镜这个成本的大头儿,其实有几十元的双胶合透镜可以平替。
能省好几百,而且综合像质评价至少可以达到DCR150的90%。
管镜这个坑儿,小几十块也能玩,大几千也能玩,也有不少骚操作,以后有机会再慢慢填吧,

小节:
啰里啰嗦大几千字,希望对新入坑还没砸钱上装备的小伙伴能有所帮助。
还是那句话,丰俭由人,不求最贵,但求用着称心顺手。
本文中讲述的这种镜筒玩法,没什么大优势,就图一个字儿,灵活又实惠。
论便宜,真比不过手锯PVC水管的玩家,
论高级,在群里玩儿NOVOFLEX微距皮腔的奆壕面前就是一堆易拉罐,可回收废金属。
萝卜白菜,图一乐儿吧,祝各位天天出大片儿。
(3D渲染不是本门儿功课,文章封面图贴纹理调材质折腾死我老丫挺了,凑合看吧

)


——完——

系列文章导读:
20230317 微距踩坑集·变戏法儿系列·透射偏光摄影入门教程·全本
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