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微距踩坑集·装备系列·经济型显微摄影镜筒入手教程

2023-03-27 12:03 作者:羊叔炭  | 我要投稿

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

 

安装在竖拍平台上的无限远镜筒,内置旋转偏光
无限远镜筒,外置插板偏光

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。

 

 

网图 · 错误的安装示例

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

 

 

镜筒的示意图

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

 

 

 

无限远系统镜筒组成
有限远系统镜筒组成
支撑部件 · 佳能小小白镜头脚架环

 

 

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:

无限远系统 · 剖面图

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:

有限远系统 · 剖面图

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。

 

使用螺纹连接的延长筒

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:

使用卡口延长筒的配置
广告位招租啦啦啦

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的配置

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。

 

遮光罩

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

 

转接环

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

 

 

 

反接环

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。

 

 

 

保护口58

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:

爆炸图
管镜模组剖面图

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。

 

两种58-52转接环

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:

爆炸图
管镜和旋转检偏镜模组的剖面图

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。

 

红圈内为磁耦合的检偏镜旋转机构

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:

爆炸图
剖面图

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。

 

 

物镜装接环55-26

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

标着CPL其实是线偏振的偏振镜

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。

物镜转接环

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

 

 

无限远系统
有限远系统

 

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。

 

 

副厂镜头脚架环

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。

某个转接环安装面上的平行度误差

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

 

同一款延长筒,内壁做消光和不做消光的对比

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

 

谢谢观赏!



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