扫描仪尼克尔40毫米 拍摄测试数据

本页讨论尼康Super Coolscan 4000 ED / 5000 ED / IV / V胶片扫描仪的镜头。该讨论是扫描仪和扫描仪镜头上的一小部分页面的一部分。

尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,两端均贴有C延长管,安装在螺旋线上。
扫描仪中面向传感器的一端在底部。
螺旋线扩展到在Micro 4/3上产生1倍放大倍率所需的量。
尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,两端均贴有C延长管,安装在螺旋线上。

扫描仪中面向传感器的一端在底部。

螺旋线扩展到在Micro 4/3上产生1倍放大倍率所需的量。

尼克尔(Nikkor)40毫米扫描仪装在一个小的金属圆柱镜筒中,该圆柱镜筒的深加工槽偏离其中心。少量白色油漆标记面向扫描仪传感器的一端。没有校准标记或其他标记,没有安装螺纹,也没有过滤器安装座。

Coolscan 4000的镜头(假定在Coolscan 5000和IV中使用的镜头是相同的)的焦距约为40毫米,估计的速度在f / 2和f / 2.2之间。它没有可变的光圈。在下面的讨论中,我将此镜头称为扫描仪Nikkor 40 mm f / 2。Marco Cavina详细讨论了该透镜的光学方案。

我已经从扫描仪中取出了该镜头的标本。因此,我没有扫描仪传感器。根据Robert O’Toole提供的传感器图片,传感器的有效区域长32.0 mm。将24 x 36毫米框架的标准宽度设为24毫米时,使用扫描仪中使用的镜头时,传感器上的放大倍率为1.33倍,反之则为0.75倍。

从扫描仪中取出镜头

可以从多个Internet来源(例如shtengel.com)上获得有关Coolscan 4000和类似型号的拆卸说明。在许多此类扫描仪中,通常将镜头水平放置在扫描仪机架的底部,位于45°反射镜后面。

安装镜头

镜筒的两端都紧贴在我拥有的C个延伸环内,镜筒的末端紧贴在环上的平坦壁架上。这样可以防止任何严重的镜头未对准或偏心。

不同制造商的C形环可能具有不同的尺寸和公差。这不仅包括管的内径,还包括螺纹安装座的直径和螺距。我在eBay上从中国的不同制造商处购买的一些C延长环无法拧入尺寸合适的C底座或尺寸合适的C镜头上。在将延长环滴入镜筒之前,请一起测试不同的装置,以验证它们的相互兼容性。

环末端的C型外螺纹会略微减小工作距离,但同时会提供浅色的镜片阴影,有助于避免前部元件的直接照明。在此镜头正常的放大倍率下,还剩很多工作距离。C型延长环不会在Micro 4/3传感器上造成渐晕,但如果您打算使用更大的传感器,则需要在对延长管进行环氧树脂固化之前进行测试。

少量环氧树脂可将C延长管固定到位。不使用镜头时,C镜头的后盖可用于保护前后元件。

一种可逆的安装方式是使用稍长的C延长管,方法是在套管侧面钻三个M3孔并攻丝。可以使用翼形螺钉或无头螺钉将镜头固定到位。

将C镜头安装在较大直径的螺纹安装座上的适配器并不常见,但是在撰写本文时,eBay上有一些带有C母安装座和M42 x 1外螺纹的适配器。这些适配器没有法兰,当将其拧入M42内孔时,无法使适配器停下来,但可以将其锁定在适当的位置,例如,使用另一个M42适配器。这些无法兰适配器实际上是为安装在M42可变膜片的前端而制造的。这种类型的光圈可以限制镜头的照明锥,以免产生眩光。它不能替代缺少的镜头光圈,因为如果关闭得过多,它会导致渐晕。

理论上的镜头

在1倍以上的显微摄影中以原始方向使用此镜头很有意义。1x-1.5x是在此方向测试镜头的合理放大倍率范围。对于低于1倍的放大倍率,应将镜头倒置,在这种情况下,值得测试0.5倍至1倍。

扫描仪Nikkor 40 mm旨在提供一个覆盖传感器有效区域长度的图像圆(以原始镜头方向)(请参见上文)。因此,至少根据其规格,该镜头无法在全画幅上提供足够的覆盖范围,因此需要至少43.3 mm的像圈。

镜头应覆盖Micro 4/3(传感器对角线21.6毫米)和APS-C(传感器对角线28.8毫米),覆盖率为1.33倍。1倍的APS-C覆盖率可能很小。我不希望涵盖全画幅。

规定的4,000 dpi的镜头分辨率适用于被摄体,镜头在其原始方向且放大率为1.33倍。因此,图像一侧的分辨率应约为5,320 dpi,相当于2,660 lppi(每英寸的线对)或106.4 lp / mm(每毫米的线对)。

20 Mpixel Micro 4/3传感器(17.4 x 13毫米,例如Olympus E-M1 Mark II)的分辨率为3,026 lppi,即119 lp / mm,因此该传感器的分辨力略微超出了镜头。但是,差异很小。在增强分辨率模式(50 Mpixel)下,镜头分辨率与传感器不匹配。

索尼Alpha 7R II及其后续产品具有3/2长宽比的全画幅(35.9 x 24毫米)42.5 Mpixel传感器。这相当于2250 lppi的分辨率,因此该镜头具有明显的优势。但是,由于其相对较小的像圈,该镜头是否可以在全画幅下使用仍有待观察。

基于32毫米的像圈(覆盖原始扫描仪传感器所需的最小像圈),使用焦距减小器(例如Metabones Speed Booster系列)似乎无法使该镜头提供较低的放大倍率,即使在微型4/3传感器。这样做很可能会导致这种格式渐晕。

可以使用高质量的焦距倍增器来覆盖更大的传感器。但是,即使最好的2倍焦距倍增器也极有可能使图像质量下降太多。1.4倍增距镜可能值得在Micro 4/3和APS-C上进行测试,但不适用于全画幅。

镜头测试

对中国制造的1951年美国空军目标的初步测试 表明,目标质量不足以测试该镜片。因此,我将另一个分辨率目标用于测试,这是一个较小的(约20 x 20毫米)传统玻璃目标,可能是为半导体行业中使用的设备进行光学对准而设计的。请注意,下图中显示的图案不是mm掩模版(掩模版正方形小于1 mm)。

尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米(1倍),缩小的框架。
尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米(1倍),缩小的框架。
尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,帧中心1x,1:1像素裁切。
尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,帧中心1x,1:1像素裁切。

效果极佳,拐角处的劣化很小。上图中,目标物的左侧略微偏离焦​​点,这是因为载物台稍有未对准。在拍摄没有焦点堆叠的平坦物体时,低自由度要求物体严格垂直于镜头轴,并且整个设置必须以相似的精度对齐。

鉴于图像圆仅比Micro 4/3传感器适度大,并且使用此透镜的倍率低于设计最佳值(1.33倍,在原始扫描仪中使用)。另一方面,拐角附近已经存在轻微的退化和变暗的事实,表明该镜头在APS-C传感器的拐角处可能会显示出更明显的退化,并且可能会显示出不可接受的图像质量。全帧传感器的四个角。

中心处非常清晰的字符轮廓和线条边缘表明,图像圆心的有效分辨率高于额定的4,000 dpi(传感器提供的实际分辨率超过6,000 dpi,因此超出了镜头的规格)。在此分辨率级别上,聚焦必须非常精确,并且LCD背面屏幕上最大变焦所提供的精度可能是聚焦精度的限制因素。可能需要外接高清屏幕才能准确对焦。如上所述,主题和设置的对齐方式也很关键。

Micro 4/3的1倍率没有可见的失真。

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

上图所示的螺旋线所允许的放大倍率范围为0.75 x至1.4 x。在0.75倍时,外围会出现中等程度但可见的变暗,并且主要是由场曲引起的外围模糊感。即使在上图中的缩小帧中也可以看到这种降级。中心的图像质量仍然保持出色。

尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,1.4倍,缩小的框架。
插图:在画面中心附近以1:1像素裁剪。
尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,1.4倍,缩小的框架。

插图:在画面中心附近以1:1像素裁剪。

取而代之的是在整个1.4倍帧上图像质量仍然非常好。实际上,拐角处没有变暗的迹象,并且拐角处的分辨率可以说是1.4倍比1倍更好。毫无疑问,在此放大倍数下,中心点和角点之间的变化比1x时少。该结果非常符合预期,因为此放大倍率非常接近最佳设计(1.33x)。

在不使用前C延长管的情况下,1.4倍的工作距离约为57毫米。再加上狭窄的镜头前,这使得在被摄物体周围布置适当的照明非常舒适。

在相同的螺旋面上反转时,镜头的放大倍率范围在0.56倍至1.2倍之间。因此,镜头设计为中等不对称。在0.56倍时,可以观察到中心外的模糊感和角落处的暗淡感,就像镜头在原始方向上一样。显然,该镜头不能在远低于1倍的放大倍率下使用。在1.2倍时,外围区域的模糊程度要比在原始方向上以1倍或1.4倍镜头的模糊程度高。因此,没有充分的理由来反转该镜头。我佩戴在镜头前部的延长环仍然可用作镜头遮光罩,并用C镜头盖遮盖镜头前部。将杯形漫射器安装在镜头前部周围也可能很有用。

尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,2.2倍,缩小的框架。
插图:1:1像素的数字裁剪。
尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,2.2倍,缩小的框架。

插图:1:1像素的数字裁剪。

通过再加上35毫米的C延长管堆栈,放大倍数变为2.2倍。由于C管内壁的反射,明显失去了对比度,而植绒管内部完全消除了对比度。该镜头在此放大倍率下仍然非常出色,在此放大倍率下的工作距离为42毫米(前部没有C延长管的情况下约为47毫米)。

尼克尔(Nikkor)扫描仪40毫米,3.3倍,缩小的框架。

插图:线条图案最细部分的1:1像素裁剪。

在Micro 4/3上的总延伸量约为185 mm,放大倍数变为3.3倍,工作距离约为40 mm(无前C延伸管)。先前测试中使用的分辨率图案太粗糙,在上图中,我使用了来自IC光掩模的测试图案。在对比度和动态范围方面,这种几乎透明的图案对镜片提出了很高的要求,即使在植绒所有延长管后(上图显示植绒后的结果),对比度也有些低。一个普通的主题会提供更好的对比。分辨率还是不错的。

色差

在任何测试的放大倍率下都没有轴向色差。几乎没有横向色差,但我只能看到2.2倍的提示(远远小于那些被认为是非常好的传统显微显微镜头,例如Leitz Photar 21 mm f / 2)。在其他测试中,存在3.3x的中等横向色差(虽然是渐进的且没有清晰的边界,但有几个像素)。因此,我建议不要在3倍以上使用此镜头。

添加可变光圈

尼克尔40毫米扫描仪,可变光圈。
从上到下:扫描仪Nikkor 40毫米,
可变孔径,
延长环,
螺旋形,
短M42至Micro 4/3适配器。
尼克尔40毫米扫描仪,可变光圈。

从上到下:扫描仪Nikkor 40毫米,

可变孔径,

延长环,

螺旋形,

短M42至Micro 4/3转接环。

我在安装在扫描仪Nikkor 40 mm和螺旋线之间的M49延长环中插入了一个隔膜。该光圈没有光圈刻度,但根据自动曝光时间,它很容易以一站式增量停止。我通过调整照明强度以在200 ISO的情况下在光圈完全打开的情况下产生1 / 250s的曝光来开始这些测试,然后逐渐关闭光圈以产生1 / 125s,1 / 60s,1 / 30s和(在可能的情况下)曝光。 )1/15秒。

通过上图所示的设置,尼克尔40毫米扫描仪可提供1.97倍(实际上是2倍)至3倍的放大倍率。

尼克尔40毫米扫描仪,可变光圈。
第一行:缩小的帧数,为1.3倍。从左起:f / 2,f / 2.8,f / 4,f / 5.6。
下排:缩小的帧,为3.5倍。从左起:f / 2,f / 2.8,f / 4,f / 5.6,f / 8。
尼克尔40毫米扫描仪,可变光圈。

第一行:缩小的帧数,为1.3倍。
从左起:f / 2,f / 2.8,f / 4,f / 5.6。

下排:缩小的帧,为3.5倍。
从左起:f / 2,f / 2.8,f / 4,f / 5.6,f / 8。

我完全希望看到渐晕,实际上暗角在f / 2.8到f / 5.6的1.3倍(上排)时很明显。无法进一步关闭隔膜。但是,已经是2倍时,在f / 2和f / 6.3之间的任何孔径处的拐角处都没有可见的变暗。在3.5倍(下一行)处,角上也没有变暗,但可能隐约显示中心热点位于f / 8处。在任何情况下,都不应将镜头停在f / 4以上的位置。在此放大倍率下,光圈允许的孔径范围从f / 2到f / 8。由于我尚不完全清楚,但可能与光圈相对于镜头元件的非最佳放置有关,所以最窄光圈随放大倍数的变化适中。由于不清楚的原因,在低于1/125秒的曝光下拍摄的图像,其彩色显示也会发生明显变化,这显然是由相机引起的。所有图像都是在色彩平衡设为闪光灯的情况下拍摄的。

因此,可以在Micro 4/3传感器的2x-3x放大倍率范围内使用可变光圈。

 在全画幅和APS-C上进行测试

40毫米尼克尔扫描仪无法以1.33倍的速度覆盖全画幅。另一方面,中心分辨率非常高,因为即使用于此测试的42 Mpixel传感器也比20 Mpixel Micro 4/3传感器具有更大的像素(4.5 µm对3.4 µm)。

在2倍时,拐角处略有改善,而中心图像分辨率则保持不变。

在3倍的情况下,拐角进一步改善,而中心分辨率仍然保持不变。

在APS-C裁切模式下(仅丢弃图像的外围并仅记录传感器的APS-C大小的中央区域),Alpha 7R II的分辨率为18 Mpixel,当然保留相同的像素大小。与全屏相比,在这种裁剪模式下,1.33倍的镜头可提供更好的转角图像质量。除非要求在极端的拐角处具有完全的清晰度,否则该透镜可以有利地以这种放大倍数用于APS-C格式。

18 Mpixel和20 Mpixel传感器之间的图像质量的内在差异并不明显,并且在任何情况下将Micro 4/3图像裁切为3:2的纵横比都可以消除像素数的差异。为了在给定的放大倍率下获得最大的细节,20 Mpixel Micro 4/3保留了其较小像素优于APS-C等效像素的优势。因此,这两种传感器格式在实践中大致相同。

但是,Micro 4/3传感器似乎略微超出了镜头的分辨率,因此所产生的图像清晰度不如传感器能够记录的清晰度高。在这种格式下,极高的角落清晰度也比在APS-C格式上更好。实际上,清晰度差异很小,如果在相同放大倍率下比APS-C稍小的被摄体面积是有利的,那么将Micro 4/3相机与该镜头一起使用可能值得。

在APS-C裁切模式下,在2倍和3倍的图像质量下,整个帧的图像质量很高且均匀。

结论

所述扫描器尼克尔40毫米F / 2被设计用于的1.33倍的最佳放大率。它在Micro 4/3上的1.4倍测试非常出色,在3倍下仍然非常好。它开始在1x处显示外围问题,而在0.75x处显示更大的问题。有没有显著轴向或横向色差高达3倍。焦距可提供出色的工作距离,而不会导致管束过长,并且安装非常方便可以在镜头后部增加一个可变的光圈,并且可以使用2倍或更高的光圈

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4周 ago

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