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）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）。

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。

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。

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。

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）。

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

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。

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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