显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8意外的显微摄影镜头  

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显微摄影镜头,第 7 部分

2010 年春夏初,www.photomacrography.net布告栏的成员们在讨论一个镜头,结果证明它在显微摄影方面非常出色,尤其是考虑到在 eBay 上以 10 美元一个的价格出售的事实。显然,这些镜头的数量相对较多(至少有几十个)。该镜头安装在黑色铝制镜筒中,标有“JML 21 mm f/3.5”。它有一个固定的内部孔径。

低廉的价格使得购买这些镜头中的一个或几个进行实验成为可能。事实上,我有时会购买性能未知的廉价镜头,仅用于测试(或者,在放大镜头的情况下,仅用于组装一小部分不寻常或有趣的镜头)。我很清楚,我并不是唯一有这种习惯的人。然而,便宜但性能非常高的镜头带来的正面“惊喜”很少见,而且这可能不是一种寻找“隐藏宝藏”的划算方式,尤其是如果您随意购买(按照我在下面列出的建议,几率可能会有所提高)。事实上,如果您需要一个性能最佳的显微摄影镜头,您最好存钱购买其中一款知名且价格昂贵的顶级镜头。尽管如此,偶尔买一个便宜的镜头并不比偶尔买一张彩票更糟糕。尽管这两项活动的回报都太稀少,不能被视为一项有效的投资,但对摄影师来说,测试一些未知的镜头可能与刮新彩票的快感一样有趣。

除了一些尼康 EL-Nikkor 镜头(它们通常表现不错)和一些 Apo Rodagon D 和 Componon HM 镜头之外,我对“隐藏的珍珠”的追寻并不十分成功。除了本页讨论的镜头和一些显微镜物镜(然而,它们的价格范围更高)之外,我也没有听说其他摄影师发现了任何其他出色的镜头。我确实测试了一些 Wollensak 特写电影镜头,以及缩微胶片投影仪和相机的镜头,但我没有特别成功的报告。我测试的一些镜头可以使用,但在类似的价格范围内有更好的镜头(例如 El-Nikkors),而我发现的“可用”镜头比最好的微距摄影镜头(蔡司 Luminar、尼康)低几个档次Micro-Nikkor 和一些 Leitz Photar)。

这款特殊的 JML 21 mm f/3.5 镜头最初以几百美元的标价出售。在你问之前,我没有这个镜头的任何额外样品出售。我不知道这个镜头的其他任何当前低价来源,但似乎每隔一年左右就会在不可能的地方出现小型旧股。我确实知道,到 2012 年年中,JML 光学 ( http://www.jmloptical.com/ ) 仍然有一些样品以标价出售。

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
JML 21 毫米 f/3.5。

这个镜头的镜筒显然是为了摩擦配合到一个圆柱形孔中,并通过来回移动几毫米来聚焦,聚焦范围受镜筒凹槽边缘的限制,可能是为了抓住一个固定的拧紧。我见过的这款镜头的大多数样品在镜筒上都有纵向划痕,这可能标志着工厂测试确定的某种对准(它可能表明安装在某些特定设备上时的最佳方向)。拆卸定制设备时造成随机损坏的结果似乎太规律了。

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8 显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
JML 21 毫米 f/3.5,增加了 RMS 卡口。

完全有可能构建一个适配器以按预期方式安装该镜头。然而,在我的情况下,我选择了 RMS 安装,通过将废弃显微镜物镜的底座环氧树脂涂到镜筒后部。这使我可以将镜头安装在显微镜物镜转盘上,这是我最喜欢使用显微摄影镜头的方式。镜筒前端比普通显微镜物镜更宽,工作距离比类似焦距的显微摄影镜头的正常工作距离略小,但这些差异不会造成重大的照明问题。我选择的镜头卡口确实在一定程度上限制了镜头的视野,这可能会限制该镜头在低倍率和大传感器下的使用。这对我来说不是问题,因为我有其他镜头可以在低倍率下实现最佳工作。此外,

使用该镜头拍摄的图像已讨论。我自己的印象是,在最佳放大倍率范围内(我认为 APS-C 相机大约在 4 倍到 7.5 倍之间),JML 21 毫米 f/3.5 产生良好的图像质量和异常低的色差。在明显高于或低于其最佳放大倍率范围的情况下使用该镜头可能会导致可见图像质量下降和/或角落出现渐晕。我将在下面讨论一个简单的测试并与竞争镜头进行比较。

该镜头显然不是为用作显微摄影镜头而设计的,绝对不是用作显微镜物镜。它的图像圈对于这些用途来说太大了。它绝对不是目镜,尽管偶尔会被这样称呼。它可能是用于胶片扫描仪或类似成像设备的物镜。

竞争显微镜头

类似焦距的专用显微摄影镜头通常提供大约 f/2.8-3.5 的标称光圈(有时结合非统一瞳孔比,这会在给定的放大倍数下改变有效光圈)。Leitz Photar 25 mm f/2 原则上可以在高分辨率下实现更高的放大倍率,因为其标称光圈较低,但该镜头的性能并不好,除非将其缩小一档左右。一些 4x 和 5x 显微镜物镜也适用于显微照相,其中一些可以低至 2x-3x。Mitutoyo M Plan Apo 2x 和 5x 配备合适的管透镜,优于 JML 21 mm,并提供更高的工作距离。一些尼康无限远物镜同样可能是更好的选择。

在其局限性和最佳放大倍率范围内,智能使用的 JML 21 mm f/3.5 至少与蔡司 Luminars 和 Leitz Photar 等知名且昂贵的镜头一样好(见下文)。考虑到后者镜头的高价以及它们在二手市场上的不确定性,JML 21 mm 甚至可能物超所值。然而,以这个价格,二手 Mitutoyo M-Plan Apo 无限远校正物镜(尤其是 2x、5x 和 10x 物镜)变得具有竞争力,并且使用合适的管镜在 APS 上提供更好的结果(尤其是焦点堆叠)- C 和更小的传感器。某些尼康显微镜物镜可提供类似的结果,甚至可能更便宜。

其他意外的显微摄影镜头

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
JML 26 毫米 f/4.5。

JML 26 毫米 f/4.5 的少量库存在 eBay 上有一段时间,也证明相当不错,虽然不如 21 毫米。它因较高的 f/比率而受到惩罚,因此仅限于较低的放大倍率。上图显示了两个环氧树脂放入 RMS 延长管中的样品(缩短镜筒后右侧的一个)。原始镜头标记在隐藏在适配器内的镜筒末端周围进行丝网印刷。

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奥林巴斯 40 毫米 f/3.4。

奥林巴斯 40 毫米 f/3.4 镜头,可能是为缩微胶片投影机设计的,也已用于显微摄影(例如,参见此处)。此外,这款镜头已在 eBay 上以低价出售。

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
Otamat 101 20 毫米 f/2.8。

2012 年 8 月,直径为 22 毫米的 20 毫米 f/2.8 镜头。最初为 Otamat 101/R 缩微胶片放映机制造的无螺纹镜筒被发现性能相当不错。当时 eBay 上有一小部分这样的镜头(在伦敦有售,但实际上是从捷克共和国塔博尔的一个地址发货),每个售价 17.95 英镑。可从同一来源获得的焦距为 10 毫米的类似镜头,由于其焦距非常短,因此不适用于显微摄影。

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
eBay 广告,涨价后。

奇怪的是,在最初在讨论了这款镜头并且只有少数买家能够每人购买一个样品之后,至少还有一位买家被卖家告知该镜头已售罄并发出了退款。然而,该项目仍以 777.95 英镑的大幅上涨价格(见右侧广告部分副本)在广告上持续了几个小时的可用广告,直到这件事成为同一公告板上一些评论的主题. 此时,卖家取消了listing。卖家似乎有可能密切关注公告板。

几周后,该镜头再次出现在该卖家的 eBay 商店中,这次的原价为 17.95 英镑,并且有几十个镜头的库存。对这些奇怪的事件有不同的解释,有人说这个卖家养成了一种习惯,为了不丢失该物品的销售历史,每当它的库存即将耗尽时,它就会将价格提高到不合理的水平。如果这是真的,这是一种非常非正统的卖家 eBay 账户管理方式,而且很可能会让一些买家转向其他卖家。

Otamat 20 mm 在其强烈不对称和相对复杂的光学设计(6 片)方面有点不寻常,这使该镜头的瞳孔比或瞳孔放大率至少为 1.4。对称镜头设计的瞳孔比为 1。这种高瞳孔比有两个后果:在给定的放大倍数下,有效 f/比值低于具有统一瞳孔比的镜头,这导致衍射导致的分辨率降低程度较低,以及对于该焦距的镜头,工作距离低于预期。该镜头被指定为提供 200 线对/毫米 (LP) 的中心分辨率和 18 毫米的“图像尺寸”(也许是像圈?),这可能使其成为显微摄影中受人尊敬的表演者。主体侧的 200 LP(当该镜头用于显微摄影时)并不是那么多,但图像方面的相同数字会很棒。不幸的是,当用于显微摄影时,这种镜头并不完全符合高分辨率的期望。虽然可以使用,根据规格和理论性能,最高可达 10 倍,但实际上受其分辨率限制,最大约为 6 倍。

光学设计非常不对称,以至于该镜头只能用于一个方向(即,外部元件稍窄,在上图中的左侧可见,面向拍摄对象)。在相反的方向,它不能在任何放大倍数下聚焦在被摄体上,其虚拟焦点位于镜头内。在实践中,它的特性有点让人想起反向(通常用于显微摄影)后焦广角镜头,尽管没有通用后焦镜头中常见的更宽的前部和更窄的后部元件。

该镜头最初指定用于 24 倍,但必须记住,在此放大倍率下,预期用途(在大约一张纸的投影屏幕上目视观察文件)可接受的图像分辨率与其他产品相比相当低其在显微照相术中的应用。这适用于所有为缩微胶片和缩微胶片投影仪设计的镜头,这些镜头的放大倍率通常在 20 倍到 50 倍之间,但在 6 倍到 10 倍以上的显微摄影中受到衍射限制。

Otamat 101/R 是一款“便携式”(重 4 公斤)16 毫米缩微电影放映机,可折叠成公文包大小,可以在不同的电源电压或 12 V DC 下运行。它于 1970 年代由伦敦的 Microfilm Cassette Company LTD 等公司销售,主要面向航空业。

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
显微摄影镜头的潜在候选者?(注意:尝试风险自负 – 我有这些和更多,但没有测试任何一个,也不能认可任何一个)。

上图显示了来自各种来源的一小部分镜头。左起第二个和第三个位置的模型已被其他摄影师使用,发现还算不错,但无法与更著名的替代品相提并论(它似乎仅由两个元素组成)。我没有其他人的数据。

发现意外的显微摄影镜头

人们可能会问如何避免明显的“垃圾”,并专注于在 eBay 和其他在线资源上做广告的有前途的显微摄影镜头,这些镜头使先试后买的方法变得不切实际。这里有一些建议。在本次讨论中,我将讨论用于图像扫描仪、缩微胶片阅读器和类似应用的成像物镜。此讨论不包括显微镜物镜(适用不同的标准)或复印/复制镜头和暗房放大镜头(已进行了相当广泛的测试,其中一些已知适用于该应用)。来自复印机的镜头同样不​​太可能适合,因为它们旨在以低分辨率(主要是 1x)提供非常大的图像圈(500 毫米或更大)。

请注意,在本次讨论中,我不包括通用电影和摄像机镜头。摄像机镜头通常设计用于低分辨率,不太可能在显微摄影中发挥作用。传统上建议在显微摄影中使用(总是反转)电影镜头,但我对这些镜头的体验并不令人满意。它们的图像质量通常不太好,场曲和其他像差很明显,此外,旧电影镜头目前以过高的价格宣传用于无反光镜数码相机(它们通常不符合现代镜头的标准,特别是专为这些相机设计)。电影放映机镜头通常甚至比电影镜头还要差,而且很少有“有趣”的镜头,即足够短的焦距。

一些摄影师发誓在微距摄影中使用反向 SLR/DSLR 广角镜头(有时安装在较长 FL 的镜头上),但我对这些镜头的体验并没有留下深刻印象(总比没有好,但与 JML 21 毫米不相提并论)或上述其他已知良好的镜头)。

我建议选择测试候选人的标准是:

  • 焦距 (FL):大约在 20 到 40 毫米之间,特别是在较低的放大倍数下可达 60 毫米。更高的焦距需要更长的传感器平面距离。较短的焦距只能在高倍率下使用,并且通常工作距离很短,这使得拍摄对象的照明成为问题。例如,用于缩微胶片投影的 8 毫米 FL 镜头可能没有用,而显微镜物镜更有可能是这种特定 FL 的令人满意的替代品。
  • 标称光圈 f/ratio:越低越好(对于图像分辨率,尽管不是对于 DOF)。对于 20 毫米左右的焦距,不高于大约 f/3.5,对于大约 30-40 毫米的焦距,不高于 f/4。如果镜头仅在低倍率下使用,更高的 f/ratio 可能是可以接受的,但在这种情况下,FL 应该在 40 到 60 毫米之间。瞳孔比影响显微摄影中这些镜头的有效光圈,因此标称光圈本身并不是唯一的控制标准(但仍然是一个很好的起点)。例如,26 mm f/6.3 镜头不太可能有多大用处,但 26 mm f/2.8 绝对值得一试。它还取决于传感器尺寸:使用非常好的镜头,在 20 Mpixel Micro 4/3 传感器上的 1 倍,您可以轻松地在 f/2.8(有效 f/5.5)下看到更好的图像分辨率。6) 比 f/4(有效 f/8)。在全画幅 24 Mpixel 传感器上,在相同放大倍数下更难以看到两个光圈之间的明显差异。使用普通的微距镜头,通常以 f/4 拍摄比 f/2.8 更好,因为完全打开的镜头可能会有可见的球差,球差会随着缩小而减小。
  • 镜片和镜片组的数量通常是图像质量的一个指标:6 片或更多镜片是为高质量镜头预留的,而双合(2 片)根本无法将像差校正到足够的程度。Tessar 设计(3 组 3 片)似乎是高质量镜头的最低可行方案(它用于蔡司 Luminar 系列,但有些型号使用额外的镜片以允许较低的 f/r 比)。Xenotar(4组5片)和双高斯(4组6片)设计常用于显微摄影镜头。
  • 镜头光圈在显微摄影中并不是非常有用。在大多数情况下,为了获得最佳图像分辨率,人们不得不将镜头完全打开。不要仅仅因为一个镜头有固定的光圈就放弃它。
  • 在显微摄影中,这些镜头通常在一个方向上效果更好。他们应该在两个方向上进行测试,以找到最佳的一个。通常,这些镜头具有不对称的镜筒,在镜筒末端之一附近具有外部光学表面,而相反的外表面则深深地凹入镜筒内。在这些情况下,如果最佳镜头方向迫使对象太靠近镜筒边缘,则可能需要机加工掉镜筒的一部分。这种类型的桶在低倍率下也可能导致渐晕。
  • 在一些镜头中,光学方案是高度不对称的,当以一个方向使用时,镜头根本无法聚焦(拍摄对象必须放置在光学元件之间的虚拟焦点处)。对于 FL 而言,前后元件之间的距离异常高的镜头也是如此。这个问题没有解决方案 – 只需尝试不同的镜头或不同的镜头方向。
  • 带有不寻常的卡口或螺纹安装座的镜头可能难以适应相机设备。最通用的镜头是那些带有普通螺纹安装座的镜头(例如,39 mm 用于放大镜头或 RMS 显微镜物镜安装座)。简单的圆柱形镜筒通常不太难摩擦安装在延长管、降压滤光片适配器或类似的常用配件中。塑料绝缘胶带和水管用特氟龙密封胶带可用于收起少量的松弛。环氧树脂或黑硅(注意不要污染光学表面)有时可用于永久安装在适配器中。通常,在使用胶带或胶水之前,尽量使贴合尽可能紧密,因为镜头轴应保持精确对齐和居中,并垂直于传感器平面。
  • 粘性望远镜植绒箔或哑光黑色涂料应覆盖适配器内暴露的所有反射表面(即使表面没有直接暴露在穿过物镜的光线下,但通过适配器后部仍然可见)。
  • 随机购买时,只购买如果效果不理想就扔掉不会后悔的镜头。购买昂贵的镜头类型,前提是它经过现代可靠来源的测试并发现在显微照相方面表现良好。
  • 除非你觉得自己是一个镜头收藏家而不是一个镜头使用者,否则不要买太多镜头。在这一点上,我当然可能会被指责没有遵循我自己的建议,但我建议在每个特定放大倍率范围内拥有超过一两个最佳镜头,或者总共超过大约 5-6 个镜头并不是特别有用。显微摄影镜头(特殊用途除外,例如在实验室堆叠与现场使用,或安装在不同且互不兼容的设备上)。

简单的比较

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
从顶部顺时针方向:JML 21 mm f/3.5、JML 26 mm f/4.5、Leitz Photar 25 mm f/2 和 Zeiss Luminar 25 mm f/3.5。

我决定对 JML 21 毫米和 26 毫米进行简单的测试和比较。为此,我选择了另外两个焦距相似的镜头,它们以其在显微摄影中的性能而闻名,但不幸的是,目前既稀缺又昂贵:蔡司 Luminar 25 mm f/3.5 和 Leitz/Leica Photar 25 mm f/ 2. 所有四个镜头都安装在改进的显微镜物镜转换器(如上所示)上,以便于在镜头之间切换。Photar 使用了一个短的 RMS 延长管,因为它的镜筒比其他镜头短。Luminar 也安装在其专用的延长管上。

有一些这些镜头的详细测试,以及附加的,在5X这里,另一个在4X-5X这里。我根本没有时间进行非常详细的测试,欢迎您查看这些链接。我自己在下面讨论的结论不一定与这些评论者的相同。有关 JML 21 mm f/3.5 的更多信息也可在此处此处获得。结果与JML26毫米F / 4.5讨论还这里这里这里和其安装在这里www.photomacrography.net上有太多使用 JML 21 mm f/3.5 拍摄的图像示例 单独列出它们,但您可以使用其公告板上的搜索功能。

由于 JML 26 mm 的 f/ratio 相对较高,本次测试中的放大倍数在 16 兆像素 APS-C 传感器上被限制在大约 5 倍,以免使该镜头超出其衍射极限并保持比较公平。其他镜头(尤其是 21 毫米)的放大倍数略高,因为我对所有镜头都使用了相同的波纹管延长件。我没有使用焦点堆叠,而是用每个镜头拍摄一张图像,精细聚焦到相同的主题细节。细节是热带curculionid bug上的一组彩虹色鳞片,我也在这里用作测试对象。Luminar 和 Photar 镜头都被缩小到大约 f/4.5。

显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
测试结果。1:1 中心作物。
从左到右:JML 21 mm f/3.5、JML 26 mm f/4.5、Leitz Photar 25 mm f/2、蔡司 Luminar 25 mm f/3.5。
显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
测试结果。1:1 精选作物。
从左到右:JML 21 mm f/3.5、JML 26 mm f/4.5、Leitz Photar 25 mm f/2、蔡司 Luminar 25 mm f/3.5。
显微摄影镜头Otamat 20 mm f / 2.8
使用 JML 21 mm f/3.5 缩小图像。主体高度凸出,仅使其中心清晰。

结果仅显示非常小的差异。最大的偏差可能是 Luminar 给出的,它产生的对比度低于其他镜头。即使在最大放大倍率下实时取景,我也无法用所有镜头完美聚焦相同的细节,因此图中的第一行显示“目标”区域,第二行显示不同的区域,从最清晰的区域中选择但在离图像中心不远的不同区域。下图显示 JML 21 mm 的散景相当不错,并且镜头光圈没有多边形轮廓。其他测试(未显示)在图像的角落显示可比较的结果。

在现实世界中,您无法仅通过查看一张图片来确定使用了这四个镜头中的哪一个,这可能是因为 Luminar 的对比度稍低(使用深色背景而不是白色背景)主题可能会使 Luminar 的情况变得更好)。

在这个放大倍数下,进一步缩小 Luminar 和 Photar 镜头会导致衍射变得可见。JML 21 mm 在出现任何衍射迹象之前最多可使用 6 倍,在出现任何衍射迹象时最多可使用 7 倍。Photar 25 mm 理论上可以使用全开 (f/2) 高达 13 倍,但在实践中它会因光学像差而失去一些理论性能,最好将其停止一点而不是将其推过10 倍。

这些镜头的对比度和动态范围也非常相似(但旧型号的 Luminar 和 Photar 可能会在高对比度拍摄对象上显示较低的动态范围)。在测试的放大倍率下,APS-C 框架中心和角落的性能非常出色,并且在镜头之间非常相似。横向色差在 JML 21 mm 中得到很好的控制,在 Luminar 25 mm 中略高,但可以在后期处理中进行校正。DOF 取决于有效孔径(而后者又取决于标称孔径和瞳孔比),并遵守对所有镜头都相同的不变光学定律。简而言之,我们有四个主要在价格和可用性方面不同的赢家。选择 JML 21 mm f/3.5、Photar 25 mm f/2 或 Luminar 25 mm f/3.5 以在大约 4x 和 7x 之间使用,或 JML 26 mm F/4。

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5月 ago

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