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Objektivporträts und Vergleichstests

HLB M Planapo 10x

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Das HLB Plan Apo 10x ist ein Mikroskopobjektiv für metallurgische Anwendungen. Ein Test soll zeigen, wie gut es sich für den Focus-Stacking-Einsatz ohne Fachmikroskop eignet.

Das Objektiv

Das HLB Plan Apo 10x ist ein Objektiv, das für die Metallurgie konzipiert wurde. Es ist Teil einer Objektivserie mit unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben, die aber alle parfokal sind, also die gleiche Gesamtlänge von Gehäuse und Arbeitsabstand aufweisen. Auch der Gehäusedurchmesser ist weitgehend identisch, was insbesondere bei dem geringen Abbildungsmaßstab von 2x im Frontlinsenbereich schwierig war. Der Vorteil dieser Parfokalität ergibt sich allerdings primär beim Einsatz an Spezialmikroskopen, weil hier der für alle Objektive passende Kameraauszug mechanisch hergestellt wird, oft mit fest verbauter Tubuslinse.

 

Ein großer Arbeitsabstand ist für viele Anwendungen in der Metallurgie Voraussetzung, nicht zuletzt, weil das Licht hier von der Seite her kommen muss. Das ist ein weiterer, sehr wesentlicher Unterschied zu den meisten Mikroskopobjektiven, die primär für Laborzwecke produziert wurden (Medizin, Biologie u. a.), denn dort wird meist mit Durchlicht gearbeitet, was einen langen Arbeitsabstand entbehrlich machte, mithin sogar störend. 

 

An sich wurde das HLB Plan Apo 10x für den Einsatz an speziellen Mikroskopen geschaffen, doch der lange Arbeitsabstand ist ideal für den Einsatz auf einem Focus-Stacking-Setup, indem es zusammen mit der erforderlichen Tubuslinse auf eine Kleinbildkamera gesetzt wird. Durch den gewaltigen Arbeitsabstand ist die Lichtführung zur Beleuchtung des Objekts sehr einfach.

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Das HLB Plan Apo 10x ist Teil einer parfokalen Objektivserie mit identischem Gehäusedurchmesser

Der Objektivhersteller

Hersteller ist die japanische Firma Shibuya Optical, die Objektive für zahlreiche Fachbereiche herstellt, Spezialmikroskope sowie Zubehör und viele weitere optische Instrumente. Nach Europa importiert werden die Objektive von der Firma Rainer Ernst-Feinwerktechnik (www.stonemaster.eu). 

 

Vorbildhaft war vermutlich eine Objektivserie der japanischen Firma Mitutoyo, die ebenfalls parfokal ist und mit ihrem langen Arbeitsabstand sowie der extrem hohen Abbildungsqualität Standards setzte, allerdings zu sehr hohen Preisen. Die Objektivserie von HLB zählt zu den Konkurrenzprodukten mit ähnlichen Eigenschaften, und manche dieser Objektive sind auch qualitativ mit Mitutoyo vergleichbar, z. B. das HLB Plan Apo 20x, dann aber bei ebenfalls hohem Anschaffungspreis. In dieser HLB-Serie finden sich allerdings auch deutlich preisgünstigere Objektive, die gerade einmal die Hälfte dessen kosten, was für ein Mitutoyo M Plan Apo zu veranschlagen ist.

 

Aus China sind ebenfalls zahlreiche Mitutoyo-Nachbauten erhältlich, die dem japanischen Original vielfach zum Verwechseln ähnlich sehen und sehr viel billiger sind, doch man sollte von der Ähnlichkeit nicht auf eine vergleichbare Abbildungsleistung schließen. 

 

Das hier porträtierte Objektiv stellte mir die Firma Rainer Ernst-Feinwerktechnik (Hersteller der Stonemaster-Produkte) für den Test zur Verfügung.

Technische Daten

Abbildungsmaßstab 10x

Numerische Apertur 0,28

Unendlichoptik (Tubuslinse nötig)

kompatible Tubuslinsenbrennweite 200 mm

Gewindedurchmesser und Steigung M26 x 0,706

Gewicht 190 g

Gehäuselänge 61 mm

Gehäusedurchmesser 34 mm

Parfokaldistanz (Gehäuselänge plus Arbeitsabstand) 95 mm

Brennweite 20 mm

Arbeitsabstand 34 mm

Auflösung 0.98 µm

Schärfentiefe 3.5 µm

Die Abbildungsleistung

Die folgenden Testbilder geben die Abbildungsleistung des Objektivs wieder. Das erste zeigt eine Übersichtsaufnahme (Vollformatsensor) mit der Tubuslinse Raynox DCR 150, so dass annähernd die Nominalvergrößerung von 10x entsteht. Die beiden anschließenden Bilder enthalten jeweils einen vergrößerten Ausschnitt. 

 

Darunter folgt eine weitere Übersichtsaufnahme, allerdings mit der Tubuslinse Raynox DCR 250, was den Abbildungsmaßstab deutlich reduziert. Einige metallurgische Mikroskopobjektive, z. B. aus der erwähnten Mitutoyo-Serie, tolerieren diese Vorgehensweise, und der Test sollte zeigen, wie weit das auch beim HLB M Plan Apo 10x der Fall ist.

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Testbild mit Nominalvergrößerung (DCR 150), mit Rahmenmarken für die nachfolgenden Ausschnittsvergrößerungen – recht gute Schärfe, keine sichtbare Randabdunklung, frei von chromatischen Aberrationen, Verzerrung im Randbereich kaum wahrnehmbar

3B-HLB 10x DCR150 ISO1600_1-2000_50mm_ohneDiff_D.jpg

In der zentralen Ausschnittsvergrößerung gute und gleichbleibende Detailschärfe, frei von chromatischen Aberrationen oder Verzerrungen

3C-HLB 10x DCR150 ISO1600_1-2000_50mm_ohneDiff_D.jpg

In der eckständigen Ausschnittsvergrößerung ist die abnehmende Detailschärfe deutlich zu erkennen, die Strukturen werden weicher. In den Ecken zeigt sich auch eine leichte kissenförmige Verzerrung.

4A-2HLB 10x DCR250 0mm ISO1600_1-4000_B.jpg

Testbild mit DCR 250: Mit dieser geringeren Tubuslinsenbrennweite wird ein kleinerer Abbildungsmaßstab erzeugt. Bei dieser Kombination (für die das Objektiv allerdings nicht konzipiert wurde!) ist die kissenförmige Verzerrung erheblich stärker als bei Nominalvergrößerung.

In der zentralen Ausschnittsvergrößerung ist die Detailschärfe im Zentrum größer als im Randbereich bzw. in den Ecken. Das zeigt, dass durch die geringere Tubuslinsenbrennweite auch fehlerbehaftete Randzonen der Linsen genutzt werden.

In der zentralen Ausschnittsvergrößerung nimmt die Detailschärfe vom Zentrum zu Rand etwas ab.

In der eckständigen Ausschnittsvergrößerung nehmen die Verzerrung und die Unschärfe zur Ecke hin dramatisch zu, so dass im Randbereich etwa ein Drittel der Gesamtbildfläche unbrauchbar sein dürfte. 

Vergleich HLB M Plan Apo 10x – Mitutoyo M Plan Apo 10x

Der direkte Vergleich mit dem Mitutoyo M Plan Apo 10x zeigt, dass das HLB Plan Apo 10x diesem extrem hochwertigen und scharf abbildenden Objektiv unterlegen ist. Allerdings muss man hierbei auch zugrunde legen, dass der Anschaffungspreis des HLB bei gerade einmal der Hälfte dessen liegt, was für das Mitutoyo zu bezahlen ist. Bei dieser Preisdifferenz eine identische Abbildungsqualität zu erwarten, ist unrealistisch. 

 

Auch ist zu erkennen, dass das HLB in Bezug auf Fehlerfreiheit, insbesondere bezüglich von chromatischen Aberrationen, durchaus mit dem Mitutoyo mithalten kann. 

Zwei 10x-Objektive im direkten Vergleich: HLB M Plan Apo 10x links, Mitutoyo M Plan Apo 10x rechts. Das HLB kann mit der Schärfeleistung des Mitutoyo nicht ganz mithalten.

Mikroprozessor

Sehr filigrane Strukturen besitzt ein winziger Mikroprozessor, der für die Elektronik von Handys vorgesehen war. Seine Kantenlänge liegt bei nur 3 x 3 mm, und seine Aufnahme zeigt nicht nur die Schärfeleistung bzw. Detailerfassung eines Objektivs, sondern auch die Farbwiedergabe. 

Der Test mit dem Mikroprozessor zeigt relativ gute Schärfeleistung und Farbwiedergabe

Auflösungstest

Der Auflösungstest 300 von Zeiss ermöglicht, die Auflösung eines Mikroskopobjektivs in Form eines Zahlenwerts abzulesen. Zwar ist diese Ablesung in gewissem Rahmen Interpretationssache und nicht völlig exakt (Details siehe hier), doch sie vermittelt durchaus einen groben Eindruck der Feinzeichnung und Detailwiedergabe.

Der Auflösungswert, hier in den beiden rechten Feldern zu sehen, wurde im Linsenzentrum mit 560 Linienpaaren pro Millimeter (lp/mm) abgelesen

Fazit

Das HLB Plan Apo 10x ist ein Objektiv mit relativ guter Scharfzeichnung, das bei Einsatz einer Tubuslinse Raynox DCR 150 und entsprechendem Auszug (208 mm) im Zentrum gute Detailgenauigkeit erzeugt. Auch die Farbkorrektion ist gut, denn chromatische Aberrationen (CAs) sind praktisch nicht zu erkennen. Vollformatsensoren überfordern den Bildkreis allerdings etwas, so dass in den Ecken die Bildschärfe erkennbar nachlässt. Doch diese Randzone ist so schmal, dass sie sich bei mittenbetonten Motiven nicht auswirken dürfte. 

 

Der direkte Vergleich mit dem Mitutoyo M Plan Apo 10x, dem Goldstandard dieser Objektivkategorie, ist quasi das, was man in der Automobilindustrie als „Elchtest“ bezeichnet. Der Standard, den die extrem hochwertige und teure „M Plan Apo“-Reihe von Mitutoyo setzt, ist ist extrem hoch. Diesen Standard erreicht das HLB M Plan Apo 10x nicht ganz, was die Scharfzeichnung und auch den Farbkontrast betrifft. Da der Kontrast aber mit dem Kontrastregler einer Bildbearbeitungssoftware leicht anzuheben ist, dürfte Letzteres kein entscheidendes Kriterium sein.

 

Mit einer Tubuslinse Raynox DCR 250 und Auszug von 125 mm hingegen, einer Kombination, die einen geringeren Abbildungsmaßstab erzeugt (für den das Objektiv allerdings nicht konzipiert wurde!), ist das HLB deutlich überfordert, denn der Bildkreis wird weit überschritten. Im Zentrum ist die Scharfzeichnung noch immer ordentlich, doch selbst auf der Fläche, die ein kleinerer Sensor (APS, MFT) abbilden würde, zeigt sich randseitig noch immer ein massiver Schärfeverlust. Der fehlerfrei nutzbare Bereich des Bildkreises scheint bei diesem Objektiv deutlich kleiner zu sein als beim Mitutoyo. 

 

Dieses Objektiv ist im Bereich der Nominalvergrößerung (z. B. mit Raynox DCR 150) mit Vollformatsensoren gut einzusetzen, und hier ist es eine deutlich billigere Alternative zum Mitutoyo M Plan Apo 10x, denn es kostet nur etwa die Hälfte. Voraussetzung ist, dass man mit etwas geringerer Abbildungsschärfe leben kann. Bei APS- oder MFT-Sensoren wird keine Randunschärfe abgebildet sein. 

 

Bei geringerem Abbildungsmaßstab (z. B. mit Raynox DCR 250) dürften sich nur APS- oder MFT-Sensoren eignen, weil im Vollformat die Schärfenverluste im Randbereich sowie die kissenförmige Verzerrung zu stark sein dürften.  

 

Die Gewindegröße von 26 mm ist unter Mikroskopobjektiven ungewöhnlich, denn üblicherweise findet man hier RMS, M25 oder M30. M26-Adapter mit der passenden Gewindesteigung sind erhältlich bei Rainer Ernst-Feinwerktechnik oder RAF-Camera.

Vorteile

Extrem großer Arbeitsabstand, Parfokalität innerhalb der Objektivserie, also leichter Objektivwechsel, gegenüber dem Vergleichsobjektiv von Mitutoyo enormer Preisvorteil (ca. 50 %).

Daniel Knop, www.knop.de, www.danielknop.eu

Testbild mit DCR 250: Im Zentrum ist die Bildschärfe bei dieser Kombination nur moderat und deutlich geringer als bei der Nominalvergrößerung, und außerhalb des Bildzentrums lässt sie gewaltig nach. Hier zeigt sich auch eine leichte kissenförmige Verzerrung. Die Abdunklung des Rand- und Eckenbereichs ist deutlicher als bei Verwendung der DCR 150.

Das Bildzentrum hat noch gewisse Schärfe, aber feinste Details werden in Kombination mit der DCR 250 nicht mehr wiedergegeben.

Die Randzone weist starke kissenförmige Verzerrung und intolerable Unschärfe auf, die zur Ecke hin extrem wird (hier links oben). Im Vollformat ist diese Kombination aus Objektiv und Tubuslinse schlicht unbrauchbar.

Der direkte Vergleich mit dem Canon-Lupenobjektiv MP-E 65 mm bei Stellung 3,5x zeigt, dass das HLB Planapo 3,5x diesem sehr scharf abbildenden Makrospezialisten deutlich unterlegen ist. Das Canon bringt mehr Schärfe (Bild oben rechts), und der Schärfeabfall zum Bildrand und vor allem zu den Ecken hin ist beim Canon deutlich schwächer als beim HLB. Allerdings muss hier auch berücksichtigt werden, dass das HLB Planapo 3,5x neu weniger als die Hälfte dessen kostet, was für ein Canon MP-E 65 mm zu veranschlagen ist. 

Vergleich HLB M Plan 3,5x – Canon MP-E 65 mm

HLB Planapo 3,5x (links) im Vergleich mit dem Canon MP-E 65 mm bei Stellung 3,5 (rechts), oben jeweils das rechte obere Viertel des Originalbilds, aufgenommen mit Vollformatsensor (Focus Stack), unten jeweils ein Sechzehntel des Originalbilds, entsprechend hochskaliert.

Fazit

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