Objektivporträts und Vergleichstests
HLB M Planapo 5x
Das HLB Plan Apo 5x 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 5x 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 5x 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.
Das HLB Plan Apo 5x 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 allerdings 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 5x
Numerische Apertur 0,13
Unendlichoptik (Tubuslinse nötig)
kompatible Tubuslinsenbrennweite 200 mm
Gewindedurchmesser und Steigung M26 x 0,706
Gewicht 170 g
Gehäuselänge 50 mm
Gehäusedurchmesser 34 mm
Parfokaldistanz (Gehäuselänge plus Arbeitsabstand) 95 mm
Brennweite 40 mm
Arbeitsabstand 45 mm
Auflösung 2.12 µm
Schärfentiefe 16.3 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 5x 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 5x der Fall ist.
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
In der zentralen Ausschnittsvergrößerung gute und gleichbleibende Detailschärfe, frei von chromatischen Aberrationen
In der eckständigen Ausschnittsvergrößerung ist die abnehmende Detailschärfe deutlich zu erkennen, die Strukturen werden weicher. In den Ecken zeigt sich auch eine sehr leichte kissenförmige Verzerrung, die allerdings ohne das Hochskalieren nicht wahrnehmbar wäre.
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 links und rechts eine halbmondförmige Abdunklung erkennbar, als Anzeichen dafür, dass die fehlerfrei nutzbare Zone des Bildkreises hier bereits überschritten ist.
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 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 5x – Mitutoyo M Plan Apo 5x – Canon MP-E 65
Der direkte Vergleich mit dem Mitutoyo M Plan Apo 5x zeigt, dass das HLB Plan Apo 5x diesem extrem hochwertigen und scharf abbildenden Objektiv unterlegen ist. Allerdings muss man hierbei auch zugrunde legen, dass der Anschaffungspreis des HLB bei gerade einmal bei der Hälfte dessen liegt, was für das Mitutoyo zu bezahlen ist. Bei dieser Preisdifferenz die gleiche Abbildungsqualität zu erwarten, ist unrealistisch.
Zum Vergleich wurde auch das Canon MP-E 65 herangezogen, das bei Stellung 5x und mit Blende 5,6 eingesetzt wurde (bei Blende 4 wäre zwar ein Quäntchen mehr Schärfe drin gewesen, doch dabei treten schon erste chromatische Aberrationen auf, daher Blende 5,6). Und hier zeigt sich, dass das HLB doch deutlich mehr Schärfe und Detailwiedergabe hat, als ein Kleinbild-Makroobjektiv leisten kann.
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.
Drei 5x-Objektive im direkten Vergleich: HLB M Plan Apo 5x links, Mitutoyo M Plan Apo 5x in der Mitte und rechts Canon MP-E 65 in Stellung 5x, Blende 5,6: Das HLB kann mit der Schärfeleistung des Mitutoyo nicht ganz mithalten, schneidet jedoch besser ab als das Canon-Lupenobjektiv
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 bestätigt die Ergebnisse: relativ gute Schärfeleistung bei guter Farbwiedergabe
Bei der Arbeit mit dem Mikroprozessor fiel ein sehr schwacher Farbkontrast auf, und Versuche zur Kontraststeigerung brachten überzeugenden Erfolg mit einer Streulichtblende, die aus einseitig schwarzer, lichtundurchlässiger Pappe hergestellt wurde (Schwarzfläche nach innen; besser wäre hier noch eine Auskleidung mit schwarzem Filz). Das linke Bild wurde ohne diese Streulichtblende erstellt, das rechte mit sonst identischen Aufnahmebedingungen, aber mit der Blende, die vorn 25 mm über den Objektivkorpus hinaus reichte, so dass ca. 20 mm freier Arbeitsabstand blieb. Zwar wird dies nicht bei allen Objektiven Vorteile bringen, und auch nicht unter allen Beleuchtungsbedingungen, doch einen Versuch ist es immer wert.
Kontraststeigerung durch Streulichtblende – bei zahlreichen Objektiven unter vielen Beleuchtungsbedingungen einen Versuch wert
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.
Fazit
Der Auflösungswert, hier in den beiden rechten Feldern zu sehen, wurde im Linsenzentrum mit 360 Linienpaaren pro Millimeter (lp/mm) abgelesen
Fazit
Das HLB Plan Apo 5x 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 deutlich nachlässt.
Der direkte Vergleich mit dem Mitutoyo M Plan Apo 5x, dem Goldstandard dieser Objektivkategorie, ist quasi das, was man in der Automobilindustrie als „Elchtest“ bezeichnet. Die extrem hochwertige und teure „M Plan Apo“-Reihe von Mitutoyo setzt seit langer Zeit den Standard, und die Messlatte ist dabei ziemlich hoch. Diesem Objektiv ist das HLB M Plan Apo 5x klar unterlegen, was Scharfzeichnung und Farbkontrast betrifft. Der Farbkontrast kann in manchen Beleuchtungssituationen nennenswert gesteigert werden durch eine Streulichtblende, und letztlich ist dies spätestens mit dem Kontrastregler einer Bildbearbeitungssoftware zu beheben.
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.
Das bedeutet aber, dass sich dieses Objektiv bei APS- oder MFT-Sensoren gut mit einer Tubuslinse von ca. 200 mm Brennweite (z. B. Raynox DCR 150) einsetzen lässt, und hier stellt es zum Mitutoyo M Plan Apo 5x eine gute Alternative zu etwa dem halben Kaufpreis dar, wenn man mit etwas geringerer Abbildungsschärfe leben kann. Beim Vollformatsensor ist die Randunschärfe deutlicher zu sehen, so dass hier vermutlich randseitig beschnitten werden sollte, es sei denn, das bildwichtige Motiv befindet sich im Zentrum, so dass im Randbereich lediglich der Hintergrund abgebildet wird, so dass Unschärfen hier keine Rolle spielen.
In jedem Fall aber ist das HLB M Plan Apo einem Makroobjektiv wie dem Canon MP-E 65 schärfemäßig deutlich überlegen.
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, höhere Bildschärfe und Detailgenauigkeit als viele Makroobjektive, 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