Objektivporträts und Vergleichstests
Mitutoyo M Plan Apo 10x
Das Mitutoyo M Plan Apo 10x wurde als Mikroskopobjektiv für metallurgische Untersuchungen konzipiert. Sowohl hier als auch beim Focus Stacking setzt es Standards, so dass sich andere Objektive an ihm messen lassen müssen.
Das Objektiv
Das Mitutoyo M Plan Apo 10x wurde für metallurgische Untersuchungen konzipiert. Es ist Teil einer Objektivserie mit unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben, die alle parfokal sind, also die gleiche Gesamtlänge von Gehäuse und Arbeitsabstand aufweisen. Auch Gehäusedurchmesser und Gewinde sind identisch, beim Durchmesser mit Ausnahme des 1x-Objektivs.
Der Vorteil dieser Parfokalität ergibt sich zwar primär beim Einsatz an Spezialmikroskopen, weil hier der für alle Objektive passende Kameraauszug mechanisch hergestellt wird, oft mit fest verbauter Tubuslinse. Beim Einsatz auf einem Focus-Stacking-Setup ist dies allerdings ebenfalls nützlich, weil es innerhalb der Objektivserie einen sehr einfachen Wechsel erlaubt, ohne weitere Änderungen am Setup.
Die Linsen Mitutoyo M Plan Apo 10x wurden für den Einsatz mit Auflicht gerechnet, so dass hier auch eine bessere Farbwiedergabe denkbar ist als bei manchen Mikroskopobjektiven, die primär für Durchlicht konzipiert wurden.
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.
Der lange Arbeitsabstand ist ideal für den Einsatz auf einem Focus-Stacking-Setup, bei dem 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 Mitutoyo M Plan Apo 10x ist Teil einer parfokalen Objektivserie mit identischem Gehäusedurchmesser
Der Objektivhersteller
Hersteller ist die japanische Firma Mitutoyo, die neben diesen Spezialobjektiven unterschiedlichste Prüf- und Messgeräte für die Metallurgie herstellt. In Deutschland angeboten werden die Objektive z. B. von den Firmen Edmund (www.edmundoptics.de) oder Novoflex (www.novoflex.de).
Diese Objektivserie setzte bei ihrem Erscheinen Standards, denn sie präsentierte eine neue Konstellation aus großem Arbeitsabstand, hoher numerischer Apertur (NA) und damit hoher Detailwiedergabe sowie hervorragender Farbkorrektion und Verzeichnungsfreiheit bis an den Rand des vergleichsweise großen Bildkreises von 30 mm. Darüber hinaus sind, wie erwähnt, alle Objektive parfokal. Möglich wurde all dies nur durch den enorm großen Linsendurchmesser, was Größe und Gewicht der Objektive in bis dahin ungekannte Höhe trieb.
Zwar gab es auch zuvor hervorragende Metallurgieobjektive, z. B. die „M Plan“-Optiken von Nikon, doch in dieser Kombination waren die Eigenschaften der Mitutoyo-Baureihe neu. Andere Objektive, die sich ebenfalls für Focus Stacking einsetzen lassen, wie Nikons „CF Planapo“, arbeiten zwar bisweilen mit höherem NA-Wert und erreichen dann eine noch bessere Auflösung als die Mitutoyo-Optiken, doch dies bezahlen sie in der Regel in irgendeiner Weise, z. B. durch geringeren Arbeitsabstand oder (oft!) durch kleineren Bildkreis, so dass beim Vollformatsensor im Randbereich Abbildungsfehler drohen. Andererseits brauchen die zumeist älteren Endlich-Objektive keine Tubuslinse, was manche Anwender sehr schätzen, und wer mit kleineren Sensoren arbeitet, ist damit sicher gut bedient. Die Entscheidung für die Mitutoyo-Objektivserie ist einfach Überzeugungssache, doch kaum jemand im Focus Stacking, der damit intensiv gearbeitet hat, möchte zu anderen Objektivfabrikaten wechseln.
Da die Mitutoyos aber sehr teuer sind, konnten sich am Markt zahlreiche Nachbauten etablieren. Dazu zählen die ebenfalls aus Japan stammenden HLB-Objektive, die hier in parallelen Test auch vorgestellt werden sollen, aber auch zahlreiche No-Name-Optiken, die den „Mitus“ tatsächlich zum Verwechseln ähnlich sehen, meist zu deutlich geringeren Preisen. Allerdings sollte man von der Ähnlichkeit her nicht automatisch auf eine vergleichbare Abbildungsleistung schließen.
Technische Daten
Abbildungsmaßstab 10x
Numerische Apertur 0,28
Unendlichoptik (Tubuslinse nötig)
kompatible Tubuslinsenbrennweite 200 mm
Gewindedurchmesser und Steigung M26 x 36 TPI
Gewicht 240 g
Gehäuselänge 61,0 mm
Gehäusedurchmesser 30 mm
Parfokaldistanz (Gehäuselänge plus Arbeitsabstand) 95 mm
Durchmesser der Austrittspupille 11,2 mm
Brennweite 20,0 mm
Arbeitsabstand 34,0 mm
Auflösung 1.0 µm
Schärfentiefe 3.50 µm
Sensor-Größenempfehlung des Herstellers maximal 2/3 Zoll
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 aus der erwähnten Mitutoyo-Serie tolerieren diese Vorgehensweise, wenngleich auch nicht alle im gleichen Maß, und der Test soll zeigen, welche qualitativen Abstriche damit beim Mitutoyo M Plan Apo 10x zu erwarten sind.
Testbild mit Nominalvergrößerung (DCR 150), mit Rahmenmarken für die nachfolgenden Ausschnittsvergrößerungen – sehr gute Schärfe und keine sichtbare Randabdunklung, frei von chromatischen Aberrationen, allerdings sehr leichte kissenförmige Verzerrung im äußersten Randbereich.
In der zentralen Ausschnittsvergrößerung zeigt sich eine sehr hohe Detailschärfe ohne chromatische Aberrationen. Verzerrungen sind naturgemäß im zentralen Bildanteil nicht vorhanden.
In der eckständigen Ausschnittsvergrößerung der Vollformataufnahme ist im äußeren Randbereich, insbesondere in den Ecken, eine leicht abnehmende Detailschärfe zu sehen (hier links oben), denn die 43-mm-Diagonale des Vollformatsensors übersteigt eben den Bildkreis des Objektivs. Auch leichte chromatische Aberrationen sind hier zu sehen, allerdings ebenfalls nur in einem schmalen Randbereich des Bilds. Kleinere Sensoren dürften diese Abbildungsfehler sämtlich nicht abbilden.
Testbild mit DCR 250: Mit dieser geringeren Tubuslinsenbrennweite wird ein kleinerer Abbildungsmaßstab erzeugt, und bei dieser Kombination sind Schärfenverlust und Verzerrung im Rand- und Eckenbereich deutlicher zu sehen. Auch ist diese bildfehlerbehaftete Zone breiter als bei der DCR150-Aufnahme. CAs sind hier allerdings ebenfalls nur in Spuren vorhanden und kaum wahrnehmbar.
In der zentralen Ausschnittsvergrößerung ist die Detailschärfe noch durchaus sehr gut, wenngleich winzigste Details erkennbar weicher dargestellt werden als in der entsprechenden Ausschnittsvergrößerung der DCR150-Aufnahme. CAs sind nicht zu sehen, und das Bild ist weitgehend verzerrungsfrei, wenngleich die Bildecken der Ausschnittsvergrößerung schon eine leichte Tendenz zur kissenförmigen Verzerrung zu zeigen scheinen.
In der eckständigen Ausschnittsvergrößerung der Vollformataufnahme nehmen zur Bildecke hin die Verzerrung und die Unschärfe erkennbar zu. Diese Zone ist so breit, dass sie beim Vollformatsensor durchaus stören dürfte. APS- und MFT-Sensoren dürften diese Bildfehler allerdings bestenfalls in den äußersten Eckenzonen abbilden.
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.
Klare, scharfe Details, etwas besserer Farbkontrast als beim Mitu 5x, keine wahrnehmbaren Verzerrungen in den Eckenbereichen, da auch das Übersichtsbild rundum massiv beschnitten wurde
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 im Linsenzentrum, hier in den beiden äußeren Feldern zu sehen, wurde im linken Messfeld mit 560 Linienpaaren pro Millimeter (lp/mm) abgelesen, im rechten mit 630
Fazit
Ebenso wie sein kleiner Bruder, das Mitutoyo M Planapo 5x, ist auch die 10x-Variante dieser Serie über jeden Zweifel erhaben, zumindest, wenn man die Preisklasse zugrunde legt, in der sich diese Objektive bewegen. Dass die HR-Variante mit höherem NA-Wert (0,42 statt 0,28) eine noch bessere Detailwiedergabe aufweist, ist unzweifelhaft, doch dafür kostet sie auch annähernd den zehnfachen Preis.
Die einzige Einschränkung ist die Tatsache, dass der Bildkreis, den der Hersteller mit 30 mm angibt, mit einem Vollformatsensor (Diagonale 43 mm) im Randbereich leicht überfordert ist, was sich aber erst mit einer stark verringerten Tubuslinsenbrennweite richtig zeigt. Jeder Nutzer muss für sich entscheiden, ob er mit dieser Untugend leben kann oder nicht. Beim Einsatz von 200 mm Tubuslinsenbrennweite sind diese Bildfehler beim Mitutoyo M Planapo 10x auf einen so schmalen Randsaum beschränkt, dass sie beinahe vernachlässigbar scheinen.
Man muss zugrunde legen, dass der Hersteller für das Objektiv eine maximale Sensorgröße von 2/3 Zoll angibt, also einen Sensor, der selbst im Vergleich zum APS- oder MFT-Format geradezu winzig ist. Auf einer so kleinen Bildfläche sind definitiv keinerlei Abbildungsfehler zu sehen, denn hier wird nur der zentrale Anteil aller Linsen genutzt, und hier gibt jedes Objektiv sein Bestes. APS und MFT kommen dem Rand der Linsen erheblich näher, zeichnen jedoch nur so wenig der störenden Abbildungsfehler auf, dass sie kaum stören dürften.
Lediglich beim Einsatz einer geringeren Tubuslinsenbrennweite (für die das Objektiv allerdings auch nicht konzipiert wurde!) werden die Rand- und Eckenzonen etwas problematisch, was aber für Bildmotive, die sich im Bildzentrum befinden, irrelevant sein kann. Hier muss jeder für sich entscheiden, ob das störend ist oder nicht. Darum ist dieses Objektiv unter diesem Vorbehalt auch für Vollformatsensoren zu empfehlen.
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, hohe Bildschärfe und Detailgenauigkeit, hervorragende Farbkorrektion, Parfokalität innerhalb der Objektivserie, also leichter Objektivwechsel
Nachteile
Randunschärfen bei kleinerer Tubuslinsenbrennweite (DCR 250)
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