Objektivporträt
Mitutoyo M Plan Apo 7,5x
Das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x wurde als Mikroskopobjektiv für metallurgische Anwendungen 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 7,5x ist ein Objektiv aus einer parfokalen Serie, die für Anwendungen in der Metallurgie entwickelt wurde. Alle Objektive dieser Serie teilen denselben Gehäusedurchmesser (mit Ausnahme des 1x-Modells), das gleiche Gewinde sowie identische Arbeitsabstände. Dadurch lassen sie sich problemlos untereinander austauschen – ein Vorteil, der sich nicht nur an spezialisierten Auflichtmikroskopen mit festem Kameraauszug und Tubuslinse auszahlt, sondern auch beim Einsatz in Focus-Stacking-Setups bewährt.
Das Objektiv ist für Auflicht optimiert und liefert dadurch eine Farbwiedergabe, die bei Durchlichtobjektiven oft eingeschränkt ist. Der für Mitutoyo typische große Arbeitsabstand erleichtert die Beleuchtung von oben oder seitlich – ein entscheidender Vorteil gegenüber vielen klassischen Laborobjektiven aus der Medizin oder Biologie, bei denen kompakte Bauweise und kurze Arbeitsabstände ausreichten oder sogar gewünscht waren.
Obwohl für den Einsatz an industriellen Mikroskopen konstruiert, ist das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x ideal für das fotografische Focus-Stacking geeignet. In Verbindung mit einer Tubuslinse und einer Kamera mit Kleinbildsensor ermöglicht es eine einfache und flexible Ausleuchtung des Motivs – insbesondere bei plastischen, technisch geprägten Objekten.
Das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x ist Teil einer parfokalen Objektivserie mit identischem Gehäusedurchmesser
Der Objektivhersteller
Hersteller dieser Spezialobjektive ist die japanische Firma Mitutoyo, die weltweit für ihre hochpräzisen Mess- und Prüfsysteme in der Metallurgie bekannt ist. In Deutschland werden die Objektive unter anderem von Edmund Optics (www.edmundoptics.de) und Novoflex (www.novoflex.de) angeboten.
Mit ihrem Erscheinen setzte die Mitutoyo-Serie neue Maßstäbe: Sie vereint großen Arbeitsabstand, hohe numerische Apertur (NA), exzellente Detailwiedergabe, hervorragende Farbkorrektion und nahezu verzeichnungsfreie Abbildung bis zum Rand eines ungewöhnlich großen Bildkreises von 30 mm. Zudem sind alle Objektive der Serie parfokal – ein erheblicher Vorteil im praktischen Einsatz. Diese Kombination wurde durch einen außergewöhnlich großen Linsendurchmesser ermöglicht, der Baugröße und Gewicht auf bis dahin kaum erreichte Werte steigerte.
Zwar existierten bereits zuvor hervorragende Objektive für die Metallurgie – etwa Nikons „M Plan“-Serie –, doch in dieser Gesamtheit ihrer optischen Eigenschaften stellte die Mitutoyo-Reihe eine neue Qualität dar. Andere Optiken wie Nikons „CF Planapo“ erzielen zum Teil eine noch höhere Auflösung dank größerer NA, erkaufen dies jedoch meist mit Nachteilen wie geringerem Arbeitsabstand oder kleinerem Bildkreis. Letzteres kann beim Einsatz an Vollformatsensoren zu Randunschärfen oder Farbsäumen führen.
Ein Vorteil klassischer Endlich-Optiken ist der Verzicht auf eine Tubuslinse, was für viele Nutzer – insbesondere mit kleineren Sensorformaten – weiterhin attraktiv ist. Die Entscheidung für die Mitutoyo-Objektivserie bleibt letztlich eine Frage der Überzeugung. Doch wer sich intensiv mit Focus-Stacking und hochauflösender Makrofotografie befasst hat, bleibt oft bei den Mitutoyos – auch wegen ihrer konstanten Leistung und Robustheit.
Aufgrund der hohen Preise der Originale haben sich inzwischen zahlreiche Nachbauten etabliert. Dazu zählen unter anderem die ebenfalls in Japan gefertigten HLB-Objektive, die auf dieser Webseite ebenfalls berücksichtigt werden. Hinzu kommen diverse No-Name-Kopien, die dem Original äußerlich täuschend ähnlich sehen und deutlich günstiger angeboten werden. Von dieser Ähnlichkeit sollte man jedoch keinesfalls auf eine vergleichbare Abbildungsleistung schließen.
Das hier porträtierte Objektiv stellte mir Dr. Kristian Peters für den Test zur Verfügung.
Technische Daten
Abbildungsmaßstab 7,5x
Numerische Apertur 0,21
Unendlichoptik (Tubuslinse nötig)
kompatible Tubuslinsenbrennweite 200 mm
Gewindedurchmesser und Steigung M26 x 36 TPI
Gewicht 240 g
Gehäuselänge 60,0 mm
Gehäusedurchmesser 34 mm
Parfokaldistanz (Gehäuselänge plus Arbeitsabstand) 95 mm
Durchmesser der Austrittspupille 13 mm
Brennweite 26,67 mm
Arbeitsabstand 35,0 mm
Auflösung 1,3 µm
Schärfentiefe 6,2 µm
Die Abbildungsleistung – Tubuslinse 200 mm
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 7,5x entsteht. Die beiden anschließenden Bilder enthalten jeweils einen vergrößerten Ausschnitt.
Testbild mit Nominalvergrößerung (DCR 150), mit Rahmenmarken für die nachfolgenden Ausschnittsvergrößerungen – sehr gute Schärfe, keine sichtbare Randabdunklung, frei von chromatischen Aberrationen, sehr leichte, aber kaum wahrnehmbare kissenförmige Verzerrung zu den Bildecken hin
In der zentralen Ausschnittsvergrößerung zeigt sich erwartungsgemäß sehr gute Detailschärfe ohne chromatische Aberrationen
Im vergrößerten Eckausschnitt der Vollformataufnahme ist im äußeren Randbereich (hier links oben) abnehmende Detailschärfe zu sehen, und hier erkennt man bestenfalls einen Hauch chromatischer Aberrationen. Doch das beschränkt sich auf einen schmalen Bildrand; auf einem kleineren Sensor (APS, MFT) wären diese Erscheinungen sicher nicht zu sehen.
Zentrum
Die gezeigte Aufnahme mit dem Mitutoyo M Plan Apo 7,5x demonstriert eine insgesamt sehr hohe Abbildungsqualität, besonders im Zentrum. Dort sind feinste Strukturen scharf und kontrastreich dargestellt. Die Linienführung bleibt klar, auch bei sehr kleinen Details, und es sind keine Farbsäume oder chromatischen Aberrationen zu erkennen. Die Farbwiedergabe wirkt auch bei komplexen Grauwertübergängen sauber und neutral.
Erweitertes Zentrum
In der erweiterten Zentralzone bleibt diese hohe Qualität weitgehend erhalten. Die Schärfe nimmt allenfalls minimal ab, ohne dass dies bei typischen Anwendungen ins Gewicht fiele. Die Abbildung bleibt verzerrungsfrei und geometrisch präzise – ein Ergebnis der hochwertigen Korrektur der optischen Konstruktion. Chromatische Effekte sind auch hier nicht festzustellen.
Randzone
In der Randzone zeigt sich bei genauer Betrachtung ein leichter Schärfeabfall. Die allerfeinsten Strukturen erscheinen nun leicht weicher, und sehr dünne Linien verlieren minimal an Trennschärfe. Der Bildkreis ist zwar ausreichend groß für Vollformat, doch die Abbildungsleistung nähert sich dort sichtbar ihren Grenzen. Die Bildfeldwölbung bleibt jedoch gering, es gibt keinen dramatischen Schärfesprung, und die Vignettierung ist weiterhin vernachlässigbar. Auch die Farbkorrektur hält sich bis zum Rand stabil, was ein starkes Argument für die optische Qualität dieser Baureihe bleibt.
Beurteilung
In der Gesamtbetrachtung liefert das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x eine sehr gute Leistung auf Vollformat, die für die meisten Focus-Stacking-Anwendungen mehr als ausreicht. Das Objektiv bietet eine gleichmäßig hohe Abbildungsqualität mit herausragender Farbkorrektur, großer Planlage und einem großzügigen Arbeitsabstand, der die Ausleuchtung des Motivs erleichtert. Auch im Randbereich bleibt die Bildqualität auf einem hohen Niveau, selbst wenn dort ein leichter Schärfeabfall festzustellen ist – ein Verhalten, das bei der Verwendung von Mikroskopobjektiven auf großflächigen Sensoren durchaus üblich ist. Für alle, die mit hoher Präzision im technischen oder naturkundlichen Bereich arbeiten, stellt dieses Objektiv eine exzellente Wahl dar – leistungsstark, robust und optisch hervorragend korrigiert.
Die Abbildungsleistung – Tubuslinse 125 mm
Das folgende Testbild ist eine weitere Übersichtsaufnahme, allerdings mit der Tubuslinse Raynox DCR 250, also deutlich unterhalb der vom Objektiv vorgesehenen Brennweite von 200 mm. Der resultierende Abbildungsmaßstab liegt damit rechnerisch bei etwa 4,69:1 statt 7,5:1. Dies hat spürbare Auswirkungen auf die optische Leistung, wie das Testbild anschaulich belegt.
Testbild mit DCR 250: Mit dieser geringeren Tubuslinsenbrennweite wird ein kleinerer Abbildungsmaßstab erzeugt, und bei dieser Kombination ist bereits eine Abdunklung der Ränder und besonders der Ecken erkennbar. Auch lässt dort die Schärfe deutlich nach.
In der zentralen Ausschnittsvergrößerung der Vollformataufnahme ist die Detailschärfe gleichmäßig und gut. CAs sind nicht zu erkennen, das Bild ist verzerrungsfrei.
Im vergrößerten Eckausschnitt der Vollformataufnahme nehmen zur Bildecke hin die Verzerrung und die Unschärfe deutlich zu.
Zentrum
Im Zentrum ist die Abbildungsqualität immer noch hoch, aber nicht mehr makellos. Die feinsten Details sind grundsätzlich erkennbar, doch bereits hier wirkt das Bild insgesamt etwas matter und flacher als bei optimaler Tubuskonfiguration. Die Schärfe ist leicht reduziert, der Mikrokontrast abgeschwächt – feine Strukturunterschiede verschmelzen stellenweise, Linien wirken minimal verwaschen. Auch die Grauwertabstufungen erscheinen weniger differenziert als im Idealbetrieb. Dies ist typisch für den Betrieb eines Unendlich-Objektivs mit zu kurzer Tubuslinse, da der Strahlengang in diesem Fall nicht im vorgesehenen Korrekturbereich verläuft.
Erweitertes Zentrum
In der erweiterten Zentralzone setzt sich dieser Eindruck fort. Die Details bleiben erkennbar, doch es kommt zunehmend zu leichten Unschärfen, die sich nicht durch Fokusfehler, sondern durch eine Kombination aus Bildfeldwölbung und Auflösungsverlust erklären lassen. Besonders dünne Linienstrukturen verlieren an Trennschärfe, und die klare Separation einzelner Leiterbahnen beginnt zu verschwimmen. Die Bildtreue ist insgesamt noch gut, aber bereits eingeschränkt. Auch die Kontrastverhältnisse wirken gedrückt, was sich besonders bei feinen Grauverläufen bemerkbar macht.
Randzone
In der Randzone schließlich ist der Qualitätsabfall deutlich sichtbar. Hier tritt eine sichtbare Weichzeichnung auf, die über das hinausgeht, was bei diesem Objektiv auf einem Vollformatsensor im optimalen Aufbau üblich wäre. Linien fransen teilweise aus, und die mikroskopischen Details wirken teils verwaschen oder verschoben. Ein Teil dieses Effekts dürfte auf die Bildfeldwölbung und Aberrationen zurückzuführen sein, die bei abweichender Tubuslinse nicht mehr ausreichend korrigiert werden. Auch minimale chromatische Fehler oder Farbsäume können nun auftreten – nicht dramatisch, aber im Detail sichtbar. Die Helligkeit bleibt weitgehend konstant, Vignettierung ist kaum feststellbar.
Beurteilung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x bei Verwendung mit einer 125-mm-Tubuslinse zwar noch eine solide Bildqualität liefert, jedoch deutlich hinter seinem eigentlichen Potenzial zurückbleibt. Die Schärfe leidet in allen Bildzonen, der Kontrast ist merklich reduziert, und die feldweite Korrektur ist nicht mehr vollständig gegeben. Während das Objektiv im Zentrum noch akzeptable Ergebnisse liefert, ist der Randbereich für hochauflösende Anwendungen klar eingeschränkt. Für anspruchsvolles Focus Stacking auf Vollformat sollte daher möglichst mit einer Tubuslinse nahe 200 mm gearbeitet werden, da nur so die volle optische Leistung abgerufen werden kann. In dieser verkürzten Konfiguration bleibt das Objektiv zwar grundsätzlich einsatzfähig, doch es verliert deutlich an Präzision, Homogenität und Brillanz – Aspekte, die gerade bei mikroskopischer Fotografie entscheidend sind.
Die Abbildungsleistung – Tubuslinse 200 mm: 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 etwa 1,5 mm breite Ausschnitt des 3 x 3 mm großen Mikroprozessors zeigt klare, scharfe Details. Der Farbkontrast ist etwas flach
Zentrum
Im Bildzentrum ist die optische Leistung herausragend. Feine Strukturen des Siliziumchips, inklusive der eng gepackten Transistorzeilen und Verdrahtungsebenen, werden mit höchster Schärfe und Detailtreue wiedergegeben. Die Übergänge zwischen hellen und dunklen Bereichen sind messerscharf, ohne Halos oder Übersprechen. Auch der Mikrokontrast ist außerordentlich gut – selbst feine Texturen und Helligkeitsschwankungen innerhalb größerer Funktionsblöcke bleiben klar unterscheidbar. Die Farbwiedergabe ist neutral, und es sind keinerlei chromatische Aberrationen oder Farbsäume sichtbar.
Erweitertes Zentrum
In der erweiterten Zentralzone bleibt diese Qualität nahezu konstant. Die Linienführung bleibt präzise, der Kontrast hoch, und die Detailabbildung bis in feinste Substrukturen intakt. Auch hier treten keine nennenswerten Verzeichnungen oder Farbfehler auf. Besonders bemerkenswert ist, dass selbst dort, wo die Strukturverläufe diagonal oder horizontal durch den Chip führen, keinerlei astigmatische Verzerrungen oder Formabweichungen erkennbar sind – ein deutliches Indiz für die hohe Feldkorrektur des Objektivs.
Randzone
In der Randzone schließlich zeigt das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x ebenfalls eine sehr starke Leistung. Auch hier bleiben feine Leiterstrukturen, Gattermuster und Durchkontaktierungen erkennbar scharf. Zwar ist im direkten Vergleich zum Zentrum ein minimaler Schärfeabfall wahrnehmbar – vor allem bei extrem filigranen Mustern –, doch bleibt die Abbildungsqualität weit oberhalb dessen, was viele vergleichbare Objektive bei Vollformatsensoren im Randbereich leisten. Weder Vignettierung noch erkennbare Farbfehler oder Verzerrungen treten auf. Die Bildfeldkrümmung ist so gering, dass selbst bei flacher Fokuslage keine nennenswerte Entschärfung entsteht.
Beurteilung
In der Gesamtbetrachtung dokumentiert dieses Testbild sehr überzeugend die optische Klasse des Mitutoyo M Plan Apo 7,5x in seiner vorgesehenen Konfiguration. Die Abbildungsleistung ist über das gesamte Bildfeld hinweg nahezu homogen und ermöglicht auch auf einem Vollformatsensor hochpräzise technische Reproduktionen mit exzellenter Farb- und Strukturtreue. Das Objektiv eignet sich damit ideal für detailkritische Anwendungen wie die fotografische Dokumentation mikroelektronischer Bauelemente, bei denen absolute Präzision und minimale Abbildungsfehler gefordert sind. Die Kombination aus hoher numerischer Apertur, perfekter Farbkorrektur und großzügigem Bildkreis macht dieses Objektiv zu einem Referenzwerkzeug im Bereich des Focus Stackings bei hohen Abbildungsmaßstäben.
Auflösungstest
Der Auflösungstest 300 von Zeiss ermöglicht, die Auflösung eines Mikroskopobjektivs in Form eines Zahlenwerts abzulesen. Zwar ist diese Ablesung in gewissem Rahmen Interpretationssache, nicht völlig exakt und zudem sehr abhängig von der Auflösung des Kamerasensors (Details siehe hier), doch sie vermittelt durchaus einen groben Eindruck der Feinzeichnung und Detailwiedergabe. Beim hier vorgestellten Objektiv ist dieser Auflösungstest trotz der verwendeten hohen Sensorauflösung von 45 Megapixeln noch etwas problematisch, weil die kleinsten darstellbaren Linienabstände so gering sind, dass sie von wenigen Pixeln wiedergegeben werden, was die Erkennbarkeit erschwert. Generell erfordern Objektive mit 7,5x oder geringeren Abbildungsmaßstäben hierfür eigentlich kleinere Sensorpixel. Ab 10x wird das Ablesen präziser.
Der Wert für die darstellbaren Linienpaare wurde hier mit 560 lp/mm abgelesen. Beim Verwenden eines Kamerasensors mit kleineren Pixeln könnte aber möglicherweise ein noch etwas höherer Wert gemessen werden.
Fazit
Das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x ist ein hochwertiges Mikroskopobjektiv, das sich hervorragend für Focus-Stacking-Anwendungen eignet – und das nicht nur im technischen Bereich, sondern auch bei biologischen und kunsthandwerklichen Motiven. Wie bei allen Objektiven dieser Baureihe überzeugt die optische Leistung durch eine sehr gute Detailwiedergabe, eine hervorragende Farbkorrektur und eine gleichmäßige Ausleuchtung des Bildfeldes. Im Vergleich zu einem entsprechend hochskalierten Foto mit dem 5x HR-Objektiv derselben Serie – bei identischer numerischer Apertur von 0,21 – zeigt sich klar der Vorteil verlustfreier optischer Vergrößerung gegenüber digitaler Nachvergrößerung: Das 7,5x liefert sichtbar mehr Feindetail und Klarheit.
Die Kombination mit einem Vollformatsensor bringt das Objektiv zwar an seine physikalischen Grenzen – insbesondere im Rand- und Eckbereich –, doch bleibt die Abbildungsleistung selbst dort insgesamt noch auf gutem Niveau. Bei zentral geführten Motiven oder klassischen „Fliegenkopffotografien“, bei denen der Fokus ohnehin auf dem Bildzentrum liegt, sind die leichten Schärfeeinbußen zu den Rändern hin praktisch irrelevant. Für den größten Teil typischer Anwendungen stellen sie kein Problem dar.
Wer kompromisslose Schärfe bis in die Ecken benötigt, etwa bei planar strukturierten Objekten auf Vollformat, kann zur HR-Variante greifen – muss dafür aber mit einem deutlich höheren Preis rechnen. Ein noch stärkerer Qualitätsverlust tritt auf, wenn das Objektiv mit zu kurzer Tubuslinse betrieben wird, etwa mit 125 mm statt der vorgesehenen 200 mm. In diesem Fall verschieben sich die optischen Korrekturen so weit, dass in allen Bildzonen ein spürbarer Verlust an Schärfe und Mikrokontrast auftritt. Diese Betriebsweise ist nicht empfohlen.
Grundsätzlich sollte man beachten, dass das Objektiv ursprünglich für Sensorformate bis maximal 2/3 Zoll gerechnet wurde. Auf dieser kleinen Bildfläche, bei der nur der zentrale Bereich der Linsen genutzt wird, ist die optische Leistung kompromisslos hoch. Sensorformate wie Micro Four Thirds oder APS-C nähern sich bereits dem kritischen Bildkreisrand, zeigen aber noch keine störenden Abbildungsfehler. Selbst bei Vollformat ist der Schärfeverlust in den äußersten Ecken gering genug, dass er im fotografischen Alltag nur selten ins Gewicht fällt. Ob man diesen kleinen Nachteil in Kauf nimmt, ist letztlich eine Frage des Anspruchs und der Anwendung.
In Summe ist das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x ein exzellentes Objektiv mit hoher Auflösung, großer Bildfeldkorrektur, überzeugender Farbstabilität und idealem Arbeitsabstand. Wer es sachgemäß einsetzt – mit geeigneter Tubuslinse und passender Sensorgröße – erhält ein Werkzeug auf Referenzniveau für die hochauflösende Makrofotografie.
Vorteile
Extrem großer Arbeitsabstand, hohe Bildschärfe und Detailgenauigkeit, hervorragende Farbkorrektion, Parfokalität innerhalb der Objektivserie, also leichter Objektivwechsel
Nachteile
Hoher Anschaffungspreis, ungewöhnliche Gewindegröße, die einen speziellen Adapter erfordert (z. B. www.stonemaster-onlineshop.de), leichte Randunschärfen bei kleinerer Tubuslinsenbrennweite (DCR 250)
Daniel Knop, www.knop.de, www.danielknop.eu