Objektivporträts und Vergleichstests
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, 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 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 7,5x 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.
An sich wurde das Mitutoyo M Plan Apo 7,5x 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 Mitutoyo M Plan Apo 7,5x 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 billigere Nachbauten etablieren. Dazu zählen die ebenfalls aus Japan stammenden HLB-Objektive, die hier in parallelen Test auch vorgestellt werden, 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.
Das hier porträtierte Objektiv stellte mir freundlicherweise 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
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. 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 7,5x zu erwarten sind.
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.
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.
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
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 Planapo 7,5x ist ein großartiges Objektiv und eignet sich für Focus-Stacking-Arbeiten ebenso hervorragend wie die anderen Objektive aus dieser Reihe. Die Detailwiedergabe ist besser als in einem entsprechend hochskalierten Foto, das vom gleichen Motiv mit dem Mitutoyo M Plan Apo 5x HR aufgenommen wurde (hier nicht gezeigt). Beide weisen die gleiche numerische Apertur auf (0,21), und hier zeigt sich der Vorteil der verlustfreien optischen Vergrößerung anstelle der verlustbehafteten Digitalvergrößerung.
Die beim Vollformatsensor auftretenden leichten Leistungseinbußen im Rand- und besonders Eckenbereich sind nicht so ausgeprägt, dass man von dieser Kombination abraten müsste. Bei den weitaus meisten Motiven dürften sie kaum wirklich in Erscheinung treten, und bei dem, was als „Fliegenkopffotografie“ bezeichnet wird, also dem Aufnehmen eines Motivs im Bildzentrum, das vom ohnehin unscharf wiedergegebenen Hintergrund umgeben ist, spielen sie schlicht keine Rolle. Wer mehr Detailschärfe möchte, kann natürlich die HR-Version wählen, die aber ganz erheblich teurer ist.
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 mit einer stark verringerten Tubuslinsenbrennweite von 125 mm noch etwas deutlicher zeigt (und dafür wurde das Objektiv nicht konzipiert!).
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-Format geradezu winzig ist. Auf dieser kleinen Bildfläche gibt es definitiv keinerlei Abbildungsfehler, denn hier wird nur der zentrale Anteil aller Linsen genutzt, in dem jedes Objektiv sein Bestes gibt. APS und MFT kommen dem Rand der Linsen deutlich näher, zeichnen jedoch noch keine störenden Abbildungsfehler auf. Und selbst beim Vollformatsensor ist der Schärfeverlust in den Ecken eigentlich vernachlässigbar. Jeder Nutzer muss für sich entscheiden, ob er mit dieser Untugend leben kann oder nicht.
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
Hoher Anschaffungspreis, leichte Unschärfen am Bildrand und den -ecken, noch etwas deutlicher bei kleinerer Tubuslinsenbrennweite (DCR 250)
Daniel Knop, www.knop.de, www.danielknop.eu