奥林巴斯、尼康、三丰物镜在微单照相机上的像场测试

摄影   2024-03-03 18:56   四川  

在显微堆叠摄影中,选择物镜有一个很重要的指标就是它的像场大小。

像场是指光线通过镜头后可以在成像平面(CMOS)上形成的圆形面积。


在普通摄影中,大家所说的像场不足多指画面有遮挡。


基准像场与镜头有关,圆形蓝线内成像亮度高且各部分相差不大,反映的是镜头能够清晰成像的最大范围。把传感器放在此区域曝光,得到的照片上各个部分亮度均匀,这是理想的情况。

有效像场跟相机传感器有关,绿色方框为传感器的大小,即实际被拍摄下来的影像的范围。

有效像场跟相机传感器大小成正比,在基准像场足够的情况下,传感器越大有效像场越大。


在显微堆叠摄影中,大家所说的像场不足更多的是指边缘画质劣化。这个情况可以通过镜头的MTF看出。


普通摄影镜头有一个指标(MTF)可以很快速的了解镜头的成像素质。

以富士的中画幅镜头和残幅镜头举例,中画幅镜头的横坐标来到了27毫米左右,残幅的横坐标就只有15毫米了。

这跟镜头所搭配的相机画幅有关。


如何看MTF曲线?

每个厂商使用了不同的标准来画曲线图,读图时,一定要结合该厂商的官方说明来看。


简单来说:

X横轴:COMS中心点到最边缘的距离。

线条越平直说明像场弯曲越小,从中心到边缘画质衰减越少。

Y竖轴:分辨率、对比度百分比。

10线(多用红线标示)对表示对比度,30线(多用蓝线标示)对表示分辨率。


S实线代表径向(从中心向四周发散的方向)

M虚线代表切向(以镜头中心为圆心的同心圆方向)

实线与虚线的重合度越高说明镜头的焦外成像越好,色散越小,反之焦外二线性越严重。

粗暴的理解:

1. MTF曲线越平坦,说明边缘和中心的成像差距越小

2. 实线和虚线越接近,说明镜头的焦外成像越好

3. 10线(红线)越高,说明镜头的反差表现越好

4. 30线(蓝线)越高,说明镜头的分辨率越好

5. MTF值越接近1越好,即MTF线越高越好


值得注意的是,MTF只能反应镜头的一部分素质,它只能判读镜头的反差和分辨率特性,无法判别诸如抗眩光、畸变、色彩还原、色差等特性,所以在合理判读MTF 曲线的同时,要保持理性和客观的心态,MTF只是个参考值而非全部。



但在显微镜领域,并没有MTF图表可以参考,要了解物镜的像场,可以通过显微镜上标识-OFN(Objective Field Number-物镜视场数)来大概推断。

物镜视场数的大小决定了显微镜中观察到的有效视野范围。

视场数等于大小(mm)与物镜放大倍率的乘积。

例如在相同倍率的情况下,10X OFN22 与10X OFN25,

OFN为25,它能看到的视野就是25÷10=2.5mm(直径)

OFN为22,能看到的视野就是22÷10=2.2mm(直径)

即相同的倍率下,ofn越大所能容纳的范围也越大。但这结果并不能很好的体现在相机摄影下的像场。



为了搞清楚物镜的像场有多大,于是乎,我把手里有的10X物镜都测了一遍。


测试条件:

相机:富士GFX100S

管镜:Raynox DCR-150


测试物镜

测试匆忙,并未根据不同的工作距离调整光源,结果仅适用于参考像场大小。

生物物镜在物镜前端贴0.17毫米盖玻片

BD物镜堵住了暗场光孔


为了便于不同的画幅参考,分别截取不同画幅的边角与中心进行对比。


Mitutoyo M Plan Apo 10X 0.28

左上:中心,右上:残幅,左下:全幅,右下:中画幅

Mitutoyo M Plan Apo 10X 0.28


Olympus UPlanSApo 10X 0.40


Olympus MPlanFL N 10X 0.3


Olympus MPlan 10X 0.25


Nikon LU Plan 10X 0.3


Nikon BD Plan 10 0.25


Nikon Plan Apo 20X 0.75

尼康10X表现不尽人意,不知道是不是物镜型号的原因,特请出尼康20X APO看看效果。


总结:

从实拍图片可以看出,所有的物镜像场均够覆盖中画幅,但各品牌家的物镜边角都出现了不同程度的劣化。


在拍摄严肃题材时,相较于全画幅、中画幅,反而更推荐残幅相机。

或者就使用全画幅、中画幅,通过构图来把重要的部分放在画面中央,不重要的地方放在边角。


注:

物镜的像场与管镜密切相关,这个结果仅代表结合管镜DCR150的使用情况焦距约为208毫效果。

换用更短的焦距,像场会更小(画质劣化越向中心蔓延)。

换用更长的焦距,像场虽然会变大,但分辨率依然是标定倍率的分辨率。

举个例子:可用通过延长焦距把10X 0.28拓展到20X,但其分辨率依然是0.28,与原生的20X 0.42相比,分辨率差太多了。

这种延长焦距的方法,几乎可以看作为“裁切”,把边缘裁掉后,倍率放大了,差的边角也没了。

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