用显微镜物镜做微距镜头拍摄iPhone Retina像素的一些实验

之前我们用1:1的微距+小像素传感器进行了一些人体艺术的拍摄 (传送门),几周过去了,我们当然要追问一个问题:老师,能不能再给力一些呢?

微距镜头基本是没戏了,主要是太贵。中一光学4.5x的残幅微距都要$179。这里插播纠正一个高倍微距摄影常见的误区,就是用小光圈拍摄。在高倍微距里,光圈环上面打的光圈值并不是实际光学系统中的光圈,实际的有效光圈需要乘以微距倍率+1(不是特别确定,如果有错希望指正)。比如1:1倍微距的时候,用光圈f/4其实系统的光圈是f/8。1:5微距的时候,f/4就变成f/24了,进入衍射相当严重的范围了。所以一般对高倍微距镜头而言,我们在光圈环上打的都是大光圈。

把话题拉回来,那有没有更便宜的方案呢?中一买不起可以买雷擦,哦不,徕卡啊!这里的徕卡是徕卡显微系统,和徕卡相机是一个品牌但不是一个公司。徕卡另外还有个公司是内衣(划掉),是地理系统比如全站仪。一些比较老的显微镜物镜只要$50就可以买到,比如我买的这个。这里简单介绍一下显微物镜的指标。

显微物镜和镜头上的标注

如上图所示,我们用这个物镜做例子,上面比较重要的符号有无穷符号,C,PLAN,10x和0.22。无穷符号表示这个物镜是针对无穷远处矫正的 (infinity corrected) 物镜。显微物镜一般分两种,一种是针对有限远(一般是160mm)处矫正的物镜,这种物镜要求物镜和眼睛/传感器的距离(法兰距)必须是160mm,然后直接接目镜/传感器就可以成像,类似一个相距是160mm的镜头。一种是针对无穷远处矫正的物镜。它的光出来是平行光,不能直接成像。但因为是平行光所以可以在中间插一些十字丝,分划之类的东西。然后在后面再接一个正常的镜头(tube lens)成像。因为历史原因,比较老的镜头一般是有限矫正的物镜,新镜头因为插入十字丝等等需求,一般都是无穷矫正的。我们拍微距的其实不太重要,随便买个便宜的就好了。只是一般来说新镜头画质好一些(虽然这个镜头已经很老了),而且无穷矫正的物镜配合变焦镜头做tube lens可以实现放大倍率和工作距离的动态改变,比较方便,所以我还是买了这个针对无穷远矫正的物镜。

在此之外,C代表系列。不同的品牌有不同的系列,比如有的是消色差,有的是复消色差,有的是超大像场,有的是超长工作距离,跟镜头或者望远镜差不多。PLAN表示对像场有平场纠正,现在一般物镜都带这个了。10x是放大倍率。0.22是数值孔径,直观地说它是物镜收光锥的大小,有公式和在线计算器可以转换成我们法师比较感兴趣的光圈值。比如对这个物镜来说,光圈大约是28。注意这是10倍的微距镜头,所以他其实是个7.8mm f/2.8的牛逼镜头了。此外还有一个非常重要的指标是工作距离(working distance)。它指的是物体要在这个地方或者更近才可以合焦。我们这个物镜的工作距离没有标注在镜体上,但可以在工作手册上面查到。对于我们微距法师来说,一般需要比较长的工作距离,否则打光布景啥的都非常麻烦。下面是我的拍摄器材,拍摄的对象是手机,可以看到镜头和手机离得非常近了。

拍摄器材和场景

那么现在就来了最关键的一个问题。。既然是无限纠正的物镜,这个物镜后面是需要接一个镜头的。这个物镜怎么怼到镜头上去。。一般来说这个问题比较简单,镜头是有滤镜螺纹的,物镜也是有螺纹的,所以买个转接环就好了。一般显微镜物镜的螺纹是RMS接口,上网搜RMS转比如82mm或者T2接口的一把一把的,也很便宜。但这个雷擦物镜比较非主流,用的是M25接口,我的镜头也比较非主流是82mm螺纹。与其搞一大堆转接环还不如自己造。正好最近买了个3D打印机,直接3D打印搞定。作为一个萌新,这也是我第一次打带support的模型,很有意思。

然后拍点啥好呢。iphone不是号称Retina屏人眼根本看不到像素嘛,我们试试10倍的微距能不能看到呢?

Retina屏幕的像素点

雾草,好清楚。白平衡有些奇怪是因为我一开始用的是红色的塑料打印的,光密又不是很好,所以出来的照片特别偏红。后来用黑色的重新打了就好多了。诶,那我们往后退一点看看。。

Retina屏幕的像素点

看来在黑色的地方的确大家都不怎么发光。也可以看到有的地方蓝光比较多,有的地方绿光比较多。

Retina屏幕的像素点

再离远一点可以看到像素逐渐拼出一些物体的形状了。这是什么呢?感觉有个地方很黑,上面一点又偏蓝。

Retina屏幕的像素点

看我的眼神。。

总之10倍微距不是一件容易的事情。对焦是个精细活,相机稍微抖一点点屏幕上的像素都跟疯了一样。另外物镜的成像圈也不到全幅,稍微边缘一点的地方往往有非常严重的相差(上面的笑脸也可以看出来,照片底端)。这个网上对不同的物镜都有评测可以看看。总之还蛮好玩的,目前拍了纸,印刷品的墨迹,3D打印的塑料,皮肤,还没看到太好玩的东西。大家有想看的东西可以在下面留言哈。(细胞是看不到了,10倍实在太小)

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