江南永新XSZ-N107显微镜升级(折腾改造)方案

江南永新XSZ-N107(下文简称107)生物显微镜是一台常常被推荐给显微镜爱好者的入门型号,它的官方介绍在这里

我曾使用过一段时间107,后转至奥林巴斯BH2,用这篇文章把107的使用、折腾心得分享出来,算是对107的总结。

一、107基本情况

107是一台有限远系统的生物显微镜,大概是奥林巴斯CH显微镜的仿制品。目前闲鱼上的全新107显微镜,双目版本大概850元,三目版本大概950元,但不一定有江南永新的NOVEL标志。

标配6v20w卤素光源,也有LED版本可选。

三目自带的接口是1x的,能适配1寸cmos工业相机,更大的cmos(如M43、残幅、全幅……)会有黑边(投射光斑小于cmos面积),更小的cmos会有画面裁切(投射光斑大于cmos面积)。

标配4孔物镜转盘,带4个物镜(4x 10x 40x 100x),均为非平常有限远物镜。

标配10x目镜,一般为10x18,也许会有16x目镜。如果只能选一个,建议选10x。高倍目镜并不好用。

二、折腾改造方向

由于是奥林巴斯CH的仿制品,所以很多配件和当时的奥林巴斯显微镜,以及其他品牌的有限远系统显微镜通用,所以107有一定的折腾空间。我从下往上提示一下可能的折腾方向,供各位参考。

从显微镜的结构来看,从下往上依次是光源、聚光镜、载物台、物镜、物镜塔、观察头、目镜、三目。

光源

这里主要考虑卤素光源的改造,没用过LED版本,不确定。

原机6v20w卤素光源可以直接替换为6v30w卤素光源,拧开底部中央位置的光源螺丝换成6v30w的卤素灯泡即可,接口为G4,包括飞利浦的5761、欧司朗的64265等均可直接替换。

卤素光源的色温偏黄,如果需要改成较白的色温(5000K左右),可使用淡蓝色的滤光片盖在光源的出光口上。可选的滤光片包括淘宝、闲鱼上能搜到的显微镜用蓝色滤光片,也可以用80B雷登镜,富裕的更可以使用奥林巴斯的LBD滤光片等。当然,色温问题也可以通过在拍摄时调节数码摄像设备的白平衡来解决。

卤素光源较热,尤其是更换为6v30w光源之后,最大亮度开机一会儿显微镜底座就会热的烫手。在显微镜下面垫一个带风扇的笔记本散热垫能有效解决发热问题,但摄影时风扇转动的振动会导致画面晃动,可以考虑拍摄时关掉风扇,不拍摄时打开。

聚光镜

107的聚光镜是37mm卡脖子安装,可以使用大部分同口径的聚光镜,包括相差盘等。

原配聚光镜底部应该有一个可旋出的托架,托架可以放置暗场环、斜射环等配件,以实现不同的观察方式。

西红柿(B站:TomatoAndes,闲鱼:酸甜西红柿)开发了一套107可用的带插板聚光镜,在闲鱼有售,这套聚光镜的插板不仅可以实现可调中暗场,更能使用定制的相差环等配件,可以解决某些相差物镜缺少原装相差盘或相差环的问题,非常推荐。

同时,西红柿还开发了可用于107的干式暗场、油暗场聚光镜,以实现更高级的暗场效果,价格不贵,也同样推荐。

AH的斜射聚光镜、清和相差盘等均可用在107上,不再一一赘述,口径一致一般均可安装。

载物台

107的载物台似乎没有什么可折腾改造的。

物镜

物镜改造潜力较大,160有限远系统几乎均可通用,但要注意所谓的LB(长筒)和SB(短筒)版本的区别,一般以Long Barrel(长筒)物镜替换107的原装物镜。考虑到和聚光镜、其他物镜等其他配件的兼容性,不是很推荐Short Barrel(短筒)物镜。

可使用的物镜包括Olympus A、Dplan、Splan、DplanAPO、SplanAPO,以及Nikon Fluor、Leitz NPL Fluorotar等物镜系统。淘宝上海光学产的有限远平场物镜也可用。其他160有限远系统的物镜理论上都可以用。

需要注意的是,物镜和目镜之间存在匹配关系,尤其是一些需要特定目镜来对消色差效果进行补偿的物镜,如果用了不匹配的目镜,会严重降低消色差效果,例如,Olympus Dplan Splan等物镜均需要WHK目镜来补偿,否则效果并不理想。根据实际测试,Leitz的NPL Fluorotar也可以使用WHK目镜进行补偿,效果不差。Nikon Fluor之类的物镜则应该是独立消色差,不需要目镜补偿,使用普通目镜即可。

同时,物镜还可以更换相差物镜等,值得推荐的包括清和相差、Nikon有限远相差、Opton、蔡司、Leitz、Eliza等品牌的相差物镜。160有限远系统一套相差物镜(3个)+相差盘可以控制在1000以内,但需要在闲鱼上蹲,不是随时都有。

有条件更换平场物镜尽量更换平场物镜,在消色差方面,APO优于Fluor(半复)优于普消,但要考虑目镜补偿问题。

物镜塔

107可以更换CH的五孔物镜塔,能找到的话推荐换上,拧螺丝更换即可,孔位一致。

观察头

107可以无损更换奥林巴斯BH2的三目观察头,燕尾槽尺寸一致。

更换的好处在于,三目可以塞入NFK摄影目镜以补偿奥林巴斯Splan等物镜的消色差。107原配三目接口内无法塞入摄影目镜。

目镜

建议将原配的10x18目镜换成10x20目镜,淘宝、拼多多均有售,两只大概60~70元,能带来更大的视野,观察体验更好。

如果使用特殊物镜,要考虑目镜的补偿问题,比如用了奥林巴斯的物镜,最好换成奥林巴斯WHK 10x目镜。

三目

107原配三目是1x C接口,有一定的上下调节行程,可以较好的适配1x cmos的工业相机。

当然,更小尺寸cmos的工业相机也可以使用,例如使用sony imx178、imx183、imx334 cmos的工业相机,如果有价格合适的,均可入手使用。

通过C口转单反或微单的转接环,还可以连接单反或微单使用。如果不想买工业相机,可以通过转接环把家里的数码相机用起来。转接环并不贵,但要注意,这时是不用安装相机镜头的,显微镜本身相当于一个大的C口镜头,对焦不靠机身,靠显微镜的准焦螺旋手动对焦。

如果更换了BH2的观察头,则需要配NFK摄影目镜、u-pmtvc转接C口,或OM桶转接单反或微单。

用工业相机的话,最好考虑帧率在30FPS以上的,过低的帧率会导致画面卡成PPT,只能拍摄静态画面,无法跟踪快速移动的观察目标,拍摄视频效果也较差。

三、几种观察方式的实现及升级思路

明场

直接就能看,就不多说了。

暗场

要么使用暗场环,要么使用暗场聚光镜。

暗场环的尺寸、放置位置取决于你用的聚光镜在哪里提供了摆放暗场环的孔位,以及尺寸多大(直径、厚度)。

暗场聚光镜选用37mm卡脖子安装的即可。

一般来说,暗场环、干式暗场聚光镜能实现NA≤0.7物镜的暗场效果,西红柿开发的可调中暗场插板,配合他开发的插板式聚光镜,在调中正确的情况下,大概能实现NA=0.75条件下的暗场观察。

更高NA的物镜,需要用油暗场聚光镜,这种聚光镜在观察时,聚光镜顶镜片和载玻片之间需要滴一滴镜油。但在100x时,也需要使用带iris(可变光阑,非corr盖玻片厚度校正)的物镜,降低物镜NA来实现较好的暗场。

斜射

要么使用斜射环,要么使用斜射聚光镜。

斜射环放在哪里同样取决于聚光镜结构(注意直径和厚度)。斜射聚光镜没有太多可选,奥林巴斯的AH斜射聚光镜可以在107上使用,但并不容易购得,且价格波动较大。

莱茵

莱茵照明同样要考虑莱茵环放在哪里的问题。

仍然推荐西红柿开发的插板式聚光镜,可以较为简单的实现暗场、斜射、莱茵、相差观察。

莱茵环也容易做,懒得自己动手的话去闲鱼买现成的,注意直径和厚度。想自己动手做,用不同颜色的透光亚克力加工切割,再拼接一下即可(淘宝找商家激光切割,不是自己拿刀切割)。

相差

有限远相差物镜几乎都能用,但要注意相差物镜和相差环之间的匹配。

不少成套的相差是物镜+相差盘,可以转动相差盘上的转轮,实现不同孔位相差环和相差物镜的匹配。常见的问题是能找到160有限远相差物镜,但找不到相应的相差盘,或无法以37mm卡脖子的方式安装。

这种只有相差物镜,没有原装相差盘或相差环的情况,西红柿开发的插板式聚光镜能在很大程度上解决问题。这个聚光镜可以通过更换插板上的环来实现环和物镜的匹配,原理很简单,做一堆各种尺寸的环,然后一个个尝试哪个匹配最好就是了……

如果用相差的话,可以考虑在光源处加一个绿色的滤光片,有条件的话可以加一个奥林巴斯IF550滤镜。原理大概是能减少色散,增加对比度,在目视状态下整个视野都是绿的,三目拍照后将照片转为灰度,调节亮度对比度等参数,可以得到不错的效果。

DIC

别想了,107无法DIC。