Olympus ist bekannt für seine High-End-Mikroskope, die in den Bereichen Life Science, Medizin und Industrie (sowie in vielen anderen Bereichen) eingesetzt werden. Wir entwickeln aber nicht nur eigene Mikroskope, sondern liefern auch Objektive und andere optische Teile an Hersteller von Mikroskop-Bildgebungssystemen, um Entwicklungsteams in aller Welt zu unterstützen.
Bei der Entwicklung neuer Geräte liegt das Augenmerk immer darauf, eine hohe Bildqualität und Flexibilität zu gewährleisten. Eine Möglichkeit dazu ist die Entwicklung abbildender optischer Systeme mit kompensationsfreien Objektiven. Lesen Sie weiter und erfahren Sie, wie diese optischen Systeme die Konstruktion und die Eigenschaften von Mikroskopen verbessern.
Entwurf eines abbildenden optischen Systems für ein Mikroskop
Ein abbildendes optisches System für ein Mikroskop besteht aus einem Objektiv, das dicht an der Probe platziert wird, und einer Tubuslinse, die das Licht des Objektivs fokussiert. Heute werden Objektive oft so konstruiert, dass sie parallele Lichtstrahlen aussenden (unendlich korrigiert sind), so dass optische Komponenten, beispielsweise ein Halbspiegel zur Strahlteilung und ein Filter zur Fluoreszenzbeobachtung, in den Lichtweg zwischen Objektiv und Tubuslinse eingebracht werden können.
Für qualitativ hochwertige Bilder werden Objektive mit Aberrationskorrektur verwendet. Diese erfolgt in der Regel auf zwei Arten: Durch Kompensation oder kompensationsfrei.
Hier ein kurzer Überblick über die beiden Methoden:
Die Kompensationsmethode
Bei einem optischen System mit der Kompensationsmethode arbeiten das Objektiv und die Tubuslinse zur Korrektur von Aberrationen komplementär.
Die kompensationsfreie Methode
Bei der kompensationsfreien Methode werden die Aberrationen von Objektiv und Tubuslinse dagegen unabhängig voneinander vollständig korrigiert.
Der Unterschied zwischen diesen beiden Methoden ist in den Abbildungen 1 und 2 dargestellt.
Abbildung 1: Wirkungsweise der Aberrationskorrektur mit der Kompensationsmethode. Objektiv und Tubuslinse korrigieren Aberrationen auf komplementäre Weise.
Abbildung 2: Wirkungsweise der Aberrationskorrektur mit der kompensationsfreien Methode. Objektiv und Tubuslinse korrigieren die Aberration unabhängig voneinander.
Vorteile der kompensationsfreien Methode für die Mikroskopkonstruktion
Bei der Konstruktion eines Objektivs und einer Tubuslinse mit der Kompensationsmethode treten verschiedene Probleme auf, wenn nur das Objektiv oder nur die Tubuslinse in das System integriert werden soll.
Beispiel: Die schematische Darstellung unten (Abbildung 3) zeigt, wie ein Laserstrahl durch ein Objektiv auf eine Probe fällt. Wenn das Objektiv kompensationsfrei (Abbildung 3a) ist, wird der Laserstrahl nicht durch die Laserwellenlänge beeinflusst. Arbeitet das Objektiv dagegen mit der Kompensationsmethode (Abbildung 3b), wird der Laserstrahl auf einen ungewollten Punkt gelenkt, da die Aberrationen des Objektivs nicht eliminiert wurden.
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Abbildung 3: (a) Auswirkung der optischen Konstruktion auf die Lasereinführung. Bei der kompensationsfreien Optik wird der Laserstrahl nicht durch die Laserwellenlänge beeinflusst. (b) Bei der Kompensationsmethode wird der Laserstrahl auf einen ungewollten Punkt gerichtet.
Vorteile der Integration kompensationsfreier Optiken in ein Mikroskop
Der Einsatz einer abbildenden kompensationsfreien Optik kann für das Gerät von Vorteil sein:
- Das System kann damit ein klares Bild ohne Farbverfälschungen für das gesamte Sichtfeld erfassen, auch wenn nur das Objektiv implementiert wurde.
- Bessere Laserpositioniergenauigkeit beim Einsatz von Lasern mit unterschiedlichen Wellenlängen
Abbildende optische Systeme, die kompensationsfrei konstruiert wurden, können die Zuverlässigkeit und Leistung von Mikroskop-Bildgebungssystemen verbessern. Ein Beispiel sind die UIS2 Objektive in Kombination mit dem Superweitwinkelobjektiv von Olympus. Insbesondere die Objektive der X Line-Serie, die für Aberrationen im Bereich von 400–1.000 nm korrigiert sind, können für hochauflösende Weitfeldmikroskopie in einem breiten Wellenlängenbereich eingesetzt werden. Die Tubuslinse, die ebenfalls kompensationsfrei konstruiert ist, kann unabhängig davon verwendet werden. Beide optischen Komponenten sind kompakt und leicht und lassen sich dadurch leicht einbauen.
Kurz gesagt, erleichtern es diese optischen Teile, Mikroskope zu konstruieren, die auch in Kombination mit handelsüblichen Objektiven problemlos eine einheitliche Bildqualität über das gesamte Sichtfeld gewährleisten.
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