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¿Por qué los objetivos con control de aberración para frentes de onda son esenciales para la buena configuración de un microscopio?

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Objetivos microscópicos con control de aberración para  frentes de onda

Olympus siempre trabaja para innovar en los campos de la investigación médica, industrial y de las ciencias de la vida mediante la ingeniería de equipos, componentes y piezas ópticas de alta calidad. Una forma de llevar esto a cabo es proporcionando a los fabricantes de sistemas de procesamiento y análisis de imágenes, basados en microscopios, lo último en objetivos de alto rendimiento con el fin de que sean integrados en sus dispositivos.

Los intercambios comunicativos que sostiene Olympus con estos fabricantes a menudo revelan las dificultades que enfrentan para garantizar que sus dispositivos proporcionen imágenes de calidad uniforme. Incluso los fabricantes que desarrollan dispositivos de alto rendimiento no reunirán la calidad, el costo y el tiempo de entrega que prometieron si se producen variaciones o errores significativos en sus procesos de fabricación debido al rendimiento de los objetivos microscópicos integrados. Este tipo de intercambios son los que motivan al equipo de Olympus a seguir innovando.

Por eso, el último avance en imágenes de Olympus son sus objetivos de la (línea) X Line. Su lanzamiento en el año 2019 marcó la superación de los límites que se planteaban en el contexto de procesamiento de imágenes debido a altos niveles de apertura numérica, corrección de aberración cromática y planitud que esta línea de objetivos ofrecía a la vez: tres parámetros cruciales que en el pasado derivaban en soluciones intermedias. Olympus también dotó a estos objetivos con el control de aberraciones para frentes de onda, lo que ha permitido que fabricantes de sistemas de microscopios y análisis de imágenes gocen de una solución que les evite los problemas de variaciones asociados al rendimiento de objetivos.

La forma estándar para medir el rendimiento óptico de un objetivo es usando el Cociente de Strehl: este es el cociente, expresado en porcentaje, de la relación de convergencia alcanzable en un sistema óptico real con aberraciones frente a la relación de convergencia (o la intensidad en el centro) en el campo de imagen de un sistema óptico aplanático idóneo. Lo que significa que mientras más elevado sea el Cociente de Strehl, mayor será la calidad del sistema óptico. Por ejemplo, los objetivos MPLAPON50X y MPLAPON100X de Olympus presentan un Cociente de Strehl del 95 % o superior.

Pero, ¿por qué es tan importante la aberración para los frentes de onda? Lea el siguiente blog para descubrirlo.

¿Cómo el control de aberraciones de frentes de onda reduce las variaciones asociadas al rendimiento del objetivo?

Las mejoras a nivel del rendimiento en los objetivos para microscopios han dado lugar al desarrollo de una estructura de lente interna más compleja y miniaturizada (ver Figura 1). Por consiguiente, los objetivos tienden a presentar diferencias en la calidad por errores de fabricación y, a veces, estas diferencias provocan variaciones en el rendimiento de un producto final.

Diseño de lente de objetivo para microscopios

Figura 1: Ejemplo de un grupo de lentes complejas y compactas dentro de un objetivo.

Para mitigar este tipo de variaciones, los técnicos de Olympus miden la aberración de los frentes de onda durante los procesos de ensamblaje de los objetivos X Line y de algunos otros tipos. La aberración de los frentes de onda se produce por la desviación de la imagen que se forma, a partir de la ideal, y es controlada como un parámetro de calidad.

Inspección de la aberración de los frentes de onda en lentes de objetivo microscópicos Inspección de la aberración de los frentes de onda en lentes de objetivo microscópico

Figura 2: Técnicos de Olympus inspeccionando la aberración de los frentes de onda de las lentes del objetivo microscópico

Mediante la medición y el control de la aberración de los frentes de onda de cada objetivo con el fin de acercarlos a su estado ideal (sin aberraciones), Olympus ha fabricado objetivos con mucha menos variación a nivel del rendimiento óptico en comparación con los objetivos convencionales [ver la Figura 3 (a) a continuación]. El resultado es una calidad constante, como se muestra en la Figura 3 (b).

Frente de onda casi libre de aberraciones con lentes de objetivo X LineFrente de onda casi libre de aberraciones con lentes de objetivo X Line

Figura 3: Ejemplos de frentes de onda. (a) Izquierda: Frente de onda con aberración (objetivo convencional). (b) Derecha: Frente de onda casi libre de aberraciones (objetivo de la X line).

Tres razones para integrar objetivos con control de aberraciones de frentes de onda en un dispositivo de procesamiento de imágenes

A continuación se presentan las principales razones que conllevan a integrar lentes de objetivo con control de aberración para frentes de onda en la configuración de su microscopio:

  1. Producir imágenes estables y de alta calidad
    La calidad de imagen actúa tanto en la rapidez como en la precisión que el software de un dispositivo aplica para medirla. Los objetivos dotados del control de aberración para frentes de onda pueden proporcionar una calidad de imagen estable y alta; por consiguiente, si la fiabilidad es crucial en su producto final, la integración de un objetivo con control de aberración de frentes de onda es imprescindible.
  2. Reducir costos
    Un dispositivo de procesamiento de imágenes que no funcione correctamente debido a las variaciones de rendimiento de los objetivos incurrirá en costos (Esp. costes) adicionales. Por ejemplo, puede requerir desechar el objetivo y comprar un reemplazo. Los objetivos con control de aberración para frentes de onda pueden reducir estos costos (Esp. costes) debido a su alto rendimiento.
  3. Estabilizar el calendario de entrega de sus productos
    Un dispositivo del cual se espera un alto rendimiento requerirá ajustes adicionales para superar las variaciones de rendimiento de los objetivos. Esto puede significar un tiempo de producción más largo. En cambio, usar objetivos configurados con un control de aberración para frentes de onda a fin de ofrecer una calidad constante significa que puede hacer la entrega de sus dispositivos en las fechas programadas. Además, es posible mantener un inventario de reemplazo de objetivos fiables.

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OEM Manager

Bunryu Arashi works as an OEM manager at Olympus Scientific Solutions in Europe. With 12 years’ experience in microscope product development, Bunryu has designed objectives and camera adapters, as well as illumination optical systems for Olympus BX and CKX series microscopes. He has a master's degree in engineering from Osaka University in Japan.

nov 16 2020
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