Stereo Discovery Neues Stereomikroskop mit verbesserter Vergrößerung und Auflösung

Ein neues Stereomikroskop ermöglicht eine Erweiterung des Zoombereichs, ohne Einschränkungen in Auflösung und Raum-/Bildqualität in Kauf nehmen zu müssen. Dies wurde u.a. durch neue Fertigunstechniken bei der Linsenherstellung erreicht.

Anbieter zum Thema

Kern & Sohn GmbH

Axel Semrau GmbH /Trajan Scientific and Medical

DENIOS AG

Carl Zeiss Microscopy GmbH

Heute sind Stereomikroskope aus den Laboratorien der Biologie, Medizin und Industrie nicht mehr wegzudenken. Denn nur mit ihnen lassen sich z.B. lebende Objekte oder unzerstörte Proben sowohl in der Übersicht, als auch bis in kleinste Details kontrastreich, hochaufgelöst und vor allem räumlich in Echtzeit beobachten und bei Bedarf manipulieren.

Bedingt durch ihre Bauweise haben klassische Stereomikroskope hinsichtlich Vergrößerung und Auflösung ihre Grenzen erreicht. Diese Grenzen lassen sich nur durch völlig neue Antriebsprinzipien und Optikmodellierungen überschreiten. Solche Methoden helfen dabei, das Stereomikroskop in seiner optischen Leistung deutlich zu steigern und es somit noch enger an die klassische Licht- bzw. Compoundmikroskopie aufschließen zu lassen.

Mit Stereo Discovery.V20 (Redefine in Ergonomy and Optics) setzt Carl Zeiss einen neuen Meilenstein in der Baureihe hauptlinsiger, modular aufgebauter und leistungsstarker Stereomikroskope. Und gibt eine Antwort auf die Frage, ob man den Zoombereich überhaupt erweitern (größer Faktor 16) und damit die Endvergrößerung von Stereomikroskopen noch erhöhen kann, ohne dabei Einschränkungen in Auflösung und (Raum)-Bildqualität in Kauf nehmen zu müssen. Mit neuen Wirkprinzipien und innovativen Fertigungstechnologien konnten die Entwickler dieses Problem lösen.

Durch neue Fertigungstechnologien die Auflösung erhöhen

Kernstück des Mikroskops ist der Pankrat, auch Zoom- oder Mikroskopkörper genannt. Er entscheidet, neben dem Objektiv, maßgeblich über Vergrößerung und Auflösung des Gesamtsystems. Um die optische Leistung eines Zoomsystems weiter zu erhöhen, müssten die optischen Glieder noch präziser bewegt, die Linsen noch enger toleriert und die Mechanik noch genauer gefertigt werden. Dies ist nicht nur eine Kostenfrage: Die klassischen Techniken haben hier ohne Zweifel ihre Grenzen erreicht.

Gemeinsam mit dem Innovationszentrum von Carl Zeiss wurden für den Pankrat des Stereo Discovery.V20 völlig neue Wirkprinzipien und Technologien erdacht, entwickelt und schließlich zur Serienreife geführt. Jede Linse einer Fertigungscharge wird jetzt einzeln vermessen und mithilfe modernster Computertechnologie wird entschieden, welche dieser Linsen in einem Pankraten zusammengefügt werden. Unter Berücksichtigung der Toleranzen einer jeden Linse erhält so jeder Mikroskopkörper seine optimale Linsenkombination. Die Feinjustierung und Fixierung der Optikglieder erfolgt automatisch, frei von jeglichen subjektiven Einflüssen.

Der Grad der Bildschärfe über den Zoomablauf ergab sich bisher aus der Genauigkeit einer mechanischen Kurve – ein zwar mit größter Sorgfalt gefrästes Metallteil, aber unweigerlich auch mit Toleranzen behaftet. Beim Stereo Discovery.V20 hingegen wird jede bewegliche Linsengruppe durch einen eigenen Schrittmotor gesteuert. Dies eröffnet die Möglichkeit, erst nach dem Zusammenbau des Pankraten, und somit unter Ausschluss von Montagetoleranzen, exakte Steuerparameter zu ermitteln. Jede Linsengruppe wird dabei prozessorgesteuert exakt in Position gebracht. Während des Justiervorganges bedient sich der Computer etwa 7000 unterschiedlicher Stützstellen. Im Ergebnis erhält so jeder Pankrat seine ganz individuelle, optimal abgestimmte virtuelle Zoomsteuerkurve. Womit die Abbildungsqualität über den gesamten Vergrößerungsbereich um Größenordnungen verbessert wird. Dieser qualitative Sprung beeinflusst die Leistung des Gesamtsystems ganz wesentlich.

Und entsprechend gestalten sich die Vorteile für den Anwender: Denn nun lassen sich auch größere Zoombereiche mit höheren Endvergrößerungen realisieren. Das Stereo Discovery.V20 besitzt einen Zoombereich mit Faktor 20 und erreicht in der Grundausrüstung mit Objektiv 1,0x eine 150-fache Endvergrößerung. Mit Objektiv Plan Apo S 2,3x werden bis zu 1000 Linienpaaren/mm aufgelöst. Die Abweichung bei der Reproduzierung des Abbildungsmaßstabes verringert sich auf weniger als ein Prozent (bisher ±5 Prozent).

Die nunmehr schärferen Bilder des Zoomsystems bewirken eine zusätzliche Kontrastverbesserung im Einblick. Dies ist nicht nur nützlich, sondern notwendig, wenn man bis in die Grenzbereiche der förderlichen Vergrößerung vordringt. Und noch ein wichtiger Vorteil: Die beiden unterschiedlichen Teilbilder im rechten und linken Kanal des Stereomikroskops sind besser aufeinander abgestimmt. Damit reduziert sich der Aufwand für das Gehirn, daraus ein räumliches Bild zu erzeugen. Dies ermöglicht ein spürbar entspannteres Arbeiten, insbesondere wenn oft und lange mit dem Mikroskop gearbeitet wird.

Innovative Methode der Bedienung und Steuerung des Stereomikroskops

Sycop (System Control Panel) ist die Bezeichnung für eine neuartige, kompakte Bedieneinheit, die speziell für die anspruchsvolle (Stereo-)Mikroskopie entwickelt wurde. Diese vereint unterschiedliche Bedienelemente wie Joystick, Drucktasten und einen Touchscreen, im handlichen Design einer Computermaus und ermöglicht so die einfache und sichere Handhabung zunehmend komplexer Bedienabläufe in der Mikroskopie. Schnell und präzise können alle wesentlichen Funktionen des Mikroskops gesteuert und bei Bedarf auf Knopfdruck reproduziert werden. Ohne dass der Anwender den Blick von den Okularen nehmen muss. So gehört die ganze Aufmerksamkeit dem Objekt und weniger der Bedienung des Mikroskops. Auch künftige motorisierte und codierte Komponenten lassen sich über das offene Canbus-29-System integrieren und über Sycop oder die Software Axiovision bedienen bzw. ansteuern. Ein weiteres Novum in der Stereomikroskopie: Sycop liefert dem Anwender Wissen. Auf einen Blick ist er stets informiert über alle wichtigen optischen Parameter der aktuellen Mikroskopeinstellung wie Gesamtvergrößerung, sichtbares Objektfeld, maximal mögliche Auflösung und Schärfentiefe des mikroskopischen Bildes.

Präzise Perfektion der Mechanik des Mikroskops

Mit der optischen Leistungssteigerung wachsen selbstverständlich auch die mechanischen Anforderungen. Eine zentrale Rolle spielt dabei das Stativ mit der Fokussiereinrichtung. Standfestigkeit, Stabilität und ausreichend Platz im Objektraum sind dabei ebenso wichtig, wie eine zügige, feinfühlige und reproduzierbare Fokussierung des Mikroskops. Daher war ein präzise arbeitender Antrieb der Motorfokussierung beim neuen Mikroskop eine Grundvoraussetzung. Schnell, exakt und ohne störende Geräusche wird der Fokus eingestellt. Wenn notwendig geschieht dies in 350-nm-Schritten, und das kontinuierlich über einen Bereich von 340 mm.

Fazit: Das Stereo Discovery.V20 steht für hohe Vergrößerung, innovative Bedienung und mechanische Präzision. Damit markiert es einen neuen Standard im Bereich leistungsstarker hauptlinsiger Stereomikroskope. Eingepasst in das Modulsystem der Zeiss-Stereomikroskope und ausgerüstet mit einer hochwertigen Software zur Bilddokumentation und -bearbeitung erreicht dieses System fast lichtmikroskopische Ergebnisse.

*T. Serfling, Carl Zeiss MicroImaging GmbH, 37030 Göttingen

(ID:211612)