Serie CFI Plan Apocromático Lambda D

El CFI Plan Apochromat Lambda D es un objetivo para la “obtención de big data”, el “análisis digital” y la “macroobservación” que será indispensable para las futuras ciencias de la vida.

El amplio campo de visión sin distorsión ha mejorado la cantidad de luz en la periferia, lo que permite un tramado más rápido, un mosaico sin interrupciones y una observación eficiente de muestras macro. Además, es ideal para la observación multicolor desde 405 nm debido a la mejora considerable contra la aberración cromática en el rango UV.

Chiba: La corriente principal actual de la observación microscópica es capturar una muestra como una imagen digital y realizar varios análisis basados en los datos. Naturalmente, las lentes objetivo empleadas requieren funciones y rendimiento compatibles con la imagen digital. El nombre del CFI Plan Apochromat Lambda D ha heredado “λ” (Lambda) de la serie de lentes de objetivo convencionales del mismo nombre, más la letra “D” que representa las futuras soluciones de microscopios digitales de Nikon.

Sato: Los problemas más importantes para diseñar lentes objetivos que sean compatibles con la imagen digital son un campo de visión amplio, que se requiere para tomar una imagen de tamaño más amplio, una excelente corrección de la aberración cromática, que reduce efectivamente el sangrado de color causado por las diferencias en el longitudes de onda de luz y alta NA (apertura numérica), que está directamente relacionada con el brillo y la resolución de la lente. Estos factores son elementos básicos de una lente, pero para una lente de objetivo que admita imágenes digitales, se requieren especificaciones mucho más estrictas.

Chiba: Este producto está destinado a un amplio rango de usuarios en el campo de las ciencias biológicas, desde la clínica / patología y el descubrimiento de fármacos hasta los campos de investigación y desarrollo de vanguardia. En primer lugar, nuestro objetivo era mejorar el rendimiento básico consolidando las ventajas de las lentes de objetivo convencionales Lambda, Lambda S^*1 y VC^*2. Luego, trabajamos para mejorar el rendimiento para respaldar imágenes digitales. Esto permite la realización de la "obtención de big data", el "análisis digital" y la "macroobservación"; que serán indispensables para las ciencias de la vida a medida que avanzamos hacia el futuro.

Sato: Para responder a las necesidades de la imagen digital, es necesario fortalecer el campo de visión a aumentos bajos y medios mientras se realiza un tramado más rápido y de mayor resolución. Esto es esencial para obtener una imagen clara en toda la pantalla cuando se toma una imagen de muestra con una cámara digital. Al mejorar la corrección de la aberración cromática, nuestro objetivo era capturar claramente los fenómenos biológicos más complejos en la observación profunda (3D) y la observación multicolor en profundidad (4D).

*1 Lambda y Lambda S realizan la corrección de la aberración cromática desde el rango visible al rango del infrarrojo cercano.
*2 VC realiza la corrección de la aberración cromática en el área ultravioleta.

Lente de objetivo de microscopio de alto rendimiento Nikon

Plan CFI Apocromático Lambda D

Sato: Para el Lambda D, el grado de dificultad del diseño óptico aumentó debido a los diversos requisitos a cumplir, y al mismo tiempo, la precisión requerida para el diseño estructural del cilindro de la lente es mayor que antes. Por eso, comenzamos revisando los materiales y características del vidrio óptico y la disposición de combinaciones de lentes cóncavas y convexas. En ese sentido, el Lambda D es el primero de una nueva generación de lentes objetivos que avanzan más allá de los conceptos tradicionales.

Chiba: Además de superar los obstáculos técnicos, nos esforzamos por reducir los costos tanto como fuera posible al tiempo que garantizamos un desempeño de calidad y resistencia. Esta fue una tarea importante para lograr el objetivo de contribuir en todas las áreas de las ciencias biológicas.

Sato: Con respecto al campo de visión amplio, la excelente corrección de la aberración cromática y la apertura numérica alta, que se mencionaron anteriormente como objetivos de diseño importantes, logramos el campo de visión más grande de 25 empleando un material de vidrio con un índice de refracción alto para la lente. Adoptamos un vidrio de dispersión anómala (vidrio ED) para una excelente corrección de la aberración cromática. Esto compensa en gran medida la aberración cromática en la que el color se mezcla, provocada por el desplazamiento focal debido a la diferencia en color de las longitudes de onda de onda. Para una NA alta, aplicamos tecnología de reducción de bordes que hace que el borde de la lente sea lo más delgado posible. Esto aumenta efectivamente la apertura de la lente, lo que permite obtener imágenes microscópicas más brillantes y de mayor resolución.

Las tres innovaciones tecnológicas de Nikon en tecnología óptica

Chiba: Para la observación a simple vista, la resolución del centro del campo de visión es importante. Esto se debe a que los usuarios operan la platina para mover la parte de la muestra que desean ver al centro del campo de visión. Por otro lado, con la adquisici[on de imágenes digitales, después de la captura se pueden ampliar varias áreas desde el centro hasta la periferia para una observación detallada, o decenas de imágenes pueden adquirisre en mosaico para obtener una imagen general de gran tamaño de una muestra grande para la observación macro, cuantificación o análisis. Por lo tanto, se requiere una imagen más brillante que sea plana hasta la periferia del campo de visión, alcance una alta resolución y no se vea afectada por el sangrado de color. La Lambda D cumple con todas estas demandas al lograr un amplio campo de visión, una excelente corrección de la aberración cromática y una AN elevada.

Cuando le pedí al personal experimentado en el extranjero que examinara el prototipo, me alegró mucho escuchar su evaluación de que es un objetivo maravilloso, muy brillante y con alta resolución.

Sato: El problema de diseño más difícil fue mejorar el rendimiento periférico de 405 nm y, al mismo tiempo, lograr un campo de visión amplio y una AN alta. Nos consultamos mutuamente varias veces y llegamos a una solución óptima por la que es muy poco probable que ocurra cualquier excentricidad que pueda causar una desalineación en la formación de la imagen. Además, dado que Nikon desarrolla y fabrica vidrio óptico internamente, es posible incorporar las opiniones de los diseñadores desde la etapa de selección del material de vidrio que se utilizará como materia prima. Este es un elemento importante de las tecnologías de Nikon que amplía la gama de soluciones de diseño. Dependiendo del rendimiento deseado, también se requería una forma de lente que sea difícil de procesar. Sin embargo, pudimos lograr la forma óptima interactuando estrechamente con el sitio de fabricación de vidrio óptico. Con respecto a los materiales de vidrio, pudimos evaluar de inmediato la obtención y la procesabilidad, y juzgar rápidamente el potencial de usabilidad tanto para el diseño como para la fabricación.

Chiba: Recientemente, la visualización de imágenes de muestra en un monitor se ha vuelto común, especialmente entre los investigadores jóvenes. Se siente similar a la transición que ocurrió de la película a las cámaras digitales. Al utilizar este objetivo para la obtención de imágenes digitales, creo que podemos ofrecer mayores posibilidades para que los investigadores jóvenes y principiantes obtengan imágenes de alta definición más fácilmente, así como obtener beneficios para los usuarios avanzados que ya están acostumbrados a utilizar microscopios. Espero sinceramente que esto ayude a todos los usuarios a participar en el avance de su trabajo.

Sato: La lente del objetivo es el ojo de un microscopio. Su rendimiento óptico es un dispositivo importante que afecta todo, desde la observación de muestras hasta la adquisición de datos de imágenes.

Mantuvimos muchas discusiones repetidas con el personal del departamento relacionado sobre dónde las especificaciones son realmente atractivas, pasamos varios años para los preparativos cuidadosos necesarios y finalmente completamos el producto ideal.

Es por eso que nos gustaría que este producto fuera utilizado por la mayor variedad posible de usuarios. El diseño fue creado con especial atención a la observación con luz de excitación de 405 nm, que tiene una longitud de onda corta, por lo que deseo que todos los que lo utilicen experimenten la excelencia del campo de visión.