CFI Plan Apochromat Lambda Serie D

Il CFI Plan Apochromat Lambda D è un obiettivo per l’”acquisizione di big data”, l’”analisi digitale” e l’“osservazione macro” che sarà indispensabile per il futuro delle scienze della vita.

L'ampio campo visivo senza distorsioni ha migliorato la quantità di luce alla periferia, consentendo uno screening più rapido, un tiling senza interruzioni e un’osservazione macro efficiente. Inoltre, è ideale per l'osservazione multicolore da 405 nm grazie al significativo miglioramento dell'aberrazione cromatica nella gamma UV.

Chiba: L'attuale corrente principale dell'osservazione al microscopio consiste nell'acquisizione di un campione come immagine digitale ed eseguire varie analisi basate sui dati. Naturalmente, per gli obiettivi impiegati sono necessarie funzioni e prestazioni compatibili con l'imaging digitale. Il nome del CFI Plan Apochromat Lambda D ha ereditato “λ” (Lambda) dall'omonima serie di obiettivi convenzionali, più la lettera “D”; che rappresenta le future soluzioni di microscopi digitali di Nikon.

Sato: le problematiche più importanti nella progettazione di obiettivi compatibili con l'imaging digitale sono un ampio campo visivo, necessario per acquisire un'immagine di dimensioni maggiori, un'eccellente correzione dell'aberrazione cromatica, che riduce efficacemente l'effetto bleeding del colore causato dalle differenze di lunghezze d'onda della luce, e un’alta NA (apertura numerica), che è direttamente correlata alla luminosità e alla risoluzione dell'obiettivo. Questi fattori sono elementi di base di un obiettivo, ma per un obiettivo che supporta l'imaging digitale sono necessarie specifiche molto più rigorose.

Chiba: questo prodotto è destinato a un'ampia gamma di utenti nel campo delle scienze della vita, dalla clinica/patologia e il drug discovery ai campi di ricerca e sviluppo all'avanguardia. In primo luogo, abbiamo puntato a migliorare le prestazioni di base consolidando i vantaggi degli obiettivi convenzionali Lambda, Lambda S^*1 e VC^*2. Dopodiché, abbiamo lavorato per migliorare le prestazioni per supportare l'imaging digitale. Ciò consente la realizzazione di “acquisizione di big data”, “analisi digitale” e “osservazione macro” che saranno indispensabili per le scienze della vita mentre avanziamo nel futuro.

Sato: per rispondere alle esigenze dell'imaging digitale, è necessario rafforzare il campo visivo a bassi e medi ingrandimenti realizzando uno screening più rapido e ad alta risoluzione. Questo è essenziale per ottenere un'immagine nitida su tutto lo schermo quando si acquisisce un'immagine campione con una fotocamera digitale. Migliorando la correzione dell'aberrazione cromatica, abbiamo mirato a catturare chiaramente fenomeni di vita più complessi nell'osservazione profonda (3D) e nella profondità ＋ osservazione multicolore (4D).

*1 Lambda e Lambda S realizzano la correzione dell'aberrazione cromatica dal campo del visibile al campo del vicino infrarosso.
*2 VC realizza la correzione dell'aberrazione cromatica nell'area ultravioletta.

Obiettivo per microscopio ad alte prestazioni Nikon

CFI Plan Apochromat Lambda D

Sato: Per la Lambda D, il grado di difficoltà del design ottico è aumentato a causa dei diversi requisiti da soddisfare e, allo stesso tempo, la precisione richiesta per la progettazione strutturale del barilotto dell'obiettivo è maggiore rispetto al passato. Quindi, abbiamo iniziato esaminando i materiali e le caratteristiche del vetro ottico e la disposizione delle combinazioni di lenti concave e convesse. In questo senso, la Lambda D è la prima di una nuova generazione di obiettivi che vanno oltre i concetti tradizionali.

Chiba: Oltre a superare gli ostacoli tecnici, ci siamo sforzati di ridurre il più possibile i costi garantendo la qualità delle prestazioni e la solidità. Questo è stato un compito importante per raggiungere l'obiettivo di contribuire a tutte le aree delle scienze della vita.

Sato: Per quanto riguarda l'ampio campo visivo, l'eccellente correzione dell'aberrazione cromatica e l’alta NA, menzionati in precedenza come importanti obiettivi di progettazione, abbiamo realizzato il campo visivo più ampio di 25 impiegando un materiale di vetro con un alto indice di rifrazione per l'obiettivo. Abbiamo adottato un vetro a dispersione anomala (vetro ED) per un'eccellente correzione dell'aberrazione cromatica. Ciò compensa notevolmente l'aberrazione cromatica in cui il colore sanguina, causato dallo spostamento focale dovuto alla differenza di lunghezza d'onda dei colori. Per un NA elevato, abbiamo applicato la tecnologia di sfoltimento dei bordi che rende il bordo dell'obiettivo il più sottile possibile. Ciò aumenta efficacemente l'apertura dell'obiettivo, consentendo di ottenere immagini al microscopio più luminose e ad alta risoluzione.

Le tre innovazioni tecnologiche di Nikon nella tecnologia ottica

Chiba: Per l'osservazione ad occhio nudo, la risoluzione del centro del campo visivo è importante. Questo perché gli utenti utilizzano il tavolino per spostare la parte del campione che desiderano visualizzare al centro del campo visivo. D'altra parte, con l'imaging digitale, dopo l'acquisizione dell'immagine, varie aree dal centro alla periferia possono essere ingrandite per un'osservazione dettagliata, oppure decine di immagini possono essere affiancate per un'immagine complessiva di grandi dimensioni di un grande campione per l'osservazione macro, quantificazione o analisi. Pertanto, è necessaria un'immagine più luminosa che sia piana fino alla periferia del campo visivo, che raggiunga un'alta risoluzione e non sia influenzata dall'effetto bleeding del colore. Lambda D soddisfa efficacemente tutte queste esigenze ottenendo un ampio campo visivo, un'eccellente correzione dell'aberrazione cromatica e un'elevata NA.

Quando ho chiesto a personale esperto all'estero di dare un'occhiata al prototipo, sono stato molto felice di sentire che secondo la loro valutazione che si tratta di un obiettivo meraviglioso, molto luminoso e ad alta risoluzione.

Sato: Il problema di progettazione più difficile è stato quello di migliorare le prestazioni periferiche del 405 nm, ottenendo allo stesso tempo sia un ampio campo visivo che un NA elevato. Ci siamo consultati più volte e abbiamo raggiunto una soluzione ottimale per cui è altamente improbabile che si verifichino stranezze che potrebbero causare problemi di allineamento nella formazione dell'immagine. Inoltre, poiché Nikon sviluppa e produce internamente il vetro ottico, è possibile incorporare le opinioni dei designer dalla fase di selezione del materiale di vetro da utilizzare come materia prima. Questo è un elemento importante delle tecnologie Nikon che amplia la gamma di soluzioni di design. A seconda delle prestazioni desiderate, era necessaria anche una forma della lente difficile da elaborare. Tuttavia, siamo stati in grado di ottenere la forma ottimale interagendo a stretto contatto con il sito di produzione del vetro ottico. Per quanto riguarda i materiali in vetro, abbiamo potuto valutare immediatamente gli aspetti degli acquisti e la lavorabilità, e giudicare rapidamente il potenziale di usabilità sia per il design che per la produzione.

Chiba: Recentemente, è diventato d’uso comune controllare le immagini campione su un monitor, soprattutto per i giovani ricercatori. È simile al passaggio che è avvenuto dalla pellicola alle fotocamere digitali. Utilizzando questo obiettivo per l'imaging digitale, ritengo che possiamo offrire maggiori possibilità a giovani ricercatori e principianti di ottenere più facilmente immagini ad alta definizione, oltre ad offrire vantaggi per utenti avanzati che sono già abituati a utilizzare i microscopi. Spero sinceramente che questo aiuterà tutti gli utenti ad impegnarsi nel progresso del loro lavoro.

Sato: La lente dell'obiettivo è l'occhio di un microscopio. Le sue prestazioni ottica è un dispositivo importante che influisce su tutto, dall'osservazione del campione all'acquisizione dei dati dell'immagine.

Abbiamo avuto molte discussioni con il personale del dipartimento su dove le specifiche fossero davvero interessanti, abbiamo trascorso diversi anni per le necessarie e accurate preparazioni, quindi alla fine abbiamo completato il prodotto ideale.

Ecco perché vorremmo che questo prodotto venisse impiegato dalla più ampia gamma possibile di utenti. Il design è stato creato con particolare attenzione all'osservazione con luce di eccitazione di 405 nm, che ha una lunghezza d'onda corta, quindi auguro a tutti coloro che la utilizzano di sperimentare l'eccellenza del campo visivo.