Série CFI Plan Apochromat Lambda D

A série CFI Plan Apochromat Lambda D é uma série de lentes objetivas para “aquisição de big data (grandes dados)”, “análise digital” e “observação macro”, requisitos que serão indispensáveis no futuro no campo das ciências da vida.

O amplo campo de visão sem distorção melhorou a quantidade de luz na periferia, permitindo uma triagem mais rápida, geração de imagens sem emendas e observação eficiente de amostras macro. Além disso, essas lentes são ideais para observação multicolorida a partir de 405 nm, devido à melhora significativa na correcão de aberração cromática na faixa UV.

Chiba: O objetivo final da observação ao microscópio é capturar uma amostra em forma de uma imagem digital e realizar várias análises com base nos dados obtidos. Assim, torna-se necessário que as lentes objetivas apresentem funções e desempenho compatíveis com a imagem digital. O nome da CFI Plan Apochromat Lambda D herdou o “λ” (Lambda) da série de lentes objetivas convencionais de mesmo nome, além da letra “D”, que representa os futuros avanços em microscópia digital da Nikon.

Sato: As questões mais importantes para projetar lentes objetivas compatíveis com a imagem digital são: um amplo campo de visão – necessário para obter uma imagem de maior tamanho –, excelente correção de aberração cromática – que reduz efetivamente o deslocamento de cores causado por diferenças no comprimentos de onda da luz –, e alta NA (abertura numérica) – que está diretamente relacionada ao brilho e resolução da lente. Esses fatores são os elementos básicos de uma lente, entretanto, para uma lente objetiva que suporte imagens digitais, são necessárias especificações muito mais rigorosas.

Chiba: Este produto destina-se a uma ampla variedade de usuários no campo das ciências da vida, desde a clínica/patologia e descoberta de medicamentos até pesquisas de ponta e áreas de desenvolvimento. Em primeiro lugar, visamos melhorar o desempenho básico, consolidando as vantagens das lentes objetivas convencionais Lambda, Lambda S^*1 e VC^*2. Em seguida, trabalhamos para oferecer suporte à imagem digital. Isso torna possível a “aquisição de big data”, “análise digital” e “observação macro”, que serão indispensáveis para as ciências da vida à medida que avançamos para o futuro.

Sato: Para responder às necessidades da imagem digital, é necessário melhorar o campo de visão em ampliações baixas e médias e, ao mesmo tempo, aperfeiçoar a triagem, tornando-a mais rápida e de alta resolução. Isso é essencial para se alcançar nitidez em toda a tela quando uma imagem é adquirida por meio de uma câmera digital. Ao melhorar a correção de aberrações cromáticas, pretendemos capturar com clareza fenômenos da vida mais complexos em observações profundas (3D) e observações profundas multicoloridas (4D).

*1 Lambda e Lambda S realizam a correção de aberração cromática da faixa visível até a faixa do infravermelho-próximo.
*2 VC realiza correção da aberração cromática na área do ultravioleta.

Nikon high-performance microscope objective lens

CFI Plan Apochromat Lambda D

Sato: Para a Lambda D, devido aos diversos requisitos a serem atendidos, o grau de dificuldade do design óptico aumentou, ao mesmo tempo em que a precisão necessária para o design da estrutural do barril da lente demandou maior rigor do que anteriormente. Portanto, começamos revisando os materiais, as características do vidro óptico e o arranjo das combinações de lentes côncavas e convexas. Nesse sentido, a Lambda D é a primeira de uma nova geração de lentes objetivas que vão além dos conceitos tradicionais.

Chiba: Além de superar obstáculos técnicos, nos esforçamos para reduzir os custos o máximo possível, garantindo qualidade no desempenho e na resistência. Esta foi uma tarefa importante para atingir o objetivo de contribuir em todas as áreas das ciências da vida.

Sato: Os objetivos que foram mencionados anteriormente como sendo importantes para realização do projeto – amplo campo de visão, excelente correção de aberração cromática e alta NA – foram alcançados empregando na composição da lente um vidro com propriedades específicas. Este material possui alto índice de refração, o que permitiu um maior campo de visão de 25 mm, e dispersão anômala (vidro ED), para uma excelente correção de aberrações cromáticas. Assim, a aberração cromática, causada pelo deslocamento focal devido à diferença nos comprimentos de onda das cores, o que resultaria em cores desfocadas, foi compensada. Para atingir uma NA alta, aplicamos a tecnologia de afinamento de bordas, que torna a borda da lente a mais fina possível. Isso aumenta efetivamente a abertura da lente, possibilitando a obtenção de imagens microscópicas mais brilhantes e de alta resolução.

As três inovações tecnológicas da Nikon em tecnologia óptica

Chiba: Para observação a olho nu, a resolução no centro do campo de visão é importante. Isso ocorre porque os usuários operam a platina movendo a parte da amostra que desejam visualizar para o centro do campo de visão. Por outro lado, com a imagem digital, após a aquisição da imagem, várias áreas do centro até a periferia podem ser ampliadas, para observação detalhada, ou dezenas de imagens podem ser montadas lado a lado, para formar uma imagem geral de uma grande amostra em maior tamanho, permitindo observação macro, quantificação ou análise. Portanto, é necessário adquirir uma imagem mais brilhante, que seja plana até a periferia do campo de visão, que apresente alta resolução e que não seja afetada pelo deslocamento de cores. A série Lambda D atende efetivamente a todas essas demandas, alcançando um amplo campo de visão, excelente correção de aberrações cromáticas e alta NA.

Quando pedi a uma equipe experiente no exterior para olhar o protótipo, fiquei muito feliz em ouvir a avaliação de que é uma lente objetiva maravilhosa, que é muito brilhante e de alta resolução.

Sato: A questão mais difícil do projeto foi melhorar o desempenho periférico em 405 nm, alcançando, ao mesmo tempo, um amplo campo de visão e alta NA. Consultamos uns aos outros várias vezes e chegamos a uma solução ideal, em que seria altamente improvável de ocorrer qualquer excentricidade que pudesse causar desalinhamento na formação da imagem. Além disso, como a Nikon desenvolve e fabrica internamente o vidro óptico, é possível incorporar as opiniões dos designers, desde a fase de seleção do material a ser empregado como matéria-prima do vidro. Esse é um elemento importante das tecnologias da Nikon, que expande a diversidade de soluções de design. Para alcançar o desempenho desejado, foi também necessário um formato de lente difícil de processar. No entanto, por meio de uma interação próxima com o local de fabricação do vidro óptico, conseguimos obter a forma ideal. Em relação aos materiais do vidro, fomos capazes de avaliar imediatamente a aquisição e a processabilidade e julgar rapidamente o potencial de usabilidade para design e fabricação.

Chiba: Recentemente, verificar imagens das amostras em um monitor tornou-se comum, especialmente para jovens pesquisadores, uma situação semelhante à transição que ocorreu do filme para as câmeras digitais. Ao utilizar essa lente objetiva para imagens digitais, sinto que podemos oferecer maiores possibilidades para que jovens pesquisadores e iniciantes consigam obter imagens de alta definição com mais facilidade, além de oferecer também benefícios para usuários avançados que já estão acostumados a empregar microscópios. Espero sinceramente que essa tecnologia ajude todos os usuários a avançar em seus trabalhos.

Sato: A lente objetiva é o olho de um microscópio. Seu desempenho óptico é um dispositivo importante que afeta tudo, desde a observação de amostras até a aquisição de dados de imagens.

Mantivemos muitas discussões repetidas com a equipe do departamento relacionado sobre onde as especificações são realmente atraentes, gastamos vários anos preparando os cuidados necessários e, finalmente, concluímos o produto ideal.

É por isso que gostaríamos que esse produto fosse empregado pelo maior número possível de usuários. O projeto foi criado com atenção especial à observação da luz de excitação em 405 nm, que possui curto comprimento de onda. Assim, desejo que todos os usuários experimentem a excelência do campo de visão.