As objetivas de última geração ajudam a criar resultados de imagem quantitativos e qualitativos confiáveis.

Os pesquisadores usam microscópios como ferramentas essenciais para o avanço de sua ciência, e as lentes objetivas são componentes cruciais desses sistemas. Muitos aplicativos se beneficiam de imagens de alta qualidade com um grande campo de visão. A lente objetiva é o bloco de construção fundamental de qualquer sistema de imagem. O propósito final de uma lente objetiva e um microscópio óptico é fornecer uma ampliação útil que permita que espécimes minúsculos sejam observados em grande detalhe, expondo assim um mundo oculto de objetos invisíveis que de outra forma permaneceriam invisíveis. As objetivas do microscópio são talvez os componentes mais importantes de um microscópio óptico porque são responsáveis ​​pela formação primária da imagem e desempenham um papel central na determinação da qualidade das imagens que o microscópio é capaz de produzir. As objetivas também são fundamentais para determinar a ampliação de um espécime específico e a resolução sob a qual os detalhes finos do espécime podem ser observados no microscópio. É o componente mais difícil de um microscópio óptico de projetar e montar, e é o primeiro componente que a luz encontra ao passar da amostra para o plano da imagem. Os objetivos derivam seu nome do fato de serem, por proximidade, o componente mais próximo do objeto (espécime) que está sendo fotografado.

PROBLEMAS COMUNS CAUSADOS ​​POR LENTES OBJETIVAS

Erros de lente na microscopia óptica moderna são um problema infeliz causado por artefatos decorrentes da interação da luz com as lentes de vidro. usado para obter a equação da lente gaussiana; e aberrações cromáticas, que surgem de variações nos índices de refração da ampla faixa de frequências encontradas na luz visível. A luz azul é refratada na maior extensão seguida pela luz verde e vermelha, um fenômeno comumente referido como dispersão.

Outro artefato resultante do uso de lentes com superfícies curvas é a curvatura do campo. Dois pontos na amostra, um no centro e outro na borda, não serão focados no mesmo plano, resultando em um foco nítido no centro ou nas bordas.

CARACTERÍSTICAS DE DESIGN DA OBJETIVA QUE DEFINEM O LIMITE DE RESOLUÇÃO FINAL DO MICROSCÓPIO

Três características críticas de projeto da objetiva definem o limite final de resolução do microscópio. O comprimento de onda de iluminação λ, a abertura angular θ e o índice de refração do meio de imagem n. O olho humano responde à região do comprimento de onda entre 400 e 700 nanômetros, que representa o espectro de luz visível que é utilizado para a maioria das observações do microscópio. Este é o primeiro componente crucial que determina a resolução. Outro componente é o índice de refração do meio de imagem. As objetivas são projetadas para imagens de amostras com ar ou um meio de índice de refração mais alto entre a lente frontal e a amostra. O campo de visão é muitas vezes bastante limitado, e o elemento da lente frontal da objetiva é colocado próximo à amostra com a qual deve estar em contato óptico. Um ganho na resolução por um fator de aproximadamente 1,5 é obtido quando o óleo de imersão é substituído pelo ar como meio de imagem.

O último, mas talvez mais importante fator na determinação da resolução de uma objetiva é a abertura angular, que tem um limite superior prático de cerca de 72 graus (com um valor de seno de 0,95). Quando combinado com o índice de refração, o produto é a abertura numérica.

UMA NOVA TECNOLOGIA DE FABRICAÇÃO OBJETIVA

Uma nova tecnologia proprietária de polimento de lentes permitiu que os fabricantes de lentes desenvolvessem lentes convexas com bordas ultrafinas, bem como lentes côncavas ultrafinas. A forma da lente captura a luz em um ângulo mais amplo do que as lentes convencionais. Por serem tão finas, mais lentes podem ser embaladas em cada caixa da objetiva, o que aumenta o NA, o nivelamento da imagem e a faixa de correção cromática.

A tecnologia convencional de fabricação de lentes objetivas uma vez forçou uma troca entre abertura numérica, nivelamento da imagem e correção cromática, tornando difícil melhorar as três em uma objetiva. No passado, os engenheiros se concentravam em criar objetivos excepcionais em uma das três áreas para que os usuários pudessem escolher o objetivo que melhor se adequava à sua aplicação. Essas objetivas foram projetadas para adquirir imagens de alta resolução em uma área relativamente estreita (FOV menor), o que pode apresentar problemas ao usar software de análise de imagem, pois os algoritmos de processamento normalmente assumem que as imagens não têm aberração óptica ou escurecimento periférico. É difícil obter dados de processamento confiáveis ​​e precisos, a menos que as objetivas forneçam imagens de alta resolução e alta qualidade em um grande FOV.

Para ver como as melhorias no nivelamento, correção cromática e abertura numérica afetam a qualidade da imagem, podemos ver alguns exemplos.

MELHOR NIVELAMENTO DA IMAGEM MELHORA A IMAGEM DO SLIDE INTEIRO


Comparação de imagens de campo claro entre a objetiva convencional de 20X (acima) e a objetiva X Line 20X (abaixo).


A nova tecnologia de fabricação de objetivas melhorou o nivelamento da imagem em comparação com as objetivas convencionais, o que é benéfico para aplicações de imagem de slides inteiros. Por exemplo, uma objetiva Olympus X Line, a UPLXAPO20X, tem uma abertura numérica de 0,80 que melhorou significativamente a planicidade da imagem em todo o FOV e melhorou a resolução quando comparada a uma objetiva convencional. Essas melhorias produzem melhor qualidade de imagem em cada imagem, bem como aquisição mais eficiente de imagens lado a lado.

UPLSAPO20X convencional (NA 0,75)

 

Linha X UPLXAPO20x (NA 0,80)

A abertura numérica determina a resolução da imagem e o brilho. Melhorias na fabricação de lentes levaram a aumentos no NA, que se correlaciona com menos fótons necessários para iluminar a amostra, reduzindo a fototoxicidade e o fotobranqueamento durante a observação de fluorescência. As imagens são consistentemente brilhantes em todo o FOV, o que leva a uma análise mais precisa.

IMAGENS DE FLUORESCÊNCIA MULTICOLORIDAS CONFIÁVEIS ​​COM ALTA NA

A nova tecnologia de fabricação de objetivas usada nas objetivas Olympus X Line melhorou a correção cromática na faixa de 400–1000 nm, fornecendo dados precisos de observação de fluorescência multicolorida. Com ampla correção cromática, todos os sinais de diferentes cores são colocalizados.

RESUMO

Os fabricantes estão na vanguarda do design de objetivas de alta qualidade usando técnicas inovadoras e tecnologia digital para melhorar a abertura numérica, o nivelamento da imagem e a correção cromática. As objetivas de próxima geração ajudam a criar resultados de imagem quantitativos e qualitativos confiáveis.