Sistema Óptico Nikon CFI60

por **ProfAntonio** Qui Jun 20, 2019 5:23 pm

Sistema óptico Nikon CFI60

Quando o microscopista típico fala sobre a Infinity Optics, eles provavelmente têm essa imagem de um sistema óptico de sonho que pode fazer qualquer coisa. Alguns dizem que o desempenho aumenta quando você usa um microscópio com um sistema óptico infinito. Então eles concluem que, se não é um sistema óptico infinito, ele não está funcionando em um nível alto.

Figura 1 - Formação de Imagem no Plano de Imagem Intermediário

Todos os fabricantes estão realmente tentando fazer isso acontecer e atender às expectativas dos usuários? É verdade que a óptica infinita melhora significativamente a flexibilidade do sistema, mas o desempenho óptico infinito é sempre superior aos sistemas ópticos finitos?

Nikon CFI60 equipe de design óptico enfrentou esta proposta de frente. Eles estudaram exaustivamente as vantagens e desvantagens dos sistemas de outros fabricantes e encontraram um equilíbrio ideal entre o desempenho óptico e a flexibilidade do sistema. Este documento ajudará você a entender por que um sistema óptico infinito, para aplicações biológicas, estabelece novos padrões de desempenho incorporando uma lente tubular com comprimento focal de 200 milímetros, um objetivo com uma distância parfocal de 60 milímetros e um tamanho de rosca objetivo de 25 milímetros .

Por que o comprimento focal da lente do tubo é de 200 milímetros?
Em um sistema óptico finito, depois que a luz de um objeto passa através da objetiva, ele é direcionado para o plano da imagem primária (geralmente chamado de plano de imagem intermediário , localizado no ponto focal da ocular) e converge para lá conforme ilustrado na Figura 1 .

Em um sistema óptico infinito, no entanto, a luz se torna um fluxo de raios paralelos após passar pela objetiva e não converge até depois de passar pela lente do tubo, como mostrado na Figura 2 . Isso não significa que uma distância infinita possa ser obtida após a luz passar pelo objetivo (até a lente do tubo). Depois de passar pela objetiva, a luz de um objeto no eixo ótico se move paralelamente a esse eixo ao longo do caminho óptico. A luz proveniente da periferia do objeto forma um fluxo de raios paralelos e avança em um ângulo diagonal em relação ao eixo óptico, conforme diagrama da Figura 3 , apresentado abaixo.

Figura 2 - Caminho da Luz Paralela de Correção Infinito

Por causa disso, há casos em que esses raios de luz não podem mais ser capturados pela lente do tubo se a localização da lente do tubo estiver muito distante do objetivo. Isso faz com que a imagem ao redor das bordas do campo de visão fique escura ou borrada, impedindo que o microscópio atue com todo o seu potencial. O termo Infinity Optics significa simplesmente que a luz se torna um fluxo de raios paralelos depois de passar pelo objetivo, não que um espaço infinito esteja disponível dentro do sistema óptico.

Se formos adotar a óptica infinita para desenvolver ainda mais o microscópio, precisaremos aumentar a distância entre as objetivas e as lentes dos tubos, além de aumentar a flexibilidade do sistema. Para aumentar essa distância, reduzimos o ângulo do fluxo de raios paralelos fora do eixo óptico. Geralmente, acredita-se que uma distância focal mais longa para a lente do tubo conseguirá isso, mas esse comprimento tem limitações.

Figura 3 - Fluxo de Luz Periférica nas Vias Ópticas Infinitas

A ampliação ( M (o) ) da objetiva em um microscópio óptico de infinito é obtida usando a fórmula:

onde a distância focal da lente do tubo ( F (t) ) e a distância focal objetiva ( F (o) ) são descritas na Figura 2 . Se a distância focal da lente do tubo for alongada, a distância até o plano da imagem (na ocular) também aumentará com a distância focal mais longa da objetiva. Naturalmente, isso aumenta o tamanho do microscópio. Com isto em mente, a conclusão alcançada foi que uma distância focal de 200 milímetros seria a mais apropriada para a lente do tubo. As distâncias focais adotadas por outros f

Para obter uma imagem do mesmo tamanho a partir de um objeto localizado longe do eixo óptico, a distância focal mais longa da lente do tubo produz um ângulo de luz menor em relação ao eixo óptico. Os raios de luz não se espalham para que a distância entre a lente do tubo e a objetiva possa ser aumentada, aumentando muito o potencial de flexibilidade do sistema, conforme ilustrado na Figura 4 abaixo.

Figura 4 - Comprimentos Focais da Lente Tubular

Este design tem certas vantagens ópticas. Como mostrado na Figura 5 , quando lentes de tubo de distâncias focais de 160 milímetros e 200 milímetros são comparadas, a lente de 200 milímetros produz um fluxo de raios de luz fora do eixo com um ângulo menor. Neste contexto, os raios de luz que passam através do anel de fase em uma fixação de contraste de fase, o prisma DIC em uma conexão Nomarski DIC, ou o espelho dicróico em uma fixação epifluorescência, produzem pequenas mudanças entre os elementos de luz paralelos ao eixo óptico e aqueles diagonal para que os acessórios trabalhem de forma mais eficiente. Esta é uma grande vantagem óptica, e também um fator primário que contribui para um melhor nível de contraste na microscopia de fluorescência epi.

Figura 5 - Fluxo de luz fora do eixo versus comprimento do tubo em sistemas de infinito

CONTINUA...

ATT.