Die richtige Objektiv-Okular Kombination

Um ein gutes mikroskopisches Bild zu erhalten, ist es wichtig, dass Objektiv und Okular übereinstimmen. In der Regel sorgen Mikroskophersteller dafür und dass eine Objektiv-Okular Kombination desselben Herstellers optimal ist. Dies ist normalerweise der Fall, aber nicht immer. Ich sehe regelmäßig, dass bestimmte optische Kombinationen verschiedener Marken ein besseres Ergebnis liefern als Kombinationen derselben Marke.

Das Objektiv und Okular gut harmonieren ist am wichtigsten, wenn Bilder aufgenommen werden sollen, da dort die optische Fehler gut erkennbar sind. Die folgenden Tests zielen hauptsächlich auf die Verwendung von Okularen für die Fotografie ab.

Die Qualität einer optischen Kombination kann am besten mit einem Diatomeenpräparat oder mit einem Objektmikrometer beurteilt werden. Diesem Zweck kann aber auch eine gefarbte Pflanzenschnitt oder ein Präparat von frisches Material einer Pflanze dienen. Mit den Objektivvergrößerungen 2.5x - 10x halte ich weißen Sand für ein gutes Material zum Testen der chromatische Aberration.

Für die Aufnamen wurde ein Kameraobjektiv verwendet, das als Relaisoptik zwischen Okular und Sensor fungiert. Als Kamera habe ich einen Olympus PEN E-PL1 mit einem Sigma 30 mm Objektiv oder einem Olympus 17 mm Pancake Objektiv verwendet. Mit dem Pancake Objektiv ist es möglich, das gesamte Gesichtsfeld zu fotografieren und so optische Aberrationen bis zum Rand des Sehfelds richtig zu erfassen.

Kompensierende Okulare

Das Bild der meisten Objektive mit einer mechanischen Tubuslänge von 160 oder 170 mm (sogenannte ‘endlich’ Optik) wurde nicht korrigiert und enthält immer noch Restfehler, die durch die entsprechenden Okulare so gut wie möglich entfernt werden können. Bei Zeiss wurde dazu ein entgegengesetzter Fehler in die Okulare eingebaut. Diese Okulare werden als Kompensationsokulare bezeichnet und beseitigen die Restfehler des Objektivs. Mit zunehmender Objektivvergrößerung treten mehr optische Fehler in dem von das Objektiv allein erzeugten Bild auf. Diese Fehler werden durch kompensierende Okulare stark reduziert. Kompensierende Okulare sind normalerweise mit C oder K gekennzeichnet. Beispielsweise steht auf die Okulare von Zeiss ein K (Carl Zeiss Jena und Zeiss-Winkel), PK (Carl Zeiss Jena) oder C, CPL, Kpl, KF (Carl Zeiss Oberkochen). Objektive mit geringer Vergrößerung (4x -10x) erfordern im Allgemeinen weniger Korrektur als Objektive mit höherer Vergrößerung. Alle besser korrigierten Objektive wie die Planachromaten, Fluorit Objektive und Apochromaten erfordern eine Kompensation und funktionieren im Allgemeinen am besten mit einem Kompensationsokular desselben Herstellers. Die meisten gewöhnlichen Achromaten in der Klasse mit geringer Vergrößerung (2.5x - 10x) werden jedoch durch Kompensation von Okularen überkorrigiert, was zu einem Bild mit deutlicher chromatischer Aberration führt.

Ein gutes Beispiel für eine suboptimale Kombination von Objektiv und Okular desselben Herstellers ist der Achromat 3.2/0.07 von Carl Zeiss/Zeiss. Carl Zeiss Oberkochen stellte nur kompensierende Okulare her (siehe oben), und diese Okulare funktionieren mit allen in Oberkochen hergestellten Zeiss Objektiven (einschließlich der 10/0.22 Achromaten) mit Ausnahme des Achromaten 3.2/0.07 einwandfrei. Manche Mikroskopiker nennen das 3.2/0.07 Objektiv ‘Flashenboden’, was ganz klar anzeigt, dass das Bild nicht großartig ist. Wenn dieses Objektiv jedoch mit einem nicht kompensierenden oder weniger kompensierenden Okular kombiniert wird, wird das Bild stark verbessert, wie die folgenden Experimente zeigen.

Sandkörner, fotografiert mit ein Carl Zeiss 3.2/0.07 Achromat. Links wurde ein Carl Zeiss C10x Okular verwendet, rechts ein Olympus 10x Okular. Das Olympus Okular kompensiert kaum und ergibt hier ein weit besseres Bild. Mit die Verwendung von das C10x Okular enstehen starke blaue Farbsäume. Das Olympus Okular ergibt überigens ein optimales Bild mit die Olympus 4/0.10 und 10/0.25 Achromaten.

Pflanzenschnitt, fotografiert mit das Carl Zeiss 3.2/0.07 Objektiv und mit Okularen von Olympus, Euromex und Carl Zeiss (CZ). Bei den CZ Okularen ist eine starke chromatische Aberration sichtbar, insbesondere zum Rand des Schnittes.

Zeiss-Winkel

Ein weiteres Beispiel, bei dem Okulare eines anderen Herstellers bessere Ergebnisse erzielen können, sind die Objektive von Zeiss-Winkel. Der Zeiss-Winkel 10/0.25 Achromat benötigt ebenso wie das oben beschriebene Carl Zeiss Objektiv kaum eine Kompensation. Dieses Objektiv eignet sich auch am besten für ein nicht kompensierendes Okular, in diesem Fall ein Huygens Okular von Euromex.

Epidermis eines Blattes von Yucca filamentosa, fotografiert mit einem Zeiss-Winkel 10/0.25 Objektiv. A: Euromex 10x Okular. B: Zeiss-Winkel 8x Okular. Auf dem unteren Foto ist an den Rändern viel mehr Unschärfe sichtbar als auf dem oberen Bild.

Objektmikrometer fotografiert mit einem Zeiss-Winkel 10/0.25: A: unbenanntes 10x Okular. B: Zeiss-Winkel 10x Okular. Mit einem namenlosen Okular zeigt dieser alte Achromat die gesamte Mikrometerskala scharf!

Zeiss-Winkel 40/0.65 Achromaten liefern bessere Bilder mit Olympus P- oder WF-Okulare als mit Zeiss-Winkel Okulare. Der folgende Test wurde mit ein Zeiss-Winkel 40/0.65 Achromat durchgeführt. Zeiss-Winkel hatte sowohl kompensierende Okulare (K) als auch Okulare, die weniger korrigieren. Auf diesem letzten steht, außer der Vergrößerung, nichts geschrieben. Für der nächste Test habe ich ein Objektmikrometer verwendet. Wie bei den vorherigen Tests habe ich eine Olympus PEN E-PL1 Kamera mit einem Sigma 30 mm Linse verwendet.

Objektmikrometer, fotografiert mit Zeiss-Winkel 40/0.65. Okularen, von oben nach unten: Olympus P10x, Zeiss-Winkel 10x und Zeiss-Winkel K8x. Auch hier ist die chromatische Aberration bei Verwendung von Zeiss-Winkel Okularen an den Rändern deutlich sichtbar.

Auch die noch älteren Zeiss-Winkel Achromaten mit 39 mm Abgleichlänge harmonieren gut mit Okularen anderen Hersteller. Sowohl das 42/0.65 als auch das 42/0.85 Objektiv ergeben in Kombination mit einem Olympus P10x Okular nur minimale Artefakte. Und das 10/0.25 Objektiv harmoniert perfekt mit ein Euromex 10x Huygens Okular.

Zeiss-Winkel Achromat 42/0.85 ergibt in Kombination mit einem Olympus P10x Okular wenig chromatische Aberration.

Objektmikrometer fotografiert mit ein Zeiss-Winkel 10/0.25 Objektiv, 39 mm Abgleichlänge. Als Okular wurde ein Euromex 10x Huygens Okulair verwendet. Keine bemerkenswertige chromatische Aberration is sichtbar. Der Objektmikrometer wird von der Mitte bis zum Rand des Sehfelds scharf abgebildet.

Kompensierende Okulare von Carl Zeiss Oberkochen

In den folgenden Tests wurden C10x, CPL W 10x, KF 10x und Kpl 10x W Okulare verglichen. Die C Okulare haben die geringste Korrektur und die Kpl Okulare kompensieren am meisten. Es ist am besten Kpl-Okulare für alle Planachromaten, Neofluare und Apochromaten zu verwenden. Am enttäuschendsten sind meiner Meinung nach die CPL Okulare. Diese Okulare zeigen eine deutliche kissenförmige Verzeichnung. Kein Wunder das CPL Okulare manchmal ‘Cheap Plastic Lenses’ genannt wurde ......

Objektmikrometer, fotografiert mit ein Carl Zeiss Plan 25/0.45 Objektiv und ein CPL W 10x Okular. Die Maßstreifen sind an den Rändern durch die kissenförmige Verzeichnung deutlich gekrümmt.

Objektmikrometer fotografiert mit ein Zeiss F40/0.65 Objektiv. Links Cpl W10x Okular, rechts Wild 6x Foto-Okular. Die kissenförmige Verzeichnung mit das Cpl W10x ist hier noch deutlicher zu sehen während ein Okular von einem anderen Hersteller der Objektmikrometer perfekt abbildet.

Der Effekt, den eine kissenförmige Verzeichnung auf das Bild haben kann, wird mit ein Präparat von Arachnoidiscus deutlich. Die nächste Bilder zeigen das gesamte Gesichtsfeld, wobei das mittlere Exemplar von Arachnoidiscus zum Rand verschoben wird. Aufgrund der kissenförmige Verzeichnung des CPL W 10x Okulars ist die Diatomeen oval deformiert.

Die mittlere Arachnoidiscus (A) wird zum Rand (B) verschoben, wodurch die Diatomee oval deformiert wird. Im linken Bild ist die Verzerrung auch in den peripheren Exemplaren sichtbar. Carl Zeiss Plan 25/0.45 und CPL W 10x.

Ausschnitt von das vorherige Bild. A: Arachnoidiscus in der Mitte. B: das gleiche Exemplar, aber jetzt an den Rand verschoben. Zusätzlich zur ovalen Verzerrung ist am Rand chromatische Aberration sichtbar.

Ich habe Erfahrung mit viele Okularen von anderen Hersteller aber selten habe ich Okulare gesehen die das Bild so stark deformieren wie die Cpl Okularen.

In den folgenden Tests wurde ein Objektmikrometer mit den anderen Okularen fotografiert. Sogar die Bildqualität des C10x Okulars ist besser als bei CPL W 10x.

Objektmikrometer, fotografiert mit Carl Zeiss Plan 25/0.45 und C10x Okular. Sehr geringe kissenförmige Verzeichnung an den Rändern.

Objektmikrometer, fotografiert mit Carl Zeiss Plan 25/0.45 und KF 10x Okular. Keine kissenförmige Verzeichnung, aber etwas slechtere Plankorrektur als bei Kpl 10x W Okular.

Objektmikrometer, fotografiert mit Carl Zeiss Plan 25/0.45 und Kpl 10xW Okular. Beste Korrektur; keine kissenförmige Verzeichnung und optimale Plankorrektur.

Ausschnitte aus den vorherigen Bildern zeigen das Objektmikrometer ganz links im Gesichtsfeld. Nur das Kpl 10x W Okular liefert ein Bild ohne Artefakte über das gesamte Gesichtsfeld.

Okulare für Olympus 37 mm Objektive

Olympus Mikroskope mit 37 mm Objektiven wurden mit verschiedenen Okulartypen ausgestattet. Hufeisenstative wurden häufig mit 2 oder 3 Okularen wie einem 5x, 10x und einem P10x Okular geliefert. Zusätzlich zu diesen standard Okularvergrößerungen gab es 7x, P7x, 15x und P15x Okulare. Binokularmikroskope wurden meistens mit Weitwinkelokularen (WF) ausgestattet. Die P- und WF-Okulare weisen den höchsten Korrekturgrad auf und eignen sich für besser korrigierte Objektive, Planachromaten und Achromaten ab 40/0.65 und höher. Für die niedrigen Achromaten gab es Huygens Okulare 5x, 7x und 10x. Wenn auf einem Okular ein P steht geschrieben, bedeutet dies im Allgemeinen eine bessere Korrektur. Bei Olympus wurde dies als ‘Foto-Okular’ (Photo) angezeigt.

Objektmikrometer, fotografiert mit einem Olympus 10/0.25-Objektiv. A: Olympus 10x Okular. B: Olympus P10x Okular mit chromatische Aberration an den Rändern durch zu starke Kompensation.

Objektmikrometer, fotografiert mit einem Olympus Plan 20/0.40. A: Olympus 7x Okular. B: Olympus P7x Okular. Deutliche chromatische Aberration an den Rändern mit dem 7x Okular. Dieses Objektiv benötigt die zusätzliche Kompensation eines Olympus P oder WF Okulars.

Objektmikrometer, fotografiert mit einem Olympus Plan 40/0.65 und drei verschiedenen Olympus Okularen. Mit ein Olympus 10x Okular (A) sind an den Rändern chromatische Aberration und leichte kissenförmige Verzeichnung sichtbar. Eine bessere Korrektur wird mit einem Olympus P10x (B) oder Olympus WF10x (C) Okular erreicht. P10x und WF10x Okulare haben eine ähnliche Korrektur, aber das Gesichtsfeld ist bei WF10x erheblich größer.

Schließlich eine Kombination verschiedener Hersteller: ein Olympus Plan 40/0.65 mit einem Okular ohne Markenzeichen, auf dem nur 8xP steht. Es stellt sich heraus, dass Objektiv und Okular perfekt harmonieren.

Die Kombination Olympus Plan 40/0.65 und ein 8xP Okular ohne Markenzeichen zeigt keine signifikanten Aberrationen.

Fazit

Kombinationen von Objektive und Okulare desselben Herstellers müssen nicht immer das beste Ergebnis liefern. Besonders bei älteren Achromaten lohnt es sich, selbst ein bisschen zu experimentieren. Um das Beste aus Achromaten herauszuholen, sind verschiedene Okulare erforderlich, die mehr oder weniger korrigieren und bei denen die niedrigen Objektivvergrößerungen nur eine geringe oder keine Korrektur erfordern. Die richtige Objektiv-Okular Kombination lässt sich am besten experimentell und durch kritische Beurteilung des mikroskopischen Bildes mit geeigneten Präparate bestimmen.