Was unterscheidet ein Stereomikroskop von einem Compound Mikroskop?

Was unterscheidet ein Stereomikroskop von einem Compound Mikroskop?

Ein Stereomikroskop verfügt immer über zwei getrennte Strahlengänge, die in einer Neigung von ca. 15 Grad zueinander stehen. Durch diese Neigung und die leicht schräge Betrachtung der Probe wird ein geringfügig unterschiedliches Bild erzeugt, was, wie beim menschlichen Auge, dazu führt, dass ein räumliches (stereo) Bild, oder auch 3D Bild, entsteht. Stereomikroskope ermöglichen also ein räumliches Sehen.

Dies ist auch einer der großen Unterschiede zu „normalen“ Mikroskopen. Denn ein Compound Mikroskop, oder auch zusammengesetztes Mikroskop, betrachtet die Probe senkrecht von oben und erzeugt nur ein flaches Bild ohne Tiefeneindruck.

Weitere wichtige Unterschiede zwischen den Mikroskoptypen Compound und Stereo liegen z.B. im Vergrößerungsbereich. Das „klassische“ Durchlichtmikroskop bietet eine Vergrößerung bis 1000x, während Stereomikroskope Vergrößerungen bei gängigen Modellen bis zu 80x, im High-End Bereich bis zu 300x, bieten.

Hand in Hand geht an dieser Stelle das nächste Unterscheidungsmerkmal, nämlich der Arbeitsabstand. Es erscheint relativ logisch, dass man, wie beim menschlichen Auge auch, je höher man vergrößert, desto näher muss man an den Gegenstand heran, weshalb bei Compound Mikroskopen der Abstand zur Probe zwischen 10mm bis 0,1mm variiert, während Stereomikroskope hier einen Abstand von z.T. über 200mm gewährleisten.

Dies schlägt sich auch unmittelbar im Auflösungsvermögen nieder, bei dem in der Stereomikroskopie Aperturen von 0,2 bis 0,3 und bei zusammengesetzten Mikroskopen bis 1,25, im absoluten High-End Bereich bis zu 1,4, erreicht werden.



Zeiss Stemi 508 mit Stativ M und Durchlichteinheit

Insgesamt zeigt sich also, dass Stereomikroskope überall da zum Einsatz kommen, wo an und mit größeren Proben praktisch gearbeitet wird, während Compound Mikroskope der Betrachtung kleinster Objekte dienen.

Ist Binokular synonym für Stereomikroskop?

Die Antwort ist relativ einfach, nein. Der Begriff binokular bezeichnet zunächst nur die Anzahl der Okulare, es gibt auch monokular oder trinokular.
Da das Stereomikroskop zwei getrennte Strahlengänge hat, ist dieses auch immer ein binokulares Stereomikroskop. Bei Adaptation eines entsprechenden Tubus für eine Kamera, kann ein Stereomikroskop aber auch trinokular sein.

Durch die zwei Strahlengänge ist es bauartbedingt lediglich nicht möglich, dass ein Stereomikroskop monokular ist. Ein solcher Tubus kann nur auf einem Compound Mikroskop adaptiert werden, da es hier nur einen Strahlengang gibt.

Die zwei Typen des Stereomikroskops

Auch ein Stereomikroskop ist nicht gleich Stereomikroskop. Innerhalb dieser unterscheidet man zwischen den Greenough Mikroskopen und den CMO (Common Main Objective) Mikroskopen. Das CMO Mikroskop wird bisweilen auch Fernrohr- oder Galilei-Typ genannt.

Der Greenough Typ definiert sich dadurch, dass er immer ein komplettes System bildet. Die optische Einheit kann nicht mittels Modulen verändert werden, da das System eine endliche Optik besitzt. Diese wird erzeugt durch zwei schräg verlaufende Strahlengänge, diese stehen im Stereowinkel von ca. 15 Grad zueinander. Die zwei Objektive sind geneigt gegeneinander angeordnet, wodurch das räumliche Bild entsteht. Es ist aufgrund der Neigung der Strahlengänge auch nicht möglich, ein Greenough- in ein CMO-Stereomikroskop umzuwandeln, indem man einfach eine Vorsatzlinse montiert. Es fehlt eine Unendlicheinheit, die das Merkmal der CMO Mikroskope ist.

Greenough Stereomikroskop Strahlengang



Die CMO Stereomikroskope (Common Main Objective) besitzen diese Unendlicheinheit und können deswegen modular individualisiert werden. Die Probe wird durch jew. einen Strahlengang betrachtet, welche hinter dem Hauptojektiv (Common Main Objective) seitlich leicht versetzt sind und das Stereobild erzeugen. Hinter dem CMO und mehrerer dahinter gelagerter Linsen wird die Schrägstellung der Strahlengänge aufgehoben und sie verlaufen parallel zueinander. So wird eine Unendlichoptik erzeugt und zum Auge gebracht, bei der man nun auch weitere Komponenten adaptieren kann.

CMO Stereomikroskop Strahlengang

Wichtig ist zu erwähnen, dass sowohl Greenough- als auch CMO-Stereomikroskope das Bild seitenrichtig zum Auge bringen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da Stereomikroskope überall da zum Einsatz kommen, wo praktisch unter dem Mikroskop gearbeitet wird.

Wie ist erkennbar, ob es sich um ein Greenough- oder CMO-Stereomikroskop handelt?

Dies ist relativ schnell zu erkennen. Wie oben erwähnt, ist ein Greenough-Stereomikroskop immer eine komplette Einheit. Bei einem CMO Mikroskop kann man dagegen die Einzelkomponenten sehr gut erkennen (z.B. Zwischenmodule). Weiterhin sind bei diesen Einzelkomponenten die Schrauben zur Fixierung recht gut zu erkennen. Diese beiden Punkte zeigen einem, dass es sich hier um ein modulares System handelt und damit nicht um ein Greenough-Stereomikroskop.

Worin liegt der wesentliche Vorteil bei CMO-Stereomikroskopen?

Wie im Vorrangegangenen erläutert, ist der Vorteil der CMO-Stereomikroskope die Modularität, die durch die Unendlicheinheit ermöglicht wird. Das Mikroskop kann also viel präziser an individuelle Erfordernisse angepasst werden.
So hat man verschiedenste Auswahlmöglichkeiten bei binokularen und trinokularen Tuben. Bei Trinotuben lässt sich zwischen 50/50 oder 100/0 Schaltung wählen. Auch können Tuben beliebig mit Ergonomiefunktionen, wie Winkel- und Höhenverstellung, ausgerüstet werden.
CMO Tuben
Zwischen Tubus und Optik können weiterhin, dank der Unendlicheinheit, zusätzlich weitere Ergonomie-Module integriert werden. Diese bieten die Möglichkeit einer fixen oder auch flexiblen Höhenverstellung. Auch sehr wichtig bei mitarbeiterstarkem Einsatz sind die Module zur Winkelverstellung. Hier gibt es ebenfalls fixe und variable Varianten.
CMO Ergo-Module Anhand der Möglichkeiten bzgl. des Tubus und der Ergonomie-Module sieht man schon recht eindrucksvoll, was ein entscheidender Vorteil des CMO- gegenüber dem Greenough-Stereomikroskop ist, nämlich, dass einer möglichst großen Anzahl von Mitarbeitern ein maximal komfortables Arbeiten, auch über einen langen Zeitraum am Tag, ermöglicht werden kann.
Auch hinsichtlich der Adaptation von Mikroskopkameras bieten CMO Mikroskope gegenüber dem Greenough System mehr Möglichkeiten. Bei beiden Stereomikroskopvarianten lässt sich natürlich eine Kamera am trinokularen Tubus per C-Mount anbringen. Bei CMO Mikroskopen wird es durch die Unendlichoptik aber zusätzlich möglich, auch Kameras zu adaptieren, die als Zwischenmodul integriert werden.#
CMO Kamera-Module

Schließlich bieten sich auch bei der Beleuchtung mehr Optionen zur Auswahl an, weshalb CMO-Stereomikroskope für deutlich mehr Anwendungsfelder in Frage kommen. So bietet sich die Möglichkeit koaxiales Auflicht zu integrieren oder auch Fluoreszenzbeleuchtung.
CMO Beleuchtungsmodule
Worauf bei der Implementierung von Modulen beim CMO-Stereomikroskop lediglich zu achten, bzw. was zu prüfen ist, ist, wie viele Module gleichzeitig eingesetzt werden. Anders gesagt, wie unendlich ist der Unendlich-Strahlenraum?
Grundsätzlich kann man hier sagen, dass zwei Module immer gehen. Bei mehr als zwei ist zu prüfen, ob das Licht an den Rändern noch ausreichend eingefangen wird. Sind zu viele Module aufgesetzt kommt es zu einer Vignettierung (Randabschattung). Das Sichtfeld der Okulare wird dann nicht mehr voll ausgeleuchtet.

Worauf ist bei Messungen mit Stereomikroskopen zu achten?

Durch den schrägen Betrachtungswinkel kommt es zum Parallaxenfehler. Wenn der Parallaxenfehler nicht korrigiert ist, ist das Stereomikroskop für präzise Messungen nicht geeignet.
CMO Parallaxenfehler
Die schräge Ansicht verhindert, wie aus den Bildern gut hervorgeht, dass alle Seiten mit der korrekten Länge dargestellt werden. Die Längen verändern sich durch den räumlichen Eindruck perspektivisch. Auf diese Weise gibt es keine valide Kalibriereinheit.
Die Korrektur des Parallaxenfehlers ist also von entscheidender Bedeutung für eine Vielzahl von Anwendungen. Diese Korrektur wird durch den Axialmodus erreicht.
Dabei bewegt ein Schlitten das Mikroskop oder das Objektiv in der Art, dass einer der zwei Strahlengänge des Mikroskops in der Mitte des Objektivs steht (die Strahlengänge stehen ja ohne Axialmodus zur Achse des Objektivs versetzt) und der andere Strahlengang entsprechend „erblindet“.

Das CMO- und das Greenough-Stereomikroskop auf einen Blick

  • Bei der Modularität bietet das CMO System, wie auch ein Compound-Mikroskop, vielfältige Möglichkeiten, während ein Greenough Stereomikroskop ein geschlossenes System ist, bei dem sich nichts zusätzlich adaptieren lässt.
  • Bei der Ergonomie bietet das CMO System viele Adaptationsmöglichkeiten, während sich bei einem Greenough Stereomikroskop keine Ergomodule einbringen lassen.
  • Bei der Beleuchtung lassen sich bei einem CMO Stereomikroskop sowohl integrierte (koaxiales Auflicht) als auch externe Beleuchtung (z.B. Ringlicht oder Schwanenhalsbeleuchtung) verwenden. Bei einem Greenough Stereomikroskop lassen sich nur externe Beleuchtungen verwenden.
  • Bei der optischen Leistungsfähigkeit ergeben sich zwischen den beiden Stereomikroskoptypen prinzipiell keine Unterschiede, wobei High-End Stereomikroskope immer einen CMO Aufbau haben.
  • Die Korrektur des Parallaxenfehlers ist nur bei CMO Stereomikroskopen möglich.
  • Möglichkeiten der Motorisierung bieten sich nur bei CMO Stereomikroskopen, nicht bei Greenough Stereomikroskopen.
  • Die vielfältigeren Möglichkeiten eins CMO Stereomikroskops schlagen sich aber auch in einem höheren Preis nieder. Ein Stereomikroskop mit Greenough System ist deutlich günstiger.

Was für wen und wann?

Das CMO-Stereomikroskop ist dann die richtige Wahl, wenn eine gute Ergonomie wichtig ist. Dies ist dann der Fall, wenn sehr lange am Stück gearbeitet wird und/oder eine hohe Zahl von Mitarbeitern mit dem Mikroskop arbeiten.
Weiterhin ist die CMO Technik immer dann die Richtige, wenn eine integrierte Beleuchtung, (z.B. Fluoreszenz), eine parallaxefreie Darstellung für Messungen und spezielle Funktionen (z.B. Motorisierung) benötigt werden, die es nur bei CMO-Stereomikroskopen gibt.
Das Greenough-Stereomikroskop ist dann die richtige Wahl, wenn das Mikroskop eher gelegentlich und nicht intensiv und zeitaufwendig genutzt wird. Auch wenn keine Messungen mit dem Mikroskop durchgeführt werden sollen, kann ein Greenough-System durchaus in Betracht kommen. Schlussendlich schlägt sich das weniger an Modularität und Anpassungsmöglichkeiten auch in einem deutlich geringeren Preis nieder.

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