Quantensprung in der Mikroskopie Robert Ruthenberg, rpr – Ruthenberg Public Relations, Nürnberg

Mit einer maximalen Auflösung von 18 Mio. Pixel vermag das optische Digital-Mikroskop VHX winzigste Details dreidimensional darzustellen. Es bietet eine 1000fache optische Vergrößerung, bei Darstellung auf dem eingebauten Flachbild eine 3000fache und mit zweifach Digitalzoom eine 6000fache Vergrößerung.

Ein herkömmliches Mikroskop besitzt nur eine relativ geringe Tiefenschärfe. Wenn das Objekt größere Ausbuchtungen und Vertiefungen aufweist, kann daher meist nur ein kleiner Fokusbereich des Objekts scharf dargestellt werden. Das VHX weist eine hervorragende Tiefenschärfe auf. Es ist in der Lage, mehrere Bilder mit unterschiedlichen Fokuspositionen zusammenzusetzen und daraus ein einziges Bild zu erzeugen, das an allen Stellen die gleiche Tiefenschärfe besitzt. Es verfügt zudem über weitere digitale Fokussierfunktionen wie die sogenannte „Schnelle Tiefenschärfebildung”, mit der eine sofortige Bildzusammensetzung möglich ist, die „Tiefenschärfebildung mit hoher Qualität”, welche hochauflösende Bilder bereitstellt, oder die „3D-Anzeige”, welche eine 3D-Darstellung auf Basis der zusammengesetzten Daten ermöglicht.

Um räumliche Strukturen rasch und präzise abzubilden, wurde das Mikroskop mit einem Fokussiereinstellknopf ausgerüstet, mit dem sich die Tiefenschärfe durch Drehen an einem Einstellknopf bequem und schnell vornehmen lässt. Während des Einstellvorgangs kann das Echtzeitbild auf dem Monitor gleichzeitig betrachtet werden, so dass die beste Einstellung schnell gefunden ist. Der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Bilderstellung kann dadurch um bis zu 70% reduziert werden.

Beim Fokussieren werden übrigens Kantenabweichungen und Vergrößerungsschwankungen, welche durch ein Verschieben der Brennpunktposition verursacht werden, vollautomatisch korrigiert. Damit ist eine detailgetreue, natürliche und räumliche Bilderzeugung ohne Unschärfen einfach zu erzielen. Darüber hinaus wird eine automatische Korrektur von Kamera-Verwackelungen vorgenommen, so dass alle Bilder extrem scharf sind.

Die hohe Tiefenschärfequalität in Kombination mit dem neuentwickelten D.F.D.-Verfahren ermöglicht eine 3D-Bilddarstellung von höchster Qualität. Bei der D.F.D. (Depth from Defocus)-Technologie werden die 3D-Daten durch Berechnung der Höhenunterschiede auf Grundlage von zwei oder mehreren 2D-Bildern mit unterschiedlichen Fokuspunkten erzielt. Durch eine Verstellung der Beleuchtung, die sich mit nur einer einzigen Taste vornehmen lässt, sind Vorsprünge und Vertiefungen optimal auszuleuchten. Wie hoch mögliche Kosteneinsparungen auf Grund des Einsatzes eines optischen Digital-Mikroskops in der Praxis sein können, belegen zwei Anwendungsbeispiele. In der Produktion eines Zulieferers von Elektronikteilen für Flachbildschirme wurden bisher stereoskopische Mikroskope für die Reparatur fehlerhafter Substrate verwendet, womit es jedoch sehr schwierig war, dünne Brücken und Rippen in einem vertieften Bereich zu erkennen. Daher haben diese Kontrollen sehr viel Zeit gekostet. Die Folge davon war meist, dass einige Substrate ohne Reparatur sofort weggeworfen wurden. Nach Einsatz des VHX konnte die Reparaturdauer für ein Substrat durchschnittlich um 20% reduziert werden. Die Ausfallkosten der Substrate ließen sich um durchschnittlich 1500 Euro/Monat senken. Insgesamt sparte der Elektronikteilzulieferer dadurch pro Jahr ca. 50.000 Euro ein.

Das Mikroskop verfügt über eine Reihe von Funktionen, die dem Anwender die bestmögliche Abbildung des zu betrachtenden Objektes erheblich erleichtern. So lässt sich das Bild auf dem großen, 15 Zoll Farb-LCD (TFT)-Monitor horizontal oder vertikal teilen, um beispielsweise ein Objektausschnitt nochmals zu vergrößern. Trotzdem kann das Gesamtbild gleichzeitig angezeigt werden. Mittels der 4fachen Bildschirmteilung kann ein Objekt sogar aus verschiedenen Blickwinkeln bestmöglich betrachten, und alle vier Ansichten miteinander verglichen werden. Die Zeitraffer-Funktion wiederum erlaubt Bilder in einem festgelegten zeitlichen Abstand automatisch aufzunehmen.

Weist ein Objekt extrem dunkle wie auch extrem helle Bereiche auf, ist meist keine optimale Darstellung mittels herkömmlicher Mikroskope möglich. Das VHX dagegen verfügt über eine Regelfunktion, die selbst extrem kontrastreiche Objekte einwandfrei darstellen kann. Mit Hilfe von indirekter und direkter Beleuchtung lassen sich Schatten auf den Bildern vermeiden. Die Kantenvergrößerungsfunktion erlaubt eine Objektvergrößerung in Echtzeit in einem bestimmten Betrachtungsbereich. Das ist speziell bei Kanten-Abbildungen wichtig. Kantenfehler sind nun sehr schnell aufzufinden.

Umfangreiche Messfunktionen ermöglichen dem Anwender die Objekte nicht nur quantitativ zu betrachten, vielmehr erlauben diese auch eine exakte qualitative Messung. Ob Abstand, Mittenabstand, Radius oder automatische Flächenauswertungen von Farb- und Helligkeitsflächen, eine Vielzahl von Messfunktionen sind mit diesem Gerät möglich, auch lassen sich selbst submikrometergenaue Messungen sehr einfach durchführen.

Das kompakte und mit nur 13 kg Gewicht (inklusive LCD-Monitor) leicht tragbare Mikroskop ist mit einer handlichen Digital-Kamera ausgerüstet. Die Kamera verfügt über einen 2,11 Mio. Pixel CCD-Bildsensor. Ihre elektronische Verschlussblende lässt sich in Stufen bis hinab zu 1/5000 s einstellen. Dank ihrer sehr kompakten Konstruktion ermöglicht die Kamera bewegliche Betrachtungen bei hoher Präzision selbst bei sehr beengten Verhältnissen.

Die Bilder können auf dem Farbmonitor sofort ausgegeben werden. Der große Farbbildschirm ermöglicht auch die Betrachtung der Bilder von mehreren Personen gleichzeitig, so dass sich direkt vor Ort die Analysen vom Team vornehmen lassen. Bei Bedarf sind die Bilder auf einer 40 GB-Festplatte abzuspeichern oder per LAN- bzw. USB 2.0-Schnittstelle auf andere Rechner sowie übers Internet zu übertragen. Ein 24faches CD-R/RW-Laufwerk ist im Gerät zusätzlich eingebaut.

Eine Vielzahl an Objektiven vom Makro- über diverse Telezoomobjektive bis hin zu Boreskope-Objektiven sowie flexible Endoskope und verschiedene Zubehörartikel, wie ein digitaler Farbdrucker, runden das Bild ab.

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