1. Optická konstrukce stereomikroskopů Greenough

Stereomikroskop, „stereolupa“ nebo pouze „lupa“ jsou označení pro segment mikroskopů charakteristických svojí specifickou konstrukcí se dvěma optickými drahami, rozsahem optického zvětšení cca 3× – 300×, uplatňujících se při rutinních kontrolách vzorků, montáži a pájení drobných komponent včetně pokročilé analýzy s využitím motorizace, automatických funkcí nebo digitálního zpracování obrazu.

Prvního předchůdce současných stereomikroskopů sestrojil americký konstruktér Horatio S. Greenough již v 90. letech 19. století. Jednalo se o spojení dvou samostatných optických drah, které mezi sebou svírají úhel 10 – 12°. Na jedné straně se optické dráhy spojují v rovině ostrosti, kam zpravidla umisťujeme pozorovaný vzorek, na druhé straně má každá optická dráha svůj samostatný okulár.

V levém okuláru pozorujeme obraz vzorku pod úhlem cca 5 – 6° z levé strany, v pravém okuláru pozorujeme obraz vzorku pod úhlem cca 5 – 6° z pravé strany. Obrazy v obou okulárech jsou tedy mírně stranově posunuté. Lidský mozek si ovšem s tímto posunem obrazů dokáže snadno poradit a z obou okulárů s výhodou získáváme prostorový, plastický 3D vjem pozorovaného vzorku. Právě kvůli prostorovému vjemu se stereomikroskopy označují „stereo“.

Konstrukce stereomikroskopů Greenough se s drobnými obměnami používá dodnes a její princip je znázorněn na Obrázku 1 vlevo. Greenough konstrukce je ve většině případů základem stereomikroskopů nižší a střední třídy, kam v případě Nikonu patří zástupci uvedení na Obrázku 2.

Stereomikroskopy Greenough se vyznačují menšími rozměry s kompaktní konstrukcí optické jednotky a tubusu, kde optická jednotka s tubusem a výstupem pro okuláry tvoří jeden neoddělitelný celek (odolná konstrukce stereomikroskopů Nikon se vzduchotěsným, EDS anti-elektrostatickým designem včetně protiplísňové ochrany).

Tento typ stereomikroskopů nabízí delší pracovní vzdálenosti (= vzdálenost mezi optickou jednotkou a pozorovaným vzorkem, kde se nachází rovina ostrosti mikroskopu, viz Obrázek 3) pro pohodlnou a bezpečnou manipulaci se vzorkem, s možností využití různých mikronástrojů, pájek apod. Stereomikroskopy Greenough jsou díky svým kompaktním rozměrům, vyšší odolnosti vůči nepříznivým vlivům prostředí a zpravidla nižší pořizovací ceně vhodné k instalacím přímo do výroby, pro rutinní a základní aplikace.

K nevýhodám Greenough konstrukce patří nižší zoomovací poměr stereomikroskopů spojený s menším rozsahem optického zvětšení, není dosaženo úplné (planapochromatické) korekce všech optických vad a kvůli uspořádání dvou optických drah s úhlem 10 – 12° není možné do mikroskopu zařazovat rozšiřující ergonomické členy, speciální osvětlovače a další příslušenství.   

2. Optická konstrukce stereomikroskopů CMO (Paralelní)

S postupným vývojem stereomikroskopů se v 50. letech 20. století začíná objevovat nová modernější konstrukce stereomikroskopů označovaná jako CMO (Common Main Objective = se společným hlavním objektivem). Tato konstrukce je znázorněna na Obrázku 2 vpravo. Stereomikroskop používá dvě optické dráhy, které ovšem nesvírají úhel 10 – 12° jako v případě Greenough, ale jsou uspořádány paralelně. Proto se tento typ stereomikroskopů označuje také jako „paralelní“. Aby se optické dráhy mohly spojit v rovině ostrosti, musí být stereomikroskop CMO vybaven vždy hlavním objektivem, společným pro obě optické dráhy, který fokusaci zajišťuje (Greenough hlavní objektiv nevyžaduje, protože optické dráhy mezi sebou svírají úhel a fokusace je tímto dosažena i bez objektivu). Objektivy jsou dostupné v různých třídách s různými stupni optické korekce (achromatická, planachromatická, planapochromatická) a lze vybrat vhodný objektiv pro každou konkrétní aplikaci.

Největší výhodou CMO stereomikroskopů je, kromě variabilních objektivů, paralelní uspořádání optických drah, které umožňuje vybavení mikroskopu dalším příslušenstvím např. ergonomickým tubusem s naklápěním okulárů, ergonomickými členy mezi optickou jednotkou a tubusem, koaxiálním nebo fluorescenčním osvětlovačem, videovýstupy pro připojení digitálních kamer atd. Díky těmto možnostem jsou „paralelní“ stereomikroskopy poměrně modulární a lze je sestavit od základní konfigurace až po plně vybavené výzkumné systémy. Přehled „paralelních“ stereomikroskopů Nikon na Obrázku 5.