Okulare und Objektive: Typen, Maße und Aufrüstung

Inhalt

1. Wie arbeiten Okular und Objektiv zusammen?
2. Okular-Typen: Huygens, Weitfeld und Co.
3. Tubusdurchmesser: 23,2, 30 oder 30,5 Millimeter?
4. Objektive: So liest Du die Beschriftung
5. DIN, RMS und Unendlich: Passt das Objektiv ans Gerät?
6. Welche Aufrüstung lohnt sich wirklich?
7. Checkliste vor dem Kauf
8. Okulare und Objektive an Einsteigergeräten
9. Fazit

Okular und Objektiv sind die beiden Linsensysteme, die ein Mikroskop zum Mikroskop machen. Das Objektiv sitzt dicht über dem Präparat und erzeugt ein vergrößertes Zwischenbild. Das Okular, durch das Du schaust, vergrößert dieses Zwischenbild ein zweites Mal. Wer die Beschriftungen auf beiden Bauteilen lesen kann, versteht ein Datenblatt sofort und vermeidet teure Fehlkäufe beim Zubehör. Hier erfährst Du, welche Okular-Typen es gibt, was 23,2 und 30 Millimeter Tubusdurchmesser bedeuten, wie Du Zahlen wie „10/0,25 160/0,17“ liest und wann sich eine Aufrüstung wirklich lohnt.

Wie arbeiten Okular und Objektiv zusammen?

Die Gesamtvergrößerung eines Lichtmikroskops ist das Produkt aus Objektivvergrößerung und Okularvergrößerung. Ein Objektiv mit 40× und ein Okular mit 10× ergeben 400-fache Vergrößerung. Mehr dazu findest Du im Wissensartikel zur Vergrößerung, und mit dem Vergrößerungsrechner kannst Du Kombinationen durchspielen.

Entscheidend ist aber nicht die Gesamtzahl, sondern die numerische Apertur (NA) des Objektivs. Sie legt fest, wie fein das Objektiv Details trennen kann. Ernst Abbe gab als sinnvollen Bereich für die förderliche Vergrößerung das 500- bis 1000-Fache der NA an. Alles darüber ist leere Vergrößerung: Das Bild wird größer, aber nicht detailreicher. Die folgende Tabelle rechnet das für die vier Objektive eines typischen Einsteiger-Labormikroskops durch. Die Objektivdaten stammen aus der Herstellerangabe des Bresser Bino 40x-1000x aus der Liste der Lichtmikroskope, die Gesamtvergrößerung gilt für ein Okular WF 10×.

Die Tabelle zeigt auch, wo Marketing-Zahlen kippen. Das SWIFT SW380B nennt laut Hersteller bis zu 2500-fache Vergrößerung aus einem 25×-Okular und einem 100×-Objektiv. Selbst bei einer NA von 1,25 liegt die förderliche Grenze bei 1250×. Die zweite Hälfte der Angabe ist damit leer: Du bekommst ein größeres, aber nicht schärferes Bild.

Okular-Typen: Huygens, Weitfeld und Co.

Das Okular besteht aus mindestens zwei Linsen und einer Blende im Inneren, der Feldblende. Sie begrenzt, wie viel vom Zwischenbild Du siehst. Die Bauart entscheidet über Sehfeld, Randschärfe und Komfort.

Huygens-Okular: Der Klassiker für einfache Geräte

Das Huygens-Okular geht auf Christiaan Huygens zurück, der um 1670 berechnete, dass sich Farbfehler deutlich verringern lassen, wenn man die einfache Okularlinse durch zwei plankonvexe Linsen ersetzt. Laut Wikipedia findet dieser Typ noch heute in preisgünstigen Geräten Verwendung. Der Vorteil ist die einfache, billige Bauweise. Der Nachteil ist ein kleines, zum Rand hin unschärferes Sehfeld und ein kurzer Augenabstand, bei dem Brillenträger oft nicht das ganze Bild überblicken.

Weitfeld-Okulare (WF): Mehr Bild, mehr Komfort

Auf vielen Datenblättern steht „WF 10ד. WF steht für Weitfeld (englisch wide field). Sie zeigen ein größeres Stück des Zwischenbilds. Solche Okulare gehören heute bei vielen Labor- und Stereomikroskopen zur Ausstattung: Das Bresser Erudit Basic Bino bringt laut Hersteller Weitfeld-Okulare 10× mit Sehfeldzahl 18 mit, das Bresser Analyth STR nennt Weitfeldokulare mit Augenmuscheln. Ob ein Okular ein echtes Weitfeld ist, erkennst Du an der Sehfeldzahl.

Sehfeldzahl: So groß ist Dein Bildausschnitt

Die Sehfeldzahl (SFZ) gibt den Durchmesser des Zwischenbilds in Millimetern an. Teilst Du sie durch die Objektivvergrößerung, erhältst Du den Durchmesser des Bereichs, den Du am Präparat siehst. Wikipedia rechnet vor: Bei SFZ 20 und einem 40×-Objektiv sind das 0,5 Millimeter. Typische Werte, die Wikipedia nennt, sind 20, 22 und 25; bei einfachen Okularen liegen sie darunter, zum Beispiel bei 18.

Der Unterschied zwischen 18 und 22 wirkt klein. Der Durchmesser wächst aber um gut ein Fünftel, und die sichtbare Fläche steigt um fast die Hälfte (22² : 18² ≈ 1,5). Das ist der Unterschied zwischen „Ich finde das Pantoffeltierchen“ und „Es ist schon wieder aus dem Bild“. Wenn Du ein Okular nachrüstest, ist eine höhere Sehfeldzahl der spürbarste Gewinn.

Brillenträger: Auf den Augenabstand achten

Der Augenabstand eines Okulars (Fachbegriff Austrittspupillenschnittweite, englisch eye relief) ist der Abstand zwischen Augenlinse und Deinem Auge, bei dem Du das volle Bild siehst. Laut Wikipedia können Brillenträger bei sehr geringem Augenabstand mit aufgesetzter Brille nicht mehr das ganze Bild überblicken. Typische Werte liegen nach der englischsprachigen Wikipedia zwischen etwa 2 und 20 Millimetern.

• Ohne Brille mikroskopieren: Bei Kurz- oder Weitsichtigkeit gleichst Du den Unterschied oft mit dem Dioptrienausgleich am Okular aus. Das geht nicht bei Hornhautverkrümmung.
• Mit Brille mikroskopieren: Suche nach Okularen, die für Brillenträger ausgelegt sind. Auf Datenblättern steht dann oft „High Eyepoint“, ein Brillensymbol oder ein Augenabstand um 15 bis 20 Millimeter. Gummi-Augenmuscheln, wie sie das Bresser Analyth STR laut Hersteller mitbringt, halten die Brille auf Abstand und das Streulicht draußen.

Tubusdurchmesser: 23,2, 30 oder 30,5 Millimeter?

Ein Okular passt nur in den Tubus, wenn Steckhülse und Aufnahme denselben Durchmesser haben. Laut Wikipedia gibt es Okulare für Mikroskope mit verschiedenen Durchmessern, zum Beispiel 23,2 und 30 Millimeter. Die folgende Übersicht fasst die drei üblichen Maße zusammen.

Die Zuordnung der Maße zu Herstellern und Geräteklassen schwankt. Nimm deshalb den Durchmesser aus dem Datenblatt Deines Geräts oder miss die Steckhülse eines vorhandenen Okulars mit einer Schieblehre nach. Für manche Kombinationen gibt es Reduzierhülsen, die Du aber vor dem Kauf beim Händler bestätigen lassen solltest.

Objektive: So liest Du die Beschriftung

Auf dem Gehäuse jedes Objektivs stehen Zahlen und Kürzel, die auf den ersten Blick kryptisch aussehen. Laut Wikipedia gehören dazu der Hersteller, die Objektivklasse, der Abbildungsmaßstab, die numerische Apertur, die Deckglasdicke und die mechanische Tubuslänge.

Beispiel: 10/0,25 160/0,17

Wikipedia nennt ein ähnliches Beispiel: Eine Bezeichnung „PlanC 40× / 0,30 ∞ / 0,17“ kennzeichnet ein Planchromat-Objektiv mit 40-facher Vergrößerung und NA 0,3, korrigiert für Unendlich-Optik und das Standard-Deckglas. Mehr zum Deckglas steht im Artikel zum Präparat-Herstellen.

Achromat, Plan, Apochromat: Die Korrekturklassen

Linsen brechen Licht je nach Farbe unterschiedlich. Das führt zu Farbsäumen, der chromatischen Aberration. Je aufwendiger ein Objektiv korrigiert ist, desto besser sind Farb- und Bildfehler beseitigt.

• Achromat: Für zwei Wellenlängen korrigiert, laut Wikipedia der einfachste Vertreter der Mikroskopobjektive. Das ist der Standard in Schul- und Hobbygeräten. SWIFT und Bresser nennen bei den Labormikroskopen der Liste achromatische DIN-Objektive.
• Plan-Achromat: Zusätzlich mit geebnetem Bildfeld, sodass die Bildmitte und der Rand gleichzeitig scharf sind. Besonders bei Fotos und Kameras relevant.
• Apochromat: Für drei Wellenlängen korrigiert. Plan-Apochromate sind laut Wikipedia die aufwendigsten und teuersten Objektive.

Für den Einstieg reichen Achromate völlig. Erst bei Fotografie mit Kamera oder bei sehr feinen Details lohnt der Sprung zu Plan-Objektiven.

Ölimmersion: Warum das 100×-Objektiv Öl braucht

Ein Trockenobjektiv arbeitet mit Luft zwischen Frontlinse und Deckglas. An dieser Grenze geht Licht verloren. Beim Ölimmersionsobjektiv füllt Immersionsöl den Spalt und hat ungefähr die Brechzahl des Glases. Das Objektiv fängt dann mehr Licht ein. Wikipedia rechnet für einen Öffnungswinkel von 140 Grad vor: Ein Trockenobjektiv erreicht dabei eine NA von 0,94, ein Wasserimmersionsobjektiv 1,25 und ein Ölimmersionsobjektiv 1,43.

Auf dem Objektiv erkennst Du Öl-Objektive an „Oil“, „Öl“ oder „HI“ und oft einem schwarzen Ring. Das Bresser Bino 40x-1000x liefert laut Hersteller ein 100×/1,25-Objektiv samt Immersionsöl mit, und das Erudit DLX ist laut Hersteller für DIN- und Ölimmersionsobjektive geeignet. Beim monokularen Erudit DLX* gehört laut Lieferumfang ein 100×-Öl-Objektiv dazu. Nutze nie ein Öl-Objektiv trocken, und putze nach Gebrauch Objektiv und Präparat sauber; Hinweise dazu stehen im Artikel Mikroskop reinigen.

DIN, RMS und Unendlich: Passt das Objektiv ans Gerät?

Beim Objektivkauf scheitern mehr Käufe am Gewinde als an der Optik. Die wichtigsten Normen im Überblick:

Kurz gesagt: Wer ein Objektiv nachkauft, braucht das richtige Gewinde, die gleiche Tubuslänge und möglichst die gleiche Parfokalität (Parfokalität), damit das Bild beim Objektivwechsel scharf bleibt. Bei Fremd-Objektiven ohne klare Herstellerangabe zu Gewinde und Tubuslänge bleibt die Kompatibilität Glückssache.

Welche Aufrüstung lohnt sich wirklich?

Bevor Du Okulare oder Objektive kaufst, schau auf die Beleuchtung. Ein Kondensor mit sauber eingestellter Blende holt aus guten Objektiven mehr heraus als jedes teure Okular. Wie das geht, steht im Artikel Mikroskop-Beleuchtung.

Checkliste vor dem Kauf

1. Steckdurchmesser des Okulars: 23,2, 30 oder 30,5 Millimeter prüfen.
2. Gewinde des Objektivs: RMS oder metrisch? Hat der Revolver freie Plätze?
3. Tubuslänge: 160 mm oder Unendlich-Optik? Niemals mischen.
4. Deckglas: Ist das Objektiv für 0,17 mm gerechnet?
5. Numerische Apertur notieren und die förderliche Vergrößerung mit 500 bis 1000 multiplizieren.
6. Sehfeldzahl des neuen Okulars mit der alten vergleichen.
7. Bei Brille: Augenabstand beachten, Gummimuschel oder Brillensymbol suchen.
8. Bei Öl-Objektiv: Immersionsöl bereitlegen und die Reinigung einplanen.

Okulare und Objektive an Einsteigergeräten

Zum Abschluss ein Blick auf drei Geräte, bei denen die Optik gut belegt ist. Sie stammen aus unserer Liste der Lichtmikroskope. Die Reihenfolge ist keine Rangfolge, sondern zeigt unterschiedliche Optik-Ansätze.

Wer sich erst orientieren will, findet im Ratgeber Mikroskop kaufen die Grundlagen, im Artikel zum Aufbau des Mikroskops die Bauteile und im Vergleich Binokular oder monokular die Kopfformen. Weiteres Zubehör steht im Zubehör-Bereich.