Oculares

El ocular, o lente ocular, es la parte del microscopio que magnifica la imagen producida por el objetivo del microscopio para que pueda ser vista por el ojo humano. A través de esta publicación, se expondrán los diferentes tipos de oculares, sus componentes, su funcionamiento y cómo deben ser usados.

Ocular versus lentes oculares

Los oculares funcionan en combinación con los objetivos del microscopio para magnificar aún más la imagen intermedia y poder observar los detalles de una muestra. Lentes oculares es un nombre alternativo para los oculares. A fin de conservar la uniformidad terminológica en la presente, todos los oculares y las lentes oculares serán denominados «oculares».

Para lograr los mejores resultados en la microscopía, combine objetivos con oculares que sea apropiados tanto para la corrección como para el tipo del objetivo. En la Figura 1, se ilustra la anatomía básica de un ocular moderno común. Las inscripciones visibles a los lados del ocular describen sus características y funciones.

¿Cómo leer las inscripciones de los oculares?

Los oculares ilustrados en la Figura 1 presentan la sigla UW que es la abreviatura de campo visual ultraamplio. A menudo, los oculares también presentarán una designación H, según el fabricante, para indicar un punto focal alto que permite a los microscopistas usar anteojos mientras observan las muestras.

A continuación, se listan otras inscripciones que se hallan a menudo en los oculares:

• WF = campo amplio
• UWF = campo ultraamplio
• SW y SWF = campo superamplio
• HE = punto focal alto
• CF = oculares destinados al uso con objetivos corregidos para la aberración cromática (chrome-Free, CF).

Los oculares de compensación a menudo presentan las inscripciones K, C o comp, como también la magnificación. Los oculares que son usados con objetivos de campo plano algunas veces presentan la marca plan-comp.

La magnificación de los oculares de la Figura 1 es 10X, tal y como se indica en la carcasa. La señal A/24 indica que el número de campo es 24, y hace referencia al diámetro (en milímetros) del diafragma fijo en el ocular. Estos oculares también ofrecen una determinación de enfoque a través de un tornillo que permite fijar su posición. En la actualidad, los fabricantes producen a menudo oculares con protectores (copas) oculares de goma destinados tanto a ubicar los ojos a la distancia adecuada con respecto a la lente frontal, como a bloquear la luz del entorno a fin de evitar la reflexión en la superficie de la lente y la interferencia con la vista.

Tipos de oculares simples: negativos, positivos y modificados

Existen dos principales tipos de oculares que se asocian según la disposición de la lente y el diafragma: oculares negativos (u oculares de Huygens [huygenianos]) dotados de un diafragma interno, y oculares positivos (u oculares de Ramsden) dotados de un diafragma que se sitúa por debajo de las lentes del ocular.

Los oculares negativos presentan dos lentes:

• Lente superior — situada cerca del ojo del observador y a la cual se le denomina «lente ocular».
• Lente inferior — situada debajo del diafragma e identificable por el término «lente de campo».

En sus formas más simples, tanto la lente ocular como la de campo son planoconvexas, provistas de lados convexos de cara a la muestra. Entre estas lentes, cerca de la mitad, se halla una abertura circular fija o diafragma interno. El tamaño del diafragma define el campo visual circular que se percibe durante la observación a través del microscopio.

A continuación, lea sobre la diferencia que existe entre los oculares negativos y los positivos.

¿Qué es un ocular de Huygens?

El diseño más simple del ocular negativo, a menudo denominado ocular huygeniano (Figura 2), se encuentra en la mayoría de los microscopios de docencia y de laboratorio, equipados con objetivos acromáticos. Pese a que el ocular huygeniano y las lentes de campo no suelen presentar una correcta corrección, sus aberraciones tienden a suprimirse entre sí. Los oculares negativos, que presentan una corrección mucho más alta, tienen dos o tres elementos de lente unidos que forman la lente del ojo. Si no reconoce un ocular cuya única inscripción en la carcasa es la magnificación, probablemente se trate de un ocular huygeniano, el cual es el más adecuado para un uso con los objetivos acromáticos de 5X a 40X de magnificación.

¿Qué es un ocular de Ramsden?

El otro tipo principal de ocular simple es el ocular positivo con un diafragma situado por debajo de las lentes, conocido comúnmente como ocular Ramsden (ilustrado en la Figura 2, lado izquierdo). Este ocular presenta una lente ocular y una lente de campo; ambas son planoconvexas. Sin embargo, la lente de campo está instalada con la superficie curva de cara a la lente del ojo (superior). El plano focal frontal de este ocular se sitúa justo por debajo de la lente de campo, al nivel del diafragma del ocular, lo que hace que éste se adapte fácilmente al montaje de retículas. A fin de proporcionar una mejor corrección, las dos lentes del ocular Ramsden pueden unirse.

Oculares simples modificados

A una de las versiones modificadas del ocular de Ramsden se le conoce como «ocular Kellner» (ilustrado en la Figura 3, lado izquierdo). Estos oculares mejorados integran una lente ocular de dos elementos unidos (doblete) y cuentan con un punto focal más alto que el ocular de Ramsden o de Huygens, así como un campo visual mucho más amplio.

En la Figura 3, se ilustra a la derecha una de las versiones modificadas del ocular huygeniano simple. A pesar de que estos oculares modificados funcionan mejor que sus equivalentes simples de una lente, sólo son útiles con objetivos acromáticos de baja potencia.

Oculares de compensación

Los oculares simples, como los de Huygens y de Ramsden, y sus equivalentes acromatizados no corrigen la diferencia cromática residual de la magnificación en la imagen intermedia, especialmente al ser combinados con objetivos acromáticos de gran magnificación u objetivos de fluorita o apocromáticos. Para solucionar este problema, los fabricantes producen oculares de compensación (o compensadores) que introducen un error cromático igual pero opuesto en los elementos de la lente.

Los oculares de compensación pueden ser de tipo positivo o negativo, y deben usarse en todas las magnificaciones con objetivos de fluorita, apocromáticos y demás variaciones de los objetivos planos. Para aprovecharlos, también pueden ser usados con objetivos acromáticos de 40X a superior. En los últimos años, los objetivos de los microscopios modernos vienen corregidos para la diferencia cromática de magnificación, ya sea a nivel del propio objetivo (como los objetivos Olympus) o de la lente del tubo.

Los oculares de compensación juegan un papel crucial en la eliminación de aberraciones cromáticas residuales inherentes al diseño de objetivos altamente corregidos. Por consiguiente, es preferible que el microscopista que usa los oculares de compensación diseñados por un fabricante particular los acompañe con los objetivos de mayor corrección de dicho fabricante. El uso de un ocular incorrecto con un objetivo apocromático diseñado para una aplicación de longitud de tubo finita (160 o 170 mm) da como resultado un contraste vertiginosamente aumentado con franjas rojas en los diámetros exteriores y franjas azules en los diámetros internos sobre los detalles de la muestra. Asimismo, surgen otros problemas a partir de una planitud limitada del campo visual en el caso de los oculares simples, incluso en aquellos corregidos que se dotan de doblete.

Oculares avanzados

Los diseños de oculares más avanzados han dado como resultado el ocular Periplan (ilustrado en la Figura 4, arriba). Este ocular presenta siete lentes unidas en un solo doblete, un solo triplete y dos lentes individuales. Las mejoras en el diseño de los oculares Periplan han llevado a una mejor corrección de la aberración cromática lateral residual, una mayor planitud de campo y un mejor rendimiento general al ser usados con objetivos de mayor magnificación.

Los microscopios modernos cuentan con objetivos perfeccionados de campo plano corregido en los que la imagen primaria revela una curvatura de campo mucho menor que con los objetivos más antiguos. Además, la mayoría de los microscopios ahora cuentan con tubos de cuerpo mucho más anchos que han aumentado considerablemente el tamaño de las imágenes intermedias.

Para hacer frente a estas nuevas características, los fabricantes ahora producen oculares de campo amplio (Figura 1) que aumentan el área visible de la muestra hasta en un 40 %. Dado que las técnicas de corrección entre el objetivo y el ocular varían de un fabricante a otro, es importante usar solo los oculares recomendados por un fabricante específico a fin de usar adecuadamente sus objetivos.

¿Cómo elegir el ocular adecuado?

Nuestra recomendación es de primero seleccionar cuidadosamente el objetivo; después, adquirir un ocular diseñado para trabajar con dicho objetivo. A la hora de elegir oculares, es relativamente fácil diferenciar los oculares simples de los oculares más compensados. Los oculares simples, como el de Ramsden y el de Huygens, así como sus equivalentes más corregidos, mostrarán un anillo azul alrededor del borde del diafragma del ocular al ser observados bajo el microscopio o bajo una fuente de luz. En cambio, los oculares de compensación con mayor corrección muestran un anillo amarillo-rojo-naranja alrededor del diafragma bajo las mismas circunstancias.

Propiedades de los oculares comerciales

Tabla 1

En la Tabla 1, se enumeran las propiedades de varios oculares comunes, fabricados por Olympus y comercialmente disponibles, según el tipo. Los tres principales tipos de oculares se definen por: buscador, campo amplio y campo superamplio.

Tenga en cuenta que la terminología utilizada por varios fabricantes puede resultar confusa. Preste mucha atención a los folletos y manuales de microscopios a fin de elegir los oculares correctos para un objetivo específico.

En la Tabla 1, las abreviaturas que representan los oculares de campo amplio y de campo superamplio se complementan con su corrección para el punto focal alto, y sonWH ySWH, respectivamente. Las magnificaciones son de 10X o 15X, y los números de campo varían de 14 a 26,5, según la aplicación. El ajuste dióptrico es aproximadamente el mismo para todos los oculares y muchos también contienen una fotomáscara o una retícula micrométrica.

Oculares de punto focal alto

Los haces de luz procedentes del ocular se cruzan en la pupila de salida o en el punto focal, a menudo denominado disco de Ramsden, donde debe situarse la pupila del ojo del microscopista para observar todo el campo visual (normalmente de 8 a 10 mm a partir de la lente ocular). Cuando la magnificación del ocular aumenta, el punto focal se acerca a la superficie superior de la lente ocular, lo que dificulta aún más su uso por parte del microscopista, especialmente si este último usa anteojos.

Para compensar este problema, los fabricantes han diseñado oculares de punto focal alto que cuentan con distancias de punto focal alrededor de 20 y 25 mm por encima de la superficie de la lente ocular. Estos oculares mejorados presentan lentes oculares de mayor diámetro dotadas de más elementos ópticos y, por lo general, una planitud de campo mejorada. Estos oculares a menudo presentan la inscripción H en algún lugar de su carcasa, sola o en combinación con otras abreviaturas.

Es importante mencionar que los oculares de punto focal alto son especialmente útiles para los microscopistas que usan anteojos, ya que corrigen la miopía o la hipermetropía, pero no corrigen otros problemas visuales, como el astigmatismo. Hoy en día, los oculares de punto focal alto son muy populares, incluso entre las personas que no usan anteojos; esto se debe a que la gran distancia entre los ojos reduce la fatiga y hace que la visualización de imágenes a través del microscopio sea mucho más cómoda.

Diámetro del campo visual

Hubo un tiempo en que los oculares estaban disponibles con un amplio espectro de magnificaciones que iban desde 6,3x hasta 25x y, a veces, incluso más para las aplicaciones especiales. Estos oculares son bastante favorables para la observación y fotomicrografía al ser usados con objetivos de baja potencia. Desafortunadamente, con los objetivos de mayor potencia, el problema de la magnificación vacía cobra importancia al usar oculares de muy alta magnificación, lo cual debe evitarse. Hoy en día, la mayoría de los fabricantes limitan sus ofertas de oculares a aquellos en la escala de 10x a 20x. El diámetro del campo visual en un ocular se expresa mediante un número de campo visual o número de campo (FN). La información sobre el número de campo de un ocular puede manifestar el diámetro real del campo visual del objeto a través de la siguiente fórmula:

Diámetro del campo visual = (FN) / (M(O)) × M(T)

Donde: FN es el número de campo en milímetros; MES) es la magnificación del objetivo; y, M(T) es el factor de magnificación de la lente del tubo (de existir). Si se aplica esta fórmula al ocular de campo superamplio listado en la Tabla 1, se llega al siguiente resultado en función de un objetivo de 40X con una magnificación de lente de tubo de 1.25: FN = 26.5 / M(O) = 40 × M(T) = 1.25 = diámetro de campo visual de 0,53 mm. La Tabla 2 lista los tamaños de campo visual que se originan al usar este ocular en función del rango común de objetivos.

Diámetros del campo visual
(Ocular SWF de 10X)

Tabla 2

Escala de magnificación conveniente

Procure seleccionar bien la combinación de ocular-objetivo para poder asegurar la óptima magnificación de los detalles en la muestra y evitar artefactos innecesarios. Por ejemplo, para lograr una magnificación de 250X, el microscopista podría seleccionar un ocular de 25X combinado con un objetivo de 10X. Otra opción para obtener la misma magnificación sería seleccionar un ocular de 10X con un objetivo de 25X. Dado que el objetivo de 25X presenta una apertura numérica superior (A. N. de aprox. 0.65) a la del objetivo de 10X (A. N. de aprox. 0.25), y los valores de la apertura numérica definen la resolución del objetivo, la última opción sería ideal. Si se ejecutasen microfotografías del mismo campo visual con cada combinación de objetivo-ocular descrita anteriormente, indudablemente el dúo compuesto de un ocular de 10X y un objetivo de 25X produciría microfotografías sobresalientes en detalle y claridad a partir de una muestra a diferencia de la otra combinación.

La escala de magnificación conveniente para una combinación de objetivo-ocular se define por la apertura numérica del sistema. Existe un valor mínimo de magnificación que permite resolver los detalles presentes en una imagen; dicho valor generalmente se establecerá arbitrariamente en 500 veces la apertura numérica (500 × A. N.).

En el extremo opuesto del espectro, el máximo valor de magnificación conveniente para una imagen suele establecerse en 1000 veces la apertura numérica (1000 × A. N.). Las magnificaciones superiores a este valor no proporcionarán más información útil ni una resolución más fina de los detalles a partir de la imagen y, por lo general, conducirán a la degradación de esta última. Exceder el límite de magnificación conveniente hace que la imagen sufra el fenómeno de magnificación vacía; es decir que el valor aumentado de magnificación, a través del ocular o la lente del tubo intermedia, sólo hace que la imagen se amplifique más sin correspondencia de aumento en la resolución de los detalles.

La Tabla 3, a continuación, lista las combinaciones comunes de objetivo-ocular que se mantienen en la escala de magnificación conveniente.

Escala de magnificación conveniente
(de 500 a 1000 × A. N. de objetivo)

Tabla 3

Retículas de medición

Los oculares pueden adaptarse para fines de medición al incorporar una pequeña retícula de vidrio circular en forma de disco (denominada simplemente retícula) en el plano del diafragma de campo del ocular. Las retículas suelen tener señales, como una regla de medición o una cuadrícula, grabadas en la superficie. Debido a que la retícula se encuentra en el mismo plano que el diafragma de campo, esta aparece con un enfoque nítido superpuesto sobre la imagen de la muestra. Los oculares que usan retículas deben integrar un mecanismo de enfoque (por lo general, un tornillo helicoidal o un deslizador) que permita enfocar la imagen de la retícula. En la Figura 5, se ilustran varias retículas típicas.

La retícula de la Figura 5 (a) es un elemento común de los oculares, cuyo propósito es encuadrar campos visuales destinados a la fotomicrografía. El pequeño elemento rectangular delimita el área que se capturará en la película empleando un formato de 35 mm. Los otros formatos de película (120 mm y 4 × 5 pulg.) se ven delimitados por juegos angulares dentro del rectángulo más grande de 35 mm. En el centro de la retícula, hay una serie de círculos circundados por cuatro conjuntos de líneas paralelas dispuestas en forma de X. Estas líneas sirven para enfocar la retícula y la imagen con el fin de que sea parfocal con el plano de la película colocada en la parte posterior de la cámara conectada al microscopio. La retícula de la Figura 5 (b) es un micrómetro lineal que puede usarse para medir distancias en las imágenes, y el micrómetro cruzado de la 5 (c) se usa con microscopios polarizadores para ubicar la alineación de las muestras con respecto al polarizador y al analizador. La cuadrícula ilustrada en la Figura 5 (d) sirve para dividir una sección del campo visual con fines de recuento. Existen varios tipos de retículas oculares; por ende, consulte con los fabricantes de microscopios y accesorios ópticos para determinar los tipos y la disponibilidad de estos útiles dispositivos de medición.

Micrómetros filares

Para ejecutar mediciones de alta precisión, se usa un micrómetro filar (similar al ilustrado en la Figura 6). Este micrómetro sustituye al ocular convencional y brinda varias mejoras sobre las retículas convencionales. A través del micrómetro filar, se enfoca la muestra mediante una retícula dotada de una escala de medición (variedad en los tipos de escala) y un hilo metálico muy fino, tal y como se muestra en la Figura 6 (b). El hilo metálico está instalado de modo que puede moverse lentamente a través del campo visual mediante el tornillo calibrado, ubicado en la parte lateral del micrómetro [se ilustra en la Figura 6 (a)]. Una vuelta completa de tornillo (dividido en 100 partes iguales) equivale a la distancia entre dos marcas de retícula adyacentes. Mediante la moción lenta del hilo metálico —de una posición a otra— en la imagen de la muestra y la toma de notas sobre los cambios a partir de los números de los tornillos de apriete manual, el microscopista obtiene una medida de distancia mucho más precisa. Los micrómetros filares (y otras retículas simples) deben ser calibrados con un micrómetro de platina por cada objetivo que se vaya a usar.

Punteros móviles

Algunos oculares integran un puntero móvil interno, ubicado de manera a aparecer como una silueta en el plano de la imagen. El puntero es útil para indicar ciertas características de una muestra, especialmente cuando un microscopista enseña características específicas a estudiantes. La mayoría de los punteros de oculares pueden girar en un ángulo de 360° alrededor de la muestra y, en las versiones más avanzadas, trasladarse a través del campo visual.

Oculares fotográficos y lentes de proyección

Los fabricantes a menudo desarrollan oculares especializados, denominados por lo general oculares fotográficosy dedicados a la fotomicrografía. Estos oculares suelen ser negativos (de tipo huygeniano) y no es posible usarlos de forma visual. Por esta razón, se les suele llamar lentes de proyección. En la Figura 7, se ilustra una lente de proyección típica.

Las lentes de proyección deben estar cuidadosamente corregidas para producir imágenes de campo plano: elemento imprescindible para una fotomicrografía precisa. Asimismo, tienen una corrección cromática que permite asegurar la reproducción fidedigna del color en la fotomicrografía de color. Los factores de magnificación en las lentes de proyección de fotomicrografía varían de 1X a aproximadamente 5X. Estas lentes pueden ser intercambiadas para determinar el tamaño final de la imagen en la fotomicrografía.

Telescopios de enfoque

Los sistemas de cámara se han convertido en una parte integral de los microscopios, y la mayoría de los fabricantes ofrecen cámaras fotomicrográficas de enganche como accesorio opcional. Estos avanzados sistemas de cámaras suelen contar con cajas oscuras motorizadas que almacenan y pasan automáticamente la película fotograma a fotograma a medida que se toman las fotomicrografías.

Una característica común de estos sistemas de cámara integrales es un ocular telescópico de enfoque con divisor de haz (Figura 8), el cual permite al microscopista ver, enfocar y encuadrar las muestras para la fotomicrografía. Este telescopio contiene una retícula de fotomicrografía, similar a la ilustrada en la Figura 5 (a), inscrita con un elemento rectangular que delimita el área capturada con la película de 35 mm, y también con corchetes angulares para películas de formato más grande. Para mayor comodidad a la hora de escanear y fotografiar muestras, el microscopista puede ajustar el ocular telescópico de modo que sea parfocal con los oculares a fin de facilitar el encuadre y la toma de fotomicrografías.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la lente ocular en un microscopio?

La lente ocular puede hacer referencia al ocular como un todo o específicamente a la lente ocular (la lente más cercana al ojo del usuario).

¿Cuál es el propósito de la lente ocular en un microscopio?

La lente ocular magnifica la imagen producida por el objetivo para que el usuario del microscopio pueda verla.

¿Cómo se selecciona el ocular correcto?

Hay muchos factores a tener en cuenta a la hora de seleccionar un ocular. Lo más importante es que tanto el ocular como el objetivo deben ser compatibles. Nuestra recomendación es de primero seleccionar cuidadosamente el objetivo; después, adquirir un ocular diseñado para trabajar con dicho objetivo.