Tipos de oculares para microscópios, saiba tudo!

A ocular, ou lente ocular, é a parte do microscópio que amplia a imagem produzida pela objetiva do microscópio para que possa ser vista pelo olho humano. Neste recurso, veremos os diferentes tipos de oculares, seus componentes, como funcionam e como usá-los.

Ocular vs. Lente Ocular

As oculares funcionam em combinação com as objetivas do microscópio para ampliar ainda mais a imagem intermediária para que os detalhes da amostra possam ser observados. Oculares , ou lentes oculares, são nomes alternativos para oculares. Para manter a consistência durante esta discussão, vamos nos referir a todas as oculares e lentes oculares como oculares.

Para obter os melhores resultados em microscopia, combine objetivas com oculares apropriadas para a correção e o tipo de objetiva. A anatomia básica de uma ocular moderna típica é ilustrada na Figura 1 abaixo. Inscrições na lateral da ocular descrevem suas características e funções.

Como ler inscrições oculares

As oculares ilustradas na Figura 1 estão inscritas com UW , que é uma abreviação para o campo de visão ultra-amplo. Muitas vezes, as oculares também terão uma designação H , dependendo do fabricante, para indicar um ponto focal de alto ponto de visão que permite que os microscopistas usem óculos enquanto visualizam amostras.

Outras inscrições frequentemente encontradas em oculares incluem:

• WF para campo largo
• UWF para campo ultra largo
• SW e SWF para super widefield
• HE para ponto de visão alto
• CF para oculares destinadas ao uso com objetivas corrigidas CF

As oculares de compensação são frequentemente inscritas com K , C , ou comp , bem como a ampliação. As oculares usadas com objetivas de campo plano às vezes são rotuladas como plan-comp .

A ampliação ocular das oculares na Figura 1 é de 10X, conforme indicado na caixa. A inscrição A/24 indica que o número do campo é 24, que se refere ao diâmetro (em milímetros) do diafragma fixo na ocular. Essas oculares também possuem um ajuste de foco e um parafuso de dedo que permite a fixação de sua posição. Atualmente, os fabricantes geralmente produzem oculares com oculares de borracha que servem tanto para posicionar os olhos a uma distância adequada da lente frontal quanto para impedir que a luz ambiente reflita na superfície da lente e interfira na visão.

Tipos de oculares simples: negativo, positivo e modificado

Existem dois tipos principais de oculares que são agrupados de acordo com a disposição da lente e do diafragma: oculares negativas (ou oculares Huygenian) com diafragma interno e oculares positivas (ou oculares Ramsden) que têm um diafragma abaixo das lentes da ocular.

As oculares negativas têm duas lentes:

• A lente superior , que está mais próxima do olho do observador, é chamada de lente do olho
• A lente inferior (abaixo do diafragma) é frequentemente chamada de lente de campo

Em sua forma mais simples, tanto as lentes oculares quanto as de campo são plano-convexas, com os lados convexos voltados para o espécime. A meio caminho entre essas lentes há uma abertura circular fixa ou diafragma interno. O tamanho do diafragma define o campo de visão circular que é observado quando você olha no microscópio.

Saiba mais sobre a diferença entre oculares negativas e positivas abaixo.

O que é uma ocular huygeniana?

O design mais simples da ocular negativa, muitas vezes chamado de ocular Huygeniana (ilustrado na Figura 2), é encontrado na maioria dos microscópios de ensino e de laboratório equipados com objetivas acromáticas. Embora as lentes de campo e olho Huygenian não sejam bem corrigidas, suas aberrações tendem a se anular. Oculares negativas mais altamente corrigidas têm dois ou três elementos de lente cimentados para formar a lente do olho. Se uma ocular desconhecida tiver apenas a ampliação inscrita na caixa, provavelmente é uma ocular Huygeniana e é mais adequada para uso com objetivas acromáticas de ampliação de 5X a 40X.

O que é uma ocular Ramsden?

O outro tipo principal de ocular simples é a ocular positiva com um diafragma abaixo de suas lentes, comumente conhecida como ocular de Ramsden , conforme ilustrado na Figura 2 à esquerda. Esta ocular tem uma lente ocular e uma lente de campo que também são plano-convexas, mas a lente de campo é montada com a superfície curva voltada para a lente do olho. O plano focal frontal desta ocular fica logo abaixo da lente de campo, no nível do diafragma da ocular, tornando esta ocular facilmente adaptável para montagem de retículas. Para proporcionar uma melhor correção, as duas lentes da ocular Ramsden podem ser cimentadas juntas.

Oculares Simples Modificadas

Uma versão modificada da ocular Ramsden é conhecida como ocular Kellner , conforme ilustrado à esquerda na Figura 3. Essas oculares aprimoradas contêm um gibão de elementos de lente ocular cimentados juntos e apresentam um ponto ocular mais alto do que a ocular Ramsden ou Huygenian, como bem como um campo de visão muito maior.

Uma versão modificada da ocular Huygenian simples é ilustrada na Figura 3 à direita. Embora essas oculares modificadas tenham um desempenho melhor do que suas contrapartes simples de uma lente, elas ainda são úteis apenas com objetivas acromáticas de baixa potência.

Oculares de compensação

Oculares simples, como a Huygenian e a Ramsden, e suas contrapartes acromáticas não corrigirão a diferença cromática residual de ampliação na imagem intermediária, especialmente quando combinadas com objetivas acromáticas de alta ampliação ou objetivas de fluorita ou apocromáticas. Para corrigir esse problema, os fabricantes produzem oculares de compensação que introduzem um erro cromático igual, mas oposto, nos elementos da lente.

As oculares de compensação podem ser do tipo positivo ou negativo, e devem ser usadas em todas as ampliações com fluorita, apocromática e todas as variações de objetivas planas (podem também ser aproveitadas com objetivas acromáticas de 40X e superiores). Nos últimos anos, as objetivas de microscópios modernos têm sua correção para diferenças cromáticas de ampliação incorporadas nas próprias objetivas (por exemplo, objetivas Olympus ) ou corrigidas nas lentes do tubo.

As oculares de compensação desempenham um papel crucial para ajudar a eliminar as aberrações cromáticas residuais inerentes ao design de objetivas altamente corrigidas. Como resultado, é preferível que o microscopista use as oculares de compensação projetadas por um determinado fabricante para acompanhar as objetivas mais corrigidas desse fabricante. O uso de uma ocular incorreta com uma objetiva apocromática projetada para uma aplicação de comprimento de tubo finito (160 ou 170 mm) resulta em um contraste dramaticamente maior com franjas vermelhas nos diâmetros externos e franjas azuis nos diâmetros internos dos detalhes da amostra. Problemas adicionais surgem de uma planicidade limitada do campo de visão em oculares simples, mesmo aquelas corrigidas com duplas de lentes oculares.

Oculares avançadas

Projetos de oculares mais avançados resultaram na ocular Periplan , ilustrada na Figura 4 acima. Esta ocular contém sete elementos de lente cimentados em um único duplo, um único triplo e duas lentes individuais. As melhorias de design nas oculares Periplan levam a uma melhor correção para aberração cromática lateral residual, maior nivelamento de campo e um desempenho geral melhor quando usadas com objetivas de maior potência.

Os microscópios modernos apresentam objetivas corrigidas de plano muito aprimoradas, nas quais a imagem primária tem muito menos curvatura de campo do que as objetivas mais antigas. Além disso, a maioria dos microscópios agora apresenta tubos de corpo muito mais largos que aumentaram muito o tamanho das imagens intermediárias.

Para lidar com esses novos recursos, os fabricantes agora produzem oculares de campo amplo (ilustradas na Figura 1) que aumentam a área visível da amostra em até 40%. Como as técnicas de correção de objetivas oculares variam de fabricante para fabricante, é importante usar apenas as oculares recomendadas por um fabricante específico para uso com suas objetivas.

Como escolher a ocular certa

Nossa recomendação é escolher cuidadosamente a objetiva primeiro e depois comprar uma ocular projetada para trabalhar com a objetiva. Ao escolher oculares, é relativamente fácil diferenciar entre oculares simples e oculares mais compensadas. Oculares simples, como a Ramsden e a Huygenian (e suas contrapartes mais altamente corrigidas) terão um anel azul ao redor da borda do diafragma da ocular quando vistas através do microscópio ou colocadas em uma fonte de luz. Em contraste, oculares de compensação mais altamente corrigidas têm um anel amarelo-vermelho-laranja ao redor do diafragma nas mesmas circunstâncias.

Propriedades das oculares comerciais

tabela 1

As propriedades de várias oculares comuns disponíveis comercialmente (fabricadas pela Olympus) estão listadas de acordo com o tipo na Tabela 1. Os três principais tipos de oculares listados na Tabela 1 são finder , widefield e super widefield .

Observe que a terminologia usada por vários fabricantes pode ser confusa. Preste muita atenção aos folhetos e manuais do microscópio para escolher as oculares corretas para um objetivo específico.

Na Tabela 1, as abreviaturas que designam as oculares de campo amplo e supercampo amplo são acopladas à sua correção para ponto de visão alto, e são WH e SWH , respectivamente. As ampliações são 10X ou 15X, e os números de campo variam de 14 a 26,5, dependendo da aplicação. O ajuste de dioptria é aproximadamente o mesmo para todas as oculares, e muitas também contêm uma fotomáscara ou retículo micrométrico.

Oculares de ponto alto

Os raios de luz que emanam da ocular se cruzam na pupila de saída ou ponto ocular, muitas vezes referido como disco de Ramsden , onde a pupila do olho do microscopista deve ser colocada para ver todo o campo de visão (geralmente 8 a 10 mm do olho). lente). Ao aumentar a ampliação da ocular, o ponto ocular é aproximado da superfície superior da lente do olho, tornando muito mais difícil o uso do microscopista, especialmente se estiver usando óculos.

Para compensar esse problema, os fabricantes projetaram oculares de alto ponto de visão que apresentam distâncias de ponto de visão que se aproximam de 20 a 25 mm acima da superfície da lente do olho. Essas oculares aprimoradas têm lentes oculares de diâmetro maior que contêm mais elementos ópticos e geralmente apresentam melhor nivelamento de campo. Essas oculares geralmente são designadas com a inscrição H em algum lugar na carcaça da ocular, sozinhas ou em combinação com outras abreviações.

Devemos mencionar que as oculares de ponto alto são especialmente úteis para microscopistas que usam óculos para corrigir a miopia, mas não corrigem vários outros defeitos visuais, como o astigmatismo. Hoje, as oculares de alto ponto de visão são muito populares, mesmo com pessoas que não usam óculos, porque a grande distância dos olhos reduz a fadiga e torna a visualização das imagens através do microscópio muito mais confortável.

Diâmetro do campo de visão

Ao mesmo tempo, as oculares estavam disponíveis em um amplo espectro de ampliações variando de 6,3x a 25x e às vezes até maiores para aplicações especiais. Essas oculares são muito úteis para observação e fotomicrografia com objetivas de baixa potência. Infelizmente, com objetivas de maior potência, o problema da ampliação vazia torna-se importante ao usar oculares de ampliação muito alta, e isso deve ser evitado. Hoje, a maioria dos fabricantes restringe suas ofertas de oculares para aqueles na faixa de 10x a 20x. O diâmetro do campo de visão em uma ocular é expresso como um número de campo de visão ou número de campo ( FN ). As informações sobre o número do campo de uma ocular podem fornecer o diâmetro real do campo de visão do objeto usando a fórmula:

Diâmetro do campo de visão = (FN) / (M(O) × M(T)

Onde FN é o número do campo em milímetros, M(O) é a ampliação objetiva e M(T) é o fator de ampliação da lente do tubo (se houver). Aplicando esta fórmula à ocular de campo super amplo listada na Tabela 1, chegamos ao seguinte para uma objetiva de 40X com uma ampliação de lente de tubo de 1,25: FN = 26,5 / M(O) = 40 × M(T) = 1,25 = um campo de visão diâmetro de 0,53 milímetros. A Tabela 2 lista os tamanhos do campo de visão sobre a faixa comum de objetivas que ocorreriam usando esta ocular.

Diâmetros do campo de visão
(ocular SWF 10X)

mesa 2

Faixa de ampliação útil

Tome cuidado ao escolher combinações de ocular/objetiva para ajudar a garantir a ampliação ideal dos detalhes da amostra sem adicionar artefatos desnecessários. Por exemplo, para conseguir uma ampliação de 250X, o microscopista poderia escolher uma ocular de 25X acoplada a uma objetiva de 10X. Outra opção para a mesma ampliação seria uma ocular de 10X com uma objetiva de 25X. Como a objetiva de 25X tem uma abertura numérica maior (cerca de 0,65 NA) do que a objetiva de 10X (cerca de 0,25 NA) e a abertura numéricavalores definem a resolução de um objetivo, a última escolha é ideal. Se fossem feitas fotomicrografias do mesmo campo de visão com cada combinação de objetiva/ocular descrita acima, seria óbvio que a dupla ocular de 10x/objetiva de 25X produziria fotomicrografias que se destacavam em detalhes e clareza da amostra quando comparadas à outra combinação.

A faixa de ampliação útil para uma combinação objetiva/ocular é definida pela abertura numérica do sistema. Há uma ampliação mínima necessária para que os detalhes presentes em uma imagem sejam resolvidos, e esse valor geralmente é definido arbitrariamente como 500 vezes a abertura numérica (500 × NA).

Na outra extremidade do espectro, a ampliação máxima útil de uma imagem geralmente é definida em 1.000 vezes a abertura numérica (1.000 × NA). Ampliações superiores a este valor não produzirão mais informações úteis ou uma resolução mais fina dos detalhes da imagem e geralmente levarão à degradação da imagem. Exceder o limite de ampliação útil faz com que a imagem sofra o fenômeno de ampliação vazia , onde o aumento da ampliação através da ocular ou da lente do tubo intermediário apenas faz com que a imagem se torne mais ampliada sem aumento correspondente na resolução de detalhes.

A Tabela 3 abaixo lista as combinações comuns de objetiva/ocular que se encontram na faixa de ampliação útil.

Faixa de Ampliação Útil
(500–1000 × NA de Objetivo)

Tabela 3

Gratículas de medição

As oculares podem ser adaptadas para fins de medição adicionando um pequeno retículo de vidro em forma de disco circular (às vezes chamado de retícula ou retículo ) no plano do diafragma de campo da ocular. As retículas geralmente têm marcações, como uma régua ou grade de medição, gravadas na superfície. Como o retículo está no mesmo plano que o diafragma de campo, ele aparece em foco nítido sobreposto à imagem da amostra. As oculares que usam retículos devem conter um mecanismo de focalização (geralmente um parafuso helicoidal ou controle deslizante) que permita que a imagem do retículo seja focalizada. Vários retículos típicos são ilustrados na Figura 5 abaixo.

O retículo na Figura 5 (a) é um elemento comum das oculares destinadas a enquadrar os campos de visão para fotomicrografia. O pequeno elemento retangular circunscreve a área que será capturada no filme em formato de 35 mm. Outros formatos de filme (120 mm e 4 × 5 pol.) são delineados por conjuntos de cantos dentro do retângulo maior de 35 mm. No centro do retículo há uma série de círculos cercados por quatro conjuntos de linhas paralelas dispostas em um padrão X. Essas linhas são usadas para focar o retículo e a imagem a ser parfocal com o plano do filme em uma câmera traseira acoplada ao microscópio. O retículo na Figura 5 (b) é um micrômetro linear que pode ser usado para medir distâncias de imagem, e o micrômetro cruzado em 5 (c) é usado com microscópios de polarização para localizar o alinhamento das amostras em relação ao polarizador e analisador. A grade ilustrada na Figura 5 (d) é usada para dividir uma seção do campo de visão para contagem. Existem muitas outras variações de retículas oculares, portanto, consulte os fabricantes de microscópios e acessórios ópticos para determinar os tipos e a disponibilidade desses dispositivos de medição úteis.

Micrômetros Filar

Para medições altamente precisas, um micrômetro filar(semelhante ao ilustrado na Figura 6). Este micrômetro substitui a ocular convencional e oferece várias melhorias em relação às retículas convencionais. No micrômetro filar, um retículo com escala de medição (há muitas variações nos tipos de escala) e um fio muito fino são focalizados com o corpo de prova, conforme mostra a Figura 6 (b). O fio é montado de forma que possa ser movido lentamente pelo campo de visão pelo parafuso calibrado localizado na lateral do micrômetro, conforme mostrado na Figura 6 (a). Uma volta completa do parafuso de aperto manual (dividido em 100 divisões iguais) é igual à distância entre duas marcas de retículo adjacentes. Movendo lentamente o fio de uma posição na imagem da amostra para outra e observando as mudanças nos números dos parafusos de polegar, o microscopista tem uma medição muito mais precisa da distância.

Ponteiros móveis

Algumas oculares têm um ponteiro móvel localizado dentro da ocular e posicionado de forma que apareça como uma silhueta no plano da imagem. Este ponteiro é útil para indicar certas características de um espécime, especialmente quando um microscopista está ensinando aos alunos sobre características específicas. A maioria dos ponteiros das oculares pode ser girada em um ângulo de 360° ao redor da amostra, e versões mais avançadas podem ser transladadas pelo campo de visão.

Oculares e lentes de projeção

Os fabricantes geralmente produzem oculares especializadas, muitas vezes chamadas de oculares de foto , projetadas para serem usadas com fotomicrografia. Estas oculares são geralmente negativas (tipo Huygenian) e são incapazes de serem usadas visualmente. Por esse motivo, são normalmente chamadas de lentes de projeção . Uma lente de projeção típica é ilustrada na Figura 7 abaixo.

As lentes de projeção devem ser cuidadosamente corrigidas para que produzam imagens de campo plano, uma necessidade definitiva para uma fotomicrografia precisa. Eles geralmente também são corrigidos de cor para ajudar a garantir a reprodução verdadeira da cor na fotomicrografia colorida. Os fatores de ampliação em lentes de projeção de fotomicrografia variam de 1X a cerca de 5X. Essas lentes podem ser trocadas para ajustar o tamanho da imagem final na fotomicrografia.

Telescópios de focagem

Os sistemas de câmeras tornaram-se parte integrante do microscópio, e a maioria dos fabricantes fornece câmeras fotomicrográficas anexadas como um acessório opcional. Esses sistemas avançados de câmera geralmente apresentam caixas pretas motorizadas que armazenam e percorrem automaticamente o filme quadro a quadro à medida que as fotomicrografias são tiradas.

Uma característica comum desses sistemas de câmeras integrais é uma ocular telescópica com foco divisor de feixe (veja a Figura 8) que permite ao microscopista visualizar, focalizar e enquadrar amostras para fotomicrografia. Este telescópio contém um retículo de fotomicrografia, semelhante ao ilustrado na Figura 5 (a) que é inscrito com um elemento retangular que circunscreve a área capturada com filme de 35 mm, e também colchetes de canto para filmes de maior formato. Por conveniência na digitalização e fotografia de amostras, o microscopista pode ajustar a ocular telescópica para que fique parfocal com as oculares para facilitar o enquadramento e a obtenção de fotomicrografias.

perguntas frequentes

O que é a lente ocular em um microscópio?

A lente ocular pode se referir à ocular como um todo ou especificamente à lente do olho - a lente mais próxima do olho.

O que a lente ocular faz em um microscópio?

A lente ocular amplia a imagem produzida pela objetiva para que o usuário do microscópio possa vê-la.

Como seleciono a ocular certa?

Existem muitos fatores que influenciam a escolha de uma ocular. O importante a ter em mente é que sua ocular e objetiva devem ser compatíveis. Nossa recomendação é escolher cuidadosamente a objetiva primeiro e depois comprar uma ocular projetada para trabalhar com a objetiva.