Objetivo (óptica)

En ingeniería óptica , un objetivo es un elemento óptico que recoge la luz de un objeto que se observa y enfoca los rayos de luz para producir una imagen real del objeto. Los objetivos pueden ser una sola lente o espejo , o combinaciones de varios elementos ópticos. Se utilizan en microscopios , binoculares , telescopios , cámaras , proyectores de diapositivas , reproductores de CD y muchos otros instrumentos ópticos. Los objetivos también se denominan lentes objeto , gafas objeto o gafas objetivas .

El objetivo de un microscopio es el que se encuentra en la parte inferior, cerca de la muestra. En su forma más simple, es una lupa de gran potencia , con una distancia focal muy corta . Esta se acerca mucho a la muestra que se está examinando para que la luz de la muestra se enfoque dentro del tubo del microscopio. El objetivo en sí suele ser un cilindro que contiene una o más lentes que normalmente están hechas de vidrio; su función es recoger la luz de la muestra.

Una de las propiedades más importantes de los objetivos de microscopio es su aumento . El aumento suele oscilar entre 4× y 100×. Se combina con el aumento del ocular para determinar el aumento general del microscopio; un objetivo de 4× con un ocular de 10× produce una imagen que es 40 veces el tamaño del objeto.

Un microscopio típico tiene tres o cuatro lentes objetivos con diferentes aumentos, atornilladas a un "revólver" circular que se puede girar para seleccionar la lente requerida. Estas lentes suelen estar codificadas por colores para facilitar su uso. La lente menos potente se denomina lente objetivo de barrido y suele ser un objetivo de 4×. La segunda lente se denomina lente objetivo pequeña y suele ser una lente de 10×. La lente más potente de las tres se denomina lente objetivo grande y suele ser de 40 a 100×.

La apertura numérica de las lentes de microscopio suele oscilar entre 0,10 y 1,25, lo que corresponde a distancias focales de aproximadamente 40 mm a 2 mm, respectivamente.

Históricamente, los microscopios se diseñaban casi universalmente con una longitud de tubo mecánica finita, que es la distancia que recorre la luz en el microscopio desde el objetivo hasta el ocular. El estándar de la Royal Microscopical Society es de 160 milímetros, mientras que Leitz solía utilizar 170 milímetros. Los objetivos con una longitud de tubo de 180 milímetros también son bastante comunes. El uso de un objetivo y un microscopio diseñados para longitudes de tubo diferentes dará como resultado una aberración esférica .

En lugar de longitudes de tubo finitas, los microscopios modernos a menudo están diseñados para utilizar corrección al infinito, una técnica en microscopía mediante la cual la luz que sale de la lente del objetivo se enfoca al infinito . ^[1] Esto se denota en el objetivo con el símbolo de infinito (∞).

En particular, en aplicaciones biológicas, las muestras suelen observarse bajo un cubreobjetos de vidrio , lo que introduce distorsiones en la imagen. Los objetivos diseñados para usarse con dichos cubreobjetos corrigen estas distorsiones y, por lo general, tienen escrito en el costado del objetivo el grosor del cubreobjetos con el que están diseñados (normalmente, 0,17 mm).

Por el contrario, los objetivos denominados "metalúrgicos" están diseñados para la luz reflejada y no utilizan cubreobjetos de vidrio.

La distinción entre objetivos diseñados para usarse con o sin cubreobjetos es importante para lentes de alta apertura numérica (gran aumento), pero hace poca diferencia para objetivos de bajo aumento.

Las lentes de vidrio básicas suelen producir una aberración cromática significativa e inaceptable . Por lo tanto, la mayoría de los objetivos tienen algún tipo de corrección para permitir que varios colores se enfoquen en el mismo punto. La corrección más sencilla es una lente acromática , que utiliza una combinación de vidrio crown y vidrio flint para enfocar dos colores. Los objetivos acromáticos son un diseño estándar típico.

Además de los vidrios de óxido, las lentes de fluorita se utilizan a menudo en aplicaciones especiales. Estos objetivos de fluorita o semiapocromáticos tratan el color mejor que los objetivos acromáticos. Para reducir aún más la aberración, también se utilizan diseños más complejos, como los objetivos apocromáticos y superacromáticos .

Todos estos tipos de objetivos presentan cierta aberración esférica . Mientras que el centro de la imagen estará enfocado, los bordes estarán ligeramente borrosos. Cuando se corrige esta aberración, el objetivo se denomina objetivo "plan" y tiene una imagen plana en todo el campo de visión.

La distancia de trabajo (a veces abreviada como WD) es la distancia entre la muestra y el objetivo. A medida que aumenta el aumento, la distancia de trabajo generalmente se reduce. Cuando se necesita espacio, se pueden utilizar objetivos especiales de larga distancia de trabajo.

Algunos microscopios utilizan lentes de inmersión en aceite o en agua , que pueden tener un aumento mayor a 100 y una apertura numérica mayor a 1. Estos objetivos están diseñados especialmente para usarse con aceite o agua con índice de refracción equivalente , que debe llenar el espacio entre el elemento frontal y el objeto. Estas lentes brindan una mayor resolución con un aumento alto. Se pueden lograr aperturas numéricas de hasta 1,6 con inmersión en aceite. ^[2]

La rosca tradicional utilizada para fijar el objetivo al microscopio fue estandarizada por la Royal Microscopical Society en 1858. ^[3] Se basaba en la rosca estándar británica Whitworth , con un diámetro de 0,8 pulgadas y 36 roscas por pulgada. Esta "rosca RMS" o "rosca de sociedad" todavía se usa comúnmente en la actualidad. Alternativamente, algunos fabricantes de objetivos utilizan diseños basados ​​en la rosca métrica ISO, como M26 × 0,75 y M25 × 0,75 .

Las lentes de las cámaras (que suelen denominarse "objetivos fotográficos" en lugar de simplemente "objetivos" ^[4] ) necesitan cubrir un gran plano focal, por lo que están formadas por una serie de elementos de lentes ópticas para corregir las aberraciones ópticas . Los proyectores de imágenes (como los proyectores de vídeo, películas y diapositivas) utilizan lentes objetivos que simplemente invierten la función de una lente de cámara, con lentes diseñadas para cubrir un gran plano de imagen y proyectarla a distancia sobre otra superficie. ^[5]

En un telescopio, el objetivo es la lente situada en el extremo delantero de un telescopio refractor (como los binoculares o las miras telescópicas ) o el espejo primario formador de imágenes de un telescopio reflector o catadióptrico . La capacidad de captación de luz y la resolución angular de un telescopio están directamente relacionadas con el diámetro (o "apertura") de su lente o espejo objetivo. Cuanto más grande sea el objetivo, más brillantes aparecerán los objetos y más detalles podrá captar.

• Lista de piezas y construcción del telescopio
• Etender

• Taylor, H. Dennis (1911). "Objetivo"  . En Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica . Vol. 19 (11.ª ed.). Cambridge University Press. págs. 948–949.