En ingeniería óptica , un objetivo es un elemento óptico que capta la luz de un objeto que se está observando y enfoca los rayos de luz del mismo para producir una imagen real del objeto. Los objetivos pueden ser una única 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 de objeto , anteojos de objeto o anteojos de objetivo .
La lente objetivo de un microscopio es la que está en la parte inferior cerca de la muestra. En su forma más sencilla, se trata de una lupa de muy alta potencia , con una distancia focal muy corta . Este 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 suelen estar hechas de vidrio; su función es recoger la luz de la muestra.
Una de las propiedades más importantes de los objetivos de los microscopios 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 aumentos con un ocular de 10 aumentos produce una imagen que es 40 veces el tamaño del objeto.
Un microscopio típico tiene tres o cuatro lentes objetivos con diferentes aumentos, atornillados en un "revelador" 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 llama lente de objetivo de escaneo y suele ser un objetivo de 4 aumentos. La segunda lente se conoce como lente de objetivo pequeño y suele ser una lente de 10 aumentos. La lente más potente de las tres se conoce como lente de objetivo grande y suele tener entre 40 y 100 aumentos.
La apertura numérica de las lentes de microscopio suele oscilar entre 0,10 y 1,25, lo que corresponde a longitudes 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 viajaba 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 de longitud de tubo de 180 milímetros también son bastante comunes. El uso de un objetivo y un microscopio diseñados para tubos de diferentes longitudes producirá una aberración esférica .
En lugar de tubos de longitud finita, los microscopios modernos suelen estar diseñados para utilizar la corrección del infinito, una técnica en microscopía mediante la cual la luz que sale de la lente del objetivo se enfoca al infinito . [1] Esto se indica en el objetivo con el símbolo de infinito (∞).
Particularmente en aplicaciones biológicas, las muestras generalmente se observan bajo un cubreobjetos de vidrio , lo que introduce distorsiones en la imagen. Los objetivos que están diseñados para usarse con dichos cubreobjetos corregirán estas distorsiones y, por lo general, tienen escrito en el costado del objetivo el grosor del cubreobjetos con el que están diseñados para trabajar (generalmente 0,17 mm).
Por el contrario, los objetivos llamados "metalúrgicos" están diseñados para 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 generalmente resultarán en una aberración cromática significativa e inaceptable . Por lo tanto, la mayoría de objetivos tienen algún tipo de corrección para permitir que varios colores se enfoquen en un mismo punto. La corrección más sencilla es una lente acromática , que utiliza una combinación de cristal de corona y cristal de pedernal 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 abordan el color mejor que los objetivos acromáticos. Para reducir aún más la aberración, también se utilizan diseños más complejos, como objetivos apocromáticos y superacromáticos .
Todos estos tipos de objetivos exhibirán alguna aberración esférica . Si bien el centro de la imagen estará enfocado, los bordes estarán ligeramente borrosos. Cuando se corrige esta aberración, el objetivo se denomina objetivo "plano" y tiene una imagen plana en todo el campo de visión.
La distancia de trabajo (a veces abreviada WD) es la distancia entre la muestra y el objetivo. A medida que aumenta el aumento, las distancias de trabajo generalmente se reducen. 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 superior a 100 y una apertura numérica superior a 1. Estos objetivos están especialmente diseñados para usarse con aceite o agua con un índice de refracción equivalente, que debe llenar el espacio entre los lentes. elemento frontal y el objeto. Estas lentes brindan una mayor resolución con un gran aumento. 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 basó en el estándar británico Whitworth , con un diámetro de 0,8 pulgadas y 36 hilos por pulgada. Este "hilo RMS" o "hilo de la sociedad" todavía es de uso común en la actualidad. Alternativamente, algunos fabricantes objetivos utilizan diseños basados en roscas de tornillo métricas ISO, como M26 × 0,75 y M25 × 0,75 .
Las lentes de las cámaras (normalmente denominadas "objetivos fotográficos" en lugar de simplemente "objetivos" [4] ) necesitan cubrir un plano focal grande, por lo que se componen de varios elementos de lentes ópticas para corregir las aberraciones ópticas . Los proyectores de imágenes (como los de vídeo, películas y diapositivas) utilizan lentes objetivos que simplemente invierten la función de la lente de una cámara, con lentes diseñadas para cubrir un plano de imagen grande y proyectarlo a distancia sobre otra superficie. [5]
En un telescopio, el objetivo es la lente en el extremo frontal de un telescopio refractor (como binoculares o miras telescópicas ) o el espejo primario formador de imágenes de un telescopio reflector o catadióptrico . El poder de captación de luz y la resolución angular de un telescopio están directamente relacionados 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 resolver.