direita|miniaturadaimagem|250x250px| Uma coleção de diferentes tipos de oculares. Uma ocular é um tipo de lente, ou conjunto de lentes, conectada a uma variedade de dispositivos ópticos, como telescópios e microscópios. O nome "ocular" vem da ideia de que, normalmente, ela é o parte do sistema ótico mais próxima dos olhos. A lente objetiva ou espelho coleta luz e a foca criando uma imagem. A ocular é colocada perto do ponto focal da objetiva para ampliar esta imagem. A ampliação depende da distância focal da ocular.
Uma ocular consiste em vários elementos, ou lentes, alojados em um cilindro, ou "barril". O barril da ocular é feito para se encaixar em uma abertura especial do instrumento ao qual está conectado. A imagem pode ser focada movendo a ocular para mais perto e mais longe da objetiva. A maioria dos instrumentos possui um mecanismo de foco para permitir o movimento do eixo no qual a ocular está montada, sem a necessidade de manipular a ocular diretamente. Em telescópios, por exemplo, esse instrumento é convenientemente chamado "focalizador".
Em binóculos, as oculares são geralmente, porém nem sempre, fixas, sendo assim a ampliação e campo de visão são predeterminados. Com telescópios e microscópios as oculares são, na maioria das vezes, intercambiáveis.
Ao trocar a ocular o usuário não só tem a liberdade de alterar a ampliação, campo de visão, alívio ocular, e outros aspectos do sistema ótico, dado que esses parâmetros mudam de acordo com os parâmetros da ocular, mas também tem a oportunidade buscar oculares de qualidade superior e com design que serve melhor a seus usos, dado que cada design tem seus pontos fortes e pontos fracos.
Propriedades da ocular Uma ocular tem diversas propriedades que devem ser levadas em consideração, tais propriedades vão alterar pesadamente o funcionamento do dispositivo ótico em uso.
Distância focal A distância focal de uma ocular, geralmente expressa em milímetros, é a distância do plano principal da ocular onde os raios paralelos de luz convergem para um único ponto. Quando em uso, a distância focal de uma ocular, combinada com a distância focal do telescópio (ou microscópio) à qual está acoplada, determina a ampliação. Sendo assim, utilizando oculares com distancias focais diferentes é possível obter diferentes níveis de ampliação num mesmo instrumento.
Telescópios miniaturadaimagem|Nesse telescópio, o astrônomo fez uma tabela mostrando atributos e ampliação com cada ocular para facilitar o uso. Dado a distancia focal de 1365mm, a ampliação de cada ocular segue a formula descrita. Para um telescópio, a magnificação, ou ampliação, produzida pela combinação de uma ocular e objetiva em particular pode ser calculada usando a seguinte formula:
. Onde é a distância focal da objetiva, e é a distância focal da ocular.
A ampliação, portanto, é inversamente proporcional a distancia focal da ocular.
Por exemplo, uma ocular de 25mm em um telescópio com 1000mm de distância focal aumentaria o objeto observado em 40 vezes, pois, seguindo a formula: 1000/25 = 40. Já uma ocular de 4mm no mesmo telescópio, por sua vez, aumentaria o objeto observado em 250 vezes, dado que 1000/4 = 250.
Astrônomos comumente se referem as oculares pela distancia focal das mesmas em milímetros. Alguns, entretanto, se referem a elas pela quantidade de aumento gerado, porém isso é mais comuns em oculares de microscópio.
Microscópios Para um microscópio, a fórmula correspondente é:
Onde e são as distâncias focais de cada elemento. é a distância mínima de visão distinta (geralmente 250 milímetros) é a distância entre o plano focal posterior da objetiva e o plano focal posterior da ocular (denominado comprimento do tubo), normalmente 160mm para um instrumento moderno. é a distância focal objetiva e é o comprimento focal da ocular.
Por convenção, as oculares do microscópio são geralmente especificadas pela "potencia", em vez do comprimento focal. Potência da ocular do microscópio e poder objetivo são definidos por:
Logo, a partir da expressão dada anteriormente para calcular a magnificação de um microscópio, temos que:
A magnificação total de uma imagem de microscópio é então calculada multiplicando a potência da ocular pela potência da objetiva. Por exemplo, uma ocular de 10× com uma objetiva de 40× aumentará a imagem 400 vezes.
Campo de visão direita|miniaturadaimagem|250x250px| Simulação da visão obtida por um telescópio usando oculares diferentes.
As imagens do centro e da esquerda usam oculares com a mesma distancia focal, porém a do centro tem um campo de visão aparente maior, e mostra uma área maior.
Já a imagem da direta tem o mesmo campo de visão aparente que a do centro, porém com uma distancia focal menor, dando uma imagem com campo de visão real igual a da esquerda, porém com maior ampliação. direita|miniaturadaimagem|Plössl, um design de ocular capaz de conceber campos de visão aparente grandes. A campo de visão, abreviado como "FOV" (Do inglês "Field of View"), se refere a área do alvo que pode ser vista quando se olha pela ocular. O campo de visão de uma ocular varia, dependendo não só da ampliação obtida quando conectada em determinado telescópio ou telescópio, mas também das propriedades da própria ocular.
Devido a essas variáveis, o termo "campo de visão" se refere quase sempre a um de dois significados:
Campo de visão real O tamanho angular da porção de céu que pode ser vista com a ocular quando no telescópio, produzindo uma ampliação especifica. Varia entre 0.1 e 2 graus. Campo de visão aparente Esta é uma medida do tamanho angular da imagem vista através da ocular. Em outras palavras, é o quão grande a imagem aparece (diferente da ampliação). Isso é constante para qualquer ocular de comprimento focal fixo e pode ser usado para calcular qual será o campo de visão real quando a ocular for usada com um determinado telescópio. A medição varia de 30 a 110 graus .
É comum que os usuários calcularem o campo de visão real, pois ele indica melhor quanto do céu será visível de fato quando usando a ocular. O método mais comum de se calcular depende se já se sabe o campo de visão aparente ou não.
Se o campo de visão aparente já é conhecido, o campo de visão real é calculado com formula onde: é o campo de visão real, calculado na unidade de medida angular em que é fornecido. é o campo de visão aparente. é a magnificação/ampliação.
Essa formula uma precisão de até 4% ou melhor quando o campo de visão aparente é de até 40°. E em até 10% para um campo de visão aparente de 60°.
Se o campo de visão aparente é desconhecido, o campo de visão real é calculado por onde: é o campo de visão real, calculado em graus . é o diâmetro do Field Stop da ocular em mm. é a distância focal do telescópio, em mm.
A segunda formula é mais precisa, mas o valor do field stop normalmente não é informado pelo maioria dos fabricantes. A primeira formula não vai ser precisa se o campo de visão não for reto, ou é maior que 60°, o que não é incomum na maioria das oculares ultrawide.
Alívio Ocular direita|miniaturadaimagem|300x300px| 1 Plano Focal; 2 Diafragma/Field Stop; 3 Alivio Ocular; 4 Pupila de Saída. O olho precisa estar a certa distancia da ocular para que veja as imagens da forma correta, essa distancia é chamada "Alívio Ocular". Quanto maior o alívio ocular for, maior a distancia entre o olho e a ocular, fazendo com que a visão seja, geralmente, mais confortável. Entretanto, quando o alívio ocular é muito grande, é possível que seja desconfortável ficar na posição correta para observação por períodos longos de tempo. O alívio ocular geralmente fica entre 2 e 20 mm, dependendo da construção da ocular. Oculares com distancia focal alta geralmente tem alívio ocular maior, mas oculares com distancia focal curta podem causar problemas nesse aspecto, tendo alívio ocular curto demais. O ideal é que o mínimo seja entre 5 e 6 mm, de forma a acomodar os cílios do observador sem desconforto. Designs modernos com vários elementos podem corrigir esse problema, onde é possível uma ocular com distancia focal baixa porém bom alívio ocular.
Pupila de Saída miniaturadaimagem|A Pupila de Saída no final de um sistema ótico. A Pupila de Saída é o diâmetro da projeção final gerada pelo sistema ótico. Num telescópio, a pupila de saída é calculada pela formula , onde é o diâmetro da abertura do telescópio em milímetros e é a magnificação total.
Oculares com bons designs produzem Pupilas de Saída similares a Pupila de Entrada do observador, que varia de indivíduo para indivíduo e com idade da pessoa em questão ou com o tipo de câmera utilizada. Para observação visual, a Pupila de Entrada é literalmente o tamanho da Pupila dos olhos do observador, que varia de acordo com fatores como desde a idade do observador e adaptação ao escuro, até fatores como saúde ocular geral. Diâmetro médio da pupila humana e idadeIdade (anos)Dia (mm)Noite (mm)204.78304.37403.96503.55603.14.1702.73.2802.32.5 A exemplo, um binóculo 7×50 produziria uma Pupila de Saída de 7.14mm, que corresponde a Pupila de Saída dos olhos de um indivíduo saudável na casa dos 30 anos de idade quando adaptados ao escuro, logo a observação seria boa e pouca luz seria perdida. Durante o dia os olhos do mesmo indivíduo, sem adaptação ao escuro teria uma Pupila de Entrada de 4.3 mm, nesse caso metade da luz seria barrada pela íris no mesmo binóculo 7×50, isso não seria um problema tão grande dada a abundancia de luz durante o dia mas mostra como as condições do ambiente podem alterar a qualidade da observação, dado que é possível que mesmo a noite os olhos não estejam adaptados ao escuro por razões secundárias.
Em contraste, um binoculo 8×30 produziria uma pupila de saída de apenas 3.75 mm, sendo assim, apesar de ótimo para observação diurna, não seria muito ideal para observação noturna assumindo um indivíduo saudável na casa dos 30 anos de idade.
Diâmetro do Barril Oculares para telescópios e microscópios geralmente podem ser trocadas, para permitir que o usuário escolha uma ocular que sirva melhor aos seus usos. Para que isso aconteça, oculares vem com um diâmetro de barril padronizado.
Oculares de telescópio direita|miniaturadaimagem|250x250px| Exemplos (da esquerda para a direita) de oculares de 2"(51 mm), 1,25"(32 mm) e 0,965"(24,5 mm). Existem seis tamanhos padrões para os barris quando se fala de telescópios, sendo eles: 0.965" (24.5mm) – Esse é o menor dos padrões, comumente encontrado em telescópios baratos ou de brinquedo. A maioria das oculares nesse padrão são de plástico, e alguns tem até os próprios elementos de plástico ao invés de vidro. Oculares de alta qualidade nesse padrão não são mais produzidas, mas é possível encontrar Kellners baratas feitas nele. 1.25" (31.75mm) – Esse é o padrão mais popular. Uma ocular de 1.25" pode ter uma distancia focal de até 32mm, distancias focais maiores não são incomuns porém isso vem as custas de campos de visão menores, normalmente inferiores a 50°, que muitos consideram o mínimo para uma observação agradável. Barris nesse padrão aceitam filtros de 30mm. 2" (50.8mm) – Também comuns no mercado, oculares de 2" aumentam o limite de distancia focal possível, sendo possível chegar em até 55mm com um bom campo de visão. Em contra partida, oculares de 2" são mais caras, nem todo telescópio aceita o tamanho, e podem ser pesadas o suficiente para desequilibrar telescópios menores. Oculares desse tamanho aceitam filtros de 48mm (ou 49mm, em casos raros). 2.7" (68.58mm) – Feitas por alguns fabricantes, assim como a anterior, são maiores, permitindo maiores distancias focais, porém mais pesadas e difíceis de achar.