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Le lenti degli obiettivi
Grandangolo
Immagine prodotta da un obiettivo fish-
Teleobiettivo
Teleobiettivo o lungo fuoco, gli obiettivi con angolo di campo minore ovvero lunghezza focale maggiore del normale sono detti teleobiettivi. L'angolo di campo varia tra i 20° fino a 5° o inferiori . Sarebbe più corretto chiamarli lungo fuoco, quando presentano uno schema ottico normale.
Per le leggi dell'ottica la distanza tra il piano ottico e il piano di messa a fuoco all'infinito è uguale alla lunghezza focale allungandosi ulteriormente per focalizzazioni a brevi distanze. Quindi un 500mm diverrebbe lungo oltre mezzo metro con scarsa maneggevolezza nell'impiego pratico . Per ovviare gli questi inconvenienti è stato adottato lo schema ottico a teleobiettivo. Consiste in un gruppo ottico anteriore convergente e in un gruppo posteriore leggermente divergente, è possibile che vi siano ulteriori gruppi centrali. Questa focale provoca una evidente ingrandimento del soggetto e produce una forte compressione del campo, ovvero avvicina gli oggetti riducendo apparentemente le distanze.
Obiettivo normale
È considerato normale l'obiettivo che ha l'angolo di campo simile a quello dell'occhio umano, con un angolo di campo compreso tra 43° e 45°. Estendendo la gamma anche ai grandangolari e teleobiettivi moderati si possono considerare gli angoli tra 20° e 59°. Questa tipologia viene anche chiamata standard, perché era l'obiettivo comunemente fornito a corredo delle nuove fotocamere. Non sono soggetti ad aberrazioni come i grandangolari e i tele, inoltre gli schemi ottici estensivamente collaudati e perfezionati li hanno resi economici e di buona qualità. La luminosità è sempre molto elevata, sono nella norma valori di f/1.8 e f/1.4.
Il tipo più comune di lente è rappresentato dalle lenti sferiche, caratterizzate dall'avere le due superfici opposte costituite idealmente da porzioni di una sfera di dato raggio, R1 ed R2. Ciascuno di questi parametri è il raggio di curvatura della corrispondente superficie.
Il segno di R1 determina la forma della superficie: se R1 è positivo la superficie è convessa, se negativa la superficie è concava, se R1 è infinito la superficie ha curvatura zero, ovvero è piatta.
Lo stesso vale per la superficie opposta lungo il cammino ottico, ma con i segni invertiti. La linea passante per i centri delle sfere ideali e generalmente passante anche per il centro geometrico della lente è detto asse.
Le lenti sono classificate secondo la curvatura delle due superfici:
•biconvessa o semplicemente convessa se entrambe sono convesse,
•biconcava o concava se entrambe sono concave,
•piano-
•piano-
•concavo-
Un'importante applicazione delle lenti è la macchina fotografica. Si tratta essenzialmente di una lente convergente, detta obiettivo (anche se di solito si tratta di un sistema di lenti),inserita in un corpo chiuso, isolato otticamente dall'esterno (la luce entra nella macchina fotografica solo dall'obiettivo),ed avente una distanza regolabile dal fondo del corpo. In fondo al corpo è posizionata una pellicola fotosensibile o sensore digitale, che è in grado di essere impressionata dalla luce che la colpisce.
Una macchina fotografica possiede anche un diaframma ed un otturatore.
Con il diaframma, che è una struttura apribile e chiudibile a piacimento posta tra le lente, si dosa a piacere la quantità di luce che deve passare dalla lente. Con l'otturatore, si stabilisce il tempo in cui la luce deve entrare nel corpo della macchina fotografica e così impressionare il sensore.
Le "variabili" che l'operatore può utilizzare sono :
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Noi consideriamo qui la sensibilità iso fissata a priori.
L'obiettivo possiede inoltre una certa luminosità che è legata al diametro F . Consideriamo qui un obiettivo di luminosità conosciuta F
Variando la distanza della lente, dal sensore si mette a fuoco l'immagine che si forma sulla pellicola.
L'obiettivo di una macchina fotografica èdotato di una distanza focale fissa espressa in millimetri (vi sonoanche obiettivi a focale variabile, detti zoom, chequi non teniamo in considerazione). In questo modo, l'immagine, reale rovesciata e rimpicciolita, di unoggetto posto ad una certa distanza dall'obiettivo si forma, come già sappiamo, in un punto
fra F e 2F ( F èil fuoco e 2F è il punto corrispondente al doppio della distanza focale).
Se la distanza dell'oggetto da fotografare cambia,l'immagine si forma in un altro punto fra F e 2F :
Avvicinando l'oggetto, l'immagine si avvicina a 2F e cresce di dimensione.
Poichè la pellicola, oggi il sensore, deve essere posta/o esattamente dove si forma l'immagine, (altrimenti la foto risulterebbe sfocata) o diversamente si sposta ogni volta il sensore o si sposta la lente rispetto alla pellicola.
La soluzione scelta nelle macchine fotografiche è quella per cui gli obiettivi sono manovrabili tramite movimenti rotatori in modo da fare focalizzare l'immagine sempre sulla pellicola posta sul fondo del corpo della macchina fotografica.
Quando si parla di messa fuoco rientra il concetto di profondità di campo. In effetti, gli oggetti posti a fuoco si trovano entro certi limiti di distanza dall'obiettivo. Tale limiti dipendono dal diaframma. Più si stringe il diaframma, maggiore è la profondità di campo.
Circa il diaframma possiamo affermare cheesso può essere scelto dall'utente .
Sono disponibili selezioni fisse di valori di apertura di diaframma rappresentate da sequenze di numeri del tipo :
22 16 11 8 5,6 4 2,8 2 .
Questi numeri rappresentano il rapporto fra la distanza focale f ed il diametro del diaframma D . Quindi :
diaframma = f / D .
Per esempio :
f = 16 cm , D = 4 cm ==> f / D = 4
f = 16 cm , D = 2 cm ==> f / D = 8
f = 16 cm , D = 1 cm ==> f / D = 16 .
E' importante notare che passando per esempio da diaframma F8 a diaframma F16 , il diametro è dimezzato.
Siccome l'area del cerchio (che rappresenta il diaframma) è? ( D / 2 ) ? (pi greco per raggio al quadrato), se si dimezza il diametro, l'area del diaframma diventa un quarto. Ciò significa che passando daF8 a F16 , nell'obiettivoentra un quarto della quantità di luce precedente. La stessa cosa passando da 4 a 8 ecc.
Se si passa da F2 a F2,8 entra (circa) metà luce, così come da F2,8 a F4 , da F4 a F5,6 ecc. ecc. cioè passandoda un valore di diaframma all'altro contiguo si fa entrare una quantità metà o doppia di luce (aumentando ildiaframmaentra meno luce).
Per quanto riguarda l'otturatore, il dispositivo stabilisce il tempo di esposizione, ovveroper quanto tempo la luce può entrare nella macchina fotografica ed impressionale il sensore, occorre dire chesi hanno di solito alcuni tempi predefiniti. I valori di solito disponibili sono (espressi in secondi) :
1 1/5 1/4 1/8 1/16 1/25 1/50 1/100 1/125 1/250 1/500 1/1000 ...1/8000.
Si ha anche la posa B con la quale l'otturatore rimane aperto fino a che non si decide di chiuderlo.
La considerazione che occorre fare circa il tempo di esposizione è che se, per esempio, lo si dimezza entra metà luce. Se perònello stesso tempo si allarga il diaframma di una tacca, facendo così entrare il doppio di luce, si ottienelo stessoeffetto.
Per esempio passando da 1/8 ad 1/16 di secondo e da 22 a 16 di diaframma si ottiene esattamente la stessaesposizione.
La focale e la distanza di ripresa
Prima di cominciare bisogna capire il concetto di rapporto di riproduzione R che viene definito come il rapporto fra la dimensione l dell'immagine che si forma sul sensore al momento della ripresa e la dimensione reale S del soggetto fotografato. Quindi R = i / S un rapporto di riproduzione 1 : 5 sul sensore corrisponderà ad un quinto dell'immagine reale ; R = 2 : 1 indicherà che il soggetto è riprodotto con dimensione doppie rispetto a quelle reali.
Se noi desideriamo conoscere quale focale utilizzare per ottenere sul sensore 24 x 36 l'immagine di una persona posta a 30 metri , riempiendo sul lato lungo 30 mm su 36 mm tenendo conto che l'altezza della persona è di 1,70 , eseguiamo questo calcolo f = 30000 x 30 / 1700 = 529,4 il tutto è espresso in mm , ci occorre una focale o obiettivo di 500 mm la formula è f = D x l / S , f è la lunghezza focale l la dimensione di quel soggetto , S la sua dimensione reale .
Se noi disponiamo di un obiettivo di 180 mm la formula sarà D = S x f / l ; 1700 x 180 / 30 avremmo 10200 mm, ovvero ci dobbiamo distanziare di 10 metri .