Gli Obiettivi Fotografici

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1 Gli Obiettivi Fotografici Obiettivo (o obbiettivo) è un termine generico che descrive un dispositivo ottico in grado di raccogliere e riprodurre un'immagine. È presente in molte apparecchiature ottiche: macchine fotografiche, binocoli, cannocchiali, telescopi, microscopi e altro. Può essere composto da una o più lenti e/o da specchi concavi. In molti casi anche il cristallino dell'occhio è parte del sistema ottico dove il piano focale è rappresentato dalla retina. Schemi ottici Il caso più semplice di obiettivo è costituito da un piccolo foro (detto anche foro stenopeico) che consente il passaggio della luce a formare un'immagine all'interno di una camera oscura. Rispetto al foro stenopeico, gli obiettivi a lenti permettono di concentrare la luce sul piano focale e sono progettati per diminuire le aberrazioni ottiche. A migliorare ulteriormente la qualità degli obiettivi contribuisce lo sviluppo dei vetri ottici utilizzati, in particolare i vetri ad alto e altissimo indice di rifrazione (sino a valori che superano 1,9) e di particolari trattamenti antiriflesso che hanno lo scopo di diminuire la quantità di luce riflessa dalla lente e di aumentare quella rifratta. In un primo momento vennero introdotti i trattamenti antiriflesso semplici (single-coated) e in seguito vennero utilizzati i trattamenti antiriflesso multipli (multi-coated). Guardando dentro un obiettivo se questo è privo di trattamento si vedranno dei riflessi bianchi, se ha trattamento singolo dei riflessi blu-ambra, se ha trattamento multiplo dei riflessi blu-magenta. Tutti gli obiettivi oggi in produzione hanno trattamento multiplo. Gli obiettivi moderni adottano anche lenti cosiddette 'asferiche', la cui curvatura non è una porzione di sfera. L'utilizzo di lenti asferiche aiuta a contenere difetti come l'aberrazione sferica. Caratteristiche degli obiettivi La Lunghezza focale Considerando gli obiettivi come una semplice lente, la distanza focale di questi è la misura espressa in millimetri che separa la lente dal piano focale. Essendo gli obiettivi composti da più gruppi di lenti, tale distanza non si misura da una lente in particolare all'interno degli stessi ma dal centro ottico dell'obiettivo che viene definito "punto nodale posteriore" e in genere si trova in prossimità del diaframma. In sostanza la distanza focale indica la distanza fra il punto nodale posteriore di un obiettivo e il piano su cui i soggetti all infinito sono messi a fuoco. Non è vero che al variare della focale corrisponde una diversa prospettiva. Per le regole di geometria la prospettiva non cambia se il punto di vista e l oggetto ripreso rimangono fissi, varia solamente se ci spostiamo dal punto di ripresa. Il variare della focale è una conseguenza del cambiamento di prospettiva, non la causa. Se ci spostiamo da un punto di ripresa arretrando, cambiamo la prospettiva e le dimensioni dell'oggetto che risulterà più piccolo all'interno del fotogramma, di conseguenza cambieremo anche la focale per ingrandire l'oggetto. La lunghezza focale degli obiettivi è quel fattore che determina l angolo di campo della ripresa ma ciò dipende anche dalle dimensioni del supporto. Due obiettivi di focale uguale variano

2 l angolo di campo ripreso in base alle dimensioni della superficie sensibile al quale sono destinati. Viene definito obiettivo Normale, un obiettivo che ha come lunghezza focale la lunghezza approssimativa della diagonale del supporto fotosensibile usato. Per le fotocamere 35 mm con pellicola da 24x36 mm, l obiettivo normale è il 50 mm quindi per il formato 35 mm, prendendo come punto di riferimento la focale 50 mm (normale), gli obiettivi si differenziano fra grandangolari (focale minore) e teleobiettivi (focale maggiore). Apertura o luminosità L'apertura massima di un obiettivo fotografico è uguale alla lunghezza focale diviso il diametro massimo del diaframma dell'obiettivo, ovvero il rapporto focale massimo possibile per un determinato tipo di obiettivo. Negli obiettivi fotografici si indica il diaframma massimo con il denominatore della frazione, per cui più basso è il numero che indica l'apertura massima, più luminoso sarà l'obiettivo. Un'apertura elevata (numero del diaframma piccolo, es. f/1,4) permette di far passare più luce ed impressionare la pellicola in minor tempo. In genere le aperture maggiori si hanno per gli obiettivi normali a focale fissa, che possono arrivare ad aperture anche inferiori ad 1,4. Aperture massime minori si trovano negli obiettivi a focale variabile o zoom. La quantità di luce che attraversa le lenti è regolata da un dispositivo chiamato diaframma, situato di solito in corrispondenza del centro ottico dell'obiettivo. La sua dimensione determina, oltre alla quantità di luce, anche la profondità di campo e di conseguenza quella di fuoco, la forma influisce, anche se lievemente, sulla forma dello sfocato. Il valore di diaframma indicato sull'obiettivo è la massima apertura ottenibile, altre aperture sono possibili chiudendo il diaframma. Negli obiettivi a focale fissa viene specificato un solo valore di apertura, ad esempio f/2.8. Sugli obiettivi zoom possono comparire due valori, il primo per la focale minore, il secondo per quella maggiore. Ad esempio, per uno zoom mm f/3.5-4, il valore f/3.5 è ottenibile a 35mm e si riduce a f/4 alla focale di 135m Angolo di campo L'immagine formata dall'obiettivo su una superficie posta in corrispondenza del piano focale è di forma circolare ed è chiamata circolo di illuminazione, cerchio d'immagine o cerchio di copertura; al suo interno vi è un altro circolo detto di 'buona definizione', dove l'immagine può essere interpretata correttamente. All'interno del circolo di buona definizione viene posto il materiale atto a raccogliere l'immagine. Questo materiale, generalmente di forma quadrangolare, può essere un vetro smerigliato, una pellicola o lastra fotografica, nonché un sensore elettronico. Ha una certa dimensione e l'angolo di campo viene misurato considerando la sua diagonale con la focalizzazione posta all'infinito. È l'angolo misurato al vertice di un triangolo isoscele posto sull'asse dal piano focale dell'obiettivo con alla base la dimensione dell'immagine formata sulla diagonale del materiale sensibile. Varia quindi in funzione del formato del materiale sensibile e della lunghezza focale, è più ampio quando questa è corta e viceversa. Da notare che se ci si sposta dall'infinito, distanziando l'obiettivo dal piano focale, l'angolo di campo diminuisce.

3 Messa a fuoco Per poter visualizzare nitidamente l'immagine si opera sulla messa a fuoco che consiste nel posizionare l'obiettivo a distanza opportuna tra il piano focale e l'oggetto fotografato. In alcuni obiettivi non vi è nessuna modifica alla propria lunghezza perché l'operazione è fatta con lo spostamento di uno o più gruppi ottici interni all'obiettivo stesso. Alcuni obiettivi macro, capaci di mettere a fuoco a distanze molto ridotte, utilizzano più gruppi interni indipendenti per garantire la massima definizione anche a distanze ridotte e sulle parti più esterne del fotogramma. L'operazione è svolta agendo su un'apposita ghiera posta sul barilotto dell'obiettivo. La messa a fuoco può essere di tipo manuale o automatico, utilizzando un motore posto all'interno della fotocamera o dell'obiettivo stesso. I moderni obiettivi motorizzati offrono una modalità ibrida: quando lavorano in autofocus è sufficiente impugnare la ghiera di messa a fuoco per passare in modalità manuale, consentendo di imbastire la messa a fuoco in automatico e di rifinire poi in manuale nel caso fosse necessario, senza dover attivare il selettore di modalità. Tipi di obiettivo A lenti Sono formati da più di una lente perché solo così si riescono a correggere, parzialmente, le aberrazioni ottiche. Nei telescopi si usano più lenti per correggere l'aberrazione cromatica e sono detti acromatici. Le lenti sono costruite con diversi tipi di vetro caratterizzati dal loro indice di rifrazione e dalla curvatura che può essere sferica o asferica. La curvatura delle superfici ne caratterizza la lunghezza focale che sarà positiva nel caso di convergenza e negativa nel caso di divergenza. L'uso di lenti diverse per tipo e lunghezza focale, positiva o negativa, permette le varie correzioni e ne definisce la lunghezza focale generale (sempre positiva). A specchi Sono detti catadiottrici e la loro costruzione è simile al telescopio riflettore a schema Cassegrain. Rispetto ai teleobiettivi hanno il vantaggio di un piccolo ingombro e di un basso peso. Oltre ai due specchi sono costruiti impiegando delle lenti a bassa curvatura per la correzione delle aberrazioni sferiche e come sostegno dello specchio secondario. A causa delle notevoli aberrazioni extra-assiali sono costruiti solo con lunghezze focali da 350 mm in su. A causa della sua conformazione ottica non è possibile introdurvi il diaframma. Inoltre la forma dello sfocato è un anello invece di un cerchio, sono meno luminosi rispetto agli obiettivi a lenti e l'immagine è in genere meno nitida ai bordi del fotogramma rispetto al centro. Foro stenopeico È un piccolo foro praticato in una lamina sottile di materiale opaco. Indicativamente il diametro del foro è di un terzo di millimetro. Conosciuto fin dai tempi più antichi applicato alla camera obscura della quale è notevole la descrizione che ne fece Leonardo da Vinci nel Codice atlantico (camera oscura leonardiana). La luminosità è molto bassa ed è quindi impiegabile solo con oggetti statici e molto luminosi. È esente da quasi tutte le aberrazioni degli altri obiettivi e possiede una profondità di campo praticamente illimitata. La nitidezza molto bassa migliora diminuendo il diametro del foro, aumentando però la diffrazione che provoca degli aloni ai bordi.

4 Aggiuntivi ottici Sono dei complementi ottici da montarsi anteriormente o posteriormente agli obiettivi per cambiarne la lunghezza focale a discapito, però, di altre caratteristiche. Tubi di prolunga Sono dei cilindri senza lenti da montare tra la fotocamera e l'obiettivo consentendo un accorciamento della minima distanza di messa a fuoco. Utili in macrofotografia, sono disponibili in diverse altezze, l'unico difetto è il comportare una perdita di luminosità proporzionale alla dimensione del tubo. Lenti addizionali Vengono montate anteriormente all'ottica per fare in modo che la focalizzazione dell'oggetto avvenga a distanza ravvicinata ed avere un rapporto di riproduzione almeno di uno a uno. Sono dei sistemi ottici convergenti possibilmente acromatici. Diminuiscono la lunghezza focale dell'obiettivo su cui sono montati. La distanza col piano di messa a fuoco rimane invariata per cui non è più possibile la focalizzazione all'infinito ma solo a distanze molto ravvicinate. Moltiplicatori di focale Sono dei sistemi ottici divergenti montati posteriormente all'obiettivo e servono ad allungare la lunghezza focale. La distanza di messa a fuoco non cambia, ma diminuisce la luminosità originale in funzione del fattore di moltiplicazione. L'ingrandimento è comunemente di 1,4 o 2, da moltiplicare per la lunghezza focale dell'obiettivo. Vengono comunemente utilizzati per la fotografia naturalistica o per il reportage. Classificazione per utilizzo Obiettivo normale È definito "normale" un obiettivo che ha un angolo di campo simile a quello dell'occhio umano, con un cono ottico compreso tra 43 e 45. Estendendo la gamma anche ai grandangolari e teleobiettivi moderati, si possono considerare gli angoli tra 20 e 59. Per convenzione si considerano normali gli obiettivi con lunghezza focale vicina alla diagonale del fotogramma. Per il formato fotografico Leica, il più comune, detto 35mm o 135, che ha il fotogramma di 24x36 mm, è considerato normale l'obiettivo da 50 mm di lunghezza focale anche se quello che si avvicina di più sarebbe il 43 mm. Nel Medio formato (cioè le macchine fotograficche che usano pellicole di formato 120 o formato 220, più grandi del 35mm), la cui tipologia forse più diffusa è il 6x6 l'obiettivo normale ha di solito lunghezza focale di 80mm. In realtà l'obiettivo normale per il medio formato sarebbe in realtà il 75mm, che è la focale in dotazione normalmente ai corpi Medio Formato.

5 Obiettivi normali per i diversi formati fotografici: Formato Dimensioni (mm) 4/3 17,3x13 23 APS-C 16x x36 24x x4,5 6x4,5 75 6x6 6x6 80 Focale (mm) 6x9 6x x12 10x x18 13x x25 20x Naturalmente nelle fotocamere digitali dove l'elemento sensibile è generalmente più piccolo del 24x36 l'obiettivo normale è più corto di 50 mm. 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. Grandangolo Gli obiettivi con angolo di campo maggiore ovvero lunghezza focale minore del normale, sono detti grandangoli. L'angolo di campo passa da 60 a 80 per un grandangolare, per portarsi anche a 180 negli ultragrandangolari e fish-eye. Questi ultimi sono così chiamati perché a causa dell'angolo di campo estremamente esteso l'immagine risulta tonda, come se fosse catturata attraverso un occhio di pesce. Per il 24x36 mm il più classico è il 24mm, ma sono comuni anche il 35mm e il 28mm. I grandangolari spinti producono un'immagine molto deformata dovuta alla proiezione equidistante dei fasci luminosi sulla pellicola, fino ad arrivare alla formazione di un'immagine circolare. Il loro angolo di campo raggiunge i 180 e i 220 nel Nikkor 6mm 2,8. È possibile correggere la distorsione usando la proiezione rettilineare fino alla lunghezza focale di 12mm. Quando la lunghezza focale diminuisce il corpo dell'obiettivo verrebbe a trovarsi troppo vicino al piano focale con impedimento del funzionamento di alcuni organi meccanici interni alla fotocamera. Per ovviare a questo inconveniente è stato adottato lo schema ottico a retrofocus o a teleobiettivo invertito. Consiste in un gruppo ottico anteriore divergente e in un gruppo posteriore convergente, è possibile che vi siano ulteriori gruppi centrali. I grandangolari restituiscono una prospettiva accentuata e sono soggetti alle distorsioni a barilotto, dove le linee cadenti ai bordi curvano vistosamente. Questo effetto tipico dei grandangolari permette una esaltazione del soggetto in primo piano, realizzando così interessanti effetti creativi.

6 Teleobiettivo o Fuoco Lungo 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 in casi estremi. Sarebbe più giusto 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 maneggiabilità e sbilanciamenti nell'impiego pratico soprattutto con uso a mano libera. Per ovviare a 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 un evidente ingrandimento del soggetto e produce una forte compressione del campo, ovvero avvicina gli oggetti riducendo apparentemente le distanze. Uso di obiettivi con differenti formati di sensore Il sensore di una fotocamera digitale ha generalmente dimensioni inferiori a quelle della pellicola 35mm (24 x 36 mm). A causa di questa differenza l'angolo di campo dell'obiettivo diminuisce. Il calcolo della conversione si basa sul rapporto tra le diagonali dei due formati e serve a chi è abituato al formato 35 mm per avere un riscontro immediato dell'ottica utilizzata o utilizzabile. Ad esempio, se montiamo un 50mm (normale) su una reflex digitale APS-C, otteniamo l'angolo di campo di un obiettivo 75mm (medio tele), ma da notare bene, non diventa un 75mm, ne assume solo l'angolo di campo ma resta un 50mm. In genere (ma dipende dalla grandezza del sensore) il fattore di conversione è 1,5 (Nikon DX, Pentax e Sony, Fujifilm) mentre sulle fotocamere Canon è di 1,6, sulle 4/3 e micro 4/3 è 2. (Obiettivo montato su macchina analogica) 1,5 = (Obiettivo montato su macchina digitale) Esempi di focale equivalente 35mm per gli obiettivi più comuni È inoltre indicato in tabella se la lente è grandangolare normale o tele (questo tipo di nomenclatura è indicativa, non esiste una precisa regola per dare queste denominazioni). Nella prima colonna a sinistra viene indicata la focale in millimetri reali, nelle altre colonne viene indicata la focale equivalente in diversi formati (APS-H fattore Crop 1,3x, APS-C/DX fattore crop 1,5x, APS-C Canon fattore crop 1,6x, Micro 4/3 e 4/3 fattore crop 2x, Nikon CX fattore crop 2,7x, Pentax Q e sensore da 1/2,3 pollici fattore crop 5,5x). *(Vedi Tabella "Corrispondenza formato sensore - obiettivo")

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