Obiettivo fotografico

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Nota disambigua - Se stai cercando altre info su questo argomento, vedi Obiettivo (ottica).

Obiettivo 50mm f/1.8 per fotocamere 35mm.

Obiettivo 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.

[modifica] Schemi ottici

Il caso più semplice di obiettivo è costituito da un piccolo foro 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 constribuiscono lo sviluppo dei vetri ottici utilizzati e di particolari trattamenti per ridurre la rifrazione interna e migliorare la trasmissione della luce.

[modifica] Caratteristiche degli obiettivi

[modifica] Lunghezza focale

Nella schematizzazione più semplice ogni obiettivo, per quanto complesso, si comporta come una lente sottile. In questo senso si definisce lunghezza focale la distanza dalla superficie dell'obiettivo al punto nel quale converge la luce quando questo viene illuminato con un fascio di luce parallela, si misura con la messa a fuoco a infinito. Gli obiettivi in cui la lunghezza focale non può cambiare si chiamano obiettivi a focale fissa; dove può variare l'obiettivo prende il nome di focale variabile o zoom. La lunghezza focale è indicata negli obiettivi fissi con un numero espresso in millimetri (es. 180mm); per gli zoom sono presenti due valori che delimitano il campo di focali ottenibili, ad esempio 35-135mm. In funzione dello schema costruttivo il cambio di focale viene ottenuto con un sistema a ghiera rotante o con un sistema cosiddetto a pompa in cui spostando avanti o indietro la ghiera di messa a fuoco si varia la focale. Nelle migliori ottiche la distanza di messa a fuoco e l'apertura non variano cambiando la focale.

Più si aumenta la lunghezza focale più l’immagine catturata è ingrandita e corrisponde ad un angolo di campo più piccolo e conseguentemente ad una immagine meno distorta. Al contrario, con una lunghezza focale più bassa si ottiene un angolo di campo più ampio, ma anche una maggiore distorsione dell’immagine.

[modifica] Apertura o luminosità

Per approfondire, vedi la voce Esposizione (fotografia).

L'apertura massima di un obiettivo è uguale alla focale diviso il diametro interno dell'obiettivo. Maggiore è l'apertura massima, più luminoso sarà l'obiettivo, riuscendo quindi a far passare più luce ed impressionare la pellicola in minor tempo. Nei telescopi una apertura maggiore permette la visione di oggetti meno luminosi.

La quantità di luce che attraversa le lenti è regolata da un dispositivo chiamato diaframma, situato di solito all'interno dell'obiettivo. La sua dimensione determina 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 solo chiudendo il diaframma. Negli obiettivi fissi 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 35-135mm f/3.5-4, il valore f/3.5 è ottenibile a 35mm e si riduce a f/4 alla focale di 135mm.

[modifica] 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 o cerchio d'immagine; 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.

[modifica] 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. 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.

[modifica] Tipi di obiettivo

A lenti

Sono formati da più di una lente perché solo così si riesce 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 350mm 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.

Foro stenopeico

Per approfondire, vedi la voce Stenoscopia.

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. 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.

[modifica] Aggiuntivi ottici

Tubi di estensione per aumentare il fattore di ingrandimento

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 avvicinando il soggetto e aumentando il fattore di ingrandimento. Utili in macrofotografia, sono disponibili in diverse altezze e comportano una perdita di luminosità proporzionale alla dimensione del tubo.

Lenti addizionali

Viene montato 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.

Un aggiuntivo Fisheye con fattore di moltiplicazione 0.42x

La luminosità dell'obiettivo originale non cambia in maniera percettibile. Si misurano in diottrie ed esistono modelli da +1, +2, +3 con potere di ingrandimento crescente.

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.

[modifica] Classificazione per utilizzo

[modifica] 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°. Per il formato fotografico Leica, il più comune, detto 135 che ha il fotogramma di 24x36mm di dimensione è considerato normale l'obiettivo da 50mm di lunghezza focale anche se l'obiettivo che si avvicina di più sarebbe il 43mm, ovvero la dimensione della diagonale del fotogramma. Nel formato 120 conosciuto come 6x6 il normale ha lunghezza focale di 80mm invece di 85mm calcolati. Naturalmente nelle fotocamere digitali dove l'elemento sensibile è generalmente più piccolo del 24x36 l'obiettivo normale è più corto di 50mm. 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.

[modifica] Grandangolo

Immagine prodotta da un obiettivo fish-eye

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 24x36mm 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° nei 6mm. È possibile correggere la distorsione usando la proiezione rettilineare fino alla lunghezza focale di 14mm. 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.

[modifica] Teleobiettivo o lungo fuoco

Per approfondire, vedi la voce teleobiettivo.

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 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.

[modifica] Specializzazioni

Alcuni generi fotografici come la fotografia architettonica e la ritrattistica richiedono obiettivi con caratteristiche particolari.

Nella fotografia architettonica, per eliminare le linee cadenti causate dalla necessità di puntare in alto l'obiettivo per inquadrare un edificio, sono stati progettati Per il medio formato e il 35mm degli obiettivi definiti decentrabili (o basculanti) o PC (perspective control), che possiedono un circolo di buona definizione superiore al normale. Per risolvere questo difetto nel banco ottico è possibile spostare l'obiettivo verticalmente con un movimento chiamato decentramento (o basculamento).

Nel ritratto è utile esaltare il volto o la figura umana dallo sfondo e questo si ottiene normalmente riducendo la profondità di campo, ovvero aprendo il diaframma. Per un maggiore controllo della sfocatura si può utilizzare un tipo particolare di obiettivi, chiamati soft focus, che consentono di impostare un valore maggiore o minore dell'effetto. Sono anche disponibili filtri fotografici soft focus molto più economici che realizzano l'effetto di diffusione sulle alte luci.

[modifica] Storia

Il primo obiettivo fu realizzato forando una parete di una scatola chiusa per farvi passare la luce, producendo un foro stenopeico. Nel 1550 Gerolamo Cardano introdusse una lente convessa per concentrare la luce e aumentare la luminosità, nel 1568 Daniele Barbaro aggiunse un diaframma per ridurre le aberrazioni.

Nel 1814 William Hyde Wollaston sostitui la lente di Cardano con una concavo-convessa, a menisco,

Nel 1829 Charles Chevalier realizzò le prime lenti acromatiche composte da un elemento positivo e uno negativo con due vetri ottici di potere dispersivo uguale e contrario. Produsse inoltre gli obiettivi per equipaggiare le fotocamere di Alphonse Giroux per la dagherrotipia, con focale di 40,3cm (403mm) f/11.

Il 1840 vide la nascita del primo obiettivo calcolato matematicamente da Joseph Petzval, di luminosità f/3.

Nel 1890 John Henry Dallmeyer risolse il problema delle necessità delle lunghe focali progettando lo schema ottico a teleobiettivo, riducendo il tiraggio accorciando il fuoco posteriore rispetto alla lunghezza focale.

Il tripletto di Cooke, realizzato nel 1893 da Dennis Taylor per la Cooke & Sons, ridusse la distorsione e migliorò la qualità ai bordi.

Nel corso degli anni furono introdotti da grandi aziende del settore schemi ottici dai quali nacquero diversi obiettivi. Fra gli schemi ottici più importanti, i cui nomi per vecchia tradizione derivano dal greco, compaiono il Tessar, il Planar, il Distagon, l'Hologon, il Topogon, il Sonnar (Zeiss), il Dagor, l' Artar, l'Hypergon (Goerz), il Super-Angulon (Schneider), l'Ernostar (Ernemann)