PARLIAMO DI LUNGHEZZA FOCALE

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Schema Ottico Lunghezza Focale
Schema Ottico Passaggio Luce

 

In particolare essa coincide con la distanza (in mm) fra la lente convergente e il piano focale quando l’oggetto da mettere a fuoco è all’infinito (quindi i raggi ottici sono paralleli all’asse del sistema).

 In fotografia, è la distanza, espressa in millimetri, tra il centro ottico dell’obiettivo e il piano pellicola (o il sensore in caso di fotocamera digitale) alla quale viene messa a fuoco l’immagine di un punto posto all’infinito. Da notare che si tratta di centro ottico, che non sempre coincide con il centro dell’obiettivo.

Un obiettivo composto da più lenti, infatti, si comporta come una sola lente la cui lunghezza focale può essere considerevolmente diversa dalla lunghezza fisica dell’obiettivo. Questo è particolarmente evidente negli obiettivi a focale variabile, i cosiddetti zoom.

 Dalla lunghezza focale e dalle dimensioni della superficie sensibile dipende l’angolo di campo dell’obiettivo. A parità di dimensioni del sensore, più la focale è lunga, più stretto è il campo inquadrato.

Convenzionalmente si considera “normale” un obiettivo la cui lunghezza focale è circa uguale alla diagonale della pellicola o del sensore.

Per il formato 135 (o 35 mm) si considera normale l’obiettivo da 50 mm che è quello che più si avvicina alla visione umana. Gli obiettivi più corti vengono chiamati grandangolari, quelli più lunghi teleobiettivi.

Questo diventa importante nel passaggio al digitale, in quanto le fotocamere digitali hanno, in genere, un sensore più piccolo rispetto al 35 mm.

Per facilitare il passaggio al digitale, dato che la maggioranza dei fotografi è abituato ad usare il 35 mm, spesso viene indicata la focale equivalente al 35 mm accanto a quella effettiva.


La Lente
La Lente

LA LENTE

Una lente è un elemento ottico che ha la proprietà di concentrare o di far divergere i raggi di luce. Grazie a questa proprietà può formare immagini, reali o “virtuali”, di oggetti.

Normalmente è realizzata in vetro o materiali plastici. Esistono anche dispositivi analoghi, che operano su altre bande dello spettro elettromagnetico o altre forme di radiazione, comunque chiamati lenti.

TIPI DI LENTE

Il tipo più comune è rappresentato dalle lenti sferiche, caratterizzate dall’avere le due superfici opposte costituite idealmente da porzioni di superfici sferiche con raggi di curvatura R1 e R2.

Il segno di R1 determina la forma della superficie: se R1 è positivo la superficie è convessa, se negativo la superficie è concava, se R1 è zero la superficie 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 detta asse.

Tipologia Geometrica lenti
Tipologia Geometrica lenti

Le lenti sono classificate secondo la curvatura delle due superfici:

  • semplicemente  se entrambe sono convesse,
  • se entrambe sono concave,
  • se una è piatta e l’altra convessa,
  • se una è piatta l’altra è concava,
  • se sono una concava e una convessa.

Nell’ultimo caso, se le superfici hanno uguale raggio la lente si definisce, anche se il termine è anche usato per indicare una generica lente concavo-convessa.

Se la lente è biconvessa o piano-convessa un fascio di raggi paralleli all’asse che attraversa la lente viene “focalizzato” (cioè viene fatto convergere) su un punto dell’asse a una certa distanza oltre la lente, nota come distanza focale. Questo tipo di lente è detta positiva.

Lunghezza-Focale-01

Se la lente è biconcava o piano-concava, un fascio collimato è fatto divergere e la lente è perciò detta negativa.

Il raggio uscente dalla lente sembra provenire da un punto dell’asse antecedente la lente. Anche questa distanza è chiamata distanza focale, ma il suo valore è negativo.

Lunghezza-Focale-02

Lunghezza-Focale-03


ALCUNI ASPETTI, PIU’ TECNICI  IN TERMINI MATEMATICI RELATIVAMENTE AI PUNTI CARDINALI SUL PIANO DI UNA LENTE

Determinazione dei punti e dei piani cardinali in una lente spessa.

Nella lente concavo-convessa, la convergenza o divergenza è determinata dalla differenza di curvatura delle due superfici. Se i raggi sono uguali il fascio luminoso idealmente non converge né diverge.

Il valore della distanza focale può essere calcolato con l’equazione:

Formula Base
Formula Base

dove:

  • n è l’indice di rifrazione del materiale con cui è costituita la lente,
  • n’ è l’indice di rifrazione dell’ambiente in cui la lente è immersa,
  • d è la distanza tra le due superfici o spessore della lente.

Se d è piccolo rispetto a R1 e R2, si ha la condizione di lente sottile e f con buona approssimazione dato da:

Successiva Formula alla Base
Successiva Formula alla Base

 

Il valore di f è positivo per le lenti convergenti, negativo per le divergenti e “infinito” per le lenti a menisco.

Il reciproco della distanza focale ( 1/) è detto potere diottrico, è espresso in diottrie con dimensioni metri−1.

Le lenti sono reversibili, ovvero le distanze focali sono le stesse sia che la luce le attraversi in un senso sia che le attraversi nell’altro (alcune particolari proprietà come le aberrazioni non sono reversibili ).


 IL PIANO FOCALE

Il piano focale, in ottica, è definito come quel piano perpendicolare all’asse ottico al quale appartiene il fuoco.

La luce emessa o riflessa da oggetti che si trovano a grande distanza (sole), arriva ad un sistema ottico con raggi che si possono ragionevolmente considerare paralleli fra di loro. Oggetti che si trovano a grande distanza e anche sul prolungamento dell’asse ottico principale creano il loro punto di fuoco su questo. Questo punto viene definito Fuoco principale. Il piano perpendicolare all’asse ottico principale e passante per quel punto, prenderà il nome di piano focale. Su di esso si potranno creare altri punti di fuoco, (fuoco secondario), con la luce proveniente da oggetti posti sempre all’infinito ma non sul prolungamento dell’asse ottico principale.

Fuoco Principale-Secondario
Fuoco Principale-Secondario

ANGOLO DI CAMPO

In fotografia o in cinematografia l’angolo di campo indica, per un obiettivo, l’estensione angolare del suo cerchio di copertura. Ai fini della registrazione dell’immagine l’angolo di campo dipende poi dalle dimensioni della superficie fotosensibile su cui l’immagine viene proiettata.

 

Convenzionalmente si definisce, per un’ottica rettilinea ( non fish-eye ) di lunghezza focale f ed un supporto di registrazione di diagonale d:

Lunghezza-Focale-07

Ad esempio una lente da 90 mm, all’infinito, produrrà nel formato Leica 35 mm ( 24 x 36 mm ) i seguenti angoli di campo:

Lato Corto- Lungo- Diagonale
Lato Corto- Lungo- Diagonale

 

  • Sul Lato Corto;

  • Sul lato Lungo;

  • Sulla Diagonale;

Ma, mentre un Elmar 90 &nbsp mm per Leica, progettato per il supporto 35 mm, avrà un cerchio di copertura di poco superiore alla diagonale del fotogramma e quindi un angolo di campo di circa 27°; uno Schneider 90 mm Super Angulon XL, progettato per sistemi a banco ottico, avrà un cerchio di copertura di 259 mm ed un angolo di campo di circa 110°

Lo Schneider 90 mm Super Angulon XL, benché potrebbe essere considerato un teleobiettivo se usato su 35 mm, è però un super grandangolare; lo schema ottico, i problemi di progettazione ed i limiti ad esso connessi, le caratteristiche di impiego sono tipiche del grandangolare.


CLASSIFICAZIONE DELLE LENTI IN CORRELAZIONE CON L’ANGOLO DI CAMPO

L’angolo di campo, non la lunghezza focale, è il principale parametro per la classificazione delle lenti a fini foto/cinematografici; in base ad esso si distinguono infatti, grossolanamente, sette tipologie di obiettivi

  • super tele, con angolo di campo fino a 10°
  • teleobiettivo, con angolo di campo tra 10° e 30°
  • medio tele, con angolo di campo tra 30° e 40°
  • normale, con angolo di campo tra 40° e 60°
  • grandangolare, con angolo di campo tra 60° e 80°
  • super grandangolare, con angolo di campo tra 80° e 100°
  • ultra grandangolare, con angolo di campo oltre 100°

FORMATO “FOTOGRAFIA”

Il formato fotografico definisce le dimensioni di pellicole, fotogrammi, sensori digitali e carte da stampa.

I diversi formati in uso sono standardizzati. Nel campo della ripresa sono definiti gli standard per le pellicole, all’interno dei quali è possibile definire formati per i singoli fotogrammi. Lo standard per pellicole, oltre alle dimensioni, può comprendere anche specifiche per altre caratteristiche come la perforazione o il confezionamento. Fra i formati di pellicola in rullo il più popolare è il 35 mm (o 135), seguito dal 120 o medio formato. Formati di dimensioni superiori sono rappresentati dalle pellicole piane, le cui dimensioni possono essere di 10×12 cm, 13×18 cm o 20×25. Per le lor dimensioni questi formati permettono risultati di grande qualità e sono destinati ad un uso professionale.

Per quanto riguarda la fotografia digitale, al momento i formati in uso sono molto diversi e dipendono anche dalle scelte delle singole marche, essendovi meno esigenze di standardizzazione. Fra quelli destinati alle reflex, ha una certa diffusione il cosiddetto APS-C di 22,7×15,1 mm (Canon) o 23,7×15,6 mm (Sony usato anche da Pentax e Nikon). Viene definito full-frame il sensore di dimensioni pari al 35 mm, finora in uso solo su poche professionali. Un tentativo di definire uno standard è il 4/3 (Quattro Terzi) proposto da Olympus con dimensioni di 18×13,5 mm. Lo standard 4/3 definisce anche altri parametri come le dimensioni del bocchettone e la sua distanza dal piano


GRANDANGOLO

La caratteristica principale delle ottiche grandangolari è la loro breve lunghezza focale, di norma al di sotto dei 50mm per fotocamere 35mm o della misura della diagonale del fotogramma in altri formati. Questo consente un angolo di ripresa più ampio che con ottiche con focale superiore; rispetto a queste, inoltre, i grandangolari hanno – di norma – una maggior profondità di campo ed offrono una prospettiva alterata che porta ad esagerare la proporzione dei soggetti in primo piano facendoli apparire, rispetto alla realtà, molto più grandi di quelli in secondo piano. Questa caratteristica si esaspera proporzionalmente alla diminuzione della lunghezza focale dell’ottica. Un particolare effetto, che si cerca in genere di evitare, sono le cosiddette linee cadenti che compaiono nelle riprese architettoniche effettuate con la camera inclinata, in genere verso l’alto. Sono dette così perché danno l’effetto che l’edificio cada all’indietro.

La focale corta permette, inoltre, di poter utilizzare anche a mano libera tempi di esposizione relativamente lunghi. In genere si indica come limite un tempo pari al reciproco della lunghezza focale equivalente in 35 mm. Ad esempio con un 28 mm si può scattare con tempi fino ad 1/30 di secondo.

Per permettere nelle fotocamere reflex il movimento dello specchio si usa la costruzione ottica detta retrofocus (o teleobiettivo invertito), che consente di avere obiettivi fisicamente più lunghi della lunghezza focale. Questo viene ottenuto anteponendo alle lenti principali una lente, o un gruppo ottico, divergente.


IL TELEOBIETTIVO

In fotografia e cinematografia, un teleobiettivo è un obiettivo la cui lunghezza focale è significativamente maggiore di quella degli obiettivi normali.

Per una fotocamera standard 35 mm, per “obiettivo normale” si intende normalmente una lunghezza focale intorno ai 50 mm, e per “teleobiettivo” si intende un obiettivo con lunghezza focale di 70 mm o maggiore.

CONCETTO DI COSTRUZIONE OTTICA

A seconda del tipo di schema ottico si distinguono obiettivi di lunga focale, teleobiettivi e catadiottrici.

  •  Si dicono obiettivi di lunga focale quelli formati da un gruppo ottico convergente. Sono di costruzione semplice ed economica, ma presentano lo svantaggio di avere un ingombro pari alla loro lunghezza focale e per questo sono poco diffusi.
  • teleobiettivi propriamente detti sono formati da un gruppo anteriore convergente e da un gruppo posteriore divergente che ha la funzione di ridurne l’ingombro. Sono il tipo più diffuso. Venne inventato da Francesco Negri, fotografo italiano attivo a cavallo di secoli XIX e XX.
  • I catadiottrici utilizzano specchi per formare l’immagine, sullo schema del telescopio riflettore. Hanno dimensioni contenute, ma luminosità ridotta e non c’è la possibilità di regolare il diaframma.

CARATTERISTICHE OTTICHE DEL TELEOBIETTIVO

I teleobiettivi hanno la funzione fondamentale di ingrandire il soggetto dell’inquadratura. L’effetto però non è identico a quello che si otterrebbe avvicinandosi al soggetto, a causa dei diversi effetti della distorsione prospettica dovuta alla distanza fra soggetto e fotocamera.

In sostanza, i diversi piani che entrano nell’inquadratura appaiono più vicini l’uno all’altro di quanto non apparirebbero avvicinandosi e mantenendo una lunghezza focale più corta (fenomeno definito “appiattimento dei piani”). Inoltre, il teleobiettivo riduce la profondità di campo rispetto agli obiettivi con lunghezze focali minori (questa affermazione non è “letteralmente” vera; per una trattazione più precisa e tecnica della profondità di campo, vedi la voce relativa). Per questo motivo, in molti casi il teleobiettivo viene consigliato per i ritratti nel caso in cui si desideri isolare maggiormente il soggetto a fuoco dallo sfondo sfocato. Inoltre, la distorsione prospettica introdotta dal teleobiettivo tende ad addolcire i tratti del viso, “schiacciandoli” leggermente, con un effetto estetico generalmente apprezzabile. Per la possibilità di isolare il soggetto dallo sfondo viene molto apprezzato anche nella fotografia di moda o di figura.

Il teleobiettivo è molto indicato per tutte quelle situazioni in cui non è possibile avvicinarsi al soggetto, come nella fotografia sportiva o nella fotografia naturalistica (per esempio per i fotosafari) in quanto consente scatti “ravvicinati” ad animali pericolosi o, viceversa, che scapperebbero se il fotografo si avvicinasse eccessivamente. Per questo tipo di applicazioni, i fotografi semiprofessionisti e professionisti usano spesso teleobiettivi (o zoom) con lunghezze focali molto lunghe (sopra i 300 mm), che sono spesso detti “supertele”.

Per motivi analoghi, il teleobiettivo viene spesso usato nel reportage per effettuare “scatti rubati”, ovvero realizzati senza che il soggetto si renda conto di essere ripreso, mantenendone, fondamentalmente, la spontaneità. In molti casi ormai l’effetto prospettico può trasmettere allo spettatore la sensazione di una scena spiata di nascosto, dato il largo uso fatto dai giornali scandalistici e paparazzi di foto ottenute con queste tecniche.

Nelle riprese architettoniche il teleobiettivo viene usato spesso per la documentazione di dettagli, ma anche per le riprese di edifici, quando sia possibile allontanarsi a sufficienza, per conferire un aspetto maestoso al soggetto. In questo caso è anche possibile evitare le distorsioni tipiche del grandangolo.

Proprio a causa dell’ingrandimento del soggetto, il teleobiettivo richiede di maggiore stabilità per evitare il mosso o il micro mosso.

Per il supertele, in molti casi, l’uso di un treppiede o di un supporto analogo può essere indispensabile. Per lo stesso motivo, con i teleobiettivi e i supertele si preferisce normalmente usare pellicole veloci, per esempio sopra i 400 ISO. Per evitare il mosso a mano libera si consiglia di usare tempi di posa inferiori al reciproco della focale equivalente al 35mm.

Ad esempio per un 200mm non è bene scendere al di sotto di 1/250 che diventa 1/300 se l’obiettivo è usato con una digitale. Per ridurre gli inconvenienti del mosso, negli ultimi anni sono stati messi a punto sistemi elettronici per la riduzione delle vibrazioni, basati su sensori che percepiscono i movimenti delle mani e li compensano mediante attuatori. Questi dispositivi originariamente agivano solo all’interno dell’obiettivo, spostando un gruppo ottico dedicato. Nelle fotocamere reflex di alcuni produttori, recentemente, è stata implementata la stabilizzazione mediante movimenti compensativi del sensore stesso. Infine, su alcune fotocamere compatte, la compensazione è effettuata elettronicamente utilizzando un sensore di dimensioni leggermente maggiori che permette di traslare l’area di lettura senza la necessità di movimenti meccanici.

Typtelelens
SCHEMA OTTICO TELEOBIETTIVO

 


CONCLUSIONI ALLA TEMATICA

L’argomento è sicuramente complesso, affascinante e ricco di concetti per capire anche nella teoria cosa c’è dietro ai nostri scatti, quindi meglio immedesimarsi in situazioni che vedono la fotografia come attore primario nell’essere, valida o meno, difettosa o meno.

Certamente quanto evidenziato in questa breve discussione tecnica non ha alcuna pretesa in termini di trattato ottico o altro, l’intento era semplicemente di portare a conoscenza dell’amante della fotografia e non del professionista dal quale posso solo che ascoltare ed imparare , concetti un poco teorici per meglio comprendere le dinamiche come accennavo poco fa dei nostri scatti.

Sonnartele135

Grazie per l’attenzione.

Foto del profilo di Giordano Fassina

Written by 

Giordano Fassina, nato a Gavirate in provincia di Varese, sono da un ventennio appassionato in modo profondo dell'arte fotografica e mi diletto nel tempo che ho a disposizione a scattare e immortalare tutto ciò che la mia creatività mi suggerisce. La sintesi estrema è amo la fotografia in generale e cerco di esserne sempre più attratto.

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