Corso Base di Fotografia
| Cap. III - L' obiettivo |
a - La lente
Senza inoltrarsi in disamine eccessivamente tecniche, consideriamo in questo capitolo i componenti, la funzionalità e le problematiche fondamentali dell'obiettivo. Abbiamo già visto come esso sostituisca il foro stenopeico della camera obscura e possiamo aggiungere che costituisce l'evoluzione tecnologica della lentille già suggerita da Gerolamo Cardano nel De Subtilitate pubblicato a Norimberga nel 1550 (Le informazioni si trovano in storica).
Gli obiettivi sono formati da una serie di lenti: esse consentono di ottenere immagini luminose e nitide perché convogliano e modificano il percorso dei raggi di luce.
Il principio della lente è basato su un semplice fenomeno: quando un raggio di luce passa da un mezzo ad un altro con densità differente subisce una deviazione, ciò è dovuto alla diversa velocità di propagazione della luce nei due mezzi; tale principio si chiama rifrazione.
Ovviamente
la stessa cosa accade con il vetro; ad esempio su una lastra di vetro
possiamo supporre questo tipo di percorso.Dal disegno si intuisce che la deviazione nel passaggio aria-vetro, viene ripetuta al contrario nel passaggio dal vetro all'aria, e questo è vero perché le due facce del vetro sono parallele; negli altri casi le cose cambiano: guardando attraverso una finestra pulita non percepiamo deformazioni, cosa che accade quando si guarda attraverso un vetro curvo, ad esempio un bicchiere.
Le leggi che regolano la rifrazione esulano dalle nostre esigenze basilari e qui basta dire che la deviazione di un raggio dipende dalla sua inclinazione rispetto al piano (nel caso di curve occorre tener presente la normale alla tangente in quel punto) e dalla densità dei due mezzi; quest'ultima variante determina l'indice di rifrazione, che per l'aria è 1, per l'acqua è 1,33, per i vetri da 1,50 ad 1,60 asseconda delle caratteristiche: vetro comune, Crown o vetro Flint. Per il diamante è 2,47.
Immaginiamo un prisma di vetro: non vi sono facce parallele e possiamo supporre questo tipo di percorso.
Ora
consideriamo la lente come un insieme di prismi senza soluzione di continuità,
ed ecco spiegato il funzionamento di una lente. La biconvessa è la più semplice, la classica lente da ingrandimento utilizzata da orologiai, filatelici e Sherlock Holmes, e già incontrata nella costruzione di una camera fai da te.
b - Il fuoco
Con la lente d'ingrandimento si può bruciare la carta concentrando i raggi del sole: per far questo è necessario che la lente sia perpendicolare al percorso della luce, parallela al foglio di carta e dobbiamo anche trovare la giusta distanza fra lente e carta, infatti i raggi vengono concentrati in un punto, nè prima nè dopo: quel punto guardacaso si chiama fuoco.
In
una stanza in penombra, con una lente ed un foglio di carta, puoi mettere
a fuoco l'immagine proveniente dall'esterno di una finestra, ma solo dopo
aver trovato la giusta distanza lente-carta; prima e dopo l'immagine sarà
sfocata.
Quando
metti a fuoco con una macchina fotografica compi la stessa operazione,
cerchi cioè la giusta distanza fra obiettivo e pellicola (cap.
2 §b )La distanza lente/fuoco per raggi provenienti dall'infinito si chiama lunghezza focale.
Per esempio un obiettivo 50 mm darà a fuoco immagini provenienti dall'infinito, quando si trova a 5 cm dalla pellicola.
Lo stesso dicasi per un 105 mm che dovrà trovarsi a 10,5 cm, mentre un 28 si troverà a 2,8 cm ecc.
Per
oggetti più vicini la distanza è maggiore e aumenta tanto
più velocemente quanto più vicino è l'oggetto. Con
l'obiettivo montato sul corpo macchina ruota la ghiera di messa a fuoco
in senso orario ed antiorario (nel caso di camere autofocus disinserisci
l'automatismo o punta contro oggetti posti a diverse distanze). Noterai
che l'obiettivo si sposta in avanti o indietro.Quando il segno di riferimento è su
si ha il minimo allungamento di quell'ottica, il massimo quando si raggiunge
la minima distanza di messa a fuoco (per mettere a fuoco oggetti ancor
più vicini vedi vari obiettivi).
Questa è la concezione classica di messa a fuoco, ma obiettivi
di progettazione moderna, soprattutto con la diffusione dei sistemi autofocus,
fanno spostare solo alcune lenti all'interno dell'obiettivo (internal
focus), o quelle più vicine alla pellicola (rear focus, da non
confondere con il retro focus) senza che la lunghezza fisica apparente
del cilindro risulti modificata. Disponendo di diversi obiettivi (non
è indispensabile montarli sul corpo macchina) nota come l'escursione
della messa a fuoco sia più ampia per gli obiettivi più
lunghi. Le ultime generazioni di fotocamere reflex hanno visto un'automazione
crescente ed in rapida evoluzione per il sistema di messa a fuoco, contrassegnato
dalla sigla AF (autofocus) quindi per le notizie tecniche e operative
rimando al libretto delle istruzioni della fotocamera; qui occorre notare
che l'automatismo incontra qualche difficoltà nel caso di superfici
particolarmente lisce e monocrome o fortemente illuminate. Altre volte
s'incontrano problemi con filtri quali il rosso, l'arancio, il soft-focus,
ed il polarizzatore lineare (in quest'ultimo caso occorre munirsi di un
polarizzatore circolare). Generalmente il motore che trasmette il movimento
alle lenti si trova nella fotocamera, ma alcuni obiettivi particolarmente
lunghi, quindi con una lunga corsa dell'elicoidale di messa a fuoco, prevedono
il motore al loro interno, garantendo una velocità maggiore dell'operazione.c - Messa a fuoco con l' infrarosso
Quando si utilizzano pellicole all'infrarosso occorre tener presente che si sfrutta una lunghezza d'onda non visibile dall'occhio, e che tale lunghezza viene rifratta dalle lenti ancor meno della luce rossa (Vedi aberrazione cromatica).
La prima notazione ci dice che è impossibile cercare sul vetro smerigliato un'immagine che non siamo in grado di vedere, la seconda che il fenomeno della rifrazione èmolto accentuato. Quella che a sviluppo ultimato diverrà l'immagine prodotta dai raggi infrarossi, ha il proprio fuoco più lontano dall'obiettivo ed in pratica ècome se l'oggetto da riprendere fosse più vicino.
Per
ovviare a quest'inconveniente su molti obiettivi é segnato un punto
rosso o una R, in prossimità della tacca di riferimento della messa
a fuoco: dopo aver focheggiato normalmente è sufficiente spostare
il valore ottenuto dalla tacca delle lunghezze visibili su quella dell'infrarosso.
d - I tipi di lente
Riprendiamo
il discorso sulla lente; esistono lenti con forme diverse dalla biconvessa
e presumibilmente cambierà anche il loro comportamento, ad esempio
il contrario è la biconcava. La biconvessa è una lente convergente
(lo abbiamo visto coi raggi del sole) o positiva, la biconcava è
divergente o negativa; anche questa ha un fuoco, ma è posto dalla
stessa parte da cui proviene la luce, si tratta di un fuoco virtuale poiché
non può essere raccolto su una superficie ed è dato dal
prolungamento ideale dei raggi rifratti.Le
lenti positive sono più spesse al centro, quelle negative sono
più sottili al centro. Altre forme di lenti sono la pianoconvessa, pianoconcava, concavoconvessa positiva e concavoconvessa negativa.
Questa breve panoramica si rende necessaria perché le lenti presentano difetti e proprio l'uso combinato di lenti con comportamento diverso permette di ottenere obiettivi che restituiscono immagini corrette. Gli obiettivi comunque presentano in varia misura lo stesso tipo di aberrazioni riscontrabili nelle lenti.
e - L' obiettivo
Un
obiettivo dunque è sempre formato da una serie di lenti, e fra
queste è posto il diaframma cui è dedicato un capitolo assieme
al concetto di luminosità.A secondo del modo in cui le lenti sono disposte gli obiettivi si distinguono in:
semplici, costituiti da una sola lente o da più lenti cementate insieme con una speciale resina chiamata balsamo del Canada;
simmetrici, costituiti da due gruppi di lenti posti in modo simmetrico rispetto al diaframma;
asimmetrici quando sono composti da più gruppi dislocati in modo asimmetrico rispetto al piano del diaframma ed in modo da contenere al massimo le aberrazioni.
La diffrazione, cioè la deviazione subita da un fascio luminoso quando incontra il bordo di un oggetto opaco, è un inconveniente dell'obiettivo, ma concerne più l'uso del diaframma che non le caratteristiche delle lenti, invece altro fenomeno che a volte crea problemi simili è la diffusione; quando un raggio di luce colpisce una superficie, in parte viene assorbito trasformandosi in calore (ad esempio un panno nero assorbe molta luce e si scalda più di un panno bianco), in parte è riflesso (esempi vistosi sono gli specchi, il domopack ecc.) ed in parte è diffuso in tutte le direzioni in modo tanto più marcato quanto più è ruvida la superficie. Nonostante le lenti siano superfici curve levigate, all'interno degli obiettivi vi è sempre un certo grado di diffusione che determina una riduzione del contrasto generale, e soprattutto una caduta della capacità del sistema ottico in termini di nitidezza. Nella fotografia a colori un alto grado di diffusione genera dominanti cromatiche; se ad esempio nell'inquadratura una grande zona è occupata da un prato, tutta l'immagine si "sporcherà" di verde.
Adottiamo il concetto di nitidezza come valore immediatamente fruibile da tutti mentre da un punto di vista tecnico è legato ad una serie di cognizioni (come la risolvenza, l'acutanza, la funzione di trasferimento della modulazione - MTF) che esulano dai limiti di questo corso. In questa sede è invece opportuno notare che i fenomeni di diffusione sono contenuti in sede costruttiva con strati di opportune vernici trasparenti e gli obiettivi così trattati sono definiti multi-coated. La pellicola superficiale che ne risulta è delicata e questo è uno dei motivi per cui è bene proteggere le lenti da impronte, polvere, sabbia, schizzi d'acqua ecc. In sede di ripresa è indispensabile l'uso del buon, vecchio, insostituibile paraluce. (vedi abc). So che le informazioni di questo capitolo risultano tediose la maggior parte delle volte, ma a mio avviso sono necessarie in un corso base: esse aiutano a comprendere il funzionamento del sistema ed in alcuni casi consentono di ovviare a problemi e comunque a migliorare la qualità delle immagini prodotte. Vorrei evitare però, come è accaduto altre volte, che divengano il fondamento per sconforti o delusioni quando si scopre che il proprio obiettivo non è "questo" o non ha "quello". Senza dubbio esistono obiettivi migliori di altri, la qualità delle ottiche è notevolmente migliorata e continua a migliorare da quando sono utilizzati i computer per la loro progettazione (sebbene alcuni vecchi prodotti non temano confronti), ma l'obiettivo ideale, in grado di fornire un'immagine perfettamente fedele all'oggetto fotografato non esiste; l'obiettivo deve sempre sottostare ad una serie di compromessi introdotti dalla fisica, dalle difficoltà costruttive e non ultime dalle esigenze e le strategie di mercato. Oggi un buon obiettivo, se in buono stato e soprattutto se usato bene, fornisce più informazioni di quelle che una pellicola possa registrare, ed il più delle volte, immagini insoddisfacenti sono frutto di errori in sede di ripresa o di sviluppo.
f - Le aberrazioni
- L'aberrazione cromatica assiale
Con pellicole bianco & nero produce un'immagine poco nitida e con quelle a colori determina contorni colorati; è dovuta al fatto che la luce bianca è composta da varie lunghezza d'onda e ciascuna di queste viene rifratta da un prisma ottico in modo diverso: l'immagine blu si forma più vicina alla lente, quella rossa più lontana. Le immagini mostrano come si ovvia al difetto.
In
genere le ottiche sono sufficientemente corrette e nel caso in cui si
dovesse riscontrare il problema è consigliabile usare diaframmi
più stretti, la qualità dell'immagine migliorerà
soprattutto al centro; in alcuni casi, per riprese in esterni, può
essere sufficiente montare un filtro UV. Gli obiettivi in cui l'aberrazione
cromatica è stata corretta sono definiti acromatici e apocromatici.
Nei
primi sono state corrette due lunghezze d'onda; negli altri, con l'impiego
di una terza lente, viene corretto anche un terzo colore e danno vita
ad una famiglia di obiettivi fotografici di alta qualità. Recentemente
sono stati prodotti obiettivi contrassegnati dalla sigla LD (low dispersion)
che utilizzano vetri alla fluorite e con indici di rifrazione per il rosso
ed il blu molto vicini; le loro prestazioni sono ottime pur non essendo
apocromatici.- L'aberrazione sferica
I raggi provenienti dai bordi della lente hanno il fuoco su un piano più vicino di quelli provenienti dal centro dando luogo ad un'immagine poco contrastata.
Gli
obiettivi a fuoco morbido, generalmente usati per il ritratto, usano deliberatamente
questo difetto. Quando l'aberrazione sferica è inopportuna può
essere contenuta diaframmando: in questi casi il fuoco si sposta e deve
essere controllato a diaframma chiuso agendo sulla leva del controllo
visivo della profondità di campo. Gli obiettivi corretti sono detti
aplanatici.- L'astigmatismo
Quest'aberrazione non consente di mettere contemporaneamente a fuoco linee verticali ed orizzontali e si verifica soprattutto ai bordi del fotogramma.
- Il coma
Un punto è restituito alonato, come una cometa, da cui il nome. Si verifica con i raggi molto inclinati rispetto all'asse dell'obiettivo, quindi interessa l'immagine ai bordi del fotogramma; è simile all'aberrazione sferica poiché il problema nasce dal fatto che il bordo dell'obiettivo mette a fuoco in punti diversi rispetto al centro, quindi anche in questo caso è utile diaframmare.
- La curvatura di campo
Impedisce
di mettere a fuoco contemporaneamente al centro ed ai bordi poiché
in questo caso un'immagine piana viene restituita dall'obiettivo su una
superficie curva. Questo tipo di difetto risulta inaccettabile nella fotografia
di architettura e per gli obiettivi da stampa. Per contenere il difetto
occorre diaframmare e ricontrollare il fuoco.- Barilotto e cuscinetto
Sono distorsioni che non producono scadimento della nitidezza dell'immagine, ma restituiscono le linee rette come curve: se la pancia è verso l'esterno del fotogramma abbiamo la distorsione a barilotto, se verso il centro a cuscinetto. Il difetto è determinato dalla posizione del diaframma nel sistema ottico dell'obiettivo e questo è il motivo per cui, a volte, si riscontra negli zoom: lo spostamento dei gruppi ottici che variano la lunghezza focale determinano una posizione relativa del diaframma non sempre ottimale. Quando si verificano queste distorsioni diaframmare non aiuta.
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