Ottiche fotografiche

by / martedì, 28 gennaio 2020 / Published in Alta Fotografia, Fotografia, Francesco, Il blog

 

GLI OBIETTIVI PER LA FOTOCAMERA

Il dispositivo ottico che permette alla luce di raggiungere il supporto di memorizzazione

 

 

Il primo è più semplice obiettivo realizzato è stato ottenuto forando una scatola per fare passare la luce, il foro stenopeico. Fu Cardano che per primo utilizzò una lente convessa per concentrare la luce ed aumentarne la luminosità. Successivi miglioramenti sono stati l’utilizzo di vetri ad alto indice di rifrazione ed i trattamenti antiriflesso delle lenti.

Esistono due tipo fondamentali di obiettivi: i primi e più diffusi sono formati da lenti di vetro o di vario materiale trasparente mentre i secondi utilizzano per convergere i raggi luminosi degli specchi e sono detti catadiottrici. Queste ottiche hanno una focale ed una apertura del diaframma fissi.

spaccato di un obiettivo che utilizza le lenti

obiettivo catadiottrico (Samyang 800 mm)

Analizziamone le principali caratteristiche:

  • Angolo di campoè l’angolo di visuale catturata dell’ottica quando la messa a fuoco è posizionata all’infinito. Questo dipende oltre che dalla lunghezza focale dalla dimensione del sensore di acquisizione. Per focali corte avremo angoli di campo grandi.
  • Apertura o luminosità L’apertura massima di un obiettivo fotografico è uguale alla lunghezza focale divisa per il diametro massimo del diaframma dell’obiettivo. Negli obiettivi fotografici più basso è il numero che la indica e più luminoso sarà l’obiettivo. Gli obiettivi con le aperture maggiori sono quelli standard a focale fissa (troviamo un 50 mm con focale = 0,95). Gli obiettivi a focale variabile (Zoom) hanno aperture meno luminose. Per regolare la quantità di luce che attraversa le lenti viene utilizzato il diaframma, spesso la sua posizione coincide con il centro ottico dell’obiettivo. La forma e la dimensione del diaframma determinano inoltre la profondità di campo. Più il valore del diaframma sarà alto e maggiore sarà la profondità di campo.
  • Lunghezza focale – l’obiettivo è formato da diverse lenti unite a formare dei gruppi ma possiamo approssimarlo come se fosse una sola lente (centro ottico). La distanza focale è la misura tra questo centro ed il piano focale, calcolata in mm. La lunghezza focale è legata all’angolo di campo, cioè all’angolo della ripresa. Maggiore sarà la lunghezza focale e minore sarà l’angolo di ripresa.
  • Messa a fuoco – è il sistema meccanico o elettronico che permette di posizionare il gruppo ottico nella corretta posizione tra la scena da fotografare ed il piano focale sul sistema di memorizzazione dell’immagine (pellicola o sensore digitale). Nei sistemi manuali il fotografo deve agire su una ghiera posizionata sull’obiettivo stesso mentre nei sistemi automatici è un motore, posizionato internamente o all’obiettivo o dentro la fotocamere, che permette di trovare la giusta posizione. Questa operazione comporta che la lunghezza dell’ottica può variare oppure lo spostamento avviene solo all’interno dell’obiettivo. Gli obiettivi capaci di mettere a fuoco a piccole distanze sono detti “macro”.

Nella letteratura tecnica viene considerato l’obiettivo “normale” o “standard” quello che ha la lunghezza focale pari alla lunghezza approssimata della diagonale del supporto di memorizzazione usato. Questi obiettivi presentano la visione che più si avvicina a quella dell’occhio umano. Nelle fotocamere analogiche con la pellicola a 35 mm l’obiettivo normale è per convenzione il 50 mm. Gli obiettivi con focale minore sono detti “grandangolari“, quelli con focale maggiore sono detti “teleobiettivi“.

  • Normale – sono gli obiettivi con la focale tra 35 e 70 mm. L’angolo di campo varia tra 40° e 50°.
  • Grandangolari – sono gli obiettivi con la focale tra 6 e 35 mm. L’angolo di campo varia da 60° a 150°, se tale angolo raggiunge i 180° si definiscono ultra grandangolari o fish-eye.
  • Teleobiettivi – sono gli obiettivi con la focale tra 70 e 1600 mm. L’Angolo di campo varia da 20° a 3°.

tipi di obiettivi: normale (NIKON AF-S NIKKOR 50MM F/1.4D) grandangolare (Zoom Sigma 8-16 1:4,5-5,6 HMS) teleobiettivo (Zoom Canon 70-200 1:2,8 L IS II UMS)

Va però precisato che la focale standard dipende dal tipo e dalle dimensioni del supporto utilizzato per acquisire l’immagine come approssimato nella tabella seguente:

Formato

tipo

Focale [mm]

4/3 Digitale

23

APS-C Digitale

35

24*36 mm Digitale e analogico

50

6*6 cm Digitale e analogico

80

6*9 cm Digitale e Analogico

110

13*18 cm Analogico (lastra)

210

20*25 cm Analogico (lastra)

300

I principali produttori di ottiche, ed anche di fotocamere, sono la Canon, la Leica, la Nikon e la Sony. Esistono anche degli altri costruttori di ottiche per le proprie fotocamere ma occupano una parte ridotta del mercato. Tra i costruttori di ottiche compatibili per fotocamere di altri costruttori i più attivi possono essere individuati tra la Sigma e la Tamron. Va inoltre precisato che oltre agli obiettivi in catalogo diversi costruttori propongono delle ottiche con caratteristiche elevatissime ma destinate ad una utenza specializzata.

Analizziamo in maggior dettaglio le caratteristiche tecniche dei vari tipi per il formato 24*36 mm.

Obiettivo Normale – E’ l’ottica che restituisce nel modo migliore la proporzione tridimensionale dei piani rispetto al punto di vista (prospettiva) e quindi più si avvicina alla visione dell’occhio umano. L’angolo di ripresa in orizzontale è di circa 45 gradi. Gli schemi ottici utilizzati per questi obiettivi risultano molto affidabili ed economici. La luminosità è generalmente elevata ed arriva, in casi particolari, al valore di f/1 ed anche meno f/0,95.

Vediamo un rapido confronto tra i principali costruttori per questo tipo di obiettivo.

OBIETTIVO

Struttura obiettivo

Minima distanza di messa a fuoco

Diametro filtro

Peso

Lamelle diaframma

CANON EF 50MM F/1.8 II

6 elementi in 5 gruppi

0,45 m

52 mm

130 g

5

NIKON AF 50MM F/1.8D

6 elementi in 5 gruppi

0,45 m

52 mm

155 g

7

SONY Obiettivo 50mm F1.8 DT AF – SAL50F18

6 elementi in 5 gruppi

0,34 m

49 mm

170 g

7

Leica Summicron-M 50mm f/2.0 nero

6 elementi in 4 gruppi

0,70 m

53 mm

240 g

I costi variano da 100 ai 150 euro per i primi tre modelli mentre l’ultimo, di elevatissima qualità, ha un prezzo di poco al di sotto dei 2000 euro.

Naturalmente questa analisi non è esaustiva ma limitata ad uno specifico modello per ogni costruttore. Volendo fare una analisi più approfondita dovremmo tener conto di molti altri fattori. Ed esempio limitandoci alla Canon troviamo che vengono prodotti, o sono stati prodotti, diversi modelli e riferendoci solo all’apertura della focale troviamo f/1,8, f/1,4, f/1,2 ed f/1,0. Ovviamente i prezzi partono da meno di 100 euro del primo modello ed in modo esponenziale arrivano a circa 3000 euro per l’ultimo modello.

Obiettivo Grandangolare – Se l’angolo di campo di queste ottiche è compreso tra i 60° ed i 80° esse vengono dette grandangolari medi. Per i fish-eye (letteralmente occhio di pesce) le immagini acquisite risultano con i bordi tondi. Questo effetto è una deformazione dei raggi luminosi prima di arrivare sul sensore o sulla pellicola. Una conseguenza tipica è l’esaltazione del soggetto in primo piano. L’angolo di campo del Nikkor 6 mm raggiunge i 220°. Quando la lunghezza focale diventa troppo piccola il fuoco è troppo vicino al sensore e potrebbe addirittura essere posizionato all’interno dello stesso obiettivo. Per ovviare a questo difetto viene adottato lo schema ottico a retrofocus o a teleobiettivo invertito. In pratica si utilizzano dei gruppi ottici sia convergenti che divergenti per trovare il corretto punto focale dell’obiettivo. La prospettiva di questi obiettivi viene sempre più distorta mano a mano che la lunghezza focale diminuisce e le linee parallele presentano la classica distorsione a barilotto.

Sul catalogo della Canon troviamo: come zoom il Canon EF-S 10-18mm f/4.5-5.6 IS STM e come ottica fissa il Canon EF 14mm f/2.8L II USM. Sul catalogo della Nikon troviamo: come zoom l’AF-S DX NIKKOR 10-24 mm f/3.5-4.5G ED e come ottica fissa l’AF NIKKOR 14mm f/2.8D ED. Sul catalogo della Leica troviamo: come zoom il Leica Tri-Elmar-M 16-18-21mm f/4 ASPH e come ottica fissa il Summilux-M 28mm f/1,4 ASPH. Sul catalogo della Sony troviamo: come zoom il Vario-Sonnar T* 16-35mm F2,8 ZA SSM II oppure il DT 11-18 mm F4,5-5,6 e come ottica fissa il 16 mm F2,8 Fish-eye.

Teleobiettivo – Come già detto se prendiamo in considerazione una focale da 1000 mm l’obiettivo dovrebbe essere lungo circa un metro. Ovviamente questa dimensione comporterebbe dei problemi di utilizzo, ad esempio il bilanciamento, specie nell’uso a mano libera. Anche in questo caso viene adottato lo schema ottico a retrofocus. Il gruppo ottico anteriore converge l’immagine mentre il gruppo posteriore è divergente. Il risultato finale è un ingrandimento del soggetto ed una forte compressione del campo. L’immagine presenterà delle distanze tra i vari soggetti apparentemente più piccole di quelle reali (immagine schiacciata).

esempio di schema ottico: dall’alto a sinistra in senso orario: normale, grandangolare e teleobiettivo

Sul catalogo della Canon troviamo: come zoom il Canon EF 200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x e come ottica fissa il Canon EF 800mm f/5.6L IS USM. Sul catalogo della Nikon troviamo: come zoom l’AF VR Zoom-NIKKOR 80-400 mm f/4.5-5.6D ED e come ottica fissa l’AF-S NIKKOR 600 mm f/4G ED VR. Sul catalogo della Leica troviamo: come ottica fissa il Leica APO-Elmar-S 180mm f/3.5 ASPH. Sul catalogo della Sony troviamo: come zoom il 70–400 mm F4–5,6 G SSM II e come ottica fissa il 500 mm F4 G SSM.

Per alcune applicazioni vengono utilizzati dei particolari sistemi ottici:

Obiettivi speciali per il controllo della prospettiva (Tilt-Shift) – specialmente nella fotografia architettonica è molto importante poter controllare la prospettiva per evitare l’effetto delle linee cadenti che risulta molto più evidente quando usiamo i grandangolari.

obiettivo basculabile e decentrabile il Canon TS-E 17 mm f/4 L

Queste ottiche in italiano sono dette decentrabili o a controllo della prospettiva. Le vecchie ottiche avevano la sola possibilità di decentrarla mentre quelle moderne permettono anche di inclinare la lente rispetto al piano del sensore.

Aggiuntivi ottici – sono dei dispositivi che vanno uniti all’obiettivo, anteriormente o posteriormente, per cambiarne o migliorarne le caratteristiche. Avremo:

lenti addizionali – sono montate anteriormente per ottenere una riduzione della distanza minima di messa a fuoco e di conseguenza un ingrandimento del soggetto in primo piano. Sono usate per la macro fotografia poiché rimanendo la messa a fuoco costante si riesce ad utilizzarle solo quando il soggetto è posizionato a piccole distanze dall’ottica. Avremo una perdita di luminosità molto bassa. Costano poche decine di euro.

Moltiplicatori di focale – sono montati posteriormente e permettono di aumentare la focale. Sono usati per il fotoreportage anche perché la distanza di messa a fuoco non cambia ma avremo una perdita di luminosità di uno o due diaframmi. Possono costare diverse centinaia di euro.

duplicatore di focale Kenko per obiettivi Pentax

Tubi di prolunga – sono dei cilindri senza lenti montati posteriormente che consentono la riduzione della distanza minima di messa a fuoco (macro fotografia) ma presentano una perdita di luminosità.

Obiettivi speciali per il ritratto – sono delle ottiche che permettono un controllo della messa a fuoco molto specializzata. Sul mercato troviamo due medio teleobiettivi prodotti da Nikon (Nikkor 85 e 105 mm f/2 DC (Defocus Control)) che permettono oltre alla normale messa a fuoco di variare, mediante un secondo motore molto preciso, il focus davanti o dietro al piano focale. In questo modo si può ad esempio sfocare lo sfondo lasciando a fuoco il soggetto in primo piano. La Sony produce invece il 135 mm f/2,8 (T4,5) STF. Questo sistema utilizza un doppio diaframma (uno a 9 ed uno a 10 lamelle) per controllare l’operazione di messa a fuoco.

obiettivi per Nikon: Nikkor 85 e 105 mm f/2 DC (Defocus Control). Si nota chiaramente la seconda ghiera per gestire il DEFOCUS

esempio di una serie di foto fatte tutte dalla stessa posizione ma utilizzando ottiche diverse. La fotocamera usa è una Canon 450D che monta un sensore di formato APS-C quindi tutti i valori delle focali vanno moltiplicati per 1,4. le prime due foto in alto sono state scattate con un Sigma 8-16, le seconde sono state scattate con un Canon 24-105 e le ultime con un Canon 70-200

I prezzi degli obiettivi di buona qualità sono a volte più elevati della fotocamera ed in casi particolari possono raggiungere dei valori elevatissimi. Se volete potete fare concorrenza allo sceicco del Qatar che si è fatto costruire, unico esemplare ad oggi realizzato, il Leica APO Telyt R un 1600 mm con f/5.6 lungo 120 cm, con un diametro di 42 cm ed il peso di 60 chili. È stato pagato oltre due milioni di dollari.

 

FRANCESCO

questo articolo è stato pubblicato sulla rivista FOTOGRAFARE 3 (Marzo) del 2016 nella rubrica di ALTA FOTOGRAFIA.

P.S. Visto il tempo trascorso dalla pubblicazione va precisato che l’impianto tecnico dell’articolo è sempre valido ma risulteranno poco attendibili le eventuali ricerche di mercato o le scansioni temporali dei prodotti fotografici citati nel medesimo.

 

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