Obiettivo Fotografico: Convesso o Concavo? Spiegazione Completa

L'obiettivo fotografico è ciò che crea la magia ottica di portare l'immagine di un soggetto a fuoco sul piano immagine (il sensore o la pellicola fotografica sul retro della fotocamera). Rifrange i raggi di luce, li condensa e li porta a fuoco. L'obiettivo fotografico è responsabile di tutta la magia che avviene dentro una fotocamera.

Ma sapete che l'obiettivo fotografico è in realtà la somma di diversi elementi ottici che lavorano in tandem?

Sia elementi convessi che concavi sono usati nella produzione degli obiettivi fotografici per vari motivi, inclusa la riduzione delle aberrazioni e il funzionamento di teleobiettivi e zoom. Nella sua forma più semplice, un obiettivo fotografico sarebbe fatto da una singola lente convessa.

Uno dei componenti chiave che costituiscono un obiettivo fotografico (il tubo che siamo abituati a vedere) è l'effettivo elemento lente, che rifrange la luce e la converge o diverge per formare un'immagine sul piano immagine. Le lenti convergenti convergono, quelle divergenti divergono i raggi di luce.

La Connessione Convessa

C'è un'importante connessione tra occhio umano e fotocamera: entrambi usano una lente convessa per portare gli oggetti a fuoco. Ed è l'argomento della nostra discussione: l'obiettivo fotografico usa una lente convessa o concava?

Rifrazione della Luce

Prima di tuffarci, dobbiamo capire una cosa: i raggi di luce non viaggiano sempre in linea retta. Si piegano quando passano da un mezzo come l'aria a un altro come acqua o vetro. Questo è la Rifrazione della luce. È per questo che gli obiettivi fotografici nel loro design più semplice hanno tanti problemi e devono essere corretti per quelle problematiche.

Tipi di Lenti

Le lenti si dividono in due grandi gruppi — Convessi e Concavi. Ognuno ha le sue proprietà. Entrambi aiutano nel funzionamento dell'obiettivo fotografico.

Lenti Convesse

Le lenti convesse sono ampiamente usate negli occhiali da vista e negli obiettivi fotografici. Tendono a essere più spesse al centro. È l'esatto opposto delle lenti concave.

Le lenti convesse tendono a rifrangere la luce che le attraversa facendola convergere in un punto dietro la lente, tutta la ragione per cui queste lenti sono le più ricercate per la produzione di obiettivi fotografici.

Un altro uso delle lenti convesse è la produzione di occhiali per correggere l'ipermetropia. Questo è un problema dove il soggetto vede gli oggetti vicini. La lente convessa aiuta a formare l'immagine sulla retina dell'occhio.

Lenti Concave

Come avete appena letto, le lenti concave sono l'esatto opposto delle convesse. Tendono a essere più spesse verso i bordi. Lo scopo delle lenti concave è rifrangere la luce verso l'esterno. Questo fa sì che i raggi di luce "appaiano" convergere in un punto davanti alla lente.

Le lenti concave sono anche usate per occhiali. Poiché l'immagine è proiettata a convergere davanti alla lente, sono usate per correggere la miopia. I miopi non riescono a formare l'immagine sulla retina nel fondo dell'occhio. Queste lenti correggono quel problema.

Uso nella Produzione degli Obiettivi Fotografici

Sia lenti convesse che concave sono usate nella produzione degli obiettivi fotografici. Vediamo alcuni esempi.

L'obiettivo fotografico più semplice

Nella forma più semplice, un obiettivo fotografico sarebbe fatto da una singola lente convessa. La luce che la attraversa viene rifratta.

Con una lente convessa, la luce passa e si piega leggermente verso l'interno. Per questo fenomeno, l'immagine formata sul piano immagine è capovolta. Ricordate come sperimentavamo con le fotocamere a foro stenopeico in fisica a scuola? Stesso concetto.

Tuttavia, questo semplice esperimento è raramente usato nella vita reale perché una singola lente convessa sferica è incapace di produrre un'immagine perfettamente a fuoco sul piano immagine.

Perché?

Perché la luce che viaggia dal bordo della lente converge in un punto focale diverso rispetto a quella che viaggia dal centro. Sì, questo accade per la curvatura della lente sferica convessa e a volte dipende dalla qualità della lente che può avere indici di rifrazione diversi in punti diversi.

Il risultato è l'aberrazione sferica.

Comunque, questo va corretto in fotografia altrimenti l'immagine apparirà strana. Per correggere questo problema si usano elementi asferici.

Teleobiettivi

I teleobiettivi sono un classico esempio di come lenti convesse e concave multiple siano usate per produrre un obiettivo ottico. Nei teleobiettivi, un elemento concavo è posto in primo piano. Il suo compito è rifrangere la luce che entra. Questo elemento concavo è seguito da una lente convessa. La lente convessa renderà i raggi di luce paralleli. In effetti, l'oggetto viene ingrandito.

Infine, c'è un altro elemento concavo sul retro. Questo condensa i raggi ingranditi dai primi due elementi. Quello che avete in mano è un semplice teleobiettivo a focale fissa.

Lo stesso principio è usato per costruire telescopi. Originariamente, questo design semplice fu usato da Galileo per costruire il telescopio galileiano.

Quanto sopra è un esempio di teleobiettivo a focale fissa. Se aggiungete un altro set di lenti convesse e concave con un meccanismo che permetta alla distanza tra i diversi paia di lenti concave e convesse di muoversi avanti e indietro nel barilotto, avrete in mano un teleobiettivo zoom.

Poiché il processo produttivo è più complicato, i teleobiettivi zoom costano molto di più. Gli ingegneri non solo devono sorvegliare il movimento preciso ma anche la qualità ottica.

D'altro canto, i teleobiettivi fissi (prime) non hanno meccanismi mobili interni, così gli ingegneri possono concentrarsi su un solo aspetto: la nitidezza ottica. Quindi i prime costano meno degli zoom.

Per Correggere le Aberrazioni Cromatiche

L'uso di lenti convesse e concave è predominante nella correzione delle aberrazioni cromatiche. Prima di capire come si correggono, capiamo cosa sono.

Le aberrazioni cromatiche avvengono per l'incapacità intrinseca degli elementi in vetro di non poter far convergere precisamente tutte le lunghezze d'onda della luce nello stesso punto focale.

La luce è composta da molte lunghezze d'onda (colori). Quando la luce passa attraverso un elemento in vetro come una lente convessa, il vetro non riesce a far convergere molte lunghezze d'onda diverse nello stesso punto. Significa che alcune lunghezze d'onda (colori) convergono davanti al piano immagine mentre altre dietro.

Il piano immagine qui si riferisce al sensore o alla pellicola su cui la luce dovrebbe convergere e formare un'immagine.

Nel mondo fotografico, questo fenomeno è noto con molti nomi tra cui color-shifting e color bleeding, ma principalmente come aberrazioni cromatiche.

Per risolvere questo problema si usano lenti convesse e concave di indici di rifrazione diversi. Questo annulla il problema (il processo è noto come Correzione Aberrazione) e tutte le onde luminose convergono sullo stesso piano immagine e sullo stesso punto per un'immagine nitida senza sbavature di colore.

Aberrazioni Sferiche

Proprio come per risolvere le aberrazioni cromatiche si uniscono lenti convesse e concave, per risolvere il problema delle aberrazioni sferiche si usa una combinazione di lenti concave e convesse. Sembra che lenti concave e convesse lavorino insieme in una vasta gamma di situazioni nella costruzione di un obiettivo fotografico.

Di seguito un buon video sul funzionamento delle lenti:

Conclusione

Lenti concave e convesse hanno proprietà diverse. Eppure entrambe sono usate nella produzione degli obiettivi fotografici. In alcuni obiettivi, elementi convessi e concavi sono accoppiati per correggere diversi tipi di aberrazioni e per permettere a un obiettivo di zoomare su oggetti molto lontani.

Quindi è difficile scegliere un solo tipo di lente e dire con sicurezza che questo è l'unico tipo usato nella costruzione degli obiettivi fotografici. Entrambi sono importanti nella costruzione degli obiettivi fotografici e sono frequentemente usati come tali.

Per saperne di più sui vari tipi di obiettivi e come scegliere un obiettivo per voi, leggete questa guida dettagliata alla scelta degli obiettivi fotografici.