La Lunghezza Focale
La lunghezza focale rappresenta senza dubbio l’elemento più caratterizzante di un obiettivo, il fattore primario da cui dipendono l’angolo di campo, l’ingrandimento e la resa tridimensionale di una fotografia. Sebbene i suoi effetti pratici siano chiari a tutti i fotografi, la sua esatta definizione tecnica e costruttiva genera un interessante dibattito tra la manualistica tradizionale e l’ottica di precisione.
Lunghezza focale, facciamo chiarezza
Tuttavia, moltissimi testi di settore riportano una definizione semplificata, affermando che: “la lunghezza focale è la distanza tra il centro ottico dell’obiettivo e il piano focale.”
Matematicamente è corretto, potremmo dire che è la base sulla quale si costruisce l’obiettivo ma è valida per lenti semplici.
Esistono anche lenti complesse, per la quale, questa regola inizia a “starci stretta”, analizziamo la cosa.
In fotografia, quando si parla di lenti complesse (o più correttamente di obiettivi composti), ci si riferisce al fatto che quello che noi chiamiamo genericamente “obiettivo” non è un singolo pezzo di vetro, ma un sistema articolato di più lenti individuali che lavorano in armonia.
Se usassimo una sola lente (come una lente d’ingrandimento), l’immagine risulterebbe piena di difetti visivi. Per questo motivo, i produttori progettano schemi ottici sofisticati.
Un obiettivo moderno è composto da due unità fondamentali:
Elementi: Sono le singole lenti di vetro (o plastica ottica) modellate in forme diverse (concave, convesse, asferiche).
Gruppi: Quando due o più elementi sono incollati tra loro o si muovono insieme durante la messa a fuoco o lo zoom, formano un “gruppo”.
Esempio: Se leggi nelle specifiche di un obiettivo “12 elementi in 9 gruppi”, significa che ci sono 12 lenti totali, alcune delle quali lavorano in coppia o in blocchi separati.
Il trucco del teleobiettivo
Banalmente potremmo affermare che: un 500 mm dovrebbe essere lungo 1 metro, considerato il centro ottico come distanza di lunghezza focale dal piano focale, ma la realtà è più sorprendente (e fortunatamente più comoda per chi deve trasportare l’attrezzatura!).
Il ragionamento sarebbe corretto se gli obiettivi fossero composti da una sola lente semplice (una “lente sottile”), ma gli obiettivi moderni usano dei “trucchi” ottici per essere molto più compatti.
Ecco perché un 500 mm non è lungo un metro (e spesso neanche 50 cm):
- La lunghezza focale non è la lunghezza totale del barilotto. È la distanza tra il punto nodale posteriore (un punto matematico all’interno o persino fuori dallo schema ottico) e il piano focale, quando l’obiettivo è focheggiato all’infinito.
Se un 500 mm fosse una semplice lente d’ingrandimento, il sensore dovrebbe trovarsi esattamente a 500 mm di distanza dal vetro. Per evitare di avere “tubi” lunghissimi, i progettisti usano un gruppo di lenti chiamato gruppo teleobiettivo: davanti mettono lenti positive (convergenti), dietro mettono lenti negative (divergenti).
Questo gruppo posteriore “stira” il cono di luce, facendo sì che i raggi arrivino al sensore con un angolo molto stretto, come se provenissero da un punto molto più lontano. Grazie a questo design, un obiettivo da 500 mm può essere lungo fisicamente solo 25-30 cm.
Lo stesso principio, ma invertito (schema retrofocus), si applica ai grandangolari spinti per fotocamere reflex: in questo caso il punto nodale è spostato all’indietro per consentire l’alloggiamento dello specchio interno (che richiede circa 30 mm di profondità), se misurassimo dal centro ottico un grandangolare da 14 mm, il sensore dovrebbe stare dentro l’obiettivo.
In ambito fotografico e ottico, il punto nodale posteriore viene spesso definito punto di emissione (o centro di proiezione posteriore). Questa definizione è particolarmente utile per capire come l’immagine viene proiettata sul sensore. Ecco la spiegazione dettagliata dei due punti nodali: Ogni obiettivo complesso (composto da più lenti) può essere schematizzato attraverso due punti teorici chiamati punti nodali:
Punto Nodale Anteriore (di ingresso): È il punto verso il quale sembrano dirigersi i raggi luminosi provenienti dal soggetto.
Punto Nodale Posteriore (di emissione): È il punto dal quale i raggi luminosi sembrano “partire” o essere emessi per andare a formare l’immagine sul piano del sensore.
Fuoco posteriore e anteriore (Reale vs Virtuale)
Lenti Positive (Convergenti): Hanno un fuoco reale posteriore. I raggi paralleli che entrano si incrociano fisicamente in un punto dietro la lente.
Lenti Negative (Divergenti): Hanno un fuoco virtuale anteriore. I raggi che entrano divergono, e sono i loro “prolungamenti” all’indietro a incrociarsi in un punto davanti alla lente.
In realtà, ogni lente ha sia un fuoco anteriore che uno posteriore (simmetrici), ma è la loro interazione con la luce incidente che definisce se la lente “stringe” o “allarga” il fascio.
Geometria della messa a fuoco
Per fare ulteriore chiarezza, il Prof. Leonardo Damiani Filomarino interviene definendo la meccanica della messa a fuoco e la destinazione dei raggi luminosi, distinguendo due concetti che spesso vengono confusi:
Punto Focale / Piano Focale: Sono proprietà fisse e costruttive della lente. Costituiscono il “limite minimo” di messa a fuoco: nessuna immagine potrà mai formarsi a una distanza inferiore alla lunghezza focale dichiarata.
Piano Immagine (o Piano del Sensore/Pellicola): È la superficie immobile su cui si trova il “fuoco” in un preciso momento e dove è fisicamente posizionato il sensore della macchina fotografica.
Questa distinzione è fondamentale: quando il soggetto è all’infinito, l’immagine si forma esattamente sul piano focale (Piano Immagine e Piano Focale coincidono).
Quando il soggetto si avvicina alla fotocamera, il punto in cui i raggi convergono scivola all’indietro, oltre il piano focale, rendendo l’immagine sfocata. Affinché la fotografia risulti nitida, il piano focale deve spostarsi per intercettare questo nuovo punto; meccanicamente, ciò significa che l’intero obiettivo si sposta in avanti, allontanandosi dal piano sensore/pellicola.
Dal punto di vista macroscopico, la variazione della focale controlla direttamente scala e inquadratura: l’ingrandimento è direttamente proporzionale alla lunghezza focale (raddoppiando la focale, il soggetto raddoppia di dimensioni), mentre l’angolo di campo reagisce in maniera inversamente proporzionale. Una focale corta (grandangolare) inquadra dunque porzioni enormi di spazio rimpicciolendole, mentre una lunga (teleobiettivo) agisce come un cannocchiale isolando e ingrandendo i dettagli lontani.
Conclusioni tecnico/teoriche
Rielaborando la formula, adattandola ad ogni circostanza, si può definire che:
“in una lente semplice (sottile): la lunghezza focale è la distanza tra il centro ottico e il punto focale”
“in un obiettivo fotografico (sistema di lenti): la lunghezza focale è definita come la distanza tra il punto nodale posteriore e il punto focale, quando l’obiettivo è messo a fuoco su infinito”
Un’ultima menzione spetta alla tecnologia degli obiettivi zoom. Diversamente dalle ottiche fisse, in essi un gruppo di lenti (dette lenti flottanti) non ha una posizione fissa. Lo spostamento fisico e dinamico di queste lenti interne durante l’uso della ghiera comporta una variazione geometrica continua del piano nodale e, di conseguenza, della lunghezza focale stessa.
Questo meccanismo ingegnoso permette al fotografo di usufruire di infinite misure intermedie, avvicinando o allontanando virtualmente il soggetto inquadrato senza doversi muovere, condensando in un solo strumento il lavoro di tre o quattro ottiche tradizionali.
Fonti
Prof. Leonardo Damiani Filomarino
Prof. Enrico Maddalena
Mario Ferrara – Fotografare © Clitt editore 2006 Distribuzione esclusiva Zanichelli
