Ottica fotografica - Istituto Nazionale di Ottica
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Ottica fotografica Lezioni per il corso di Fisica per gli studenti del diploma di Ottica Alessandro Farini [email protected] Istituto Nazionale di Ottica Applicata-CNR 2 luglio 2009 Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 1 / 25 Sommario 1 Obiettivi Caratteristiche degli obiettivi 2 Pellicole e Sensori Confronto tra formati 3 Il diaframma Il Diaframma e la quantità di luce Il Diaframma e la Profondità di campo Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 2 / 25 Obiettivi Caratteristiche degli obiettivi Ingrandimento Formula approssimata La formula relativa all’ingrandimento per un obiettivo fotografico di focale f quando fotografa un oggetto a distanza So è M= f So Maggiore è la focale della lente e maggiore sarà l’ingrandimento. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 3 / 25 Obiettivi Caratteristiche degli obiettivi Ingrandimento e sensore La relazione L’immagine fotografica deve formarsi su un negativo o un CCD di dimensione fissa: maggiore è l’ingrandimento e minore sará il campo di visione inquadrato. Mentre le dimensioni di un oggetto su di un negativo dipendono esclusivamente dalla focale di un obiettivo, l’angolo di campo inquadrato dipende invece dalle dimensioni del negativo. Sia α l’angolo di campo: obiettivi di corta focale sono quelli che hanno α ≥ 65◦ e obiettivi di lunga focale quelli per cui α ≤ 35◦ . Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 4 / 25 Obiettivi Caratteristiche degli obiettivi titolo sottotitolo Si definisce talvolta una “focale normale”, cioé quella che rende la prospettiva la più vicina possibile alla visione umana. In genere si fissa tale valore come α = 53◦ . Nel caso del formato 35 mm o di una macchina digitale in cui il sensore misuri 24x36 mm si possono trovare le relazioni di questa tabella. f (mm) 28 50 105 135 300 α◦ 75 47 23 18 8 Tabella: Corrispondenza tra focale e angolo di campo per il formato 24x36 Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 5 / 25 Pellicole e Sensori Confronto tra formati Il formato tradizionale La pellicola “classica” La pellicola più utilizzata all’epoca della fotografia analogica era quella nel formato 24X36 millimetri. Essa è detta anche 35 millimetri, poichè questa è la misura di un lato tenendo conto anche della parte con i buchi per l’aggancio della pellicola Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 6 / 25 Pellicole e Sensori Confronto tra formati Dalla pellicola ai sensori Un passaggio epocale Al giorno d’oggi è sempre più evidente il passaggio da pellicola a sensore digitale, al punto che la tradizionale foto di inizio mandato del Presidente degli Stati Uniti Obama è stata la prima della storia ad essere stata realizzata utilizzando un sensore digitale Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 7 / 25 Pellicole e Sensori Confronto tra formati I sensori digitali Diversi formati A differenza della pellicola, in cui il formato 24X36 aveva assunto il significato di uno “standard”, nei sensori digitali vi sono molte dimensioni diverse. Al momento attuale le macchine aventi un sensore di dimensioni 24X36 sono 5, anche se è prevedibile che aumentino sempre più. Tutte le altre macchine digitali hanno sensori di dimensioni minori. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 8 / 25 Pellicole e Sensori Confronto tra formati Confronto tra formati Un diverso effetto Se il sensore è più piccolo l’area inquadrata sarà minore, come se stessimo utilizzando un obiettivo di focale maggiore: ma le dimensioni dell’oggetto sul sensore non cambiano. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 9 / 25 Pellicole e Sensori Confronto tra formati Confronto tra formati Esempio Esempio: questa macchina ha un sensore detto 1/2.5” di diagonale 7.18. Di conseguenza il rapporto rispetto al 35 mm (43.3 di diagonale) è di circa 6. La focale vera è da 6.3 a 18.9 mm, quella equivalente sarà da circa 36 mm a circa 114 mm Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 10 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la quantità di luce Il Diaframma A cosa serve Il diaframma è un foro che serve a far passare la luce che formerà l’immagine. Più aperto è il diaframma e maggiore sarà la luce che arriverà sul sensore. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 11 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la quantità di luce Apertura di un obiettivo Definizione L’apertura relativa N di un obiettivo è data dal rapporto tra la focale f e il diametro del diaframma D: f N= D Esempio: un obiettivo con diametro di 2.5 cm e con focale di 100 mm ha un’apertura relativa di N = 10/2.5 = 4. In genere si tende a scrivere tale valore come f-numero: f/4. Più piccolo l’f-numero e più aperto l’obiettivo. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 12 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la quantità di luce Gli f/numero: loro significato I numeri che compaiono sulla ghiera del diaframma sembrano essere scelti a caso: 2.8 4 5.6 8 11 16 22 In realtà sono selezionati in modo tale che passando da un numero a quello immediatamente inferiore l’area del diaframma raddoppia. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 13 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo La messa a fuoco Limiti dell’obiettivo Un obiettivo riesce a mettere a fuoco (cioè a creare un’immagine puntiforme) solo un piano a una distanza data. Ogni punto oggetto a un’altra distanza formrà un’immagine circolare detta “disco di confusione” Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 14 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Il disco di minima confusione Non è necessario che l’immagine sia perfettamente a fuoco per essere accettabile. Basta che l’immagine di un punto sia un disco sufficientemente piccolo, cosı̀ da essere visto come un punto. Cioè l’immagine di un punto deve essere più piccola di un “disco di minima confusione”. In queste condizioni diremo che l’immagine è nitida. Per il tradizionale formato 24X36 nelle normali condizioni di visione il disco di minima confusione ha un diametro di circa 0.03 mm. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 15 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo La profondità di campo. La profondità di campo è quella distanza (misurata sull’asse della lente) per cui si ha un’immagine sufficientemente nitida. A parità di distanza dell’oggetto dall’obiettivo, più chiuso è il diaframma e minore sarà la dimensione del disco di confusione. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 16 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Prodfondità di campo Alcune considerazioni che nascono dall’esperienza La profondità di campo aumenta chiudendo il diaframma La profondità di campo è maggiore per le focali corte rispetto alle focali lunghe La profondità di campo aumenta all’aumentare della distanza del soggetto Tali condizioni possono essere anche viste sotto forma matematica Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 17 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Punto prossimo e punto remoto Definizioni Punto Prossimo È il punto più vicino all’obiettivo che può ancora essere considerato nitido. Lo indicheremo con PP Punto Remoto È il punto più lontano dall’obiettivo che può ancora essere considerato nitido. Lo indicheremo con PR Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 18 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Punto prossimo e punto remoto Formulazione matematica Punto prossimo PP = uf 2 f 2 + NCu Punto remoto uf 2 f 2 − NCu dove u è la distanza su cui è messo a fuoco l’obiettivo, f la focale dell’obiettivo, N è l’f/numero e C il diametro del disco di minima confusione. PR = Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 19 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Profondità di campo Formulazione matematica Dalle formule del punto prossimo e punto remoto è possibile ricavare la formula per la profondità di campo T T = 2u 2 f 2 NC f 4 + N 2C 2u2 Esiste anche una formula approssimata di più semplice lettura T ≈ 2u 2 NC f2 Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 20 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Profondità di campo Dipendenza dalla focale Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 21 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Profondità di campo Dipendenza dall’apertura del diaframma Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 22 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Profondità di campo Dipendenza dalla distanza del soggetto Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 23 / 25 Il diaframma Il Diaframma e la Profondità di campo Bibliografia articolo Roorda lezione Roorda cliccate qui! Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 24 / 25 Appendice Approfondimenti Approfondimenti I T.T. Norton, D.A. Corliss e J.E. Bailey The Psychophysical Measurement of visual function. Butterworth Heinemann, 2002. S. Someone. On this and that. Journal of This and That, 2(1):50–100, 2000. Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale Ottica fotografica di Ottica Applicata-CNR) 2 luglio 2009 25 / 25
