Obiettivi, valutazione delle prestazioni - 1° parte.

Quando si prende la decisione di comprare un obiettivo, e ci si trova di fronte a una gamma di prezzi che variano dai 110€ per un 50mm. f/1,8, ai 9000€ di un 600mm f/4, è difficile non porsi l'interrogativo su come si possa riuscire a  valutare la prestazione che è in grado di offrire un determinato prodotto in rapporto all'investimento che si sta affrontando con il suo acquisto. Le scelte progettuali degli obiettivi sono sempre il frutto di una serie di compromessi ottici, le aberrazioni non possono mai essere azzerate e la marcata correzione di una può determinare il peggioramento di un'altra, il giusto equilibrio tra le possibili correzioni unito a un processo costruttivo adeguato, è in grado di fare la differenza.
Non è semplice avere delle certezze sulla qualità delle immagini che può produrre un certo obiettivo senza una lunga serie di misurazioni e le strumentazioni adeguate, per fortuna ci sono riviste  specializzate e siti internet dei quali ci possiamo avvalere per avere informazioni utili.

Ma prima di parlare dei parametri che normalmente vengono presi in considerazione da chi fa i test sugli obiettivi, può essere utile fare una carrellata sulle  principali aberrazioni di cui soffrono le ottiche e degli altri fenomeni che influiscono sulla bontà delle immagini prodotte.

Le aberrazioni si possono dividere principalmente in due categorie:

-Cromatiche: dipendono dalla natura della luce e dalle diverse lunghezze d'onda dei colori che la compongono.

-Geometriche: dipendono principalmente dalla forma delle lenti e più in generale dalla costruzione dell'obiettivo, si verificano con la luce monocromatica e quindi indipendentemente dalla lunghezza d'onda. In qualche caso vi potrà capitare di trovarle sotto la denominazione: "Le cinque aberrazioni di Seidel", dal nome dal fisico tedesco che le classificò nel lontano 1856.

Le Aberrazioni cromatiche: 

un esempio utilizzato frequentemente per rendere subito comprensibile  in cosa consistano le aberrazioni cromatiche, è quello del raggio di luce solare che  quando attraversa  un prisma si scompone nei vari colori formando un arcobaleno in miniatura.

Questo significa che ogni componente di colore di un raggio di luce bianca che attraversa un corpo differente dall'aria (con indice di rifrazione diverso), subisce una deviazione il cui angolo dipende dalla sua lunghezza d'onda.

- Aberrazione cromatica assiale: 

quando il raggio di luce è parallelo all'asse ottico della lente, le componenti di colore (ad esempio: RGB) non risulteranno essere a fuoco tutte e tre nello stesso punto: quella blu lo sarà per prima, quella verde si posizionerà leggermente più avanti, e quella rossa per ultima.

- Aberrazione cromatica laterale: 

quando il raggio di luce colpisce lateralmente la lente, le componenti di colore blu, verde e rossa, si posizionano si punti differenti del piano focale.

Per compensare le aberrazioni cromatiche si unisce alla lente convergente una lente divergente di minore  potere, o avente indice di dispersione diverso (doppietti acromatici), oppure si divide la lente convergente in due di minor potenza e si pone tra loro una lente divergente (tripletto di Cooke: ispiratore dei più famosi obiettivi della storia della fotografia, come il Tessar-Zeiss, l'Elmar-Leitz e l'Heliar-Voigtlander).

Tripletto di Cooke.

Ma per ottenere risultati particolarmente buoni si deve ricorrere a lenti Apocromatiche, prodotte con vetri speciali a bassa dispersione (LD : Low  Dispersion o ED: Extra low Dispersion), come quelli in fluorite. In questo caso l'obiettivo si fregia della sigla "APO", ma attenzione che non essendo stati definiti i relativi standard, questo non assicura sul livello di correzione effettivamente raggiunto.

Le Aberrazioni geometriche.

- Aberrazione sferica: 

La lavorazione delle lenti e meno complessa, e quindi meno costosa, se la loro curvatura è sferica (ottenuta come se fosse una porzione di sfera), purtroppo questo produce una aberrazione dovuta al fatto che mentre i raggi di luce che colpiscono la lente al centro non subiscono deviazioni, quelli che la colpiscono in altri punti  vengono deviati di un angolo che varia a seconda dell'incidenza, e quindi convergono su punti leggermente diversi del piano focale.

Anche se l'immagine è perfettamente a fuoco al centro, man mano che ci spostiamo verso i margini della lente sarà progressivamente fuori fuoco, e un punto luminoso apparirà come un disco sfocato. Per ridurre il degrado dell'immagine verso i bordi si può ricorrere a lenti fabbricate con curvatura non costante che vengono definite "Asferiche", ma che comportano costi di produzione più alti, con gli ovvi riflessi sul costo finale dell'obiettivo.

- Coma o Aberrazione comatica: 

si presenta quando la lente viene colpita da un fascio di luce molto inclinato rispetto al suo asse ottico e si evidenzia in particolare nelle immagini prodotte da un obiettivo nel quale sia stata corretta l'aberrazione sferica; prende il suo nome dal fatto che il punto luminoso viene deformato e assume una coda a cono che lo rende simile a una cometa.

- Astigmatismo: 

negli obiettivi corretti per l'aberrazione sferica e comatica succede che i punti che non si trovano sull'asse ottico vengono riprodotti come dei piccoli segmenti,  e su piani differenti a seconda  della  loro posizione  e quindi non contemporaneamente a fuoco sul piano focale. 

- Curvatura di campo: 

sempre a causa della forma sferica delle lenti, ma anche in relazione alla correzione dell'astigmatismo,  si verifica che i punti relativi alla scena ripresa vengono riprodotti  a fuoco su una superficie curva (superficie di Petzval), impedendo quindi che l'immagine sia interamente a fuoco sul piano focale. Il difetto è più evidente negli obiettivi luminosi e nelle riprese a distanza ravvicinata, la sua correzione non è semplice dato che ottenere una superficie di Petzval uguale a zero comporta l'insorgere di altre aberrazioni.

- Distorsione: dipende dal posizionamento del diaframma all'interno dell'obiettivo, interessa maggiormente le ottiche grandangolari, e si presenta con una deformazione delle linee verticali e orizzontali: se si incurvano verso l'esterno si parla di distorsione a barilotto, se si incurvano verso l'interno di distorsione a cuscinetto (o anche: puntaspillo).

L'aberrazione sferica e quella comatica, diminuiscono in maniera sostanziale con la chiusura del diaframma, e ne traggono un certo vantaggio anche l'aberrazione cromatica assiale, l'astigmatismo e  la curvatura di campo, mentre è ininfluente per l'aberrazione cromatica laterale e la distorsione.

Altri fenomeni.

- Diffrazione: 

man mano che si chiude il diaframma si ottiene di attenuare progressivamente una buona parte delle aberrazioni e quindi migliorare la nitidezza, dato che si utilizza la parte centrale delle lenti, ma quando ci si avvicina alla massima chiusura si verifica invece un rapido decadimento della qualità dovuto al fenomeno della diffrazione che è connesso con la natura ondulatoria della luce: se un'onda incontra un ostacolo che presenta un'apertura  di dimensione prossima alla sua lunghezza d'onda, o che comunque ne limita l'ampiezza, si forma un fronte sferico che si allarga oltre i limiti dell'apertura stessa , in pratica si genera un alone intorno ai singoli punti che compongono l'immagine, con una marcata perdita di contrasto e  nitidezza.

- Flare - Riflessi interni: 

nelle foto in controluce può capitare che appaiano macchie e aloni luminosi (immagini fantasma), dovuti alla forte luce che attraversando le lenti  si riflette all'interno dell'obiettivo; anche se in misura inferiore il fenomeno è presente in tutte le situazioni  di ripresa, e circa il 5% della luce entrante può venire riflessa. I costruttori cercano di limitare i danni utilizzando particolari rivestimenti antiriflesso che vengono applicati sulla superficie delle lenti tramite processi di evaporazione sottovuoto, che possono riuscire a ridurre il fenomeno a percentuali  dello 0,2-0,3%. Le caratteristiche del rivestimento impiegato possono aiutare anche a nella correzione del bilanciamento del colore dell'obiettivo. 

- Vignettatura ottica - caduta di luce ai bordi: 

è un fenomeno fisico che si verifica in ogni sistema ottico, che agisce secondo la regola del coseno: i raggi di luce che penetrano nell'obiettivo con un certo angolo di inclinazione rispetto all'asse ottico hanno una caduta di luce proporzionale al coseno dell'angolo, elevato alla quarta. Ne soffrono maggiormente i grandangoli e può essere ridotto con una progettazione che gestisca al meglio il rapporto tra la pupilla d'entrata e uscita dell'obiettivo (le due immagini del diaframma che potete vedere rispettivamente guardando anteriormente e posteriormente l'obiettivo).


La prossima volta vedremo quali sono le misurazioni adottate per valutare gli obiettivi.