Ottica fotogra ca - fox.ino.it · Ottica fotogra ca Lezioni per il corso di Fisica per gli studenti del diploma di Ottica Alessandro Farini [email protected] Istituto Nazionale

Ottica fotograficaLezioni per il corso di Fisica per gli studenti del diploma di Ottica

Alessandro [email protected]

Istituto Nazionale di Ottica Applicata-CNR

2 luglio 2009

Alessandro Farini [email protected] (Istituto Nazionale di Ottica Applicata-CNR)Ottica fotografica 2 luglio 2009 1 / 25

Sommario

1 ObiettiviCaratteristiche degli obiettivi

2 Pellicole e SensoriConfronto tra formati

3 Il diaframmaIl Diaframma e la quantita di luceIl Diaframma e la Profondita di campo


Obiettivi Caratteristiche degli obiettivi

IngrandimentoFormula approssimata

La formula relativa all’ingrandimento per un obiettivo fotografico di focalef quando fotografa un oggetto a distanza So e

M =f

So

Maggiore e la focale della lente e maggiore sara l’ingrandimento.



Ingrandimento e sensoreLa relazione

L’immagine fotografica deve formarsi su un negativo o un CCD didimensione fissa: maggiore e l’ingrandimento e minore sara il campo divisione inquadrato. Mentre le dimensioni di un oggetto su di un negativodipendono esclusivamente dalla focale di un obiettivo, l’angolo di campoinquadrato dipende invece dalle dimensioni del negativo. Sia α l’angolo dicampo: obiettivi di corta focale sono quelli che hanno α ≥ 65◦ e obiettividi lunga focale quelli per cui α ≤ 35◦.



titolosottotitolo

Si definisce talvolta una “focale normale”, cioe quella che rende laprospettiva la piu vicina possibile alla visione umana. In genere si fissa talevalore come α = 53◦. Nel caso del formato 35 mm o di una macchinadigitale in cui il sensore misuri 24x36 mm si possono trovare le relazioni diquesta tabella.

f (mm) α◦

28 75

50 47

105 23

135 18

300 8

Tabella: Corrispondenza tra focale e angolo di campo per il formato 24x36


Pellicole e Sensori Confronto tra formati

Il formato tradizionaleLa pellicola “classica”

La pellicola piu utilizzata all’epoca della fotografia analogica era quella nelformato 24X36 millimetri. Essa e detta anche 35 millimetri, poiche questae la misura di un lato tenendo conto anche della parte con i buchi perl’aggancio della pellicola



Dalla pellicola ai sensoriUn passaggio epocale

Al giorno d’oggi e sempre piuevidente il passaggio dapellicola a sensore digitale, alpunto che la tradizionale fotodi inizio mandato delPresidente degli Stati UnitiObama e stata la prima dellastoria ad essere stata realizzatautilizzando un sensore digitale



I sensori digitaliDiversi formati

A differenza della pellicola, incui il formato 24X36 avevaassunto il significato di uno“standard”, nei sensori digitalivi sono molte dimensionidiverse. Al momento attuale lemacchine aventi un sensore didimensioni 24X36 sono 5,anche se e prevedibile cheaumentino sempre piu. Tuttele altre macchine digitali hannosensori di dimensioni minori.



Confronto tra formatiUn diverso effetto

Se il sensore e piu piccolo l’area inquadrata sara minore, come se stessimoutilizzando un obiettivo di focale maggiore: ma le dimensioni dell’oggettosul sensore non cambiano.



Confronto tra formatiEsempio

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) e di circa6. La focale vera e da 6.3 a 18.9 mm, quella equivalente sara da circa 36mm a circa 114 mm


Il diaframma Il Diaframma e la quantita di luce

Il DiaframmaA cosa serve

Il diaframma e un foro che serve a far passare la luce che formeral’immagine. Piu aperto e il diaframma e maggiore sara la luce che arriverasul sensore.



Apertura di un obiettivoDefinizione

L’apertura relativa N di un obiettivo e data dal rapporto tra la focale f e ildiametro del diaframma D:

N =f

D

Esempio: un obiettivo con diametro di 2.5 cm e con focale di 100 mm haun’apertura relativa di N = 10/2.5 = 4. In genere si tende a scrivere talevalore come f-numero: f/4. Piu piccolo l’f-numero e piu apertol’obiettivo.



Gli f/numero: loro significato

I numeri che compaiono sulla ghiera del diaframma sembrano essere sceltia caso: 2.8 4 5.6 8 11 16 22

In realta sono selezionati in modo tale che passando da un numero aquello immediatamente inferiore l’area del diaframma raddoppia.


Il diaframma Il Diaframma e la Profondita di campo

La messa a fuocoLimiti dell’obiettivo

Un obiettivo riesce a mettere a fuoco (cioe a creare un’immaginepuntiforme) solo un piano a una distanza data. Ogni punto oggetto aun’altra distanza formra un’immagine circolare detta “disco di confusione”



Il disco di minima confusione

Non e necessario che l’immagine sia perfettamente a fuoco per essereaccettabile. Basta che l’immagine di un punto sia un discosufficientemente piccolo, cosı da essere visto come un punto. Cioel’immagine di un punto deve essere piu piccola di un “disco di minimaconfusione”. In queste condizioni diremo che l’immagine e nitida.Per il tradizionale formato 24X36 nelle normali condizioni di visione il discodi minima confusione ha un diametro di circa 0.03 mm.



La profondita di campo.

La profondita di campo e quella distanza (misurata sull’asse della lente)per cui si ha un’immagine sufficientemente nitida.A parita di distanza dell’oggetto dall’obiettivo, piu chiuso e il diaframma eminore sara la dimensione del disco di confusione.



Prodfondita di campoAlcune considerazioni che nascono dall’esperienza

La profondita di campo aumenta chiudendo il diaframma

La profondita di campo e maggiore per le focali corte rispetto allefocali lunghe

La profondita di campo aumenta all’aumentare della distanza delsoggetto

Tali condizioni possono essere anche viste sotto forma matematica



Punto prossimo e punto remotoDefinizioni

Punto Prossimo E il punto piu vicino all’obiettivo che puo ancora essereconsiderato nitido. Lo indicheremo con PP

Punto Remoto E il punto piu lontano dall’obiettivo che puo ancora essereconsiderato nitido. Lo indicheremo con PR



Punto prossimo e punto remotoFormulazione matematica

Punto prossimo

PP =uf 2

f 2 + NCu

Punto remoto

PR =uf 2

f 2 − NCu

dove u e la distanza su cui e messo a fuoco l’obiettivo, f la focaledell’obiettivo, N e l’f/numero e C il diametro del disco di minimaconfusione.



Profondita di campoFormulazione matematica

Dalle formule del punto prossimo e punto remoto e possibile ricavare laformula per la profondita di campo T

T =2u2f 2NC

f 4 + N2C 2u2

Esiste anche una formula approssimata di piu semplice lettura

T ≈ 2u2NC

f 2



Profondita di campoDipendenza dalla focale



Profondita di campoDipendenza dall’apertura del diaframma



Profondita di campoDipendenza dalla distanza del soggetto



Bibliografia

articolo Roorda

lezione Roorda cliccate qui!


http://latex-beamer.sourceforge.net/

Appendice Approfondimenti

Approfondimenti I

T.T. Norton, D.A. Corliss e J.E. BaileyThe Psychophysical Measurement of visual function.Butterworth Heinemann, 2002.

S. Someone.On this and that.Journal of This and That, 2(1):50–100, 2000.


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