El diseño de los objetivos y sus problemas ópticos

La luz viaja en línea recta y al pasar por un elemento óptico desvía sus rayos en otra dirección. Este principio obedece a que los rayos de luz están pasando de un medio a otro de distinta densidad; en el caso de los objetivos de un estado gaseoso (el aire) a un estado sólido (el cristal).

La lente es un dispositivo óptico que tiene la función de hacer converger o diverger los rayos de luz que lo atraviesan. En el primer caso se dice que la lente es positiva; en el segundo, negativa. Las lentes convergentes son más gruesas en el centro que en los extremos y las lentes divergentes son más gruesas en los extremos que en el centro.
Existen lentes biconvexa, plano convexa, concava-convexa, plano-concava y biconcava.
Sin embargo, no todos los rayos sufren la misma desviación. Algunas veces los de los bordes del cristal se desvían menos o más que los del centro y algunos colores sufren una mayor desviación que otros.

Este ha sido uno de los principales problemas para los diseñadores de objetivos, ya que tuvieron que ir corrigiendo todas y cada una de las aberraciones que se producían en la imagen.

 

Las aberraciones

Todas las lentes pueden producir ciertas imperfecciones inherentes a su diseño y fabricación que les impide formar una imagen perfecta. Estas imperfecciones se denominan aberraciones.
En la fabricación de objetivos, al estar compuestos por diferentes tipos de cristales, hace que estas imperfecciones se puedan corregir llegando a un número mínimo de aberraciones según el tipo de objetivo.

 

Dentro de las aberraciones ópticas más comunes encontramos:

 

Aberración Cromática:

La refracción está condicionada por la longitud de onda de la luz que incide sobre la superficie del cristal. Como dentro de la luz blanca encontramos las longitudes de onda de los colores rojo, verde y azul, sucede que la azul cuyas longitudes de onda son más cortas, se refracta más que la roja, por lo que los colores azules forman su imagen más cerca del objetivo que los rojos. Los objetivos que corrigen las bandas del azul al amarillo se denominan “acromáticos” y los que corrigen las tres principales bandas, incluyendo el rojo, se conocen como “apocromáticos”.

Aberración Esférica: Es un defecto de las lentes en el que los rayos de luz que inciden paralelamente al eje óptico, aunque a cierta distancia de éste, son llevados a un foco diferente que los rayos próximos al mismo. Es una aberración de tipo cromático que afecta de manera diferente a cada longitud de onda.

 Aberración Cromática Aberración Cromática

Astigmatismo:

Es cuando a algunos objetivos les resulta imposible enfocar con nitidez simultáneamente objetos verticales y horizontales, estando ambos en el mismo plano. Los objetivos cuyo diseño óptico evitan este problema se denominan “anastigmáticos”

astigmatismo

Coma:

Es la distorsión de una imagen puntual en forma de anillos de luz que al superponerse forman una superficie luminosa parecida a la cola de un cometa. Los objetivos corregidos simultáneamente contra la aberración esférica y de coma, se denominan “aplanáticos”

Curvatura de Campo: Sucede cuando el plano focal no es totalmente plano sino que forma una superficie cóncava, por lo que no es posible enfocar exactamente y a la vez tanto el centro como los bordes de la imagen.

coma

Distorsión:

La distorsión no afecta la nitidez de la imagen sino sólo su forma. Tiene lugar debido a que la parte de la imagen fuera del eje no se reproduce en la misma escala. Si fotografiamos un objeto que posea líneas rectas, como una ventana o cuadro, las del centro aparecerán rectas y la de los bordes presentan curvaturas hacia dentro o hacia fuera produciendo las denominadas distorsión de barrilete o de almohadón.

Las dos primeras distorsiones (cromática y esférica), afectan a la totalidad de la imagen, mientras que las siguientes lo hacen sólo en los bordes y esquinas.

Distorsión óptica - barril Distorsión óptica - almohadón

El viñeteo

NO es una aberración, aunque afecte a imagen o a su calidad, y debemos verlo como una propiedad innata de todo objetivo. Hay tres tipos de viñeteo: el óptico, el natural y el mecánico. El óptico es cuando la luz que entra por los bordes de la lente se encuentra con las paredes internas del objetivo (si es físico por la focal no se puede eliminar ópticamente hablando). El natural se produce cuando la luz incide de forma desigual en el sensor por la construcción de la lente (ahí el precio se nota). El mecánico se da cuando algún accesorio entorpece la entrada de la luz normal, es el más frecuente, como por ejemplo filtros demasiado anchos o parasoles mal diseñados. En los objetivos de focal fija el viñeteo se trara de forma natural para evitar el efecto – En los objetivos de focal variable (zoom) es muy difícil corregir del todo este efecto – de hacerlo el precio se dispararía y el tamaño del objetivo seria monstruoso.

Viñeteo

Los objetivos modernos

Ha pasado mucho tiempo desde la fabricación de los primeros objetivos para fotografía. La tecnología y los materiales actuales han permitido una diversidad suficiente como para que se contemplen las expectativas de los profesionales más exigentes en las diferentes aplicaciones profesionales.
A principios de la década del 80, con el desarrollo de las cámaras fotográficas electrónicas y de los primeros objetivos autofoco, comenzó el desarrollo de una tecnología de avanzada que continua hasta nuestros días.
Algunos modelos más económicos están construidos con cristales plásticos fabricados con polímeros especiales de alta gama y otros modelos, los más caros, con cristales de alta calidad que permiten corregir distorsiones, otorgan una muy buena reproducción cromática y consiguen excelente reproducción de los detalles.
Esta es una de las variables que incide en el precio del objetivo. Por lo general cada marca los individualiza con ciertas siglas que tienen que ver con los componentes ópticos de cristales especiales.
La luminosidad de los objetivos también influye en el valor del mismo ya que al poseer un diafragma más abierto (f:2.8, f:2, f:1.4, etc.), mayor es el diámetro de sus componentes y mayores son las distorsiones que se deben corregir.
Los sistemas autofoco son muy avanzados, permitiendo gran precisión y rapidez aún en situaciones de luz tenue. Los mismos también fueron evolucionando y hay objetivos con motores ultrarrápidos y sistemas de foco continuo para fotografía de acción.
Modelos profesionales y de focal larga han incorporado el estabilizador de imagen para eliminar vibraciones o reducir la falta de definición por efectos de movimiento.
Cierto tipo de objetivos tiene la característica de estar sellados gracias a bloqueadores especiales en sus uniones, que le otorgan total hermetismo ante el polvo y la humedad.

Canon EF 17-40mm - f:4 L USM