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Quesito per i gli esperti di ottica


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avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 10:09    

se allontani il piano rispetto a quanto progettato a intuito perdi per forza qualità, la proiezione non arriva sul sensore nel modo inizialmente preventivato dal costruttore.


Infatti è proprio così.

Altrimenti la resa di un obiettivo sarebbe identica per ogni distanza di messa a fuoco, ed invece non è così purtroppo.

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 10:10    

"Hai un riferimento per favore?"

E' solo trigonometria.

Se raddoppi l'altezza di un cono, il diametro del cerchio della base, raddoppia.

In un'ottica, se raddoppi la distanza del punto nodale dell'ottica rispetto al piano focale, raddoppi il diametro del cerchio di copertura dell'ottica, ossia l'immagine proiettata è grande il doppio, e dunque la risoluzione lineare sul sensore è viene ridotta alla metà.

Questo vale per le ottiche NON IF.

Le ottiche IF lavorano allo stesso modo, ma spostano un gruppo ottico interno che fa lo stesso lavoro: se il gruppo ottico interno non cambia la lunghezza focale dell'ottica, cosa molto, molto rara, il risultato è identico, focheggiando da vicino perdi la stessa percentuale di risoluzione di un'ottica non IF.

Ma il più delle volte il gruppo ottico interno della MaF in un'ottica non IF, quando si muove per focheggiare cambia anche la focale dell'ottica, procura il famigerato Focus Breathing, che guarda caso, è sempre negativo, scorcia sempre la lunghezza focale effettiva dell'ottica, mai che l'allungasse.

E lo fa semplicemente perché scorciando la lunghezza focale dell'ottica, a pari distanza minima di MaF e pari luminosità dell'ottica, la risoluzione aumenta.

Se tu avessi un 800 mm che con un tiraggio di 16 mm focheggiasse alla distanza minima di 0,25 m, la risoluzione sarebbe bassissima, perché l'ottica si allontanerebbe di moltissimo (si può fare un conto, ma sono decimetri) dal sensore rispetto al fuoco all'infinito, con cerchio di copertura che a 0,25 m diviene immenso rispetto al sensore e risoluzione sul sensore estremamente ed improponibilmente bassa.

Un 14 mm, sempre a tiraggio 16 mm, al contrario dell'800 mm, mette a fuoco anche a 0,25 m, ma di risoluzione ne conserva moltissima, e questo accade perché per passare da fuoco all'infinito a 0,25 m con quella lunghezza focale, gli basta allontanarsi pochissimo dal sensore, il cerchio di copertura si allarga di pochissimo e la risoluzione, di conseguenza, cala di pochissimo.

Il Focus Breathing, ossia la riduzione della lunghezza focale effettiva dell'ottica alla minima distanza di MaF, la fanno semplicemente perché sono delle carogne, progettano male le ottiche ed usano vetracci, e le fanno focheggiare con distanze corte di minima MaF, cosa che fa colpo sull'Utenza, fanno gli sbruffoni.

Peccato però che se l'ottica mantenesse la lunghezza focale originale, l'immagine che darebbe alla minima distanza di MaF sarebbe improponibile, risoluzione troppo bassa.

E' tutta e solo trigonometria, nulla più.


avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 10:16    

Non è vero che tutti gli obiettivi che non si allungano non calano di focale; in casa nikon il 105 micro AFD al rapporto 1:1 riduce la focale a circa 80mm e al rapporto 1:2 a circa 90mm; il precedente 105 Ais F/2.8, che arriva solo a 1:2, ha un comportamento simile mentre il più vecchio 105 f/4 ai non ha riduzioni di focale. Questo comportamento si ha da quando sono stati adottati gruppi di lenti interne flottanti (crc in nikon) che se ha l'aspetto negativo di ridurre la focale ha anche pregi, oltre a ottimizzare la resa permette di avere obiettivi più compatti e con un minor calo di luminosità.

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 10:19    

Questo vale certamente per la luminosità, che diminuisce secondo l'inverso del quadrato della distanza, ma non ha alcun impatto sulla risoluzione nel normale campo di utilizzo, visto che l'immagine prodotta dalle lenti è continua e prima di mettere in crisi la risoluzione dell'obiettivo ne passa.
Si sta parlando di un 85 mm, non di un tele da 800 mm, di cui si vuole solamente ridurre la distanza minima di messa a fuoco, non arrivare a rr 1:1, non dimentichiamolo.
Basta vedere l'uso dei soffietti, dove il problema non è certo la risoluzione, ma l'aumento dei tempi e il calo della profondità di campo all'aumentare del rapporto di ingrandimento, ma questo è un altro discorso.

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 10:22    


Il focus breathing c'è anche col fuoco esterno. Io ho un Pentax 100mm macro che è 75mm alla minima distanza.

Ah, ecco...

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 10:29    

@Simone_S: perché probabilmente utilizza un sistema ibrido con spostamento anche di un gruppo di lenti vicino al sensore, per diminuire l'allungamento necessario per la messa a fuoco, trattandosi di un 100 mm.


È possibile anche questo. Non trovo un disegno dello schema ottico che possa fare capire. Sulla descrizione viene così indicato "Coupled with the high-grade HD (High Definition) Coating and the FREE (Fixed Rear Element Extension) focusing system, it effectively reduces the generation of flare and ghost images over the entire focus range — from minimum focusing distance to infinity — and delivers clear, crisp, high-quality images."

L'elemento più vicino al sensore è fisso (quello che si vede a occhio esternamente). Però potrebbero esserci altri gruppi che si muovono internamente questo non saprei.

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 10:32    

" in casa nikon il 105 micro AFD al rapporto 1:1 riduce la focale a circa 80mm"

Occhio che quelle ottiche lì non sono ottiche non IF vere.

E questo perché se cambia la lunghezza focale cambiando la distanza di Maf, anche se tutta l'ottica estrude cambiando la distanza di MaF, il fatto stesso che cambi focale la fa posizionare a distanza diversa dal sensore, a pari distanza di Maf, rispetto ad un'ottica che non cambia la focale.

In pratica, anche con quel sistema lì, ti inchiappettano comunque, e lo fanno per mantenere la risoluzione alta alla minima distanza di MaF, che non cambia, ma........ ti scorciano la focale comunque.

Occhio che scorciare la focale è grave, anche economicamente, un obiettivo di focale media o lunga con una apertura massima di un certo valore, costa molto di più di un altro che ha la stessa apertura massima ma di focale minore (non andiamo a paragonare con gli SWA che è un altro discorso).

I miracoli non esistono e la Fisica, come l'Ottica, è Fisica ed è Ottica.

Un'ottica è un tubo con dentro del vetro, che ha una certa lunghezza focale: se nel tubo il vetro non si muove, mandando il tubo avanti ed indietro la focale non cambia, ed ovviamente più allontani il tubo dal sensore, più abbassi la risoluzione.

La Zeiss fa i macro senza lenti flottanti, il vetro nel tubo non si muove e dunque non ti inchiappetta sulla focale: gli Zeiss sono fatti meglio degli altri.

E stop

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 11:07    

E' solo trigonometria.


Le cose sono ben più complesse di così.

La risoluzione di un obiettivo dipende da quanto bene i raggi provenienti da un punto si concentrano in un punto solo sul sensore (o pellicola).
Se un raggio, quando esce con un certo angolo dall'ultima lente, lo fa con una certa deviazione angolare rispetto all'angolo ideale, non arriva dove dovrebbe arrivare, c'è un certo scostamento dato dalla deviazione angolare per la distanza dal sensore (non è proprio così, c'è di mezza una tangente, ma per angoli moto piccoli è un'approssimazione che va benissimo).

Se raddoppi la distanza perchè sposti tutto in avanti, e l'angolo di deviazione rimane lo stesso , allora lo scostamento sarebbe doppio con dimezzamento della risoluzione.

Ma non è affatto detto che l'angolo di deviazione (rispetto all'ottimale) in configurazione infinito sia lo stesso di quello in configurazione minima distanza di messa fuoco: cambiano gli angoli di incidenza d'ingresso, quindi cambia tutto il percorso ottico e tutte le varie correzioni cambiano.
Se in fase di progettazione si vuole ottimizzare la resa alla minima distanza, lo si può fare, basta contenere il più possibile la deviazione in questa configurazione a scapito di quella ad infinito che risulterà maggiore.

Quello che penso si possa dire come regola generale, è che più si allontanano le lenti (quindi più si vuole avere una minima distanza piccola) e più le cose si complicano dal punto di vista ottico.
Ma una correlazione diretta fra risoluzione di un obiettivo e l'allontanamento delle lenti non direi proprio, è una semplificazione eccessiva: non cambia solo la distanza, cambia tutto dal punto di vista della correzione ottica e di questo bisogna tenerne conto.

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 11:20    

Quello che penso si possa dire come regola generale, è che più si allontanano le lenti (quindi più si vuole avere una minima distanza piccola) e più le cose si complicano dal punto di vista ottico.

Era quello che con la mia semplicistica affermazione volevo sottolineare, grazie Rolu.

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 11:25    

si potrebbe mettere tutto il blocco lenti dentro un barilotto e spostare il tutto avanti e indietro.
Nessuno lo farà mai per questi motivi:
1. aumento costo e peso
2. diminuisce di parecchio la luminosità
3. le prestazioni alla MAF estrema calano, quindi o ottimizzi per macro o per 2 metri
4. per gli estimatori esistono questi www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=tubi+di+prolunga

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 11:45    

si potrebbe mettere tutto il blocco lenti dentro un barilotto e spostare il tutto avanti e indietro.
Nessuno lo farà mai per questi motivi:
1. aumento costo e peso
2. diminuisce di parecchio la luminosità
3. le prestazioni alla MAF estrema calano, quindi o ottimizzi per macro o per 2 metri


Lo hanno fatto per decenni e qualcuno lo fa ancora oggi (obiettivi a fuoco manuale senza lenti flottanti).

1) movimenti indipendenti delle lenti (che sia un CRC od un IF) comportano complicazioni meccaniche con conseguente aumento di pesi e costi


2) il calo di luminosità dipende dal RR e non dal tipo di schema ottico (se non in minima parte in correlazione con il fattore pupillare)


3) un movimento indipendente di alcune lenti rispetto alle altre può aiutare ad ottimizzare la resa alle varie distanze, però non bisogna pensare che tutti gli obiettivi che non si allunghino abbiano tale ottimizzazione.

C'è differenza fra CRC (flottaggio delle lenti per ottimizzare la resa) ed IF (flottaggio delle lenti per permettere di mettere a fuoco muovendo solo una piccola parte delle lenti), il primo ha lo scopo di migliorare la qualità ottica ma il secondo ha lo scopo di facilitare l'AF; poi può essere che riescano ad ottenere le due cose assieme con un unico movimento, ma teoricamente l'IF, essendo comunque un vincolo di progettazione, peggiora le cose (infatti il Nikon 58mm f/0.95, che non ha l'esigenza di un IF, mette a fuoco spostando praticamente tutte le lenti assieme, si vede che ciò in fondo facilita la progettazione ottica).

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 11:51    

diciamo allora che sono ancora più complesse!
la risoluzione angolare in ottica è definita in funzione del diametro del fascio di luce in entrata (la cosiddetta pupilla d'entrata) e dalla lunghezza della luce; in pratica la risoluzione aumenta linearmente con l'aumentare del diametro (ed è questo uno dei motivi per cui i telescopi hanno diametri sempre maggiori).
Nel caso della risoluzione lineare (ossia sul piano focale, sensore o pellicola) si aggiunge la variabile della distanza focale (quella reale, dalla lente al piano focale, non quella nominale all'infinito), in pratica la risoluzione lineare diminuisce all'aumentare del rapporto focale; ad esempio ad 1:1 la distanza focale raddoppia rispetto ad infinito, il rapporto focale cambia di conseguenza (passando per esempio da 2,8 a 5,6), e conseguentemente dimezza la risoluzione lineare sul piano focale.
Questo vale per l'ottica geometrica con una lente al netto delle aberrazioni; ma nel mondo reale le aberrazioni ottiche ci sono, oltretutto variano al cambiare delle condizioni di utilizzo, quindi una lente progettata per la massima resa ad infinito vedrà peggiorare le aberrazioni a distanza ravvicinata, e l'effetto andrà a sommarsi alla perdita geometrica causando un ulteriore peggioramento di risoluzione.
Per questo motivo sono stati inventati gli obiettivi IF (che mettono a fuoco diminuendo la focale) e con lenti flottanti (per mitigare il peggioramento delle aberrazioni a distanza ravvicinata)
Tutto il lavoro del progettista ottico sta nel trovare il giusto compromesso privilegiando in alcuni casi la compattezza (ora va di moda piccolo e leggero), o magari la resa da vicino...

avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 11:57    

Lo hanno fatto per decenni e qualcuno lo fa ancora oggi (obiettivi a fuoco manuale senza lenti flottanti).
non credo proprio che qualcuno lo abbia mai fatto per portare la MAF minima da 0,85 a 0,40 in un 85mm e penso che nessuno lo farà mai.
Se qualcuno ha questa "debolezza" che si compri i tubi. Inutile mettere una prolunga (maxi barilotto) in un progetto originario di un 85mm, seve solo a snaturarlo, appesantirlo, renderlo più dispendioso e ingombrante.

avatarsupporter
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 12:24    

probabilmente è molto complicato creare un 85mm superluminoso che sia nitido anche a distanze molto brevi.


+1. Rovesciando un po' la domanda originaria, non è un caso che un tempo i mediotele macro (nikon, canon, leica) avevano una luminosità limitata a f:4. Seguirono poi le versioni f:2,8, ma non si andò oltre, ed alcuni ritenevano comunque le versioni meno luminose migliori, nello specifico impiego macro, rispetto ai successivi: penso ai micro nikkor 55/3,5 rispetto al /2,8 e 105/4 rispetto al /2,8.

Garantire una resa eccellente fino ai bordi ad un 85/1,4 su distanze inferiori a 10 focali credo comporterebbe costi di produzione improponibili.

Ma a parte ciò credo ci sia un altro aspetto: la destinazione progettuale di un 85/1,4 od 85/1,2 è il ritratto. Poi ci si può fare di tutto, d'accordo, ma si tratta di ottiche pensate principalmente per quell'impiego. Il microcontrasto, quindi, non sarà mai particolarmente elevato, perchè nel ritratto di regola esso sarebbe controproducente. Invece nella macro l'esigenza è diametralmente opposta. Vi sono la "vie di mezzo" ho usato ed apprezzato gli Zeiss Milvus macro planar 50/2 e 100/2: ma non a caso il "confine" della luminosità massima di questi progetti si ferma ad un rispettabilissimo f:2.

Oltre, al di là di quanto detto, avrebbe poco senso, perchè probabilmente avremmo un tele da ritratro troppo "croccante" od un macro troppo "morbido".




avatarsenior
inviato il 25 Ottobre 2024 ore 13:03    

Questo vale per l'ottica geometrica con una lente al netto delle aberrazioni;


Esatto, cioè per un'ottica limitata solo dalla diffrazione; ma purtroppo, nonostante i notevoli miglioramenti in termini di risoluzione alle grandi aperture degli ultimi obiettivi, siamo ancora lontani da questa situazione (obiettivi che rendono al massimo a TA non ce ne sono, in qualche rara occasione basta chiudere uno stop per arrivare al massimo ma spesso ce ne vogliono almeno due; e questo in centro, fuori dal centro bisogna chiudere ancora di più).

Quindi questa correlazione diretta:

ad esempio ad 1:1 la distanza focale raddoppia rispetto ad infinito, il rapporto focale cambia di conseguenza (passando per esempio da 2,8 a 5,6), e conseguentemente dimezza la risoluzione lineare sul piano focale


è puramente teorica.

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