"ÓPTICA PARA TELEVISIÓN"
por José Martinez Abadía
El objetivo
La función del objetivo de la cámara es captar los rayos luminosos
provenientes del tema encuadrado, para concentrarlos sobre el mosaico
fotosensible del tubo de imagen o del sensor CCD. Exteriormente, el objetivo
adopta la forma de un cilindro metálico cuya cara anterior es un lente; en su
parte posterior posee una rosca o un sistema de bayoneta que permite su fijación
a la cámara .En su interior, se dispone una agrupación de lentes de
características diversas junto con los dispositivos que posibilitan el
desplazamiento de las mismas.
En la parte anterior del objetivo e inscriben
unas cifras que dan idea de sus características particulares. En primer lugar se
expresa, en milímetros, la distancia focal, que puede ser fija o variable. Los
objetivos de distancia focal variable son conocidos como objetivos zoom y las
cámaras de televisión suelen ir provistas de este tipo de óptica. También se
inscribe el valor que hace referencia a la luminosidad máxima del mismo, es
decir, su número "f " máximo o mayor abertura de diafragma.
Los objetivos
disponen de una escala graduada en metros y pies que se extiende desde valores
de unos pocos centímetros hasta el infinito (8)y sirve para regular el enfoque
del tema encuadrado.
Los objetivos están compuestos por agrupaciones de
lentes positivas o convergentes y negativas o divergentes. Las lentes son
dispositivos ópticos transparentes que desvían los haces de luz que reciben
merced a la existencia de fenómeno de refracción de la luz que reciben merced a
la existencia de fenómenos de refracción de la luz al pasar a su través. El
fenómeno de la refracción hace que un haz de luz "doble"su trayectoria cuando
pasa de un medio transparente de cierta densidad a otro medio también
transparente pero de densidad distinta. La luz se transmite más lentamente en el
vidrio que en el aire y por eso se produce la refracción. Las lentes positivas
hacen converger, en un punto, a todos los rayos paralelos que las atraviesan.
Las lentes negativas, por el contrario, se caracterizan porque los rayos
luminosos que las atraviesan paralelamente se apartan de este paralelismo,
divergen entre sí .
Si interponemos una lente positiva en la trayectoria de un haz de rayos luminosos, éstos sufrirán una desviación en razón de las propiedades refractantes de la lente que provocarán su agrupación en un punto. En el caso de que los rayos sean paralelos ( provengan del infinito), el punto de convergencia se denominará foco posterior. Cualquier objetivo compuesto por una agrupación de lentes se comporta respecto de los rayos luminosos como lo haría una lente simple. La complejidad del diseño de objetivos compuestos se debe a la necesidad de mejorar la calidad de la imagen mediante la superposición de lentes de propiedades opuestas entre sí al objeto de compensar las distintas aberraciones ópticas geométricas y cromáticas que se producen.
Distancia focal
El poder de desviación de la luz de un objetivo resulta de la combinación de
toda una serie de factores que intervienen en el fenómeno de la refracción de la
luz. En una lente simple, el valor principal, asociado al poder de refracción de
la luz. En una lente simple, el valor principal, asociado al poder de
refracción, es el de la distancia focal o distancia existente entre el centro
óptico de la lente y el plano focal ( punto donde convergen los rayos
luminosos), cuando los rayos luminosos que inciden sobre el objetivo son
paralelos, es decir, provienen de un punto lejano ( el infinito fotográfico.
Para ello, el objetivo debe estar enfocado al infinito.
El ejemplo comentado
para una lente simple no es aplicable, directamente, a una lente compuesta (
agrupación de varias lentes convergentes y divergentes) y, en los cálculos, la
distancia al objeto se mide desde un punto determinado de la lente ( no se
aplica el "centro óptico"de la lente a los objetivos compuestos), midiéndose la
distancia de la
lente a la imagen enfocada desde otro punto distinto. Estos dos puntos
diferentes se denominan puntos nodales ( anterior y posterior).La distancia o
longitud focal de un objetivo compuesto es la distancia que media ente el punto
nodal posterior y el plano focal siempre que el objetivo esté enfocado al
infinito ( rayos luminosos paralelos).
Diafragma
Los objetivos van provistos de un sistema que regula el paso de los rayos
luminosos a través de las lentes: el diafragma. De esta regulación, manual o
automática, dependerá que el mosaico fotosensible o el sensor CCD reciba la luz
precisa para reproducir u a imagen correctamente expuesta ( sin sobreeexposición
o subexposición).El más utilizado es el de iris que consiste en una serie de
delgadas láminas de metal montadas en anillo alrededor del objetivo. Este
dispositivo puede variarse según una escala que regula el diámetro de apertura
del objetivo. El mayor o menor diámetro del orificio se selecciona accionado una
palanca de mando, situada en el exterior de la lente, que abre o cierra las
hojas. En una escala situada en un aro calibrado alrededor del objetivo se
indica en el número "f"de la abertura elegida. Al accionar sobre el diafragma se
obtienen dos efectos simultáneos y relacionados:
1. Se varía la cantidad de
luz que incide sobre el mosaico fotosensible o sobre el sensor CCD.
2. La
regulación afecta a la profundidad de campo de la escena.
El primer efecto es fácilmente comprensible ya que varía la cantidad de luz
que entrará por un orificio más o menos abierto. Mayor explicación requiere el
segundo efecto, la variación de la profundidad de campo.
Cuando encuadramos y
enfocamos el objetivo sobre una determinación objeto existirá, siempre, por
delante y por detrás del motivo, una zona en que la nitidez es aceptable y que
se degrada progresivamente. Toda esta zona nítida es la profundidad de campo.
Para un mismo objetivo la profundidad de campo será mayor cuando más cerrado
este el orificio del diafragma y viceversa. La profundidad de campo también será
mayor cuando más alejado esté el sujeto enfocado del objetivo y descreerá,
aparatosamente e, para temas cercanos. La distancia focal del objetivo también
influye en la profundidad de campo, de forma que, cuando más corta sea la
distancia focal de un objetivo, mayor será la profundidad de campo, y a
distancia focal más larga, le corresponderá una menor profundidad de
campo.
Existen tablas que indican el valor de la profundidad de campo para
cada focal considerada. En ellas se expresan valores en función de la distancia
del tema respecto de la lente y del diafragma utilizando. En cifras aparece la
distancia más cercana al objetivo y la más lejana que resultará nítida.
La
escala de números f hace referencia a la abertura relativa proporcionada por un
diafragma y su valor se expresa por la letra f seguida de un número. La escala
de números "f" está normalizada internacionalmente y por ello todos los
diafragmas dejan pasar, a su través, la misma cantidad de luz cuando trabajan en
un mismo número "f".Todo ello independientemente de su distancia focal. Cuando
el número "f"aumenta, el diámetro se hace más pequeño y al contrario.
1/1,4/2,8/4/5,6/8/11/16/22/32...
TABLA DE NÚMEROS "f"
Para el cámara de vídeo un concepto de gran utilidad es el conocimiento de la distancia hiperfocal que se explica si se tiene en cuenta que, para cualquier distancia hiperfocal y se corresponden siempre con el límite más cercano a la cámara de la profundidad de campo, cuando el objetivo se encuentra enfocado al infinito. Si el objetivo se enfoca a esta distancia ( hiperfocal) y no al infinito, lo que puede realizarse mediante la escala graduada en metros del anillo de enfoque, al profundidad de campo se extiende desde el infinito hiperfocal y el objetivo de nuestra cámara. Enfocando a esta distancia s obtiene, pues, una profundidad de campo más extensa que facilita al cámara la toma de imágenes sin prestar atención al enfoque siempre que se ponga cuidado en no acercar excesivamente la cámara al objeto enfocado.
Tipos de objetivos
Los objetivos se caracterizan por el ángulo visual que abarcan, es decir, por
el ángulo existente ente los dos puntos más separados del encuadre: diagonal.
En la práctica, interesa tan sólo el ángulo abarcado en el sentido horizontal.
Pueden ser de focal fija o variable.
Entre los objetivos de focal fija se encuentra el objetivo normal que, en los
medios de imagen móvil se corresponden con la distancia focal que, para un formato
dado, proporcionan un ángulo de capacitación horizontal de unos 20 a 25 grados.
El objetivo angular tiene, para un mismo formato, una distancia focal más corta
que el objetivo normal y abarca un ángulo mayor de imagen. Por ello permite
trabajar en espacios reducidos donde no podría hacerse con un objetivo normal.
Su inconveniente es que origina distorsión en primeros planos de personas (
efecto de agrandamiento n as protuberancia cercanas al objetivo) , además de
crear ciertas distorsiones geométricas, particularmente exageradas en los extremos
del encuadre. El objetivo angular aumenta la perspectiva produciendo la sensación
de que los objetos están más distantes de lo que lo están realmente. La distorsión
se acentúa conforme se acorta la distancia focal. Proporciona gran profundidad
de campo.
El teleobjetivo u objetivo de ángulo estrecho, se caracteriza por su larga distancia
focal. Produce un efecto de magnificación del tema que facilita la toma de imágenes
cuando el cámara no puede acercarse al motivo. También posibilita la toma de
primeros planos sin necesidad de un acercamiento excesivo al sujeto. Las imágenes
captadas por este objetivo producen la sensación de compresión de la profundidad
o aplastamiento de la perspectiva. Su larga distancia focal les confiere una
escasa profundidad de campo y su estrecho ángulo de captación obliga a sujetar
firmemente la cámara o, mejor aún, a afianzarla sobre un trípode o soporte estable
pues cualquier movimiento brusco origina tremendas sacudidas de imagen.
El zoom es un objetivo focal variable cuya particularidad es que permite cambiar
la focal son que por ello se modifique, en absoluto, la posición del plano de
imagen, que queda permanentemente enfocado. Están compuestos por grupos de lentes
( generalmente dos grupos ópticos principales), que varían su distancia entre
sí. Su ventaja radica en la disposición, muy práctica para el usuario, de un
elevado número de objetivos ( angular, normal y tele), en uno solo, pues al
modificar la posición del anillo del zoom se modifica también el campo visual
y, por consiguiente, el tamaño de la imagen del objeto encuadrado. De esta forma
se producen efectos de acercamientos y alejamiento ( travelling óptico).Los
objetivos zoom se identifican según las longitudes focales que pueden cubrir.
Así, un zoom con un rango de longitudes focales de 10 mm a 120 mm tiene una
potencia de 12.Las potencias más típicas de los objetivos zoom son : 6:1, 10:1,14:1
y 18:1.En las cámaras de vídeo el cambio de focal se efectúa con las ayuda de
un motor que desplaza las lentes. El zoom es de coste más elevado, mayor volumen
y peso que un objetivo de focal fija. Introduce, además, algunas distorsiones
de imagen junto con una cierta pérdida de luminosidad respecto a los objetivos
de focal fija. Como sus ventajas superar ampliamente a sus inconvenientes, estos
objetivos han desplazado, en la práctica, a los objetivos de focal fija.