Cámaras





Los elementos básicos de una cámara son una lente convergente, una caja hermética ("cámara" es la palabra latina que significa cuarto recinto), una película sensible para registrar la imagen, y un obturador para dejar que la luz proveniente de la lente llegue a la película durante una duración prescrita de tiempo (figura 61). La lente forma una imagen real invertida, sobre la película, del objeto fotografiado. Las lentes de las cámaras de alta calidad tiene varios elementos que permiten la corrección parcial de varias aberraciones, incluyendo la dependencia del índice de refracción respecto a la longitud de onda y las limitaciones impuestas por la aproximación paraxial. Un diseño gráfico de lentes es el diseño Zeiss "Tessar", mostrado en la figura 62.

 

figura 61

 

figura 62

 

Cuando la cámara está adecuadamente en foco, la posición de la película coincide con la posición de la imagen real formada por la lente. La fotografía resultante será lo más nítida posible. Con una lente convergente, la distancia imagen aumenta a medida que disminuye la distancia objeto. En consecuencia al enfocar la cámara, la lente se acerca a la película para un objeto distante y se aleja de la película para un objeto cercano. A menudo esto se hace girando la lente en una montura con rosca.

La selección de la longitud focal f para una lente de cámara depende del tamaño de la película y del ángulo de visión deseado.

Una lente de longitud focal grande, conocida como telefoto, da un ángulo de visión pequeño y una imagen grande de un objeto distante; una lente de longitud focal pequeña da una imagen pequeña y un ángulo de visión amplio se conoce como lente gran angular. Para entender este comportamiento, recuerde que la longitud focal es la distancia de la lente a la imagen cuando el objeto está a una distancia infinita. En general, para cualquier objeto distante, el uso de una lente de longitud focal más grande proporciona una distancia imagen mayor. Esto también aumenta la altura de la imagen; el cociente de la altura de la imagen y' entre la altura del objeto y (el aumento lateral) es igual, en valor absoluto, al cociente de la distancia imagen s' entre la distancia objeto s:

Con una lente de longitud focal pequeña, el cociente s'/s es pequeño, y un objeto distante produce una imagen pequeña. Cuando se utiliza una lente con longitud focal grande, la imagen de este mismo objeto puede cubrir completamente el área de la película. En consecuencia, cuanto más grande sea la longitud focal, más estrecho será el ángulo de visión (figura 63).

 

figura 63

 

El ángulo de visión puede aumentarse simplemente aumentando el tamaño de la película. Cuando se le coloca en una cámara que utiliza película de 35 mm, para el cual el área de la imagen es de 24 mm x 36 mm, una lente con f = 50 mm da un ángulo de visión de 45; una lente con este ángulo de visión se conoce como lente normal. Cuando se le coloca en una cámara que utiliza película de 60 mm x 70 mm, una lente de esta misma longitud focal actúa como lente gran angular con un ángulo de visión de 63.

Con el fin de que la película registre la imagen de manera apropiada, la energía luminosa total por unidad de área que llega a la película debe caer dentro de ciertos límites. Esto se controla mediante el obturador y la abertura de la lente. El obturador controla el intervalo de tiempo durante el cual la luz penetra en la lente. Esto por lo general se ajusta en pasos correspondientes a factores de aproximadamente dos, a menudo desde 1 segundo hasta 1/1000 segundos.

La intensidad de la luz que llega a la película es proporcional al área vista por la lente de la cámara y al área efectiva de la lente. El tamaño del área que la lente ve es proporcional al cuadrado del ángulo de visión de la lente y, de este modo, es aproximadamente proporcional a 1/f2. El área efectiva de la lente es controlada mediante una abertura de lente ajustable o diafragma, que es un agujero casi circular con diámetro variable D; por tanto, el área efectiva es proporcional a D2. Juntando estos factores, vemos que la intensidad de la luz que llega a la película con una lente en particular es proporcional a D2/f2. Por lo general, la capacidad de recolección de la luz de una lente es expresada por los fotógrafos en términos del cociente f/D, conocido como número f de la lente:

Por ejemplo, se dice que una lente con una longitud focal f = 50 mm y un diámetro de abertura D = 25 mm posee un número f de 2 o una abertura de f/2. La intensidad de la luz que llega a la película es inversamente proporcional al cuadrado del número f.

Para una lente con una abertura de diámetro variable, el aumentar el diámetro en un factor de , cambia el número f en 1/, y aumenta la intensidad en la película en un factor de 2. Las aberturas ajustables por lo general tienen escala (conocidas como marcas f) marcadas con números sucesivos relacionadas por factores de , como

f/2, f/2,8, f/4, f/5,6, f/8, f/11, f/16,

y así sucesivamente. Los números más grandes representan aberturas y exposiciones menores, y cada paso corresponde a un factor de 2 en intensidad (figura 64). La exposición real (cantidad total de luz que llega a la película) es proporcional al área de la abertura y al tiempo de exposición. Por tanto, f/4 y 1/500 s, f/5,6 y 1/250 s y f/8 y 1/125 s corresponden a la misma exposición.

 

figura 64

 

Muchos fotógrafos utilizan lentes zoom, que no es una sola lente, sino una colección compleja de varios elementos de lentes que dan una longitud focal variable de manera continua, a menudo en un intervalo que puede ser hasta de 10 a 1. En la figura 65 se muestra un sistema simple con longitud focal variable, y en la figura 66 se muestra una lente zoom típica para una cámara de 35 mm. Las lentes zoom dan un intervalo de tamaños de imagen de un objeto dado. En el diseño óptico es un problema enormemente complejo mantener la imagen en foco y un número f constante al tiempo que cambia la longitud focal. Cuando se varía la longitud focal de una lente zoom típica, dos grupos de elementos se mueven dentro de la lente y un diafragma se cierra y se abre.

 

figura 65

 

figura 66

 

El sistema óptico de una cámara de televisión, en principio, es el mismo que el de una cámara ordinaria. La película es sustituida por un sistema electrónico que, en el formato utilizado en U. S. A., barre la imagen con una serie de 525 líneas paralelas. La brillantez de la imagen en los puntos a lo largo de tales líneas se traduce en impulsos eléctricos que pueden ser transmitidos, utilizando ondas electromagnéticas con frecuencia del orden de 100 a 400 MHz, o almacenadas en cintas de vídeo. La imagen completa es barrida 30 veces cada segundo, de modo que se barre cada segundo 15750 líneas. Algunos receptores de televisión emiten un sonido débil muy agudo a esta frecuencia de barrido.