Ho già affrontato in questo blog il tema della precisione terminologica, ad esempio nell’articolo dedicato ai falsi sinonimi in fotografia. Qui riprendiamo un argomento analogo, ma riferito a quattro termini molto simili fra loro e spesso fonte di equivoci, anche a causa delle frequenti traduzioni improprie dall’inglese.
Mi riferisco alle seguenti espressioni anglosassoni:
- Focus Distance,
- Focal Distance,
- Focal Length,
- Flange Focal Distance.
Di ciascuna vedremo la corretta traduzione italiana, cercheremo di formularne una definizione precisa e chiariremo i numerosi equivoci che derivano dal loro uso improprio, tanto nel linguaggio comune quanto in quello tecnico. Insomma: quattro “distanze” da non confondere.
1) Focus Distance
Traduzione italiana
Distanza di messa a fuoco (o, anche, distanza oggetto).
Definizione
È la distanza fra il piano focale – ossia il piano dove giacciono il sensore o la pellicola – e il soggetto perfettamente a fuoco. In pratica, corrisponde alla misura indicata sulla scala metrica dell’obiettivo.
Caratteristiche chiave
- Varia ruotando la ghiera di messa a fuoco.
- Il limite inferiore è costituito dalla distanza minima di messa a fuoco dell’obiettivo.
- Il limite superiore coincide con l’infinito fotografico (∞). Quest’ultimo va inteso come quella distanza dal soggetto oltre la quale è lecito considerare la radiazione luminosa incidente costituita da raggi sostanzialmente paralleli.
Note
Per agevolare la misura pratica di questa distanza, sul tettuccio di molte fotocamere è inciso il simbolo “⦵” che indica la posizione esatta del piano focale all’interno del corpo macchina. La linea orizzontale contenuta nel simbolo costituisce il riferimento da cui viene effettuata la misura della distanza di messa a fuoco.
Qui, però, è necessaria una precisazione importante. In ottica e in fisica, la distanza di messa a fuoco è definita rigorosamente come la distanza fra il soggetto e il piano principale anteriore dell’obiettivo, non fra il soggetto e il piano focale.
Esiste tuttavia una convenzione industriale dettata da ragioni pratiche. Poiché i piani principali di un obiettivo complesso sono entità virtuali, talvolta esterne al barilotto e comunque variabili al variare della messa a fuoco, i produttori hanno sempre preferito riferire la misura al sensore, cioè al piano focale. Più avanti richiameremo la legge dei punti coniugati di Gauss e torneremo sull’argomento.
A rigore, quindi, quella che i fotografi chiamano comunemente “distanza di messa a fuoco” corrisponde in realtà alla cosiddetta distanza coniugata totale. Anch’io, in questa sede – rivolgendomi più a fotografi che a fisici – adotterò la definizione otticamente meno rigorosa, ma universalmente accettata nella manualistica fotografica.
2) Focal Distance
Traduzione italiana
Distanza coniugata posteriore (oppure distanza immagine). Nel linguaggio comune viene talvolta definita, imprecisamente, distanza focale di lavoro.
Definizione
È la distanza assiale tra il piano principale posteriore dell’obiettivo e il piano immagine, cioè il piano del sensore o della pellicola.
Nei sistemi ottici reali, la messa a fuoco modifica la configurazione interna dell’obiettivo. Di conseguenza, la posizione del piano principale posteriore – e talvolta anche la lunghezza focale effettiva – può variare rispetto al corpo macchina.
La distanza coniugata posteriore è quindi una grandezza dinamica che, nel caso ideale di un obiettivo a focale costante, aumenta al diminuire della distanza di messa a fuoco.
Caratteristiche chiave
- Varia al variare della distanza di messa a fuoco.
- Aumenta man mano che il soggetto si avvicina all’obiettivo.
- Nei vecchi obiettivi la variazione avveniva principalmente mediante l’allungamento fisico del barilotto.
- Nei moderni obiettivi a messa a fuoco interna (Internal Focusing, IF), la variazione si ottiene spostando gruppi ottici interni; ciò comporta spesso anche una lieve modifica della lunghezza focale effettiva, fenomeno noto come focus breathing.
Note
Questa locuzione è, in realtà, piuttosto ambigua anche in inglese. In alcuni testi focal distance indica la distanza di messa a fuoco, in altri la distanza immagine e, in altri ancora, viene usata impropriamente come sinonimo di lunghezza focale.
Nel linguaggio rigoroso dell’ottica geometrica, anche la letteratura anglosassone preferisce termini più precisi come image distance oppure rear conjugate distance.
3) Focal Length
Traduzione italiana
Lunghezza focale. Talvolta in italiano s’incontra anche il termine distanza focale, ma questa traduzione può generare ambiguità, poiché rischia di sovrapporsi all’impreciso inglese focal distance.
Definizione
La lunghezza focale è la distanza assiale tra il piano principale posteriore dell’obiettivo e il fuoco posteriore, definita nel caso limite in cui il sistema ottico riceva fasci di raggi paralleli provenienti da un oggetto posto all’infinito. In un sistema ottico a geometria interna fissa, la lunghezza focale costituisce una proprietà caratteristica dell’obiettivo, e ne determina sia il potere d’ingrandimento sia il limite inferiore della distanza coniugata posteriore. Di conseguenza, al diminuire della distanza del soggetto, la distanza coniugata posteriore aumenta rispetto al valore della lunghezza focale.
Caratteristiche chiave
- È una proprietà costruttiva, intrinseca e nominalmente invariabile del sistema ottico; viene riportata sul barilotto dell’obiettivo come valore nominale.
- In un mezzo omogeneo come l’aria, il piano principale posteriore coincide con il piano nodale posteriore, rendendo i due riferimenti geometricamente equivalenti. Per questo motivo, in letteratura si possono talvolta incontrare definizioni formulate in termini di punto nodale posteriore.
- Determina l’angolo di campo e l’ingrandimento dell’immagine.
Note
Nel caso particolare in cui l’obiettivo sia messo a fuoco all’infinito (∞), la distanza immagine – ossia la distanza coniugata posteriore – coincide matematicamente con la lunghezza focale. Solo in questa condizione le due grandezze assumono lo stesso valore numerico.
Relazione geometrica tra Focus Distance, Focal Distance e Focal Length
Le relazioni fra distanza oggetto, distanza immagine e lunghezza focale sono descritte dalla legge dei punti coniugati di Gauss, che esprime il comportamento di un sistema ottico ideale:
dove:
- f = lunghezza focale dell’obiettivo (ossia la focal length)
- q = distanza coniugata posteriore (ossia la focal distance: distanza fra il piano principale posteriore e il piano immagine/sensore)
- p = distanza oggetto (ossia la distanza fra il piano principale anteriore dell’obiettivo e il soggetto).
La distanza di messa a fuoco (focus distance) non compare esplicitamente nella formula. In prima approssimazione, tuttavia, essa può essere ricondotta alla somma della distanza oggetto e della distanza immagine (p + q), come avviene nel modello semplificato della lente sottile, in cui i due piani principali coincidono.
Una descrizione geometrica rigorosa richiederebbe però di considerare anche l’interstizio, vale a dire la separazione spaziale fra il piano principale anteriore e quello posteriore dell’obiettivo.
Come già osservato, nella pratica fotografica la focus distance viene misurata a partire dal piano del sensore e non dai piani principali dell’obiettivo. Di conseguenza, essa non coincide rigorosamente con la distanza p della formula di Gauss.
Il motivo della confusione in italiano
Lo abbiamo già detto, ma vale la pena ribadirlo: gran parte della confusione nasce dal fatto che, in italiano, l’inglese Focal Length viene talvolta tradotto non solo come “lunghezza focale”, ma anche come “distanza focale”. Di conseguenza, quando ci si imbatte nell’espressione Focal Distance – già ambigua nella stessa letteratura anglosassone – si rischia di attribuirle la medesima traduzione italiana. Nasce così un cortocircuito concettuale fra una proprietà costruttiva del sistema ottico (length) e una grandezza variabile legata alla messa a fuoco (distance).
Per ridurre drasticamente le ambiguità terminologiche, la soluzione più semplice consiste nel preferire le seguenti traduzioni:
- Distanza di messa a fuoco per indicare la Focus Distance,
- Distanza coniugata posteriore per indicare la Focal Distance,
- Lunghezza focale per indicare la Focal Length.
4) Flange Focal Distance (o Flange Focal Depth)
Traduzione italiana
Tiraggio (o, più raramente, distanza di flangia o registro).
Definizione
È la distanza fissa, misurata in millimetri, fra il piano di battuta dell’obiettivo sulla flangia d’innesto della fotocamera e il piano del sensore o della pellicola (piano focale).
Caratteristiche chiave
- È una misura meccanica fissa, stabilita dal costruttore per ciascun sistema di innesto. Ad esempio, la baionetta reflex Nikon F ha un tiraggio di 46,5 mm, mentre l’innesto mirrorless Sony E ha un tiraggio di soli 18 mm.
- Costituisce un vincolo geometrico per la progettazione ottica, influenzando indirettamente la gestione della distanza coniugata posteriore. In pratica, il sistema ottico dev’essere progettato in modo che la distanza immagine sia compatibile con lo spazio meccanico disponibile.
Note
Tiraggio e progettazione ottica
Il tiraggio riveste un’importanza cruciale nella progettazione degli obiettivi. Nelle fotocamere reflex, ad esempio, esso deve essere sufficientemente lungo da lasciare spazio, dietro l’elemento posteriore dell’obiettivo, al meccanismo di ribaltamento dello specchio.
Questo vincolo geometrico complica in particolare la progettazione dei grandangolari. Un obiettivo da 24 mm progettato per una reflex con tiraggio di circa 45 mm, ad esempio, non potrebbe funzionare con uno schema ottico simmetrico semplice, poiché l’elemento posteriore interferirebbe con lo specchio reflex.
Per superare questo limite si ricorre a schemi ottici complessi detti retrofocus (o “teleobiettivo invertito”), che spostano in avanti i piani principali dell’obiettivo, consentendo al sistema di funzionare correttamente nonostante l’elevato tiraggio meccanico. Al contrario, l’assenza dello specchio nelle fotocamere mirrorless consente di ridurre drasticamente il tiraggio, permettendo l’adozione di schemi ottici più semplici, compatti e simmetrici, soprattutto nella progettazione delle focali corte.
Tiraggio e distanza immagine
Per mettere a fuoco soggetti vicini, la distanza immagine (ossia la distanza coniugata posteriore) deve aumentare. Il sistema ottico deve quindi incrementare la separazione fra il piano principale posteriore e il piano del sensore.
Poiché il tiraggio rappresenta invece una distanza meccanica fissa fra baionetta e sensore, esso costituisce un vincolo geometrico che limita l’escursione disponibile per la messa a fuoco.
Nelle riprese ravvicinate e nella macrofotografia, per superare questo limite e aumentare ulteriormente la distanza immagine, si utilizzano i tubi di prolunga. Questi accessori si interpongono fra corpo macchina e obiettivo, allontanando fisicamente l’intero sistema ottico dal sensore e consentendo così la messa a fuoco a distanze estremamente ridotte.
Tiraggio e adattatori
Affinché un obiettivo progettato per un determinato sistema possa essere montato su un corpo macchina differente, quest’ultimo deve possedere un tiraggio inferiore rispetto a quello previsto dal sistema originale dell’obiettivo. Solo in questa condizione geometrica esiste infatti lo spazio fisico necessario per interporre un anello adattatore senza alterare la distanza ottica richiesta per la messa a fuoco all’infinito.
È questo il motivo per cui molti obiettivi reflex possono essere adattati facilmente alle moderne mirrorless, mentre l’operazione inversa è geometricamente impossibile, salvo ricorrere ad adattatori muniti di elementi ottici correttivi, che però degradano inevitabilmente la qualità dell’immagine.
Naturalmente, la compatibilità del tiraggio costituisce una condizione necessaria ma non sufficiente per il corretto adattamento di un obiettivo. Entrano infatti in gioco anche altri fattori, come il diametro della baionetta, il cerchio di copertura del sensore, eventuali interferenze meccaniche e la compatibilità elettronica degli automatismi.
Riepilogo finale
| INGLESE | ITALIANO | MISURA DA->A | VARIABILITÀ |
|---|---|---|---|
| Focus Distance | Distanza di messa a fuoco | Dal piano focale (sensore/pellicola) al soggetto. | Variabile |
| Focal Distance | Distanza coniugata posteriore | Dal piano principale posteriore al piano focale, in qualunque posizione della messa a fuoco. | Variabile |
| Focal Length | Lunghezza focale | Dal piano principale posteriore al fuoco posteriore, con l’obiettivo regolato su ∞ (condizione in cui il fuoco posteriore giace sul piano focale). | Fissa |
| Flange Focal Distance | Tiraggio | Dalla flangia d’innesto dell’obiettivo al piano focale. | Fissa |
