Hasta hace poco tiempo el diseñador utilizaba pocas lentes para producir magnificos diseños. Los diseños actuales, con multitud de lentes y combinación de cristales diversos en cuanto a su composición y refracción, han hecho necesaria la utilización de ordenadores para poner a punto los más complejos sistemas.
Desde la invención de la fotografía los objetivos han evolucionado en unos tipos o familias básicos de diseño, que se describirán seguidamente en orden cronológico.
Estos objetivos constituyeron el primer tipo de diseño. El representante inicial fue la lupa de aumento (biconvexa), muy anterior a la fotografía. Se adaptó a la cámara oscura para hacer más luminosa la imagen formada por el orificio.
Pocos años antes de que empezara a utilizarse material sensible, el elemento óptico se transformó en menisco positivo (convergente) con el fin de mejorar la definición de la imagen al reducir las aberraciones. Por esta época se descubrió también que la disminución del diafragma mejoraba la calidad de la imagen.
La última de las mejoras importantes apareció al mismo tiempo que la fotografía; era un menisco formado por una lente convergente de crown (vidrio óptico a la base de álcali) pegada a otra divergente de flint (con óxido de plomo e índice de refracción elevado), que reducía la aberración cromática. En las cámaras sencillas se siguen empleando objetivos de esta clase, tanto en forma de menisco simple como en su variante acromática. Muchos de ellos se construyen de plástico moldeado para reducir costes. Constituyen la opción más económica para el diseñador.
La siguiente modalidad de diseño fue la de los objetivos simétricos. Pero si se construye un objetivo de un elemento con una luminosidad superior a f/11, las aberraciones lo hacen inútil para casi cualquier aplicación.
Era necesario disponer de objetivos más luminosos para los retratos. En 1840, Petzval diseñó uno casi simétrico que supuso un gran paso en la resolución del problema del retrato; era un objetivo de f/3,6, con luminosidad 12 a 20 veces superior a la de los de elemento único que entonces se utilizaban.
En un objetivo perfectamente simétrico, los elementos anterior y posterior son idénticos y están orientados en sentidos opuestos, quedando el diafragma entre ambos y a la misma distancia de cada uno. En general las superficies externas son convexas hacia fuera, mientras que las internas son cóncavas hacia el diafragma. El objetivo Petzval no era completamente simétrico, pero fue el primer paso en este sentido y resultó muy útil.
Durante los 40 años siguientes se construyeron numerosos objetivos simétricos, la mayor parte de ellos formados por dos elementos acromáticos pegados. No obstante, todos esos objetivos presentaban un astigmatismo incorregible, que limitaba su luminosidad y su definición.
Nuevas adaptaciones de objetivos simétricos con los los meniscos divergentes colocados concéntricamente en el exterior, con las lentes centrales convergentes unidas y posteriormente separando los elementos divergentes en varios pegados y añadiendo otro elemento compuesto convergente posterior, llevan al diseño Zeiss Planar, con dos meniscos divergentes con elementos pegados, que permiten construir objetivos luminosos y bien corregidos.
El diseño Dialyte seguía otra orientación y llevó al objetivo doble Gauss. Los dos meniscos divergentes se distribuyen en elementos pegados. Este tipo, cuyo primer representante fue el diseño Zeiss Planar (1920), permite construir objetivos luminosos y bien corregidos, y aún se utiliza. La mayor parte de los objetivos luminosos para cámaras de 35 mm son de esta clase. Se han llegado a construir con valores de número f/2 y f/1,2, siendo f/1,4 la abertura máxima más frecuente. En su forma original no recubierta, estos objetivos presentan un velo óptico intenso, pero los recubrimientos surgidos en los años cuarenta evitaron este problema.
En 1893, Taylor diseñó el primer objetivo triplete. Fue el primer objetivo en que las aberraciones se corrigieron para todo el conjunto.
Para ello se baso en el sistema acromático básico y corrigió la curvatura de campo utilizando lentes negativas y positivas de la misma potencia, que separó para dar convergencia al objetivo. A continuación dividió el elemento positivo en dos lentes, situadas una por delante y otra por detrás de la negativa para corregir la distorsión. Escogiendo cuidadosamente los radios de curvatura de las lentes corrigió la aberración esférica. Al colocar el diafragma directamente detrás del elemento negativo redujo el astigmatismo al mínimo.
Posteriores modificaciones llevadas a cabo por Zeiss, Voigtlânder y Dallmeyer han llevado a conseguir objetivos modernos como el fabricado por Fuji muy luminosos y sin aberraciones.
Una de las ventajas del triplete estriba en que básicamente no tiene más que seis superficies aire-cristal por lo que el nivel de velo óptico es inferior al de los objetivos simétricos, con ocho de tales superficies. Esta razón es una de las que explican la popularidad del triplete entre los diseñadores y los usuarios. Sin embargo, la aparición de los recubrimientos resta importancia a esta ventaja.
En el siglo XVII se inventó el anteojo o telescopio de Galileo, formado por una lente frontal convergente o positiva combinada con otra posterior divergente o negativa que hacía de ocular. La posterior se montaba de forma que los rayos luminosos que emitía la imagen fuesen prácticamente paralelos. Colocando el ojo en su trayectoria, podía observarse la imagen formada por el elemento positivo. >En 1891 se utilizó un principio similar al de este telescopio para diseñar el teleobjetivo Dallmeyer Aldon. Tenía un elemento anterior positivo acromático y un grupo posterior negativo de tres elementos, separado del anterior por aire.
Uno de los problemas de este diseño asimétrico estriba en la dificultad existente para corregir la distorsión. Como un verdadero teleobjetivo tiene un ángulo limitado, la proporción de distorsión dentro del campo es limitada.
Después del objetivo de Dallmeyer Aldon aparecieron algunos otros, todavía con cierto grado de distorsión. Hasta 1925 no hizo su aparición el teleobjetivo Lee sin distorsión. La mayor parte de los teleobjetivos actuales son de construcción similar, si bien los que producen aumentos inferiores a 2x pueden tener antecedentes simétricos o de triplete. Los teleobjetivos largos suelen construirse como objetivos de espejos.
Los objetivos zoom de gran angular a teleobjetivo se basan en general en una disposición en triplete con elementos divergentes móviles. La distancia focal aumenta con el espacio de aire situado delante de los elementos divergentes o negativos, al tiempo que se reduce el que hay detrás. En general se modifica en una medida diferente uno de los espacios de aire del conjunto posterior convergente para mantener el foco constante. Si se trata de un objetivo de distancia focal variable, esta segunda modificación no es necesaria. La mayor parte de los objetivos zoom enfocan modificando el espacio de aire anterior.
Todas las marcas independientes incluyen anuncios en las revistas de fotografía, en los que indican los objetivos que fabrican. Así, resulta sencillo encontrar los de la distancia focal y montura adecuadas para las cámaras normales. Pero no es tan fácil elegir entre una marca u otra y entre varios modelos de una misma marca. Por ejemplo, cabe preguntarse si es preferible adquirir varios objetivos de distancia focal fija o un zoom que cubra el mismo intervalo de distancias focales.
Una desventaja evidente es la menor luminosidad del objetivo. Pero un objetivo normal de f/1,4, por ejemplo, combinado con un zoom gran angular y un teleobjetivo permite abarcar un intervalo de distancias focales muy amplio con sólo tres objetivos. Puede utilizarse un cuarto objetivo, que cubra el espacio entre normal y teleobjetivo moderado, para completar un intervalo de distancias focales adecuado para la mayor parte de los fotógrafos. Si debe efectuar tomas de acercamiento, le resultará cómodo un objetivo macro, que le dará mayor definición hasta 1x.
La luminosidad depende de las necesidades del fotógrafo y del material disponible; pero deben considerarse otros dos factores: el tamaño y el peso. En los objetivos normales y gran angulares la luminosidad está limitada por las aberraciones. En los objetivos normales éstas pueden corregirse bien hasta aberturas de f/1,4; pero para f/1,2 resulta muy difícil. Incluso cuando se utilizan superficies asféricas y métodos de fabricación mucho más caros, el poder de resolución de un objetivo f/1,2 suele ser bastante inferior debido a las aberraciones residuales. En los gran angulares de teleobjetivo invertido, la abertura máxima ha aumentado en los últimos años desde f/2,8 hasta f/2, aproximadamente.
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