Ottica: Applicazioni

• fotografia• occhio umano• lenti d’ingrandimento• telescopio• microscopio

Fotografia

Hasselblad 1000F medio formato

Struttura di una reflex

1. obiettivo2. specchio3. otturatore4. sensore/pellicola7. pentaprisma

Sensore

Pellicola: film plastico contenente un’emulsione fotosensibile

Elettronico: semiconduttore dotato di un’elettronica in grado raccoglie gli elettroni generati dalla luce incidente . Ne esistono di 2 tipi:

1. CCD2. CMOS

CCD1. La luce crea nel bulk degli e-

2. Gli e- vengono raccolti intorno a un elettrodo

3. Gli vengono trasferiti all’elettrodo vicino e da questo verso un amplificatore

CMOS1. Gli e- vengono generati in un fotodiodo

2. Un gruppo di transistors (Msf) fa il read-out della carica

3. Il fotodiodo viene resettato dagli elementi RST

CCD vs CMOS

CCD:1. lettura seriale dei pixel2. basso livello di rumore → ampia gamma dinamica3. alto costo

CMOS: 4. lettura in parallelo dei pixel5. rumore moderato6. basso costo

Filtro BayerOgni pixel ha un filtro cromatico e registra solo un tipo di colore

L’immagine viene ricostruita dal processore della fotocamera

Regolazione della macchina fotografica

• Tempo d’esposizione

• Apertura diaframma

• Messa a fuoco

Tempo d’esposizione

Durata del tempo in cui l’otturatore è aperto

Apertura del diaframmaIndica di quanto bisogna aprire il diaframma per far entrare una

quantità di luce sufficiente a impressionare il sensore

Rapporto fra la distanza focale e il diametro d’apertura del diaframma

DfAperturaFocale

Messa a fuocoOperazione di posizionamento dell’obiettivo in modo da

ottenere un’immagine definita

La profondità di campo indica la distanza in cui gli oggetti appaiono sufficientemente nitidi

NitidezzaLa nitidezza dipende da:• accurata messa a fuoco• bassi tempi d’esposizione• numero pixel• formato di salvataggio

Più il pixel è piccolo più sono richiesti tempi d’esposizione lunghi

Formati come JPEG comprimono l’immagine riducono i dettagli

Teleobiettivo e grandangoloIl teleobiettivo ha lo scopo d’ingrandire le immagini

pertanto la lunghezza focale dovrà essere maggiore di quelle degli obiettivi normali (50 mm)

Il grandangolo ha una lunghezza focale inferiore a 50 mm e permette d’allargare la visuale

Occhio umano• cristallino → obiettivo• iride → diaframma• retina → sensore

I muscoli ciliari modificano la curvatura del cristallinovariandone la focale(accomodamento)

Punto prossimo è la minima distanza che l’occhio può mettere a fuoco (25 cm)

Miopia e ipermetropia

AstigmatismoPerdita di simmetria sferica della cornea o del

cristallino

Lente d’ingrandimento

fN

NhfhM //'

Telescopio

Telescopio galileiano

eo

e

ff

fhfhM //

Telescopio riflettore

Le lenti sono sostituite da specchi (riduzione dei costi)

Microscopio compostoUn sistema di 2 lenti (obiettivo e oculare) ingrandisce l’immagine

f1f1 f2f2

l1 l2

21

21 )(ffllNM

Aberrazioni1. Sferica

2. Cromatica

3. Distorsione

4. coma