Por dentro da lente: entenda como funciona a objetiva de uma câmera

Por dentro da lente: entenda como funciona a objetiva de uma câmera

A lente (objetiva) de uma câmera serve para focar os raios de luz de uma cena e projetá-los no sensor de imagem. Esse componente óptico é formado por um conjunto de lentes internas que utilizam o fenômeno de refração para a condução da luz.

Lentes da Canon compatíveis com câmeras DSLR (Imagem: ShareGrid/Unsplash)

ÍndiceA estrutura básica de uma lente fotográficaInterior da lenteExterior da lenteDistância focal e campo de visãoLentes fixas vs ZoomTipos de lente e aplicaçõesLente e resolução de imagemAberrações e distorções de lentePerguntas frequentes

A estrutura básica de uma lente fotográfica

A estrutura de uma lente objetiva pode ser dividida entre componentes internos e externos. Entenda a função de cada um a seguir:

Interior da lente

Elemento frontal: coleta a luz do objeto e a direciona para o interior da lente. Costuma ser fabricado em material resistente para proteger a objetiva de arranhões;

Diafragma: controla a abertura da lente, determinando a quantidade de luz que entra na lente;

Motor de foco: ajusta a posição dos elementos internos para focar a imagem. Lentes podem ter foco manual ou foco automático;

Elementos internos: manipulam a trajetória da luz para direcioná-la para o elemento traseiro. Também são responsáveis por ajustar a nitidez e o contraste da imagem;

Elemento traseiro: é responsável por focar a luz na superfície do sensor de imagem.

Esquema do interior de uma lente, com elementos frontal, internos e traseiro, além de diafragma e motor de foco (Imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Exterior da lente

Anel de filtro: permite encaixar filtros externos à lente, que podem modificar as cores, saturação ou reduzir reflexos indesejados;

Anel de foco: ajusta a posição dos elementos internos da lente para focar a imagem. Geralmente é rotativo e pode ser controlado manualmente ou automaticamente;

Anel de zoom: ajusta a distância focal da lente para obter uma imagem mais próxima ou distante do objeto. Esse recurso está presente somente em lentes com zoom óptico;

Anel de abertura: permite controlar a abertura da lente para ajustar a quantidade de luz que entra na câmera. A abertura afeta a profundidade de campo, permitindo desfocar o fundo da imagem e destacar o objeto principal;

Montagem da lente: permite fixar a lente no corpo da câmera. Existem diversos tipos de montagem, como Canon EF-S, Nikon F-mount e Sony E-mount, cada uma compatível com uma marca e modelo específico de câmera;

Controles de estabilização: alguns modelos de lente podem possuir estabilização óptica, que ajuda a reduzir a trepidação e os borrões em imagens capturadas em situações de pouca luz ou alta ampliação.

Esquema do exterior de uma lente, com aneis de filtro, foco, zoom e abertura, além de montagem e controles de estabilização (Imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Distância focal e campo de visão

A distância focal de uma lente, medida em milímetros (mm), é a distância entre o centro óptico da lente e o sensor de imagem. O centro óptico da lente é o ponto onde os raios de luz se convergem para formar uma imagem nítida. Em geral, lentes com maior distância focal são mais compridas.

Quanto maior a distância focal de uma lente, mais longe ela consegue enxergar. Uma lente 18-55 mm, por exemplo, é uma lente com zoom óptico de aproximadamente 3x, já que sua distância focal máxima (55 mm) é o triplo da mínima (18 mm). Ao girar o anel de zoom, os elementos internos se movem para alterar o centro óptico.

O campo de visão de uma lente é o ângulo em graus que a objetiva consegue enxergar. É inversamente proporcional à distância focal. Uma lente de 18 mm, por exemplo, pode enxergar 64 graus na horizontal em uma câmera APS-C, mas apenas 23 graus na distância focal de 55 mm.

Relação entre distância focal e campo de visão da lente de uma câmera (Imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Lentes fixas vs Zoom

De maneira geral, as lentes podem ser classificadas como fixas ou zoom. As diferenças são:

Lente fixa: possui uma única distância focal e um ângulo de visão fixo. Também conhecida como lente prime, não tem capacidade de ampliar a imagem, mas normalmente oferece qualidade de imagem superior e maior abertura de diafragma;

Lente zoom: possui uma distância focal variável, o que permite ao fotógrafo ampliar ou reduzir a imagem sem precisar trocar de lente. É mais versátil, mas pode ter qualidade de imagem inferior às lentes fixas devido ao maior número de elementos internos necessários para permitir a variação de distância focal.

Tipos de lente e aplicações

Temos um artigo que compara os principais tipos de lente encontrados em smartphones e câmeras. De forma resumida, podemos classificá-las como:

Lente grande-angular (wide): é usada para capturar uma área mais ampla, como paisagens, arquitetura e espaços interiores. Possui ângulo de visão mais amplo e profundidade de campo maior, o que torna os objetos mais nítidos que nas lentes teleobjetivas. É versátil e comum em smartphones;

Lente ultrawide: é similar à grande-angular, mas com um ângulo de visão ainda mais amplo. Essa lente é ideal para capturar paisagens panorâmicas e ambientes amplos. Uma desvantagem é que as imagens podem apresentar distorções nas bordas, como o efeito fisheye (olho de peixe);

Lente teleobjetiva (telefoto): é usada para aproximar objetos distantes, como cenas de esportes e vida selvagem. Possui distância focal mais longa, o que permite zoom óptico maior. Tem profundidade de campo mais rasa, facilitando o desfoque do fundo. Porém, pode ser mais pesada e cara;

Lente macro: é usada para fotografar objetos em close-up, como flores, insetos e objetos pequenos. Ela possui uma distância focal muito curta e uma profundidade de campo rasa, permitindo ao fotógrafo capturar detalhes minuciosos;

Lente periscópica: é encontrada em alguns celulares e permite zoom óptico maior sem aumentar o tamanho da lente. Os elementos são posicionados horizontalmente dentro do aparelho e exigem um espelho para desviar a luz para o sensor. É mais versátil que a teleobjetiva, mas pode apresentar perda de nitidez.

Lente e resolução de imagem

A qualidade da lente é influenciada por fatores como a abertura do diafragma, as distorções e as aberrações, que podem afetar a nitidez e a clareza da imagem. Por isso, um sensor de câmera com maior resolução por si só não garante imagens mais detalhadas.

Lentes de boa qualidade costumam oferecer maior resolução, minimizando esses problemas e resultando em imagens mais nítidas. Além disso, a abertura de lente influencia diretamente na quantidade de luz que é capturada, o que exige menor sensibilidade ISO e tende a gerar menos ruído no sensor de imagem.

Aberrações e distorções de lente

Aberrações de lente são imperfeições que afetam a qualidade da imagem capturada pela câmera. Existem dois tipos principais de aberrações de lente:

aberrações cromáticas: ocorrem quando as diferentes cores de luz não se concentram no mesmo ponto focal, causando halos coloridos na imagem;

aberrações esféricas: ocorrem quando os raios de luz não são refratados corretamente ao passar pela superfície da lente, causando uma perda de nitidez nas bordas da imagem.

Aberração cromática nas bordas das folhas gerada por uma lente de câmera de celular (Imagem: Paulo Higa/Tecnoblog)

Distorções de lente são outro tipo de imperfeição que afeta a qualidade da imagem, causando alterações geométricas ou perspectivas. As distorções podem ser de dois tipos:

tipo barril (barrel): quando a imagem é curvada para fora, ou seja, o centro da imagem parece estar mais ampliado que as bordas. É normalmente encontrada em lentes do tipo grande-angular;

tipo almofada (pincushion): quando a imagem é curvada para dentro, ou seja, as bordas da imagem parecem estar mais ampliadas que o centro. É normalmente encontrada em teleobjetivas.

Aberrações e distorções podem ser corrigidas com softwares de edição de imagem ou ajustes na própria câmera. Quando possível, a melhor solução é comprar uma lente de maior qualidade, que minimiza a necessidade de correções no pós-processamento.

Perguntas frequentes

O que é bom para limpar lente de câmera? Use um pincel macio ou um assoprador para remover toda a poeira na superfície. Depois, se houver marcas de gordura, é possível passar um pano de microfibra para limpar a lente da câmera. O uso de álcool isopropílico ou soluções com amônia não é recomendado pelas fabricantes porque pode danificar o revestimento das lentes. Por que a lente da câmera é redonda? A lente da câmera é esférica para permitir que a luz seja coletada de maneira mais eficiente em todas as direções. Além disso, o formato tubular das lentes é o mais prático de manusear e o mais barato de produzir. No entanto, a maioria dos sensores de imagem é retangular, por isso as fotos não são redondas.
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Fonte: Tecnoblog