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Back focus y colimación

Los cambios de temperatura y humedad producen pequeños problemas en las ópticas. ¿Por qué sucede esto? 

Si la óptica y la cámara no tienen una montura que sea estable dimensionalmente, va a haber unas diferencias suficientemente importantes como para afectar al enfoque en las distancias que hay de registro, es decir, la distancia que hay entre la última lente del bloque óptico y el sensor.

Con diferencias de temperatura y humedad, según el material del que esté hecha la montura, podría producirse una dilatación o una contracción de ese material. Esto quiere decir que de repente, la marca que nosotros tenemos de distancia en la óptica no sería real.

Las ópticas deben estar calibradas con precisión y para eso es necesario que su montura y la montura de la cámara de cine que utilicemos también utilice el mismo tipo de material, el mismo tipo de metal que sea estable. Esto implica en la gran mayoría de los casos, se opte por usar monturas de acero inoxidable.

No sólo los metales tienen que ser estables dimensional, sino que además todo lo que rodea esos metales, el que está en contacto con esos metales, lo que viene inmediatamente detrás, tanto en la cámara como en la óptica, tienen que ser metales complementarios. Esto significa son metales a los que sí afecta la dilatación y contracción por cambios de temperatura y humedad, pero les afecta exactamente de la misma manera. De modo que siempre sea equivalente la dilatación o la contracción entre ellos. 

Todo esto va destinado a que no cambie la distancia que hay de registro entre el último elemento del bloque óptico y el tamaño del sensor, para que podamos seguir teniendo las escalas bien calibradas con respecto a aquello que vamos a medir. Cuando esto no ocurre, pues tenemos que hablar de un proceso que, cuando se trata de una óptica cinematográfica, se llama “colimación”.

El proceso de colimación implica expandir o concentrar los haces de luz en un haz paralelo, de modo que cuando realizamos la colimación siempre debemos estar enfocados a infinito. 

Una vez que conseguimos tener la colimación perfectamente en infinito, no hay ningún problema para que las marcas estén ajustadas con precisión en todo el rango de la óptica. No obstante, siempre viene bien hacer también la prueba con la distancia mínima de enfoque.

Con el auge de los sistemas de captación digital, los fabricantes de ópticas se encontraron con dos problemas principales.

El primero de ellos es el tema de los tamaños de sensor. El problema es que todos los fabricantes tienen diferentes tamaños de sensor -aunque digan que todos son Super 35 o Full Frame- y hay que tener en cuenta el verdadero círculo de imagen de la óptica. 

Con las ópticas fijas realmente no es un problema acuciante, porque la mayoría de ellas eran capaces de cubrir esa diagonal, pero las ópticas zoom -con un diseño mucho más complejo- implican que el tamaño de la imagen cambia cuando vamos moviendo los elementos internos para cambiar la distancia focal. 

Esto puede suponer un verdadero problema si hay que cubrir Full Frame en según qué distancia, incluso si se trata de algunos de los sensores de Super 35 más grandes. 

Es decir, ya no nos vale el tamaño estándar que había en Super 35 en película del negativo de 35 milímetros de tres o cuatro perforaciones.

El segundo problema, es que el plano de una película, al llegarle la luz con distintos ángulos de incidencia, es capaz de percibir y de reaccionar químicamente a la luz en casi cualquier ángulo.

Sin embargo, nuestros amigos los píxeles prefieren que la luz les llegue perpendicular, de modo que eso supuso que había que buscar un diseño de las ópticas que fuera más telecéntrico. 

Se busca que la mayoría de los haces de luz lleguen de manera perpendicular al bloque óptico y que, por lo tanto, lleguen de forma perpendicular al sensor, que es donde debería estar el plano focal. Tarea nada fácil.

Para conseguir esto, es ideal que la distancia de registro sea lo más corta posible. Sin embargo, la montura PL tiene una distancia de registro bastante grande (54mm).

¿Por qué tiene una distancia tan grande? Pues por un motivo fundamental: la montura PL se inventó en el año 1982, cuando todas las cámaras eran de película y todas o casi todas, tenían un visor réflex y usaban un global shutter que tenía un espejo rotatorio y por lo tanto ocupaba un espacio.

¿Qué se ha hecho al respecto? Se han ido creando monturas nuevas. Algunas vienen de la fotografía, como la montura EF de Canon o la LPL de ARRI, tienen distancias de registro más cortas y muy parecidas a la diagonal de su sensor.

Con esto que se consigue poder diseñar ópticas casi telecéntricas y que por lo tanto haya menos problemas derivados de que el ángulo de incidencia de la luz no sea el correcto para llegar a los fotodiodos de cada pixel.

Otro invento que han ideado los fabricantes de cámaras y de sensores que es añadir microlentes en la capa superior del sensor. 

Las microlentes son una especie de “lupas” que aprovechan mejor toda la luz que entra en distintos ángulos al sensor y la redirige a la parte sensible del píxel, es decir, al fotodiodo, con lo cual corrigen un poquito este ángulo de incidencia.

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