Il concetto alla base dello Schema Simmetrico Grandangolare affonda le radici nelle prime sperimentazioni ottiche della fine del XIX secolo, quando furono messi a punto i primi progetti in grado di coprire angoli di campo estremamente ampi preservando una qualità d’immagine accettabile su tutta la superficie del fotogramma. Il termine “simmetrico” indica quel particolare disegno ottico in cui gli elementi anteriori e posteriori presentano una configurazione a specchio rispetto al diaframma, con distanza di lavoro equidistante dai due gruppi principali. Questo approccio garantiva, già ai suoi albori, un’efficace compensazione delle principali aberrazioni geometriche.
L’invenzione vera e propria viene attribuita agli ingegneri di Casa Zeiss, che intorno al 1934 svilupparono il Biogon, primo vero esempio di lente grandangolare simmetrica, capace di coprire un campo visivo di 90° mantenendo il vignettamento entro limiti accettabili. Subito dopo, la concorrenza mise in produzione modelli analoghi come il Topogon di Bausch & Lomb. Questi progetti sfruttavano vetri ad alta rifrazione e dispersione controllata per minimizzare le aberrazioni cromatiche e garantire nitidezza uniforme dal centro ai bordi.
La popolarità dello Schema Simmetrico Grandangolare crebbe rapidamente in ambito fotografico documentaristico e architettonico, dove la resa prospettica e la distorsione contenuta erano requisiti fondamentali. Ancor oggi, molte fotocamere a banco ottico e le mirrorless dedicate alla fotografia paesaggistica integrano ottiche derivate da questo progetto, pur aggiornate con coating multilayer e glassi a bassa dispersione. Il modello originale, seppur superato in termini di luminosità o dimensioni, rappresenta un punto di riferimento a livello storico e ingegneristico.
Principi ottici dello Schema Simmetrico
Il cuore del progetto si basa sulla filosofia della simmetria ottica. Nel disegno classico, tipicamente si impiegano due gruppi composti da più elementi cementati, disposti intorno al diaframma centrale. Questa disposizione genera una riduzione simmetrica delle aberrazioni di scomposizione e delle aberrazioni di curvatura di campo, poiché ogni imperfezione introdotta dal primo gruppo viene compensata dal secondo speculare.
Un dettaglio cruciale è il controllo della curvatura di campo, responsabile di un’immagine nitida solo in prossimità di una superficie curva anziché su un piano. Lo Schema Simmetrico riesce a mantenere il piano d’immagine pressocché piatto, grazie alla simmetria di potere diottrico. Allo stesso modo, la distorsione geometrica, spesso problematica negli obiettivi grandangolari, viene drasticamente ridotta a valori prossimi allo zero, garantendo linee rette senza incurvamenti vistosi.
Sul fronte delle aberrazioni sferiche, l’impiego di elementi cementati con raggi di curvatura studiati a coppie consente di mitigare la diffrazione interna. Il progetto classico richiede vetri con indici di rifrazione mediamente elevati (vd tra 55 e 58), scelti per equilibrare il potere diottrico senza ricorrere a design asferici, i quali all’epoca erano difficili da produrre in serie.
La distanza retrofocale, pur limitata nei modelli strettamente simmetrici, sfrutta un diaframma posizionato esattamente a metà del cammino ottico, ottimizzando la luminosità e la profondità di campo. In questo modo si raggiungono diaframmi massimi tipicamente compresi fra f/6,3 e f/8, valori che seppur non elevatissimi, garantiscono un’ampia estensione di fuoco, elemento essenziale nell’ambito architettonico.
Progettazione e componentistica delle ottiche
Durante la fase di progettazione, gli ingegneri devono affrontare la sfida di selezionare vetri con caratteristiche di dispersione ben calibrate. I vetri crown e i vetri flint sono accoppiati in elementi cementati, la cui curvatura di contatto serve a neutralizzare le aberrazioni cromatiche primarie. La scelta del tipo di vetro influenza altresì il transmittance spettrale, fondamentale per evitare dominanti di colore a seconda del soggetto fotografato.
La corsa alla riduzione del peso e delle dimensioni ha portato, nelle versioni moderne, all’introduzione di vetri ad alta densità e plastiche ottiche rinforzate, capaci di ridurre lo spessore degli elementi senza compromettere la rigidità meccanica. Nelle ottiche digitali di ultima generazione, i lens elements in fluorite sintetica e i vetri ED (Extra-low Dispersion) si combinano con superfici asferiche realizzate tramite molatura a controllo numerico, superando i limiti di f/4 imposti dai disegni esclusivamente simmetrici.
Il barilotto dell’obiettivo ospita il gruppo ottico internamente montato su supporti flottanti, spesso realizzati in leghe leggere come l’alluminio o il magnesio, con guide di scorrimento a bassa frizione per la messa a fuoco. Il diaframma meccanico, composto da lamelle in acciaio inox con trattamento antiaderente, regola con precisione la quantità di luce e influisce sulla forma del bokeh, che in ottiche grandangolari simmetriche tende a essere più uniforme.
Le viti di regolazione micrometrica e i sistemi di bloccaggio consentono interventi di colimazione senza smontare l’intero gruppo, garantendo manutenzione rapida e calibrazioni in campo. All’esterno, le filettature di filtro seguono standard internazionali (ad esempio 49 mm, 52 mm, 58 mm), permettendo l’utilizzo di accessori come filtri ND o polarizzatori a bassa perdita di luce.
Analisi delle aberrazioni e correzioni
Nella telecamera tradizionale, l’applicazione di uno schema grandangolare simmetrico implica inevitabilmente un compromesso tra luminosità e qualità d’immagine. Il principale nemico è l’aberrazione cromatica, manifesta con aloni di colore ai bordi del fotogramma. L’adozione di vetri con diverse dispersioni consente di ridurre l’aberrazione longitudinale, mentre il coating antiriflesso multistrato mitiga i fenomeni di flare, preservando il contrasto in condizioni di controluce.
Gli elementi asferici, seppur raramente impiegati nei progetti antichi, occupano oggi uno spazio fondamentale. Grazie alla produzione su macchine CNC ad altissima precisione, è possibile correggere l’aberrazione sferica senza incrementare il numero di elementi. Ciò permette di mantenere compatti i progetti grandangolari, spingendo il diaframma massimo oltre f/4 in configurazioni ibride che integrano simmetria e asfericità .
Un altro aspetto cruciale è la distorsione per tipo moustache, che si manifesta con curvature concavo-convesse lungo il fotogramma. Questo difetto può essere in parte corretto tramite software di post-processing, ma resta preferibile agire meccanicamente progettando contorni di raggio variabile negli elementi prossimi al diaframma.
L’anamorfosi, meno critica nelle ottiche simmetriche, può essere trascurata in fase di progettazione, concentrandosi invece sulla planarità del campo e sulla linearità prospettica. In condizioni di bassissima luminosità , la diffrazione ottica diventa rilevante, imponendo diaframmi non troppo chiusi per evitare perdita di risoluzione.
Materiali e trattamenti antiriflesso
La superficie degli elementi ottici richiede trattamenti avanzati. Gli antiriflessi multistrato, sviluppati a partire dagli anni Cinquanta, sfruttano sovrapposizioni di ossidi metallici con differente indice di rifrazione. Tali coating aumentano la trasmissione luce fino al 99%, riducendo drasticamente ghosting e flare. Nei moderni rivestimenti nanostrutturati, la gradazione di densità delle nanoparticelle simula la sezione ottica dell’aria, garantendo un’ulteriore diminuzione delle riflessioni.
I materiali di supporto, come il magnesio nella struttura esterna e policarbonato rinforzato negli anelli di messa a fuoco, vengono trattati con anodizzazione o verniciature a polvere per resistere ai graffi e alla corrosione. Le guarnizioni in PTFE assicurano protezione weather-sealed, indispensabile per l’uso in ambienti ostili.
L’uso di lubrificanti siliconici a bassa viscosità nelle guide di messa fuoco evita il trascinamento delle particelle di polvere, preservando nel tempo la scorrevolezza e la precisione del meccanismo. I trattamenti idrofobici sulle lenti impediscono la formazione di gocce d’acqua, mantenendo la performance ottica in condizioni di elevata umidità .
Meccanica e montaggio del gruppo ottico
La precisione richieste per l’allineamento degli elementi ottici è dell’ordine di decimi di millimetro. Durante il montaggio, ogni lente subisce controlli tramite interferometri a laser che misurano lo scostamento dal piano ideale. Successivamente, il barilotto viene assemblato in camere bianche per evitare contaminazioni da polvere. Le sedi di montaggio, usinate tramite macchine CNC a cinque assi, garantiscono tolleranze entro ±0,01 mm.
La messa a fuoco interna avviene spesso tramite l’avanzamento di un gruppo flottante, collegato a un ingranaggio anti-backlash che impedisce giochi meccanici. Tale soluzione consente di mantenere invariata la lunghezza complessiva dell’obiettivo durante la regolazione, migliorando la compattezza e la stabilità su cavalletto.
I punti di ancoraggio all’attacco fotocamera (tipo M42, L39, o attacchi a baionetta proprietari) sono rinforzati per sostenere l’intero peso del gruppo ottico senza deformazioni. L’accuratezza della filetatura è essenziale per evitare inclinazioni dell’ottica rispetto al sensore: basta una minima rotazione per compromettere la planarità del campo e generare aberrazioni asimmetriche.
Messa a fuoco e diaframma nello Schema Simmetrico
La profondità di campo in uno schema simmetrico grandangolare è intrinsecamente elevata, grazie alla combinazione di lunghezza focale ridotta e diaframma non eccessivamente aperto. La tecnica della iperfocale trova applicazione diretta, poiché già diaframmi di f/8 garantiscono focus adeguato dal piano più vicino all’infinito, risultando particolarmente utili nella fotografia paesaggistica.
Il diaframma, di solito composto da 8 a 12 lamelle, lavora in sinergia con gli elementi asferici per controllare la qualità del bokeh. A diaframma chiuso, la luce passa più centralmente negli elementi, riducendo aberrazioni sferiche residue, mentre a diaframmi più aperti si osserva un incremento della vignettatura, talvolta sfruttato in ambito creativo.
La scala delle distanze è incisa con precisione su un anello gommato a zigrino, il quale trasmette il feedback tattile necessario per la regolazione durante le riprese in manual focus. Nei modelli motorizzati, il motore passo-passo brushless garantisce movimenti fluidi e precisi, integrandosi con il sistema di messa a fuoco automatica a trasduzione lineare.
Applicazioni e varianti moderne dello Schema Simmetrico Grandangolare
Nell’epoca digitale lo Schema Simmetrico Grandangolare ha conosciuto una nuova giovinezza. Le mirrorless ad altissima risoluzione richiedono ottiche in grado di risolvere dettagli oltre i 60 megapixel, costringendo i progettisti a rivedere i parametri di astigmatismo e curvatura di campo con tolleranze sempre più strette. Le versioni più recenti integrano elementi in vetro fosco sintetico e coating nanocristallino, riducendo ulteriormente i riflessi e massimizzando il contrasto.
I sistemi anamorfici di fascia alta si basano spesso su schemi ibridi, dove la simmetria di base convive con elementi cilindrici per ottenere l’allungamento prospettico tipico del cinema. Questo approccio consente di conservare il controllo sulla distorsione e sulla resa cromatica, garantendo contemporaneamente un caratteristico bokeh ovale.
Il ritorno alle ottiche manual focus in ambito professionale testimonia l’apprezzamento per la robustezza meccanica e la qualità costruttiva che solo uno schema simmetrico può garantire. Le produzioni televisive all’aperto e i documentari naturalistici sfruttano questi obiettivi, nonostante diaframmi meno luminosi, grazie alla loro planarità del campo e alla distorsione quasi nulla.
