Las imágenes de letras negras en una lente convexa delgada de distancia focal f se muestran en rojo. Los rayos seleccionados se muestran para las letras E, I y K en azul, verde y naranja, respectivamente. Tenga en cuenta que E (en 2f) tiene una imagen real e invertida de igual tamaño; I (en f) tiene su imagen en el infinito; y K (af / 2) tiene una imagen vertical, virtual y de doble tamaño.
En esta simulación por computadora, ajustar el campo de visión (cambiando la distancia focal) mientras se mantiene al sujeto en el encuadre (cambiando en consecuencia la posición de la cámara) da como resultado imágenes muy diferentes. A distancias focales cercanas al infinito (0 grados de campo de visión), los rayos de luz son casi paralelos entre sí, lo que hace que el sujeto parezca «aplanado». A distancias focales pequeñas (campo de visión más grande), el sujeto aparece «acortado».
Las distancias focales de las lentes de la cámara se especifican generalmente en milímetros (mm), pero algunas lentes más antiguas están marcados en centímetros (cm) o pulgadas.
La longitud focal (f) y el campo de visión (FOV) de una lente son inversamente proporcionales. Para una lente rectilínea estándar, FOV = 2 arctan x / 2f, donde x es la diagonal de la película.
Cuando una lente fotográfica se establece en «infinito», su punto nodal trasero se separa del sensor. o película, en el plano focal, por la distancia focal de la lente. Los objetos alejados de la cámara producen imágenes nítidas en el sensor o película, que también está en el plano de la imagen.
Para renderizar más cerca objetos con un enfoque nítido, la lente debe ajustarse para aumentar la distancia entre el punto nodal trasero y la película, para colocar la película en el plano de la imagen. La distancia focal (f), la distancia desde el punto nodal frontal al objeto a la fotografía (s1) y la distancia desde el punto nodal posterior al plano de la imagen (s2) se relacionan mediante:
1 s 1 + 1 s 2 = 1 f. {\ displaystyle {\ frac {1} { s_ {1}}} + {\ frac {1} {s_ {2}}} = {\ frac {1} {f}}.}
A medida que s1 disminuye, s2 debe aumentarse. Por ejemplo, considere un objetivo normal para una cámara de 35 mm con una distancia focal de f = 50 mm. Para enfocar un objeto distante (s1 ≈ ∞), El punto nodal trasero de la lente debe estar ubicado a una distancia s2 = 50 mm del plano de la imagen. Para enfocar un objeto a 1 m de distancia (s1 = 1,000 mm), la lente debe moverse 2.6 mm más lejos del plano de la imagen, a s2 = 52.6 mm.
La distancia focal de una lente determina el aumento en el que imagina objetos distantes. Es igual a la distancia entre el plano de la imagen y un orificio que crea imágenes de objetos distantes del mismo tamaño que la lente en cuestión. Para lentes rectilíneos (es decir, sin distorsión de imagen), la imagen de objetos distantes está bien modelada como un modelo de cámara estenopeica. Este modelo conduce al modelo geométrico simple que utilizan los fotógrafos para calcular el ángulo de visión de una cámara; en este caso, el ángulo de visión depende únicamente de la relación entre la distancia focal y el tamaño de la película. En general, el ángulo de visión depende también de la distorsión.
Una lente con una distancia focal aproximadamente igual al tamaño diagonal de la película o el formato del sensor se conoce como lente normal; su ángulo de visión es similar al ángulo subtendido por una impresión lo suficientemente grande vista a una distancia de visión típica de la diagonal de impresión, que por lo tanto produce una perspectiva normal al ver la impresión; este ángulo de visión es de unos 53 grados en diagonal. Para las cámaras de formato de 35 mm de fotograma completo, la diagonal es de 43 mm y un objetivo «normal» típico tiene una distancia focal de 50 mm. Una lente con una distancia focal más corta de lo normal a menudo se denomina lente gran angular (generalmente de 35 mm y menos, para cámaras de formato de 35 mm), mientras que una lente significativamente más larga de lo normal puede denominarse teleobjetivo ( típicamente 85 mm y más, para cámaras de formato de 35 mm). Técnicamente, las lentes de distancia focal larga solo son «telefoto» si la distancia focal es mayor que la longitud física de la lente, pero el término se usa a menudo para describir cualquier lente de distancia focal larga.
Debido a la popularidad del estándar de 35 mm, las combinaciones de cámara y lente a menudo se describen en términos de su distancia focal equivalente a 35 mm, es decir, la distancia focal de una lente que tendría el mismo ángulo de visión, o campo de visión, si se usa en una cámara de fotograma completo de 35 mm.El uso de una distancia focal equivalente a 35 mm es particularmente común en las cámaras digitales, que a menudo utilizan sensores de película inferior a 35 mm y, por lo tanto, requieren longitudes focales correspondientemente más cortas para lograr un ángulo de visión determinado, mediante un factor conocido como factor de recorte.