Le immagini di lettere nere in una sottile lente convessa di lunghezza focale f sono mostrate in rosso. I raggi selezionati sono mostrati per le lettere E, I e K rispettivamente in blu, verde e arancione. Notare che E (in 2f) ha unimmagine di uguale dimensione, reale e invertita; I (in f) ha la sua immagine allinfinito; e K (af / 2) ha unimmagine doppia, virtuale e verticale.
In questa simulazione al computer, la regolazione del campo visivo (modificando la lunghezza focale) mantenendo il soggetto inquadrato (cambiando di conseguenza la posizione della fotocamera) produce immagini molto diverse. A lunghezze focali che si avvicinano allinfinito (0 gradi di campo visivo), i raggi luminosi sono quasi paralleli tra loro, il che fa sembrare il soggetto “appiattito”. A piccole lunghezze focali (campo visivo più ampio), il soggetto appare “di scorcio”.
Le lunghezze focali degli obiettivi della fotocamera sono solitamente specificate in millimetri (mm), ma alcuni obiettivi meno recenti sono contrassegnati in centimetri (cm) o pollici.
La lunghezza focale (f) e il campo visivo (FOV) di una lente sono inversamente proporzionali. Per un obiettivo rettilineo standard, FOV = 2 arctan x / 2f, dove x è la diagonale della pellicola.
Quando un obiettivo fotografico è impostato su “infinito”, il suo punto nodale posteriore è separato dal sensore o pellicola, sul piano focale, dalla lunghezza focale dellobiettivo. Gli oggetti lontani dalla fotocamera producono quindi immagini nitide sul sensore o sulla pellicola, che si trova anche sul piano dellimmagine.
Per eseguire il rendering più vicino oggetti perfettamente a fuoco, lobiettivo deve essere regolato per aumentare la distanza tra il punto nodale posteriore e la pellicola, per posizionare la pellicola sul piano dellimmagine. La lunghezza focale (f), la distanza dal punto nodale anteriore alloggetto a fotografia (s1) e la distanza dal punto nodale posteriore al piano dellimmagine (s2) sono quindi correlate da:
1 s 1 + 1 s 2 = 1 f. {\ displaystyle {\ frac {1} { s_ {1}}} + {\ frac {1} {s_ {2}}} = {\ frac {1} {f}}.}
Quando s1 viene diminuito, s2 deve essere aumentato. Ad esempio, considera un obiettivo normale per una fotocamera da 35 mm con una lunghezza focale di f = 50 mm. Per mettere a fuoco un oggetto distante (s1 ≈ ∞), il punto nodale posteriore della lente deve essere posizionato a una distanza s2 = 50 mm dal piano dellimmagine. Per mettere a fuoco un oggetto a 1 m di distanza (s1 = 1.000 mm), lobiettivo deve essere spostato di 2,6 mm più lontano dal piano dellimmagine, a s2 = 52,6 mm.
La lunghezza focale di un obiettivo determina lingrandimento in cui immagina oggetti distanti. È uguale alla distanza tra il piano dellimmagine e un foro stenopeico che immagini oggetti distanti delle stesse dimensioni dellobiettivo in questione. Per le lenti rettilinee (cioè senza distorsione dellimmagine), limaging di oggetti distanti è ben modellato come un modello di fotocamera stenopeica. Questo modello porta al semplice modello geometrico che i fotografi usano per calcolare langolo di campo di una telecamera; in questo caso, langolo di campo dipende solo dal rapporto tra lunghezza focale e dimensione della pellicola. In generale, langolo di campo dipende anche dalla distorsione.
Un obiettivo con una lunghezza focale allincirca uguale alla dimensione diagonale della pellicola o formato del sensore è noto come un obiettivo normale; il suo angolo di visione è simile allangolo sotteso da una stampa abbastanza grande vista ad una distanza di visione tipica della diagonale di stampa, che quindi fornisce una prospettiva normale quando si guarda la stampa; questo angolo di visuale è di circa 53 gradi in diagonale. Per le fotocamere full frame in formato 35 mm, la diagonale è di 43 mm e un tipico obiettivo “normale” ha una lunghezza focale di 50 mm. Un obiettivo con una lunghezza focale inferiore al normale viene spesso definito un obiettivo grandangolare (in genere 35 mm e inferiore, per le fotocamere di formato 35 mm), mentre un obiettivo significativamente più lungo del normale può essere definito un teleobiettivo ( tipicamente 85 mm e più, per fotocamere in formato 35 mm). Tecnicamente, gli obiettivi a lunga lunghezza focale sono solo “teleobiettivi” se la lunghezza focale è più lunga della lunghezza fisica dellobiettivo, ma il termine è spesso usato per descrivere qualsiasi obiettivo a lunga lunghezza focale.
A causa della popolarità dello standard 35 mm, le combinazioni fotocamera-obiettivo sono spesso descritte in termini di lunghezza focale equivalente a 35 mm, ovvero la lunghezza focale di un obiettivo che avrebbe lo stesso angolo di visione, o campo visivo, se utilizzato su una fotocamera 35 mm full frame.Luso di una lunghezza focale equivalente a 35 mm è particolarmente comune con le fotocamere digitali, che spesso utilizzano sensori più piccoli di una pellicola da 35 mm e quindi richiedono lunghezze focali corrispondentemente più brevi per ottenere un determinato angolo di visione, con un fattore noto come fattore di ritaglio.