Imagens de letras pretas em uma lente convexa fina de comprimento focal f são mostradas em vermelho. Os raios selecionados são mostrados para as letras E, I e K em azul, verde e laranja, respectivamente. Observe que E (em 2f) tem uma imagem de tamanho igual, real e invertida; I (em f) tem sua imagem no infinito; e K (em f / 2) tem uma imagem de tamanho duplo, virtual e vertical.
Nesta simulação de computador, ajustar o campo de visão (alterando a distância focal) enquanto mantém o assunto no quadro (alterando de acordo com a posição da câmera) resulta em imagens muito diferentes. Em distâncias focais próximas ao infinito (0 grau de campo de visão), os raios de luz são quase paralelos entre si, resultando no assunto parecendo “achatado”. Em pequenas distâncias focais (campo de visão maior), o assunto aparece “encurtado”.
As distâncias focais das lentes das câmeras são geralmente especificadas em milímetros (mm), mas algumas lentes mais antigas são marcados em centímetros (cm) ou polegadas.
O comprimento focal (f) e o campo de visão (FOV) de uma lente são inversamente proporcionais. Para uma lente retilínea padrão, FOV = 2 arctan x / 2f, onde x é a diagonal do filme.
Quando uma lente fotográfica é definida para “infinito”, seu ponto nodal traseiro é separado do sensor ou filme, no plano focal, pela distância focal da lente. Objetos distantes da câmera então produzem imagens nítidas no sensor ou filme, que também está no plano da imagem.
Para renderizar mais perto objetos em foco nítido, a lente deve ser ajustada para aumentar a distância entre o ponto nodal traseiro e o filme, para colocar o filme no plano da imagem. O comprimento focal (f), a distância do ponto nodal frontal ao objeto para fotografia (s1), e a distância do ponto nodal posterior ao plano da imagem (s2) são então relacionados por:
1 s 1 + 1 s 2 = 1 f. {\ displaystyle {\ frac {1} { s_ {1}}} + {\ frac {1} {s_ {2}}} = {\ frac {1} {f}}.}
Conforme s1 diminui, s2 deve ser aumentado. Por exemplo, considere uma lente normal para uma câmera de 35 mm com uma distância focal de f = 50 mm. Para focalizar um objeto distante (s1 ≈ ∞), o o ponto nodal traseiro da lente deve estar localizado a uma distância s2 = 50 mm do plano da imagem. Para focar um objeto a 1 m de distância (s1 = 1.000 mm), a lente deve ser movida 2,6 mm para longe do plano da imagem, para s2 = 52,6 mm.
A distância focal de uma lente determina a ampliação em que imagens de objetos distantes. É igual à distância entre o plano da imagem e um orifício que imagina objetos distantes do mesmo tamanho da lente em questão. Para lentes retilíneas (ou seja, sem distorção de imagem), a imagem de objetos distantes é bem modelada como um modelo de câmera pinhole. Esse modelo leva ao modelo geométrico simples que os fotógrafos usam para calcular o ângulo de visão de uma câmera; neste caso, o ângulo de visão depende apenas da relação entre o comprimento focal e o tamanho do filme. Em geral, o ângulo de visão depende também da distorção.
Uma lente com uma distância focal quase igual ao tamanho da diagonal do filme ou formato do sensor é conhecida como lente normal; seu ângulo de visão é semelhante ao ângulo subtendido por uma impressão grande o suficiente vista a uma distância de visualização típica da diagonal da impressão, o que, portanto, produz uma perspectiva normal ao ver a impressão; este ângulo de visão é de cerca de 53 graus na diagonal. Para câmeras full-frame de formato 35 mm, a diagonal é 43 mm e uma lente “normal” típica tem uma distância focal de 50 mm. Uma lente com uma distância focal menor que o normal é muitas vezes referida como uma lente grande angular (normalmente 35 mm e menos, para câmeras de formato 35 mm), enquanto uma lente significativamente maior que o normal pode ser referida como uma lente telefoto ( normalmente 85 mm e mais, para câmeras de formato 35 mm). Tecnicamente, as lentes de longa distância focal são apenas “telefoto” se a distância focal for maior do que o comprimento físico da lente, mas o termo é frequentemente usado para descrever qualquer lente de longa distância focal.
Devido à popularidade do padrão de 35 mm, as combinações de lente de câmera são frequentemente descritas em termos de sua distância focal equivalente a 35 mm, isto é, a distância focal de uma lente que teria o mesmo ângulo de visão, ou campo de visão, se usada em uma câmera de 35 mm full-frame.O uso de uma distância focal equivalente a 35 mm é particularmente comum com câmeras digitais, que geralmente usam sensores menores do que filme de 35 mm e, portanto, exigem distâncias focais correspondentemente menores para atingir um determinado ângulo de visão, por um fator conhecido como fator de corte.