Lo spostamento dovuto ai blocchi di vetro dell'ottica

Una moneta immersa nell'acqua appare come fluttuante più in alto della sua vera posizione, questo in quanto la distanza apparente è più corta poiché la moneta è inserita in un mezzo, l'acqua, con un alto indice di rifrazione; un blocco di vetro provoca lo stesso effetto.

Se il suo spessore è "d" e il suo indice di rifrazione è "n" la distanza apparente sarà equivalente a "d/n" in aria.

Se un blocco di vetro di spessore "d" viene inserito in un percorso ottico la distanza totale viene incrementata di (1-1/n)d.

Se l'indice di rifrazione del vetro è di 1.5 l'aumento della distanza sarà di 1/3 dello spessore "d" del blocco di vetro; oltretutto il blocco di vetro introduce delle aberrazioni.

La compensazione del vetro

Una telecamera contiene molti "blocchi di vetro": il prisma dicroico, i filtri, ecc.. Questi blocchi di vetro devono essere corretti in modo che essi forniscano ottime prestazioni.

Diversi tipi di telecamere utilizzano diversi tipi di prismi dicroici e di filtri, e pertanto la compensazione dei vetri deve essere fatta in funzione del tipo di telecamera.

Quando i blocchi di vetro vengono inseriti dietro l'ottica la lente perde le sue specifiche d'origine di progetto e gli effetti principali che si ottengono sono aberrazione sferica e aberrazione cromatica longitudinale.

Solitamente il progetto di un'ottica per uno specifico tipo di telecamera e per un certo formato di rilevatore tiene conto delle aberrazioni introdotte dai vetri della camera presenti dopo l'ottica, e la lente viene infatti progettata "sbagliata" di quanto serve a correggere le aberrazioni introdotte dai vetri della telecamera.

Se lo spessore dei vetri della telecamera differisce dal valore di specifica (o anche l'indice di rifrazione dei vetri) viene persa la funzione di bilanciamento e correzione svolta dall'ottica e quindi saranno presenti aberrazioni sferiche, il trasferimento della modulazione avrà anche una caduta alle alte frequenze. 

Con un obbiettivo di apertura F1.6 la differenza di spessore dei vetri di 2 o 3 mm. può essere ignorata, ma al diminuire del numero F l'effetto della compensazione risulta importante. Con un'ottica di apertura F1.2 la differenza dei vetri all'interno della telecamera deve essere contenuta entro 1 mm. di errore. 

Se il materiale di cui sono fatti i vetri è diverso dalle specifiche si avranno differenze nella dispersione dei vetri e si otterrà una aberrazione cromatica longitudinale a causa del diverso indice di rifrazione che varia ulteriormente al variare della lunghezza d’onda della luce. Per compensare questa aberrazione è necessario muovere il fuoco elettronico e il tracking del tubo. Le alte frequenze variano sensibilmente per il canale del blu e del rosso.

Se i vetri differiscono solo per il valore dell'indice di rifrazione e non presentano differenze per la dispersione l'effetto sarà praticamente nullo.

La lettera B che segue il nome della lente (ad esempio J18 x 9 B4) sta ad indicare che la lente è compensata per i vetri della telecamera e il numero (ad esempio 4) che segue la lettera B indica il tipo di compensazione.

Ottiche che possiedono una diversa compensazione dei vetri hanno gli stessi componenti ma diverse lenti di trasferimento per correggere/accoppiarsi all'aberrazione dei vetri della telecamera.

La Pupilla d’uscita

Diversamente dalle lenti fotografiche un'ottica per la televisione è dedicata al sistema di separazione in tricromia dei colori che è posizionato dopo di essa, il prisma dicroico.

La posizione della pupilla d'uscita diventa quindi particolarmente importante.

La pupilla d'uscita si riferisce all'immagine virtuale del diaframma formata dalle lenti dietro al diaframma.

La posizione della pupilla d'uscita viene espressa come la sua distanza dal piano dell'immagine.

In un’ottica per la televisione il gruppo di lenti dietro al diaframma, le lenti relay, non si muovono e pertanto la posizione della pupilla d'uscita resta costante e non viene modificata dallo zoommare.

La posizione apparente della pupilla d'uscita quindi non si muove tuttavia esiste una vignettatura (vedremo più avanti). I raggi di luce che escono dalla lente verso l'immagine appaiono uscire dalla pupilla d'uscita (nel senso che appaiono uscire oltre i limiti della pupilla d'uscita).

Un raggio che viaggia dal centro della pupilla d'uscita (punto sull'asse ottico) verso qualsiasi punto sul piano dell'immagine viene chiamato "il raggio principale". Chiudendo il diaframma la pupilla d'uscita diventa più piccola fino a quando, alla fine, restano solo i raggi principali. Quando la pupilla d'uscita è a valore infinito (infinitamente piccola) ci si viene a trovare in situazione telecentrica e tutti i raggi principali sono paralleli all'asse ottico.

Il prisma di separazione cromatica, prisma dicroico, delle telecamere ha diversi coating (rivestimenti) dicroici.

Le caratteristiche spettrali (cioè che spettro di luce viene lasciato passare) di questi diversi coating  dipendono dall'angolo di incidenza. Più piccolo è l'angolo tra i raggi principali e l'asse ottico migliori saranno queste caratteristiche.