Un fuerte argumento destacado por los fabricantes en las hojas técnicas, es la inclusión de lentes asféricas en el diseño de los objetivos, especialmente en los de tipo zoom, granangulares y en los de alta luminosidad. Prácticamente no existe un solo objetivo que se precie de ser de "última generación" si no tiene uno de esos lentes. Veamos de qué se trata.
El ángulo de cobertura y la brillantez y uniformidad de la imagen proyectada, así como su fidelidad dependen de la eficiencia lograda por el diseñador para corregir o reducir a límites imperceptibles las aberraciones ópticas. Debido a eso los objetivos fotográficos están construidos con un cierto número de lentes que, formando un sistema óptico, proyectan una imagen sobre el plano de enfoque. En la mayoría la curvatura de la superficie de los cristales tiene forma esférica. El tallado y pulido de los cristales es más rápida y económica pero, desgraciadamente, la forma esférica de la superficie aire-vidrio da origen a uno de los más graves defectos o aberraciones que degradan la calidad de la imagen restándole nitidez y contraste.
Cuando los rayos de luz tienen poca inclinación respecto al eje óptico, se produce una disminución de la distancia focal desde el borde de la lente hacia el centro. Eso significa que los rayos de luz que llegan a los bordes se refractan más que los de las zonas medias, tal como se aprecia en la figura 1. Un punto luminoso proyectado sobre el plano de enfoque genera una imagen cuya luminosidad decrece del centro a los bordes.
Las lentes convergentes hacen que los rayos marginales converjan más que los axiales y, en las lentes divergentes, por el contrario producen que los rayos marginales diverjan más que los axiales.
Sumando una lente convergente y una lente divergente es posible compensar o corregir dentro de ciertos límites la aberración de esfericidad, siendo ese uno de los recursos empleados por los diseñadores de objetivos: son cementados cementan dos tipos de lentes, uno subcorregido (convergente) y el otro sobrecorregido (divergente).
Los objetivos cuya aberración de esfericidad está contenida dentro de límites tolerables, se denomina "aplanético" (en griego, no sujeto a error).
Cuanto menor es la luminosidad de un objetivo, menor es también su aberración de esfericidad puesto que, como hemos visto, ésta depende básicamente de las zonas marginales de las lentes: un objetivo de escasa luminosidad tiene un diámetro menor en relación a la distancia focal, pero obviamente esto constituye una limitación. Además, la aberración se puede corregir dentro de cierto rango de distancias de enfoque, lo que explica el hecho de que los objetivos tipo Macro y los de ampliadora, estén mejor corregidos para muy cortas distancia de enfoque y a los teleobjetivos, se los corrija para mayores distancias.
De todas maneras, el problema se agrava con los objetivos de elevada luminosidad, los granangulares y los zooms. Para reducir las aberraciones —no solamente la de esfericidad— se recurre a una mayor combinación de lentes esféricas de diferentes radios de curvatura, tanto convergentes como divergentes, lo que pero eso hace que el número de lentes se incremente y el diseño sea extremadamente complejo. Un lente zoom puede llegar a tener hasta 21 elementos en 15 grupos y un granangular hasta 14 elementos en 19 grupos o incluso más.
Eso es lo que los fabricantes denominan enfoque interno o IF (Internal Focus) o lente con elementos flotantes. Es una solución muy frecuente en los modernos zooms y en teleobjetivos.
La lógica indicaría que la mejor manera de atacar un defecto consiste en eliminar su causa. Si es la esfericidad de la superficie aire-vidrio lo que causa la aberración de esfericidad, la solución es hacer que esa superficie sea no esférica, es decir, que el radio de curvatura desde el centro a los bordes vaya variando para ir compensando la sub o sobredesviación de los rayos de luz a medida que se alejan del eje óptico.
De hecho, las lentes asféricas (no esféricas) permiten corregir de manera fácil y con el empleo de menos lentes aquella aberración (Figura 2). El problema es que esos tipos de lentes son más difíciles y costosos de fabricar.
Las primeras patentes conocidas para fabricar lentes no esféricas fueron registradas en las primeras décadas del siglo XX pero no fue hasta 1930 que Schmidt aplicó placas correctoras asféricas para telescopios.
En fotografía, un esquema con el empleo de una lente no esférica fue propuesto por Yoshido en 1959 para un anastigmático de 50 mm f:0,51 pero su construcción era muy engorrosa y no tenemos referencias de que haya sido alguna vez fabricado (Figura 3).
Por esa misma época, la casa Canon comenzó a investigar la aplicación de lentes no esféricas, desarrollando las teorías de diseño y la tecnología de medición así como los márgenes de error requeridos. En marzo de 1971, hace 30 años, presentó el primer objetivo para cámara réflex que incorporaba lentes asféricos: el FD 55 mm f:1,2 AL. En su construcción se trabajó con una altísima precisión de 2 centésimas de micrón, es decir, la 20 millonésima parte de un milímetro. Esta tecnología pasó a ser la espina dorsal del subsiguiente desarrollo en la producción de lentes asféricas.
De todas maneras, esos avances chocaban con el elevado costo de producción ya que prácticamente las lentes asféricas eran de fabricación manual. En 1974, Canon desarrolló una máquina capaz de producir más de 1.000 lentes por mes de manera automática o con mínima intervención de los operarios, pero no se logró hacerlas económicas y, por lo tanto, accesibles a los objetivos para los aficionados. Su aplicación quedó circunscripta a los objetivos de uso profesional.
La fase más delicada de la fabricación no consiste tanto en lograr radios de curvatura variables de punto a punto mediante el tallado y abrasión sino el darle a la superficie un pulido para que quede perfectamente lisa. Este trabajo requiere mano de obra altamente calificada y de mucho tiempo. Leica —que presentó su primer objetivo asférico en 1990, el Summilux–M 35 mm f:1,4— explica que "las lentes esféricas nos permiten, por decirlo así, conseguir calidades ópticas "a la carta". Sin embargo, debido a que la forma de la curvatura de sus superficies ha de ser creada con máxima precisión, su fabricación resulta dificilísima. Para alcanzar los rigurosos niveles de calidad Leica, la producción en serie solo se puede conseguir a un coste sustancial".
Una manera de lograr lentes asféricas a un costo más bajo fue mediante el vaciado en matrices de lentes plásticas, empleadas en algunos sistemas de autoenfoque de cámaras compactas. Sin embargo, el plástico no permite la fabricación de lentes de calidad debido a consideraciones ópticas.
Una tercera tecnología es la de hacer un moldeado de precisión del vidrio en bruto por presión en moldes metálicos. Este tipo de producción satisface los requerimientos de los lentes reflex intercambiables así como la producción industrial a un relativo bajo costo.
Un paso significativo fue dado por Nikon a partir de la tecnología que consiste en producir una lente esférica sobre cuyos bordes se incorpora un sutil recubrimiento de polímero (resina), con un espesor del orden de un cuarto de micrón. La superficie es además tratada con múltiples capas antireflectantes que incrementan su dureza e impermeabilidad. Este último aspecto es muy importante puesto que los polímeros son higroscópicos. Canon, por su parte, comenzó a aplicar esta tecnología a partir de 1990.
Es indudable que las lentes asféricas constituyen uno de los logros más importantes de la óptica en las últimas décadas: Su uso es cada vez más extendido gracias a las tecnologías de producción más económicas. La reducción de componentes, como se aprecia en la figura 5 entre dos lentes Canon 35-105 mm, permite lograr diseños mucho más compactos y livianos, además de que al tener menos elementos el contraste se ve también mejorado y en rendimiento general, en cuanto a nitidez, es también superior.
