I primi schemi catadiottrici furono creati per contenere le dimensioni dei telescopi. L’innovazione fu poi importata in ambito fotografico e nacquero così i famosi obiettivi a specchio, chiamati anche mirror lenses, reflective lenses o reflex lenses.
Un obiettivo catadiottrico si caratterizza per la presenza di due specchi all’interno del proprio schema. Questi elementi permettono di combinare l’effetto della riflessione a quello della rifrazione, così da ridurre anche di 2/3 la lunghezza fisica dell’obiettivo rispetto ai modelli solo rifrattivi di pari focale.
In uno schema catadiottrico la lente frontale raccoglie i raggi luminosi provenienti dal soggetto e li trasmette a uno specchio concavo forato al centro, posto sul fondo dell’obiettivo; questo specchio primario riflette la luce verso la parte anteriore dello schema ottico, dove si trova uno specchio secondario di forma convessa che a sua volta invia i fasci di luce al sensore o alla pellicola, attraverso l’apertura presente nello specchio primario.
Dal momento che sul piano focale giunge perlopiù luce riflessa, che per sua natura è esente da dispersione, i catadiottrici producono immagini sostanzialmente prive di aberrazioni cromatiche. D’altro canto, però, lo schema ottico di questi obiettivi introduce altre limitazioni rispetto agli schemi rifrattivi, come il contrasto ridotto dall’ostruzione centrale, più alti livelli di diffrazione e un campo di fuoco meno planare. Di conseguenza la nitidezza degli obiettivi catadiottrici è spesso inferiore a quella dei rifrattivi.
Un grosso limite dei catadiottrici è la ridotta luminosità, che di norma varia tra f/5.6 e f/11 e che a causa della bassa trasmissione si traduce spesso in un valore T tra 8 e 16. Va anche considerato che gli obiettivi a specchio non dispongono di diaframma e che quindi la loro luminosità non è modificabile.
Un altro fattore da tenere in considerazione è che i catadiottrici sono piuttosto delicati. Gli specchi si opacizzano e si disallineano con più facilità delle lenti e sono più soggetti a espansioni e contrazioni di massa in seguito a variazioni termiche. A tutto questo va aggiunto il fatto che gli specchi riflettono in maniera evidente sulle immagini anche quei piccoli depositi di polvere e quelle macchie leggere che su una lente risulterebbero ininfluenti.
La caratteristica distintiva delle immagini realizzate con una lente a specchio è il donut bokeh, ossia la forma “a ciambella” delle luci speculari fuori fuoco, dovuto alla forma dello specchio primario attraverso il quale la luce raggiunge il piano focale. Per approfondire questo aspetto: Bokeh: l’estetica del fuori fuoco