Le ottiche Canon da 14mm 1:2,8

Un cordiale saluto a tutti i followers di NOCSENSEI; simultanemente all’enorme successo e alla relativa diffusione degli apparecchi fotografici reflex 35mm il brand Canon ha messo in campo una notevole accelerazione tecnologica, sviluppando e applicando nella produzione nuovi materiali, metodologie e procedure (spesso all’avanguardia di anni rispetto alla concorrenza) che hanno dato vita ad obiettivi molto importanti e storici dal punto di vista tecnico e commerciale.

Uno dei fiori all’occhiello dell’azienda fu l’introduzione nella grande serie di elementi asferici, cioè con curvatura non riconducibile ad un singolo raggio e quindi costante su tutta la superficie ma invece assimilabile ad una parabola, con un profilo il cui andamento risulta variabile passando dall’asse ai bordi; questi elementi consentono nuove ed inedite possibilità di correzione di molte aberrazioni e la loro utilità è nota da oltre un secolo, tuttavia la precisione richiesta nella relativa lavorazione della superficie, teoricamente nell’ordine del decimillesimo di millimetro, ha sempre scoraggiato le aziende dall’utilizzarli nei comuni obiettivi fotografici perché le altissime percentuali di pezzi scartati e la complessità della lavorazione comportavano costi inaccettabili (infatti Leitz li applicò al Noctilux-M 50mm 1:1,2 già nel 1966 ma con una tiratura molto limitata e listino elevatissimo); Canon fu invece pioniera nello sviluppo di processi che davano vita a lenti asferiche a prezzi compatibili col mercato, e sebbene gli obiettivi Canon asferici dell’epoca più famosi e chiacchierati siano i superluminosi (come i celebri 24mm 1:1,4, 55mm 1:1,2 o 85mm 1:1,2) questa tecnologia diede vita anche ad un supergrandangolare che all’epoca del lancio non aveva eguali nel rapporto fra angolo di campo, apertura massima, prestazioni e compattezza.

 

 

Quest’obiettivo è il Canon FD new 14mm 1:2,8 L del Luglio 1982, un superwide rettilineare da ben 114° di campo con luminosità mai vista prima e dimensioni molto ridotte, un mix di qualità che hanno suggerito al fabbricante di inserire tale modello fra le pietre miliari della sua storia; quest’obiettivo è stato poi evoluto in montatura EF per Canon EOS e il segreto di queste realizzazioni consiste proprio nell’impiego di una lente con superficie parabolica di grande diametro e profilo con un grado di sfericità mai visto prima in una realizzazione di quel tipo.

 

 

Quest’obiettivo e i suoi discendenti vennero naturalmente inseriti nella categoria Canon serie L, una denominazione introdotta la prima volta nel 1979 per definire un gruppo di ottiche al top di gamma con qualità ottica e meccanica superiore alla media, grande apertura relativa e largo impiego di materiali e tecnologie avanzate; questa strategia di marketing si rivelò vincente, trasformando questi modelli “speciali” in un must-have per professionisti e amatori.

La clade dei 14mm 1:2,8 si può riassumere come segue:

  • Canon FD new 14mm 1:2,8 L – 07/1982
  • Canon EF 14mm 1:2,8 L (I) – 12/1991
  • Canon EF 14mm 1:2,8 L (II) – 09/2007
  • Canon CN-E 14mm T 3,1 L F – 2011

Si tratta quindi di 4 versioni, una delle quali in housing cinematografico, tuttavia – come vedremo – gli schemi ottici utilizzati in realtà furono solamente 2.

Il primo 14mm 1:2,8 asferico di Canon arrivò quindi nel Luglio 1982 in versione FD new, tuttavia lunghe e certosine ricerche sui brevetti della casa mi hanno rivelato che la parabola di avvicinamento a questa realizzazione è in realtà complessa, con inizio retrodatato di almeno 5 anni e chiamando in causa diversi progettisti; vediamo quindi di ricostruire per la prima volta l’intricato sviluppo di modelli e prototipi che anticiparono l’esordio in produzione.

 

 

Il primo progettista Canon a cimentarsi su un 14mm 1:2,8 asferico fu Kikuo Momiyama, famoso per aver disegnato anche quel 24mm 1:1,4 Asferico che ebbe grande successo di pubblico e critica; Momiyama il primo Agosto 1973 consegnò la richiesta di brevetto prioritario giapponese per 3 supergrandangolari retrofocus con il grande elemento anteriore a profilo asferico: 2 di essi erano dei 14mm 1:2,8 e il terzo addirittura un 13mm 1:4, anticipando in questo anche il mostruoso e costosissimo Nikkor 13mm 1:5,6 del Dicembre 1975; a quei tempi il Canon FD 55mm 1:1,2 asferico era in commercio già da 2 anni e l’anno precedente, 1972, lo stesso Momiyama-San aveva completato il disegno del 24mm 1:1,4 asferico, quindi l’azienda in quel momento stava spingendo moltissimo per sviluppare questa tecnologia estremamente promettente.

Per comodità di comprensione il documento qui pubblicato è il corrispondente brevetto statunitense, richiesto l’anno successivo.

 

 

Come si può osservare i 3 schemi ottici descritti nel brevetto sono notevolmente compatti per la focale e l’apertura massima e anche la distorsione prevista, contenuta nell’ambito del 2% in tutti i modelli, risulta eccezionalmente ridotta, dimostrando l’efficacia dell’elemento asferico.

A parte i modelli da 14mm 1:2,8, il progetto più interessante del brevetto è rappresentato dal 13mm 1:4 da 118° che sarebbe stato molto competitivo come dimensioni e apertura rispetto al citato Nikkor 13mm 1:5,6 che peraltro costava come una berlina di marca e col tappo pesava circa 1,5kg.

 

 

Il primo “embodiment” del brevetto è definito da questi parametri grezzi di progetto (raggi di curvatura, spessori sull’asse, distanze, rifrazione e dispersione dei vetri); il modello corrisponde ad un 14,3mm 1:2,8 e l’asterisco accanto al raggio di curvatura dell’elemento frontale identifica un profilo asferico, i cui parametri matematici sono indicati sotto la tabella; lo spazio retrofocale è pari a 36,497mm, sufficiente di stretta misura per garantire il movimento dello specchio reflex.

E’ interessante osservare la scelta di vetri nell’ultimo doppietto, costituito dalla terzultima e penultima lente, nel quale troviamo un Dense Flint ad altissima rifrazione (addirittura 1,922) e alta dispersione accoppiato ad un vetro Fluor Crown FK5 a bassa rifrazione e bassa dispersione (numero di Abbe: 70,1); questi elementi compongono un potentissimo doppietto acromatico per controllare l’aberrazione cromatica e costituiscono un po’ la “firma” di Akira Tajima, padre dei primi grandangolari retrofocus Canon FD, che lo utilizzò inizialmente nel suo FD 17mm 1:4; Tajima-San è stato il “senior” che ha istruito altri progettisti Canon più giovani di lui come Keiji Ikeda e, appunto, Kikuo Momiyama, ed evidentemente quest’ultimo ha voluto omaggiare in tal modo il proprio maestro.

 

 

Il secondo esemplare da 14,3mm 1:2,8 prevede nuovamente un profilo asferico nella superficie anteriore della prima lente, i cui parametri matematici sono nuovamente riportati sotto la tabella; in questo caso lo spazio retrofocale è di 36,5mm e nel doppietto posteriore il costoso Dense Flint con rifrazione superiore ad 1,9 risulta sostituito da un vetro della stessa categoria con caratteristiche meno estreme.

 

 

Infine, il terzo “embodiment” è relativo al 13mm 1:4 e sebbene formalmente estraneo alla genealogia dei 14mm 1:2,8 è estremamente interessante perché definiva nel lontano 1973 un grandangolare da 13,0mm di focale effettiva per addirittura 119° di campo dichiarati, il tutto con un’apertura massima eccezionale per la tipologia; anche in quest’ultimo modello la superficie asferica è frontale, con relativi parametri di calcolo riportati nel documento, e per finalizzare la focale ancora più estrema Momiyama-San accettò di utilizzare in 2 elementi uno dei vetri ottici più costosi della storia, il Lanthanum Dense Flint Ohara LASF08, con un incrocio fra altissima rifrazione (1,883) e bassa dispersione, relativamente al parametro precedente (numero di Abbe: 41,0) che rasentano i limiti del possibile con i composti chimici terrestri.

 

 

Un estratto dal testo del documento conferma progetti che utilizzano superfici asferiche e giustifica anche tecnicamente la scelta di Momiyama-San di applicare tale profilo al raggio anteriore della prima lente

Questi primi esemplari del 1973 risultavano notevolmente compatti, tuttavia la scelta di applicare la lavorazione asferica a controllo numerico sull’ampia superficie della grande lente frontale comportava probabilmente costi troppo elevati e incompatibili con listino “medio” dell’azienda, pertanto nessuno di essi venne prodotto in serie.

 

 

Un ulteriore 14mm 1:2,8 asferico venne discusso anche in un brevetto giapponese richiesto per Canon da Akira Tajima l’11 Febbraio 1975; in quegli anni il celebre progettista cercava di evolvere il suo famoso FD 17mm 1:4, un grandangolare spinto ma calcolato nel 1970 e privo di elementi asferici, progettando versioni evolute e dotate di tale miglioria; anche questo brevetto verteva principalmente sulla focale 17mm ma Tajima-San approfittò anche per aggiungere un “embodiment” più spinto, da 14mm 1:2,8, e naturalmente equipaggiato con superficie asferica.

 

 

Questo esemplare del 1975 è sempre compatto ma risulta ancora più complesso e costoso delle versioni di Momiyama del 1973, dal momento che le superfici asferiche molate sul vetro sono addirittura 2 (in pratica le facce esterne esposte ad aria dello schema) e oltre al citato doppietto con vetro a rifrazione 1,922 troviamo anche varie lenti che utilizzano il costoso Lanthanum Dense Flint Ohara LASF016; si tratta quindi di un pregevole esercizio di stile caratterizzato da una distorsione eccezionalmente ridotta per la focale, tuttavia suppongo che anche in questo caso il costo complessivo dell’obiettivo sarebbe stato troppo elevato per la produzione di serie.

Fino a questo punto si palesa dunque l’intenzione dell’azienda di allargare l’offerta di focali fino a 14mm, tuttavia i modelli proposti dai progettisti erano troppo costosi per arrivare sui banchi di vendita.

 

 

Passò altro tempo e si arrivò al 21 Aprile 1978, quando Keiji Ikeda presentò un ulteriore brevetto prioritario giapponese per un supergrandangolare retrofocus da 14mm 1:2,8 destinato alle reflex Canon, e il terzo tentativo fu quello buono: il modello proposto dal documento venne avvallato e finalmente prodotto in serie, 4 anni dopo, come Canon FD new 14mm 1:2,8 L; il lungo interregno probabilmente servì per mettere a punto una tecnologia legata alla sua lente asferica: infatti, analizzando il documento giapponese (apparentemente l’unico esistente) mi sono accorto che il materiale previsto per questa lente asferica, la seconda, è anomalo: vediamo di cosa si tratta.

 

 

Queste tabelle riassumono i dati grezzi di progetto dello schema utilizzato per il Canon FD new 14mm 1:2,8; come si può osservare il raggio asferico è il terzo, corrispondente alla superficie anteriore della seconda lente, e i suoi parametri matematici sono visibili in alto a sinistra; l’elemento più inaspettato e sconcertante di questo documento riguarda comunque i valori rifrattivi e dispersivi del “vetro” previsto per la seconda lente, quella asferica: infatti l’indice di rifrazione molto ridotto, 1.492, solitamente corrisponde a vetri ai fluoruri e metafosfati con dispersione estremamente contenuta (numero di Abbe da 65 a 84) e caratteristiche ED-UD o quasi tali, mentre in questo materiale il numero di abbe pari a 54,2 identifica una dispersione molto più elevata e incompatibile con questa famiglia di vetri.

Ulteriori ricerche mi hanno condotto all’evidenza che questi parametri corrispondono a quelli di una varietà di polimetilmetacrilato, ovvero una plastica, in parole povere.

La lente asferica dell’FD new 14mm 1:2,8 L, famosa e molto chiacchierata per il suo diametro e il grado di deformazione molto elevato, sembra quindi serbare uno dei segreti industriali meglio celati della storia e rimasto nascosto per 45 anni: questo elemento apparentemente non era realizzato in vetro e col profilo asferico ottenuto grazie alla molatura della superficie a controllo numerico realizzata con estrema precisione (come sempre ritenuto da tutti), bensì stampando un elemento in metacrilato dentro una sagoma col necessario profilo asferico, una soluzione tecnica ben più economica che consentiva di far quadrare i conti e permetteva finalmente la produzione di serie; infatti il prezzo della versione FD-L e della successiva EF-L (I), con identica configurazione ottica, era rispettivamente di 297.800 e 298.000 Yen, una cifra importante ma non esagerata rispetto alle caratteristiche offerte o al prezzo di altri concorrenti di marca.

A quei tempi esisteva già il Carl Zeiss Distagon T* 35mm 1:1,4 per Contax-Yashica che sfruttava una superficie asferica in resina, tuttavia ottenuta iniettando un sottile strato su una lente sferica in vetro messa a contatto con una maschera asferica di riscontro, mentre nessun obiettivo fotografico convenzionale utilizzava un elemento interamente in metacrilato stampato, dettaglio tecnico peraltro tenuto segreto fino ad oggi (mentre Canon ha sempre sbandierato le lenti asferiche stampate ottenute per glass molding, rammollendo lo sbozzo di vetro a caldo e premendolo nella sagoma asferica).

 

 

Questa parte del brevetto evidenzia il profilo asferico della relativa lente, mostra in sezione lo schema ottico e anche i diagrammi con la previsione per le relative aberrazioni, osservando i quali si nota come la distorsione, sebbene non eccessiva per un retrofocus da ben 114°, risulti superiore rispetto ai prototipi visti in precedenza, e mentre l’aberrazione sferica segue un andamento favorevole gli schemi mostrano una deriva astigmatica nella parte più marginale del campo, col piano in orientamento tangenziale che si discosta bruscamente da quello sagittale.

Osservando la sezione dell’obiettivo si nota come in origine fosse contemplato l’uso di filtri interni, incorporati in una torretta girevole, che sono poi stati omessi nel modello di serie; (è un dettaglio che si poteva inerire anche dai dati grezzi di progetto, nei quali è presente una quindicesima lente piano-parallela in mezzo allo schema).

 

 

Ecco dunque l’aspetto finale del Canon FD new 14mm 1:2,8 L, un obiettivo ragionevolmente compatto per le caratteristiche e l’apertura massima offerte e caratterizzato dalla tipica strombatura anteriore per accogliere l’ampio elemento frontale; il paraluce incorporato a tulipano svolge la sua funzione primaria e serve anche per proteggere la lente stessa da impatti involontari, mentre il grande tappo anteriore a pressione è specifico, in alluminio rifinito in nero; a corredo era fornito anche un ampio bussolotto rigido per lo stoccaggio e il trasporto.

Il caratteristico filetto rosso “serie L” che definisce gli obiettivi Canon top di gamma venne applicato per la prima volta al Canon FD 300mm 1:4 L del 1979 (un modello che prevedeva ancora la montatura FD old con baionetta a collare di serraggio “breeck-lock”, unico di tale famiglia a ricevere quella grafica e la sigla “L”) e prese il posto delle denominazioni “Aspherical” o “Fluorite” che prima distinguevano questi pezzi pregiati; in tal senso, il primo impiego di filetti colorati perimetrali per individuare obiettivi speciali risale ai Canon FL-F 300mm 1:5,6 e 500mm 1:5,6 del 1969, i primi obiettivi con lenti in fluorite e caratterizzati da un sottile settore verde attorno al paraluce, grafica poi riproposta anche nel successivo FL-F 300mm 1 :2,8 S.S.C.; in questo caso il colore verde doveva richiamare i cristalli di fluorite, spesso verdi in natura, mentre il successivo filetto rosso “serie L” definiva genericamente l’appartenenza alla serie speciale.

 

 

La montatura FD new è elegante e moderna, con un’aggressiva livrea interamente nera e grafiche molto ordinate e leggibili in smalto bianco, senape e verde fluo; questa immagine mette in evidenza il paraluce a tulipano, una soluzione introdotta da Carl Zeiss una decina di anni prima sul prototipo Distagon 15mm 1:3,5 per Contarex, e l’efficace rivestimento antiriflesso Super Spectra Coating che garantiva un elevato contrasto; quando venne lanciato, l’FD new 14mm 1:2,8 L perdeva 4° di campo sul campione Nikkor 13mm 1:5,6 ma garantiva 2 f/stop di in più, migliore correzione grazie alla lente asferica e un prezzo pari ad una frazione di quello del rivale, realmente mostruoso.

 

 

Come anticipato, nella montatura dell’obiettivo non è presente la torretta incorporata per filtri contemplata dal calcolo ottico originale, una scelta volta a semplificare la costruzione e contenere il costo, tuttavia nella parte posteriore è previsto un telaio rettangolare nel quale introdurre spezzoni sagomati di sottili filtri in gelatina, il cui esatto profilo di taglio si poteva inferire osservando il disegno definito da alcune grafiche riportate.

Nel quasi corrispondente Nikon Nikkor 15mm 1:3,5 vennero utilizzati dei filtri posteriori circolari a baionetta col proprio telaio di supporto e realizzati in vetro, mentre nel caso di Canon gli spezzoni di filtri in gelatina, sicuramente meno comodi, più costosi e facili da rovinare, più che per sfruttare completamente lo spazio retrofocale con l’ultima lente vennero scelti perché il loro ridottissimo spessore non interferiva negativamente con le prestazioni ottiche dell’obiettivo (ricordiamo che nel calcolo originale di Keiji Ikeda il filtro era incorporato fra le lenti, non posteriore), problema assente nel Nikkor che invece era stato calcolato ab origine per lavorare con tali filtri posteriori di spessore noto.

 

 

La vista di profilo conferma l’aspetto pulito ed elegante, col caratteristico rivestimento gommato “a diamante” per la ghiera di messa a fuoco.

 

 

Nel 1984 venne realizzata una brochure specificamente dedicata alle ottiche FD L con schede relative ai vari modelli previsti; la pagina del 14mm 1:2,8 L sottolinea l’ampia apertura massima, l’angolo di campo da 114° e la famosa lente con profilo asferico molto spinto che aiuta a controllare la distorsione; fra i pregi evidenziati viene indicata anche l’aberrazione sferica a livelli minimi, la compattezza in funzione della luminosità offerta e il sistema flottante per mantenere una buona nitidezza a tutte le distanze.

 

 

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Le focali da 14mm fisse prodotte da Canon si fermano qui, dal momento che il trend progettuale è da tempo indirizzato su ottiche supergrandangolari di tipo zoom, e lo stesso Canon EF 11-24mm 1:4 L annunciato il 5 Febbraio 2015 è una prova eloquente di tale tendenza; al giorno d’oggi le focali fisse di questo tipo sono appannaggio di fabbricanti indipendenti emergenti, come nel caso di questo Venus Optics Laowa 14mm 1:4, e un’autentica orgia di cortissime focali rettilineari riversatasi sul mercato, fino a 9mm, ha un po’ stemperato la sensazione suscitata a suo tempo da un 14mm da 114°, oggi considerato ormai una focale “intermedia” nel settore, tuttavia nel momento in cui venne presentato il 14mm 1:2,8 FD L costituiva una vera punta di diamante dell’ottica mondiale e un grande vanto per il suo costruttore, un modello storico per varie caratteristiche e oggi ancora più interessante per il curioso retroscena progettuale della lente asferica, rimasto celato per 45 anni ed emerso in questa sede; il modello EF (II) è tuttora perfettamente attuale quanto a prestazioni ottiche, mentre l’originale FD L è ormai entrato nel mirino dei collezionisti e il suo prezzo di mercato è schizzato a valori molto elevati, riconoscendo implicitamente il ruolo di benchmark che ha saputo rivestire.

Un abbraccio a tutti; Marco chiude.

 

 

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