Lo schema in questione è interessante perché in questa configurazione non diede vita ad alcun obiettivo aerofotogrammetrico, tuttavia nel 1954 Carl Zeiss ipotizzò di resuscitare il Topogon 25mm per Contax già prodotto in piccolissima serie nell’Anteguerra, e questo nuovo prototipo Topogon 25mm 1:4 tipo 1 41 99 V10 – Zus1 finito di disegnare il 19 Luglio 1954 utilizza proprio tale schema aggiornato; purtroppo le minuscole dimensioni dei menischi interni molto sottili ed incurvati e del piccolissimo doppietto cementato centrale comportavano costi di produzione molto elevati, e le eccezionali prestazioni a tutta apertura del Carl Zeiss Biogon 21mm 1:4,5 appena presentato suggerirono di soprassedere e rinunciare alla produzione di serie di questo specialissimo Topogon.
Il quarto modello è relativo ad un Topogon per riproduzione da 182mm 1:6,3 e 90° di copertura angolare nominale; questo modello utilizza vetri speculari nel nocciolo Topogon di partenza ma i grossi sbozzi esterni prevedono invece materiali differenziati , mentre i vetri del piccolo doppietto cementato interno compongono un tipico doppietto ipercromatico, nel quale l’indice di rifrazione dei vetri usati (Dense Crown SK16 e Flint F2) è praticamente identico (1,6204 e 1,6200) mentre la dispersione cromatica (numero di Abbe) risulta decisamente differenziata e più contenuta nel secondo vetro (60,3) rispetto al primo (36,3), e questo consente di intervenire selettivamente sulla correzione dell’aberrazione cromatica mentre dal punto di vista di altre aberrazioni le 2 lenti in pratica si comportano come un elemento singolo a rifrazione costante e non introducono variazioni.
Infine, il quinto modello descrive un grandangolare da 90° con apertura 1:5,6 che costituisce l’archetipo di uno schema completamente nuovo per Carl Zeiss, implementando il tipo Topogon modificato del terzo modello con 2 grandi elementi esterni, ciascuno composto da un doppietto cementato di lenti con l’esterna divergente e l’interna convergente; questo schema, semplificato eliminando una lente dal doppietto posteriore, verrà poi utilizzato nel Pleogon A 153mm 1:5,6 per lastre aerofotogrammetriche da 23x23cm.
Tornando al secondo e terzo esemplare con dati grezzi di progetto presenti nel brevetto, possiamo osservare come dal loro schema sia stato appunto derivato il Topar 210mm 1:4 e il Toparon A 210mm 1:5,6 (in questo caso aggiungendo una lastra posteriore in vetro piano-parallelo); si tratta quindi di un documento chiave che definisce l’architettura dell’obiettivo aerofotogrammetrico Zeiss da 65° e contiene anche i presupposti per il successivo step, il calcolo della versione da 90° che Bertele in Svizzera aveva già brevettato per Wild nel 1950 ed era stata prodotta dall’azienda dal 1952, confermando il ritardo di Zeiss dovuto allo stop forzato iniziale che non si estendeva al territorio elvetico.
Per quanto riguarda l’evoluzione del Topogon con doppietti cementati all’esterno, essa in realtà venne utilizzata solamente nella prima generazione Topar e comunque è correlata ad un brevetto specifico dedicato appositamente a tale configurazione.
Infatti lo stesso giorno in cui venne depositato il Germania il brevetto precedente, 17 Agosto 1952, fu consegnato anche un secondo documento, curiosamente firmato solo da Freidrich Koch, che descriveva unicamente questa variante.
Questo secondo documento è relativo ad una versione di Topogon con apertura 1:4 ed angolo ridotto a 60° le cui lenti esterne sono configurate come elementi sdoppiati e cementati; anche in questo caso è presente il vetro Lanthanum Crown LAK9 già visto nel terzo modello del brevetto precedente.
Come abbiamo apprezzato nell’elenco nominale inserito in precedenza, dai primi anni ’50 a fine anni ’80 l’azienda Carl Zeiss di Oberkochen sviluppò svariati obiettivi fotogrammetrici e topografici, la cui sistematica e descrizione in dettaglio risultano difficoltose anche perché molti modelli sono stati caratterizzati da diverse varianti, come i Topar 305mm 1:5,6 tipo A, A1 e A3 o i Pleogon 153mm 1:5,6 tipo A, A1 e A2 le cui differenze risultano nebulose ai non addetti ai lavori; in linea di principio Carl Zeiss continuò a “strambare” su Wild Heerbrugg, seguendo passo passo l’evoluzione dei suoi modelli pur restando alla distanza temporale imposta dal divieto iniziale, e a sua volta creò 3 generazioni di ottiche aerofotogammetriche da circa 60°, circa 90° e circa 120° (regalando in ciascun caso qualche grado rispetto a Wild per “compensare” in qualche modo il ritardo della proposta), aggiungendo poi anche un teleobiettivo da 30°, obiettivi a risoluzione estrema di focale più corta e maggiore apertura per formati più piccoli e anche modelli per la fotogrammetria terrestre.
Questa immagine d’insieme da una rara brochure prodotta dopo il 1967 mostra la sagoma e la sezione ottica di alcuni obiettivi aerofotogrammetrici Carl Zeiss prodotti nei 15 anni precedenti; notate come tutti e 4 i modelli grandangolari/supergrandangolari siano basati sul Topogon evoluto con piccolo doppietto aggiuntivo centrale corrispondente al terzo esemplare del brevetto depositato nel 1952, a conferma di quanto tale documento sia stato fondamentale per il prosieguo di Zeiss nel settore e anche quanto sia stato importante che Robert Richter abbia deciso di accettare la nuova sfida, lasciando Jena per rifondare la nuova Zeiss.
Vediamo ora qualche dettaglio ravvicinato, compatibilmente con la qualità della stampa originale.
Il Topar A 305mm 1:5,6 è un obiettivo per lastre 23x23cm che copre un angolo di campo moderatamente grandangolare, 56°, è stato introdotto nel 1964 e prevede anche le varianti A1 e A3, quest’ultima introdotta solamente nel 1989; il Topar A da 305mm prevede uno schema base analogo al terzo modello presente nel brevetto del 1952, compreso il sottilissimo doppietto cementato centrale, tuttavia gli elementi falciformi esterni sono molto più spessi e con raggio dei curvatura interno molto meno accentuato, sebbene rimangano composti da una lente singola, mentre nella parte posteriore compare anche la lastra piano-parallela di grande spessore; prevedendo una focale esattamente doppia (12” contro 6”) è il naturale complemento per il grandangolare Pleogon da 153mm.
Il modello Toparon A 210mm, prodotto nelle versioni con apertura 1:4 e 1:5,6, copriva a sua volta una lastra aerofotogrammetrica da 23x23cm ma offriva un maggiore afflato grandangolare, 75°, che lo collocava a metà strada fra il Topar e il Pleogon; in questo caso lo schema Topogon evoluto visto nel terzo esemplare del citato brevetto è replicato con maggiore conformità, mantenendo lenti esterne più incurvate e replicando nuovamente la lastra posteriore di grande spessore; nella serie Toparon fu compresa anche un’opzione da 305mm 1:5,6 che copriva 71° su un formato superiore, 23x37cm; naturalmente tutti i modelli aerofotogrammetrici descritti finora e quelli che seguiranno garantiscono una correzione della distorsione conforme alle strettissime esigenze del settore e tipicamente con scostamento pari o inferiore a 10 micron sull’intero lato del fotogramma (di solito 18cm).
Per quanto concerne l’applicazione delle grandi lastre piano-parallele di notevole spessore all’esterno del modulo tipo Topogon, come abbiamo visto si tratta di un’idea originale di Richter che aveva brevettato a favore di Carl Zeiss Jena ancora nel 1933 e che nel 1952 ha provveduto a brevettare nuovamente, questa volta per Carl Zeiss Oberkochen, azienda che quindi era autorizzata a produrre obiettivi del genere; accostando la sezione dai brevetti del 1933 e 1952 si può osservare facilmente l’assoluta corrispondenza dei disegni.
Dopo una gamma di obiettivi con copertura “base” e corrispondente alla serie Wild Aviotar, alla Zeiss svilupparono una versione da 90° per contrastare il famoso Wild Aviogon calcolato da Bertele e che già veniva universalmente acclamato.
La risposta di Zeiss arrivò sotto le spoglie del Pleogon 153mm (6”) 1:5,6, obiettivo per lastre 23x23cm lanciato nel 1955 e che copriva un angolo effettivo da 93°, quindi leggermente superiore rispetto ai 90° dell’Aviogon (anche se l’utilizzo su lastre di identico formato non consentiva in pratica di sfruttarlo); il Pleogon garantiva un’eccellente correzione riguardo a distorsione e aberrazione cromatica, fornendo prestazioni molto soddisfacenti e configurandosi come un valido candidato alla leadership nello specifico settore.
Lo schema ottico del Pleogon utilizza un modulo centrale simile a quello del Topar A 305mm 1:5,6, con lenti esterne di grande spessore e piccolo doppietto interno accanto al diaframma, al quale sono state aggiunti 2 grandi elementi divergenti e molto spaziati rispetto a tale modulo; questa configurazione incrementava drasticamente le dimensioni del sistema, portando tuttavia la copertura a oltre 90° mantenendo un’eccellente correzione.
Anche questo tipo di schema venne calcolato da Robert Richter e Friedrich Koch e la richiesta per il brevetto prioritario tedesco venne formalizzata il 25 Febbraio 1955; il documento prevede 2 versioni dello stesso schema, differenziate per pochi dettagli, e attualmente non è possibile dedurre da quale di esse sia stato ricavato il Pleogon di serie.
Schema e dati relativi al primo “embodiment” mostrano appunto un modulo centrale Topogon adattato ad angoli di campo più ridotti, inspessendo gli elementi esterni (vedi anche il sovietico Orion-15 28mm 1:6), poi rifinito col piccolo doppietto cementato centrale; a questo gruppo i progettisti hanno poi applicato le grandi lenti divergenti esterne, sul modello del Russar di Roosinov e dell’Aviogon di Bertele.
Per quanto concerne i vetri ottici, in questo caso i progettisti non hanno utilizzato materiali agli ossidi delle Terre Rare o a bassa dispersione, dimostrando che si poteva ottenere un’elevata correzione senza ricorrere a costosi materiali esoterici, e va annotata la persistenza dei vetri F2 ed SK16 nel doppietto ipercromatico centrale, così come già visto in precedenza.
Il secondo esemplare prevede leggere differenze geometriche e l’adozione di alcuni vetri diversi rispetto al precedente, tuttavia l’impostazione generale rimane molto simile.
Il diagramma con lo stato di correzione dei 2 esemplari mostra differenze contenute, con una leggera prevalenza ai bordi per il primo; come nota a margine, è interessante come Richter e Koch abbiano mantenuto nell’obiettivo un’impronta progettuale personale, portando avanti il concetto Topogon, quando contemporaneamente l’azienda stava portando in produzione il Biogon 21mm 1:4,5 di Bertele strettamente derivato dal fotogrammetrico Wild Aviogon e avrebbero quindi potuto sfruttare il know-how tecnologico così largamente condiviso del nuovo e performantissimo obiettivo.
La generazione Pleogon da 90° fu scandita da vari esemplari e varianti; con lo schema visto sopra abbiamo il Pleogon 153mm 1:5,6 e anche il Pleogon 115mm 1:5,6 per un formato leggermente ridotto, mentre con la variante anticipata nel brevetto dell’Agosto 1952 troveremo i modelli da 153mm 1:5,6 Pleogon A, A1, A2 ed R e quelli da 153mm 1:4 tipo Pleogon A, A1, A2 e A3.
Lo schema del Pleogon A costituisce un ibrido fra il modello da 90° 1:5,6 che corrisponde al 5° esemplare nel brevetto generale del 1952 (con 2 elementi esterni sdoppiati e cementati) e il Pleogon normale (con 2 elementi esterni singoli); infatti la versione A prevede la stessa focale da 153mm (6”) su formato 23x23cm e la stessa copertura angolare da 90°(dichiarati 93°) del Pleogon convenzionale ma il grande elemento frontale singolo di quest’ultimo risulta trasformato in un doppietto, come visto in precedenza.
Il corrispondente brevetto tedesco è nuovamente firmato da Robert Richter e Friedrich Koch e venne depositato 4 Maggio 1956, a conferma del frenetico lavoro in atto sullo schema da 90° (il brevetto precedente era stato presentato solamente 13 mesi prima); noterete come sul documento, ratificato solamente il 19 Gennaio 1961, accanto ai nomi dei progettisti è riportata una croce ad indicare che nel frattempo entrambi erano scomparsi, privando Carl Zeiss dei suoi massimi esperti nelle ottiche fotogrammetriche e creando una sede vacante che sarà occupata solamente anni dopo dall’accoppiata Wolfgang Roos e Rudi Winzer.
Lo schema del Pleogon A, come visto articolato su ben 4 varianti con apertura 1:5,6 e altre 4 con apertura 1:4, è simile a quello del Pleogon convenzionale ma si nota chiaramente il passaggio ad un elemento frontale costituito da 2 lenti separate da una sottilissima spaziatura ad aria (nello schema simile sul brevetto dell’Agosto 1952 tali lenti erano cementate assieme); anche in questo caso il piccolo elemento cementato all’altezza del diaframma, al centro, è costituito da lenti in vetro F2 ed SK16 e costituisce lo stesso tipo di doppietto ipercromatico delle versioni già viste, una sorta di “firma” nelle ottiche aerofotogrammetriche Carl Zeiss.
Anche in questo caso non vengono utilizzati vetri agli ossidi delle Terre Rare, nonostante il costo molto elevato dell’obiettivo ne avrebbe consentito sicuramente l’adozione.
Obiettivi di tal genere erano impiegati in fotocamere aerofotogrammetriche Zeiss analoghe a quella in foto, immortalata nel museo interno ad Oberkochen; in questo caso si tratta del tipo RMK TOP 15 destinato alle classiche lastre da 23x23cm e l’obiettivo in dotazione, trattandosi di un apparecchio abbastanza tardo e prodotto nel1989, è a sua volta una delle ultime versioni prodotte, ovvero il Pleogon A3 153mm 1:4, ultima evoluzione del tipo più luminoso; l’altra ottica disponibile, sfruttando il relativo modulo RMK TOP 30, era il Topar A3 305mm 1:5,6.
Per comprendere le dimensioni di quest’obiettivo dobbiamo considerare che il case esterno misura 60x60cm (l’intera fotocamera accessoriata pesa 176,3kg, e ancora al netto della pellicola), pertanto si può ipotizzare un diametro da circa 22-23cm per la lente posteriore che stiamo osservando.
Questo schema originale Zeiss ci mostra la completa modularità di tali apparecchi, nei quali l’elemento principale è quello che include l’obiettivo e i suoi sistemi di controllo (come detto, denominato RMK TOP 15 quando include il Pleogon A3 153mm 1:5,6 e RMK TOP 30 se contiene il Topar A3 305mm 1:5,6); l’apparecchio è poi completato da magazzini per il film, sistemi di sovrimpressione dati e controlli a distanza per lo scatto; apparecchi di generazione evoluta come la RMK TOP 15 – TOP 30 non prevedevano soltanto un sistema giroscopico di livellamento automatico continuo ma anche un dispositivo di stabilizzazione che compensava il movimento del velivolo spostando il film durante la posa con movimento possibile da 0 a 64mm al secondo.
Nella parte centrale dell’obiettivo, dove normalmente ha sede il diaframma, in obiettivi aerofotogrammetrici come il Pleogon A3 e il Topar A3 appena citati troviamo una completa batteria di dispositivi, ovvero l’iride con controllo motorizzato e regolazione continua fino ad 1:22, uno speciale otturatore costituito da 4 dischi rotanti con errore massimo del 2% e tempi di posa da 1/50” a 1/500” e una torretta girevole con 4 filtri, a loro volta selezionabili a distanza dall’operatore: KL neutro (completamente trasparente), A2 Haze (che taglia la banda nelle frequenze corte della luce fino a 420nm, escludendo gli ultravioletti), B yellow (filtro giallo che taglia la banda fino a 490nm) e D orange (filtro arancio che taglia la banda fino a 535nm).
Questi filtri agiscono progressivamente in modo più marcato a contrastare la foschia atmosferica e le versioni giallo e arancio, con film bianconero, servono anche per differenziare i toni di grigio della vegetazione da quelli delle strutture edilizie, spesso con mattoni a vista o in toni caldi che risulteranno più chiari mentre il verde delle piante viene riprodotto in grigio più scuro, migliorando la leggibilità complessiva.
Oltre a questi filtri incorporati era possibile applicarne altri esternamente al sistema ottico: venivano infatti forniti su richiesta anche filtri colorati di altro tipo o realizzati su ordinazione speciale, mentre per il Pleogon A3, un grandangolare simmetrico che produceva una certa caduta di luminosità residua ai bordi, tali filtri colorati prevedevano un’intensità digradante da centro a bordi ed erano anche disponibili 2 esclusivi filtri digradanti grigio neutro per compensare la vignettatura ai bordi senza interferire con l’equilibrio cromatico: il tipo KL 36 ND, che oscurava le zone centrali lasciando passare solo il 36% della luce mentre i bordi estremi erano trasparenti, e il tipo KL 60 ND con analoghe caratteristiche tranne il passaggio in asse del 60% della luce teoricamente disponibile senza filtro, probabilmente concepiti per compensare la vignettatura a tutta apertura 1:4 (KL 60 ND) e al diaframma ottimale di lavoro 1:5,6 (KL 36 ND).
Tornando agli obiettivi aerofotogrammetrici, il fatto che tipicamente sfruttino un formato da 32.400 mm2 di superficie utile mentre il comune 24×36 che utilizziamo ogni giorno ne copre solo 864 può far supporre che risoluzione e contrasto siano inferiori a quelli garantiti dalle ottiche per il 35mm, così come avviene per gli obiettivi di grande formato, la cui risolvenza e trasferimento di contrasto sono decisamente interiori e il vantaggio complessivo deriva dal favorevole rapporto di formato, invece queste ottiche sono state concepite per offrire la massima definizione del dettaglio teoricamente possibile, quindi lavorando al limite di diffrazione e offrono prestazioni incredibili, se consideriamo il formato di destinazione.
Questo diagramma MTF originale Zeiss mostra la progressione del trasferimento di contrasto medio (quindi già misurato in varie zone del campo da centro a bordi e con orientamento sagittale o tangenziale) all’aumentare delle coppie di linee al millimetro che definiscono la relativa frequenza spaziale, in uno schema che misura da 0 fino ad 80 coppie di l/mm; come si può osservare, chiudendo 1 f/stop (1:5,6 nel Pleogon A3 e 1:8 nel Topar A3) i valori medi sono eccezionalmente elevati: 70% di MTF medio a 40 coppie di linee al millimetro, quasi 60% a 60 coppie e quasi 30% a 80 coppie, misure che fanno impallidire anche ottimi obiettivi concepiti per il piccolo cerchio immagine del 24×36.
A conferma, in questo schema ho abbinato gli MTF appena visti ad uno schema prodotto allo stesso modo oltre 40 anni fa da Editrice Progresso misurando le prestazioni di un Rodenstock Rodagon 50mm 1:2,8, eccezionale obiettivo da ingrandimento di alta gamma con risoluzione critica e contrasto elevato; questi diagrammi MTF medi sono risultati i migliori mai misurati dall’editore in decenni di test analoghi, e li ho aggiustati graficamente per corrispondere a quelli dei Pleogon A3 e Topar A3.
Osservando la curva MTF media del Rodagon 50mm 1:2,8 chiuso ad 1:8, la migliore disponibile e confrontandola con le curve ottenute sempre ad 1:8 dagli obiettivi aerofotogrammetrici Zeiss, osserviamo a 40 coppie di l/mm un trasferimento di contrasto medio nel Rodenstock Rodagon pari a circa 64%, mentre nei Pleogon A3 e Topar A3 siamo circa al 70% (freccia verde), e passando a 60 coppie di l/mm nel Rodagon scendiamo a 48% e negli Zeiss a quasi 60% (freccia arancio), con trend analogo anche a 80 coppie di l/mm; pertanto queste ottiche metriche Zeiss, nonostante siano destinate ad un negativo enorme, offrono prestazioni estremamente elevate, specialmente alle più alte frequenze spaziali corrispondenti alla definizione dei dettagli più piccoli; a questo va anche aggiunta una distorsione praticamente inesistente, perché questi modelli A3 evoluti prevedevano uno scostamento massimo di 3 micron sul lato da 18cm, cioè 3 millesimi di millimetro di arco su 180mm di lunghezza, un netto progresso rispetto allo standard anni ’50 da 10 micron.
Tornando alla sequenza cronologica di sviluppo delle varie tipologie di obiettivi, Carl Zeiss non fece in tempo a replicare col Pleogon al corrispondente modello Aviogon di Wild Heerbrugg che l’azienda elvetica rilanciò nuovamente, visto che grazie ad un ulteriore sforzo di Ludwig Bertele fu in grado di commercializzare il Super-Aviogon da ben 120° di campo già nel 1956; questo guanto di sfida non venne immediatamente raccolto da Zeiss per la sfortunata coincidenza che aveva portato alla dipartita di Richter e Koch, i principali artefici di queste ottiche, e passatono oltre 10 anni prima che l’azienda di Oberkochen potesse replicare nella stessa categoria.
Continua lunedì prossimo con la terza ed ultima parte.
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