Un cordiale saluto a tutti i followers di Nocsensei; questo pezzo costituisce l’undicesimo articolo della serie VINTAGE METER che si prefigge di monitorare aberrazioni e prestazioni MTF di obiettivi vintage o di modernariato, creando una scheda parametrica in modelli anche rari, dei quali non esista una omologa documentazione ufficiale o che non sono stati testati da riviste o istituti; questa opzione estremamente interessante per appassionati e collezionisti si concretizza sfruttando un sofisticato software di calcolo ottico professionale, il Synopsys Code V, ed è possibile grazie all’amichevole collaborazione dell’amico Mark Jeffs, progettista ottico da oltre trent’anni con trascorsi prestigiosi, che ringrazio di cuore per aver accettato di supportarmi; specifico che i numerosi diagrammi presentati non sono ottenuti da misurazioni dirette su un esemplare (con tutte le variabili legate a problemi di allineamento dovuti ad urti e cadute o agli effetti sull’immagine di polvere, aloni o scollature fra le lenti dopo svariati anni di esercizio) ma sono calcolati, partendo dagli esatti parametri costruttivi del sistema di lenti, grazie all’avanzato software di progettazione ottica, in grado di effettuare simulazioni molto precise ed attendibili sul rendimento effettivo dell’obiettivo prodotto secondo quelle specifiche.
Questo pezzo costituisce in realtà il complemento di un articolo precedente in 2 puntate che descrive in termini generali, tecnici e sistematici il classico normale Carl Zeiss Planar 80mm 1:2,8 per Hasselblad: in tale contributo avevo sottolineato come, inizialmente, quest’obiettivo utilizzasse uno schema ottico a 6 lenti in 4 gruppi e struttura asimmetrica, poi passato rapidamente alla successiva e classica configurazione a 7 lenti in 5 gruppi mantenuta per decenni ed utilizzata da generazioni di fotografi; proprio la rapida scomparsa dalle scene della prima versione a 6 lenti la rende oggi un oggetto raro e misterioso, il cui rendimento è noto a ben pochi appassionati competenti e del quale non sono mai state pubblicate schede tecniche originali con diagrammi MTF e altri riscontri; in questa sede andremo quindi a ricostruire il comportamento del Planar 80mm 1:2,8 per Hasselblad primo tipo a 6 lenti (codice Zeiss 10 20 19), teoricamente sul mercato dal 1957 al 1962, cercando poi di relazionarlo a quello del successivo e noto Planar a 7 lenti (codice Zeiss 10 20 76), sebbene un confronto completo non sia stato possibile per problemi che poi andremo a svelare.
Come descritto nell’articolo precedente, la prima delle tre versioni analoghe di brevetto correlate a questo schema venne depositata il 14 Giugno 1952, quindi si tratta di uno dei primi modelli Planar sviluppati dall’ufficio tecnico di Oberkochen; questa struttura, disegnata dagli specialisti Guido Johannes Berger e Günther Lange, faceva parte di un documento che comprendeva anche Planar a 5 lenti con apertura 1:3,5 (poi sfruttato nella Rolleiflex TLR) e 1:2,8 (utilizzato nel 100mm per Linhof 6×9) ed era l’unico ad utilizzare 6 lenti e ad essere esplicitamente concepito per produrre una focale 80mm su negativo 6x6cm; notiamo nuovamente la sua struttura asimmetrica, col doppietto cementato anteriore in posizione avanzata.
Questa scheda mostra i parametri inseriti nel software professionale CodeV per ottenere la simulazione delle prestazioni; l’identificazione dei vetri ottici impiegati chiama naturalmente in causa le versioni disponibili all’epoca, molte delle quali oggi obsolete e/o definite da nuovi codici dopo la transizione a versioni più ecologiche che ottemperavano alle nuove normative sull’uso di elementi chimici potenzialmente dannosi.
Come di consueto la simulazione è stata effettuata ipotizzando l’utilizzo di luce la cui composizione spettrale, in tipologia e percentuali, corrisponde ad un consolidato standard di test Zeiss denominato “truncated Zeiss wavelength weightings” e che comprende anche un 7% di violetto con frequenza molto corta (404,7nm), al limite dell’ultravioletto.
La serie di parametri matematici e le caratteristiche rifrattive/dispersive dei vetri generano questo schema ottico, congruente con quello presente nel brevetto di partenza; notate come lo spazio retrofocale sia particolarmente abbondante: infatti proprio questa versione (destinata fin dall’origine ad una monoreflex) garantiva una distanza fra il vertice dell’ultima lente e il piano focale pari a 0,82 volte la focale stessa, mentre gli altri Planar contemplati dal brevetto, destinati a reflex biottica o fotocamere comunque prive di specchio dietro l’ottica da ripresa, tale valore si riduceva a 0,72 volte.
Paradossalmente lo spazio utile dietro questo Planar 80mm 1:2,8 a 6 lenti era persino eccessivo per le esigenze dello specchio montato sulla relativa Hasselblad 500C, e infatti il nuovo modello a 7 lenti prevedeva un percettibile arretramento di tali elementi rispetto al predecessore, dettaglio che sicuramente ha facilitato il calcolo, dal momento che si tratta di obiettivi con circa 52° di campo e quindi leggermente grandangolari, una caratteristica che impone un approccio già “retrofocus” alla progettazione per mantenere la funzionalità dello specchio reflex.
Passiamo ora alle varie aberrazioni, sempre considerando che si tratta di un calcolo di inizio anni ’50 che non si avvaleva dei sofisticati supporti informatici e vetri ottici poi disponibili in seguito.
Lo schema a sinistra mostra la giacitura, vista da centro a bordi, del piano immagine valutato con mire ad orientamento sagittale (parallele alla semidiagonale, linee continue) o tangenziale (mire perpendicolari alle precedenti, linee tratteggiate); l’eventuale differenza nella posizione della coppia di curve così generata indica la presenza di astigmatismo, mentre l’eventuale divergenza rispetto al riferimento verticale tradisce curvatura di campo.
Tale misurazione è replicata 6 volte con tutte le frequenze nomocromatiche dello spettro luminoso prese in considerazione e descritte in precedenza, da rosso a 656,3nm al violetto a 404,7nm.
La misurazione a varie frequenze monocromatiche della luce mostra curiosamente come il maggiore scostamento, di segno ed entità analoghi, riguardi 2 bande in posizione diametralmente opposta sullo spettro luminoso visibile, cioè proprio il rosso e il violetto, mentre le altre frequenze sono ben raggruppate; considerando invece curvatura di campo e astigmatismo, i progettisti hanno deciso di favorire la planarità del campo con orientamento di mira sagittale, subordinando quindi la giacitura con orientamento tangenziale (in pratica con linee di mira ruotate di 90° rispetto alle precedenti); le curve tangenziali (tratteggiate) allontanandosi dall’asse si separano leggermente dal piano di quelle sagittali, per poi trovare un punto di intersezione a 3/4 di campo dove le calotte con i 2 orientamenti si ritrovano sullo stesso piano, lasciando infine che quelle tangenziali sfuggano un po’ ai bordi estremi, palesando la massima distanza rispetto alla giacitura di quelle sagittali.
In pratica è un’intelligente scelta di compromesso per ottenere i migliori risultati pur con una progettazione che giocoforza non prevedeva ancora l’avanzamento tecnologico per risultati perfetti, garantendo che almeno con orientamento sagittale gli elementi fossero a fuoco e riprodotti nettamente su tutto il campo.
Passando invece alla distorsione (schema a destra), i progettisti meritano un plauso perché l’obiettivo risulta estremamente corretto e la massima deformazione arriva appena allo 0,5% a barilotto, valore eccellente e degno di un obiettivo macro.
Anche la sequenza delle ray aberrations in vista sagittale e tangenziale, dal centro (in basso) ai bordi (in alto) mostra una distribuzione molto favorevole e composta che identifica un obiettivo complessivamente ben corretto e di elevate prestazioni.
Passiamo ora alle simulazioni dei valori MTF; le curve che seguono definiscono il contrasto residuo dal centro (sinistra) ai bordi (destra) per dettagli sempre più piccoli che corrispondono a frequenze spaziali di 10 cicli/mm (curve blu), 20 cicli/mm (curve verdi) e 40 cicli/mm (curve rosse); ogni frequenza spaziale è definita da una curva continua (sagittale) e una tratteggiata (tangenziale) che indicano il contrasto residuo per mire con serie di linee posizionate rispettivamente in modo parallelo o perpendicolare alla semidiagonale di campo.
In questo caso occorre considerare che si tratta di un obiettivo nato per coprire una diagonale di campo da circa 80mm e il formato 6x6cm, mentre le ottiche prese solitamente in considerazione con questa serie di articoli sono destinate al formato 24x36mm ed illuminano un cerchio di copertura limitato a 43,2mm; progettando ottiche destinate a formati superiori risulta molto più difficile garantire gli stessi valori MTF visti su obiettivi destinati a coprire fotogrammi molto più piccoli, infatti calcolando le prime è normale considerare un circolo confusionale di riferimento meno restrittivo (ad esempio, da 1/30mm ad 1/20mm), e procedendo verso fotogrammi sempre più grandi le frequenze spaziali MTF divengono meno selettive, passando da 10,20 e 40 cicli/mm a 5,10 e 20 cicli/mm o addirittura 4, 8 e 16 cicli/mm (scelta condivisibile, visto che sono ottiche destinate ad ingrandimenti inferiori nei quali la scala dei dettagli importanti per la percezione di nitidezza risulta differente); in questo specifico caso le frequenze spaziali di riferimento sono sempre le solite, cioè 10, 20 e 40 cicli/mm, pertanto è logico aspettarsi valori assoluti inferiori (però ampiamente compensati dal minore ingrandimento statistico al quale un negativo 6x6cm era sottoposto rispetto al piccolo 24x36mm).
All’apertura 1:2,8 le curve presentano una buona uniformità fino ai bordi, indicando un comportamento omogeneo, tuttavia le curve per le basse frequenze spaziali da 10 e 20 cicli/mm prevedono valori relativamente ridotti, ad indicare un contrasto non molto elevato; l’avvicinamento a 3/4 di campo delle coppie di curve con orientamento sagittale e tangenziale e il successivo allontanamento verso i bordi ribadiscono l’andamento già visto nel diagramma precedente.
Chiudendo ad 1:4 abbiamo un primo step nel quale le zone centrali e mediale migliorano drasticamente, portando le basse frequenze spaziali da 10 e 20 cicli/mm su valori oggettivamente elevati per la categoria e definendo quindi un evidente incremento di macrocontrasto, mentre le zone più periferiche del campo sono su livelli ancora analoghi a quelli visti a tutta apertura; l’evidente differenza fra le coppie di curve nella zona mediana, con la lettura tangenziale palesemente più scarsa, sottolinea l’astigmatismo causato dalla differente giacitura dei piani in tale area del campo; come anticipato, il progetto di inizio anni ’50 prevedeva compromessi tecnici ineluttabili.
Passando ad 1:5,6 i valori migliorano soprattutto nelle zone mediane e periferiche del campo, dove il trasferimento di contrasto per il piano con orientamento sagittale (linee continue) aumenta in modo percettibile iniziando a interessare anche gli angoli estremi, tuttavia diviene sempre più evidente lo stacco delle curve tangenziali nelle zone intermedie, per evidente astigmatismo.
Chiudendo al valore ottimale 1:8, spesso compromesso migliore fra correzione delle aberrazioni e progressione della diffrazione, l’asse stalla già per azione di quest’ultima (comunque su valori molto buoni per un formato 6x6cm) mentre le zone periferiche in lettura sagittale finalizzano la rincorsa e definiscono una notevole uniformità su tutto il campo; purtroppo le zone intermedie in lettura tangenziale si trovano nuovamente su una giacitura differente per presenza di astigmatismo e migliorano solo marginalmente rispetto ad 1:5,6, mantenendo il caratteristico distacco dalla lettura sagittale con mire parallele alla semidiagonale.
Passando quindi all’apertura 1:11 i valori e il comportamento caratteristico rimangolo analoghi a quelli visti con 1:8, lamentando solo un leggerissimo flesso complessivo per azione della diffrazione; questi valori sono comunque molto buoni e uniformi per un normale 6x6cm progettato oltre 70 anni fa e l’unica obiezione, appunto, è legata alla presenza di un certo astigmatismo.
Per quanto riguarda la distribuzione luminosa sul campo, l’originale versione a 6 lenti e la successiva a 7 elementi sono accomunate da un comportamento non eccezionale in tal senso, specie a tutta apertura.
Infatti, con apertura 1:2,8, la trasmissione luminosa residua ai bordi estremi nel primo modello a 6 lenti è pari ad appena il 15% di quella offerta al centro, con una perdita addirittura prossima ai 3 f/stop.
Chiudendo ad 1:4 la trasmissione si uniforma già drasticamente nelle zone mediane ma rimane una vistosa caduta ai bordi, ancora vicina a 2 f/stop.
Passando ad 1:5,6 si assiste ad un lieve miglioramento ma agli angoli troviamo una perdita ancora superiore ad 1 f/stop.
Chiudendo ad 1:8 le zone centrali, mediane e periferiche non migliorano più perché probabilmente ormai si uniformano alla legge generale di Lambert, mentre i bordi estremi finalmente recuperano, arrivando ad una trasmissione prossima al 65%, accettabile ma comunque inferiore a quella offerta da altri modelli.
Le curve sovrapposte per 1:2,8, 1:4, 1:5,6 e 1:8 mostrano come sul campo il miglioramento principale si manifesti passando da tutta apertura ad 1:4, poi ai 2 valori successivi gran parte del campo rimane invariato e il recupero è circoscritto ai bordi.
Questo è il comportamento caratteristico del Carl Zeiss Planar C 80mm 1:2,8 primo tipo per Hasselblad a 6 lenti (10 20 19), commercializzato dal 1957 al 1962; era mia intenzione replicare le valutazioni anche sulla successiva versione a 7 lenti (tipo 10 20 76) prodotta per vari decenni e ben nota a tutti gli utenti Hasselblad, mettendo poi i valori a confronto, tuttavia l’amico Mark Jeffs ha dovuto scontrarsi contro un problema imprevisto e determinante.
Infatti questa è l’unica versione di brevetto esistente con lo schema ottico del Planar 80mm 1:2,8 a 7 lenti, tuttavia inserendo questi parametri matematici nel software di calcolo ottico per la relativa simulazione è apparso evidente che qualche dato doveva essere errato, per svista di compilazione oppure volutamente, con l’intenzione di confondere la concorrenza, pertanto i risultati ottenuti risultavano insoddisfacenti e drasticamente inferiori rispetto agli schemi originali Zeiss diffusi a suo tempo.
Ad esempio, lo schema in alto mostra le curve MTF a 10, 20 e 40 cicli/mm con apertura 1:5,6 come vengono generate utilizzando i dati grezzi presenti nel brevetto appena visto, mentre quello in basso riporta le stesse curve, sempre per 1:5,6, diffuse ufficialmente da Carl Zeiss; appare evidente che nella simulazione ricavata dal brevetto è presente un vistosissimo focus shift sull’asse che impedisce al centro di decollare anche col diaframma già chiuso 2 f/stop, mentre nei diagrammi originali il centro è su valori assolutamente eccellenti, a riprova che la versione di produzione non soffre assolutamente di tale problema e quindi probabilmente utilizza parametri differenti.
Abbiamo quindi rinunciato ad andare oltre, tuttavia per concludere ugualmente il discorso ho provveduto ad abbinare le nostre misurazioni sul primo tipo con 6 lenti a quelle ufficiali relative al Planar a 7 lenti.
In questo primo schema, riferito all’apertura massima 1:2,8, le curve MTF a 10, 20 e 40 cicli/mm del primo modello a 6 lenti (colorate) sono abbinate a quelle del secondo tipo a 7 lenti (nere), e accanto ad ogni coppia di curve è indicata la corrispondente frequenza spaziale di riferimento; come si può osservare il secondo tipo a 7 lenti mostra coppie di curve più ravvicinate, ad indicare una superiore correzione dell’astigmatismo, e anche il suo trasferimento di contrasto nello spot centrale da 30mm di diametro risulta superiore, preconizzando un maggiore vigore, situazione che alle basse frequenze spaziali da 10 e 20 cicli/mm si estende a gran parte del campo.
Passando ad 1:5,6 il Planar a 7 lenti migliora radicalmente soprattutto nelle zone più centrali del campo, dove rimane superiore, tuttavia l’evidente flesso nelle aree mediane e periferiche consente al modello a 6 lenti di rimanere su valori non dissimili, sebbene anche in questo caso le coppie di curve del 7 lenti risultino più ravvicinate indicando ridotto astigmatismo, e offrendo quindi maggiore nettezza nella riproduzione di un certo tipo di texture (pensiamo a tetti dall’alto con file di tegole a spina di pesce).
Chiudendo ad 1:8 le curve con orientamento sagittale dei 2 obiettivi sono simili, addirittura con un leggero vantaggio del vecchio modello a 6 lenti in certi settori, tuttavia il Planar a 7 lenti presenta valori quasi identici anche con orientamento di mira tangenziale, mentre la corrispondente lettura del 6 lenti è penalizzata dal citato astigmatismo; proprio la correzione di quest’ultimo sembra essere quindi stato il maggiore progresso del secondo tipo a 7 lenti, che ad 1:8 rimane composto e anastigmatico fino ai bordi estremi.
Analizzando la distorsione, nonostante il successivo Planar a 7 lenti sia a sua volta ben corretto il modello originale a 6 lenti vince facilmente, con una deformazione che non raggiunge gli standard da obiettivo per reconoissance ma risulta molto più ridotta rispetto alla media, a livello di un Makro-Planar; va anche detto per onestà intellettuale che il valore di circa 1,3% a barilotto esibito dal tipo a 7 lenti è comunque molto soddisfacente ed inferiore alla media dei normali per 24x36mm, dove con le versioni 50mm 1:1,4 è facile arrivare al 2% e più.
Infine, la distorsione è una nota dolente per entrambi e alle massime aperture la caduta di luce ai bordi è simile e molto vistosa per entrambi, in questo caso l’avvento del nuovo modello a 7 lenti non ha prodotto migliorie.
Come ultimo confronto ho voluto abbinare 3 generazioni di 80mm 1:2,8 Carl Zeiss per Hasselblad monoreflex 6x6cm: l’originale Tessar 80mm 1:2,8 (10 02 16) offerto fin dal 1953 sul modello Hasselblad 1000F (inizialmente ancora con la denominazione Zeiss Opton!), il Planar 80mm 1:2,8 primo tipo a 6 lenti del 1957 (10 20 19) e il Planar 80mm 1:2,8 secondo tipo a 7 lenti del 1962 (10 20 76); il punto interrogativo accanto all’ultima data vuole richiamare la testimonianza di foto riparatori che avrebbero trovato schemi a 7 lenti anche in Planar prodotti prima di questo inizio ufficiale.
Lo schema del Tessar è stato disegnato a mano partendo da letture MTF in tempi in cui non esistevano ancora stampanti interfacciabili per la stampa diretta, e i valori in tutti i casi sono relativi a 10, 20 e 40 cicli/mm e alle aperture 1:2,8 ed 1:8; questo abbinamento mostra il progresso in 10 anni di calcolo ottico e di sviluppo nel relativo ufficio di Oberkochen, con valori inizialmente più modesti che migliorano accettando però temporaneamente un certo astigmatismo e quindi si perfezionano eliminando quest’ultimo e incrementando ulteriormente i livelli assoluti; questo progresso apparentemente radicale si consumò invece in appena una decade, e questo testimonia il lavoro certosino, indefesso e spesso misconosciuto portato avanti dai protagonisti dell’ottica fotografica di epoca storica.
Un abbraccio a tutti; Marco chiude.
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