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Il problema delle fotocamere reflex è che la distanza dell'ultimo elemento dell'ottica dal piano focale non deve impedire il ribaltamento dello specchio reflex, occorrono circa 40 mm per una reflex 35mm rispetto a meno di 10 mm di una fotocamera non-reflex 35mm. Nell'immagine della sezione trasversale di una Exakta reflex: la parte posteriore della lente (freccia verde), deve essere abbastanza avanti per consentire il sollevamento dello specchio (freccia rossa) quando si scatta una foto.
1950 L'ingegnere francese Pierre Angénieux (1907 - 1998) presenta per primo la soluzione al problema, applicando ad un ottica per uso fotografico 35 mm, lo schema “teleobiettivo invertito”.
L'Angenieux Retrofocus R1 - 35mm f/2.5 è stato il primo obiettivo grandangolare retrofocus utilizzabile sulle reflex 35mm, la denominazione "Retrofocus" indicava che la messa a fuoco era spostata indietro, ad eccezione dell'elemento frontale, quest'ottica era un comune tipo Tessar a cinque elementi.
Il termine “Retrofocus” originariamente introdotto come un marchio di fabbrica Angenieux è poi diventato un nome generico per tutte le ottiche che utilizzano lo schema a “teleobiettivo invertito”.
Angenieux Retrofocus R1 - 35mm f/2,5
Schema ottico Angenieux Retrofocus
Pierre Angénieux
N.b. Nella progettazione di un obiettivo, per minimizzare le aberrazioni ottiche si cerca di seguire uno schema simmetrico, un tale obiettivo è affetto in maniera minima da distorsione geometrica, aberrazione cromatica e coma che risultano compensati dalla simmetria del progetto ottico.
Per contro, lo schema simmetrico comporta che la distanza tra il centro dell'obiettivo e il piano di formazione dell'immagine sia equivalente alla sua lunghezza focale, così un 500 mm sarà lungo più di mezzo metro... analogamente, un 24 mm arriverà a sfiorare l'otturatore.
La soluzione al problema si ottiene adottando uno schema ottico del 1890 ... e il suo contrario !
1) Lo schema ottico in configurazione “Teleobiettivo” fu ideato nel 1890 da John Henry Dallmeyer (1830 – 1883) impiegando una lente positiva sul fronte dello schema ottico, in modo da ridurre la distanza focale posteriore della lente ad una distanza più corta della sua lunghezza focale.
Questo per motivi pratici, non ottici, perché un obiettivo di lunga focale possa essere più corto e meno ingombrante.
2) Nel 1931 l'inglese Horace William Lee (1866 – 1947) sviluppa la configurazione “Teleobiettivo invertito” per ottenere l'effetto contrario, impiegando una lente negativa sul fronte in modo da aumentarne il “tiraggio” (distanza tra l'ultimo elemento dell'ottica e il piano focale), ad un valore maggiore della propria lunghezza focale.
Lo schema ideato per la Taylor & Hobson Company, il Taylor & Hobson 35mm f/2, era un'ottica cinematografica per creare lo spazio necessario al prisma separatore di colore utilizzato nelle cineprese Technicolor per sensibilizzare i tre negativi CMY.
Negli anni '50, la Carl Zeiss era divisa: la storica sede nella città di Jena fu nazionalizzata dalla Germania Orientale diventando "VEB Carl Zeiss Jena", mentre una nuova società (con personale fuoriuscito da Jena al seguito delle truppe statunitensi) venne fondata ad Oberkochen. Tra le due, fu la VEB Carl Zeiss Jena la prima a produrre nel 1950, poco dopo il modello di Angénieux, un ottica grandangolare sul principio del teleobiettivo invertito (retrofocus).
Il Dr. Harry Zöllner (1912 -2008) di VEB Carl Zeiss Jena (Germania orientale) presenta il Flektogon 35mm f/2.8.
Flektogon - 35mm f/2,8
Schema ottico Flektogon
Harry Zöllner
Pochi anni dopo sarà la volta della Carl Zeiss Oberkochen, tali obiettivi grandangolari con schema retrofocus, vengono denominati "Distagon", nome derivato da "distanza" e la parola greca per il già citato "angolo".
Nel 1954 nasce il primo Distagon 60mm f/5,6 per la medio formato 6x6 Hasselblad 1000F.
Nel 1958 anche il formato 35mm vede l'introduzione di un Distagon: si tratta del 35mm f/4 per la reflex Contarex.
Distagon 60mm f/5,6 - Hasselblad 6x6 (1954)
Distagon 35mm f/4 - Contarex 35mm (1958)
Le immagini delle sezioni ottiche mostrano che questi obiettivi grandangolari non erano eccessivamente complessi nel loro schema, con sei o sette elementi. Presentavano quindi una modesta apertura di f/4 sia pur con grandangoli moderati.
Questa limitazione nelle caratteristiche era a quel tempo un limite necessario per garantire una sufficiente qualità, in quanto lo schema fortemente asimmetrico portava alla presenza di aberrazioni quali: coma, distorsione e aberrazione cromatica laterale in misura molto maggiore rispetto a una lente approssimativamente simmetrica, dove i contributi della metà anteriore e posteriore dell'ottica si compensano.
Il calcolo delle ottiche retrofocus portava nuove sfide, era necessario utilizzare un metodo più avanzato per aumentarne l'angolo di campo e la luminosità, ma specialmente gestirne le grandi aberrazioni che si presentavano.
Così l'evoluzione del Distagon negli anni '60 e '70 è stata strettamente connessa con la valorizzazione del calcolo ottico che si è verificato da quel momento con computer sempre più veloci, che hanno permesso l'ottimizzazione di un progetto.
In Oberkochen, il Dr. Erhard Glatzel (1925-2002) responsabile del dipartimento di matematica era la forza primaria nell'applicazione di questo nuovo strumento, riuscì a convincere il consiglio di Zeiss nei primi anni '60 ad investire quasi $ 3 milioni, del tempo ! per ottenere un computer IBM 7090 in sostituzione del vetusto Zuse Z22 del 1957.
Divenne quindi possibile eseguire calcoli ottici per ogni lunghezza d'onda e variazione ottica, quasi in tempo reale. Il Dr. Glatzel ora poteva scegliere le migliori opzioni e quindi manualmente ottimizzarle ulteriormente con la sua grande esperienza. Glatzel nominò questo metodo "ottimizzazione adattiva".
Questo approccio porta un'incredibile evoluzione nella famiglia Distagon, inoltre nel 1964 presenta il super grandangolo Hologon e nel 1966 su richiesta della NASA il Planar 50mm f/0,7.
Verso la metà degli anni '70, questo progresso, sostenuto da nuovi tipi di vetro con proprietà ottiche non disponibili in precedenza, permettono la realizzazione di schemi sempre più complessi Distagon per reflex 35 mm, come 15mm f/3,5; 35mm f/1,4; 25mm f/1,4.
Il Distagon Ultraprime 8mm f/2.8 presenta un angolo di campo di 130° è costruito con 24 elementi.
Oggi lo schema Distagon è uno dei più importanti ed efficienti progetti, in particolare se grandi angoli di campo e apertura massima elevata sono entrambe necessarie.
Grandangoli Simmetrici (Non Retrofocus) vantaggi:
1) Piccole dimensioni e peso ridotto
2) Elevata qualità dell'immagine, definizione uniforme, con moderato sforzo di progettazione
3) Eccellente comportamento al flare
Grandangolari Simmetrici (Non Retrofocus) svantaggi:
1) Non può essere utilizzata con tutte le fotocamere
2) Richiedere particolare cura nella progettazione in abbinamento con sensori digitali
3) Più sensibile alla variazione di parametri ottici nello spazio immagine
4) Maggior vignettatura verso il bordo dell'immagine rispetto ad un asimmetrico
Grandangoli Asimmetrici (Retrofocus) vantaggi:
1) Ampio spazio posteriore per specchi e altri dispositivi
2) Il gruppo anteriore è generalmente di grandi dimensioni rispetto agli altri elementi; questo si traduce in elevata luminosità dell'ottica e minore caduta di luce verso i bordi del fotogramma, rispetto alle corte focali a schema simmetrico.
3) Un altro vantaggio di questo schema quando si usa una DSLR è il maggiore parallelismo dei raggi che arrivano sull'elemento sensibile; i sensori digitali, infatti (specie del tipo CMOS), hanno una struttura che non è adatta a catturare raggi molto inclinati.
Grandangoli Asimmetrici (Retrofocus) svantaggi:
1) un obiettivo a schema retrofocus presenta una serie di problemi per via della forte asimmetria anteriore/posteriore: richiede infatti una progettazione più complessa per compensare le aberrazioni,
2) presenta particolare difficoltà nella correzione della distorsione geometrica
3) è, in generale, più ingombrante, pesante e costoso di un obiettivo a schema simmetrico.
Biogon 21mm f/4,5 (schema simmetrico) confrontato con Distagon 25mm f/2,8 (retrofocus).
Il volume d'ingombro posteriore del Biogon scompare per la maggior parte nella fotocamera, che dovrà essere impostata a specchio bloccato in alto, utilizzando un mirino esterno !
Lo schema Biogon 28mm f/2,8 vs Distagon 28mm f/2,8 - elemento sensibile rappresentato in blu. Il Distagon (retrofocus) é ben distante dal piano di fuoco, lo stesso è caratterizzato anche da un maggiore ingombro complessivo e da un peso quasi doppio.
HOLOGON Una leggenda tra gli obiettivi
Un obiettivo molto pregiato realizzato dalla Carl Zeiss fu sicuramente Hologon, un grandangolare estremo progettato da Erhald Glatzel
L'importanza dell'angolo di inclinazione del fascio è il motivo per cui un ritorno di alcuni grandi obiettivi leggendari è difficilmente immaginabile.
L'Hologon del 1966 era un grandangolare estremo con una lunghezza focale 15mm presentava 120° di angolo di campo, era famoso per la sua alta definizione fino agli angoli dell'immagine e non presentava la distorsione tipica dei fish-eye. Purtroppo, poichè il un fascio ottico in uscita è di circa 55° agli angoli dell'immagine, non è compatibile con i sensori digitali, almeno non oggi.
Il nome della lente è derivato in parte dalla parola greca "holos", che significa "tutto" o "completo". E 'stato costruito da soli tre elementi, due altamente curvi, lenti molto spesse a menisco negativo sull'esterno e una lente positiva nel mezzo. Si potrebbe descrivere come una tripletta inversa.
Tuttavia, l'aspetto del suo design semplice non vuol dire che era facile da realizzare. I requisiti di precisione per la forma delle lenti e la loro centratura sono estremamente elevati.
A causa delle difficoltà di produzione, gli Hologon 16 mm per la Contax G, che è venuto in seguito, aveva cinque lenti, una tecnica "trucco" per semplificare la produzione, con gli elementi cementati dello stesso tipo di vetro.
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