APPUNTAMENTO CON LA STORIA

APPUNTAMENTO CON LA STORIA

(GERMAN & RUSSIAN WARTIME SPECIAL LENSES)

parte 1

Zeiss Jena IR-Fernobjektiv 3.000mm f/25 del 1936 e l'equivalente

sovietico GOI 4.000mm f/10 a specchio del 1958, passando per il

Nippon Kogaku Nikkor da 5.000mm ed il Canon reflex 5.200mm f/14:

occhi indiscreti in casa del nemico

(UPDATED 29/04/2008)

ABSTRACT

The famed Zeiss Jena IR-Fernobjektiv 300cm (SIC) f/25 was extensively used during
wartime by Nazis on a special 5x7" Fernkamera 3-m, allowing a 15x shot; the favorite
target was the coast of southern England, and the 3 meters IR fernkamera operated mostly
from the occupied Channel Islands; an huge lens of similar concept was conceived by GOI,
Leningrad at the end of 1958, a 141kg 4.000mm f/10 (!) reflex-lens for ground-reconoissance
at great distances, usefull in the years of "cold war"; in the following discussion you will find
unprecedented schemas, data, optical formulas and resolution figures about these two incredible
lenses and a list of the longest lenses realized for civilian or military photography

09/12/2007

Nella sezione che questo pezzo inaugura voglio fare luce - spero sovente in modo definitivo - sulle
caratteristiche degli obiettivi speciali realizzati per scopi militari dai tecnici tedeschi e russi nel periodo
storico inerente la Seconda Guerra Mondiale; questo lavoro si basa quasi sempre su dati mai divulgati
prima e recuperati con un lungo e tormentato processo filologico, che recentemente ha avuto un'impannata
grazie alla disponibilità di dati e documenti finora classificati: in un certo senso si sta scrivendo la storia di
una branca dell'ottica fotografica quasi sconosciuta e che nasconde molte sorprese: è quindi con orgoglio ma
anche con una certa trepidazione per la responsabilità insita nel processo che mi accingo a questo lavoro.

Per iniziare ho pensato di scoprire le carte di un obiettivo molto favoleggiato ma del quale - in concreto - non si
sapeva quasi nulla: il famoso obiettivo Zeiss da 3 metri di focale (3.000mm) per fotografia ad infrarosso a lunga
distanza estensivamente utilizzato dalle truppe tedesche durante la guerra; quest'ottica fu progettata nel 1936 ed
il suo semplice schema richiama i concetti dello Zeiss Telikon di Robert Richter, ampiamente sfruttato a sua volta
nella ricognizione aerea con focale di 75cm, quindi è possibile (ma non provato) che anche l'ottica da 3.000mm
sia stata progettata da lui; l'obiettivo fu denominato ufficialmente IR-Fernobiektiv (obiettivo per fotografia a grande
distanza nello spettro infrarosso) e fu prodotto fra il 1937 ed il 1944 in 40 esemplari, utilizzati su uno speciale
apparecchio definito FK 3-m, un acronimo che senza troppe difficoltà può essere tradotto Fern Kamera 3-meter,
ovvero apparecchio fotografico per lunghe distanze con 3 metri di focale; non esistono attualmente immagini agibili
ai civili che ritraggano l'obiettivo o l'apparato completo, quindi per la struttura meccanica complessiva ho voluto
ipotizzare una configurazione che - secondo logica - è la più probabile.

L'obiettivo fu utilizzato quasi esclusivamente per spiare le coste inglesi dal litorale della Francia occupata o, ancora
meglio, dalle Channel Islands, più vicine ed anch'esse sotto il controllo tedesco; l'enorme distanza di lavoro e la
conseguente foschia obbligavano ad operare con emulsione infrarosso, sfruttando specifici filtri taglia-banda.

lo Zeiss Jena IR-Fernobjektiv 300cm f/25 fu progettato nel 1936 e disponeva di uno schema ottico di tipo
tele con elemento divergente posteriore, una struttura molto semplice (basata su due doppietti collati) che
riduceva il peso ed i costi di produzione, mentre la concezione con gruppo divergente consentiva di limitare
gli ingombri effettivi del nocciolo ottico a circa 465mm (valore ricavato elaborando i parametri originali di
progetto), e la lente anteriore aveva un diametro di circa 135mm; in sostanza, l'aver limitato la luminosità
massima ad f/25 consentì da un lato una buona correzione delle aberrazioni e dall'altro di limitare gli ingombri
dell'ottica da 3 metri a livelli inimmaginabili; i vetri utilizzati nella sua computazione hanno caratteristiche comuni
e non sono presenti nè elementi ad alta rifrazione nè a bassa dispersione; ovviamente la correzione cromatica
generale dell'ottica (apocromatica ma anche semplicemente acromatica, su due soli colori dello spettro) sarà
stata piuttosto deficitaria, ma dal momento che l'ottica lavorava nell'infrarosso con un filtro rosso scuro taglia-banda
era sufficiente focheggiare per questa lunghezza d'onda selettiva e la correzione cromatica generale diveniva inutile.

Occorre sfatare la leggenda sulla potenza di questo teleobiettivo: la FK 3-m adottava pellicola piana 13x18cm
(ed infatti l'ottica copriva un cerchio di copertura da 210mm di diametro), sulla quale un'ottica da 3.000mm
garantiva un ingrandimento lineare (rispetto ad un obiettivo di focale "normale") di circa 15x, più o meno come
utilizzare un 800mm sul 24x36mm: infatti l'angolo di campo sulla diagonale era di 3°, esattamente come nel caso
di un 800 sul formato Leica.

non esistono descrizioni della Fernkamera 3-m, tuttavia mi rifaccio al precedente in casa Zeiss costituito dalla
fotocamera Magnar 9x12cm di inizio secolo, anch'essa concepita per riprese a lunga distanza e dotata di un
obiettivo Zeiss Jena Fern da 80cm f/10: in questo caso il lungo cannotto metallico che garantiva il necessario
tiraggio all'ottica poteva essere collassato all'interno del corpo (come in un Leitz Elmar rientrante), mandando
le ghiere posteriori dell'ottica in battuta sulla parte anteriore dell'apparecchio e realizzando una struttura molto
compatta e adatta al trasporto; tornando alla Fernkamera 3m del 1937, ho notato che lo spazio retrofocale
richiesto dall'ottica di 3 metri (985mm) è pari a circa due volte l'ingombro fisico del nocciolo ottico (465mm);
praticamente, la lunghezza effettiva dell'apparecchio in azione misurata dalla lente frontale alla pellicola (1.450mm)
può essere divisa in tre stadi, uno dei quali coincide con gli ingombri fisici del gruppo ottico; quindi....

...è probabile (ripeto, non esistono documentazioni certe e questa è una mia ipotesi) che la FK 3-m
fosse congegnata come la Zeiss Magnar kamera del 1907, con l'ingombro complessivo diviso in
tre parti uguali, costituite dal gruppo ottico, da un cannotto di prolunga di identica lunghezza e dal
corpo macchina, anch'esso di lunghezza analoga; questo avrebbe permesso di collassare l'ottica
all'interno del tubo di prolunga (caratterizzato da ingombri simili) e successivamente di fare arretrare
I due tubi coassiali all'interno del corpo macchina, dimensionato in modo da contenerli esattamente:
in questo modo un apparecchio da 3 metri di focale si riduceva ad una scatola di circa 50cm, non
troppo pesante e facilmente trasportabile a mano o su mezzi a motore, caratteristiche preziose per
l'impiego militare.

Il Dr. Edward Kaprelian, responsabile della photographic branch del Signal Corps laboratory, ebbe
modo di visionare e documentare questa Fernkamera, ed in una sua relazione confezionata nel 1947
per il Journal of the Optic Society of America asseriva che l'apparecchio - essendo predisposto per
le riprese a grandissima distanza, praticamente sempre su infinito - non si utilizzava focheggiando in
modo convenzionale ma la messa a punto si basava su tacche convenzionali prefissate e l'operatore
disponeva di una tabella con precisi riferimenti a distanze prestabilite in relazione al filtro, all'emulsione
e alla lunghezza d'onda utilizzate: date queste variabili, la tabella forniva la posizione di messa a fuoco
prestabilita con precisione dal costruttore; quasi tutti i lunghi tele prodotti in Germania in prossimità e
durante la guerra si basano su schemi anteguerra, semplici e confezionati senza vetri ad alta rifrazione
o bassa dispersione; la conseguente carenza nella correzione apo- o acromatica va inquadrata nell'ampio
disegno per l'utilizzo estensivo della banda infrarossa sia per la visione che per la presa, dove i filtri rosso
scuro taglia-banda lasciavano passare uno spettro così selettivo che la correzione generale diveniva inutile.

Stenterete a crederlo, ma nella disponibilità della forze armate Nazi vi erano delle fernkamera dotate di
obiettivi molto più lunghi del famoso 3.000mm: esiste infatti un prototipo Zeiss da 4.000mm f/100 (dove
la luminosità massima era stata completamente sacrificata alla trasportabilità) e soprattutto le relazioni dei
Signal Corps americani parlano di una fernkamera che adottava un obiettivo catadiottrico da 18.000mm di
focale, che con un "Barlow" posteriore aggiuntivo (una sorta di converter) con fattore pari a circa 1,5x arrivava
alla mostruosa focale di 28.000mm (28 metri !!), un record credo imbattuto nel settore fotografico; non si sa
nulla di questa fotocamera, che provvisoriamente battezzerò FK 28-m, ed è curioso notare che non esiste alcun
obiettivo a specchio descritto nella corposa relazione redatta dagli Americani sull'ottica tedesca (990 pagine...),
come se in Germania avessero completamente trascurato gli obiettivi catadiottrici a favore di quelli a rifrazione
(lasciando stupito Kaprelian, visto che gli obiettivi reflex a schema Schmitt usato sugli snipers americani avevano
resa ottica analoga con ingombri e pesi molto inferiori agli omologhi tedeschi a lenti...): questo rende ancora
più eccezionale questo catadiottrico da 28 metri, del quale sapremo di più - purtroppo - solamente quando gli
U.S.A. affrancheranno dal segreto militare molti strumenti tecnici rinvenuti in Germania!

Dopo aver solleticato l'immaginario su focali così lunghe non posso esimermi dal produrre una piccola lista con
i "superlunghi" conosciuti, sia ad uso civile che militare...

Zeiss Fernobiektiv 28.000mm (luminosità ignota, asseritamente molto ridotta)
GOI reflex 8.200mm f/25 (Giugno 1957, 1°45" 75kg)
Canon Mirror Lens TV 5.200mm f/14 (anni '60, 100kg)
Nippon Kogaku 5.000mm (luminosità sconosciuta, usato durante la WWII su camion Mitsubishi)
GOI reflex 4.000mm f/10 (Dicembre 1958, 2°35'   diametro coperto 180mm - 9x12cm   141kg)
Zeiss Fernobiektiv Versuch 4.000mm f/100 (prototipo)
Zeiss IR-Fernobjektiv 3.000mm f/25 (1936)
GOI Titan-2   3.000mm f/10 (Febbraio 1957, 12° diametro coperto 684mm)
GOI Titan-3 3.000mm f/10 (Giugno 1961 8° diametro coperto 424mm)
Nikon Reflex-Nikkor 2.000mm f/11 (1968)
Canon Mirror Lens TV 2.000mm f/11 (anni '60)
SMC Pentax-Reflex 2.000mm f/13,5
GOI Mars-7 1.800mm f/6 (Novembre 1958, 22°30' diametro coperto 700mm 50,5kg)
GOI Telemar-12 1.800mm f/8 (Giugno 1944, 22° diametro coperto 707mm)
GOI Leningrad-4 1.800mm f/8 (Novembre 1955, 21° diametro coperto 668mm)
GOI Telegoir-7 1.800mm f/8 (Ottobre 1957, 13° diametro coperto 424mm)

un'immagine del super-teleobiettivo Nippon Kogaku da 5 metri di focale utilizzato
durante la seconda guerra mondiale per sorvegliare le coste cinesi direttamente
dal Giappone; l'enorme obiettivo era montato sull'autocarro Mitshubishi della foto

Struttura e schema ottico dell'eccezionale Canon reflex lens 5.200mm f/14, caratterizzato da dimensioni e
peso tali da richiedere l'installazione fissa con tanto di bulloni di ancoraggio al suolo; quest'obiettivo, assieme
alle versioni 2.000mm f/11 ed 800mm f/3,8, è parte integrante dell'immane sforzo collettivo messo in campo dalle
aziende giapponesi per le olimpiadi di Tokyo del 1964, nel corso delle quali questi catadiottrici Canon furono
ampiamente utilizzati sia per riprese fotografiche che video; il sistema ottico di base ha un diametro di circa 43cm
per oltre un metro di lunghezza e l'assemblaggio finale prevedeva una vera e propria postazione con tanto di sedile
e manette macro- e micrometriche per la rotazione e l'inclinazione del complesso; per evitare ingressi di polvere
o appannamenti il sistema ottico era dotato di una presa pneumatica collegata ad una bombola di azoto che veniva
messo in pressione all'interno dell'obiettivo, dotato fra l'altro di un manometro di controllo della pressione e di una
valvola di sicurezza per lo sfiato; per completare l'opera era anche presente un sistema che deumidificava l'interno
del barilotto grazie a sali igroscopici! Per una rapida collimazione del soggetto erano stati predisposti due mirini
supplementari, posizionati in un telaio ausiliario sul lato sinistro dell'obiettivo principale; questi mirini garantivano
un ingrandimento di 7x e 30x ed erano dotati di reticolo; l'obiettivo era fornito con attacchi destinati ad apparecchi
reflex Canon o a qualsiasi sistema di video-ripresa impiegato all'epoca e nella dotazione era compreso un oculare
per visione diretta che lo trasformava in un incredibile visore a 120x; il peso del complesso era nell'ordine dei 100kg
e francamente ignoro il suo certamente elevatissimo prezzo; pare che il principale acquirente dei pochi esemplari
montati durante la sua produzione sia stato l'esercito giapponese, reiterando così la consuetudine di "sbirciare"
i vicini sul continente direttamente dalle patrie coste...

Un obiettivo che ricalca da vicino le prestazioni dell'IR-Fernobjektiv 3.000mm f/25 è il GOI 4.000mm f/10
presente in quest'elenco, un obiettivo prodotto nel Dicembre 1958 e caratterizzato da una copertura molto
simile (2°35' anzichè 3° e formato 9x12cm anzichè 13x18cm); era sicuramente destinato a ground reconoissante
a lunga distanza ai tempi della guerra fredda, e l'utilizzo terrestre è evidenziato dal peso di ben 141kg, mentre
il più lungo (ma meno luminoso) 8.200mm f/25 destinato ai satelliti pesava circa la metà, solo 75kg, grazie anche
all'asserito utilizzo di specchi sferici in Berillio argentato (materiale eccezionalmente leggero - e costoso - e velenoso..).

Questo mostro conferma la grande tradizione e specializzazione sovietica negli obiettivi catadiottrici a specchio, ed
anche se è stato realizzato circa 20 anni dopo lo Zeiss ritengo interessante un confronto diretto dal momento che
il negativo utilizzato e l'ingrandimento consentito sono paragonabili - così come il target d'impiego - ed è utile indagare
da un lato i progressi consentiti da 20 anni di evoluzione e dall'altro gli eventuali vantaggi consentiti dallo schema a specchi.

una rara immagine del GOI "Siercalno Linsovyi" (obiettivo a specchi) 4.000mm f/10
del 1958; l'elevata luminosità di f/10 ha comportato ingombri e pesi eccezionali (l'ottica
pesa come due persone), che limitano l'utilizzo a riprese terrestri a lunga distanza da
postazione fissa; l'inquadratura sul 9x12cm equivaleva grossomodo a quella di un 1.000mm
sul formato Leica (circa 20x rispetto all'ottica normale)

Lo schema ottico del catadiottrico GOI da 4.000mm f/10 è molto ortodosso; notare l'enorme
flare-cutter che divide i raggi all'interno dello schema e la prima lente del gruppo posteriore
realizzata con un vetro ai fluoruri a bassa dispersione per limitare l'aberrazione cromatica

La maggiore correzione cromatica del catadiottrico sovietico ed i 22 anni di vantaggio
nell'evoluzione tecnica sono evidenti nel potere risolutivo tipico: l'IR-Fernobjektiv Zeiss
da 3.000mm risolveva appena 12 l/mm sull'asse e garantiva almeno 8 l/mm sul campo
(sia pure considerando l'ampio formato 13x18cm), un valore non elevato per un'ottica
destinata ad un minuzioso riconoscimento di dettagli importanti, mentre il 4.000mm a
specchi della GOI, nonostante l'elevata luminosità di f/10 e la copertura di formati
paragonabili (9x12cm), nella prova sul campo risolvette 28 l/mm sull'asse che rimanevano
almeno 26 l/mm fino a 3/4 della diagonale e circa 22 l/mm ai bordi, quasi il triplo rispetto al
Fernobjektiv Zeiss militare da 3.000mm; la prova di risolvenza dello Zeiss fu realizzata
nell'immediato dopoguerra dal Signal Corps laboratory di Fort Monmouth, New Jersey,
mentre il 4.000mm del GOI fu testato direttamente dal GOI di Leningrado.

Parlando di grossi calibri, vorrei aprire una parentesi su dispositivi ottici che, pur non essendo
obiettivi fotografici a tutti gli effetti, possono calzare a pennello in questa discussione per via
delle dimensioni fisiche/geometriche in gioco e per lo specifico impiego militare durante la WW2:
si tratta degli enormi telemetri in dotazione alle più grandi corazzate da guerra schierate dalla
marina dei vari stati belligeranti; le super-corazzate tedesche erano dotate di telemetri Zeiss
mentre quelle giapponesi utilizzavano analoghi dispositivi forniti dalla Nippon Kogaku.

Per regolare l'alzo e la carica di lancio dei grossi cannoni da marina era necessario stimare con
grande precisione la distanza dal bersaglio, anche nel caso di vari chilometri, ed in dotazione alle
batterie fecero la loro comparsa enormi telemetri caratterizzati da una base di svariati metri e dal
peso di alcune tonnellate, basati sullo stesso principio del sistema applicato alle Leica M ma
estremamente più grandi e complessi, con vari percorsi ottici in parallelo ed in grado di "vedere"
sia in luce visibile sia nell'infrarosso; si trattava di autentici gioielli dell'ottica, con numerosi elementi
di grandi dimensioni (lenti e prismi nell'ordine di 20cm di diametro) il cui costo di produzione non
sarebbe mai stato sostenibile nell'ambito della produzione commerciale; recentemente è stato recuperato
un telemetro Zeiss di questo tipo da una nave tedesca affondata in battaglia, tuttavia uno dei modelli
più impressionanti è senz'altro rappresentato dal telemetro mod. 93 da 15 metri di base prodotto dalla
Nippon Kogaku e montato durante la guerra sulle corazzate di classe Yamato, accoppiato a grandi
batterie di cannoni con gittata di 35km; questo strumento di incredibile complessità ottica e meccanica
garantiva una precisione di misura nell'ambito di 1 metro di tolleranza su 35 chilometri (!) ed era presente
in tre esemplari per ogni corazzata; ecco l'immagine e l'incredibile schema ottico di questo strumento.

l'incredibile complessità ottica del telemetro Nippon Kogaku da 15 metri di base, strutturato su una infinita serie di specchi,
prismi, doppietti e lenti assortite; l'impianto si basa su due parti simmetriche e speculari che servono due oculari in parallelo,
mentre nella parte centrale c'è un'uscita di servizio per la misurazione nell'infrarosso dotata dei relativi filtri: discutibile la
destinazione d'uso ma non certo lo stato dell'arte che incarna; il telemetro mod. 93 gestiva il puntamento di batterie da tre
cannoni da 18" di calibro (circa 460mm!!), ma oltre a questo modello a base molto larga la Nippon Kogaku realizzò per
le enormi corazzate di classe Yamato (57.000 tonnellate di stazza a pieno carico...) anche versioni inferiori, come i telemetri
da 10 metri di base e quelli, mod. 91, da 5 metri di base, orientabili su una torretta girevole e destinati al tiro contraereo;
nonostante le dimensioni relativamente più ridotte, la complessità ottica del telemetro da 5 metri non è certo inferiore a quella
del modello appena descritto: ecco il suo schema di base.

Questi enormi sistemi di misurazione, estremamente precisi grazie alla smisurata base telemetrica,
equipaggiarono due corazzate la cui classe fu definita a partire dal 1936 per arrivare ai primi
collaudi in mare nel corso del 1941; la sezione Nikon Imaging della Nikon Corporation ha messo
a disposizione immagini di un magnifico modello di corazzata classe Yamato in scala 1:10 (!)
allestito nel museo giapponese di Kure; ecco un dettaglio del modello che mette in evidenza la
posizione dei due telemetri appena descritti e ne sottolinea le enormi proporzioni accanto alle
minuscole figure umane... Proprio nel porto di Kure erano attivi i cantieri navali Mitshubishi che
allestirono le corazzate di classe Yamato.

la ricostruzione della corazzata di classe Yamato con evidenziate le posizioni dei telemetri
d'artiglieria descritti in questa sede; notare le ciclopiche proporzioni in relazione alle figure
umane! Il modello da 5 metri di base per artiglieria contraerea poteva essere rapidamente
orientato grazie al montaggio su una torretta girevole. (ringrazio gli amici di nikonland.eu/forum
per le preziose informazioni relative a questi dispositivi militari)

(credits: picture Nikon Co. - Nikon Imaging)

Concludendo questa prima puntata, il famoso 3.000mm Zeiss IR si rivela un'ottica molto meno
complessa, avanzata e pesante di quanto si potesse immaginare, sfruttando una ripresa in banda
monocromatica che non richiedeva un'acromatizzazione spinta, e questo lo rendeva molto compatto
e trasportabile (il gruppo ottico troverebbe posto in un tubo di 50cm di lunghezza per 14cm di diametro);
non trova spiegazione la chiusura concettuale delle case tedesche verso gli obiettivi a specchio, molto
più indicati ed efficaci per quest'utilizzo specifico, come l'esemplare postbellico GOI evidenzia chiaramente,
e l'unica eccezione è quel fantomatico 28.000mm descritto sommariamente da Edward Kaprelian e mai
visto dal vivo nel dopoguerra; chissà, magari in un polveroso magazzino U.S.A., accanto all'Arca dell'Alleanza...

In calce, ripeto che lo schema della FK 3-m è stato solo ipotizzato da me, e non si
basa su riscontri certi, non disponibili a nessun livello, e come pura ipotesi va presa e considerata.

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