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Telecentrismo y retrofoco invertido: casi 40 años después

Resulta que Nikon decide introducir una nueva montura –la Nikon Z– para sistema de "formato completo" (24 x 36 mm) –el primer cambio radical en 59 años– y Canon hace otro tanto 30 años después de dar un hachazo a su montura FD, creando la montura EOS-R, y presentando ahora la nueva montura EOS-RF.

"Sí, Virginia, la estructura de un sensor –a la izquierda– es muy distinta de la de una película"...

Coincide que ambos fabricantes lo hacen para acceder, dentro de ese terreno del formato "Barnack", el famoso 24 x 36 mm,  ídolo de las masas, y más concretamente en el concepto de cámaras "mirrorless", que algunos comienzan a llamar "no réflex", por aquello de que "less" es como que "menos".

© Nikon

Les ha costado tomar esa decisión a los dos fabricantes, que ya antes habían entrado a regañadientes en la cuestión sin espejo, con productos menores –Nikon 1 y EOS-M– que han llevado al cese en la producción del primero y a éxitos dudosos al segundo.

Mi opinión personal es que ahora, con los nuevos sistemas Z y R, tanto Nikon como Canon –por el momento– se han vuelto a "quedar a medias", pero ese es otro tema sobre el que quizá tenga tiempo de hablar en otro post...


© Canon

Hoy, aprovechando la información ofrecida por Nikon y por Canon –racaneramente por parte de la primera y más generosamente por la de la segunda– quería hacer algunas lucubraciones personales.
Así, resulta particularmente interesante el Whitepaper" de Canon, en el que se presentan en el lenguaje más llano posible las razones que les conducen al nuevo sistema de ópticas y cámaras.

¡Ambas firmas han llegado a diversas conclusiones extraordinarias, y en base a ellas, se han convencido de que los nuevos sistemas para "formato completo" (24 x 36 mm), los Z y RF debieran ser como son por una serie de razones coincidentes!

El diámetro de la nueva montura RF es, en realidad, igual al de la anterior EF. Ocurre que –al tiempo que se añaden contactos– se modifica la forma de la pletina portadora, para dejar un paso más ancho a la luz. © Canon

Veamos los puntos principales:

  1. Una montura de gran diámetro relativo a la diagonal del formato a cubrir, ofrece mayor libertad para el diseño de las ópticas. Ello incluye, natural y principalmente, poder emplear lentes posteriores de gran diámetro en cada objetivo.
  2. Ese mayor diámetro permite –si se suma a una distancia de registro más corta– acoplar adaptadores que permitan el uso de ópticas de sistemas anteriores con capacidad para enfoque a infinito.
  3. Cuanto menor sea el ángulo de refracción –alteración de la dirección de los rayos de luz– en cada una de las lentes que componen el objetivo, menor incidencia de aberraciones cromáticas tendremos.
  4. Cuanto menor sea el ángulo de incidencia de los rayos de luz formadores de imagen al llegar al sensor, menores son las aberraciones cromáticas y el viñeteo.

Vamos, que en definitiva han "redescubierto", por un lado la obra  "Opticks: or, a Treatise of the Reflexions, Refractions, inflexions and Colours of Light" del año 1704, y por otro lado, los principios básicos del concepto del telecentrismo. También veo que han "reinventado" el objetivo retrofoco invertido, pero sobre ambas cosas os hablaré en breve.

Edición original (1704)



Reedición de 1979 ISBN 0-486-60205-2

¡Ah el telecentrismo! Sí, ese concepto óptico que puso de actualidad Olympus con su "Cuatro Tercios", cuando introdujo el primer sistema fotográfico digital concebido desde cero (1), con su cámara Olympus E-1 y la batería de objetivos Zuiko-Digital calculados bajo ese concepto. Concepto que –con ciertas modificaciones– fue trasladado hace ahora 10 años, al sistema Micro Cuatro Tercios.

Como es ya costumbre histórica, en su momento el concepto de telecentrismo fue ninguneado y sometido a la mofa y befa habitual de muchas innovaciones de Olympus, innovaciones que a la postre son "asimiladas" posteriormente por otros fabricantes... como es el caso ahora de los nuevos sistemas "no réflex" de Nikon y de Canon.

Recurramos –en el mejor sentido del término– a lo que nos dice Sidney F. Ray (2):

"Cuando se usan dos sistemas ópticos en tándem, puede utilizarse una lente de campo ("relay") para interconectarlos, no solo para que queden en un mismo plano focal, sino además para acoplar la pupila de salida del primer sistema y la pupila de entrada del segundo sistema, con muy poca pérdida de luz. Cuando la pupila de salida del segundo sistema coincide con el foco principal posterior del primer sistema, nos encontramos ante un sistema telecéntrico".

Sigamos con una segunda frase de Sidney F. Ray:

"Esta disposición se utiliza cuando es necesario que la imagen se forme esencialmente por rayos paralelos a partir de la pupila de salida, antes que por un cono de rayos de luz".

¡Vaya!... Justo lo que propone en su Whitepaper Canon como parte del desiderátum alcanzado por su nueva sistema "no réflex" EOS R.
Naturalmente que, en "Canonspeak" no se emplea la palabra "telecéntrico" de la misma manera que no se invoca a lo tonto –por si acaso, aunque se haya "retirado" el Infierno– (3) el nombre de El Maligno.

Claro que para alcanzar esa telecentricidad, estamos hablando de una suerte de "dobles sistemas en tándem", lo que en principio, supone objetivos relativamente más largos, pero sobre todo con un mayor número relativo de lentes, eso que ahora algunos vienen en llamar "elementos".

Esquema simplificado de un objetivo telecéntrico © Olympus
En este esquema simplificado, se muestra cómo –en un objetivo telecéntrico– la imagen se proyecta con los rayos casi paralelos entre sí y perpendiculares sobre el elemento sensible.


A continuación, examinemos el corte transversal del nuevo Canon RF 50 mm f/1,2:

© Canon

¡Cáspita! Cuántas lentes, y que alargado es el esquema óptico... casi parece que fuesen dos sistemas en tándem en torno al diafragma... Y con un poco de imaginación, ¿observan el grupo de lentes, el "relay",  compuesto por varias lentes por delante de segundo grupo?
Un objetivo telecéntrico "de manual", vamos....

Para no hacer este post muy largo, vamos a "saltarnos" los objetivos zoom de Canon recién presentados y vamos a echar un vistazo al Canon RF 35 mm f/1,8 Macro IS STM, un interesante objetivo de cuyo diseño Canon, en su "White Paper" se muestra particularmente orgullosa por su ingeniosidad. Acerca de ese diseño, se pone énfasis en el pequeño diámetro de la lente anterior y el grande de la posterior...

© Canon

Bien, ahora, examinemos el corte técnico del objetivo Olympus M.Zuiko Digital ED 30 mm f/3,5 macro presentado en 2016:

© Olympus
¡Ah... vaya! Bueno... en realidad, esa disposición es lo que se llama "de retrofoco invertido". No estoy en posición de asegurarlo al 100%, pero si no me equivoco, se aplicó en gran serie por primera vez en la compacta telemétrica Olympus XA del año 1979. La idea era ofrecer una óptica cuya lente posterior –de mayor diámetro que la anterior– quedase muy próxima al plano focal.

@ Valentín Sama Olympus XA. Obsérvese el pequeño diámetro de la lente frontal...

...respecto a la posterior © Valentín Sama

© Olympus
De esa forma, se conseguiría un cuerpo razonablemente compacto, sin recurrir a potencialmente frágiles sistemas retráctiles, además de ofrecer alta calidad de imagen. El objetivo F. Zuiko 35 mm f/2,8 empleaba ya –por cierto– enfoque interno para esquema de seis lentes en cinco grupos.

© Albedo Media / Valentín Sama
Estamos –ni más ni menos– que ante los principios y sistemas que ahora preconiza Canon para su sistema R en general y para su objetivo RF 35 mm f/1,8 Macro IS STM actual en particular.
Esa misma disposición, fue la adoptada por Fujifilm para el Fujinon 23 mm f/2 de su X100 del año 2010 y evoluciones posteriores.

Conclusiones

En conjunto, "resulta de consideración" que firmas importantes –pero muy conservadoras– como pueden ser Nikon y Canon, abracen ahora, para sus gamas medias/altas (que serán sus futuras altas...), conceptos tales como el del "mirrorless", el telecentrismo  e incluso el retrofoco invertido, aunque sea aproximadamente entre 13 y 40 años después de haber sido propuestos y aplicados respectivamente por otras firmas.

Eso sí: sin nombrar ni citar los mas "comprometidos" de dichos conceptos y buscando para ellos más o menos acertados eufemismos.

De los sistemas de prevención contra el polvo ya os hablé recientemente.

¡Es historia, amigos!



  1. En la Photokina de 2002, y con patente aprobada en 2005
  2. Applied Photographic Optics ISBN: 0-240-51350-9
  3. Según el Papa Francisco

Comentarios

Unknown ha dicho que…
Muy interesante y didáctico, gracias
Valentín Sama ha dicho que…
Gracias por sus amables palbras, Óscar.
Saludos
manelympus ha dicho que…
Como siempre un interesante artículo basado en realidades y exento de la demagogia a la que nos tienen acostumbrados, blogueros y youtubers modernos... con tu permiso lo comparto en el grupo URO - USUARIOS OLYMPUS de Flickr y Facebook.
Un abrazo.

PD.: Ya lo había leído en su día pero no lo localizaba, porque lo buscaba en el lugar equivocado... y me he vuelto a suscribir porque no recibía las novedades.
Valentín Sama ha dicho que…
Gracias por tu amable comentario, amigo Manel. Igualmente gracias por compartir el post: ¡no hace falta que pidas permiso, está siempre concedido!
Lo que lamento es no encontrar más tiempo para participar de forma más activa (de alguna forma) en vuestro grupo. Un fuerte abrazo.V
Carlos ha dicho que…
Excelente tu artículo. Desde el punto de vista técnico e histórico.
Mi opinión por mi experiencia con los diferentes sistemas y marcas, es que a los fabricantes les queda un largo camino por mejorar sus productos o sistemas. Habiendo probado lentes de alta gama, zuiko 25mm f1.2 y canon 50mm f1.2. Me queda muy claro y demostrable que ambos son muy deficientes en su nitidez en los bordes de la imagen. Por supuesto eso no es novedad. Se puede ver en las publicaciones de ephotozine, en sus gráficas MTF. Pero es muy bueno tener la fortuna de probarlo por uno mismo.
Saludos
Xavi ha dicho que…
Así pues sacando los cuatro tornillos de la montura RF se podría poner la montura EF, sin embargo, debido al diseño de las ópticas EF todo sería un desastre, no?
Valentín Sama ha dicho que…
Desde el punto de vista de la distancia de registro ("flange distance"), bastaría con el ajuste de distancia –merced un "tubo"– tal como Ud. sugiere, Xavi.

Pero quedaría pro resolver el protocolo de comunicación electrónica, que requiere de un "chip" y el software correspondiente: de ahí la necesidad de un convertidor correcto.

El resultado de un EF sobre una "R" no sería necesariamente desastroso, sino...¡igual de bueno o de malo que sobre una cámara EF! Siempre salvando diferencias de sensor.

Lo que ocurre que hasta Newton podía saber que una buena "boca" de entrada para los rayos de luz en la cámara facilita el diseño de los objetivos y que ello redunda en su buen rendimiento.

Se trata de algo que han ignorado algunos arrogante ingenieros bisoños de alguna marca electrónica japonesa... mal que les pese.

¡Saludos!

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