La medición TTL, del CdS a la Topcon RE Super

Tras el desarrollo en 1957 del primer sistema de medición TTL –como accesorio– por parte de Ihagee, para el sistema Exakta, el segundo gran avance en el desarrollo de esa tecnología de lectura de la luz a través del objetivo -«Through The Lens»- se materializó en una mesa, en un modesto estand de la Photokina de 1962, que por aquellos años se celebraba en marzo. Esa discreta presentación del resultado de lo que hasta ese momento había sido el «Project 46 A», fue posible gracias a más de dos años de denonado trabajo de Zenyohji Kenichi, Utsumi Kohzoh, Kawase Suminosuke, y sus equipos de trabajo correspondientes, a los que se sumaría más tarde Nagai Torao, pero también a la disponibilidad de un entonces muy novedoso y pequeño componente: la fotorresistencia de sulfuro de cadmio (CdS).

© Valentín Sama

Estamos hablando de la cámara Topcon RE Super, la primera réflex monocular (SLR) para 35 mm con medición TTL integrada, que se comercializaría en marzo de 1963, ahora casi hace 61 años (1). 

Nota: este artículo –una reedición profundamente actualizada del publicado hace más de seis años en Albedo Media– (*) está dedicado afectuosamente a Álvaro Méndez e Iker Morán, de «Photolari», que –en un reciente viaje a Japón– han descubierto la marca TOPCON.

El Project 46 A: ¿cómo incorporar TTL a una SLR?

1957: el sistema TTL accesorio de Ihagee para las Exakta, fue pionero, pero se trataba de un accesorio para macro y fotografía científica, y –al incrementar la distancia al plano focal– no permitía el enfoque a infinito con ópticas normales © Valentín Sama

A primeros de 1960, los tres ingenieros más arriba citados, de la firma Tokyo Kogaku K.K., más conocida por el nombre comercial de Topcon, espoleados por Kawase, que ya se había encelado con las posibilidades ofrecidas por el sulfuro de cadmio (CdS) y su particular propiedad de variar su conductibilidad eléctrica en proporción a la luz que incidiese sobre la muestra, decidieron embarcarse en el proyecto de incorporar un sistema de medición de la luz por CdS en el pentaprisma de una de sus SLR, de las que a la sazón, la gama más avanzada –que, por cierto, lo era en gran manera– venía representada por los modelos Topcon R II, R III y especialmente el RS.

Quizá fuese un hecho afortunado para la buena llegada a puerto del Project 46 A, el que justo al comienzo de los trabajos de desarrollo, la mayoría de las acciones de Tokyo Kogaku K.K., pasasen a ser propiedad de Tokyo Shibaura Denki K.K., ni más ni menos que... ¡Toshiba! Las buenas relaciones del ingeniero Nagai Torao, de Toshiba, con la firma Nippon Selen, fabricante de componentes para aparatos de televisión, y que por entonces estaba ya explorando las posibilidades ofrecidas por el CdS serían –como veremos– decisivas para el éxito final del Project 46 A.

En los años sesenta del siglo pasado, para que una cámara SLR pudiese integrarse en un sistema profesional, resultaba de rigor que ofreciese visores intercambiables © Valentín Sama

Células de medición: en busca de la ubicación idónea

A los responsables del Project 46 A se les antojaban distintas alternativas para ubicar las células CdS de medición en el interior de la cámara:

• En un sistema «escamoteable» ubicado justo frente a la película. Esto suponía incorporar un mecanismo móvil adicional y un evidente retardo entre medición y disparo.
• En el pentaprisma, «mirando» hacia la pantalla de enfoque. Esta sencilla solución fue empleada por otros fabricantes con posterioridad, pero no está exenta de inconvenientes (2) y especialmente uno que resultaba inaceptable para los ingenieros: el sistema Topcon se consideraba profesional no sólo por la calidad de los componentes del mismo, sino especialmente porque los visores eran intercambiables, condición sine qua non en la época para que un sistema se pudiese considerar... profesional. Y si se retiraba el pentaprisma, por ejemplo, para sustituirlo por uno de capuchón o científico, la cámara se quedaba sin sistema TTL de medición.
• Utilizando un espejo parcialmente espejado (3) en el sistema réflex y ubicando la/las células CdS de medición debajo del mismo. Esta solución no satisfacía a los ingenieros, por la fuerte absorción de luz –de hasta un 30%– para las células.
  

Podemos intuir que el espejo de la Topcon RE Super, la primera SLR para 35 mm con medición TTL, era realmente único... © Valentín Sama

Y finalmente, se decidieron por la solución más elegante, arriesgada, novedosa, y de ejecución tan difícil –requirió hasta técnicas derivadas del arte de elaboración de kimonos– que casi da al traste con el Project 46 A: unas células CdS de cuidada arquitectura solidarias del espejo principal de la SLR, un espejo tallado con un «tejido» de ranuras de cinco centésimas de milímetro (0,05 mm) en su espejado, por las que se deja incidir la luz sobre las fotocélulas CdS ubicadas bajo el mismo. Y empleamos el plural, porque se trata de dos fotocélulas, cada una de ellas –R1 y R2– con una forma y valor de resistencia muy específicas, como veremos más adelante.

Aunque a primera vista pueda parecer que este elaborado diseño óptico del espejo podría producir una pérdida apreciable de luminosidad en el visor, de facto esa pérdida se limita a tan sólo un 7%, el equivalente a 1/8 de punto de diafragma. El diseño del microranurado del espejado es tal, que se obtiene una lectura promedio de la escena, pero con una leve atenuación de la influencia de la parte superior de la escena en la misma, de tal forma que se modula un poco el excesivo brillo del cielo, pero obviamente solo en los encuadres horizontales, no en los verticales, aunque no es menos cierto que un fotógrafo experto también le puede sacar partido a ese aspecto en las tomas verticales, según sujete la cámara en una posición o girada 90º.

Espejo más células: un componente complicado

A simple vista parecería sencillo colocar unas células bajo un espejo, pero en la práctica, la cosa resultó muy complicada. Hay que tener en cuenta que las células –dobles, e independientes como veremos-–tenían que llevar cableado para su alimentación y lectura, y ello en un sistema sometido a rápidos, abruptos y frecuentes movimientos: los correspondientes al espejo de un sistema réflex.

Vista real detallada del espejo de la Topcon RE Super. La fina trama de ranuras en el espejado deja pasar la luz de forma controlada a las dos células CdS solidarias del espejo, en una capa inferior de 0,5 mm de grosor © Valentín Sama

Detalle de las dos células CdS bajo el espejo © Topcon

Los cables eran de cobre, de sección plana de 0,2 x 0,05 mm, estando compuesta su funda de aislamiento por una primera capa de algodón envuelta por una doble capa trenzada de los más finos hilos de seda, siguiendo técnicas de elaboración tradicionales de kimonos. Pero en las primeras unidades vendidas, tras unos cientos de disparos, el cableado sufría, perdiendo progresivamente la conductividad, hasta el fallo total. Se llegó a la conclusión de que el causante era un barniz usado para la fijación de los cables, y la solución se encontró –y estamos en el año 1962– con una entonces revolucionaria silicona. Y no debía de ser de mala calidad, ya que nuestra unidad de Topcon RE Super –de la segunda de cuatro series– sigue funcionando hoy en día correctamente. Un conjunto a la altura. 

Pero no bastaba con disponer de ese sofisticado sistema TTL con las células en el propio espejo réflex, sino que para sacarle partido al 100% era necesaria la creación de nuevos conceptos y componentes. Desde el punto de vista mecánico, resultaba necesario enlazar –sin tolerancias de juego alguna– la aguja del galvanómetro del exposímetro, –visible en el interior del visor y también en el exterior– el dial de tiempos de obturación –unido al selector de sensibilidades de película– y también la palanca sobre la montura de la cámara que transmitía el valor de la abertura del diafragma.

Una sorprendente cadena capaz de soportar 4Kg cediendo solo –y ello temporalmente– un 0,2% © Topcon

Y para ello se empleó una cadenilla metálica de doble trenzado, de eslabones miniatura, realizada por un fabricante especialista de U.S.A. Para hacernos una idea de su calidad, dos datos: bajo una carga de 4 Kg, solo cedía un 0,2% de longitud, volviendo a sus dimensiones originales tras la prueba. Pero hubo más cosas.

Después de todo el trabajo tomado para crear ese sistema de medición TTL pionero bajo el espejo, con un acoplamiento total entre sensibilidad de película, tiempo de obturación y abertura de diafragma faltaba... algo que tampoco existía a la sazón y que también fue primicia en la Topcon RE Super: la lectura de la luz a plena abertura de diafragma y no a la de trabajo. Si este último sistema exigía cerrar el diafragma a mano, realizar la lectura y volverlo a abrir para enfocar y disparar, el sistema de Topcon inauguró la incorporación de un simulador interno de la abertura de trabajo que evitaba esa pérdida de tiempo.

La montura, derivada de la de la Exakta de Ihagee, incorporaba primicias para la época: una palanca solidaria del aro de ajustes de abertura de diafragma, que recorre un arco de extensión muy generosa –arriba– transmite al sistema TTL de la cámara la información del valor de abertura –en simulación de la de trabajo– permitiendo por primera vez la medición TTL a plena abertura © Valentín Sama

Ello se conseguía mediante una palanca en la montura –antes mencionada– que recibía la señal mecánica de otra correspondiente en el objetivo. Las cosas no se hicieron de cualquier manera, y así, el arco de recorrido de esa palanca –correspondiente a la gama de valores de abertura de diafragma– es particularmente generoso, con lo cual la precisión es máxima. A fin de ser «merecedores» de tanta precisión, la serie preexistente de ópticas se rediseñó al efecto de que la precisión de los aros de control de valores de aberturas de diafragma fuese la máxima posible. Esos objetivos son los de la serie Auto-Topcor RE. La montura, tantas veces mencionada, es una versión mejorada de una vieja conocida nuestra: la de las cámaras Exakta de Ihagee (4).

Sobre una Topcon RE Super, se pueden montar –con ciertas limitaciones– una enorme variedad de ópticas para las Exakta, incluyendo los famosos Makro-Kilar (izquierda) y Biotar (derecha).  © Valentín Sama

Las células CdS: una importante novedad

¿Podría haberse dado una invención más útil para el desarrollo de los sistemas de medición de la luz en los aparatos fotográficos que un material –el sulfuro de cadmio, o CdS– que varía su resistencia a la electricidad de forma proporcional a la intensidad de la luz que recibe? Hasta ese momento, los sistemas tenían que ser fotovoltaicos, y si bien tenían la ventaja de no necesitar de alimentación –generan una corriente eléctrica al incidir luz sobre el sistema– su debilidad radicaba en que para generar una corriente de intensidad utilizable era necesaria una superficie de célula relativamente grande. Mientras esos sistemas iban ubicados en el exterior de la cámara –muchas veces alrededor del objetivo– el problema no era grande en exceso, pero sí que lo era si deseábamos incorporar el sistema dentro de la cámara, tras el objetivo, en modo TTL.

Una célula CdS a la derecha, se muestra –por cuestión de escala– junto a una aguja de coser del tamaño doméstico más habitual. En la célula, para que pase la corriente eléctrica entre un conector y otro, debe superar la barrera de resistencia de CdS, cuyo valor disminuye con la intensidad de la luz. La forma serpenteante característica –de color ocre-anaranjado– permite optimizar el espacio, pero podría ser cualquier otra, tal como lo son en las células ubicadas bajo el espejo ranurado de la Topcon RE Super. El tamaño, es igualmente libre dentro de ciertos límites © Valentín Sama

Sin embargo, las nuevas células CdS eran pequeñas, y si bien necesitaban de baterías para la alimentación del circuito, puesto que la medición en sí no requería de efecto fotovoltaico eran capaces de operar en niveles de luz extraordinariamente bajos (5). Desde un punto de vista teórico el sistema es muy sencillo: se hace pasar una corriente de voltaje conocido por la célula –que no es otra cosa que una fotorresistencia– y se mide la variación del valor de la resistencia según la intensidad de la luz que incide sobre ella. Personalmente, en mis años jóvenes, entre los años 70 y 90 me fabriqué numerosos aparatos con estas células, desde exposímetros para ampliadora hasta un complejo analizador de color tricanal. (6). La versatilidad de estos pequeños componentes electrónicos se debe a que en la oscuridad su resistencia llega a varios Megaohms, mientras que bajo luz solar ese valor de resistencia baja a tan solo unas décimas de Ohm.

Esquema del sistema de medición de la Topcon RE Super, el primero TTL montado en una SLR © Topcon

Para la Topcon RE Super, Mr. Nagai Torao –de Toshiba– diseñó un circuito sencillo, pero a la vez ingenioso, con dos células, una de ellas la R1 para altos niveles de luz y la otra, la R2 para los bajos. Estas dos fotorresistencias más otras tres y un condensador, trabajaban en un circuito que mantenía la reactividad constante para toda la gama de valores EV utilizables que además era –sorprendente para la época– de EV2 a EV 16 (para 100 ASA y f/1,4). Las células de Mr. Nagai Torao –bajo el espejo tan especial– miden solo 0,5 mm de grosor y como puede verse más arriba, una de ellas tiene forma de cruz y va en la posición más central, mientras la segunda se oculta bajo el resto de la superficie ranurada del espejo. Tras el diseño en Toshiba, la fabricación se encargó al especialista Mori Rika. La pila utilizada era una clásica pila «de botón», de mercurio, y hoy en día utilizamos para estos menesteres las de sustitución de zinc-aire, tipo «Wein» o dispositivos reductores de voltaje por diodo Zener y pilas SR44 de 1,5 voltios.

Topcon RE Super: el diseño y otros detalles

Lo relacionado con el diseño externo de la RE Super de Topcon también tiene... su historia. A la sazón, Paul Palowin, jefe de marketing de Beseler –el de las famosas ampliadoras– e importador de Topcon para EE.UU. (7), un mercado muy importante, tuvo ocasión de ver los prototipos de lo que iba a ser la nueva RE Super, y tras examinarlos, de forma discreta y elegante –a la japonesa– sugirió a los responsables «si no querrían que les propusiese un diseño externo alternativo"... 

© Valentín Sama

Tras las correspondientes consultas, le suministraron todos los parámetros vitales y un al parecer famoso diseñador norteamericano de los años 60 cuyo nombre ha permanecido en secreto, creó un diseño único, contundente, muy personal, de líneas rectas, muy distintivo, que todavía hoy, más de medio siglo después, «se deja ver».

Una original lente prismática permite, tanto ver las indicaciones del exposímetro desde fuera, como trasmitirlas hacia el interior del visor... © Valentín Sama ...

...a través de un refinado sistema de lentes, con entrada por una ventana óptica del lateral del pentaprisma © Valentín Sama

El sistema para el visionado de las indicaciones del exposímetro –patentado– requiere una mención especial. A la izquierda del pentaprisma, una lente prismática que cubre una pequeña ventana, vuelca luz hacia la aguja del galvanómetro, visible a través de esa ventanilla, para poder ajustar la exposición sobre trípode o con visores no prismáticos. Al mismo tiempo, un sistema interno de prismas y lentes dirige la imagen de esa aguja hacia una «ventanilla» lateral ubicada en el propio visor de pentaprisma, lo que nos permite ver la imagen de la aguja y realizar los ajustes –volvamos a recordar e insistamos que estamos ante la primera SLR con TTL– sin retirar el ojo del visor. «Magia» óptica en una era en que muchas cosas se hacían con mecánica y óptica fina, sin la fácil ayuda de recursos electrónicos entonces inexistentes.

La Topcon RE Super monta un obturador mecánico de cortinillas de seda engomada, de recorrido horizontal, con tiempos de 1/1.000s a 1s y «B», con sincronización para flash a 1/60s. Motorizable, con un cuerpo metálico (157 x 100 x 93 mm), su peso de 1.067 g en «orden de marcha», con objetivo RE Auto-Topcor 5.8 cm f/1,8, pila y película de 35 mm, nos da una idea de la seriedad de su construcción de carácter profesional. Algo que permitió –en efecto– que fuese el equipamiento oficial homologado tras duras pruebas de la U.S Navy durante bastantes años. (abajo)

Obsérvese el detalle en la imagen pequeña... © Topcon y US NAVY

La placa base de la Topcon RE Super nos da una idea de la robustez de la cámara: además del refuerzo para el acoplamiento del trípode –con sistema contra giros accidentales– podemos ver la toma para la motorización accesoria externa. El exposímetro utilizaba una pila de óxido de mercurio, y –tal como he avanzado– ahora corre con una equivalente de zinc-aire, disponiendo de interruptor «on/off» © Valentín Sama

El modelo base estuvo en producción –aprox. 90.000 unidades– entre 1963 y 1971, año este último en el que Fuji introdujo con su Fujica ST 701 el primer sistema TTL basado en un fotodiodo de silicio el «Silicon Blue Cell», el principio del fin de las células CdS para los sistemas de medición. Desde 1971, las Miranda, de las que también he hablado en otro artículo –comenzando con su modelo Sensomat RE– incorporaron medición TTL con células CdS bajo el espejo, pero empleando una zona central parcialmente espejada y con medición con el diafragma al ajuste de abertura de trabajo.

Topcon estuvo muy relacionada con las cámaras de gran formato Horseman (8), y fabricó objetivos para ese gran formato, otros modelos de cámaras y dispositivos de precisión para aplicaciones optométricas y oftalmológicas. Y por mi parte...¿cómo olvidar el foróptero y la lámpara de hendidura Topcon que me acompañaron en mi consulta diaria como optometrista durante más de 17 años? Pero eso sería... ¡Otra historia!

El dorso de las SLR digitales de hoy en día parece un circo de tres pistas comparado con la sobriedad de las SLR para película de los años sesenta y setenta del siglo pasado... © Valentin Sama

Las ópticas Topcor

Los objetivos Topcor para las SLR de la firma eran considerados de categoría auténticamente profesional, y se ubicaban entre los mejores de su época, estando en producción aproximadamente entre 1959 y 1979,

He contabilizado nada menos que 35 ópticas en el catálogo, con focales de 20 mm a 500 mm, incluyendo 3 objetivos macro y dos zoom. Debe observarse que las multirrevestidas se distinguen por la letra «M».

En la práctica

Os ofrezco una serie de imágenes captadas con uno de los objetivos estándar, el RE.Auto-Topcor 5.8 cm f/1.8 (1963).

Este objetivo monta un diafragma de 6 palas (clásico de la época), que ofrece una apertura redondeada sólo hasta f/2.8. Si distancia mínima de enfoque es bastante razonable: 45 cm.

A f/8, la calidad,  hasta las esquinas, es muy buena. Las sombras mantienen su contraste, libres de «flare» © Valentín Sama

Igualmente a f/8, puede apreciarse el buen contraste y la nitidez en la 

valla metálica y la cumbre de la chimenea © Valentín Sama

A f/1.8 conseguimos algo de enfoque selectivo incluso a distancias medias/largas. Enfocado sobre las ramas secas © Valentín Sama

A f/11/16, para alcanzar una suficiente profundidad de campo, tal como era de esperar, aparece un cierto grado de difracción © Valentín Sama

A f/5.6 © Valentín Sama

A f/11 © Valentín Sama

A f/5,6 © Valentín Sama

En las tres imágenes de más arriba podemos ver una característica del RE.Auto-Topcor 5.8 cm f/1.8 que me agrada mucho: la sutileza de su paleta de color. Bien sea ello por los vidrios empleados para sus seis lentes, bien por la combinación de ellos con los revestimientos sencillos.

A f/4 y a la distancia mínima de enfoque de 45 cm. La resolución todavía nos deja ver unos sutiles filamentos de tela de araña, al tiempo que el bokeh, si bien aún bastante armónico, acusa –si nos fijamos bien– que estamos empleando un diafragma de tan sólo seis palas  © Valentín Sama

A la plena apertura de f/1.8, sin intervención alguna de las palas del diafragma, el bokeh es bien dulce. A la distancia mínima de enfoque de 45 cm © Valentín Sama

A pesar de los revestimientos sencillos de sus lentes, el RE.Auto-Topcor 5.8 cm f/1.8 muestra una tenaz resistencia al «flare» © Valentín Sama

Un mínimo de Historia

TOKYO KOGAKU KIKAI K.K.  (Topcon) produjo aparatos fotográficos entre 1951 (Laurelflex) y 1979 (Topcon RM 300). Los modelos más conocidos corresponden a las SLR de 35 mm, pero Topcon también produjo modelos réflex binoculares (TLR), telemétricas para 35 mm, modelos de visor óptico sencillo para 35 mm, e incluso una «folding» para 4 x 5 cm sobre rollos 127. Los modelos cumbre fueron la RE Super objeto de este artículo y la Super DM, posterior, con motorización a 2 fps y algún refinamiento adicional, tal como indicación de la abertura de diafragma en el visor.

A los optometristas, nos resultan familiares –desde hace décadas–  los excelentes equipos profesionales para el análisis de la visión humana, una de las importantes áreas de negocio actuales de Topcon.

Fuentes: propias, Guía McKeown's, The Japanese Historical Camera, Japanese 35 mm Cameras, Topcon Story, etc.

(*) Ya no disponible en ese sitio Web
(1) Curiosamente, la Topcon RE fue la primera réflex monocular con medición TTL, pero no la primera cámara con esa capacidad: primero fueron las cámaras para cinematografía de 8 mm Bolex BBL, C8SL y D8L de Swiss Paillard (1958) y poco después (1959) lo fue la cámara subminatura para fotogramas de 10 x 14 mm sobre película de doble perforación de 16 mm «MEC 16 SB» de la Firma germana Feinwerk Technik, GmbH. Pero todos esos aparatos utilizaban células fotovoltaicas de selenio, cuya sensibilidad no era la idónea para la medición TTL.

(2) La mayoría de esos sistemas surgidos con posterioridad «lee» la luz sobre la pantalla de enfoque y por tanto necesita de correcciones según el tipo de pantalla utilizada –si es intercambiable– al variar su transmisión de luz.

(3) El término «translúcido» empleado por Sony para sus SLT, ya inevitablemente abandonadas, era manifiestamente incorrecto, ya que implica «visión borrosa la de la imagen» lo que no era el caso... afortunadamente.

(4) Ello no significa que sea 100% compatible: debe aplicarse una precaución extraordinaria si pretendemos acoplar objetivos anteriores para Exakta, so pena de dañar partes internas de la montura de la Topcon. Desde luego, no lo recomiendo en absoluto sin antes comprobar que la lente posterior del objetivo no sobresalga –a infinito– del borde la montura del propio objetivo en todo caso realizar la «aproximación» con el máximo cuidado.

(5) En esa época se hizo famoso el fotómetro «Lunasix» de Gossen, probablemente el primero en emplear este tipo de célula y que era capaz de ofrecernos mediciones de horas de exposición, por ejemplo, con luz de luna, y de ahí su nombre...

(6) Esa última aplicación me hizo aprender mucho, ya que no todas las células CdS –por no decir muy pocas– se caracterizan por ofrecer una buena respuesta a los colores, esto es, a las distintas longitudes de onda. Algo a tener en cuenta es que las células CdS tienen una cierta inercia de respuesta al pasar de ambientes extremos de luminosidad, algo menos deseable para fotometría, pero que resultaba muy práctico para los sistemas de ajuste de brillo automático –según la luz ambiente– de los televisores.

(7) En U.S.A., la Topcon RE Super se comercializaba como «Beseler Topcon Super D».

(8) Mr. Utsumi Kohzoh, miembro del equipo del Project 46 A de la Topcon RE Super, fue responsable del diseño de las primeras Horseman.