La reciente publicación de la prueba de la Leica M3 y su objetivo –coetáneo de 1954/55– Summicron 5cm f/2 me ha hecho retomar un tema, que –aunque explicado muchas veces en mis clases– sólo lo había tratado por aquí una vez en relación a un objetivo Voigtländer en particular.
En efecto, en el artículo sobre la mítica telemétrica se habla de que, tres de las siete lentes de ese objetivo están realizadas en «vidrio de lantano» y más concretamente con el «LaK9» del fabricante Schott. Pero... ¿qué significado práctico tiene eso? (1)
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| © Valentín Sama |
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| Esquema del Leica Summicron 5cm f/2 retráctil. Una de las opciones favoritas de equipación de la Leica M3 de 1954 |
Puesto que el tema puede ser casi inabarcable por lo extenso, voy a tratar de concentrarme en lo más relevante.
Para empezar: hablamos de vidrio óptico, no de «cristal» (2) algo que a algunos les cuesta tanto meterse en la cabeza tanto como la diferencia entre «objetivo» y «lente»... pero esto segundo es un «melón» diferente por abrir.
Lo primero: un breve recordatorio de que «la luz» tal como la conocemos, es una radiación electromagnética de carácter ondulatorio, (3) y la parte que excita el sistema de visión humano abarca una gama muy limitada de ese espectro. (abajo)
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| El espectro visible para el ojo humano abarca –aproximadamente– de los 400 a los 700 nanómetros de longitud de onda: una parte mínima del gran espectro de radiación electromagnética. A ese conjunto, equilibrado, nos tomamos la libertad –para andar por casa– de llamarle... «luz blanca». |
A la vista del gráfico, podemos entender que cada longitud de onda genera en nuestro sistema visual (que incluye al cerebro) una «sensación de color» distinta: del violeta/azul para las longitudes de onda más cortas, al rojo oscuro para las más largas. (4)
Ahora, vamos a ver que ocurre con un haz de luz blanca se encuentra con una barrera, de material incoloro, transparente, de densidad mayor que el aire, un elemento, por ejemplo... ¡de vidrio!
El ejemplo más claro es el de un prisma.
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| Representación artística © Creative Commons |
Lo que se produce es –por un lado la refracción– o cambio de dirección de la luz, y por otro, la dispersión, o fraccionamiento de la luz blanca en sus componentes de distinta longitud de onda. Tanto lo primero como lo segundo se debe a que el medio (vidrio) representa un obstáculo al ser más denso que el aire, y lo segundo a que los niveles de energía correspondientes a cada longitud de onda son diferentes, y por tanto lo es su mayor o menor desviación.
Pues... aquí tenemos una herramienta, y asociado a ella, un problema. Veamos:
- Mediante la refracción, podremos cambiar a voluntad –dentro de ciertos límites– la dirección de la luz. ¡Estamos a punto de «inventar» la lente, y con ello, las gafas y –un paso más sofisticado– el objetivo compuesto por lentes! Porque un objetivo de cámara (5) no deja de ser un creador de miniaturas, partiendo de la escena, para volcarlas sobre el pequeño fotograma de película o sensor. Muy deseable.
- A la mayor o menor capacidad de «doblegar» ese rayo de luz en su camino, le llamaremos «índice de refracción», normalmente «n», «n1», «n2»...
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| Sí: una lente tiene un efecto prismático... © Creative Commons DrBob |
- El problema: por culpa de la dispersión (arriba), el «ordenado y coherente rebaño de ovejitas», de longitudes de onda que era ese rayo de luz blanca... ¡está a punto de escapársenos desperdigado por todo el campo! ¡Menudo popurrí de luz! Muy indeseable y a ver qué «perro pastor» le echamos para agruparlo...
Vamos a ver qué soluciones podríamos aplicar
Una de ellas –de las más antiguas en óptica– es utilizar, en lugar de una lente sencilla lo que denominamos un «doblete acromático», abajo.
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| © Creative Commons DrBob |
El conjunto de dos lentes compuesto de una positiva, en vidrio «crown» y otra negativa, en vidrio «flint». El conjunto –por las potencias y curvas de cada lente– sigue siendo positivo, convergente, pero la dispersión de color final –aún existente– es algo menor que la que se derivaría del uso de la primera lente (en vidrio «crown») exclusivamente.
Pero, espera... ¿es que podemos utilizar distintos tipos de vidrios? Pues claro: y ahí es cuando la cosa se pone interesante.
Un tema vidrioso
El vidrio óptico se obtiene a partir de la fusión –a alta temperatura– de sílices seleccionados por su pureza junto a la adición de determinados compuestos químicos.
Desde el punto de vista óptico, dos son los parámetros fundamentales que definen las características de un vidrio óptico: su índice de refracción (visto antes) y su «número de Abbe». El número de Abbe nos habla del grado de dispersión de color de ese vidrio en concreto y con una peculiaridad: cuanto más bajo es el valor numérico de Abbe más alta es la dispersión... ¡esto era una típica «pregunta trampa» para examen!
Y aquí es donde entra una relación perversamente vidriosa: en términos generales, cuanto más alto es el índice de refracción menor es el número de Abbe, esto es: ¡mayor es la dispersión!
Pero, desde un punto de vista constructivo, los vidrios de alto índice nos permitirían hacer objetivos más compactos...
Entra aquí la investigación y desarrollo de vidrios ópticos especiales, pero antes –para hacernos una idea– vamos a ver un catálogo de vidrios ópticos.
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| © Leica |
El gráfico es un poco antiguo –ya casi no se usan vidrios con plomo, indicado por el color amarillo– pero servirá para nuestros fines, pues es bastante ilustrativo. Vamos a ver, porque es más sencillo de lo que parece:
- Cada disco de colores, representa un vidrio óptico y su composición (simplificada)
- En el eje vertical tenemos el valor del índice de refracción, que –en este gráfico– va de uno inferior a 1,5 (el índice del aire es «uno») hasta 2.
- En el eje horizontal tenemos el número de Abbe, de menos de 20 a más de 80. ¡Ojo que nos ponen una ayudita para no caer en la trampa antes citada!
Pues ya lo tendríamos con un ejemplo: arriba del todo, tenemos un vidrio muy complejo y sofisticado, el de más alto índice del catálogo y todavía con un número de Abbe del entorno de 43. En su composición, además del lógico silicio, encontramos la tierra rara lantano, además de talio, zinc, zirconio, cadmio y wolframio. Y un pelín de plomo, sí... Hoy en día casi no se usa el plomo, por cuestiones medioambientales.
Pero sacrificando un poco el índice de refracción, podríamos emplear uno de los dos vidrios que se encuentran por debajo del primero citado, ya que gozan de números Abbe más favorables. A observar que uno de ellos es el «LaK» cuya variante de Schott «Lak9» se usaba en tres de las siete lentes del Summicron 5cm f/2 arriba citado.
Por curiosidad, añado, abajo, otro catálogo de vidrios ópticos, con su número indicativo y denominación.
Esas orgullosas denominaciones que leemos en las descripciones de los objetivos por parte de los fabricantes, tales como LD (low dispersion), SLD (super low dispersion), ULD (ultra low dispersion), HI (high index), etc., no son sino vidrios ópticos de alguno de los muy pocos catálogos disponibles en el mercado, que actualmente podrían no ser más de tres o cuatro, siendo los dos más conocidos Hoya y Schott.
No he citado hasta ahora otros factores muy importantes:
- Coloración del vidrio. Algunos vidrios pueden ofrecer índice y numero de Abbe deseables, pero una coloración más o menos intensa que le complique la vida al diseñador (6)
- Fragilidad a la hora de mecanizar
- Poca afinidad con pegamentos y capas antirreflejantes
- Tendencia a la oxidación (7)
- Gran absorción de luz
- Y... ¡alto precio!
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| Abajo: un vidrio de dispersión anómala para el amarillo © Tamron |
Mención aparte merecen los vidrios «de dispersión anómala». o AD Estos vidrios... «raritos», se caracterizan porque desvían (dispersan) uno o más colores (longitudes de onda) en un grado distinto –mayor o menor– que el resto. Estos vidrios vienen muy bien al diseñador para compensar alguna dispersión de color complementario que se haya «desmandado» en alguna fase del diseño.
Y por supuesto, salvo problemas mecánicos o de fusión, podemos usar cualquiera de los vidrios citados para tallar o moldear lentes esféricas o aesféricas.
Los objetivos apocromáticos
Estas ópticas representan el «summum» en nivel de corrección de aberraciones cromáticas, y en teoría estarían libres de ellas. Pero... no existe un estándar o normativa vinculante, y por tanto no todo objetivo etiquetado como «APO» tiene el mismo grado de corrección, ni ello indica que las aberraciones cromáticas se hayan llevado a cero. Por lo general se considera que se ha alcanzado una corrección apocromática cuando al menos dos de las componentes RGB cumplen con ese desiderátum.
En los últimos años, la mayor disponibilidad de vidrios muy avanzados, tales como los citados más arriba, ha permitido el desarrollo de ópticas de la más alta corrección apocromática, pero siempre de precios elevados.
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| Un ejemplo de una corrección apocromática; el desiderátum de todo fabricante de ópticas © Wikimedia Commons |
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| Una inmarcesible Leica M3 (1954) dotada de un moderno objetivo Voigtländer, perfectamente compatible. Si nos fijamos con más detalle... |
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| ... podemos ver que se trata de un objetivo apocromático «APO-LANTHAR», marcado –tal como es tradicional en la firma– con las tres barras RGB. Ambas © Valentín Sama |
Los fabricantes de ópticas y sus fórmulas de vidrio
¿Qué hay de cierto en que algunos fabricantes de objetivos produzcan su propio vidrio óptico? Pues, en los últimos años, nada... o un poco, según se mire.
Lo que sí es cierto es que algunos de esos fabricantes han mantenido pequeños laboratorios experimentales a efectos de producir muy pequeñas muestras de vidrio, ente ellos el más famoso es Leitz y en algún caso especial –por delegación– Sigma.
El vidrio «de lantano», concretamente, fue desarrollado por Broemer y Meinart en el laboratorio experimental de Leitz, y posteriormente el ya mencionado fabricante Schott lo serviría a sus clientes bajo la denominación «LaK9».
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| Creando una muestra de un nuevo vidrio óptico en un crisol de platino, en el pequeño laboratorio experimental de Leitz. Algunos de los vidrios más deseables necesitan de puntos de fusión muy altos y el crisol de platino (p.d.f. de 1.768 ºC), evita la contaminación por parte del continente © Leitz |
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| Almacén de bloques de vidrio óptico en Leitz. De ahí se cortarán «blanks» o «pastillas» para su posterior torneado y pulido © Leitz |
Esas muestras se utilizan para probar diseños, y si estos son exitosos, se encarga la producción en gran escala a algún gran fabricante especializado. Un caso concreto fue el vidrio «FLD» de Sigma, que luego licenció la fórmula a Hoya, pactando –por un precio– un tiempo «de carencia» antes de que Hoya lo pudiese ofrecer a otros fabricantes de objetivos.
Hay un dato curioso: cuando se utiliza un vidrio de fórmula especial, que no es «de menú», de catálogo, algunos fabricantes de objetivos guardan un pequeño remanente de ese vidrio, a fin de poder hacer reparaciones de objetivos valiosos: por razones económicas sería impensable hacer una nueva colada de ese vidrio.
El barrilete: el «engarce» de la joya
Claro que de poco nos serviría, para conseguir un gran objetivo utilizar los más sofisticados vidrios ópticos y las mejores fórmulas de tallado de curvas y revestimientos si el montaje de esas lentes en el barrilete del objetivo no fuese de la máxima precisión y durabilidad. En este sentido tendríamos que incluir el concepto de «posibilidades de reparación y ajuste».
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| © Leica |
Un ejemplo de un buen montaje: distintos metales (menos fricción), espacio para dilatación de las lentes, todo desmontable, todo ajustable, y... costoso.
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| Fase CAD de un objetivo Canon USM: no son sólo las lentes, ¡es su montaje en el barrilete! © Canon |
En esta misma serie:
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(1) Por motivos de sencillez, este artículo incluye algunas simplificaciones: así, que noto a mi querido profesor de física, Burbano, lanzando el borrador –siempre con asombrosa precisión– contra mi cabeza.
(2) En alguna óptica concreta de la primera serie de los objetivos Canon FL se emplearon lentes elaboradas sobre cristales de fluorita. Más tarde, se desarrolló el vidrio de fluorita.
(3) A la teoría ondulatoria se suma la cuántica, muy interesante y no incompatible.
(4) El sistema visual de seres de otros mundos podría permitirles «ver» en otras longitudes de onda y colores. De hecho, algunos seres vivos terrestres ven en longitudes de onda no humanas. y un buen ejemplo es el peligroso y agresivo «camarón mantis con punto púrpura» o Gonodactylus smithii
(5) Los objetivos para ampliación y proyección y algunos macro extremos serían lo contrario.
(6) Antes de la era digital, con sus correcciones por firmware o en postproducción, los fabricantes de objetivos trabajaban duro en el diseño para que la paleta de color de toda una serie de sus objetivos –de angular a tele– fuese uniforme.
(7) Las lentes talladas en cristales de fluorita tenían que montarse encapsuladas entre dos láminas de vidrio óptico para evitar su rápida degradación con el oxígeno y la humedad. Una de las razones por las que se dejaron de usar.
Este artículo forma parte de una serie de contenidos que venimos e iremos publicando a lo largo del mes de septiembre y hasta primeros de octubre para conmemorar el vigésimo aniversario de este blog «Acerca de la Fotografía», probablemente el más veterano medio independiente sobre fotografía publicado en español de forma ininterrumpida. a lo largo de los citados últimos 20 años.
Participarán en esos contenidos algunas de las personas que han contribuido al blog a lo largo de este tiempo, y os recomiendo estar atentos, ¡pues el ritmo para esta reentré pienso que será vivo!
La idea general –pero con una total libertad de ejecución para cada autor/a– es dar una idea de cómo hemos visto el transcurso de esos años desde un punto de vista personal de la fotografía. VS
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| Actividad organizada con la colaboración de CulturaLAB |
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