Carl Zeiss Jena SO-3.1 P-Flektogon 35/2.8. Обзор шпионского объектива от Родиона Эшмакова

Материал по объективу специально для Радоживы подготовил Родион Эшмаков.

Недемократическое правительство Германской Демократической Республики обладало своим аналогом K-G-B, оставившим после себя не только своеобразные восточногерманские анекдоты, но и внушительный арсенал средств поддержания у граждан веры в партию. Известная как «Штази» немецкая тайная полиция («Staatsicherheit») использовала различные специальные системы, разработанные Carl Zeiss Jena и VEB Pentacon: например, камеру GSK с набором «специальных объективов» SO-3.1 – SO-3.4 («sonderoptik») – для слежки; установку для микрофильмования Dokumator с оптикой Dokumar – чтобы подшивать в папочки добытые с помощью GSK фотоматериалы; проекторы Pentakta с одноименными объективами, чтобы микрофильмы можно было смотреть.

Это статья посвящена специальному объективу SO-3.1 35/2.8 для камеры слежения GSK, который был разработан Carl Zeiss Jena в 1973 г. Мне в руки попали два экземпляра. Здесь и далее источник исторических сведений этот.

Технические характеристики:

Оптическая схема – 8 линз в 5 группах, «P-Flektogon»;

Фокусное расстояние – 35 мм;
Относительное отверстие – f/2.8;
Расчетный формат кадра – 36×24 мм, покрываемый – 44×33 мм;
Угол поля зрения (на кадре 36×24 мм) – 63°;
Минимальная дистанция фокусировки – 0.3 м;
Задний фокальный отрезок – приблизительно 36 мм (объектив совместим с зеркальными камерами, но может задевать зеркало на некоторых полнокадровых моделях);
Резьба крепления к камере – М36×1;
Особенности: не имеет ирисовой диафрагмы, радиоактивен (применено ториевое стекло).

Особенности конструкции и адаптация

Объектив SO-3.1 35/2.8 рассчитан Эберхардом Дицшем для Оперативно-технического сектора Штази. Ключевая особенность этого объектива заключается в вынесенном входном зрачке и малом размере передней линзы, что позволяет проводить съемку через узкие отверстия (например, в стене) с минимальным виньетированием. В названии оптической схемы эта особенность также нашла отражение: «P» в «P-Flektogon», вероятно, означает «Pupil» – «зрачок», а «Flektogon» – наименование, применявшееся ко всем ретрофокусным объективам производства Carl Zeiss Jena вне зависимости от оптической схемы. Нужно сказать, что, хотя архивные документы пролили свет на название данного объектива, на его корпусе нет никакой маркировки, кроме серийного номера и шкалы дистанций фокусировки, что характерно для специальных изделий. Кстати, в СССР существовал похожий по назначению объектив с более простой шестилинзовой схемой.

Благодаря вынесенному зрачку становится возможной (но не абсолютно верной), установка диафрагмы перед передней линзой, что значительно упрощает адаптацию. Детали для установки диафрагмы были изготовлены методом 3D-печати. Для установки фильтров в носовую часть встроена оправа от советского светофильтра с резьбой 40.5 мм.

Геликоид объектива вполне пригоден для использования и не требует замены, хотя линзоблок объектива из него можно легко выкрутить и установить в любой другой понравившийся фокусер. Для установки на современные камеры были изготовлены переходные кольца М36×1–М42×1, а нужное для точной установки бесконечности положение линзоблока зафиксировано за счет дополнительных юстировочных колец.

Объектив после адаптации имеет габариты меньшие, чем у большинства других широкоугольных объективов класса 35/2.8: это заслуга оптической схемы, в которой приоритетом был наименьший возможный размер передней группы линз.

О ториевых стеклах, желтизне и радиации

Важной особенностью оптической конструкции SO-3.1 35/2.8 является использование ториевого стекла. Торий – это радиоактивный элемент, альфа-излучатель. Будучи изолированным в стеклянной матрице, он не представляет угрозы для жизни и здоровья человека, поскольку его излучение останавливается даже листом бумаги. Тем не менее, его более активные продукты распада, накапливающиеся в стекле, создают достаточный для обнаружения датчиками (но недостаточный для нанесения вреда человеку) радиационный фон, что может стать большой проблемой при попытке транспортировки объектива: на международных рейсах радиационный контроль чрезвычайно (я бы сказал – чересчур) строг.

В стекловарении торий в виде диоксида (ThO2) использовали для получения высокопреломляющих стекол. Ториевое стекло проще в производстве, чем лантановое, оно также обладает большим показателем преломления (вплоть до 1.9-2) в сравнении с лантановым стеклом (до 1.8): на диаграмме Аббе ему соответствовала бы область выше известных лантановых СТК. По этим причинам именно ториевые стекла нередко можно встретить в качественных светосильных объективах середины XX века, среди которых наиболее известны SMC Takumar 50/1.4, CZJ Pancolar 50/1.8 (8 лепестков).

Помимо проблем, связанных с выделением и очисткой природного тория от высокоактивных примесей, есть еще одна – радиационная стойкость стекла. Хорошо известно, что ионизирующее излучение приводит к разрыву химических связей. В твердых телах это приводит к образованию ионов в необычных зарядовых состояниях и/или свободных электронов, локализованных в дефектах структуры, что придает материалу окраску. Например, облученная радиацией поваренная соль приобретает фиолетовый цвет из-за вышибания анионов хлора из структуры в виде атомов хлора. На месте хлорид-иона при этом остается электрон – образуется так называемый F-центр (центр окраски, «farbe» – с нем. «цвет»), интенсивно поглощающий видимое излучение оранжевого и зеленого диапазонов.

В стекле радиационно-индуцированные дефекты являются как правило ионами в нетипичных зарядовых состояниях, например – свинец +3 вместо +2. Лишние электроны или их недостаток относительно нормального состояния ионов в стекле меняют характер химической связи и энергию возбуждения электронов этих связей, т.е. зонную структуру материала, что может приводить к появлению поглощения света в видимом диапазоне длин волн, то есть появлению у стекла окраски. Как правило, бесцветные оптические стекла под действием ионизирующего излучения желтеют/коричневеют. Стекла, предназначенные для работы в условиях ионизирующей радиации, имеют в своем составе так называемые «зарядовые ловушки»: ионы элемента с переменным формальным зарядом, обе зарядовые формы которого имеют низкое поглощение в видимой области. Обычно в качестве такого элемента выступает церий: добавка всего 0.1-1% его оксида на порядки повышает радиационную устойчивость стекла, но уже этой добавки достаточно, чтобы из-за церия само по себе стекло приобрело желтоватый оттенок.

К счастью, необычные электронные состояния, которые образуются под действием радиации в стекле, не являются очень устойчивыми: каждый ион стремится вернуть свое прежнее состояние, а электрон – занять уровень с наименьшей энергией. Чтобы это произошло, необходимо помочь преодолеть определенный потенциальный барьер релаксации дефектов, сообщив дополнительную энергию в виде тепла или света. Всего лишь минутный нагрев до 150 градусов приводит к релаксации подавляющего числа окрашенных дефектов в стекле, но этот способ малоприменим для уже собранных объективов. Длительное облучение светом с длиной волны, равной длине волны, поглощаемой дефектами – хороший, но небыстрый способ обесцвечивания поврежденного радиацией стекла старых объективов. По этой причине рекомендуют облучать пожелтевшие объективы ультрафиолетом или выдерживать их на солнце.

Пара моих объективов SO-3.1 35/2.8 различаются по светопропусканию: один из них сильно желтит, другой практически нет. Вероятно, это связано с условиями хранения их прежним владельцем – один мог лежат в темноте или в холодном месте, а другой – на свету в очень теплом. Ниже приведены фотографии двух объективов, позволяющие сравнить визуально вид поврежденного радиацией стекла и релаксировавшего.

Важно то, что эти объективы абсолютно одинаковы, в том числе и по оптической схеме. Разница – только в условиях хранения/использования в прошлом.

Еще нагляднее разницу между пожелтевшим и бесцветным ториевым стеклом демонстрируют спектры светопропускания, полученные с обоих объективов. Можно отметить, что в ИК-диапазоне светопропускание объективов совершенно одинаково, а в видимой области пожелтевший объектив демонстрирует сильное поглощение сине-фиолетовых лучей.

Поскольку спектры записаны в равных условиях для одинаковых по схеме объективов, путем вычитания из одного спектра другого можно получить спектр поглощения света (отрицательный десятичный логарифм величины светопропускания, взятой в долях от единицы) радиационно-индуцированными окрашенными дефектами стекла.

Можно отметить, что между объективами нет никакой разницы в ИК-области, но и в области длин волн короче 350 нм, но это связано лишь с тем, что само по себе стекло не пропускает УФ-лучи вне зависимости от наличия или отсутствия окрашенных дефектов. График показывает, что для длин волн 380-400 нм светопропускание пожелтевшего объектива меньше в ~10 раз, чем у бесцветного. Кроме того, излучение именно этого диапазона является пригодным для «лечения» пожелтения стекла у ториевых объективов, поскольку поглощается дефектами сильнее всего и пропускается бездефектным стеклом.

С точки зрения фотографии желтое ториевое стекло работает как светофильтр, понижающий цветовую температуру и снижающий светопропускание объектива на величину вплоть до 1-1.5 ступеней экспозиции.

Оптические свойства

Объектив использует восьмилинзовую оптическую схему с использованием ториевых стекол – и ему это очень помогает в достижении высокого качества изображения несмотря на такие компромиссы, как вынесенный входной зрачок и большой задний фокальный отрезок. В центре кадра объектив создает резкое изображение с открытой диафрагмы, по краям кадра резкость ограничена комой и хроматическими аберрациями, но в целом объектив ведет себя намного лучше, чем условный Мир-1 или даже чем новый Зенитар 35/2 (который я все же немного испытал). На прикрытых диафрагмах разрешение выправляется и по полю, но из-за применения предлинзовой диафрагмы растет также и виньетирование. Особенностью объектива является также наличие заметной бочкообразной дисторсии.

Контраст изображения в обычных условиях освещения – на уровне хорошей оптики с однослойным просветлением линз. В контровом свете проявляются вуалирование и блики в форме «солнечного дождя» и зайчиков.

Цветопередача у бесцветного объектива – с некоторой зеленцой, пожелтевший объектив дает эффект теплого светофильтра.

Необычным для объективов класса 35/2.8 является у SO-3.1 боке: объектив не создает яркой «чешуи» или выраженного «закручивания», чем напоминает качественную современную оптику. Тем не менее, своя изюминка в размытии заднего плана у SO-3.1 определенно есть.

Объектив покрывает кадр 44×33 мм, при «правильной» установке диафрагмы может без проблем использоваться со среднеформатными камерами. Я использовал SO-3.1 на F/2.8-F/4 с шифт-адаптером на Sony A7s для получения «среднеформатных» снимков.

Ниже приведены примеры фотографий на полнокадровую камеру Sony A7s без использования шифт-адаптера.

Далее – «среднеформатные» фотографии-«шифторамы», выполненные на Sony A7s с помощью адаптера Fotodiox Pro EOS-NEX Shift.

Выводы

Carl Zeiss Jena P-Flektogon SO-3.1 35/2.8 – это широкоугольный объектив с необычной оптической схемой и нетипичным для старой оптики такого класса рисунком. Восемь линз и ториевое стекло помогли оптикам из Йены достичь оптического качества, которое не было достигнуто в обычном потребительском Flektogon 35/2.8 Гарри Цоллнера, и которое кроме сомнительных специалистов в то время оценить, к сожалению, никто не мог.

Больше обзоров от читателей Радоживы найдете здесь. Все обзоры Родиона в одном месте здесь.