Матеріал з об'єктиву спеціально для Радоживи підготував Родіон Ешмаков.
Пара адаптованих до сучасних камер об'єктивів SO-3.1. Збільшити.
Недемократичний уряд Німецької Демократичної Республіки мав свій аналог KGB, який залишив після себе не тільки своєрідні східнонімецькі анекдоти, а й значний арсенал засобів підтримки у громадян віри в партію. Відома як "Штазі" німецька таємна поліція ("Staatsicherheit") використовувала різні спеціальні системи, розроблені Carl Zeiss Jena та VEB Pentacon: наприклад, камеру GSK з набором "спеціальних об'єктивів" SO-3.1 - SO-3.4 ("sonderoptik") - для стеження; установку для мікрофільмування Dokumator з оптикою Dokumar – щоб підшивати у папочки здобуті за допомогою GSK фотоматеріали; проектори Pentakta з однойменними об'єктивамищоб мікрофільми можна було дивитися.
Ця стаття присвячена спеціальному об'єктиву SO-3.1 35/2.8 для камери стеження GSK, який був розроблений Carl Zeiss Jena в 1973 р. Мені до рук потрапили два екземпляри. Тут і надалі джерело історичних відомостей цей.
Технічні характеристики:
Оптична схема - 8 лінз у 5 групах, "P-Flektogon";
Принципова схема та основні параметри об'єктива SO-3.1.
Фокусна відстань – 35 мм;
Відносний отвір – f/2.8;
Розрахунковий формат кадру – 36×24 мм, покривається – 44×33 мм;
Кут поля зору (на кадрі 36 24 мм) - 63 °;
Мінімальна дистанція фокусування – 0.3 м;
Задній фокальний відрізок – приблизно 36 мм (об'єктив сумісний із дзеркальними камерами, але може зачіпати дзеркало на деяких повнокадрових моделях);
Різьблення кріплення до камери – М36×1;
Особливості: не має ірисової діафрагми, радіоактивний (застосоване торієве скло).
Особливості конструкції та адаптація
Об'єктив SO-3.1 35/2.8 розрахований Еберхардом Діцшем для Оперативно-технічного сектора Штазі. Ключова особливість цього об'єктива полягає у винесеній вхідній зіниці та малому розмірі передньої лінзи, що дозволяє проводити зйомку через вузькі отвори (наприклад, у стіні) з мінімальним віньєтуванням. У назві оптичної схеми ця особливість також знайшла відображення: "P" в "P-Flektogon", ймовірно, означає "Pupil" - "зіниця", а "Flektogon" - найменування, що застосовувалося до всіх ретрофокусних об'єктивів виробництва Carl Zeiss Jena незалежно від оптичної схеми. Потрібно сказати, що хоча архівні документи пролили світло на назву даного об'єктива, на його корпусі немає маркування, крім серійного номера і шкали дистанцій фокусування, що характерно для спеціальних виробів. До речі, у СРСР існував схожий за призначенням об'єктив з простішою шестилінзовою схемою.
SO-3.1 та інші об'єктиви для камери GSK.
Завдяки винесеній зіниці стає можливою (але не абсолютно правильною), встановлення діафрагми перед передньою лінзою, що значно спрощує адаптацію. Деталі для встановлення діафрагми були виготовлені методом 3D-друку. Для встановлення фільтрів у носову частину вбудована оправа від радянського світлофільтра з різьбленням 40.5 мм.
Носова частина адаптованого об'єктива із встановленою діафрагмою.
Гелікоїд об'єктива цілком придатний для використання і не вимагає заміни, хоча лінзоблок об'єктива з нього можна легко викрутити і встановити в будь-який інший фокусер, що сподобався. Для встановлення на сучасні камери були виготовлені перехідні кільця М36×1–М42×1, а потрібне для точної установки нескінченності положення лінзоблоку зафіксовано за рахунок додаткових кілець юстирувань.
Адаптовані об'єктиви SO-3.1.
Об'єктив після адаптації має менші габарити, ніж у більшості інших ширококутних об'єктивів класу 35/2.8: це заслуга оптичної схеми, в якій пріоритетом був найменший можливий розмір передньої групи лінз.
Про торієве скло, жовтизну та радіацію
Важливою особливістю оптичної конструкції SO-3.1 35/2.8 є використання торієвого скла. Торій – це радіоактивний елемент, альфа-випромінювач. Будучи ізольованим у скляній матриці, він не становить загрози життю та здоров'ю людини, оскільки його випромінювання зупиняється навіть аркушем паперу. Тим не менш, його більш активні продукти розпаду, що накопичуються в склі, створюють достатнє для виявлення датчиками (але недостатнє для завдання шкоди людині) радіаційне тло, що може стати великою проблемою при спробі транспортування об'єктива: на міжнародних рейсах радіаційний контроль надзвичайно (я б сказав - Занадто) суворий.
У скловаренні торій у вигляді діоксиду (ThO2) використовували для отримання високозаломлюючих стекол. Торієве скло простіше у виробництві, ніж лантанове, воно також має більший показник заломлення (аж до 1.9-2) у порівнянні з лантановим склом (до 1.8): на діаграмі Аббе йому відповідала б область вище відомих лантанових СТК. З цих причин саме торієве скло нерідко можна зустріти в якісних світлосильних об'єктивах середини XX століття, серед яких найбільш відомі SMC Takumar 50/1.4, CZJ Pancolar 50/1.8 (8 пелюсток).
Діаграма Аббе для оптичного скла каталогу ЛЗОС. Ізюмський завод в Україні пропонує той самий набір марок скла, окрім низькодисперсного фторфосфатного крона ОК-4.
Крім проблем, пов'язаних із виділенням та очищенням природного торію від високоактивних домішок, є ще одна – радіаційна стійкість скла. Відомо, що іонізуюче випромінювання призводить до розриву хімічних зв'язків. У твердих тілах це призводить до утворення іонів у незвичайних зарядових станах та/або вільних електронів, локалізованих у дефектах структури, що надає матеріалу забарвлення. Наприклад, опромінена радіацією кухонна сіль набуває фіолетового кольору через вибивання аніонів хлору зі структури у вигляді атомів хлору. На місці хлорид-іона при цьому залишається електрон - утворюється так званий F-центр (центр забарвлення, "farbe" - з ньому. "Колір"), що інтенсивно поглинає видиме випромінювання помаранчевого і зеленого діапазонів.
У склі радіаційно-індуковані дефекти є зазвичай іонами в нетипових зарядових станах, наприклад - свинець +3 замість +2. Зайві електрони чи їх недолік щодо нормального стану іонів у склі змінюють характер хімічного зв'язку та енергію збудження електронів цих зв'язків, тобто. зонну структуру матеріалу, що може призводити до появи поглинання світла у видимому діапазоні довжин хвиль, тобто появи у скла забарвлення. Як правило, безбарвні оптичні стекла під дією іонізуючого випромінювання жовтіють/коричневіють. Скло, призначені для роботи в умовах іонізуючої радіації, мають у своєму складі так звані зарядові пастки: іони елемента зі змінним формальним зарядом, обидві зарядові форми якого мають низьке поглинання у видимій області. Зазвичай як такий елемент виступає церій: добавка всього 0.1-1% його оксиду на порядки підвищує радіаційну стійкість скла, але цієї добавки достатньо, щоб через церію саме по собі скло набуло жовтуватого відтінку.
На щастя, незвичайні електронні стани, що утворюються під дією радіації у склі, не є дуже стійкими: кожен іон прагне повернути свій колишній стан, а електрон – зайняти рівень із найменшою енергією. Щоб це сталося, необхідно подолати певний потенційний бар'єр релаксації дефектів, повідомивши додаткову енергію у вигляді тепла чи світла. Лише хвилинне нагрівання до 150 градусів призводить до релаксації переважної кількості пофарбованих дефектів у склі, але цей спосіб малозастосовний для вже зібраних об'єктивів. Тривале опромінення світлом із довжиною хвилі, що дорівнює довжині хвилі, що поглинається дефектами – хороший, але нешвидкий спосіб знебарвлення пошкодженого радіацією скла старих об'єктивів. З цієї причини рекомендують опромінювати пожовклі об'єктиви ультрафіолетом або витримувати їх на сонці.
Пара моїх об'єктивів SO-3.1 35/2.8 розрізняються за світлопропусканням: один із них сильно жовтить, інший практично немає. Ймовірно, це пов'язано з умовами зберігання їх колишнім власником – один міг лежати у темряві чи в холодному місці, а інший – на світлі у дуже теплому. Нижче наведені фотографії двох об'єктивів, що дозволяють порівняти візуально вигляд пошкодженого скла і релаксуючого радіацією.
Важливо те, що ці об'єктиви абсолютно однакові, у тому числі й за оптичною схемою. Різниця – лише в умовах зберігання/використання в минулому.
Ще наочніше різницю між пожовклим і безбарвним торієвим склом демонструють спектри світлопропускання, отримані з обох об'єктивів. Можна відзначити, що в інфрачервоному діапазоні світлопропускання об'єктивів абсолютно однаково, а в видимій області пожовклий об'єктив демонструє сильне поглинання синьо-фіолетових променів.
Спектри пропускання для пожовклого (Yellow) та безбарвного (Colorless) об'єктивів SO-3.1, записані в рівних умовах на спектрофотометрі Varian Carry 300.
Оскільки спектри записані в рівних умовах для однакових за схемою об'єктивів, шляхом вирахування з одного спектра іншого можна отримати спектр поглинання світла (негативний десятковий логарифм величини світлопропускання, взятої в частках від одиниці) радіаційно-індукованими пофарбованими дефектами скла.
Спектр поглинання світла радіаційно-індукованими дефектами скла – різниця спектрів пожовклого та безбарвного об'єктивів.
Можна відзначити, що між об'єктивами немає жодної різниці в ІЧ-області, але і в області довжин хвиль коротше 350 нм, але це пов'язано лише з тим, що саме собою скло не пропускає УФ-промені незалежно від наявності або відсутності пофарбованих дефектів. Графік показує, що для довжин хвиль 380-400 нм світлопропускання пожовклого об'єктива менше ~10 разів, ніж у безбарвного. Крім того, випромінювання саме цього діапазону є придатним для лікування пожовтіння скла у торієвих об'єктивів, оскільки поглинається дефектами найсильніше і пропускається бездефектним склом.
З погляду фотографії жовте торієве скло працює як світлофільтр, що знижує колірну температуру і знижує світлопропускання об'єктива на величину аж до 1-1.5 ступенів. експозиції.
Оптичні властивості
Об'єктив використовує восьмилінзову оптичну схему з використанням торієвого скла – і йому це дуже допомагає у досягненні високої якості зображення незважаючи на такі компроміси, як винесена вхідна зіниця та великий задній фокальний відрізок. У центрі кадру об'єктив створює різке зображення з відкритої діафрагми, по краях кадру різкість обмежена комою і хроматичними абераціями, але в цілому об'єктив веде себе набагато краще, ніж умовний Світ-1 або навіть чим новий Зенітар 35/2 (який я все ж таки трохи випробував ). На прикритих діафрагмах роздільна здатність виправляється і по полю, але через застосування передлінзової діафрагми зростає також і віньєтування. Особливістю об'єктива є також наявність помітної бочкоподібної дісторсії.
Контраст зображення у звичайних умовах освітлення – на рівні гарної оптики з одношаровим просвітленням лінз. У контровому світлі проявляються вуалювання та відблиски у формі «сонячного дощу» та зайчиків.
Передача кольору у безбарвного об'єктиву - з деякою зеленцем, пожовклий об'єктив дає ефект теплого світлофільтра.
Незвичайним для об'єктивів класу 35/2.8 є у SO-3.1 боці: об'єктив не створює яскравої «луски» чи вираженого «закручування», чим нагадує якісну сучасну оптику. Тим не менш, своя особливість у розмитті заднього плану у SO-3.1 безперечно є.
Об'єктив покриває кадр 44х33 мм, при «правильній» установці діафрагми може без проблем використовуватися з середньоформатними камерами. Я використовував SO-3.1 на F/2.8-F/4 з шифт-адаптером Sony A7s для отримання «середньоформатних» знімків.
Нижче наведено приклади фотографій на повнокадрову камеру Sony A7s без використання шифтадаптера.
Далі – "середньоформатні" фотографії-"шифторами", виконані на Sony A7s за допомогою адаптера Fotodiox Pro EOS-NEX Shift.
Висновки
Carl Zeiss Jena P-Flektogon SO-3.1 35/2.8 – це ширококутний об'єктив із незвичайною оптичною схемою та нетиповим для старої оптики такого класу малюнком. Вісім лінз і торієве скло допомогли оптикам з Єни досягти оптичної якості, яка не була досягнута у звичайному споживчому Flektogon 35/2.8 Гаррі Цоллнера, і яке окрім сумнівних фахівців на той час оцінити, на жаль, ніхто не міг.
Більше відгуків від читачів Радоживи знайдете тут. Всі огляди Родіона в одному місці тут.
Цікаво, а яка з восьми лінз торієва? Якщо остання, то об'єктив повинен фонувати альфа-випромінюванням на плівку відразу після народження.
Головні ризики радіації виникають набагато пізніше – у міру природного розпаду торію починає суттєво виявлятися вже гамма-випромінювання (яке складно екранувати). Причому різні торій-об'єктиви, що містять, фонять по-різному (можливо впливають як маса самого торієвого скла, так і інші радіоактивні домішки.
Цікаво порівняти обидва екземпляри один з одним.
Думаю, що торій у задній лінзі. Можливо, він навіть не в одній з лінз - кандидатів (позитивних лінз) в об'єктиві достатньо.
Пробіг альфа-частинок усієї пари сантиметрів, плівка не постраждає. Дочірні ізотопи мають активність у кілька разів більшу, ніж у самого торію, при цьому бета-випромінювання ефективно екранується корпусом та лінзами, а з гамма-променями доведеться миритися, так. Благо, це не цезій-137 і не кобальт-60.
Радіоактивність скла залежить, звичайно ж, від доліторію в ньому і від складу матриці: якщо в ній є елементи, що поглинають радіацію, то скло може випромінювати менше. Радіоактивність об'єктива залежатиме від розташування лінзи в схемі і від її геометричних параметрів.
До речі, з урахуванням того, що “вікова рівновага” у ряді торію досягається за кілька десятків років, то можна вважати активність скла з торієм еквівалентної активності природного торію.
Огляд фото на безбарвний зразок.
Цікаво, а яка з восьми лінз торієва? -
Передостання у склейці. Тільки ідіот може поставити торієву або лантановий оптичний компонент останнім (до фотоматеріалу, ока і т.д.)
Якщо остання, то об'єктив повинен пристойно фонувати альфа-випромінюванням на плівку відразу після народження.
Об'єктив і так пристойно фонує, не тільки в альфі, а й у бета.
Торій 232 – вивільняє Альфа – стає Радієм 228, потім Радій 228 – вивільняє Бета – стає Актинієм 228 тощо. Наведений вище ланцюжок розпаду показує, що оптичні компоненти містять торій та його дочірні елементи: радій, актиній, радон, полоній, вісмут, талій та свинець у найменших кількостях внаслідок повільного розпаду торію.
На цифровій камері при витримці 60-120 секунд чітко видно гарячі пікселі. Чим менший розмір пікселя, тим більше гарячих пікселів.
Головні ризики радіації виникають набагато пізніше – у міру природного розпаду торію починає суттєво виявлятися вже гамма-випромінювання (яке складно екранувати).
Це найчистіша правда, тільки про це ніхто не знає і не Гамма, а випромінювання Бета.
Руйнування оптичного компонента не призведе до вивільнення випромінювання або токсичних елементів, що залишилися у структурі скляних ґрат. Тим не менш, це забруднить приміщення та полегшить проковтування або вдихання невеликих частинок радіоактивного пилу.
Розбирати об'єктив з торієвими оптичними компонентами тільки в рукавичках та на поліетиленовому плівці. Після розбирання та складання, рукавички та поліетиленову плівку здати у відповідний пункт прийому радіаційних матеріалів. Інструмент протерти вологою ганчіркою і загорнути у вищезгадану поліетиленову плівку.
Категорично забороняється розбивати, терти, дряпати торієві оптичні компоненти, щоб уникнути попадання радіоактивних частинок усередину тіла.
Причому різні торій-об'єктиви, що містять, фонять по-різному (можливо впливають як маса самого торієвого скла, так і інші радіоактивні домішки).
Впливає не тільки маса оптичного скла з вмістом торію, але й чистота окислу торію, яку додавали в момент варіння скла.
Цікаво порівняти обидва екземпляри один з одним.
Викручувати лінзи в обох примірниках та порівнювати їх, є підозра, що оптичні компоненти можуть мати різний вміст торію та чистоту.
Альфа і Бета випромінювання створює у склі F-центри, тому що радіоактивний розпад витісняє електрони, через що скло набуває жовтого або коричневого відтінку.
УФ-світло може усунути частину пожовтіння. Щоб зменшити пожовтіння, може знадобитися до 7 днів перебування на сонці або джерелах ультрафіолетового світла.
Безпечна відстань у повітрі становить 1-1,5 метра від торієвих оптичних компонентів.
Алюмінієвий корпус хороший матеріал, що екранує, від Альфа і Бета випромінювань.
Торієві оптичні компоненти поступово були замінені оптичними компонентами, що містять оксид лантану, що мають аналогічні оптичні властивості. Лантан сам по собі дуже радіоактивний, але випромінювання виявляється чутливим приладом, рівень незначний в порівнянні з фоновим випромінюванням.
Розгорнутий коментар, та тільки толку.
Навряд чи ідіотом треба бути, щоб розмістити лінзу останньої – дуже сумнівно, що для фотоплівки це настільки негативно позначилося б. Самі ж пишете про 120 секунд для цифроматриці, яка має чутливість до радіації явно більшу. Протиріччя.
Далі, торієве скло - це кронове скло. В об'єктивах типу подвійного Гаусса в позитивних лінзах застосовують кронове скло, в негативних - флінти. А цей об'єктив так чи інакше – розвиток подвійного Гауса. Тож малоймовірно, що торієва лінза – друга з кінця.
Щодо розпаду ви також помиляєтесь.
В об'єктиві за 50 років встановилася вікова рівновага ізотопів, тому є і альфа, і бета, і радіаційна гама. І реальні питання з екрануванням постають лише для гамма-променів, пробіг яких у м'яких тканинах – десятки сантиметрів. Бета промені ефективно затримуються алюмінієвою фольгою, отже – і корпусними деталями. Знову помилка, невдача?
Ну от цей весь технікобезпечний чад навіть коментувати не хочеться. Уявляю, щоб ви робили, якби з другокурсниками на аналітиці уранілацетат натрію брали в облогу під мікроскопом.
Чистота діоксиду торію, звісно, впливає. Але знову ж таки – там, окрім його дочірніх ізотопів, навряд чи щось може бути. Умовний радій-226 там не буде – вони з торієм настільки різнорідні за властивостями, що немає шансів виділити їх разом.
Різний вміст торію у лінзах? Як взагалі можна написати це марення. В одному і тому ж об'єктиві, виробленому в той самий час, що володіє одними і тими ж властивостями, не може бути такого, щоб застосовували різне скло. Кількість торію не може плавати, як і будь-якого іншого компонента оптичного скла. Неписьменний висновок.
F-центри у склі майже не формуються, оскільки є безліч пасток заряду. Утворення F-центрів характерне для іонних кристалів, де катіон має постійний ступінь окислення. До того ж, F-центри, тобто локалізовані електрони, у багатьох відомих сполук дають синє або фіолетове забарвлення, а не жовте.
У склі основний тип дефектів – катіони у нетипових ступенях окиснення
Безпечна відстань не зрозуміло, звідки взято і що це взагалі таке – теж незрозуміло.
Нарешті, оксид лантана зовсім не еквівалент діоксиду торію з точки зору оптичних властивостей: у нього менше відчутно показник заломлення, та й технологічний процес виробництва лантанового скла більш заморочений.
Є непоганий огляд радіоактивності тих чи інших об'єктивів (куди потрапили і оптика з чотирма лантановими лінзами - Mitakon speedmaster 50mm/0,95 першої версії).
https://camerapedia.fandom.com/wiki/Radioactive_lenses
Але по-справжньому сильно і небезпечно фонують тільки два - Canon FD 55mm f/1.2 SSC Aspherical (Measured at 46532 CPM і Fujica Fujinon 50mm f/1.4) )
Counts per Minute (CPM) – хронові показники небезпеки того чи іншого об'єктива. Так, у радіохімії є певні труднощі при аналізі у перекладі папуг у зрозумілі фізичні величини. Але без цього це все фігня і ні про що – про небезпеку чи безпеку судити за цими даними не вийде.
І там, до речі, є згадки про радіоактивні передні або задні оптичні елементи. Ймовірно, на той час можна було ставити туди торій і лантан.
Пожовклий об'єктив дає дуже цікавий ефект, який програмно зробити важко.
SO-3.1 не є spy lens, it is observation lens. Він не був використаний в walls, але в briefcases.
З повагою,
Детлеф
Thank you for the information. By the way, taking photos from briefcase is a kind of spying. Also it explains great the fact that this lens has extended entrance pupil.
I am a co-author з двох knihs про spycameras.
Here is the second one
Image circle diameter is 40 mm
Але для 36×24 image circle diameter повинен бути 43 мм. Також ці lens covers 44×33 mm, so you have useless data.