GLI  OBIETTIVI  AF-NIKKOR  PER  LA  NIKON  F3AF  DEL  1983:

IL  PRIMO  SERIO  APPROCCIO  DELLA  NIKON

AI  MODERNI  SISTEMI  AF

ABSTRACT

An accurate description of the AF-Nikkors 80mm and 200mm released in 1983 for the
Nikon F3AF camera, the first serious challenge by Nippon kogaku to build a truly effective,
reliable and usable AF system; pictures, data, drawings of both lenses, schemas and several
sheets from the original project of the 80mm f/2,8 by Ikuo Mori (1979), showing the priority
given to a low-inertia  rear focus system to cope with a reasonably quick autofocus standard

03/05/2008

In questo 204° pezzo (SIC) voglio parlare degli obiettivi AF-Nikkor realizzati per il sistema Nikon
F3AF, una specialissima versione della celebre ammiraglia anni '80 che fu modificata con l'aggiunta
di contatti dorati all'interno del bocchettone (come le attuali AF) e con l'applicazione di un mastodontico
e tozzo mirino intercambiabile chiamato AF finder DX-1, che per linee ed imponenza rinverdiva i
fasti del celebre Photomic! Questo corpulento accessorio incorporava tutta la tecnologia necessaria
all'autofocus, dal sensore di contrasto che leggeva sullo speciale vetro di messa a fuoco alle batterie
all'elettronica applicata; per il resto la F3AF (se escludiamo i semplici rinvii elettrici fra la contattiera
del DX-1 e quella del bocchettone) era in tutto e per tutto simile alle consorelle meno dotate, al punto
che era possibile applicare alla F3AF uno dei mirini standard o accessori in dotazione alla gamma F3
(perdendo, ovviamente, l'autofocus...) così come si poteva piazzare il DX-1 su una F3 convenzionale
ed utilizzarlo come mirino normale (perdendo anche in questo caso la possibilità di operare in autofocus);
ricordo che il caro amico Fabrizio Grelli di Fusignano, a quei tempi grande rivenditore di usato fotografico,
quando fu lanciata la F4 e cominciarono a rientrare molte F3 in ottime condizioni e lasciate in permuta per
la nuova ammiraglia, mi confessava sconsolato che molti clienti che volevano una F3 a tutti i costi arrivavano
a fargli sostituire il DX-1 delle F3AF disponibili pronta consegna con il mirino standard, suggerendogli di
"gettare via" (SIC) il DX-1 ormai spaiato ed inutile... Oggi come allora inorridisco davanti a simile barbarie...

la Nikon F3AF, specialissima versione della F3 standard lanciata nel 1983; notare la sigla
di identificazione sul frontale e l'enorme mirino DX-1 che conteneva tutto il modulo autofocus:
si tratta della prima concreta e realistica proposta Nippon Kogaku per un sistema AF realmente
utilizzabile e sufficientemente pratico; l'interfaccia con gli obiettivi AF specificamente prodotti
avveniva tramite la contattiera (4 + 2 contatti) visibile all'interno del bocchettone ad ore 12

credits: pictures Nikon Corporation e Il Contatto - Torino

Naturalmente una costosa Nikon F3AF non sarebbe servita a nulla senza appositi obiettivi AF, anche se
la conferma elettronica di fuoco fornita nel mirino anche con i Nikkor convenzionali era già un buon aiuto;
alla Nikon si interrogarono per decidere le focali più interessate ai vantaggi dell'autofocus, considerando anche
le esigenze più frequenti dell'utenza professionale; si decise di omettere grandangolari e normali, per i quali
l'ampia profondità di campo consentiva - al limite - anche snapshots con la regolazione sull'iperfocale, e si
decise di produrre un corto tele di uso universale, sfruttabile anche nel ritratto, ed un tele più lungo che permettesse
qualche velleità anche nella foto sportiva, di gossip e di cronaca; una delle costanti imprescindibili era una luminosità
massima di almeno f/3,5, dal momento che il primitivo sensore del dispositivo AF non era in grado di mettere a
fuoco con aperture inferiori.... Si arrivò così a definire un 80mm f/2,8 ed un 200mm f/3,5.

In realtà il progetto della F3AF era già contemplato nel programma generale ancor prima del lancio in pompa
magna del modello standard, avvenuto nel 1980: infatti il progetto dell'AF-Nikkor 80mm f/2,8 fu completato dal
Dr. Ikuo Mori, il mitico progettista Nikon, già nell'Agosto del 1979! Probabilmente il ritardo accumulato fu causato
dalle lunghe operazioni di messa a punto fine del sistema, dal momento che non si aveva alcun database al riguardo:
infatti, il famoso AF-Nikkor 80mm f/4,5 del 1971 incorporava tutta la tecnologia al suo interno, e non consentiva
certo finezze come la messa a fuoco continua ad inseguimento...

Trattandosi dell'ammiraglia di punta con caratteristiche squisitamente professionali ed un prezzo da capogiro,
alla Nippon Kogaku non badarono a spese progettando i suoi rivoluzionari AF-Nikkor, dotandoli di un
nocciolo ottico di prim'ordine: l'80mm f/2,8 si basa su un Gauss a 6 lenti con l'uso di vetri moderni e con
un sofisticatissimo sistema di messa a fuoco posteriore su due gruppi, mentre il 200mm mutua lo schema
dai grandi tele Nikkor professionali e presenta un magnifico schema ad 8 lenti con modulo di messa a fuoco
interna IF e ben due lenti in vetro ED (quelle anteriori); dal punto di vista meccanico, l'estetica è di rottura
rispetto ai classici Nikkor, dei quali resta solo la ghiera del diaframma, mentre quella di messa a fuoco diviene
"vestigiale" e collocata in posizione anteriore, mentre a dominare la scena troviamo un grande swith A-M,
per passare alla messa a fuoco manuale o viceversa mettere a frizione gli elicoidi per l'autofocus, mentre
la scala della messa a fuoco resta interna ed è coperta e protetta dalla polvere da una lastrina in resina
trasparente; tale cura è dedicata anche allo schema ottico del 200mm f/3,5 ED, che dispone di un filtro
neutro posteriore che impedisce l'ingresso della polvere verso l'ultima lente, molto incassata e difficilmente
raggiungibile; i fianchi delle due ottiche sono rivestite in shark skin sintetico ed il 200mm presenta il
classico filetto dorato degli obiettivi Nikon ED; sul modello maggiore troviamo un'ulteriore finezza, poi
ereditata dai successivi AF-Nikkor, che evidenzia l'estrema attenzione posta dai progettisti per rendere
il sistema AF il più veloce e reattivo possibile: sopra la ghiera del diaframma (entrambe le ottiche chiudono
fino ad f/32) è presente un sistema di limitazione del range operativo (FULL,  infinito - 5m,  10m - 3m,
5m - 2m), sicuramente utile in situazioni prevedibili.

l'AF-Nikkor 80mm f/2,8 per Nikon F3AF fu prodotto fra il Gennaio 1983 ed il 1986, con matricole
comprese fra 182.011 e 195.563, per un totale di 11.553 esemplari, mentre l'AF-Nikkor 200mm f/3,5
IF ED fu prodotto fra l'Aprile 1983 ed il 1986, coprendo le matricole comprese fra 182.511 e 186.551,
per 4.040 esemplari complessivi (notare che entrambi gli obiettivi condividono il pacchetto di matricole
182.xxx); per entrambi non si registrò la minima modifica ottica od estetica per tutta la produzione.

la denominazione ufficiale presente sulle prime brochure giapponesi; notare come alla Nikon diano molta
importanza alla baionetta con specifiche S (cioè AiS), sempre enfatizzata nelle caratteristiche di ogni obiettivo
(chissà perchè?)

la struttura ottica e meccanica dell'AF-Nikkor 80mm f/2,8; contrariamente ai successivi AF-Nikkor
(con esclusione degli AF-I ed AF-S, ovviamente), gli AF-Nikkor per F3AF incorporavano il motore
di messa a fuoco (convenzionale, non coreless o SWM) e ricevevano dal corpo macchina solamente
l'alimentazione ed i relativi inpulsi; gli obiettivi incorporavano anche un chip di ROM permanente, col
quale la F3AF era in grado di dialogare grazie ai contatti supplementari; l'AF-Nikkor 80mm f/2,8
metteva a fuoco fino ad 1m, pesava solo 390g e montava filtri da 52mm; il suo particolare schema
ottico, studiato come detto da Ikuo Mori, metteva a fuoco con tecnologia Rear Focus, avanzando
i due moduli posteriori, una caratteristica molto positiva che riduceva le masse in movimento e quindi
l'inerzia di quel primitivo autofocus

L'eventuale compatibilità AF con i successivi corpi autofocus è sempre stata poco chiara, e personalmente
non ho mai svolto test, tuttavia sarei curioso di abbinare uno di questi obiettivi a corpi Nikon AF dotati di
linea di alimentazione per gli obiettivi a motore incorporato (AF-S o AF-I); chissà...

contrariamente a quello dell'80mm f/2,8, lo schema ottico dell'AF-Nikkor 200mm f/3,5 IF ED non
era mai stato ufficialmente divulgato sui nostri mercati, quindi provvediamo subito a rimediare...
Quest'obiettivo è più corpulento del fratellino ma rimane sempre ben gestibile, mette a fuoco a 2
metri, pesa 870g e adotta filtri da 62mm; il suo schema ottico è derivato da quello dei lunghi tele ED
di casa Nikon ed è realmente deluxe, simile a quello del famoso AF-Nikkor 180mm f/2,8; il modulo
centrale garantiva una veloce messa a fuoco grazie alla sua ridotta inerzia mentre la grande porzione
di cannotto priva di lenti era protetta dalla polvere da un vetro neutro posteriore; l'elemento più
qualificante dell'obiettivo sono senz'altro le due lenti in vetro ED anteriori, mentre il diaframma,
curiosamente, è posto dietro, al di fuori dello schema ottico, come su altri analoghi tele Nikkor quali
il 300mm f/2,8 ED o il 300mm f/4,5 ED; noterete che l'elemento ED anteriore non è assolutamente
protetto, così come avveniva anche nel primo Nikkor Ais 180mm f/2,8 ED, mentre le successive
realizzazioni sono sempre state dotate di un filtro neutro anteriore fisso, applicato in fabbrica in modo
permanente; le ragioni di quest'ultima scelta trovano riscontro nelle caratteristiche chimiche e fisiche di
questo tipo di vetro, appartenente alla categoria dei "fluor krown acid glass" e realizzato con ampio
utilizzo di fluoruri che lo rendono instabile, facilmente scalfibile, igroscopico e persino leggermente
solubile... Naturalmente il trattamento antiriflessi è già di per se una protezione, ma vista la delicatezza
del materiale i costruttori hanno sempre optato per un filtro anteriore protettivo... Tornando al
200mm f/3,5 AF ED ed al 180mm f/2,8 AiS ED, entrambi dotati di lente ED anteriore, l'assenza di
questo filtro protettivo sembrerebbe priva di logica; una parziale risposta può arrivare da studi che
ho svolto su questi tipi di vetri: da quello che ho inteso, inizialmente il vetro ED impiegato in questi
vecchi Nikkor era prodotto in casa Nippon Kogaku, ed presentava un indice di rifrazione
nD= 1,50032 ed un numero di Abbe (dispersione) vD= 81,9; tutti gli obiettivi che adottavano elementi
frontali realizzati con questo vetro sono privi di protezione; successivamente, si ritenne più pratico -
seguendo l'esempio di illustri concorrenti - adottare il classico e quasi analogo vetro Schott di classe
PK-52A, con indice di rifrazione nD= 1,49700 e dispersione vD= 81,6; è possibile (ripeto, questa
è una mia supposizione) che quest'ultimo vetro presentasse caratteristiche fisiche e meccaniche molto
più critiche rispetto al precedente vetro ED Nikon proprietario, imponendo l'adozione del filtro protettivo.

Questo classico schema ottico, condiviso con diversi tele ED di quell'epoca, si deve come concetto agli
studi intrapresi ad inizio anni '70 dal Dr. Soichi Nakamura, che in un progetto del Dicembre 1974 teorizzò
le caratteristiche poi applicate ai successivi Nikkor IF-ED; ecco un estratto da quel progetto che evidenzia
la stretta parentela fra queste prime ipotesi e l'AF-Nikkor 200mm f/3,5 ED

lo schema originale di Nakamura, concepito nel 1974, da cui deriva il 200mm f/3,5 IF-ED;
anche in questo caso le due lenti anteriori sono in vetro ED

Come anticipato, il progetto relativo all'AF-Nikkor 80mm f/2,8 per F3AF fu concretizzato
dal Dr. Ikuo Mori nel corso del 1979; l'intero progetto verte sulla ricerca di un sistema di
messa a fuoco posteriore applicabile ad un Gauss per ridurre le masse in movimento e
consentire un autofocus molto veloce; nel progetto originale sono teorizzati tre prototipi
diversi, il primo dei quali fu evoluto nel modello di produzione; questa versione presenta
il flottaggio della sola lente posteriore, mentre nella versione definitiva si optò per un doppio
movimento che interessava sia l'ultima lente posteriore che il doppietto posto subito davanti
ad essa (in pratica, tutti gli elementi dietro al diaframma); il secondo e terzo prototipo alternativo
presentano una lente posteriore separata in un doppietto leggermente spaziato ad aria, e nei
calcoli furono prese in considerazione due ipotesi per la messa a fuoco: A) avanzare in sincrono
entrambe le lenti e B) avanzare solo la prima lasciando la seconda al suo posto; per entrambe
le ipotesi furono calcolate le aberrazioni relative ad una messa a fuoco ravvicinata pari ad un
rapporto di riproduzione di 1:40, test che convinsero ad adottare un doppio flottaggio per
l'esemplare di produzione, che in veste prototipica prevedeva, come detto, un flottaggio
singolo; ecco gli schemi originali del progetto.

lo schema dell'AF-Nikkor 80mm f/2,8 di produzione con i vetri utilizzati; notare il doppio
movimento (sincrono) per la messa a fuoco RF; un 80mm f/2,8 è fra gli obiettivi più facili
da calcolare per luminosità ed angolo di campo, tuttavia alla Nikon non hanno lesinato
nell'impiego di moderni vetri ad alta rifrazione/bassa dispersione; incuriosisce la scelta di
una focale anomala come 80mm (gli altri due prototipi erano dei 90mm f/2,2); sembra quasi
una citazione del famoso AF-Nikkor 80mm f/4,5 del 1971, ma all'epoca la scelta della focale
fu obbligata, dal momento che per le specifiche esigenze ottiche e meccaniche di quel sistema
si adotto lo schema dello zoom-Nikkor 80-200mm f/4,5 utilizzato alla focale minima....
Curioso, davvero

il prototipo presente nel progetto di Mori del 1979 da cui fu derivato il modello di serie;
lo schema è praticamente identico, ma la messa a fuoco prevista coinvolgeva solamente
l'ultima lente, mentre nell'esemplare di produzione sfrutta anche il doppietto G3; nel
progetto originale l'obiettivo era un 30° (80mm) f/2,5, poi corretto in f/2,8

questi test ad infinito e ad 1:40 rivelano che l'interesse non era indirizzato solamente
ad ottenere una messa a fuoco veloce, ma si giudicavano anche positivamente i
benefici introdotti dal sistema RF nella resa ottica alle distante più ridotte; l'obiettivo,
con specifiche "facili", appare ben corretto

il prototipo n° 2 presenta un elemento posteriore sdoppiato in due lenti sottili
e leggermente spaziate; come accennato, erano previste due opzioni di messa
a fuoco, che coinvolgevano solo l'elemento anteriore (lente rossa) o entrambi
in sincrono (lente rossa più lente verde); questa versione aveva un angolo di
campo di 26°, corrispondente ad un 90mm (focale comunque anomala per
Nikon) ed una luminosità di f/2,2

i diagrammi relativi alle aberrazioni mostrano il rendimento sfruttando i due
sistemi di messa a fuoco posteriore; risultati apparentemente superiori
si ottengono flottando solo la prima delle due lenti posteriori e lasciando
l'altra nella posizione originale

il prototipo n° 3 è molto simile al secondo, e l'unica differenza consiste
nella scelta di vetri ottici per i due elementi posteriori: in questo caso il
vetro è identico, mentre nel prototipo n° 2 le due lenti sono realizzate
con materiali differenti; anche in questo caso si tratta di un 26° (90mm)
con luminosità f/2,2

con questa configurazione i risultati si invertono, e diviene conveniente
flottare entrambe le lenti, anche se così la distorsione aumenta leggermente
(restando comunque su valori trascurabili, inferiori allo 0,8%)

Questo splendido spaccato mette in risalto la grande tecnologia profusa dalla Nikon
nel settore ottico, meccanico ed elettronico quando ha realizzato la F3AF ed i suoi
AF-Nikkor, un pacchetto concepito al meglio della tecnologia del tempo che costiuirà
per sempre un mirabile esempio dei limiti raggiunti negli anni '80.

Credits: (picture and graphics Nikon Corporation)

La sezione del DX-1 mostra la grande complessità del gruppo ottico
destinato alla visione ed alla messa a fuoco automatica, delegata ad
un doppio modulo posteriore "alimentato" tramite due specchi da un
prisma centrale, a sua volta raggiunto dai fasci di un beam splitter
semitrasparente a 45° posto fra il vetro di messa a fuoco ed il
pentaprisma vero e proprio.

(credits: drawing Nikon Corporation, remastered)

Per i fanatici della tecnica, ecco una "blue print" originale con l'esploso del
mirino Nikon DX-1, riscontro eloquente della sua estrema complessità.

(credits: drawing Nikon Corporation)

Il sistema Nikon F3AF fu certamente un coraggioso esperimento sul lungo cammino per definire
ed affinare un pacchetto che portò alle autofocus definitive, inaugurate dalla Nikon F501AF
(che acquistai appena uscita, quanti ricordi...); naturalmente le sue prestazioni AF erano
molto inferiori agli standard  cui siamo abituati, sia per i limiti minimi di luminosità accoppiabile,
sia per la velocità di risposta, sia per la tolleranza sul piano di fuoco (infatti non fu previsto alcun
tele di focale superiore al 200mm, certamente più critica come precisione di fuoco e priva di
tolleranze ammesse dalla profondità di campo); tuttavia questo sistema non va semplicemente
archiviato come una stazione di sosta sulla via, perchè, a ben vedere, questo pacchetto ancora
così infarcito di meccanica ed ibridato ai sistemi convenzionali sta all'autofocus come i famosi
servo EE serie DS per F2 stavano all'automatismo a priorità: era una sfida guascona alle leggi
della fisica, del mercato, della logica, della tecnica, del buonsenso: si superava il limite partendo
dalle basi tradizionali e consolidate, senza partire da zero con una tecnologia tutta nuova, e
questo ha senz'altro un peso, nella storia come nella mia, e spero vostra, considerazione.

MARCOMETER



DAL  PUNTO  DI  VISTA  TECNICO  IL  KNOW-HOW  NON  ERA
OVVIAMENTE  ANCORA  MATURO,  MA  IL  VALORE  DEL  SISTEMA
F3AF  STA  PROPRIO  NELL'INCREDIBILE  IMPLEMENTO  MESSO  IN
ATTO  A  PARTIRE  DA  UN  CORREDO  SQUISITAMENTE  TRADIZIONALE,
SENZA  RINUNCIARE  ALLA SUA  SOLIDITA'  COSTRUTTIVA  E  SENZA
RINNEGARNE  L'EREDITA'  GENETICA,  ESTETICA  E  FUNZIONALE:
SCUSATE  SE  E'  POCO...

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