WILD M3Z con LEICA PLANAPO 1.0x: un po' svizzero...un po' tedesco...

Fondata nell'ormai lontano 1921 dal perito industriale Heinrich Wild (assieme a Jacob Schmidheiny e al geologo Robert Helbling), la Wild Herbrugg, che allora però si chiamava "Werkstätte für Feinmechanik und Optik", si fece subito apprezzare in ambito internazionale per la produzione di strumentazioni ottiche specialistiche quali apparecchiature topografiche, strumenti per la fotogrammetria e soluzioni per la geodesia. Fu solo nel 1947 che la Wild Herbrugg (nel frattempo divenuta "Wild Herbrugg AG") decise di inserirsi in un nuovo segmento di mercato, quello dei microscopi, avviando la produzione dei primi modelli M9 e M10. Il successo non tarda ad arrivare: i microscopi Wild si rivelano ben presto strumenti solidi, affidabili e otticamente performanti. Solo 7 anni più tardi, nel 1954, inizia la produzione del mitico Wild M20, uno dei microscopi più acclamati del tempo, tuttora ricercatissimo dai più raffinati ed esigenti microscopisti "vintage". Dovremo attendere l'anno 1958 per assistere alla commercializzazione del primo stereomicroscopio della casa di Herbrugg: il compatto Wild M5, autentico capostipite di tutta l'apprezzata serie M messa in produzione negli anni successivi. Quindici anni più tardi, da un fortunato parto trigemellare, nascono i Wild M3B, M3C ed M3Z che ancor oggi occupano orgogliosamente i tavoli dei migliori ricercatori del comparto accademico internazionale. Già da qualche anno, però, la Wild Herbrugg aveva intrecciato un sodalizio con la Ernst Leitz Wetzlar GmbH, riversando sulla casa tedesca buona parte del proprio "know-how" in campo microcopico; nel 1987 le due case si fondono nel "Wild Leitz Group" e tre anni più tardi, nel 1990, il marchio Wild esce definitivamente di scena, fagocitato dal nuovo marchio Leica Holding B.V. Group. Tuttavia, il progetto ottico della fortunata serie Wild M3, nato praticamente perfetto, continua a sopravvivere senza soluzione di continuità fino ai giorni nostri, essendo rifluito tout court nei modernissimi Leica MS5 e MZ6, tuttora a listino.

Wild M3Z Setup	Schema CMO	Type-S Adapter	Fototubo	Leica Planapo 1.0x
Leica Planapo 1.0x	Schema Planapo	Leitz Periplan 10x	Leica Cold Light	Leica Cold Light

Caratteristiche tecniche

Gli stereomicroscopi consentono di effettuare osservazioni in luce riflessa con una distanza di lavoro tale da consentire un'agevole manipolazione del campione. Il nome deriva dal fatto che la suddetta osservazione avviene attraverso due percorsi ottici separati per ciascuno occhio, con angoli di visione leggermente differenti, in modo da generare un'efficace ricostruzione stereoscopica dell'oggetto osservato.
Quasi tutti gli stereomicroscopi moderni adottano lo schema ottico "CMO" (Common Main Objective), in cui i due percorsi ottici che iniziano con gli oculari confluiscono in un unico obiettivo comune, solitamente intercambiabile. Si tratta naturalmente di una scelta economicamente conveniente, ma otticamente più scorretta di quella dei più antichi antichi stereomicroscopi tipo "Greenough" (quelli in cui si intercambiavano le coppie di obiettivi, solitamente inseriti in un astuccio tronco-conico). Infatti, nei "CMO" (come il mio Wild M3z) i due percorsi ottici intercettano l'obiettivo principale nella sua porzione periferica, subendone tutte le aberrazioni ottiche che ne conseguono (soprattutto aberrazioni cromatiche trasversali e longitudinali), mentre i "Greenough" hanno percorsi ottici separati fino alla fine e che pertanto lavorano sempre in condizione assiale.
Quindi, difficoltà costruttive a parte, ritengo che, specialmente per applicazioni di tipo fotomacrografico, i vecchi Greenough potrebbero essere otticamente superiori ai moderni CMO, se solo avessero subito un minimo di aggiornamento tecnologico.
Ben diverso è il caso dei cosiddetti "macroscopi" (come la serie Wild M400 o il glorioso Zeiss Tessovar), che non sono stereomicroscopi "sensu strictu" nel senso che non offrono una visione stereoscopica, ma sono strutturati intorno ad un singolo percorso assiale che viene poi semplicemente "splittato" su due oculari e sono infatti ottimizzati per la fotomacrografia.
Tuttavia, per ovviare al problema della perifericità dei due percorsi ottici in un sistema "CMO", si possono percorrere due strade differenti: utilizzare un obiettivo di grande diametro (soluzione seguita dalla maggior parte dei costruttori) in modo da evitare la porzione più periferica del sistema ottico comune o utilizzare una slitta meccanica di traslazione che consenta, al momento della fotografia, di portare perfettamente in asse il percorso ottico utilizzato, obliterando del tutto l'altro.
Nel mio Wild M3Z (ricostruito pazientemente pezzo per pezzo, attraverso una meticolosa ricerca "in baia"), ho cercato di coniugare i vantaggi di ambedue le soluzioni tecniche: ho utilizzato un obiettivo di grande diametro, il Leica Planapo 1.0x, un eccellente 9 lenti in 6 gruppi, caratterizzato da un'elevatissima correzione apocromatica e adattato al Wild M3z tramite un raccordo artigianale che riduce il diametro della filettatura da 65 a 50mm. Inoltre, ho fortunosamente reperito oltre oceano un traslatore dedicato (chiamato "Type-S drive housing") in grado di riportare il percorso ottico utilizzato per la fotografia perfettamente in asse con l'obiettivo principale. Per fugare ogni lecito sospetto di goliardica ridondanza, specifico che anche in abbinamento ad un obiettivo sovradimensionato, come il Leica Planapo 1.0x, l'uso di un traslatore assiale è assolutamente indispensabile nelle riprese in stacking, dato che l'esplorazione di più piani di fuoco in assetto non assiale determinerebbe vistose variazioni del campo inquadrato, proprio a causa dell'asimmetricità del percorso ottico.

TEST

Il test è stato effettuando utilizzando come target una banconota da venti euro, opportunamente "appianata" per evitare sfocature connesse alla ridotta profondità di campo del sistema. La fotocamera utilizzata è stata una mirrorless Panasonic G1, ottimo connubio tra piccole dimensioni, mancanza di vibrazioni e facilità di installazione. Dopo numerose prove comparative, nel tubo fotografico è stato inserito un oculare non proiettivo Leitz Periplan 10x18 per microscopio composto, mantenendo un'ottima parfocalità del sistema (coincidenza della messa a fuoco al variare dell'ingrandimento). L'illuminazione è stata fornita da un sistema a fibre ottiche Leica, collegato ad una sorgente di luce alogena Marcel Aubert L100 con lampada 12V/100W. La fotocamera è stata impostata con sensibilità 100 ISO ed esposizione manuale. I file .NEF sono stati convertiti in .JPG tramite Adobe Camera RAW 6.4, secondo i valori di default del programma.

Con la combinazione stereomicroscopio/obiettivo/oculare/fotocamera utilizzata in questa sessione di test, la relazione numerica tra ingrandimento nominale e ingrandimento reale (sul sensore) è definita dal seguente coefficiente: 0.375. Questo significa che se impostiamo la manopola dello zoom su un valore 16, avremo un rapporto di ingrandimento reale sul sensore pari a 16 x 0.375 = 6x. La seguente tabella collega il fattore di zoom con il rapporto di ingrandimento e il campo inquadrato.

Dopo numerose prove comparative, si è deciso di limitare il test ai valori "5"  e "3" del diaframma del fototubo. Non avrebbe infatti alcun senso utilizzare diaframmi ancora più chiusi poiché, trattandosi di sistemi ottici pienamente "diffraction limited", ogni ulteriore riduzione del diaframma determinerebbe inevitabilmente una diminuzione sostanziale della pura risolvenza.  Qualora occorresse una significativa estensione della profondità di campo, sarebbe molto meglio ricorrere alla tecnica del "focus stacking", cioè della scansione del fuoco secondo l'asse Z, con successiva ricostruzione delle aree a fuoco tramite l'ausilio di specifici software (Automontage, Helicon Focus, Zerene Stacker, CombineZ e persino Photoshop CS5).

Test di risoluzione	Test di diffrazione	Aberrazioni cromatiche	Test con Nikon U10

Dall'analisi del test di risoluzione, si evince chiaramente che la qualità ottica dello strumento, sebbene elevatissima per finalità di osservazione, non consente risultati qualitativamente comparabili (nel rispettivo campo di applicazione) alle ottiche macro di uso comune. Tuttavia, occorre certamente considerare che stiamo parlando di ingrandimenti sul sensore che si spingono fino a 40x, un valore certamente non confrontabile con i tradizionali sistemi macro. Inoltre, l'osservazione al 100% evidenzia impietosamente i limiti di risoluzione intrinseci dello strumento.
Il test di diffrazione è stato effettuato comparando le immagini riprese a diaframma 5 (cioè completamente aperto) e a diaframma 3 (che, nel caso di un ingrandimento nominale 10, corrisponde a circa -1.5 stop). Dall'analisi comparata dei risultati appare piuttosto evidente la superiorità dei risultati ottenibili alla massima apertura del diaframma, come ampiamente prevedibile per un qualunque sistema ottico "diffraction limited".
Il test delle aberrazioni cromatiche è stato condotto usando un target ad alto contrasto (nel caso specifico, la scala di un calibro a cursore in acciaio) e confrontando i risultati nella porzione più distale del fotogramma. La superiorità della posizione assiale rispetto a quella stereoscopica appare ancora evidente, anche se non drammatica, nonostante le eccellenti qualità ottiche del Leica Planapo 1.0x.
Infine, per avere un termine di paragone dell'effettiva qualità oggi raggiungibile nel campo della fotomicrografia, sono state affiancate, nel quarto ed ultimo test, un'immagine proveniente dal Wild M3z (ad ingrandimento nominale 16, pari ad un ingrandimento reale sul sensore 6x) con un'immagine ottenuta montando su soffietto un obiettivo speciale per microscopio petrografico: il Nikon U10/0.22 (corrispondente ad un 22mm f/2.3). Il confronto è stato effettuato su un soggetto completamente diverso, le squame dell'ala di una farfalla, ma sempre ad ingrandimento effettivo 6x. La visione affiancata ci costringe ad emettere un verdetto piuttosto impietoso, ma non occorre dimenticare che la distanza di lavoro del Wild è pari a circa 55mm, contro i 17mm del Nikon U10 su soffietto...

Conclusioni

Il Wild M3Z, equipaggiato con fototubo trinoculare, traslatore assiale e Leica Planapo 1.0x rappresenta ancora, a distanza di quasi trent'anni dalla sua progettazione, uno dei migliori strumenti per l'osservazione stereoscopica ad alto ingrandimento, con qualità ottiche e meccaniche di prim'ordine. Naturalmente, quando uno stereomicroscopio viene utilizzato per finalità fotografiche, si evidenziano tutti i limiti intrinseci di uno strumento destinato essenzialmente all'osservazione, pur conservando l'innegabile comodità di una distanza di lavoro di circa 55mm. Pur tuttavia, se non osservate al 100%, le immagini fornite dal Wild M3Z sono pienamente soddisfacenti.

Conclusion

The WIld M3Z, equipped with phototube, drive housing "S-Type" and Leica Planapo 1.0x is still today one of the best instrument for stereoscopic observation at high magnification. When used for photographic purpose, emerge all its intrinsic defects, because stereomicroscopes are essentially "vision machines", but you can enjoy for its extra-long work distance. If you are not a "pixel-peeper", results are anyway very satisfying.