Die Qualität historischer Angénieux Foto-Objektive – 1. Festbrennweiten, 1b. Retrofocus-Weitwinkelobjektive, B. 28mm f3.5

B – Angénieux Retrofocus 28mm f3,5 (R11) von 1953: Mit Alpa-Anschluss wie die meisten anderen meiner Angénieux-Festbrennweiten. Diese Optik wurde auch im gleichen Jahr schon ausgeliefert, in dem das 35er richtig in Großserie anläuft. Es hatte 1951 bereits einen Prototypen mit f2.8 gegeben, dessen Aufbau aber wieder fallen gelassen wurde. Tatsächlich ist der Linsenschnitt gegenüber dem 35mm f2.5 wesentlich geändert – mit 6 Einzellinsen.

Angénieux28mmf3,5_900

Der früheste Wettbewerber dazu tauchte meines Wissens in der BRD 1956 mit dem Ultra-Lithagon 28mm f3.5 von Enna auf (ebenfalls 6 freistehende Einzellinsen). Das entsprechende ISCO-Westron 28mm f4.0 taucht erst 1961 auf – 3 Jahre nach dem Westron 24mm f4.0!

Zeiss Jena und Zeiss-Ikon West haben beide diese Brennweite 28mm damals nicht „bedient“ – dafür war in der DDR Meyer-Optik Görlitz zuständig (bis auch dieser ruhmreiche Name in dem Großkonzern „Pentacon“ unterging). Dort brauchte man noch etwas Zeit – das Lydith 30mm f3.5, für das schon 1958 Schutzschriften eingereicht war, wurde schließlich erst 1963 ausgeliefert. Mit Patent von 1964 folgte dann das Orestegon 29mm f2.8 (7-Linser) – später hieß es Pentacon 29mm f2.8.

Die japanischen SLR-Hersteller waren ja gerade dabei, ihre Systeme aufzubauen: ein Nikkor 28mm f3.5 gab es erst 1959, ein Auto-Takumar 28mm f3.5 erst ab 1962. Canon baute 28er erst ab der Einführung des FL-Bajonetts (1964).

Außer den beiden Meyer-Optiken besitze ich keine weiteren frühen Objektive in diesem Brennweitenbereich.

Ich war später kein großer Anhänger des Brennweitenbereiches 28mm, weshalb ich auch kein entsprechendes Leica-Exemplar besitze und auch keine wirklich moderne 28mm-Linse. Ausnahme ist die der Zeit um 1975/80, als erste lichtstarke Typen aufkamen (siehe Vivitar Serie1). Wie man der Tabelle entnehmen kann, können Zooms bis f2.8 heute die Funktion gut übernehmen – man muss dann deren Größe allerdings in Kauf nehmen wollen.

Dagegen gestellt:

  1. Meyer-Optik Goerlitz Lydith 30mm f3,5 (1958/60/63)
  2. Meyer-Optik (Orestegon) Pentacon 29mm f2,8 MC (1964)
  3. Olympus OM 28mm f2,8 (1973)
  4. Vivitar Serie1 28mm f1,9 (1975)
  5. Contax G Zeiss Biogon 28mm f2,8 (1994)
  6. Canon EF 28mm f1,8 (1995)
  7. Extra: Tamron Zoom 28-75mm f2,8 bei 28mm (2018)

Hier der Auflösungsvergleich als Tabelle:

Angénieux28 und Co Aufl2

Vier_28er
Die wichtigsten Vergleichs-Kandidaten v.l.n.r.: Angénieux 28mm f3.5  –  Lydith 30mm f3.5 Meyer/Pentacon 29mm f2.8 – Olympus OM 28mm f2.8 
Vier_28er_2
Die wichtigsten Vergleichs-Kandidaten v.l.n.r.: Angénieux 28mm f3.5  –  Lydith 30mm f3.5 –  Vivitar Serie1 28mm f1.9   –   Canon EF 28mm f1.8

Bei dem Angénieux Retrofocus 28mm f3.5 ist – nun bei 75° Bildwinkel – die Auflösung im Vergleich zum 35mm-Objektiv in Rand/Ecke geringfügig reduziert (auch abgeblendet – bei Offenblende liegt die Ecke jetzt bei 31 Linien/mm). Aber die Auflösungswerte sind exzellent für den zeitgenössischen Analog-Standard. Die Verzeichnung ist noch einmal verringert bei jetzt besseren CA-Werten. Tatsächlich ist die Verzeichnung mit Abstand die geringste mit allen 28mm-Vergleichsobjektiven in meinem 28mm-Vergleich.

Wieder kann man sagen, dass der allgemeine Stand der Technik erst Anfang der 1970er Jahre wirklich über das Angénieux hinaus geht: das Olympus OM 28mm f2.8 ist in diesem Vergleich die neue Landmarke (ab 1973) für die nächsten 20 Jahre.

Das Vivitar Serie1 28mm f1.9 erreicht bei Blende 2.8 übrigens ziemlich genau die Auflösungswerte des Olympus 28mm f2.8 und hat darüber hinaus noch die Besonderheit des „floating element“ Designs. Tatsächlich wude es damals von Modern Photography in höchsten Tönen gelobt:

ResolChartVS1_28f1,9_ModernPhot

Dabei wird die Schwäche mit „flare“ bei voller Öffnung (Streulichtanteile von überkorrigiertem farbneutralem Astigmatismus, die bei Blende 4 praktisch verschwinden) erwähnt, die man an der MTF-Kuve unten auch sehen kann.

Das ContaxG Biogon 28mm f2.8 (tatsächlich einmal ein 28er von Zeiss… 1994) ist im Aufbau ein Meßsucher-Objektiv, auch wenn die Kamera automatisch fokussiert! Die extrem schlechten Rand/Ecken-Auflösungswerte dieses Objektivs sind nicht real: durch den sehr nah an die Filmebene heran reichenden hinteren Linsenscheitel (kleine hintere Schnittweite) ist dieses Objektiv nicht geeignet für einen digitalen Sensor wegen der am Rand extrem flach auf den Sensor einfallenden Strahlen. Das ist aber heute bereits weitgehend bekannt – alle Biogone sind an Digitalsensoren sehr schwach im Außenbereich des Bildfeldes.

Das 1995er Canon EF 28mm f1.8 (1995) ist noch nicht eine Optik auf dem heutigen Stand der Technik. Es ist in fast allen Auflösungswerten schlechter als das über 20 Jahre ältere Vivitar Serie1 ! Nur Chroma und Verzeichnung sind etwas besser. Ich kenne den Grund nicht. Es gehört eben nicht der L-Klasse an …  Aber es gibt auch Positives zu berichten: Die optimale Blende ist bereits bei f8 erreicht. An der MTF-Kurve kann man erkennen, dass das Objektiv bei niedrigen Frequenzen einen deutlich höheren Bildkontrast liefert als die älteren Systeme. Trotz der schwächeren Auflösung im höheren Frequenzbereich wirken die Bilder daher insgesamt „knackiger“. Auch die Kantenschärfe ist verbessert.

Die ganz große Überraschung des Vergleiches ist das frühe Meyer-Optik Lydith 30mm f3.5 von 1958: die Auflösungsleistung in der Bildecke ist zeitgenössisch gesehen überragend. Es ist ein 5-Linser!!! und bei Offenblende eine Klasse besser als der 7-Linser „Orestegon 29mm f2.8“ – und auch besser als das Angénieux! Die Schwäche der 29er Optik läßt sich vielleicht nach „zeissikonveb.de“ daraus erklären, dass aus Preisgründen überwiegend (6 von den 7 Linsen!) 30er-Jahre-Glastechnologie zum Einsatz kam. Zur Ehrenrettung muss man sagen, dass das Orestegon bei Blende 4 die Werte des Lydith bei Blende 3.5 erreicht oder übertrifft und die CA-Werte und die Verzeichnung deutlich verbessert sind. Das Lydith überragt noch ein ganzes Jahrzehnt die üblichen (meist japanischen) „third-party-lenses“, wie das „normale“ Vivitar 28mm f2.5 in diesem Vergleich – und das war eines der besseren Fremdobjektive.

Fazit: Wieder kann man sagen, dass dieses Angénieux 28mm ein Spitzenobjektiv seiner Zeit ist – mit sehr langer „Halbwertzeit“ bezüglich des Standes der Technik. Es wurde dann ja auch in dieser Form bis 1971 geliefert – 18 Jahre lang. Einen Nachfolger gab es nicht.

Ich weise darauf hin, dass die Auswahl der Vergleichsoptiken nicht marktrepräsentativ ist sondern sich aus dem Bestand meines Objektivbesitzes ergab. Ein wirklich „modernes“ 28er Objektiv war diesmal nicht dabei – außer dem Tamron-Zoom mit den wirklich erfreulichen Werten.

Untenstehend sehen Sie die einzelnen Meßergebnisse der relevanten Optiken bei Offenblende und bei optimaler Blende:

Vgl_Angén28f3,5_f3,5

Vgl_Angén28f3.5_f11
Angénieux Retrofocus 28mm f3.5 bei Offenblende (oben) und optimaler Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_Lydith30f3,5_f3,5

Vgl_Lydith30f3,5_f11
Meyer-Optik Lydith 30mm f3.5 bei Offenblende (oben) und optimaler Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_OM28f2,8_2,8

Vgl_OM28f2,8_11
Olympus OM 28mm f2.8 bei Offenblende (oben) und optimaler Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_VS128f1,9_f1,9

Vgl_VS128f1,9_f11
Vivitar Serie1 28mm f1.9 bei Offenblende (oben) und optimaler Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_CAF28f1,8_f1,8-n

Vgl_CAF28f1,8_f8-n

Copyright Fotosaurier, Berlin, 4. März 2020

 

 

 

Die Qualität historischer Angénieux Foto-Objektive – 1. Festbrennweiten, 1b. Retrofocus-Weitwinkelobjektive, A. 35mm f2.5

Folgend untersuche ich die drei Retrofocus-Objektive, die Angénieux für das Kleinbildformat entwickelt und produziert hat:

  • Retrofocus 35mm f2.5 (R1) – öffentlich vorgestellt in Paris 1950, ab 1953 in großen Mengen geliefert (ca. 45.000 p.a.! – die Hälfte nach USA))
  • Retrofocus 28mm f3.5 (R11) – ebenfalls ab 1953 geliefert
  • Retrofocus 24mm f3.5 (R51/61) – ab 1957 geliefert

(Im Beitragsbild oben von links nach rechts.)

Es gab keine Nachfolge-Modelle und auch kein 20mm-Weitwinkel mehr. Pierre Angénieux sah offensichtlich aufgrund der geringen Stückzahlen  und der Schwierigkeit, ausreichend hohe Preise im Amateur-Fotomarkt durchzusetzen (anders als im Cine-Sektor) zu wenig wirtschaftlichen Nutzen in diesem Segment.

Zur Entwicklung des Retrofocus-Weitwinkelobjektivs und der Geschichte der Firma Pierre Angénieux lesen Sie bitte hier in meinem Blog nach:

Sternstunden der Foto-Optik – Pierre Angénieux

A – Angénieux Retrofocus 35mm f2,5 (R1), 1950-Patent und öffentl. Vorstellung in Paris/1953-Lieferung in Großserie: das berühmte allererste Retrofokus-Objektiv (hier für die Exakta). Zu dem gibt es natürlich keine echten Vorläufer.

Angénieux35f2,5_900
Angénieux Retrofocus 35mm f2.5 (R1) in Fassung für Exakta (E4) – erstes Retrofokus-Weitwinkelobjektiv (1950 in Paris vorgestellt)

Dagegen gestellt (siehe Tabelle unten):

  1. Carl Zeiss Jena Flektogon 35mm f2,8 (Prototypen auch 1950 / Serie 1953)
  2. Schneider Curtagon 35mm f2,8 (1958)
  3. Carl Zeiss Jena Flektogon 35mm f2,8 (2. Rechnung – 1961)
  4. Canon Rangefinder (M39) 35mm f2,0 (1962)
  5. Minolta MD 35mm f1,8 (1968)
  6. Canon FD 35mm f2,0 (1971 – konkave Frontlinse!)
  7. Leica R Summicron II 35mm f2,0 (1977)
  8. State-of-the-art für spiegellos: Sony Zeiss Sonnar 35mm f2,8 (E-Mount, 2015)
  9. Zoom-Vergleich: Tamron 28-75 f2,8 bei 35mm (2019 – mindestens so gut wie Festbrennweite!)

Machen wir uns bewußt, dass wir hier Anfang der 1950er Jahre beim Erscheinen der ersten Retrofokus-Weitwinkelobjektive für Spiegelreflex-Kameras an dem Scheideweg stehen, der den Erfolg der SLR erst ermöglichte: das Hindernis des großen Auflagemaßes, das durch den Spiegel bedingt ist, wird überwunden!

Hier noch ein kleines Detail am Rande: P.Angénieux war bereits ab Erscheinen der Alpa-Reflex SLR-Kamera (1944) in Kontakt mit dem Hersteller und lieferte auch unmittelbar Mitte der 1940er Jahren Normalobjektive und Teleobjektive zur Alpa. Da die Alpa-Reflex ein ungewöhnlich kleines Auflagemaß von 37,8 mm besaß (Exakta und fast alle anderen liegen bei 44,5 mm!) schaffte es Angénieux bereits in den Jahren ab 1947 ein 35mm-Weitwinkel für die Alpa zu liefern – das „Typ X1“ 35mm f3,5, ein ganz normaler Tessar-Typ. Das einzige nicht-Retrofokus-35er für eine SLR, das mir bekannt ist. Es sollen ca. 200 Objektive gefertigt worden sein. Für alle anderen Kleinbild-SLR galt damals noch die 40mm-Grenze der Brennweite. Wer Lust hat sich von der Qualität eines normalen 40er-Jahre-Tessars zu überzeugen, muss allerdings für das 38 Gramm schwere Objektiv heute mit einem Preis von ca. € 2.500 rechnen …

Besonders gespannt war ich natürlich auf den Vergleich mit dem zeitgenössischen „Rivalen“, dem Carl Zeiss Jena Flektogon 35mm f2.8. Hier gibt es das Problem, dass im Zeiss-Jena Werk (unter Dr. Harry Zöllner und Rudolf Solisch) es für das ursprüngliche Flektogon 35mm zwei optische Konstruktionen gab (1953 und 1961) – wobei die zweite Variante nacheinander (bis 1976, als es durch das neue 35mm f2,4 ersetzt wurde) in drei verschiedenen Gehäusedesigns vorliegt: Guttapercha, Zebra und Gummiring. Viele der ganz frühen Exemplare, die am Gebrauchtmarkt gehandelt werden, haben mehr oder weniger kräftige Schleier und sind teilweise völlig unbrauchbar. Nach einiger Suche, fand ich von der ersten Version in Alu/Silber (M42) eines mit schön klaren Linsen – meine zweite Version (Exakta) hat das Gehäuse mit Gummiring (das „jüngste“ – nach 1975 – und seltenste) und ist noch in gutem, klaren Zustand.

Hier die Auflösungsvergleich-Tabelle:

Ich weise darauf hin, dass die Auswahl der Vergleichsoptiken nicht marktrepräsentativ ist sondern sich aus dem Bestand meines Objektivbesitzes ergab.

Vergleich 35mm-Objektive
Auflösungsvergleich einiger 35mm-Brennweiten für SLR ab 1950 bis heute – gemessen an Kamera Sony A7Rm4 (60 MP) – Nyquist-Frequenz: 3.168 LP/PH (Imatest)

In den 50er Jahren kamen unmittelbar nach dem 35er Angénieux praktisch von allen Objektivherstellern äquivalente Retrofokus-Weitwinkelobjektive für SLR heraus:

Retro-Flekto_Curta
Erstlinge im physischen Vergleich: Angénieux Retrofocus 35f2.5 (Exakta), Zeiss Jena Flektogon 35f2.8 (M42), Schneider Curtagon 35f2,8 (Alpa)

Man sieht gleich auf diesem Bild, dass die zunächst exorbitanten Dimensionen der Frontlinsen und der Baulängen schnell schrumpften, nachdem man davon abging, eine einfache Zerstreuungslinse vor ein „Grundobjektiv“ zu setzen sondern anstatt dessen ein „integriertes“ Gesamtobjektiv entwarf. Ich verzichte hier auf Linsenschnitte, da diese bereits überall dokumentiert sind – der Artikel würde sonst vollends ausufern. Demnächst werde ich noch entsprechende Literaturangaben hinzufügen.

Weitere wichtige Neuerscheinungen der ersten Jahre (neben den Objektiven in der obigen Tabelle) waren z.B.: Enna Lithagon 35mm f4.5 (1953), Meyer-Optik Primagon 35mm f4.5 (1956),  Schacht Travegon 35 f3.5 R (1956), Topcon Topcor 35 f2.8 (1957), Zeiss-Ikon Contarex 35 f4.0 (1957), Takumar 35mm f4.0 (1957), Auto-Takumar 35mm f2.3 (1958), Enna Super-Lithagon 35mm f1.9 (1958), Isco Westron 35mm f3.5 (1958), Canon 35mm f2.5 (R-Bajonett – 1960), Nikkor 35 f2.8 (1962), Nikkor 35 f2.0 (1965).

Als gesichert kann gelten, dass das Zeiss Jena (interne Prototypen 1950 sicher bekannt!) und Angénieux (Muster 1950 öffentlich auf dem Fotosalon in Paris vorgestellt!) tatsächlich gleichzeitig an ihren Produkten arbeiteten. Klar ist auch, dass Angénieux mit dem früheren Patent und der früheren Veröffentlichung (beides 1950) die Nase vorne hatte. Jenas Prototypen von 1950 basierten auf einer Rechnung von 1949 und wurden wieder verworfen. Die Optiken, die 1953 geliefert wurden basierten auf einer neuen Rechnung von 1952! Wer als erster hinaus geht, trägt immer das Risiko, dass es noch keine Erfahrungen mit dem neuen Produkt gibt. Dass die Nachfolger davon lernen konnten, bis sie 2-4 Jahre später nachzogen, ist gewiss – aber wieviel? Damals wurde Optik noch manuall gerechnet. Es heiß, dass zwei Konstrukteure für ein typisches Linsensystem 2 Jahre Rechen-/Entwicklungszeit brauchten. Angénieux behauptete, dass er 10-fach schneller rechnete (ohne Computer), was plausibel erscheint, wenn man sich die schnelle Folge der neuen Objektive in dieser kleinen Firma Mitte der 1950er ansieht.

Zur optischen Qualität (einige Messdiagramme finden Sie unterhalb des Textes):

Ich betrachte Angénieux‘ ersten Entwurf als ausgewogen – die Auflösung am Rand liegt auch im Vergleich zu den bis dahin üblichen besten Weitwinkel-Meßsucherobjektiven im guten bis sehr guten Bereich. Zum Verständnis: 406 Linienpaare je Bildhöhe (LP/PH) bei Offenblende (f2.5!!) im Rand/Ecken-Bereich entsprechen 34 Linien/mm – was bei Modern Photography für Offenblende Weitwinkel an Rand/Ecke damals zu einem „Excelent“-Rating geführt hätte. Abgeblendet erreicht das Objektiv für die damalige Analog-Fotografie völlig gleichmäßige Auflösung – und übertrifft in der Mitte (bis 50% des Bildkreises) die Nyquist-Frequenz der Sony A7Rm2/3! Hier noch die bildliche Veranschaulichung der 406 LP/PH bzw. 34 L/mm in der Bildecke:

#TargetCornerUR_corr_AngénRetro35f2,5_f2,5
Angénieux 35mm f2.5 bei f2.5 in der unteren rechten Bildecke – hier ist die Vignettierung kompensiert: sichtbare Auswirkung der hohen CA auf den sagittalen Strahl (60 MP – 100%-Ansicht)

Bei allen Angénieux-Weitwinkeln (am stärksten beim 24mm f3.5!) hat man größten Wert auf eine sehr geringe, im Bild fast nicht mehr wahrnehmbare VERZEICHNUNG gelegt – und dafür erhebliche CA-Werte in Kauf genommen.

Über die nächsten 20 Jahre wird laut Tabelle offensichtlich die Offenblenden-Ecken-Auflösung der Weitwinkel nicht gravierend gesteigert werden – erst ab Anfang/Mitte der 1970 gibt es einen wirklichen Durchbruch mit neuen Glassorten (und vollends dann ab ca. 1983/84 mit ED-Glas): schönstes Beispiel das Summicron II 35mm f2.0 von 1977!

Anders sieht es beim Flektogon 35mm f2.8 von 1950/1953 aus Jena aus: die Rand-/Ecken-Auflösung bei Offenblende ist „unterirdisch“ und kommt auch bei Abblenden nicht ausreichend hoch. Die Mittenauflösung erscheint vor allem beim Abblenden stark übersteigert. Das war leider ein Flop… Daher sah sich Zeiss Jena veranlasst, zehn Jahre später (1960) eine Neurechnung durchzuführen um konkurrenzfähig zu werden – wahrscheinlich ist es eine der ersten Objektiv-Berechnungen, die mit dem neuen Computersystem in Jena (OPREMA) durchgeführt wurde (?). Diese Neuberechnung des Flektogon 35mm f2.8 (geliefert ab 1961) ist dann ein Spitzenoptik nach dem damaligen Stand der Technik! Anscheinend war es notwendig, dafür wesentlich höhere Verzeichnung und deutlich höhere CA in Kauf zu nehmen als ursprünglich geplant.

Zur Illustration hier die Bilder der Auflösungs-Targets in der unteren Rechten Ecke (UR) bei Offenblende (dunkel, da ich die Vignettierung nicht korrigiert habe):

Vergleich_35mm_EckeUR
Auflösungs-Targets bei Offenblende untere Rechte Ecke (UR) v.l.n.r.:                  Angénieux35mm,                   Flektogon35mm-I,                          Flektogon35mm-II

Bei der Neugerechnung ist die Eckenauflösung nun erkennbar besser als beim Angénieux – Zeiss-Jena ist rehabilitiert!

Bemerkenswert finde ich, wie der Schneider-Curtagon-Entwurf die Größe des Objektivs verringert und gleichzeitig die Qaulität deutlich verbessert. Nicht nur die Auflösung übertrifft deutlich ihre Vorgänger-Konkurrenten – auch hat es noch geringere Verzeichnung als das Angénieux und exzellente CA-Werte! Das Schacht Travegon 35mm f3.5 R von 1956 hat etwa das gleiche Qualitätsniveau wie das Curtagon – ist aber nicht ganz so kompakt.

Das Canon FD 35mm f2.0 S.S.C. ist der Exot mit der nach vorne konkaven Frontlinse und Thorium-Glas (radioaktiv?). Es ist das größte und massivste der hier geprüften 35er – und ziemlich gleichauf in der optischen Leistung mit dem Minolta W.Rokkor-X 35mm f1.8, das im Vergleich ein Zwerg ist. Diese um 1970 entstandene Objektiv-Gruppe stellt eine  optische Verbesserung gegenüber dem Angénieux dar – aber nur graduell (besonders bei der Chromatischen Aberration – und abgeblendet am Rand). Bei der Lichtstärke liegt natürlich der eigentliche Fortschritt dieser Objektive – bei Erhaltung des Qualitätsniveaus – eine ähnliche Herausforderung wie es die weitere Vergrößerung des Bildwinkels darstellen wird. Das schon 3 Jahre vor dem Minolta-Objektiv entstandene Nikkor mit Lichtstärke 2.0 kenne ich leider nicht.

Schon in meinen Analog-Fotografie-Zeiten war das Summicron-R II 35mm f2.0 (1977) die absolute Referenz – eine wahre Freude, nicht nur in der Auflösung (die notwendig – aber nicht ALLES ist!). Überraschend finde ich, dass diese Optik noch heute (an hochauflösenden DigitalSensoren) so gut mithalten kann!

Mein „modernstes“ 35er, das (für die spiegellose Digitalkamera gerechnete) Zeiss Sony Sonnar 35mm f2,8 ist ein auf extreme KOMPAKTHEIT getrimmtes Objektiv mit sehr geringer Verzeichnung und CA, das dafür auf Spitzenwerte der Auflösung verzichtet. Es gibt heute extreme, lichtstarke Rechnungen mit 14 – 16 Linsen, die über 1 kg wiegen und schon bei Offenblende die Leistung einer 60 MP-Kamera über das gesamte Bildfeld ausreizen.

Fazit: das Angénieux Retrofocus 35mm f2.5 hat zu Recht den Ruf von Angénieux als Innovator und Hersteller von Objektiven sehr hoher Qualität begründet – zumal es praktisch bis Anfang der 70er Jahre auf dem Stand der Technik blieb! Wir werden in Kürze weiter sehen, wie er sich bei den folgenden kürzeren Weitwinkel-Brennweiten geschlagen hat.

AngénRetro35f2,5_f2,5_Vgl

AngénRetro35f2,5_f11_Vgl
Angénieux Retrofocus 35mm f2.5 bei Offenblende (oben) und optimaler Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_Flektogon35-I_f2,8

Vgl_Flektogon35-I_f11
Zeiss Jena Flektogon I  35mm f2.8 bei Offenblende (oben) und optim. Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Flektogon35f2,8-5501_f2,8_Vgl

Vgl_Flektogon-II_f8
Zeiss Jena Flektogon II  35mm f2.8 bei Offenblende (oben) und optim. Blende 8 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_Curtagon35f2,8

Vgl_Curtagon35f2,8_f11
Schneider Curtagon 35mm f2.8 bei Offenblende (oben) und optim. Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_SummicronR35f2,0_2,0

Vgl_SummicronR35f2,0_f8
Leitz Summicron-R 35mm f2.0 II bei Offenblende (oben) und optim. Blende 8 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Vgl_SonySonnar35f2,8_f2,8

Vgl_SonySonnar35f2,8_f11
Sony Sonnar 35mm f2.8 (E-Mt) bei Offenblende (oben) und optim. Blende 11 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradius

Copyright Fotosaurier, Berlin, 3. März 2020

 

 

Fotosauriers optisches Testverfahren für Objektive mit IMATEST

Ich messe die optische Qualität von Objektiven mit Hilfe des IMATEST-Verfahrens. (Imatest ist eine 2004 in Boulder, Colorado, USA gegründete Firma.)

Das durch das Objektiv mit der Digitalkamera aufgenommene Testbild (Target) stellt eine Datei dar (Bild-Daten + Exif-Datei). Diese Datei wird mittels einer (kostenpflichtigen) IMATEST-Software analysiert (IMATEST-Studio oder IMATEST-Master). Die Analyse liefert – abhängig von der Art des Targets – eine ganze Reihe von optischen Prüfergebnissen, die letztlich alle auf der MTF-Kurve basieren.

Das Basis-Verfahren wird Imatest SFR genannt (Imatest spatial frequency response), was man allgemein als „Modulation Transfer Function“ (MTF) bezeichnet. Analysiert wird eine Hell-Dunkel-Kante, die Imatest als „clean, sharp, straight black-to-white or dark-to-light edge“. Die hellen und dunklen Flächen, die an die Hell-Dunkel-Kante angrenzen müssen sehr gleichmäßigen (konstanten) Helligkeitsverlauf besitzen. Der Analyse-Algorithmus basiert auf dem Matlab-Programm „sfrmat“. Im Prinzip ließe sich dafür jede beliebige scharfe Kante verwenden. Imatest empfiehlt und verwendet eine Kante unter 5.71° Neigung und einem Kontrast von 4:1, das dies die am besten reproduzierbaren Ergebnisse liefert:

SlantedEdge
Analysefelder an einer als „slanted-edge“ bezeichneten Hell-Dunkel-Kante, Neigung 5.71°, Kontrast 4:1     horizontal (links)- vertikal (rechts)

Es versteht sich, dass die grafische Qualität dieses Testbildes/Test-Charts eine wichtige Rolle bezüglich der Reproduzierbarkeit von damit erzielten Prüfergebnissen spielt. Deshalb habe ich mir die große Test-Chart „SFRplus 5×9“ von Imatest aus USA liefern lassen (sie kostet derzeit $430,00). Der Abstand zwischen dem oberen und unteren schwarzen Balken beträgt 783 mm – die Gesamtbreite ca. 1.600 mm:

SFRplus-Test-Chart5x9

Die SFR-Messung erfolgt hier, wie vorstehend schon beschrieben, nicht etwa an den kleinen radialen Rosetten, die in die Quadrate eingebettet sind, sondern an den horizontalen und vertikalen Kanten der um 5.71° gedrehten grauen Quadrate.

Das Testbild kommt als eingerollter Druck und muss noch auf eine perfekt ebene, stabile, dauerhafte Unterlage aufgeklebt werden. Das habe ich von einem professionellen Laminier-Betrieb auf dem stabilsten Sandwich-Trägermaterial erledigen lassen ((Blasen/Falten würden das Testbild unbrauchbar machen!). Dazu habe ich auf der Rückseite zwei Al-Profile zur Versteifung und Wandmontage aufkleben lassen. Die genau vertikale und verdrehungsfreie Wandmontag habe ich mit einem Kreuzlaser unterstützt vorgenommen.

Eine typische Aufnahme dieses Testbildes durch das zu untersuchende Objektiv mit der Digitalkamera sollte so aussehen:

Aufnahe-IMATEST-korrekt

IMATEST stellt folgende Check-Liste für die Arbeit mit der Test-Chart auf:

IMATEST - hohe Abforderungen
„Checklist“ für das reproduzierbare Arbeiten mit dem Imatest-Verfahren

Vieles ist da zu beachten – und darüberhinaus entdeckt man in der praktischen Ausführung noch eine Menge Details, die einem eine sehr hohe Konzentration abfordern… zum Beispiel die Ausleuchtung:

IMATEST-Beleuchtung

LED-Lampen! … aber bitte nicht von Akkus gespeist – da ändert sich gegen Ende der Akku-Laufzeit die Beleuchtungsstärke. Unbeding Beleuchtungsintensität messen!

Bezüglich des Arbeitsabstandes als Funktion der Pixel-Anzahl der Kamera gilt, dass die große SFRplus TestChart für die 60 MP der Sony A7Rm4, die ich einsetze, gerade ausreichend ist.

Es kann im Prinzip jeder machen, der eine hohe Motivation dazu hat – aber es ist von äußerst großem Nutzen, wenn man viel von Optik und Physik versteht … damit man am Ende nicht Hausnummern misst! 😉

Ich werde jetzt nicht mehr in jedes Detail gehen. Natürlich ist die nächste wirklich wichtige Hürde, die man nehmen muss, die Ausrichtung der Kamera/Objektiv-Achse zur Mitte und zur Ebene des Testbildes. (Ich arbeite da mit zwei Kreuz-Lasern.)

Wenn man schließlich alles im Griff hat und man hat korrekte Aufnahme-Dateien des Testbildes erstellt, dann ist der Rest mit der Imatest-Software tatsächlich eine Knopfdruck-Aktion: mit dem oben dargestellten Chart SFRplus definiert das Programm automatisch 46 „ROI“ (region of interest) – also kleine Ausschnitte der „slanted-edges“ wie oben beschrieben – mal horizontal mal vertikal orientiert – und analysiert dann binnen weniger Sekunden die Auflösung an diesen 46 Stellen, die MTF-Kurve, ein (vorher festgelegtes) Kantenprofil und die Auflösungskurve über dem Bildkreisradius (getrennt nach sagittaler und meridionaler Orientierung.

Kantenprofil+MTF-Kurve
Beispiel einer Kantenprofil/MTF-Auswertung an einer einzelnen ROI-Position (14% rechts vom Bildzentrum)

Das wird in Graphen oder auch in Tabellenform ausgelesen – bzw. als Datei, mit der man weitere programmierte Auswertungen und Darstellungen durchführen könnte.

Angén90f2,5_f11_Multi-ROI_N
MTF30-Auflösungswerte in Linienpaaren je Bildhöhe (60 MP-Sensor!) in den ROI-Positionen mit überwiegend sagittaler Orientierung. Man erkennt, dass die Methode bis sehr weit in die äußerenen Bildecken hinein funktioniert!

Auflösungs-Daten kann man für mehrere MTF-Kontrast-Werte (MTF10, MTF20, MTF30, MTF50) ausgeben lassen. Dann wird neben den Einzelwerten in der obigen grafischen Darstllung auch der gewichtete Mittelwert der (z.B.) MTF30-Auflösung über das GESAMTE Bildfeld, der Mittelwert für die MITTE, der Mittelwert für den Übergangsbereich und der Mitttelwert für die Ecken ausgegeben:

MTF30-Mittelwerte
Gesamt- (gewichtet!) und Zonen-Mittelwerte aus den Einzelwerten der darüber dargestellten Messung – die Mittelwerte enthalten ALLE sagittalen und meridionalen Meßergebnisse.

Außer den Auflösungs- und MTF-Daten werden Chromatische Aberration und Verzeichnung ermittelt.

Ich messe stets bei ALLEN Blenden jedes Objektives und definiere als „optimale Blende“ der jeweiligen Optik die mit dem höchsten (gewichteten) Gesamt-Mittelwert der Auflösung über das gesamte Bildfeld. Es kann dabei sein, dass an diesem Blendenwert die maximale Auflösung in der Bildmitte schon überschritten ist, aber die Rand/Ecken-Auflösung noch deutlich steigt.

Zur Charakterisierung einer Optik habe ich mich entschieden, folgende Auflösungswerte anzugeben – und zwar einmal bei Offenblende, einmal bei optimaler Blende:

  • Mittelwert gesamte Bildfläche (gewichtet mit 1/0.75/0.25)
  • Mittelwert der Meßpunkte in Bildmitte (bis 30% Bildradius)
  • Mittelwert der Meßpunkte Rand/Ecken (außerhalb 70& Bildradius)
  • MTF-Kurve (über der Frequenz aufgetragen)
  • Kurve der Auflösung über dem Bildradius (Mitte=0 …. Ecke=100)

Außerdem Verzeichnung und CA. In meinen Vergleichstabellen kann das dann so aussehen:

Tabellen-Beispiel Auflösung

Gelegentlich kann die 3D-Darstellung der Auflösung über der Bildfläche noch zu weiteren Erkenntnissen beitragen. Hier ein Beispiel (dasselbe Objektiv, wie iden anderen Beispielen weiter oben und unten!):

Angén90f11_Merid+Sagit_3D
3D-Darstellung der meridionalen (links) und sagittalen (rechts) MTF50-Auflösungswerte 

Alle Messungen erfolgen an derselben Digitalkamera Sony A7Rm4 mit 60 MP-Sensor und E-Mount-Objektivanschluß unter stets gleicher Einstellung von Auflösung und kamerainterem RAW-Converter (z.B. Schärfung auf Wert „0“).

Soviel zur konkreten Messung der Qualität der optischen Systeme. Und damit wäre für fabrikneue Objektive an einer Kamera, für die die Optik hergestellt wurd, eigentlich alles gesagt.

Bei meinen Untersuchungen treten allerdings folgende Einflüsse auf:

a) Ich nehme hier die Messungen an historischen Objektiven vor, die bis zu 100 Jahre alt sein können. Die meisten davon sind in einem normalen Abnutzungs- und Alterungs-Zustand, wobei ich festhalten möchte, dass nur Objektive in ein Vergleichsprogramm aufgenommen werden, die keine starken Ablagerungen, Beläge und Separationen an Linsenflächen zeigen, die schon als „Schleier“ in Erscheinung treten. Staubpartikel im Inneren und mäßige Putzspuren sind nicht auszuschließen – aber alle geprüften Optiken erscheinen – auch mit einer LED-Punktlampe durchleuchtet – weitgehend klar! Welchen Einfluss die Alterung und „normale“ Verschmutzung auf die Messergebnisse haben kann ich nicht klären – ich schlage vor, dass man die Ergebnisse pragmatisch eben als das ansieht, was sie sind: nämlich die Eigenschaften (unterschiedlich) gealterter historischer optischer Geräte! Die Ergebnisse liefern allenfalls einen orientierenden Eindruck vom Auslegungs- und Neu-Zustand dieser Objektive. Da die Ergebnisse in vielen Fällen überraschend gut ausfallen, darf man die Dinge auch gerne so bestaunen, wie sie jetzt erscheinen. Ich kann mir kaum vorstellen, dass die Optiken durch die Alterung BESSER geworden sind…

b) Um die Objektive der unterschiedlichsten historischen Kamerasysteme (wie Exakta, Alpa, M42,…) an die Kamera mit E-Mount anzuschließen, wird ein ADAPTER benötigt. Damit tritt ein rein mechanisch-geometrisches Problem im Versuchsaufbau auf: nach meinen bisherigen Erfahrungen ist genau das die zweitgrößte Fehlerquelle bei den Versuchen, über die ich berichte. Weil der Adapter nun ein Bestandteil der Fassung des Objektives ist, verschlechtern sich oft Zentrierung und Ausrichtung der optischen Achse relativ zum digitalen Bildsensor.

Die IMATEST-Software liefert bezüglich dieses Problemes allerdings eine wichtige Hilfestellung:

Angén90f2,5_f11_Geometry
Analyse der Geometrie der Imatest-Bilddatei: in der untersten Zeile stehen die „Convergence angles“ in horizontaler und Vertikaler Richtung: wenn die Zahlenwerte hier „Null“ sind, ist die Ebene des Testbildes relativ zur Sensor-Ebene ideal parallel ausgerichtet (d.h. die Linien des Rasters schneiden sich im „Unendlichen“. Die Bildmitten müssen sich dann nicht exakt decken (s. dritte Zeile von unten: central square pixel shift).

Man kann dieses Analyse-Ergebnis benutzen, um den Meßaufbau mit dem jeweiligen Adapter  optimal auszurichten. Ich habe mir derzeit eine Toleranz von <0.1 Grad bei den Konvergenz-Winkeln gesetzt.

c) Die größte  – und leider nicht sicher abzuklärende – Fehlerquelle bei diesen Messungen an historischen Objektiven, die für die Benutzung mit „Analog-Film“ konstruiert wurden, ist die unbekannte Wechselwirkung zwischen Optik und Digital-Sensor („Digital-Tauglichkeit“).

Hier sehe ich aufgrund meiner Erfahrungen drei Haupt-Probleme:

c1) Mögliche Reflexionen zwischen einer oder mehreren Linsenflächen und der Sensoroberfläche. Das kann sich zonenweise als Kontrastminderung auswirken oder auch das Bild ganz gravierend stören. In meinem Blog-Beitrag über das Ernostar 100mm f2.0 habe ich eine solche Erscheinung beschrieben (mit dem 42 MP Sony-Sensor).

Ernostar (die 2.) – Streulicht-Problem auf Anolog-Film?

Dort bildete sich beim Abblenden über f5.6 ein großer, milchig aufgehellter Bereich in der Bildmitte. Am 24 MP-APSC-Sensor in der Fujifilm-X-T2 (bzw. X-Pro2) trat dieselbe Erscheinung nicht auf. Dabei habe ich auch untersucht, dass diese Erscheinung auf Analog-Film bei diesem Ernostar-Objektiv nicht auftrat.

c2) Anti-Aliasing-Filter als zusätzliche optische Elemente können einen nennenswerten Einfluß auf die Bildqualität nehmen. Das ist sehr anschaulich im Artikel von H.H.Nasse unter lenspire.zeiss.com beschrieben.

https://lenspire.zeiss.com/photo/app/uploads/2018/11/Nasse_Objektivnamen_Distagon.pdf

Allerdings besitzt die verwendete Sony A7Rm4 kein Anti-Aliasing Filter, sodass ich nicht davon ausgehe, dass es in meinen Untersuchungen diesen Einfluss gibt.

c3) Hintere Schnittweite (Abstand zwischen hinterstem Linsenscheitel und der Film/Sensor-Ebene) und daraus möglicherweise resultierende sehr flache Einfalls-Winkel der Strahlen auf den Sensor. Was der Film verkraftet (und zwangsweise mit starkem Helligkeitsabfall im Außenbereich des Bildes quittiert = starke Vignettierung) bekommt dem Sensor nicht: es kommt zu schlimmsten Einbrüchen der Auflösung und Farbübertragung! Auch das ist im Nasse-Artikel sehr anschaulich beschrieben!

Diese Erscheinung gilt grundsätzlich für alle (symmetrischen) Weitwinkelobjektive der Brennweite <35mm an Digitalsensoren, also meistens für die Weitwinkelobjektive mit Bildwinkel >70°, die für analoge Meßsucherkameras gebaut wurden. Für Retrofokus-Objektive gilt das nicht.

Ich rechne aber damit, dass es auch noch andere, unbekannte Wechselwirkungen zwischen Analog-Objektiv-Strahlengang und Digitalsensor gibt. Deshalb ist für mich die wichtigste Voraussetzung für die VERGLEICHBARKEIT von Messergebnissen mittels Digitalkamera, dass immer dieselbe Kamera dafür verwendet wird – mit immer gleichen Einstellungen des RAW-Converters.

Copyright Fotosaurier, Herbert Börger, Berlin, 07. März 2020