Die Qualität historischer Angénieux Foto-Objektive – 1. Festbrennweiten 1a. Porträt-Teleobjektiv 90mm f2.5

Autor: fotosaurier, Berlin, 13. Februar 2020

Dieses Objektiv wurde ab 1951 (oder 1954 … verschiedene Angaben) ausgeliefert.

Angénieux90f2,5_900
Angénieux 90mm f2.5 in ALPA-Fassung – Modell Y12 (vier einzelne Linsen)

Für alle, die den Namen Angénieux kennen, gehören diese Objektive zu den legendären historischen Foto-Produkten, die nicht nur zeitgenössisch an der Spitze lagen sondern auch führend und innovativ gegenüber dem Wettbewerb einzustufen waren.

Über Pierre Angénieux und die Firma können sie hier meinen Überblick-Artikel lesen: http://fotosaurier.de/?p=1243sternstunden-der-foto-optik-pierre-angenieux

Soweit das Vorurteil! … aber stimmt das auch? – und was kann man davon anhand von 50-70 Jahre alten gebrauchten Objektiven heute noch feststellen?

Alle Objektive, die ich hier untersuche, besitze ich. Ich will hier nicht mit meinen Testbedingungen langweilen sondern habe das Thema in einen eigenen Artikel „ausgelagert“. Im Prinzip und kurz umrissen: ich fotografiere mit den Objektiven , die ich an die jeweilige Digitalkamera (Sony A7Rm4 oder Fujifilm GFX100 im 35mm-Modus – beide ca. 60 MP) adaptiere, eine Original-IMATEST-Chart (SFRplus) unter möglichst kontrollierten Bedingungen ab und analysiere sie mit der IMATEST-Software. Mehr dazu unter diesem Link.

Als optische Qualitätsmerkmale ziehe ich heran:

  1. MTF-Kurve (MTF-Wert über Frequenz)
  2. Radiale MTF-Verteilung (MTF30-Auflösung über Abstand von der Bildmitte)
  3. Mittlerer, gewichteter Wert MTF20/MTF30/MTF50 (über gesamte Bildfläche)
  4. Kantenprofil und CA (Bildmitte, lokal)
  5. Chromatic Aberration R-G, B-G radial über die gesamte Bildfläche (nur in ausgewählten Fällen)

Als Auflösungswert benutze ich grundsätzlich Linienpaare per Bildhöhe (LP/PH). Die Bildhöhe ist hier immer 24 mm (Querformat). Nach meinen Erfahrungen ergeben die Auflösungswerte der MTF30 den realistischsten Vergleichswert für die allgemeine bildliche Fotografie.

Mein persönliches Interesse liegt dabei hierauf:

  1. welche optischen Leistungen besitzt ein historisches Objektiv?
  2. wie liegt diese im Vergleich zu zeitgenössischen anderen Objektiven?
  3. wie sieht der Vergleich zu den neueren und modernsten Optiken von heute aus?

Auf die Problematik, dass man da bis zu 100 Jahre alte, gebrauchte Objektive gegebenenfalls fabrikneuen, modernen gegenüber stellt, gehe ich in meinem Beitrag zu meinen Testmethoden näher ein. (Nobody’s perfect!)

Ich erstelle diese Testergebnisse bei allen Blenden (bis max. f16) und stelle hier im Vergleich die Auflösung in der gesamten Bildebene für die jeweilsoptimalen Blende“ dar – die natürlich zwangsläufig einen Kompromiss aus verschiedenen Eigenschaften darstellt. Im Laufe der Optik-Geschichte hat sich die für die Auflösung (und deren Konstanz über die Bildebene!) günstigste Blende ständig weiter zu größerer Blendenöffnung (kleinere WERTE) verschoben. Die ältesten Objektive (bis ca. 1965) wurden beim Abblenden meist bis zu Blende 11 immer besser in der Auflösung und Kontrast – in Ausnahmen noch weiter. Allerdings war die „Kantenschärfe“ auch damals meistens schon optimal bei Blende 5,6. Bis in die 80er Jahre liefert dann Blende 8 die beste Auflösung – später Blende 5,6. Heutige (meist asphärische) Optiken können schon bei Blende 2,8 bis 4,0 ihre höchste Auflösung erreichen. Dies habe ich hier berücksichtig und die Test-Blende entsprechend gewählt.

In der linken Spalte jeweils die Auflösung (Linienpaare/Bildhöhe – LP/PH bei MTF30, also dem MTF-Wert bei 30% Kontrast!) über der Distanz von Bildmitte (0)  bis zur Bildecke (100). Die Nyquist-Frequenz des Sensors entspricht stets der Wert 3168 LP/PH (Linien-Paare, nicht Linien!). Zusätzlich zur Auflösungskurve ist die Auflösung bei MTF30 getrennt für tangentiale und sagittale Strukturen als „gewichtetes Mittel“ über die ganze Bildfläche angegeben.

Verwendet wurden handelsübliche Adapter an den Sony-E-Mount – diese sind vielleicht die größte (mechanische) Fehlerquelle innerhalb dieser Tests.

—> Hinweis: Diese Untersuchungen an älteren und gebrauchten historischen Objektiven liefert Messergebnise für das Auflösungsvermögen, Verzeichnung und Chromatische Aberrationen der jeweiligen Objektive unter reproduzierbaren und kontrollierten Beleuchtungsverhältnissen (genormte, reflexfrei beleuchtete Chart). Das bedeutet nicht, das das jeweilige Objektiv unter allen denkbaren REALEN Lichtverhältnissen an der Digitalkamera entsprechend hochwertige Bildergebnisse erzielt – besonders im Gegenlicht können Streulicht und andere unangenehme Effekte auftreten, die bei jedem Digitalsensor unterschiedlich sein können!

Kamera ist hier die Sony A7RMark4 mit 60 MP.

Ich beginne mit meinem ältesten Nachkriegsobjektiv (die Retrofocus-Objektive und die Zooms werden in jeweils eigenen Artikeln besprochen werden):

Angénieux Porträt-Tele 90mm f2,5 von 1951 (Alpa-Anschluß): es ist, wie die meisten der Vergleichsobjektive (Ausnahme Kinoptik und Apo-Macro-Elmarit), auch ein Ernostar-Typ (vier freistehende Linsen) – die Sonnare sind ja auch ein (ebenfalls von Bertele) weiterentwickeltes Ernostar… und das  Olympus sehe ich als eine Art „Hybrid“ aus Gauss-Typ und Sonnar.

Dagegen gestellt:

  1. Ur-Ernostar 100mm f2,0 (1923)
  2. Kinoptik Apo 100mm f2,0 (ca. 1950)
  3. Canon Rangefinder (M39) P 85mm f1,8 (1960)
  4. Zeiss Sonnar 85mm f2,0 (Contarex 1961)
  5. Vivitar Serie1 90mm f2,5 Macro (ca. 1977)
  6. Leitz Apo-Makro Elmarit 100mm f2,8 (1987)
  7. Zeiss Sonnar für Contax G 90mm f2,8 (1994)
  8. Leica M Apo-Summicron ASPH 90mm f2,0 (1998)
  9. State-of-the-art: Sony GM 85mm f1,4 (Spiegellos, E-Mount, 2018)

Sorry – das sind eine Menge Daten – und es sind einige „LEGENDEN“ darunter! Wichtig war mir, die beiden „Rangefinder“-Optiken (Canon M39 und Leica M) mit einzustreuen, da ja eine weitere Legende lautet: Messsucher-Kamera-Objektive sind grundsätzlich besser als die SLR-Optiken…

Für die, denen „Contax G“ kein Begriff ist: Eine geniale, späte (und sehr schöne!) Messsucher-Kamera von Kyocera die (1994!) mit Autofokus ausgestattet war – einige der Objektive dazu gehören zu den besten, die je gebaut wurden – und sogar ein Hologon 16mm wurde dieser Kamera spendiert (eine eigene Legende). Aber Biogon 21mm und Hologon 16mm sind an Digitalsensoren nicht brauchbar (zu kurzer Abstand der letzten Linse zum Sensor – zu flacher Strahleneinfall).

Hier die von mir gemessenen Auflösungsdaten dieser Optiken in einer Tabelle:

 

Angénieux90 und Co Auflösungsvergleich
Auflösungs-Vergleich Angénieux 90f2,5 mit zeitgenössichen,  jüngeren und älteren Optiken

Wie schon erwähnt sind die MFT30-Auflösungswerte in der Hauptspalte 4 ein gewichtetes Mittel über die gesamte Bildfläche! (Zentrum Gewicht 1, Übergang Gewicht 0.5, Ecken Gewicht 0.25). Angegeben sind bei jedem Objektiv die Werte für Offenblende und die optimale Blende (bei den ältesten und auch beim Angénieux sind das Blende 11, je jünger die Optik, desto weiter geöffnet wird das Optimum erreicht!). Siehe auch Artikel über das Testverfahren.

Da es bei älteren Optiken erheblichen Randabfall der Auflösung gibt, habe ich die Mittelwerte NUR für das Bild-Zentrum und NUR für alle Bild-Ecken (ohne Gewichtungsfaktor!) hinzugefügt (Spalten 5 + 6).

Wenn ein Objektiv nicht perfekt zentriert ist, können am Rand oder in ein oder zwei Ecken ziemlich niedrige Werte auftreten – diese sind in die Mittelwerten hier mit eingegangen – die ziehen also das Gesamtergebnis deutlich RUNTER!

Beruhigend für mich war, dass das modernste Objektiv, das auch noch vom Hersteller für genau diesen Sensor entwickelt wurde (Sony GM 85f1,4) tatsächlich – und schon bei f4,0 – das Beste ist und der Mittelwert bei 98% der Nyquist-Frequenz der 60 MP-Kamera liegt – wofür hätte ich sonst das viele Geld hingelegt? (…auch ist das Objektiv im Zustand ja praktischt neu und wird ohne Adapter benutzt!)

Aber nun zu unserem Kandidaten Angénieux 90mm f2,5:

Der Veteran, der ja bis zu 69 Jahre alt sein könnte, mit Gebrauchsspuren, Putzspuren, Staub in der Optik und einer der ersten „Nachkriegsvergütungen“, erreich im Maximum (f11) einen Mittelwert von 85% Nyquistfrequenz über die gesamte Bildfläche (2.708 LP/BH) und in der von mir gewählten Vergleichsgruppe (praktisch alles Optik-LEGENDEN!) dauert es 26 Jahre, bis ein 90er Objektiv erscheint (VivitarSerie1 90f2,5), das das Angénieux in der Maximalauflösung übertrifft. Das zehn jahre später (1961) herausgekommene Zeiss Sonnar 85mm f2.0 zur Contarex ist in der Auflösung nicht besser – bei Offenblende f2.0 zeigt es eine Schwäche in der MTF-Kurve, die bei sehr niedrigen Frequenzen (links im Diagramm) relativ steil abfällt. Nach dem VivitarSerie1 gibt es in meiner Sammlung erst 40 Jahre später ein Objektiv, das dieses übertrifft! (Das Apo-Makro-Elmarit 100 übertrifft es nur bei Offenblende.)

Die größten Fortschritte in der Foto-Optik wurden seit den 1950er Jahren ganz offensichtlich in der Offenblenden-Auflösung und dem Randabfall (bei niedrigen Blenden) gemacht.

Im Anhang kann man Messkurven  einiger der Objektive ansehen.

Hier die Darstellung der einzelnen Messpunkte bei der optimalen Blende (f11) am Angénieux 90mm. Hier sind die Auflösungswerte am Rand durchgängig (und sehr symmetrisch) etwas höher als in der Mitte:

Angén90f2,5_f11_Multi-ROI_N

Ich habe das neu fokussiert überprüft – offensichtlich ist es kein Zufall sondern in der Schärfe-Ebene tatsächlich reproduzierbar.

Eines der Meßergebnisse am Angénieux 90mmf2,5 ist aber in hohem Maße überraschend für ein Objektiv jener Zeit: die Chromatische Aberration (Farbfehler). IMATEST unterscheidet nicht zwischen Längs- und Quer-Farbfehler sondern misst den in der Bildebene auftretenden visuellen Farbfehler. (Das Apo-Kinoptik kann da nicht im Entferntesten mit halten – es hat einen 20-fach größeren Farbfehler als das Angénieux…)

Hier Vergleichsdiagramme für sechs dieser Optiken (1951 und jünger): das zeitgenössische Contarex-Sonnar hat einen ca. 2,5-fach größeren Farbfehler, das nagelneue SonyGM ist graduell besser .. hier ist allerdings die eigentliche Sensation das VivitarSerie1 mit Farbfehlern nahe Null! Achtung: die Ordinaten-Maßstäbe in den Grafiken sind leider nicht gleich… bitte links auf die vetikale Achse schauen!

Ang90_Vergl_CA1

Ang90_Vergl_CA2

Ang90_Vergl_CA3

Fazit:

Angesichts der guten Auflösungsergebnisse auch über das ganze Bildfeld und der extrem guten CA (nicht nur für diese Zeit) war das Angénieux ein herausragendes optisches Produkt. Die optischen Berechnungsmethoden, die Angénieux während des Weltkrieges entwickelt hatte, sollen ja (manuell!) 10-fach zeitlich effektiver gewesen sein, d.h. dort konnte man in gleicher Zeit 10-mal mehr Varianten berechenen, um die beste Lösung zu finden! Das vorliegende Ergebnis widerspricht dem nicht… Das Modell wurde bis 1968 geliefert (für Alpa alleine – in Fassung „E4“ – wurden 1.500 Stück gebaut). Der Kompromiss, den Angénieux machte, um diese exzellenten Leistungen zu erzielen, lag offensichtlich darin, dass er -1,0% Verzeichnung zuließ! Für ein Portrait-Objektiv kein wirklich großes Problem.

Das Angénieux 90mm f2.5 für Alpa (daher die Alpa-interne-Bezeichnung „Alfitar„) ist der zweite Typ mit 90mm Brennweite: Typ Y12. Es ist ein Vierlinser – 4 freistehende Linsen, Ernostar/Sonnar-Typ – mit einer Nachkriegs-Einschicht-Vergütung. Die Verarbeitung (Voll-Metall-Fassung, vernickelt) ist olympisch und auf ewige Haltbarkeit ausgerichtet. Die Glasflächen meines Exemplars entsprechen im Zustand natürlich dem Alter von fast 70 Jahren – aber gut gepflegt, wenig Putzspuren, kein Schleier.

Gegenüber gestellt sind in der Auflösungs-Tabelle und in Kurven im Anhang (s. unten)  andere Legenden der Foto-Optik im zeitlichen Abstand von jeweils 7 – 20 Jahren bis hin zum State-of-the-Art-Boliden von Sony (2018), der 11 Linsen und Nanobeschichtung (und 11 Blendenlamellen) hat!

Wenn man sich die Auflösungsmessungen an guten Optiken der letzten 100 Jahre ansieht, dann stellt man fest, dass die axiale Auflösungsleistung (Bildmitte)  praktisch auch mit manueller Berechnung  (bis Ende der 1950er Jahre) fast „beliebig“ gut sein konnte – jedenfalls höher als jede analoge Filmemulsion (für normale bildnerische Zwecke) sie jemals ausnutzen konnte. Bei dem fast hundert Jahre alten Ernostar 100mm f2.0 erreicht bei Offenblende die Auflösung in der Mitte bereits die Nyquist-Frequenz der 42 MP Sony A7Rm2.

Der technische Fortschritt in den Linsenkonstruktionen durch neue Gläser und Asphären (bei großen Aufnahmeentfernungen!) drückt sich bezüglich der Auflösung weitgehend an den Rändern und in den Bildecken des Formates vor allem bei Offenblende aus, aber auch darin, dass die optimale Auflösung bei deutlich offenerer Blende erreicht wird. Aber Auflösung ist nicht alles!

Der Fortschritt in der Optik wirkt sich auch in Bezug auf höheren Kontrast bei den niedrigen Frequenzen über die ganze Bildfläche aus. (Zum letzteren trägt erheblich auch die immer raffiniertere Vergütung der Glas-Luft-Flächen bei.) Diese Kontrasterhöhung im niedrigen Frequenzbereich läßt die Bilder „knackiger“ aussehen. In den MTF-Kurven wird dieser Umstand sichtbar dadurch, dass die Kurve nicht von Frequenz Null (Kontrast = 1 ) linear bis zur Nyquist-Frequenz abfällt, sondern DEUTLICH darüber bleibt – sichtbar als „Bauch nach oben“ zwischen 0 und 2000 LP/PH. Moderne Objektive haben in diesem Bereich einen mehr oder weniger langen HORIZONTAL verlaufenden Bereich der MTF-Kurve, der sogar noch über den Wert 1 nach oben gewölbt sein kann (siehe Sony GM 85mm und Apo-Summicron-M 90mm bei Blende 5,6 im Diagramm ganz unten). Das Angénieux 90mm f2.5 besitzt einen sehr ausgewogenen MTF-Kurvenverlauf offen und abgeblendet (damals hatte auch Ang. schon MTF-Messungen eingesetzt!). Einen „Bauch“ in der MTF-Kurve hat sogar schon das alte Ernostar 100 f2.0, und as VivitarSerie1 90mm f2.5 (1977) hat sogar auch schon einen kleinen „Überschwinger“ über den MTF-Wert 1. Es hat außerdem die höchste Auflösung aller Objektive mit 85 – 100 mm Brennweite, die ich bisher gemessen habe (mit Ausnahme des nagelneuen Sony GM 85mm f1.4 von 2018) und dabei Verzeichnung Null und CA nahe Null (über ganze Bildfläche). Ein Ausnahme-Objektiv seiner Zeit (… und massiv wie ein Panzer). Schon Modern Photography hatte es seinerzeit als das „best ever“ gefeiert.

Noch eine kurze Anmerkung zu den drastisch geringeren Ecken-Auflösungen bei Offenblende der Objektive aus den 20er bis 60er Jahren – verglichen mit ihrer hohen zentralen Auflösung. Ecken-Auflösungswerte von 500 – 600 Linienpaaren pro Bildhöhe bedeuten ca. 40-45 Linien/mm in der uns früher geläufigen Zählweise. Wenn man sich Testergebnisse aus den 60er und 70er Jahren ansieht (Modern Photography), so werden dort bei Offenblende Werte von 45 Linien/mm am Rand als „Excellent“ bewertet, selbst im Zentrum erreicht kaum ein Objektiv mehr als 80 Linien/mm. „Minimum-Standards“ (=“Acceptable“) lagen in den Ecken bei 20 – 36 Linien/mm. Nach meiner Auffassung war auf Analog-Filmemulsion die nutzbare Auflösungsgrenze bei ca. 1.200 LP/BH (35mm-Film) – und das entspricht genau 100 L/mm.

Das heißt, auch: die alten Optiken, deren Auflösungswerte bei Offenblende am Rand hier sehr schwach aussehen (Ernostar, Angénieux, Contarex Sonnar), sind damit in der Praxis normaler Bild-Fotografie schon sehr gut.

Anhang:

Angén90f2,5_f2,5_VglN
Angenieux 90mm f2,5 bei f2,5: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung

Angén90f2,5_f11_VglN

Ernostar100f2_2,8_Vgl
Ernostar 100mm f2,0 bei f2,8: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
Ernostar100f2_11_Vgl
Ernostar 100mm f2,0 bei f11: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
CtrxSonnar85f2,0_f2,0_Vgl
Contarex Sonnar 85mm f2,0 bei f2,0: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
CtrxSonnar85f2,0_f11_Vgl
Contarex Sonnar 85mm f2,0 bei f11: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
VivitarSeries1-90f2,5_f2,5_Vgl
VivitarSerie1 90mm f2,0 bei f2,5: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
VivitarSeries1-90f2,5_f8,0_Vgl Kopie.png
VivitarSerie1 90mm f2,5 bei f8: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
Apo-SummicronM_90f2_f2,0_Vgl
Apo-SummicronM ASPH 90mm f2,0 bei f2,0: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
Apo-SummicronM_90f2_f5,6_Vgl
Apo-SummicronM ASPH 90mm f2,0 bei f5,6: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
SonyGM85f1,4-MF_f1,4_Vgl
Sony GM 85mm f1,4 bei f1,4: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung
SonyGM85f1,4-MF_f4,0_Vgl
Sony GM 85mm f1,4 bei f4,0: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung

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