Kamera – fotosaurier

100 Jahre ERNOSTAR-Objektiv von Ludwig BERTELE

Vor knapp 9 Jahren, 2016, erschien mein Artikel „Die ERNOSTAR-Objektive – Geniestreich eines 23-jährigen?“ als erster Beitrag in diesem Blog. So gesehen geht die Existenz dieses Blogs „fotosaurier.de“ quasi unmittelbar auf das Wirken L. Berteles zurück! Ich bezog mich auf dem Zeitstrahl damals auf das Alter Berteles zum Zeitpunkt der Markteinführung des ERNOSTAR-Objetives (Herbst 1924).

**Bild 1:** Mein Ernostar 10cm 1:2 aus einer Ermanox-Kamera (die diffusen Punkte in der Frontlinse sind kein Staub, sondern LUFTBLASEN in der grossen, dicken Linse!) – Quelle: fotosaurier

Ich hätte auch schreiben können: „… Geniestreich eines 20-jährigen.“ Denn der am 25.12.1900 geborene, junge Optikrechner hatte seine Ideen für ein lichtstarkes Foto-Objektiv bereits im Oktober 2021 hinterlegt (Prioritätsdatum im GB-Patent !) – während die Ernemann-Patentanmeldung (ohne Erfinder-Nennung) von 1922 datiert. 1923 kamen dann Ermanox-Kamera und das erste ERNOSTAR 10cm f/2.0 auf den Markt. Am 5.10.1925 erschien schließlich eine Publikation von Bertele zu seiner Optik-Innovation „Ernostar 1:1,8 und 1:2,0“ in der „Central-Zeitung für Optik und Mechanik“. Das ist der 100-jährige Zeitpunkt, auf den ich mich hier und heute willkürlich (aber immerhin belegbar) festgelegt habe. Zu diesem Zeitpunkt war bereits eine Vielzahl von Varianten und Modifikationen der Optik entstanden, geprüft und zum Teil auch heraus gebracht worden – z.B. das 85mm 1:1,8 in 1925.

FYI: I sell this lens now – look at this link, if you are interested: https://www.ebay.de/itm/146918733234 .

100+ Jahre Ernostar

Somit wären über diesem Artikel hier auch die Überschriften „104 Jahre Ernostar“ oder „101 Jahre Ernostar“ gerechtfertigt … wenn ich den Zeitpunkt der ersten patentrechtlichen Beurkundung oder der Markteinführung gewählt hätte.

Firma Ernemann war Ende 1925 immerhin noch eine bedeutende selbständige Weltfirma für Still-Kameras und Film-Projektoren in Dresden (die Silhouette des turmförmigen Ernemann-Firmengebäudes wurde später als Logo der DDR-PENTACON-Marke gewählt …). Ein höchst innovatives Familienunternehmen.

Ein Jahr nach meinem Bertele-Ernostar-Blogbeitrag erschien (2017) ein Buch über Ludwig Bertele als Mensch und sein Wirken als Ingenieur, verfasst von dessen Sohn Erhard Bertele /1/. Dies empfehlenswerte Buch enthebt uns der Aufgabe, die biografischen und beruflichen Aspekte des Ludwig Bertele hier zu vertiefen. Allerdings bleiben trotz der familiären Nähe des Autors zum Protagonisten einige Fragen offen – wie der Autor auch frei bekennt … eben das uralte „Vater und Sohn“-Thema: als der Sohn schließlich erkennt, welcher Gigant sein Vater in seinem Arbeitsbereich war, kann er ihn nicht mehr fragen!

Inzwischen ist darüber hinaus ein extrem detaillierter Artikel über die Ernostar- und Sonnar-Objektive von Marco Kröger im großartigen Blog https://zeissikonveb.de/start/objektive/normalobjektive/sonnar.html /2/ erschienen.

Der umfangreiche Blog-Artikel Maco Krögers erlaubt es, das Wirken dieses Mannes in der geometrischen Optik für die Firmen Ernemann und Zeiss-Ikon detailliert nachzuvollziehen: von den ersten Ernostar-Entwürfen des noch nicht einmal volljährigen Autodidakten über das Sonnar bis zum Biogon. Es ist eine Hymne auf das frühe Schaffen Berteles (14 Jahre bei Zeiss Ikon) – aus meiner Sicht neben Pierre Angénieux eines der beiden dominierenden Genies der Foto- und Film-Optik des 20. Jahrhunderts.

Auf die sehr speziellen Aspekte der Verbindung Ludwig Berteles mit Zeiss Ikon werde ich in einem zweiten Artikel eingehen. Schon 1926 ging Ernemann unternehmerisch in der vom Zeiss-Konzern beherrschten „Zeiss Ikon A.G.“ unter. Die Zeiss Ikon war eine Kartellbildung zur Unzeit: sie zerstörte den Wettbewerb unter deutschen Kameraherstellern zur Zeit des technischen Aufstiegs und der Blüte einer neuen Produktgattung. Was als Spätfolge meines Erachtens zum Untergang dieser Industrie in Deutschland in den 1970er Jahren wesentlich beitrug.

Dem Ernostar-Objektiv in dieser ursprünglichen Form und mit diesem Namen (der von Zeiss später nicht weiter gepflegt wurde …) ist nur eine kurze Lebenszeit am Markt vergönnt gewesen, da es zunächst für Plattenkameras (z.T. noch mit Filmpack) konzipiert war – und dieser Kameratyp mit dem Aufstieg der Kleinbildkamera (Leica zuerst!) nach 1926 zügig vom Markt verschwanden.

Daher sind Objektive mit dem Namen „Ernostar“ selten. Das ursprünglich so benannte und von Bertele erfundene Ernostar-Linsenschema hat aber seine Bedeutung bis heute erhalten und ist immer noch präsent. Den Namen ließ Zeiss wohl bewusst untergehen, weil er an die „alte“ Familienfirma Ernemann erinnerte.

Ludwig Bertele hat seiner Innovations-Freude keine Pause gegönnt und hat schon 1929 – dann als Zeiss-Mitarbeiter – den nächsten „Coup“ gelandet: die Weiterentwicklung des Ernostar zum „Sonnar“. Dieser Markenname wird von Carl Zeiss bis heute sorgfältig gepflegt – egal welches Linsenschema sich dahinter wirklich verbirgt … Dem Nutzer kann das egal sein, wenn das Ergebnis exzellent ist – wie es in diesem Falle zutrifft!

Zum Linsenaufbau, dessen technischen Hintergründen und die Weiterentwicklung zum Sonnar verweise ich noch einmal ausdrücklich auf den Artikel von Marco Kröger (Link s.o.)

Die optischen Eigenschaften des Ernostar 10cm f/2.0 im Analog-Kleinbildformat

Es ist ja bekannt, dass die ERMANOX-Kamera, aus der diese Optik stammt mit dem Negativ-Format 4,5 x 6 cm (Platten/Planfilme) arbeitete, an dem sie eine Normalbrennweite war – noch vor dem Erscheinen der Leica mit 24 x 36 mm.

Da die optische Konstruktion aber quasi die Mutter einer Generation von bedeutenden Ernostar- und Sonnar-Kleinbildobjektiven wurde, halte ich es durchaus für gerechtfertigt, hier die optischen Eigenschaften des Objektivs auf dem Kleinbildformat 24×36 (35 mm-Film) zu betrachten. Hätte Herr Bertele damals die Aufgabe gehabt, das Objektiv für das Kleinbildformat zu berechnen, wäre die Konstruktion im Detail sicher etwas anders ausgefallen – und die Leistung der Optik wohl noch besser!

Vor genau 2 Jahren habe ich in meinem Artikel https://fotosaurier.de/wp-admin/post.php?post=2657&action=edit detailliert beschrieben, wie ich die Verwendung der Imatest-Software auf Analog-Film erschlossen habe.

Hier das Ergebnis der Auflösungsmessung auf Analog-Film Agfa APX100:

Dies ist die Kamera-Objektiv-Konstellation:

**Bild** 3: Ernostar 10cm 1:2 an der Alpa 10d
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Das folgende Diagramm zeigt die Auflösung (d.h. den MTF30-Wert!) im Bild-Zentrum (innerhalb 30%, grün), den äußersten Ecken (außerhalb des 75% Bildkreis-Radius, gelb) und der größten Zone des Bildes zwischen Zentrum und Ecke, die bei IMATEST „part way“ genannt wird (graue Linie):

**Bild 4**: Ernostar- 10cm 1:2, Auflösung auf Analog Film APX100 (entspr. 33 MP)
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Die blaue Linie zeigt den (konstanten) Wert der „Nyquist Frequenz“ für diese Meßsituation, d.h. die nominelle Auflösung des Scan-Sensors in dem reflecta Film Scanner „RPS 10M“. Der Messwert LP/PH des MTF30-Auflösungswertes bedeutet „Linienpaare je Bildhöhe“ (engl. „picture height=PH“). Die Nyquist Frequenz entspricht der halben Zahl der Pixel in der Bildhöhe (die hier konkret 4518 Pixel betrug).

Der mit 5.000 dpi gescannte Schwarz-Weiß-Film entspricht in der digitalen Auflösung einem Sensor mit 32-34 Megapixeln – hat also linear (je Achse) zwei Drittel der Auflösung des 60 MP-Sony-Sensors in der Sony A7R4.

Man sieht in allen Bildbereichen selbst nach heutigen Maßstäben gute (Offenblende f/2.0 und f/2.8) bis exzellente Auflösungswerte. Nach dem Anstieg auf die höchste Mittenauflösung bei f/4.0 ist die Schärfe im ganzen Bild über alle Blenden weitgehend konstant – mit sehr geringem beugungsbedingtem Schärfe-Abfall oberhalb der Blende 11. Der Wert von ca. 800 LP/PH in den Ecken bei f/2.0 gilt auch in den 1950er und 1960er Jahren noch als normal.

Das folgende Diagramm zeigt den Hell-Dunkel-Übergang (Kantenschärfe) in der Bildmitte des Ernostar bei Blende 2,8:

**Bild 5**: Kantenschärfe und MTF-Kurve des Ernostar 10cm 1:2 in der Bildmitte – Quelle: fotosaurier

In der Legende des „Edge profile“ ist zu lesen, dass die Pixelgröße, des Scanners 5,08µ beträgt. Die Breite des Übergangs von 10% zu 90% Schwärzung („rise“) lt. Diagramm ist hier 1,47 Pixel, entsprechend 7,5µ. Das entspricht gerade etwa der Dicke der Filmemulsion des APX100-Filmes!

Die untere Kurve ist die MTF-Funktion. Beide Kurven zeigen, dass das Bild sowohl analog als auch digital sehr zurückhaltend geschärft wurde.

Wir müssen uns hier klar machen, dass es sich um ein sechslinsiges Objektiv (4 Glieder – ein Cooke Triplet mit aufgespaltener Frontlinse!) OHNE VERGÜTUNG handelt. In den großen Frontlinsen waren damals damals noch unvermeidlich LUFTBLASEN eingeschlossen! Wir stehen damit direkt vor der Schwelle der großen Erfolgsgeschichte der Kleinbildkamera ab 1926, die von Konstruktionen wie dem Ernostar und seiner Folgeentwicklung Sonnar entscheidend beeinflußt wurde.

**Bild** 6: Linsenschnitt des Ernostar 1:2 bei Markteinführung – also vermutlich auch mein frühes Exemplar – Quelle: Deutsches Patent 401.274

Folgend stelle ich dem Ergebnis auf Analog-Film die Auflösungsmessungen an vier verschiedenen Digital-Sensoren gegenüber:

Im Vergleich der Kurven sollten Sie sich auf die blaue Referenzlinie (entsprechend der Nyquist Frequenz) konzentrieren, die bei dem Analog-Vergleich der Auflösungsfähigkeit des Sensors im Scanner entspricht. Um den visuellen Eindruck vergleichbar zu erhalten, habe ich immer die gleiche Auflösungs-Spanne auf der y-Achse mit 4.000 LP/PH beibehalten.

a) Sony A7R2 – 42 MP, Nyquist Frequenz 26528 LP/PH (blaue Linie):

**Bild** 7: Ernostar- 10cm 1:2, an der Sony A7R2 (42 MP)
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Als ich das Ernostar erwarb (2017) war es mit einem M39-Gewinde versehen und die Sony A7R2 mit 42 MP war meine höchstauflösende Digitalkamera – die sehr spezielle Gegenlichtblende bastelte ich aus einem Yoghurtbecher!

Ab 2019 war ich dann in der Lage Auflösungen mit IMATEST zu messen, hier zunächst mit der 42 MP-Sony A7R2:

**Bild** 8: Ernostar- 10cm 1:2, Auflösung an der Sony A7R2 (42 MP)
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Im Zentrum liegt die Auflösung gleichmäßig und konstant ca. 10% über der Auflösung auf Analog-Film. In der Ecke bei Offenblende allerdings nur bei 1/3 des Analog-Wertes! Wir werden sehen, dass dies das größte Problem beim Einsatz des Ernostar (und vieler anderer historischer Objektive!) an Digitalsensoren ist.

b) Sony A7R4 – 60 MP, Nyquist Frequenz 3.168 LP/PH (blaue Linie):

**Bild** 9: Ernostar- 10cm 1:2, an der Sony A7R4 (60 MP)
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Das Ernostar wurde 2017 auf ALPA umgerüstet – wie das ablief, beschreibe ich im vorletzten Abschnitt zum Ende dieses Artikel.

Nun die entsprechende Auflösungsmessung an der 60 MP-Sony-Kamera A7R4:

**Bild** 10: Ernostar- 10cm 1:2, Auflösung an der Sony A7R4 (60 MP)
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

In der Bildmitte erreicht das Ernostar hier tatsächlich die volle Nyquist-Auflösung, obwohl ich alle Schärfungsparameter in der Kamera stets bei „Null“ einstellte. Umso drastischer wirkt der Schärfenabfall zur Ecke! Das ist fast genauso schwach wie bei der A7R2 (ca. 60% des Analog-Wertes) und kommt auch nur sehr langsam bei Abblenden hoch. Ebenfalls sehr drastisch der Abfall oberhalb f/11 – hier sogar auch bei den part way- und corner-Werten.

Dieses Bild – flaue Ecken bei Offenblenden und starker Beugungsabfall oberhalb f/11 ist für viele Objektive an der A7R4 leider typisch. Diese Ergebnisse waren für mich ein starker Antrieb dafür, die IMATEST-Messung auf die Analog-Film-Aufnahmen zu übertragen.

Nach der Messung von über 150 historischen und modernen Objektiven – teilweise auch mit Digitalkameras wie Leica M11, Nikon Z7 II und Fujifilm X-H2 kann ich sagen, dass jede Objektiv-Digitalsensor-Kombination eigene Ergebnisse und Artefakte erzeugt. Eine universelle „Archivierung“ der optischen Performance historischer Optiken mittels eines kommerziell verfügbaren Digitalsensors ist nach diesen Erkenntnissen nicht möglich.

Es gibt allerdings auch einige historische, für analoge Filme gerechnete Optiken, die sich am Digitalsensor gleich gut – oder noch perfekter – verhalten.

Die Übertragung der IMATEST-Methode auf Analog Film ist möglich aber extrem arbeitsintensiv, so dass das nicht in der Breite der vielen historischen Objektive leistbar ist – ich habe das mit meinen Möglichkeiten an einigen Highlights versucht und werde das laufend weiter veröffentlichen.

c) Nikon Z7 II – 45 MP, Nyquist Frequenz 2.752 LP/PH (blaue Linie):

Die Messungen an der Nikon Z7 II habe ich mit einer gemieteten Kamera durchgeführt. Das Ernostar mit ALPA-Bajonett wurde mit einem URTH-Adapter angeschlossen. Hier das Auflösungsergebnis

**Bild** 11: Ernostar- 10cm 1:2, Auflösung an der **Nikon Z7 II** (45 MP)
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Die Nikon Z7 II liegt in den Daten sehr nahe bei der Sony A7R2. Sie hat einen deutlich dünneren Filter-Stack vor dem Sensor und benutzt einen Schärfungsalgorithmus, der den Kontrast bei niedrigen Frequenzen sehr stark (um nicht zu sagen brutal!) erhöht, dafür aber die MTF30 drastisch unterhalb der Nyquist Frequenz hält.

Hier ein Vergleichsbild der Hell-Dunkel-Übergänge mit Ernostar bei f/2.8 an der Sony (links) und der Nikon Z (rechts):

Bild 12: Kantenschärfung und MTF-Funktion des Ernostar bei f/2.8, Sony A7R4 links, Nikon Z rechts – Quelle: fotosaurier

Hier sieht man bei zwei Digitalsensoren , die – lt. Angabe! – beide kein Tiefpassfilter (bzw. Antialiasing-Filter) benutzen, dramatische Unterschiede in den Schärfungs-Algorithmen. So wie die Sony A7R4 gehen alle anderen Digitalkamera-Hersteller, die ich untersucht habe, mit der Schärfung am Hell-Dunkel-Übergang um (auch Leica M11 und alle Fujifilm-Kameras – sowohl X- als auch G-Reihe). Nikon überhöht den Kontrast unter 1.500 LP/PH dramatisch und zwingt den Kontrast gleichzeitig exakt (unabhängig von der Optik!) bei der Nyquist Frequenz in ein enges Minimum (sehr oft bis fast Null!), sodaß die MTF30-Auswertung stets einen MTF30-Wert kleiner als die Nyquist Frequenz ergibt. In manchen Fällen steigt bei höheren Frequenzen der Kontrast wieder über 30% (was Imatest in der Auswertung nicht berücksichtigt). Mir scheint dies eine Art „Software-Anti-Aliasing-Filter“ zu sein. Ich konnte bisher nicht herausfinden, was es für die Bild-Wirkung bedeutet, wenn der Kontrast (MTF) in den Frequenzen zwischen ca. 2.500 und 3.500 so stark gedämpft wird.

In den Ecken wird abgeblendet eine ähnlich hohe Auflösung erreicht wie auf Analog-Film (bei gleich niedrigem Offenblenden-Wert wie an der A7R4).

Die Chromatisch Aberration ist an diesem Sensor der Z7 II gemessen praktisch Null (der dünnste Filtersack aller geprüften Digitalkameras).

Übrigens liegt die Sony A7R2 in der MTF-Kurve näher bei dem Verlauf der Nikon Z7 – aber bei weitem nicht so extrem.

Die Auflösung der Z7 II zeigt außerdem den gleichen dramatischen Absturz der Auflösung bei Abblendung oberhalb Bl.11 wie die A7R4.

Über das eigenartige Schärfungsverhalten der Nikon Z7 II habe ich schon einmal in meinem Artikel https://fotosaurier.de/wp-admin/post.php?post=2632&action=edit in Zusammenhang mit dem Voigtländer Ultron 35mm f/1.7 ausführlich geschrieben

d) Fujifilm X-H2 – 40 MP, APS-C Format (23,4×15,6 mm) mit „Speed Booster ULTRA“ (metabones) Nyquist Frequenz 2.576 LP/PH (blaue Linie):

**Bild** 13: Ernostar- 10cm 1:2, an der **Fujifilm X-H2** (39,8 MP) **mit Speed Booster ULTRA** (metabones)
center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Wissen Sie, was ein sogenannter „Speed Booster“ ist? Das System kommt – wie eigentlich alles! – aus dem Instrumentenkasten der Astronomie: dort heißt es „Reducer“. Das Linsensystem reduziert die Brennweite der Basisoptik, hinter die es gesetzt wird – in diesem Falle mit dem Faktor ca. 0,7. Bei gleicher geometrischer Öffnung der Basis-Optik bedeutet das gleichzeitig, dass das kombinierte System eine um eine Blende höhere Lichtstärke besitzt – Ernostar 1:2 + Speed Booster haben jetzt bei voller Öffnung die geometrische Blende 1:1,4 !

Was mich aber zum Speed Booster gebracht hat ist der gleichzeitige geometrische Effekt, dass das Bildfeld der Basis-Optik verkleinert wird während der Bildwinkel erhalten bleibt – so dass der volle ursprüngliche Bildwinkel des Objektivs wie im Kleinbildformat nun auf einen APS-Sensor passt! Ohne den „Booster/Reducer“ würde man mit der APS-Kamera nur einen zentralen Bildausschnitt des Ernostar auf dem Sensor erfassen.

Der kritische Zeitgenosse fragt sich natürlich sofort: na toll – aber die optische Qualität? Das ist ja eine erhebliche „Vergewaltigung“ des Strahlenganges!? Spiegelt das Ergebnis noch die Qualität des ursprünglichen Objektivs wider?

Da ich seit vielen Jahren Erfahrungen mit den „Speed Boosters ULTRA“ von metabones habe, kann ich generell sagen, dass das Prinzip tatsächlich überraschend gut funktioniert – allerdings nur mit dieser zweiten Generation der Speed Booster („ULTRA“ genannt und sechs-linsig) – mit anderen Produkten habe ich weniger gute Erfahrungen gemacht.

Der Kontrast der Optiken ist in der Kombination Objektiv + Speed Booster erhöht – was sich auch an den Auflösungskurven bestätigt zeigt:

**Bild** 14: Ernostar- 10cm 1:2, Auflösung auf Fujifilm X-H2 (40 MP) + „Speed Booster Ultra“ center, part way (30-76%), corner (>76%) bei allen Blenden – Quelle: fotosaurier

Die Kontrasterhöhung zeigt sich nicht nur in der Bildmitte (grüne Linie) sondern auch deutlich in den Ecken (gelb), wo diese Kombination beim Abblenden wesentlich höhere Auflösungswerte erzielt als an der Sony A7R4 (trotz der geringeren Pixelzahl von 40 MP).

Die Chromatisch Aberration ist mit dem Speed Booster an der X-H2 sehr gering und nur etwa halb so groß (0,2 Pixel) wie an den Sony-Digitalkameras (0,5 Pixel). Das ist ein weiterer Hinweis auf die ausgezeichnete Qualität des „Reducers“.

Auch an der MTF-Kurve am Hell-Dunkel-Übergang kann man die kontraststeigernde Wirkung des Speed-Boosters deutlich erkennen:

**Bild 15**: Kantenschärfung und MTF-Kurve in der Bildmitte für Ernostar 10cm 1:2 plus Speed Booster ULTRA bei f/2.8 – Quelle: fotosaurier

In der Legende des „Edge profile“ kann man lesen, dass die Pixelgröße des Fujifilm X-H2-Sensors 3,04 µ beträgt. Der Anstieg im Hell-Dunkel-Übergang beträgt laut Grafik 1,04 Pixel ! D.h. dass die Anstiegsbreite hier im Bildzentrum gerade 3,2 µ breit war. Man sieht also, dass wir hier in ultra-präzisen mechanischen und optischen Regionen unterwegs sind!

Zusammenfassung und Schlussfolgerung

Das Resultat meiner Untersuchungen fasse ich folgendermaßen kurz zusammen:

Für mich ist es begeisternd zu sehen, dass der junge Bertele bereits mit seinem ersten Entwurf eines derartigen lichtstarken Objektivs auch qualitativ derartig gute Ergebnisse erzielt hat!

Das Auflösungsvermögen des Ernostar 10cm 1:2 liegt im Kleinbildformat auf Analog-Film auf dem Niveau sehr guter moderner Optiken (gut bei Offenblende, exzellent ab f/4.0). Trotz der fehlenden Vergütung und der hohen Lichtstärke ist der Kontrast sehr gut und die Verzeichnung mit 0,4-0,6% gemessen noch gering. (Wahrscheinlich ist sie über das ganze Format 4,5×6 cm gemessen , für das es bestimmt war, höher.) Die Chromatische Aberration konnte ich auf dem Schwarzweiß-Film analog ja nicht messen. Allerdings geht sie natürlich in das Schärfe-Ergebnis mit ein.

An den Digitalsensoren gemessen ist die CA gering (0,5 Pixel) – und an dem Nikon-Sensor mit dem dünneren Filterstack ist sie praktisch Null! An der Fujifilm-Kamera mit Speed-Booster liegt die CA genau dazwischen (0,2 Pixel).

In der extrem geringen Auflösung in den äußeren Ecken des KB-Bildfeldes liegt die wesentliche Einschränkung zur Nutzung dieser historischen Optik – was bei vielen Anwendungen möglicherweise aber nicht stört.

Das beste Ergebnis habe ich eindeutig mit dem Speed Booster an der Fujifilm X-H2 erzielt, wo auch die Eckenauflösung bei Offenblende bereits in einem brauchbaren Bereich liegt (wenn auch deutlich geringer als auf Analog-Film).

Der Umbau meines Ernostar-Objektivs auf die Nutzung an Spiegelreflex- und Mirrorless-Kameras:

Mein Exemplar des Ernostar-Objektivs 100mm 1:2,0 …

… erwarb ich 2016 in hervorragendem Zustand ohne die Ermanox-Kamera. Mit seiner Serien-Nr. 150 197 ist es das dritt-früheste in Bezug auf die bei Auktionen aufgetauchten und dokumentierten Objektive (s. https://camera-wiki.org/wiki/Ermanox ) Es war kameraseitig mit einem M39-Gewinde an dem massiven Metalllzylinder versehen worden, in den die Original-Optik eingelassen ist.

Hier sieht man es über den M39/LM-Adapter angeschlossen an der Konica HR:

**Bild 16:** Ernostar mit M39-Gewinde an der Konica HEXAR RF (der besten Leica, die ich je hatte) … ohne RF-Kupplung ! – Quelle: fotosaurier

In dieser „Konstellation“ – hochlichtstarke 100mm-Brennweite ohne Fokussierkoppelung an den Mischbildentfernungsmesser – gab das fotografier-praktisch natürlich keinen Sinn. Ich habe einzelne analoge Vergleichs-Bilder dadurch machen können, indem ich die Ernostar-Optik über einen präzisen „NEXLEI“-Adapter von Novoflex an der Sony A7R4 in der höchsten Fokussiervergrößerung (12x) scharf stellte und dann das fokussierte Objektiv auf die Sucherkamera umsetzte.

Dabei konnte ich immerhin feststellen, dass das Objektiv schon bei voller Öffnung in der Bildmitte mit dem 90mm f2.0 Apo-Summicron mithalten kann. Das machte mich neugierig.

Ich konnte dieses Objektiv auch schon mit dem NEXLEI-Adapter direkt an der Sony A7RII untersuchen. Da ich inzwischen IMATEST für die Auflösungs-Messung verwenden konnte, erkannte ich, dass am Digitalsensor die Bildmitte tatsächlich überragend ist und 80% der „nativen“ Nyquist-Frequenz (NyFr) des Sensors (2.652 LP/PH) erreicht – aber in den Bildecken stürzt die Auflösung an der 42 MP-Sony-Kamera auf ca. 360 LP/PH ab.

Da ich zufällig den Autofocus-Adapter von TECHART für M-Objektive an E-Mount besaß, konnte ich auch damit Versuche machen:

Bild 17: TECHART Autofokus-Adapter für Leica-M-Bajonett an E-Mount – Quelle: fotosaurier

**Bild** 18: Ernostar 10cm 1:2,0 adaptiert über den Autofokus-Adapter an der SONY A7R2 – Quelle: fotosaurier

Das funktionierte technisch gut, die Autofokus-Scharfeinstellung im Adapter war sehr präzise – allerdings wäre der filigrane Adapter mit Sicherheit durch das extrem schwere Objektiv (1.290 gr) auf Dauer überfordert gewesen.

Das größte Hindernis sah ich aber in dem dramatischen Schärfenabfall (auch nach Abblenden!) zu den Rändern und Ecken.

Das folgende Bild zeigt die dramatische Abnahme der Auflösung vom Bildzentrum zur Bildecke (Aufnahme mit Sony A7R2 am 05.12.2018):

**Bild** 19: Auflösung bei voller Öffnung f/2.0 an der Sony A7R4 (42,2 MP) von der Bildmitte (Null auf der x-Achse) bis äußerste Bildecke (100 auf der x-Achse) – Quelle: fotosaurier

Kurz danach stieg ich auf die A7R4 mit 60,2 MP-Sensor um. Damit war das Ecken-Problem im Grunde noch dramatischer.

Schwer vorstellbar, dass dies die konstruktionsbedingten Eigenschaften dieser Optik sein sollten.

Der erste Schritt musste die Nutzung des Ernostar-Objektivs an einer Analog-Spiegelreflex-Kamera sein – der zweite würde dann beinhalten, dass die Auflösung auf einem Analog-Negativ gemessen werden sollte.

Wie ich das gemacht habe, beschreibe ich im Folgenden:

Zum 1. Schritt habe ich zunächst den Abstand des Scheitelpunktes der hintersten Linse von der Filmebene analysiert. Die Analyse ergab, dass nur ein einziges Spiegelreflex-System ein ausreichend kurzes „Auflagemaß“ besitzt, das es erlaubte, noch einen mechanischen Adapter für dieses Ernostar-Objektiv zu realisieren: die Alpa-Reflex ! … die ich „zufällig“ schon besass (eine wunderschöne Alpa 10d)!

Zufällig besaß ich auch eine Schrott-Optik für Alpa-Reflex, aus der nun der Bajonett-Anschluss herausoperiert und an das Ernostar rückseitig angebaut wurde.

Bild 20: Ernostar 10cm 1:2 adaptiert an meine Alpa 10d – Quelle: fotosaurier

Man ahnt schon an diesem Bild, dass es da zum Kamerakörper eng zugeht! Noch besser sieht man das hier:

Bild 21: „Luft“ zwischen Ernostar und Alpa 10d – Quelle: fotosaurier

Der 2. Schritt bedurfte nun einiger Jahre Entwicklungsarbeit – und ich weiß bis heute nicht, ob jemand sowas schon mal gemacht hat.

Das Prinzip ist wie folgt:

Dasselbe IMATEST-Target, das auch mit der Digitalkamera für die Analyse mit IMATEST-Software fotografiert wird, wird hier auf Analog-Film in der Alpa 10d gebannt.

Die Entwicklung erfolgt mit einem klassischen Standardentwickler unter Standardbedingungen: Rodinal 1+25, 8 min bei 20°C.

**Bild 22**: Imatest-Testchart auf Analog-Schwarzweiß-Film – Quelle: fotosaurier

Das Negativ des Targets wird mit dem Scanner Reflecta RPS 10M bei 5.000 dpi als Positiv eingescannt als Mehrfachscan mit einer mittleren Glättung und stets den gleichen Schärfungsparametern für die USM (Unschärfe-Maskierung) – Scan-Software ist Silverfast 8 (ein Wechsel oder auch nur Update der Software ist wegen der Reproduzierbarkeit der Messergebnisse nicht denkbar!).

Die digitale Bild-Datei hat 30-34 Megapixel, die Nyquist-Frequenz beträgt ca. 2.250 Linienpaare/Bildhöhe.

Die Methode zur Messung der Auflösung mit IMATEST habe ich vor genau 2 Jahren in meinem Artikel https://fotosaurier.de/wp-admin/post.php?post=2657&action=edit detailliert beschrieben.

Die Qualität des Ernstar-Objektives bei Makro-Aufnahmen

Dem Buch von Erhard Bertele /1/ habe ich entnommen, dass die Arbeiten am Ernostar aus Entwicklungen eines lichtstarken Projektionsobjektives mit verbesserter Schärfe hervorgegangen waren. Da liegt es nahe, von dem Objektiv auch im Nahbereich gute Leistungen zu erwarten, zumal es in der Ermanox-Kamera mit einem sehr langen helikalen Auszug ausgestattet war.

Die folgende Aufnahme mit dem Aufnahme-Maßstab von ca. 4:1 habe ich mit dem Ernostar an der Sony A7RII bereits 2016 gemacht. Der darunter stehende Ausschnitt nahe der Bildmitte entspricht in der Bildschirmansicht etwa 45% Vergrößerung (1 Bildschirmpixel entspricht etwa 2 Aufnahmepixeln).

Ich glaube, die Qualität der ansonsten völlig unbearbeiteten Darstellung (keinerlei Nach-Schärfung!) spricht für sich.

Bild 23: Nahaufnahme mit Ernostar 10cm 1:2 etwa 4:1 Aufnahmemaßstab – an Sony A7R2 – Quelle: fotosaurier

Bild 24: Ausschnittvergrößerung von Bild 23 – Quelle: fotosaurier

Herbert Börger

Berlin, 25. Oktober 2025

Literatur:

/1/ Erhard Bertele, Ludwig J. Bertele – Ein Pionier der geometrischen Optik. 2017, VdK Hochschulverlag AG an der ETH Zürich, ISBN 978-3-7281-3816-3

/2/ Marco Kröger, im Blog „zeissikonveb.de“ – Vom Ernostar zum Sonnar, Ludwig Bertele – Meister der Koma-Korrektur

Analog vs Digital – Angénieux M1 50mm f/0.95

This is one of the most iconic historical lenses (post-WWII), which I know.

I have worked about it in the last two years, because it became available to me physically through foto-friend Thomas.

The facts:

First time I mentioned the „M1“ in my basic essay on Pierre Angénieux here . To date this is only available in German – you will find all the historical facts there:

The 8-lens-Doublegauss was designed since 1953 (patent application) for cine in the different cine-formats in the focal lengths 10mm, 12,5mm, 25mm and finally 50mm and was the first mass-produced lens with aperture <1.

Thomas‘ lens is a unikat item: the historical lens-barrel with aperture ring is integrated into a focussing unit with M58 threaded interface, which allows the adaption to Sony E-mount.

**Fig. 1**: Angénieux M1 50mm f/0.95 in focusing-unit – ultra-slim E-Mount-adapter to M58 on the left – source: fotosaurier

All my findings on the optical performance of this lens measured with Sony A7R4 full-format 62 MP-Sensor you will find here . The lens covers 37mm picture-circle, which is falling a bit short for the need of full-format (43mm) – always remembering, that it is designed for cine „Super35“-format (18.7mm x 24.89mm corresponding to picture-circle 31.2mm).

**Fig. 2**: Angénieux M1 50mm f/0.95 at f/0.95 on Sony FF-Sensor of A7R4 – source: fotosaurier

In addition to the full-format measurements, you will find in the link also the results for the Super35-cine-format, taken with the crop-mode at Sony A7R4 (which has 25 MP resolution in this mode), which is the format it is designed for.

As we know in the meantime, that the resolution of historical lenses in the corners (and also the main picture-area) of the high-resolution sensors may be degraded, I looked for a way to analyse the analog picture on film with the IMATEST-software.

I succeeded with this after nearly two years work – HERE I described the way to do this: taking the pictures of the IMATEST-target on analog film (B&W Agfa APX100) – developing under strictly standardized conditions (Rodinal 1+25, 8′) and generation the digital picture with a film-scanner at 5.000 ppi (reflecta RPS 10M) using multi-scan mode and again strictly standardized sharpening-parameters with SilverFast. This results into ca. 32 MP-pictures at 24mm x 36mm (FF).

The link shows the procedure with a 28mm wideangle Olympus-OM-lens 28mm f/2.8 and unveils essential differences in picture quality in most areas open aperture (with exception of the inner center of the picture).

Now I had to solve the problem, to get the Angénieux M1 50mm-lens focused on film. There is definitely no way, to get the lens via adapter on a 24mmx36mm analog camera. Look at the rear side of the lens in the focusing-unit:

**Fig. 3**: Rear view of the Anénieux M1-50mm f/0.95-lens in the focussing-unit with rear M58mm-thread. The rear lens stands at the level of the M58-thread! – source: fotosaurier

2. Resolution-results on analog film.

What ever you would have constructed, to get this lens adapted onto an M39 or LM-camera body, it would not focus to infinity and not even to the 1,8m-distance, which would be necessary to focus on my IMATEST-target. (I did not take in consideration to use an analog-cine-camera for this purpose, which would of course be fitting to this lens, made for cine35-format … but would have required the use of extensive additional film-equipment and processing systems, which I were not acquainted with!)

I finally did it – read chapter 3 further down, if you are interested how!

Here is the lens transformed into a unikat-combination of Canon7-body and the 50mm f/0.95-lens in focussing-unit. It just allows to focus around the point of 1.84 meters distance to get the IMATEST target sharp:

**Fig. 4**: Angénieux M1 50mm f/0.95 lens adapted on a „stripped-down“ Canon7-body, allowing to focus at 1,8m at farthest … or coser – source: fotosaurier

As there are no focussing aids available (and not even an apropriate finder!) from the side of the camera, the lens has to be focussed, using a ground glass in the waist level finder placed onto the film-plane (with open back!) before the film is loaded. (The good-old Exacta WLF worked excellent for this purpose!)

**Fig. 5**: Focussing the lens on the matte-screen of WLF (Exaktawaist level finder) at open camera befor loading the film – source: fotosaurier

Also the exact framing and adjustment of the film-plane parallel to the target had to be done through the waist-level finder at the open back of the camera.

The adjustment of the film-plane parallel to the camera is one of the most important aspects for precise measurements – especially for the fastest lenses. The depth of focus is extremely narrow at f/0,95 so that sharpness may be given in the focussing location but the film-plane runs out of focus, if it is not precisely parallel to the target.

Using a digicam it is easy to adjust the camera: you take a photo of the target, take this picture out of the camera and analyze it in IMATEST. The software measures the angle between horizontal and vertical lines, which are per definition parallel in the target. That means, the angle should be ZERO, if the camera is perfectly alligned, i.e. the lines are also perfectly PARALLEL on the film-plane.

For a good allignment of the film-plane, I use 0.15° as a limit for the angles between paralell lines in the pictures on sensor or film. In this measurement-session with the Angenieux M1 50mm f/0.95 the values, which I achieved were

0.148° for horizontal lines – 0.004° (= perfect!) for vertical lines.

That used to be sufficient normally. I have, however, to date little experience with apertures of f/0.95 … The horizontal mismatch is within my tolerance, but we will see in the detailed analysis, that there is a important effect in resolution over the picture.

After loading the film, you have to handle the whole set-up like a raw egg, always being aware, that the final digitally converted picture will resolve at 5,08 microns (pixel-size) … and there is a lot of manipulation necessary before each shot:

setting the aperture,
advancing the film,
pre-tensioning the self-timer
pushing the release knob

… and praying, not to stumble over the tripod-legs all the time!

This is the full-frame picture on film:

**Fig. 6**: Full-Frame-Picture Angénieux M1 50mm f/0.95 on Film at f/0.95. Compare with Fig. 2 (on sensor) ! – source: fotosaurier

Even on this small picture at f/0.95, you see already, that the details very close to the edges and corner look sharper than on the Sony-sensor-picture (Fig. 2). Only the very central details show higher contrast on the sensor.

As the lens is designed for the cine35-format it doesn’t make sense to analyze the FullFrame film negative. So I cropped the frame to the width of the Super35 film frame-size in my scanner-preview.

In the following picture you see this situation of the scanned part of the picture. The black rectangle inside the area, which is scanned, shows the size of the super35-frame (24.89mm x 18.70mm) which corresponds to a picture-circle of 31.1mm.

**Fig. 7**: Scanned section of the B&B-negative – the black rectangle shows the size of the super35-film-frame with picture-circle 31.1mm. The whole scanned frame, which is analysed has 34.2mm picture-circle – source: fotosasurier

To enable the automatic resolution-analysis by IMATEST, it is necessary to have the black bars top and bottom of the target. Due to that, the picture area for resolution measurement has a picture circle diameter of 34.2 mm, exceeding the super35-frame by 3.1mm (corner-to-corner).

The following picture shows the set-up for the resolution analysis in IMATESTS. The magenta coloured rectangles mark the contrast-edges at which the resolution is measured – in 44 places all over the picture.

**Fig. 8**: IMATEST analysis set-up for resolution at 44 locations (calles „ROI“), four of which are located in the center (marked by the inner circle), four are located in the far corner areas at ca. 85% of the picture circle. Most of the measurements (36) are belonging to the largest picture-area called here „part way“ – source: fotosaurier

In the next picture you see the individual resolution-values in all these ROIs at f/0.95:

Fig. 9: IMATESTs 44 individual resolution-values (MTF30) within the 34,2mm-picture-circle – source: fotosaurier

The MTF30-mean-values are 1,237 LP/PH for center, for „part way“ (the majority of the picture-area!) mean MTF30 is 560 LP/PH, in the corners it is 378 LP/PH.

In this picture we clearly see, that the MTF30-values at the left side are definitely lower than on the right side edge. Obviously the effect of the small horizontal tilt of the film plane. However, we have to live with that for now, as this was the best allignment, which I achieved during this occasion to measure this lens.

However, the effects on the average resolution readings of this miss-alignment are smaller than it seems on first sight. Due to some field-curvature of the picture plane (which is not an exact plane) the right-edge values are increase, because they moved closer to the best focus, wheras the left edge moved away. I we had a perfect alignment, the right-edge-values would go down and the left-edge-values would increase: as a result of this, the average-values shown in Fig. 11 are not so far from the truth.

The best illustration of the resolution-distribution over the picture is the graph, which IMATEST calls „radial MTF-plot“: it shows the MTF30-value over the distance from the center (in percent!):

**Fig. 10**: The radial MTF-plot for Angénieux M1 50mm f/0.95 at open aperture f/0.95 on film Agfa APX100 – MTF30 in Linepairs per Picture Height – 100% distance to the center correspondents to 34.2mm picture circle – source: fotosaurier

The software analyses the vertical and the horizontal edges in the target separately. Horizontal values are „mostly“ sagittal and the vertical ones „mostly“ meridional. For both we have very large variations in this graph. This is partly due to the horizontal missmatch of the film-plane, which we have seen already in Fig. 9.

Now let us have a look on the corresponding radial MTF-plot for the digitally taken picture with Sony A7R4 with super35-frame-mode:

**Fig. 10a**: The radial MTF-plot for Angénieux M1 50mm f/0.95 at open aperture f/0.95 on Sony A7R4-sensor – MTF30 in Linepairs per Picture Height – 100% distance to the center correspondents to 31.1mm picture circle – source: fotosaurier

Scattering of measuring points is smaller due to very good parallel allignment of sensor to target (horizontal 0.04°, vertical 0.05°) – but clearly seen is the much lower level of resulution in part way and corners (attention: different scales on vertical MTF30-scale!).

Now we have all bits an pieces together, to show the perfomance of this lens on analog film (Agfa APX100) and on high-resolution sensor (A7R4) in comparison.

This is the resolution of the Angénieux M1 50mm f/0.95 lens at all apertures (0.95 …. 22 – a remarkable span !!) measured on analog film (B&W Agfa APX100) :

Fig 11: MTF30-resolution of Angénieux M1 50mm f/0.95 for all apertures **on analog film APX100 – 22 MP-scan**. Crop from FF-picture is corresponding to a **picture circle of 34.2mm**. Nyquist Frequency of the analog film scans is 2,296 LP/PH (blue line) – source: fotosaurier

Now we can compare the results of this lens measured on the sensor of the Sony A7R4 in Super35-mode, which is restricted to a picture circle of 31.1mm, whereas the analog values in Fig. 11 come from a picture circle of 34.2mm:

Fig. 12: MTF30-resolution of Angénieux M1 50mm f/0.95 for all apertures in **Super35-film-format on Sony A7R4** (NyqFreq 2,080 LP/PH – blue line) – corresponding to a **picture circle of 31.1mm** – source: fotosaurier

Please consider: the green line represents the resolution in a small central picture-area, the yellow lines only the outmost coners (>80% of the picture radius).

The grey curve („part way“) represents the average resolution value of the biggest area of the picture, so it is responsable for the general sharpness impression of a picture.

Though the corners of the pictures taken on the analog film are 1.5mm more distant to the center of the picture, the average corner values at f/0.95 are more than 100% higher than on sensor – which is also similar for the part way resolution-values.

The 10% higher Nyquist-Frequency of the analog-scans does not explain the 20% to 100% higher resolution readings on the analog film pictures. Obviously the lens is not harmonizing with the sensor (inclusive filter-stack and micro-lenses). To me this clearly is an artefact of the sensor.

With my increasing experience with many historical „fast“ or wideangle lenses I can state today, that this is more or less happening with all historical lenses – not only those for rangefinder-cameras. With RF-lenses it is however much more dramatical. There are a few early historical lenses, which do not show these artefacts on sensor. This type of artefacts seems to vanish more and more with focal lengths above 65mm and openings <f/2.0.

The only values, which are higher with the sensor, are the central resolution readings at f/.95 – f/1.4. I have observed that for all fast lenses to date: the center-resolution open aperture is falling back on film compared to digital sensor. I am pretty sure, that this is due to the thickness of the sensitive film-emulsion, which is mostly pretty much thicker than my scan-resolution of 5.08µ – and at f/0.95 the bundles of light-rays hitting the surface of the film may be larger than the scan-pixels. Light diffusion in the emulsion-layer may also have an influence.

At maximum-stop-down with f/16 or f/22 nearly all historical („analog“) lenses show the effect of a dramatical drop of the resolution on sensor – and it is not the normal diffraction limitation. This latter you see on the graph for the resolution on film, where you see a small (ca. 15%) drop of resolution from f/16 to f/22, which may be just diffraction-caused. In the sensor-based measurements, the drop starts in the center behind f/8 and generally behind f/11 – dropping by up to 50% towards f/22. This is seen with many historical lenses on FF-sensor (at least in center resolution). But there are also exceptions.

I will add my analog/digital measurements comparison with the Canon rangefinder lens 50mm f/0.95 as soon as it will be finished.

3. How the „one-purpose-camera“ was built:

I mentioned initially, that the physical rear end of the Angénieux M1 lens barrel has to be brought closer to the film plane than 28 mm. This allows no space for adaptation on the original thread M39 or LM-bayonet.

I stripped down one of my Canon7-bodys to get as close to the film plane as possible:

Fig. 13: Canon7-Camera-body „stripped down“ – M39-lens-flange and front-screws removed to generate a flat surface, which is the closest possible plane to the film-plane – source: fotosaurier

The M39-lens-flange and front-screws removed to generate a flat surface, which is the closest possible plane to the film-plane. I planned to use the screws as a safety-lock to keep the new adapter in place.

As an adapter-ring I bought a step-ring 77-58:

Fig. 14: The new Adapter-ring in place on the Canon7-body with the cut-away for the lightmeter-window. To the right you see the stripped-off M39-flange – source: fotosaurier

The inner female M58-thread on the step-ring allows to thread down the focussing unit with the M1-lens until it touches the surface of the camera body

The step-ring only interfers with the protruding light-meter window – this forced me to make a cut-away on one side of the ring.

Fig. 15: Close view onto the cut-away sevtion on the 77-58 step-ring. You see the M77-male-thread in the cut section, which is not used here. The adapter-ring here seems to „float“ over the camera front. This is the 0,7mm-gap, which the ultra-strong double-adhesive-tape takes, to glue the large flat backside of the step-ring to the flat front of the camera-body.

The step-ring is finally glued with ultra-strong double-adhesive-tape to the flat front of the camera-body – and I could leave the two safety-scews finally away

You see the new „single-purpose-camera“, which is not at all a „point-and-shoot-thing“, because it has to be focussed and framed with a ground glass placed at the back with open back. It focuses at maximum distance to 1,84 meters, which is just matching to image my IMATEST target – or closer of course.

Fig. 16: Final result … single-purpose-camera for a special lens – just remembers me of my Hasselblad SWC, which I used to own in earlier times …

Happy „fotosaurier“, analog picture taken with Angénieux M1 50mm f/0.95 at f/2.8:

Berlin, March 21, 2024

Sony A7R4 (61 MP) vs Agfa APX100 (B&W-Film) – Analog vs Digital comparison

This article describes, how I made the resolution-power of lenses digitally measurable on analog film and COMPARABLE to the data, which are directly measured on digital sensors – using the same algorithm: IMATEST.

Since a long time I am looking for an experimental set-up, which allows me to understand, how the information content of the exposure on an analog film compares to the digital data from a digital sensor – looking through the same lens. Resolution being the main point of interest for me in this case.

Just to give you a quick impression of my results I show here the resolution charts from IMATEST on B&W-film (Agfa APX100) and on Sony A7R4 (61 MP), using the same Olympus SLR-lens OM 28mm f/2.8 (introduced 1973) – (the method will be explained in detail further down in this article):

**Fig. 1:** Resolution-chart, generated with Olympus OM Zuiko Auto-W 28mm f/2.8 lens on **black and white negative film (Agfa APX100) and filmscanner reflecta RPS 10M** – MTF30-resolution-values from center to corner for all apertures – source: fotosaurier

I do not think, that these are the „real“ limiting MTF30 resolutions values of the lens. These may be definitely higher – especially in the range betweenf f/5.6 and f/16. For me the purpose of the method is, to clarify the behavior of many (legendary!) historical lenses which show very low resolution values especially in the corners and at stop-down values of f/16 or f/22.

Let us take a look at the digital picture, taken with the Sony A7R4:

Ima_GRAPH_OM28f2,8_A7R4 — **Fig. 2:** Resolution-chart, generated with Olympus OM Zuiko Auto-W 28mm f/2.8 lens **on 62 MP-Sensor of Sony A7R4** – MTF30-resolution-values from center to corner for all apertures – source: fotosaurier

Do not let you confuse by the blue lines on different levels, which represent the Nyquist-Frequency in each set-up: the Sony’s sensor has a Nyquist Frequency of 3.168 LP/PH (linepairs per picture hight) – the filmscanner which was used to digitize the analog picture (reflecta RPS 10M) was used at its max. resolution of 5.000 ppi – that corresponds to 2.383 LP/PH as a Nyquist Frequency and delivers ca. 33 MegaPixel pictures.

There is no affordable filmscanner with higher resolution on the market!

This means: the Nyquist Frequency of the Sony Digicam is exactly 25% higher than that of the scanner, which we used as a A/D-converter for the B+W-negatives on the APX100-film.

The highest resolution in the film-based pictures generated with the analog-digital data-processing chain in Fig. 1 is very close to or above the Nyquist Frequency of the scanner – and over the full format area of 24mm x 36mm the resolution in the analog film is gathering very closely under or around this Nyquist Frequency at nearly all apertures, with the exception of open aperture f/2.8 where it is 10-20% lower.

In contrary to that, in the digital pictures taken with the Sony Sensor (Nyquist Frequency: 3.168 LP/PH) the resolutions vary strongly between corners and center and in between (part way) – and for the different apertures.

Let’s look at the center-values of resolution (green curves in Fig 1 + 2): between f/2.8 and f/11 the analog and digital values develop quite constant around the respective Nyquist Frequency, which explains, that the center values on film are 25% lower than on the 62 MP-sensor. But: The drop-off in resolution at f/16 and f/22 on the digital sensor is dramatical and shows that it is a sensor-created artefact.

Looking at the grey curves in Figs 1 + 2: „part way“ between center and corner represents the biggest area of the picture, dominating the perception of the picture! Here the MFT 30 resolution values are higher on film at nearly all apertures in spite of the lower Nyquist Frequency.

The most dramatical difference between analog and digital pictures, however, is – as expected! – in the corners (yellow curves on Figs 1 + 2):

For a better understanding I put the corner-resolution of film and sensor together in one graph:

**Fig. 3: Olympus OM** **28mm f/2.8 corner resolution on Sony A7R4 (yellow curve) and b+w-film APX100** (grey curve) – source: fotosaurier

The corner-resolution on the sensor with 25% higher Nyquist Frequency starts at f/2.8 at 50% of that of the analog film, exceeds the absolute analog value at f/8, peaks at f/11 with 82% of the sensors Nyquist and drops below the analog-value at f/22, whereas the analog-resolution on film reaches 95% of Nyquist at f/5.6 and stays at about 90% until f/22.

What the resolution-graphs here clearly show: also the very low resolutions in the corners (and even part-way!) of the digital sensor (especially open aperture!) are an artefact of the sensor! We know, that most of the effect is caused by the thick filter stack in front of the sensor. With this picture we know, that this happens not only with rangefinder-lenses, where the corners are literally BLURRED on the sensor – but also with SLR-lenses as in this case! With rangefinder-lenses the difference in corner resolution between analog (film) and digital (sensor) may be 6 to 7 … whereas with SLR-lenses I experience values of 2 to 3.

I confirm again: it is the identical lens in both cases! And these results are pretty much representative for many analog lenses! I will supply you with the results of many more lenses soon. There is one (rangefinder-)lens already analysed with the same method (link here).

EXPLAINING the Method in detail:

1. Extending the digital IMATEST lens testing method and software to pictures taken on analog film:

A. Measuring the optical performance on a digital sensor is facing several facts and influences, which are new and specific: pixel size, algorithm, problems of digital signal-processing systems like aliasing, additional optical elements in the optical path like filter stacks and micro-lenses!

The question: is there an essential influence of all these optical systems on the visual result in the picture over the picture-circle (Bildkreis), e.g. because of the varying angles at which the light-rays hit on the sensors between center and the farthest corner of the picture format or due to the additional optical elements introduced into the light-path?

In the case of RANGEFINDER-lenses we know, that there often is a strong influence of this. These lenses are often made for a very short distances between the last lens and the film – especially for wideangle- and standard-lenses. Little was known to me about historical SLR-lenses, which were never planned and calculated for the use with modern digital sensors. The degradation of the picture quality in the corners of rangefinder-wideangle-lenses is so dramatical, that it is clearly seen, that this is an artefact of the sensor, because we see sharp corners on film with the same lens.

Since several years I do quite a few measurements on historical lenses, using a high-resolution digital sensor with 62 Mega-Pixels, resulting in 60,2 MP effectively on Full Format (35mm stills).

Until now I did not know, whether the measurement of my historical SLR-lens is falsified due to artefacts, generated by the digital recording system. The work, described in this article, was done, to clearify this situation.

I just want to know: how does picture quality of historical SLR-lenses on the analog film compare measurably to that delivered by digital sensors?

Digital cameras are really big number-crunching-machines! And with the right software, I can use the numbers to generate a numerical picture of the optical quality of the lens-sensor-combination. IMATEST is such a software and it uses standardised TARGETS to do that. I use the following target:

DSC03033_Macr-Yashica_55f2,8_5,6-foc Kopie — **Fig 5**: **SFRplus** target for Imatest – it’s height is 783 mm between the horizontal black bars, which means, that the reproduction ratio on film is 33:1 – source: fotosaurier/Imatest – original information graphics from IMATEST

Over years I did – like many other amateur-photographers – compare real-world photos of analog vs. digital processing. But I was never satisfied, because this method gave me only subjective impressions – it did not create reproducible figures, to generate a precise description of the results!

I collected intensive experience with IMATEST on more than 150 lenses over meanwhile 5-6 years using the digital pictures generated by digital sensors (4,9 to 102 Megapixels) of seven different DIGICAMS. During this time, my Standard Digicam to compare lenses was (and still is) Sony A7R4 (62 Megapixels) – since it had arrived in the market (2018/19).

IMATEST (Studio) software delivers MTF-based resolution data – as it can do that separately in three RGB-channels, it also delivers lateral CA-data. Using the Target structure of Fig. 5, the software selects 46 local areas, and runs the MTF-measurement automatically for all these 46 areas. The following picture demonstrates the automatic areas, which are typically selected – but you could choose others as well:

ROI-chart (standard) — **Fig. 6**: The **46 magenta rectangles** (called „**ROI**„) frame the Edges in the target, at which the 46 MTF-measurements are made – source: fotosaurier/Imatest

These are the curves, which are generated from each digital picture (black&white):

Zusammenstellung_IMATEST_A7R4_OM28d2,8_2,8 — **Fig**. 7: Summary of the IMATEST-results for the **OM28mm f/2.8** at open aperture f/2.8 **on Sony 62 MP-sensor** (A7R4) – explanation see text beneath – source: fotosaurier

The upper left curve shows the edge-profile at center of the target (ROI no. 1, which is the left (vertical) edge of the center square in Fig. 6). From this graph the edge-rise between 10% and 90% is taken from the x-coordinate in pixels. The lower left curve is the MTF-curve (contrast over spatial frequency) for the same location. From this graph the MTF30 value (Frequency at 30% contrast) is taken: follow the horizontal line at 0,3 MTF-value to its section with the curve and take the frequency on the abscissa. The right curve shows the MTF30-values of ALL 46 ROIs plotted over the distance from the center in the 35mm-fframe.

I have resumed the IMATEST test-method in more detail in this article here in my blog!

B. Digital measurement of resolution on analog film

Now I decided to make the following experiment:

Take a photograph of the IMATEST-target on analog film;
digitize the picture with a film-scanner;
analyse the resulting digital picture with IMATEST.

For the tests, which I describe here, I used the following hardware:

28mmf2,8-on-OM4Ti_DSCF1655_blog — **Fig. 8**: Analog SLR Olympus OM-4 Ti with Zuiko Auto-W 28mm f/2.8, loaded with „fresh“ Agfa APX100

Camera for the shooting on analog-film: Olympus OM-4Ti
Lens: Olympus Zuiko Auto-W 28mm f/2.8 (Ser.no. 232073)
Film: B&W negative film AgfaPhoto APX100, iso125, developed in Rodinal 1+25 (8′)
Scanner: reflecta RPS 10M film scanner

The OM-4Ti (about 25 years old) and the lens (nearly 50 years old) work still perfect. I let the OM-4Ti automatically generate the exposure time: from 0.4 seconds to 1/250 seconds. The densitiy of the negatives was pretty constant on the film-strip! I use a sturdy tripod, which is made for use with long astronomical telescopes.

With this method I hope to use the full analyzing-power of IMATEST-software on a picture-frame, which is generated through the lens WITHOUT the typical artefacts, which digital sensors MAY generate in the optical path of a historical lens.

ON THE FILM we have now the IMATEST target-pattern, which allows to make a fast and powerfull analysis of optical data over the full picture frame – also very close to the edges and into the corners. This pattern is superimposed by the typical grain-structure of the light sensitive layer – and potential light-diffusion-effects within the film thickness. Both (analog) effects LIMIT the resolution, which can be achieved on FILM.

My first and major interest was always focused on the observation of the enormous difference between the center-resolution (see Fig. 7), which is digitally measured on A7R4 with ca. 3,000 LP/PH or higher) and corner-resolutions of <200 to 600 LP/PH on the sensor .

The question is: are the low values on edges and in coners of the frame, measured with the digital sensors, an artefact, caused by the different light-path? We know definitely about these effects with rangefinder-lenses, which have a very short back-distance between last lens and film, causing big trouble on sensors of mirrorless cameras. This is today well known, to be mainly caused by the thick filter-stacks in front of the sensors (creating field-curvature and cromatic aberrations with analog lenses).

It has been shown, that this can partly be „cured“ – or at least reduced – by reducing or deleting the filter-stack, and/or putting a positive lens (so-called „PCX-filter“) in front of the lens-sensor-combination.

The 35mm-negative-film:

I made my first attempts to photograph the IMATEST-target on film with

b&w-film Agfa APX100, iso 100

which is still available as „fresh“ product. For this first step I decided to stay with b&w-film, because I can process it myself under controlled conditions. With colour negative film I would have an external influence, which I could not control! Just for resolution this means no restriction in the information, because CA-errors also blurr the B&W-picture!

I did the devellopment of the b&w-film myself with Rodinal.

The A/D-converting:

The negatives were digitized through my film-scanner reflecta RPS 10M,which offers a maximum linear resolution of 10,000 pixel per inch (PPI).

To me, this step seemed to be very important: to avoid new artefacts from the digitizing algorithm. So I chose a spatial frequency, which is higher than the expected limiting spatial frequency of the film: I set the scanner at 5,000 ppi. On pixel-level this corresponds to an imaging-sensor of ca. 33.7 MP (for 24mm x 36mm).

From my earlier estimations I had found, that a normal recording film for general imaging purposes should correspond to a digital FullFormat-sensor with 20-12 MP.

The picture height, which the scanner digitally delivers (24mm minus a bit of crop to frame the target safely), was 4,676 pixels and so the „Nyquist Frequency“ of the scanner set-up corresponds to 2,338 LP/PH – corresponding to an effective sensor-size of 32,7 Mpxls.

Fig. 7 shows the b&w-picture, which was generated with the scanner:

AGFA100_OM28f2,8_2,8_H4536 — **Fig. 7:** Scanner-output from the b&w negative-film Agfa APX100 from Olympus OM 28mm f/2.8 at full aperture f/2.8. **Picture-hight** of this original scan is 4.676 Pxls. You see, that the light-fall-off of this lens into the corners is very moderate … and the linear distortion with exactly 1% acceptable as well! – source: fotosaurier

Let’s have a closer look into the structure of this image – in Fig. 7a you get an impression of the grain structure of the films emulsion at about 200% enlargement of the 33 MP-image:

Enlargement-Film-200% — **Fig. 7a**: Overview of the grain-structure at ca. 200% enlagement of original scan in Fig. 7. The pixel-size here is 5,3 µm – the grains of the film are bigger than the pixels – source: fotosaurier

Following picture is the MTF-curve of the analog image „as scanned“ (in the center of frame):

Fig 8: MTF-curve in. Center (ROI no.1) of OM-Zuiko 28mm f/2.8 at f/2.8 – source: fotosaurier

The „noise“ in the curve is caused by the film-grain, which is about the same size as pixels.

Film_3024-pixel-height_at-800% — **Fig.** 9: Here we look at about 1,000% into **the pixel-structure of the scanned image**. At the edges of the dark rectangle (where the resolution is analysed!) the grain-diameter is about the same size. Only some local „grain-clusters“ are considerably bigger – source: fotosaurier

Previous trials had shown, that with a film with this grain-structure, this digital image-size would give adequate results for MTF and resolution.

In the case of a digital sensor of a digicam I avoided generally to use RAW-data, which would have urged me to use my own very personal „development-parameters“ in Lightroom or other software to generate the final picture. I use OOC-JPEG-Data at „Standard“-settings, due to generate conditions (all important parameters set to „zero“), which are transparent and reproducible for everybody with the same camera-model! That means: it would also have been possible to create pictures with much higher resolution results in Imatest, e.g. by setting higher sharpening-parameters or the „clear“-mode.

Now with a film-scanner I had to go myself through a very intensive process of defining the „development-parameters“ in Silverfast. Starting with the setting to 5.000 ppi for the basic scan-resolution. With 10.000 ppi, which is offered with this model, you will get no REAL increase in EFFECTIVE resolution.

However, using the „Multiple Scan Mode“, you extend the accessible resolutions above the „Nyquist Frequency“, which would be 2.383 LP/PH, corresponding to a Picture size of 32,7 MP.

My target was, to reach about the same level of resolution in the center of the scanned images on analog film as with the Sony A7R4 images, which means in the range of 3.168 LP/PH, which is the Nyquist Frequency of the Sony Sensor.

This corresponds with a resolution of 260 Lines/mm.

I came close to this with the following settings:

**Fig. 10**: Scan-parameters in Silverfast 8 on film-scanner RPS 10M – source: fotosaurier

See the complete results here:

**Fig. 11**: Analog on film resolution results of Olympus OM 28mm f/2.8 SLR-lens with b+w-film APX100, scanned with RPS 10M film-scanner – source: fotosaurier

The interpretation of this in comparison with the measurement-results on the 62 MP-sensor of the Sony A7R4 (Fif. 2) has been given in the first section of the Article.

Finally I asked myself, whether a PCX-filter (lens) could improve the resolution-artefacts which are found on the sensor? But I found no real positive effect.

**Fig. 12**: Resolution of OM 28mm f/2.8 lens with PCX-3m lens on the Sony A7R4-sensor: no improvement at all – source fotosaurier

**Fig. 13**: Soon I will enter a new article, showing the performance of this wideangle-lens on seven different cameras – **link not yet available** … stay tuned!

Herbert Börger, Berlin, November 2023

Two crazy lenses of the 1950s – Angénieux 50mm f/0.95 and Carl Zeiss Jena Biotar 50mm f/1.4 for 35mm Cine-Format – plus Canon Lens 50mm f/0.95 from end of 60s

A few weeks ago I was blessed, having an Angénieux 50mm f/0,95-lens and a „Biotar 50mm f/1.4″, at the same time in the same place !

An Angénieux 50mm f/0,95-lens in perfect optical quality and with aperture-mechanism and rehoused into a perfect Sony-E-body, focusing to infinity and ready for measurement in my optical IMATEST-Lab…. this is really a „unicorn“!

**Fig. 1:** Ultra-rare 50mm f/0.95-lens for Cine 35 movie-format – this lens-series (10mm, 25mm and 50mm) founded Pierre Angénieux‘ high reputation in cinematic optics! – source: fotosaurier

The „Biotar 50mm f/1.4″, in great overall condition, which I even did no know about, before I saw it for the first time.

Biotar58f1,4-front_DSCF1765 — **Fig. 2:** One of the best high-speed-lenses ever made in Jena – Biotar 50mm f/1.4 of 1955/56 for Pentaxflex AK-16 cine-camera system – professional performance for professional use! – source: fotosaurier

Photo-friend and co-nerd Thomas handed out both ultra-rare lenses to me for closer optical inspection. I am a happy man!

Fig. 3: Two very rare lenses at the same time in the same place … in my IMATEST-Lab! Sheer happiness! – Source: fotosaurier

Angénieux 50mm f/0,95 (Type M1):

Thomas has proven, that it is possible to re-house the Angénieux-lens for general photographic use with infinity focus:

Fig. 4: The early super-fast Angénieux 50mm f/0.95 lens 0f 1954/55 here in a „Unikat„-version – the basic lens is directly fitted to E-Mount for Sony – source: fotosaurier

Starting in 1953 Pierre Angénieux brought out a series of lenses with f/0.95. In 1953 it was firstly the 25mm f/0.95 (which became the most famous Angénieux lens due to the use in NASA-spaceflights to the moon!) made for cine 16mm format and the 10mm f/0.95 for 8mm-cine.

A few months later he pushed out also a version for 35mm-cine: the 50mm f/0.95 – probably this was in in 1954 – originally in C-Mount. Hartmut Thiele dates this to 1955. It is important to understand, that this is not a lens made for still-photogray amateur use – but Pierre Angénieux showed here all his knowledge dedicated for professional cine-use. He went to the limits of everything, which was possible with glass-types and design- and production-methods at that time!

If you need more information on Pierre Angénieux, please look up my Blog article here!

Following my measurements on the IMATEST-target the picture-circle, that this lens covers is 37mm – so it is falling a bit short from the 43mm needed for covering the still-photo-35mm-full-format (24 x 36 mm).

DSC05014_Ang_50f0,95_0,95-foc1,4_Bildkreis — **Fig. 5**: Picture of IMATEST-Target through **Angénieux 50mm f/0.95 at f/0.95** in the 24 x 36 mm full-frame of the Sony A7R4 – Source: fotosaurier

This test-set-up generates the following resolution-measurement results:

Fig. 6: Resolution at center/part way/corner of Angénieux 50mm f/0.95 on Sony A7R4 (60,2 MP-sensor – 9.504 x 6.336 pixels!) at standard distance full-frame (24×36) – Source: fotosaurier

In spite of the heavy darkening in the corners, the system does still generate results, but these readings are not very reproducible … these corner-readings are located clearly outside the picture-circle for this lens!

So I made a second set-up with the camera set a little bit further away from the target, so that the individual measuring areas move somewhat towards the center of the picture and do not suffer too much from the dark areas out of the picture circle of the lens.

Fig. 7: Angénieux 50mm f/0.95 moved a bit backwards from the target – measurement-areas (marked magenta rectangles) moved somewhat further towards the picture center – avoiding overlap with the dark corners – this picture is at f/8, showing a sharper limit to the dark corner-areas! – source: fotosaurier

Now the furthest measurement locations are at 82% of the full-frame picture radius, clearly inside the bright circle which this lens covers at 86% of full-frame radius!

The result is seen in the following picture:

Fig. 8: Resolution with refocussed Angénieux lens 50mm f/0.95. The corner-resolution-values are still located outside the Cine35-picture-frame!!! The „peak“ at f/4 in the corner reading is real – no error – never seen anything like this with any other lens! – source: fotosaurier.

In Chapter 4 at the end of the article I will ad thwe measuremts at cine-format for all three lenses (Super 35: 18,66mm x 24,89mm). This will give more realistic resolution-readings. The Super35 crop-mode on the A7R4 is 6.240 x 4.160 pixels.

2. Carl Zeiss Jena Biotar 50mm f/1.4:

About the same time, DDR-based Carl Zeiss Jena created a high-speed lens for its own Pentaxflex AK-16 cine-camera system in Pentaflex-16 mount.

It seemed logical to follow the already successfull BIOTAR-formula and it came out around 1955 or 1956 the Biotar 50mm f/1.4:

Biotar58f1,4-2_DSCF1757 — **Fig. 9:** **Carl Zeiss Jena Biotar 50mm f/1.4** for Cine-Format, arriving 1955/56 – Source: fotosaurier

Looked at with the sensor of the Sony A7R4, the picture-circle is a bit larger than with the Angénieux … there are only minimal dark corners!

Bildkreis_DSC05072_Biotar-50f1,4_1,4-just-foc — **Fig. 10**: Full-frame picture of IMATEST-target through Biotar 50mm f/1.4 at f/1.4 – Source: fotosaurier

Of course, we have here the same situation, that the corner-measurements are quite a bit outside the cine-picture frame of typically 16mm x 22mm:

Fig. 11: Biotar 50mm f/1.4 in the same frame as Angénieux seen in Fig. 7 – source: fotosaurier

I will also with this lens repeat the measurement, restricting the resolution-target to the cine-picture frame – see section 4 at the end of the article.

The results show for both lenses, that the resolution in the center is extremely high – even wide-open! Both lenses are extraordinary lenses of their time – the mid-1950s!!!

Unique: „first-in-industry“ point of view for the Angénieux 50mm f/0.95 in its extreme speed, without sacrifycing to the center resolution!

3. Canon Lens 50mm f/0.95 for rangefinder (Canon7) cameras with LTM 39mm – of 1969

As we are just talking about early historical high-speed lenses, the step to the famous CANON 50mm f/0.95 (for rangefinder) is logical. It is a step of 15 years in time – and this time the lens is really dedicated to 35mm still-photo full-format 24mm x 36mm!

Noch'nPaar_DSCF1775 — **Fig. 12**: Angénieux 50mm f/0,95 of 1954, left, and Canon 50mm f/0.95 of 1969 / the normal still-photo-version here – Source: fotosaurier

Here is my comparable resolution-measurement with two samples of (s.n.18924 and s.n.22372) of the Canon 50mm f/0.95 on Sony A7R4 for this lens at full 24×36-format:

Crf_50f0,95_Graph — **Fig. 13**: Resolution-Graph of **Canon 50mm f/0.95** on Sony A7R4 (60,2 MP) – Source: fotosaurier

Fig. 13a: Resolution-Graph of Canon 50mm f/0.95 on Sony A7R4 (60,2 MP) – Source: fotosaurier

To allow for the necessary rangefinder-coupling besides the huge rear lens, this lens is „cut free“ at the edge for this purpose.

Crf59f0.95_DSCF1687 — **Fig. 14**: Cut-away at the 50f/0.95 Canon’s rear lens, to allow for the rangefinder-coupling! – source: fotosaurier

However, the 50mm f/0.95 lens was also released in a version for video cameras, with an additional engravure „TV“ on the nameplate: consequently these lenses were delivered with C-mount. As these lenses do not need the rangefinder-coupling, the rear lens is not cut at the edge here:

Thank you, foto-friend Thomas, for the 50mm f/0.95 TV-lens rear section photo.

4. Finally: Resolution-Data of these Lenses, measured for the Cine Super35-format, which the Angénieux and CZJ Biotar Lenses are originally dedicated to – on all three lenses:

a) Angénieux 50mm f/0.95 – at Super35-format:

Fig. 16: Angénieux 50mm f/0.95 at Super35-frame on Sony A7R4 – absolutely phantastic for this „first-in-speed“ – source: fotosaurier

b) Biotar 50mm f/1.4 – at Super35-format:

Fig. 17: CZJ Biotar 50mm f/1.4 at Super35-frame on Sony A7R4 – absolutely phantastic at one stop slower – source: fotosaurier

c) Canon 50mm f/0.95 – at Super35-format on Sony A7R4:

Canon lens f=50 mm f:0.95_A7R4_Super35_Graph — **Fig. 18**: **Canon Rangefinder 50mm f/0.95** – primarily dedicated to still-photo 24×36 but also delivered as a TV-version – just a bit better than the Angenieux, but 15 years later! – source: fotosaurier

All three lenses have very low chromatic aberrations in the center but the Canon peaks out in maximum CA, Biotar and Canon are close to zero in distortion, while the Angenieux has around -1% distortion, which is still excellent for such an early, extreme lens!

5. Appendix:

Here you see all properties of the three lenses in detail – for 24×36 (full frame) and Super 35 (cine-format).

5-a1. Angenieux M1 50mm f/0.95 – FullFormat 24×36.

5-a2. Angenieux M1 50mm f/0.95 – Super35.

5-b1. Carl Zeiss Jena Biotar 50mm f/1.4 – FullFormat 24×36.

5-b2. Carl Zeiss Jena Biotar 50mm f/1.4 – Cine35.

5-c1. Canon Rangefinder 50mm f/0.95 – FullFormat 24×36.

5-c2. Canon Rangefinder 50mm f/0.95 – Cine35.

Herbert Börger

Berlin, 24.12.2022

Hey Sony! Was passiert bei der Objektiv-Korrektur in meiner Sony A7Rm4 ?

Bei hochwertigen digitalen Systemkameras hat man üblicherweise die Möglichkeit, eine digitale „Objektiv-Korrektur“ zuzuschalten – für moderne Objektive, deren Eigenschaften in der Firmendatenbank des Kameraherstellers meines Vertrauens gespeichert und für das Kameramodell verfügbar sind. Dazu muss die Kamera das Objektiv-Modell erkennen und die notwendigen Korrektur-Algorithmen besitzen – oder das Objektiv könnte diese Informationen über seine Fehler in sich tragen.

Ich mchte nur generell erwähnen, dass ich in allen meinen Testberichten, in denen ich historische und moderne Objektive verglichen habe, immer die Objektiv-Korrektur ausgeschaltet habe.

Geben Sie es zu: Sie waren bisher auch so naiv, zu glauben, dass da auf wundersamem – eben digitalem! – Wege die aufgrund der bekannten Rest-Fehler der Optik fehlerhaften Bildinformationen „nachgebessert“ werden. Es entstehe bitte: DAS PERFEKTE BILD – bei Verwendung eines un-perfekten (und damit billigeren) Objektives, dessen Rest-Fehler durchaus sehr groß sein könnten – man müsste sie nur kennen …

Nachdem ich persönlich schon relativ sicher war, dass von der „Objektiv-Korrektur“ KEINE WUNDER zu erwarten sein werden, wollte ich mal nachschauen, was denn wirklich passiert. Was können wir heute von einer Objektiv-Korrektur erwarten, wobei ich das Thema erst einmal auf die 60 Megapixel-Sony-Kamera A7Rm4 beschränken muss, also einen aktuellen, hochauflösenden Sensor.

Meine Hoffnung ist, dass beim Aufbereiten der Sensor-Rohdaten diese Kamera nicht schon ohne mein Wissen die Bilddateien manipuliert, solange die Objektiv-Korrektur ausgeschaltet ist! Bei den historischen Objektiven, die ich normalerweise sehr überwiegend analysiere, besteht diese Sorge ja ohnehin nicht, da das Objektiv normalerweise nicht mit der Kamera kommunizieren kann – die Kamera aber auch sowieso nichts über mein „Ernostar“ von 1926 weiß!

Ich sollte nicht verschweigen, dass meine Motivation, diesen Bereich näher zu untersuchen dadurch plötzlich für mich höhere Priorität erlangte, dass ich versucht habe, in Dateien auf Basis des IMATEST-Test-Targets die Vignettierung mittels Photoshop zu kompensieren, um zu erfahren, welchen Einfluß die Vignettierung alleine (also der Helligkeitsabfall zum Rand) auf die Auflösungsmessung haben könnte.

Die erneute Analyse der manipulierten IMATEST-Target-Datei ergab: einen KATASTROPHALEN Einbruch der Auflösungswerte überall im Bild. Das hat mich schon sehr alarmiert!

Zufällig um dieselbe Zeit habe ich mein Referenz-Normalobjektiv (Sony Planar FE 50mm f/1.4 ZA) erneut mit IMATEST gemessen – und erreichte nicht annähernd die mir geläufigen hohen Auflösungs-Werte. Ich sellte fest, dass – durch irgendeinen Zufall – die Objektiv-Korrekturen eingeschaltet waren.

In der Folge führte ich folgendes Messprogramm durch – wobei ich das exzellente (aktuelle) Planar FE 50mm f/1.4 ZA im E-Mount (Sony) verwendete. Nach meinen umfangreichen Erfahrungen kann das verwendete Objektiv aber durchaus als Referenz dessen gelten, was in diesem Preissegment heute möglich ist.

Auflösungs-Messung (mit CA- und Verzeichnungs-Daten sowie Kantenschärfe-Messung) an der Sony Planar FE 50mm f/1.4 ZA am Imatest-Target (SFRplus):

Laborszene900 — Bild 1: Messanaordnung Mit Sony A7Rm4-Kamera und dem großen IMATEST-SFRplus-Target. Die Höhe des Targets zwischen den oberen und unteren Balken beträgt 783 mm, Der Abstand mit 50mm-Objektiv ca. 1,6 m.

Beschreibung des Messverfahrens im Detail siehe:

Fotosauriers optisches Testverfahren für Objektive mit IMATEST

Die typischen individuellen Fokussier-Unsicherheiten der (eigentlich überlegenen) Manuellen-Fokussierung wollte ich zunächst vermeiden, deshalb wählte ich Autofokus für die Schärfeeinstellung – und zwar mit Fokusfeld im Zentrum.

Die Objektiv-Korrekturen sind AUSGESCHALTET (OFF):

50f1,4_AF-oKorr — **Bild 2**: Auflösung, Kantenschärfe und Verzeichnung (IMATEST) mit Autofokus, **Objektiv-Korrekturen ausgeschaltet – PLANAR 50mm f/1.4 – gegenwärtiger Stand der Technik (2018)**

Anschaulicher sind die folgenden Grafiken, Auflösung (LP/PH = Linienpaare/Bildhöhe) über der Blende aufgetragen – jede Zahl ist ein Mittelwert über mehrere Messpunkte (insgesamt 46 Messpunkte bei jeder Blende über die gesamte Bildfläche verteilt):

FE 50f1,4_Autofocus_oKorr_Diagramm — **Bild 3: Diagramm Auflösung** (Mitte-Übergang-Ecken) des FE 50f1.4 ZA mit Autofokus

Das folgende Diagramm zeigt die Auflösung desselben Objektivs mit EINGESCHALTETER VERZEICHNUNGS-KORREKTUR

FE 50f1,4_Autofocus_mVerzKorr_Diagramm — **Bild 4**: **Auflösung** (Mitte-Übergang-Ecken) (IMATEST) mit Autofokus, **Objektiv-Korrekturen eingeschaltet – PLANAR 50mm f/1.4 – gegenwärtiger Stand der Technik (2018)**

Man erkennt sofort, dass die Auflösung in der Bildmitte („Center“ – grüne Linie!) sehr stark abgesunken ist gegenüber der Messung ohne Verzeichnungskorrektur. Wenn man genau in die Rand-Auflösungswerte schaut, sieht man, dass zwischenBlende 2.8 und 8 die Auflösung auch in den Ecken und im Übergang (part way) leicht verringert ist. Außerdem ist die Kantenschärfe in der Bildmitte (Wert „Edge profile bzw. sharpness“) deutlich – nämlich ebenso um ca. 20% wie die Auflösung in Bildmitte – reduziert.

Die Aufgabe der Verzeichnungskorrektur wird dabei allerdings vorbildlich gelöst: die Verzeichnungswerte werden mit 0,03-0,07% auf bis zu ein Zehntel der ursprünglichen Verzeichnung von 0,35% abgesenkt – dann meist mit der Charakteristik „Moustache“.

Die Frage ist nur: zu welchem Preis in der Bilqualität geschieht das hier? Und ist das Objektiv damit sinnvoll verwendet. Mit Listenpreis € 1.500 erstehe ich eine 12-linsige Festbrennweite mit state-of-the-art Optik (Asphäre, Sondergläser). Da möchte ich die volle optische Leistung (schon ab Offenblende!) gerne genießen!

Die oben dargestellte Erkenntnis ist daher wohl von eher theoretischem Interesse. Eine Verzeichnung von 0,35% ist ohnehin so gering, dass sie praktisch nicht auffällt. Man solte den 12-Linser nicht „abdrosseln“ und ihm damit seine optische Potenz nehmen.

Zu der anderen angebotenen Objektiv-Korrektur, die man in der A7Rm4 einzeln zu- und ab-schalten kann, läßt sich allerdings nur Positives sagen: die CA-Korrektur beeinflusst hier die Auflösungswerte allenfalls positiv – nämlich da, wo im Rand-Ecken-Bereich der Farbfehler reduziert wird: dort steigt dann auch die Auflösung. Das Zuschalten ist also auch bei einem derart hoch-korrigierten Objektiv zu empfehlen. Die Wirkung ist auch in der Bildmitte nachweisbar.

Für dieses hier besprochene Objektiv würde ich dringend empfehlen, die Lens-Correction Funktion auszuschalten und lediglich die CA-Korrektur einzeln zuzuschalten.

Bei anderen Hochleisungs-Objektiven habe ich dasselbe überprüft und bin – glücklicherweise – ausschließlich zu anderen Ergebnissen gekommen, wie man in den folgenden Tabellen sieht. Ich habe dabei nur die Performance bei voller Öffnung dargestellt, da die Objektiv-Korrektur da typischerweise am stärksten eingreift.

Hier drei Beispiele mit drei der aktuellsten hochklassigen Optiken mit 40 mm Brennweite ebenfalls an der Sony A7R4:

Batis-40mmf:2.0_with:without-Correct_0penApert — **Bild 5**: Auflösung, Verzeichnung und CA bei voller Öffnung am Batis 40mm f/2.0 – **ohne und mit Lens-Correction** – Quelle: fotosaurier

Sony FE40f2,5 - with:without-Correct_openApert — **Bild 6**: Auflösung, Verzeichnung und CA bei voller Öffnung am Sony FE 40mm f/2.5 – **ohne und mit Lens-Correction** – Quelle: fotosaurier

SigmaArt-40mmf:1.4_with:withoutCorrect_openApert — **Bild 7**: Auflösung, Verzeichnung und CA bei voller Öffnung am SigmaArt 40mm f/1,4 – **ohne und mit Lens-Correction** – Quelle: fotosaurier

Diese drei Beispiele nähren bei mir die Hoffnung, dass die Situation beim Planar 50mm f/1.4 eine Ausnahme sein könnte. In allen drei Fällen zeigt sich grundsätzlich sowohl eine Verbesserung der Verzeichnung als auch der Auflösung, die vermutlich unmittelbar auf die nachträgliche Korrektur der Chromatischen Aberration zurück geht.

Herbert Börger

Der Brandenburger Tor, Berlin, 11. Dezember 2022

My Crazy Lenses / Meine sehr speziellen Objektive – Focal length 24mm / Brennweite 24mm – FoV 84° – Part I

What was the real improvement in SLR-wideangle-lenses since the invention of the retrofocus principle over the last 65 years? Does my personal judgement from analog-film-days which lead to the definition of „legendary optics“ – which I kept in my lens-portefolio over that time – correlate with objective resolution-measurements? Here are my findings. Actualisation: Im my first published version there was an error regarding the year of appearance of the Topcor 2,5cm-lens, which was communicated to me by a reader: thank you: it’s 1965 instead of 1959! But this difference does not change anything in my findings and conclusions … 1 – Introduction 24mm focal length is a real milestone in spreading the field of the view in wideangle lenses, coming down from FL 35mm over 28mm. For the SLR-camera-user this age started with the appearance of the retrofocus lenses in the 1950s. Several designers came out with this optical principle within three years – with Pierre Angénieux earning the honours of being FIRST (in time and quality – 1950, 35mm f/2.5) in this disciplin. This is a report about SLR-lenses for 35mm-still-foto-cameras with focal lengths (FL) between 23mm and 25mm. This is a report about a number of legendary lenses, which I happen to own or could lend from a friend („phothograf“), most of them being milestones of optical engineering in their respective design-periods.

Drei_24er-Oldies_DSCF1838 — **Fig 1**: three of the very first historical retrofocus-lenses with FL 24mm and 25mm – source: fotosaurier

Over the decades of my own practical use of SLR-lenses (of nearly all makers-brands!) has lead me to an understanding of the quality for normal photographic use. This collection of test candidates does NOT claim to be a COMPLETE collection of all design legends of 24mm/25mm. There is a large gap in time with prime-lenses between 1984 and 2015. That means: the legendary first historical aspherical lenses in this range are missing in the comparison. If I ever will be able to get hold of them for a test, I would update this article. The modern lenses tested for comparison are (of course) all aspherical types! In spite of the fact, that important legendary lenses of the 1980s and 90s are missing here, this report allows to draw some interesting conclusions about important steps in optical lens-engineering, which finally lead to Ultra-Wideangel-Lenses which have uniform resolution and contrast over the complete field of view (FoV). I have always looked for a method to show the quantitative progress in optical quality of photographic lenses over the nearly last 100 years – and I think I have found a good way to understand this progress with my new comparison-charts (Fig. 4 and Fig. 5 see below). What was surprising: the progress over time is independent of the lens-maker and brand. It is generated by a sequence of milestone-like innovations by singular design-legends, innovative calculation progress, creation of new glass-formulations and finally the lens-making-process – espacially allowing for the production of aspherical lens-surfaces! Once the innovation-step is basically made, it is spreading around the globe very quickly (typically within one or two years!). There are few lenses, which stand out of the general quality-development curve, reaching a higher level of resolution earlier than most others – to be seen here mostly in Fig. 5: ATTENTION: These measurements are made with USED lenses today, some of which are more than 60 years old! There are influences from ageing and wear (even abuse …) which have become part of the lens-properties when we measure them after long time. However, I only make measurements with samples of lenses, if the optics are clear and undamaged and the mechanics do not show excessive wear or abuse.

Vier_24+25er — **Fig. 2:** Starting with big-big negative front-meniscus-lenses (at left Angenieux Retrofocus 24mm f/3.5 and Zeiss Jena Flektogon 25mm f/4) the lens-designers soon learnt to reduce the front-lens diameter (at right: Distagon 25mm f/2.8 for Contarex and Olympus OM 24mm f/2,0), creating better results and generating lens-bodies, which were more acceptable – source: fotosaurier

2 – Data section for 15 historical 24/25mm-prime lenses, 3 modern 23/25mm prime lenses and 4 modern zooms at 24mm-setting:

Fig. 3: optical measurement results of all measured lenses – source: fotosaurier Out of this Chart I have filtered two separate charts, showing the development of RESOLUTION over the decades. Fig. 4 shows the center-resolution open aperture (blue) and stopped down to the aperture with the highest resolution (green) in the center:

The second chart is showing the corner-resolution at open aperture (blue) vs. the best resolution-value stopped down (green) in the corners (mean value over all four corners) – where „corner“ means a value of 88% – 92% of the full picture circle of the lens which is 21.5 mm radius:

23-25mm_Diagramm_Corners_korr — **Fig. 5**: **Corner Resolution-values** of 21 Lenses at FL 23-25mm at open aperture (blue) and optimum aperture (green, which means: the aperture at which the weighted mean of all the 46 measurement-places over the 24x36mm-frame is maximum. (The maximum corner resulution-value of the individual lens may be higher.) – source: fotosaurier

You see, that nearly all of the difference in resolution of historical top-notch wideangle-lenses for SLR is in the corners of the picture (and of course also continuously in-between center to corner areas). This is easy to understand, because the difficulties for lens-correction rise dramatically with the FoV, which is here 84 degrees corner to corner diagonally. Besides the resolution, there are other important properties, which improved dramatically over these six decades of lens-engineering history: a – Chromatic aberration (CA in pixel): It is very low in all these lenses in the center. It typically ranged between 4 and 8 pixels in the corners for the very first lenses of this type. It stayed around 2-3 over the time before aspherical lens-surfaces could practically erase it. Today with the best modern lenses, the value is close to zero (under 0.5) without camera correction and zero with correction. Among the early lenses the Zeiss Distagon 25mm f/2.8 (though not really outstanding in resolution compared to the other early lenses) pops out, because it had already values of 2-2.5 pixel in the corners – together with the „unicorn“ Topcor 2,5cm f/3.5. Please consider, that the CA-value in pixel for the same lens is the higher the smaller the pixel size of the sensor is – here 1 pixel is 3.77 µm. b – Linear distortion (%): distortion shows – from the beginning – the biggest differences between the legendary lenses of the different designers and brands. The designer has to do a compromise-job in each lens, balancing out the design between resolution, chromatic aberrations and distortions. 0,5 pixel is a very good CA-value even acceptable for acrchitectural work (though „zero“ would be better, of course), 0,75-1,0 pixel is a good compromise-value and 1.5 pixel just acceptable for alround use. Looking at the spread-sheet Fig. 3, it is surprising, that Angénieux with the very first retrofocus-lens of this wide angle decided to go for nearly „ZERO“ distortion in his design! He had gone close to zero in the 35mm and 28mm-designs before that, too! Probably he wanted to give a statement of his art, because this was really difficult at that time … At the same time he accepted a somewhat higher CA of 7-8 pixels (corresponding to 0.03-0.04 mm). In my collection of top-notch lenses such a low distortion does not appear again before the modern Zeiss Batis Distagon 25mm f/2.0 – and only the legendary 1971 Minolta MD 24mm f/2.8 (including the VFC-Version) came very close with ca. 0.18-0.29% distortion in my measurements. c – The close-focusing system: there are further innovations to consider, e.g. the lens-design for close focusing. Here one of the important innovations is the floating-element close focusing system – introduced 1971 by Nikon and Minolta first for wideangle lenses as far as I know. This is one of the early merits of the two 1971/75 24mm-Minolta-lenses. 3 – Conclusions: 3.1 Center-resolution: Since the early days of geometrical optic lens-design with Petzval, Abbe and Seidel, lenses could be designed absolutely perfect for nearly unlimited image-quality (resolution and CA) „on-axis“, which means: in the center of the picture-field … And the famous designers did it all the time – as soon as they used 4 or more elements in a photographic lens-system. The first time, I found a proof for that, was with my resolution-measurements on Bertele’s first Ernostar 100mm f/2.0 from 1923 (a four-element-design WITHOUT COATING!). Compared to the legendary Leitz Apo-Macro-Elmarit 100mm f/2.8 from 1987, this lens achieved 98% of the resolution in the center – but only in the center! See my Ernostar-Bog-Article here. (This was the very first report in my photo-blog …) So, it is not really surprising, what Fig. 4 is telling us: all top-notch lenses show a very high resolution level in the image center since the invention of the retrofocus wideangle design in the 1950s – and they are all on the about same level – though being historical lenses with up to 65 years of age on their back! The reason for that result is, of couse, that only legendary lenses of all brands are taken into the comparison! Maybe the Takumar-lens happens to be one of the weaker examples … The Olympus OM 24mm f/3.5 „shift“ drops down somewhat against its neighbours. That is no quality issue: this lens has an image-circle diameter of 57mm for up to 10 mm shift! It came out 1984 long before Canon brought out its famous tilt-shift-lenses … Look at the corner-resolution result of this lens in Fig. 5 – it resolves extremely even over its FoV! in this graph I marked two horizontal lines: one for the resolution of 2.000 LP/PH (linepairs per picture height), corresponding to the resolution of a 24 MP-sensor, which today is the de-facto-standard for modern digicams. It normally has 4.000 by 6.000 pixels – and 4.000 pixels in the picture height, corresponding to 2.000 Linepairs. At the same time it is just (+15%) not mucht below the 32 MP which I estimate for the resolution of modern analogue (general purpose) film emulsions. The other (upper) horizontal line marks the 3.184 LP/PH Nyquist-frequency of the Sensor in the Sony A7R4-digicam. This is physically the limiting resolution-value for the camera itself. Today, however, the software-algorithms in the camaras can generate structures in the picture, which are typically 15 – 20% higher in resolution, compared to the Nyquist-frequency. And they do this without creating an artificially looking „oversharpened“ picture! Good job! This means: All the legendary historical 24/25mm-retrofocus-lenses for SLR-cameras do out-resolve the modern 24 MP-Digicams in the center – mostly even with open aperture! And many of these lenses even come very close to (or exceed) the Nyquist-Frequency of my 60,2 MP digital camera. Among the historical lenses two examples peek out a little bit (they peek out much more in the graph for the corner-resolution!): The legendary 1965 Topcor 2,5cm f/3.5 exceeds the Nyquist-frequency of 3.184 LP/PH – and stopped down to f11 it is in the center the highest resolving of my 24/25mm-lenses until today. Together with the tremendous result of its corner-resolution it is one of the exceptional lenses, which I call my „UNICORNS„. Until today, I have not found any explanation for the astonishing early level of performance of this lens – how could that have been achieved? (15 years before the next-best Olympus-lens!) – and who did it? – and where did this person go afterwards, when Topcons innovative power faded out, to bring in her/his inginuity? (… to Olympus?). (This observation refers to other early Topcor-lenses al well!) The other unicorn peeking out here is the Olympus OM 24 mm f/2.0 of 1973. In my lens-collection it is exceeded only by the 40 years younger Zeiss Batis 25mm f/2.0. But, to be honest, the difference is not really that dramatical – considering the four decades … Referring to the zoom-lenses (set at FL 24mm) in this test: I just was curious, where the modern zooms would stand in such a comparison. We learn that the 1kg-Monster-Tokina 24-70mm zoom at 24mm has one of the best results – even at f/2.8 … in the center of the picture. At the end of the line-up of 21 lenses I put the Fujinon-Zoom 32-64mm f/4 at 32 mm on the Fujifilm GFX100 (33x44mm – 102 MP), which corresponds to FL 26mm on „full-frame 35mm“. This shows, that for an essentially higher resolution in the picture-center, we today have to go to a larger sensor-format. 3.2 Corner-resolution: Fig. 5 contains the important informations of this comparison-test. It shows, that step by step all the improvements in innovative design, glass-formulations and aspherical surface-generation were needed to bring finally the corner-resolution of the picture up on par with the center resolution at 24mm focal length, which is possible today – but only with the use of aspherical lens-elements! In the graph for the corner-resolution I have added a third horizontal line, which marks the resolution at 50 Lines/mm – corresponding to 600 LP/PH. This is needed to judge the corner-resolution of the early historical lenses. In the 1960s a wideangle-lens was rated „very good“, when it achieved a resolution of 40 Lines/mm (Modern Photography and others). I have written an article about this already here (in German). Open aperture most super-wideangle-lense started open aperture in the range of 26 to 32 L/mm in the 1950s and 60s. Stopped down practically all the tested historical lenses surpassed the 40 L/mm-limit. From 1958 on (ENNA) the stop-down corner-resolution rises continualy (with the exception of the two „unicorns“, already identified in Fig.4) until end of the 1970s, it arrives close to the 2.000 LP/PH-level, which means: from now on the top-notch-lenses out-perform standard analogue fine-grain film (1977 Nikkor and 1984 Olympus). This last step was then achieved by the use of extraordinary dispersion glass-types. The two „unicorns“ in this test arrive much earlier at this level: the Topcor 2,5cm f/3.5 out-performs analogue film already in 1959 and the 1973 Olympus OM 24mm f/2.0 exceeds this and comes close to todays modern aspherical lenses. The modern aspherical prime-lenses are represented in my test by two very different samples: There is the 23mm f/4 Fujinon, which originally is a GFX-lens – but in this test it is measured in the 24x36mm-Mode also with 60.2 MP on the GFX100, achieving the state of the art for 24x36mm lenses (Batis and Sigma-i) as a middle-format lens! Just as I made my measurements for this test, the SIGMA i-Series 24mm f/3.5 arrived as a representative of a new thinking: no „impressive“ technical data – but (hopefully) impressive preformance instead. The result shows: it achieves reference status on a 60.2 MP-sensor with corner-resolution at 85-95% of center-resolution, plus zero-distortion, zero-CA and very close focussing! Also great news: modern zooms like the Sigma G 12-24mm f/4 – measured at 24mm – arrive now at this level of prime-lenses also in the corners! As I had no samples of the early historical aspherical lenses in this test, we can not see, in which steps the aspherical lens surfaces moved the wideangle-performance in the picture-corners to the present level. Maybe this gap can be filled out in some future times. NOTE 1 – All resolution-values, which are published in this article, refer to MTF30 – what means: the point on the MTF-curve (see Fig. 7), which hits the 30% contrast value. NOTE 2 – in Part II of this Article I will share some more informations about each individual lens (including pictures, MTF-curves and lens-schemes). Appendix: Method of measurement and definition of results I use the set-up and software by IMATEST with the original IMATEST-Target. I use the large SFRplus-Setup-Image with a physical hight of 783mm bar-to-bar vertically. The distance from target to lens-flange is 0,97 meters. In this area 46 targets are analysed and I share MFT30-weighted-mean-resolution-values (all-over, center and corner), edge-sharpness, linear distortion and maximum lateral CA-values. Resolution-values are given in Line-Pairs per Picture Height (LP/PH) – where the picture-height is always 24mm. Edge-sharpness is given in pixels (width 3,77 µm).

For the measurement I used a SONY A7Rm4 with 60,2 MP-resolution which has a pixel-width of 3,77 µm. The theoretical resolution-limit of the sensor is 3.184 LP/PH (Nyquist Frequency). The camera setting is used basic as delivered from factory at ISO100 and exposure-compensation of -0.7 stops, using out-of-camera JPEGs. All measurements are made with the identical camera-body (which is important for a precise comparison: I have used one other (earlier) body of this model in comparison, which gave resolution-values between 50 and 200 LP/PH lower than my own camera-body). The repeatability with this method I estimate at 2-2.5%, using ALWAYS manual focusing on the lens with maximum focusing enlargement (11.9-fold) in the camera-viewing-system. Measurement is repeated with re-focusing until a stable maximum resolution at open-aperture of the lens is found and then pictures of the resolution-target are taken with the focussing made wide open for all full down-stops of each lens. Edge profile (edge-sharpness) is the width of the rise from 10% to 90% intensity at a dark-bright edge in the test target – measured in pixel (width 3,77 with the camera used) – Example shown here for the latest 24mm-prime-lens SIGMA i-Series 24mm f/3,5 – at open aperture f/3,5:

Edge+MFT_Sigma24f3,5 — **Fig. 7**: **Edge-profile** (top) and **MTF-curve** (bottom) from the IMATEST software – here the perfect graphs for the brand new Sigma 24mm f/3.5 – at open aperture. I will publish these Curves for all the lenses in PART II of this article – source: fotosaurier

Cromatic Aberration (lateral in the picture-plane) is also measured in pixel separate for red against green and blue against green over the full picture field – in the spread-sheet I note the maximum value, which is in most cases for blue and for most historical lenses in the corners of the picture – sometimes however in the intermediate area. For more details of testing read my special blog-Article here. Copyright: Herbert Börger Berlin, March/April 2021

Long Telephoto-Lenses and Temperature

Would you expect, that the optical performance of your photographic lenses can be seriously influenced by the operating temperature? Have you ever realized lack of sharpness in extreme environmental temperature conditions?

The simple answer is, of course, that within the specifications for use, given by the makers, there should be no such concern. But it is not that simple.

For amateur astronomers with their mostly very long telescope-focal-length optics (mirror or lens) this fact is very common:

before using the instrument in the clear and mostly cold winter-nights, you have to put the telescope early enough outside (shielded against due) to bring it into a thermal equilibrium with the ambient air at the time you start your observations. The reason: during essential temperature-changes of the optical components (mirrors, lenses) and their mounting devices, their surface-shapes and adjustment change and destroy the extremly precise optical alignment – until the thermal equilibrium is restored. The refractor-lenses may be mounted to allow for some thermal differences, but large mirrors have to be mounted and adjusted extremely precise, so that the cooling-down of the mount, that holds the mirror, may even generate mechanical tension on the mirror – and that generates optical distortions! So we should remind: the absolute temperatures are not the problem – but the thermal transition stages from warm to cold or opposite way!

This fact is also an important design aspect for telescopes: the preferred structure is „as open as possible“ to allow the air to circulate and to generate a good heat-exchange with the internal telescope structure to speed up this process. While the air gets colder during the night, the instrument’s optics can follow close enough to keep the temperature difference low.

There is an impressive document in the archives of the Mt. Wilson Observatory (near L.A., USA) describing the „first-light“-moment of the new 2,5 meter mirror telescope (Hooker-Telescope) on November 1, 1917 – use this link to the adventurous story! („First light“ is the moment, when somebody looks through the finished instrument for the first time.) Here the first-light moment at Mt. Wilson is described near the end of the long text in this link and shows, what a three hour cool-down time made to the optical properties of the 2.5 meter mirror, (which was made by George Willis Ritchey – and allowed for the detection of the expansion of the Universe by Edwin Hubble shortly after taking this telescope into service.).

Picture 1: 2,5 m (100 inch) Hooker-telescope on Mt. Wilson: just struts hold the mirrors to ease the circulation of air for for a fast achievement of temperature equilibrium – source: Ken Spencer, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons

Many instruments in astronomy are closed assemblies, using a corrector-plate (Schmidt-system) or meniscus-lens (Maksutov-System) in the entry of the tube and the mirror at the rear-end (catadioptric telescope – see also my specific blog-article here.) The big disadvantage of these closed systems is the „inertia“ in cooling down due to the closed volume in the telescope tube. Therefore often slits around correctors and mirrors are placed, which allow for sufficient circulation of air through the tube – and even active ventilation is used to shorten the period to reach equilibrium. In some big modern telescopes, the mirror may even be actively temperature-controlled.

Picture 2: „Closed“-tube optical system Maksutov-Cassegrain-Teleskop – source: Wikipedia – Author: Halfblue – http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/.

Long telephoto-lenses for normal photography can not be open systems, because the lens-barrels definitely have to be tightly sealed to avoid the invasion of dust, humidity or corrosive gases.

This means, that you have to plan and prepare carefully to bring your equipment to ambient temperatueres in time to avoid these thermal problems. For photographic equipment this would equally refer to the situation, when you come from climate-controlled environment (e.g. hotels) into wery hot (and humid) areas. There is an additional problem, that in bringing cold equipment into hot-humid environment, there might be condensation of humidity on the lenses/mirrors.

This problem is even more delicate with catadioptric lenses (mirror/lens-systems often called just „mirror-lenses“ – in German „Spiegel-Objektive“). In these the surface-shape of the mirrors and the adjustment from mirror to mirror is extremely sensitive for the optical performance of the lens-systems.

I have to-date not realized this with focal lengths of up to 350 mm (though it might be also there to a certain dergree) – but this is definitely an important aspect for focal lengths between 500 mm and 1,000 mm or longer.

From which focal length on these problems may occur, will mainly depend of the type of optical system – and of course the resolution of your cameras sensor!

Here I want to show you this effect with an example of a catadioptric lens of 800 mm focal length: the Vivitar Series 1 Solid Catadioptric 800mm f/11, used on the Sony A7Rm4 (60,3 MP, 35mm format – 3.77 µm pixel-pitch).

Picture 3: Vivitar Series 1 Solid Catadioptric 800mm f/11 – source: fotosaurier

It was the first day this year with just sligtly above zero outside temperature (+2 degree Celsius) and very clear air. At ca. 1:15 p.m.I set out the 800mm f/11 lens on the tripod on the balcony and tried to focus on my favorite landscape test target: a roof-top at about 40 m distance.

The advantage of this target is, that it has large AND fine details, low contrast AND high contrast areas and – most important – a sufficient depth, so that I can detect focusing errors very well!

Picture 4: Overview picture – complete field of view of the „roof-top“ landscape target in ca. 40 m distance taken with Sony A7Rm4 and Vivitar Series 1 Solid Cat 800mm f/11 – this is the „sharp“ picture after the cool-down period of the lens – source: fotosaurier

It was nearly impossible to meet the positive focus position – so I did the best guess and made the photo – and here is the 100%-crop around the focus-position, which is the first steel spring at the right side of the roof edge:

Picture 5: The 67% detail of the focus-area (clamp and spiral-spring!) made 15 minutes after setting the lens outside. Best guess of focus, however, you will find no sharper point in front or behind – the distance scale on the lens says 50 meters in this non-equilibrium temperature situation – source: fotosaurier

At this point of time the lens internally is still on room temperature of about 21 degrees … starting to cool down for about 15 minutes, which it took me to set everything up and focus carefully – but desperately, becaus no really sharp focus was seen in high viewing-magnification.

I had focused using the maximum viewfinder enlagement in the Sony camera and was sure: this is not a really sharp picture. But I could not find a better focus. Picture 5 is a 67% crop of the image taken. And as the subject has some depth: no – there is no better focus to be seen on this picture in front or behind the plane of the spring.

I left the lens with camera in this position for three hours and refocused the lens: now I experienced a quite snappy focus – and you can see the same crop-area here:

Picture 6: The 67% detail of the focus-area (refocused!) after additional 3 hours of the lens outside – source: fotosaurier

The gain in sharpness is damatical – and it exists over the whole field of view, not only in the plane of focus! Also out-of-focus areas show higher contrast now.

However, it connot be ignored, that this catadioptric lens in this picture does by far not use the potential 3,168 Line-Pairs per Picture Height Nyquist frequency of the cameras sensor. My estimate is, that we have here an MTF30 of about 1,100-1,200 LP/PH. So either the three hours of cool-down time were not yet sufficient – or the lens may be not better than this.

(The 1,200 LP/PH MTF30-resolution would correspond to 100 Lines/mm in older „analog“ data. Very good CATs in the 1970s had center-resolutions (measured on film) between 50 and 60 Lines/mm. This relation makes sense, as the difference (factor 0.6 lower for film!) may be owed to the effect of grain and the thickness of the emulsion.)

The „Solid Cat“ 800mm f/11 is a massiv piece of optics – the lens barrel is nearly completely filled with glass, as you see in the lens-scheme:

Picture 7: Lens-scheme of the Vivitar Series1 Solid Cat – source: Perkin Elmer Patent application

It is an absolutly unusual mass of glass – so I would not exclude, that the cooling time should even be longer to reach the thermal equilibrium. My plan is, to make a sequence of photos taken in shorter intervals and over a longer time – as soon as the outside temperatures go down again.

I am not so happy with the fact, that I had to use landscape-scene-shots to demonstrate the performance of the lens, however, for 800mm focal length my IMATEST testing-arena is too short. Maybe I will make a parallel IMATEST-trial then with a 500mm CAT.

So, please, consider this as a first teaser for the topic which has shown clearly, that photographic lens performance may seriously suffer during the time, a lens is undergoing strong temperature-change and before equilibrium is reached.

I promise to come back with a more elaborate research-plan soon.

Herbert Börger

Berlin, December 4th, 2020

Aphorism of the day: Scientific research is most successfull, when it brings up more new questions than it has answered. (fotosaurier)

Die ERNOSTAR-Objektive – Geniestreich eines 23-jährigen? – Teil 1

Eine Hommage an Ludwig Bertele und Dr. Erich Salomon

von Herbert Börger, November 2016

Neu im Dezember 2025: Anläßlich des 100-jährigen Jubiläums der Ernostar-Erfindung gibt es nun einen ergänzenden Artikel : 100 Jahre Ernostar

Dort finden Sie detaillierte Auflösung-Informationen mit Analog-Film und Digitalsensor.

Fazit:

Das Ernostar ist ein faszinierendes Optik-Design von (Jahr der Berechnung) 1922. mit dem heute immer noch wunderbare Bilder gemacht werden können – wenn man sich auf die damit verbundenen „Unbequemlichkeiten“ einläßt!

Überraschend: das Objektiv ist bereits bei Blende 2.0 für KB-Format BRAUCHBAR. Abgeblendet bietet es sehr gute Bildergebnisse … wenn der Sensor mitspielt!

Hier ein erstes Bildbeispiel im Nahbereich bei Blende 8 (Sony A7RII):

Bild 1: Nahaufnahme Veronika-Blüten im morgendlichen Gegenlicht – Ernostar 100mm f2.0 bei f8 – Sony A7RII (JPEG-File, unbearbeitet mit Ausnahme von „Auto-Kontrast“)

Auf das Bild klicken, dann wird das Bild in Flickr geladen! Wenn man in Flickr rechts außen auf das Download-Symbol klickt, kann man die Bilder stets auch in der vollen Auflösung betrachten. Die volle Sensor-Auflösung wird als Bild aber nur sichtbar, wenn man bei Flickr angemeldet und auch eingeloggt ist – sonst ist die Bildgröße auf eine Breite von 2048 Pixel begrenzt.

Die Bildmitte liegt – abgeblendet um 2-3 Blenden – in der Auflösung auf dem Niveau heutiger Spitzenoptiken. Zu diesen modernen Optiken gibt es zwei gravierende Qualitäts-Unterschiede: Streulicht, da die Optik noch kein Coating besitzt, sowie den damals noch unvermeidlichen Kontrast- und Auflösungs-Abfall zum Rand. Während heute Optiken (auch sehr lichtstarke!) oft schon bei Maximal-Öffnung oder um eine Blende abgeblendet maximale Auflösung und Kontrast besitzen, war es damals normal und akzeptiert, daß die Optik bis Blende 11 oder 16 abgeblendet werden musste, um ein gleichmäßigen Schärfe-Eindruck über das ganze Bildfeld zu erreichen.

Aus meinen bisher gewonnenen Erkenntnissen ziehe ich den Schluß, dass das Objektiv im Nahbereich (wir sollten hier nicht von „Makro“ sprechen) sogar eine ausgesprochene Stärke hat.

Beim Gebrauch mit modernen Digitalkamera-Sensoren ist bei allen historischen Objektiven Skepsis insofern angebracht, dass im Zusammenspiel von Optik und Sensor Artefakte entstehen können – und oft entstehen! – die nichts mit der Optik an sich zu tun haben.

Der Designer hatte logischerweise den analogen Film als Aufzeichnungs-Medium im Sinn! Die Oberflächen der Film-Emulsionen hatten ein weitgehend standardisiertes Verhalten gegen die auftreffenden Lichtbündel – relativ unabhängig vom Einfallswinkel der Strahlen. Digital-Bildsensoren sind technische Individuen, heute noch weit von jeder Standardisierung entfernt.

Ergebnisse, die mit einem adaptierten Analog-Objektiv an einem Digital-Sensor gewonnen werden, sind keinesfalls „objektiv“.

(Zum Anzeigen der Bilder in voller Größe:

Auf das Bild klicken (1x) – das Bild wird in Flickr geöffnet. Rechts außen auf das Download-Symbol klicken: dann die Auswahl „Alle Größen anzeigen“ anklicken. Es erscheint das Bild in neuem Fenster mit einer Liste der Größen darüber. Nun auf „Original“ klicken. Zürück mit dem Rück-Pfeil im Flickr-Fenster!

Anscheinend existiert ein Fehler in meiner Sony A7RII beim anlegen der EXIF-Datei zum jeweiligen Bild. Bei manchen Bildern in diesem Beitrag- z.B. bei Bild 1 – steht unter der Kamera als Objektiv „Voigtlander SUPER WIDE-HELIAR 15mm F4.5 III“. Eigentlich hätte da ein Strich oder nichts stehen müssen, da das adaptierte Ernostar ja keine Datenschnittstelle hat. Sie können sich darauf verlasssen, dass ich in der Bildunsterschrift das RICHTIGE Objektiv benenne. Ob der beschriebene EXIF-Fehler vermeidbar ist, muss ich erst noch genauer untersuchen….)

Die Vorgeschichte:

Vor Jahren stieß ich auf die Geschichte von Erich Salomon (1886-1944), der – auf Nebenwegen zum Journalismus und dabei aus Pragmatismus zur Fotografie gekommen – zum Schöpfer eines neuartigen Fotojournalismus wurde. Er galt damals als Shooting Star der internationalen Fotojournalismus-Szene, weil er die ab 1923 verfügbare Ermanox-Kamera mit dem Ernostar 100mm f2,0 konsequent zur Available-Light-Freihand-Fotografie einsetzte (aktiv wohl erst ab 1926 – frühere Bilder kenne ich nicht) . Ernst Salomons Lebensgeschichte endete tragisch: als Jude gelang Ihm die Flucht vor den Nazis nur bis Holland. Dort wurde er zwar versteckt – aber dann ähnlich wie Anne Frank denunziert und 1944 im KZ ermordet.

Da die Ermanox eine Planfilm-Kamera (4,5 x 6 cm) ist, wäre ich zunächst im Traum nicht darauf gekommen, dieses früheste Beispiel eines lichtstarken Standbildkamera-Objektives selbst einmal für meine eigenen fotografischen Zwecke einzusetzen.

Im Rahmen meiner Foto-Optik-Liebhaberei stieß ich nun in den letzten 3 Jahren bei der Suche nach Informationen über die Optik-Entwicklungen der 1900er bis 1980er Jahre erneut auf das Ernostar 100mm f2,0 (bzw. die Weiterentwicklungen mit 85mm f1,8 … 165mm f1,8) von 1923 – 1926.

Man kann sich die Informationen stückchenweise zusammensuchen – oder die sehr empfehlenswerte Darstellung von Frank Mechelhoff („Taunusreiter“ – Cameras der 1950er, 1960er und 1970er, „Mein privates virtuelles Camera Museum“) nutzen – die auch noch sehr gut geschrieben und reich bebildert ist. Inzwischen gibt es auch eine 2017 in Buchform erschienene Bertele-Biografie, verfasst von seinem Sohn Erhard Bertele).

Fast unglaublich, welch großen Wurf dem 23-jährige Optik-Designer Ludwig Bertele zunächst bei Ernemann und dann nach 1926 übernommen von Zeiss da gelungen ist….

Und dann leitete Bertele daraus auch noch den Sonnar-Typ ab, der zum dominierenden Typ für lichtstarke Optiken besonders im KB-Format avancierte – solange die mangelnde oder sehr bescheidene Vergütungstechnik es notwendig machte, so wenige Glas-Luft-Flächen wie möglich zu verwenden.

Das ursprüngliche Ernostar hat praktisch immer mindestens 4, manchmal 5 Gruppen mit 4 – 6 Einzellinsen.

Das sind relativ viele Glas-Luft-Flächen, wenn man bedenkt, dass es keine Vergütung gab.

Welches Motiv habe ich, mich mit einem solchen Subjekt zu befassen?

Ich bin Physiker und Ingenieur. Schon seit „Kindesbeinen“ war ich sehr an Optik interessiert. Gebt mir ein Stück Optik in die Hand, das ein Ingenieur klug erdacht hat und Ihr macht mich glücklich! Wenn dann noch ein Stück Technikgeschichte mit Innovation damit verbunden ist – um so mehr.

Seit Kindesbeinen bin ich auch Amateurfotograf. Beginnend mit einer 6X6cm Rollfim-Box in den späteren 1950er Jahren. Das selbst Entwickeln der Filme und Vergrößern der Bilder hat mich stark geprägt.

Ich bin aber kein Sammler – mein Antrieb ist der Technik-Hintergrund und der Wunsch zu verstehen, wie die Designer die Foto-Optik vorangetrieben haben. Mein Ziel ist zu erfahren: Was steckt dahinter? …und wie viel besser (und warum?! – und ob überhaupt?) sind heutige moderne Foto-Objektive wirklich verglichen mit historischen Lösungen – besonders seit den 1920er Jahren?

Das Ernostar war (nach dem Tessar) eine der wichtigen Wegmarke auf dem Weg zur heutigen (Kleinbild-)Foto-Optik. Auch wenn es für die kleineren Mittelformate gemacht war – es war vor allem eines: sehr lichtstark in Verbindung einer schon recht handlichen Ermanox-Kamera! Es war auch sehr erfolgreich am Markt – logischerweise wurde allerdings das Ende dieser Kamera-Nische durch das Erscheinen der Leica mit Kleinbildfilm ab 1926 eingeläutet. Auch Erich Salomon wechselte dann verständlicherweise zu dieser neuen, noch unauffälliger zu verwendenden Kamera, zu der es aber eine Optik mit F2.0 erst ab 1933 gab (das Summar 50mmf2.0).

Es wird konkret:

Ich wurde neugierig: Kann man so eine Optik an eine moderne Digitalkamera anpassen und praktisch benutzen, um einen Eindruck davon zu bekommen, was eine Objektiv-Konstruktion leistet, die noch quasi mit den Methoden von Abbe`scher geometrischer Optik mit Rechenschieber berechnet wurden?

Ich sah mich im Internet um und stellte fest, ja – es werden vereinzelt Ermanox-Kameras angeboten. Aber über den Zustand wollte ich mir keine Illusionen machen…. Ein Stahlblechgehäuse aus den 20er Jahren mit Leder bezogen/beklebt… fast hundert Jahre alt!?

Dann fand ich heraus, dass hier offensichtlich schon seit längerer Zeit Freaks den Weg beschritten haben, das eigentlich relevante Ernostar-Objektiv „heraus zu operieren“ und an Kleinbild-Kameras zu adaptieren, was wegen der länglichen Brennweite > 85 mm auch für Spiegelreflex-Kameras funktioniert.

Ich habe dann eines der ursprünglichen Ernostar-Objektive 100mm f/2,0 adaptiert für Leica M39-Gewinde gefunden (natürlich ohne RF-Kupplung….). Der Sinn der Adaptierung an M39 erschließt sich mir ehrlich gesagt nicht (darüber unten mehr): wie soll man mit einer Entfernungsmesser-Kamera auf den Punkt scharf stellen – zumal bei langer Brennweite und hoher Lichtstärke? Aber ich konnte M39 problemlos über vorhandene Adapter an Digitalkameras Sony-E-Mount oder Fuji-FX anschließen. Es stellt sich dabei nur die Frage: harmonieren Digital-Sensor und Optik miteinander?

Spiegellose Systemkameras haben hierfür den unschlagbaren Vorteil, dass für die manuelle Fokussierung dieser Optiken ausgezeichnete Fokussier-Hilfsmittel zur Verfügung stehen – wobei das Sony-E-System (ich benutze die A7RII) hier alle anderen in der Präzision überragt (12,5-fache Vergrößerung!) – basierend auf dem 42,5 MP-Vollformat-Chip.

Im Live-View kann man dabei in hoher Vergrößerung direkt auf dem Chip fokussieren – und zwar problemlos auch bei Abblendung auf f/11 oder gar f/16.

Das angebotene Ernostar 100mm f/2,0 kam aus der Ukraine, der Anbieter stellte umfangreiche Informationen zur Verfügung und hatte bei Ebay eine „weiße Weste“… Ich spreche hier grundsätzlich nicht über Preise von historischen Objektiven. Das Preisniveau ist zu ein einem gegebenen Zeitpunkt nicht immer sehr einheitlich. Allerdings spreche ich logischerweise über Käufe in der Vergangenheit – und ich sehe aber meine Aufgabe hier nicht darin, irgendwelche „Preis-Marken“ bei solchen Objekten in Umlauf zu setzen!

Allerdings kann ich feststellen, dass man beim Preis dieser Objektive durchaus dreimal schlucken muss – und sich eines gewissen Risikos immer bewusst sein sollte, was man sich da wirklich einhandelt…

In diesem Fall ging alles glatt! Ich erhielt zuverlässig ein sauber adaptiertes Objektiv in hervorragendem Zustand, das alle meine Erwartungen übertraf….

Bild 2: Ernostar 100mm f/2,0 umgebaut für LTM – M39.

Es ist genau der Objektiv-Typ, der auf dem Ermanox-Bild auf der Mechelhoff-Website zu sehen ist.

Zum Umbau ist das Ernostar in einen massiven Metall-Hohlzylinder eingelassen – Die Optik mit Sony-E-Adapter und Yoghurtbecher-Geli wiegt satte 1.205 gr – ich halte die Kombination mit der Sony A7Rii immer am Objektiv! Ich habe dann auch noch das Stativgewinde mit dem abnehmbaren Ring vom ApoElmar 100f2.8 angepasst.

Derzeit mache ich aber alle Aufnahmen frei Hand – was mit dem Stabi-System der A7Rii sehr gut gelingt (pixelscharf bei 42,5 MP!) – ISO von 200…800.

Bild 3 zeigt das Objektiv mit dem von einem isländischen Yoghurtbecher abgeleitetem Gegenlichtblenden-Design (man ahnt hier, wo Zeiss bei Batis/Milvus/Otus Design-Anleihen gemacht hat, oder?).

Technische Daten Ernostar 100mm f2.0:

Brennweite: 10 cm

Max. Öffnungsverhältnis; 2,0 (…36)

Bildkreis – BK (an der Ermanox-Kamera): 75 mm

Baujahr: wahrscheinlich. 1923/25 (Design von 1922, Ludwig Bertele, Fa. Ernemann – ab 1926 übernommen von Zeiss)

Serien-Nr.: 150197

Vermutlich 5 Linsen (4 Gruppen?)

Keinerlei Vergütung!

Naheinstellung mit Einfach-Schneckengang mit Geradführung: bis ca. 3 : 1 (KB)

Adaptiert auf LTM (M39)

Von mir verwendet: adaptiert an Sony E-Mount (A7RII, 42,5 MP, Vollformat 35 mm) und Fuji-X-Mount (APS-C mit 24 MP an der X-Pro2/X-T2).

Manuell fokussiert mit der Fokussier-Lupenfunktion.

Zunächst habe ich das Objektiv ohne Gegenlichtblende benutzt, denn die musste ja erst „entwickelt“ werden….

Die Optik hat einen extrem langen, sehr präzisen Schneckengang. Damit bekam ich einen unerwarteten Mehrwert: Nahaufnahmen bis 1:3 sind möglich! Und das mit einer überraschend hohen Qualität.

Die Kameras:

Logischerweise wird das Experiment mit einer spiegellosen Systemkamera durchgeführt, weil an die wegen des geringen Auflage-Maßes (=Abstand Sensoroberfläche zu Objektivanlage-Flansch) praktisch jedes historische Wechsel-Objektiv ADAPTIERT werden kann.

Die Sony A7RII ist wegen des Kleinbild-Formates (KB, 36mm x 24mm) und der hohen Auflösung von 42,5 Millionen-Pixeln (MP) besonders gut geeignet, weil die meisten historischen Objektive für Kleinbild-Format gerechnet sind. Ich besitze die Kamera seit ihrem Erscheinen 2015 und bin gut mit ihr vertraut. Ich habe schon dutzende historischer, analoger Optiken daran verwendet wodurch ich schon auf einen gewissen Erfahrungs-Schatz zurückgreifen konnte.

Ich wollte mich aber wegen dieser Erfahrungen nicht auf einen einzelnen Sensor verlassen.

Daher habe ich parallel die Fujifilm X-Pro2 (APS-C, 22,2mm x 14,8mm) und der Auflösung 24 MP eingesetzt. Wegen der kleineren Sensorfläche ist hier die lineare Auflösung mit 270 Pixel/mm sogar höher als bei der Sony mit ca. 220 Pixel/mm!

… und die Referenzobjektive:

A – Leica Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8, das bei mir den Referenzstatus bei den 100mm-Objektiven hat und im direkten Vergleich auch die Naheinstellung erlaubt.

Es wurde bisher nur an der Sony im direkten vergleich benutzt.

B – Macro-Fujinon 60mm f2.4 – eine Original-Optik für das Fuji-X-System. Das einzige Makro-Objektiv, mit dem ich derzeit auch im Nahbereich den Autofocus problemlos einsetzen kann. Auf APS-C hat es die Vergleichsbrennweite 90mm zu Kleinbild.

Die Methodik:

Zunächst musste ich lernen, mit dem Objektiv umzugehen, d.h.: die manuelle Fokussierung im abgeblendeten Zustand zuverlässig zu bewältigen. Der Schneckengang ist sehr lang und eher schwergängig: aber er erlaubt sehr präzises Arbeiten – und der Kontrast im Sucher der A7RII ist immerhin so hoch, dass ich bis zu Bl. 13 zügig fokussieren kann. Die Optik hat eine gravierte Blendenreihe mit 2,0 – 3,5 – 4,5 – 6,3 – 9 – 13 – 25 – 36. Keine Rastung auf Blendenstufen. Man muss von vorne drauf schauen, um die Blende einzustellen. Allerdings fokussiere ich ohnehin immer bei der jeweiligen verwendeten Blende und nicht bei Offenblende, um den Fokus-Shift beim Abblenden auszuschließen. Diese geringfügige Verschiebung der Schärfenebene beim Abblenden ist relevant bei der genauen Untersuchung der Auflösung, vor allem, wenn bei längeren Brennweiten und lichtstarker Öffnung im Nahbereich der Schärfenbereich oft nur wenige Millimeter beträgt! Bei diesem Objektiv ist dieser Focus-Shift erstaunlicherweise deutlich geringer als bei manchen „modernen“ Objektiven.

Zunächst gilt der alte Grundsatz: um aus dem jeweiligen Equipment etwas herauszuholen muss man… fotografieren… fotografieren… fotografieren. Übung macht eindeutig den Meister.

Natürlich half dem Fotosaurier hier, dass er in Bezug auf manuelles Fokussieren ohnehin „Old-School“ ist…

FritziAusDerHüfte_A7RII_Ernostar100f2_f11

Bild 4: Kater Fritzi – Kopfporträt von oben – das Tier lief neben mir durch den Garten! Ernostar 100f2 an der Sony A7RII – ich hatte ca. 2 sec Zeit zum Fokussieren! Die Schärfentiefe am 42,5 MP-Sensor beträgt wenige Millimeter!

Nach meinen Erfahrungen ist die Erfolgsquote mit normalem Autofokus im Nahbereich eher schlechter als bei gut geübter manueller Fokussierung – allenfalls mit eingeschalteter Augenerkennung erzielt man bei Menschen und Tieren deutlich bessere Ergebnisse. Aber auch da weiß man bei einer „Spontan-Situation“ nicht vorher immer, welches Auge das „richtige“ sein wird…

Ich gehe hier so ausführlich auf diesen Punkt ein, damit Sie meine Ergebnisse richtig einordnen können: ohne intensive Übung, kommt beim Arbeiten mit einem solchen Objektiv nicht viel heraus. Hierfür habe ich mir einige Monate Zeit genommen.

Das folgende Bild 5 wurde mit Fujifilm und Autofokus aufgenommen – der Kater war auf dem Sprung (der Kenner sieht es am Blick), 2 Sekunden später schoß er los. Das Makroobjektiv 60f2.4 an der Fijifilm X-Pro2 mit 24 MP-Sensor ist das einzige meiner Makro-Objektive, das fast zuverlässig und blitzschnell im Nahbereich fokussiert.

Bild 5: Kater Fritzi – vor dem Sprung! Fujinon 60f2.4 AF(!) an der Fujifilm X-Pro 2, Bl. 5.6 – ich hatte wieder max. 2 sec Zeit incl. Fokussieren! Absolut scharf ist das hintere Auge… Ohne eingeschaltete Augenerkennung fokussiert die Kamera in der Tiefe auf die Struktur, die den höchsten Kontrast hat…

Um die Ergebnisse mit dem Ernostar richtig einzuordenen, versuche ich gleichartige Aufnahmen mit dem Leica-R Apo-Macro 100 f/2,8 oder dem Fujinon Macro 60f2.4 daneben zu stellen. Es ist einer meiner ganz bewährten Klassiker, mit denen ich viel Erfahrung habe. Ich kenne kein für Digital gerechnetes Objektiv, das dieses in Schärfeleistung und Kontrast übertrifft! Ein modernes – für den Digital-Sensor gerechnetes 100er für KB habe ich nicht.

Dieses Leica-R Apo-Macro 100 f/2,8 soll nun als modernere Analog-Referenz and der Sony gelten. Das Fujinon 60mm am linear in der „Filmebene“ noch höher auflösenden APS-C-Sensor soll den Vergleich zu einer modernen Rechnung für den Digitalsensor liefern.

Ich wollte hier keine unrealistische Verherrlichung der alten Linse vornehmen. Mein Ziel war, zu sehen: was hat die Entwicklung der Objektive in gut 90 Jahren gebracht und wohin hat uns das geführt? Das – ohne jedes Coating – erreichte Niveau des Veteranen hat mir in diesem Falle doch allerhöchsten Respekt abgenötigt – vor allem vor dem jungen Herrn Bertele – ein ganz großer Wurf!

Erste Aufgabe für den „Tester“ war es auf jeden Fall, sich einige Wochen und Monate in verschiedensten Situationen mit dem Objektiv praktisch vertraut zu machen!

Die Bildserie, die mich ursprünglich ganz besonders angefeuert hat, dieses Objektiv genauer „unter die Lupe“ zu nehmen entstand im Nahaufnahme-Bereich – freihändig bei Arbeitsblende fokussierte Nahaufnahmen der Veronica Blüten. Bild 1 ist das schönste Beispiel davon mit dem Ernostar: irgendwas zu meckern? – Aufnahme am frühen morgen 1/2 Stunde nach Sonnenaufgang direkt gegen die Sonne – allerdings mit dunklem Schatten im Hintergrund.

Das folgende Bild 6 eine Vergleichsaufnahme mit dem 60er Makroobjektiv an der X-Pro2…:

Bild 6: Nahaufnahme Veronika-Blüten im morgendlichen Gegenlicht – Fujinon 60mm f2.4 Autofocus bei f8 – X-Pro2 (JPEG-File, unbearbeitet mit Ausnahme von „Auto-Kontrast“)

Ich glaube man braucht danach nicht viel mehr zu erklären, woher meine Begeisterung kommt, mich mit dem Ernostar genauer zu beschäftigen!

Bild 7 entstand während dieser Übungs- und Übungsphase in einem Hotel mit Spa…. Ernostar 100mm f/2.0 am Sony-42,5 MP-Sensor bei Bl. 8. Man sieht in der Bildmitte eine eindrucksvolle Detailzeichnung und zum Rand des Bildkreises (BK) von 43 mm das Bild langsam weicher werden (zur Erinnerung: das Objektiv ist für einen BK 75 mm gerechnet!) – aber es wirkt auf mich am Rand keineswegs „unscharf“. Im kleineren Bildkreis des APS-C-Sensors ist das Bild bei Bl.9 bereits auf Pixelebene scharf bis zum Rand.

Bild 7: Spa-Landschaft in Achenkirch ohne Sonne, mit niedrigem Kontrast -Ernostar 100f2 Bl.8 an der Sony A7RII – Schärfe liegt auf der „Nike“ – (JPEG-File, unbearbeitet mit Ausnahme von „Auto-Kontrast“)

Das war jetzt viel delaillierte Beschreibung der verwendeten Technik und meiner Methodik.

Zur Entspannung und Einstimmung nun erst einmal einfach einige Bilder nur mit dem Ernostar an der Sony (ohne Vergleichsaufnahmen).

Bild 8: Innenbereich des Spa – Ernostar 100f2.0 – bei f5,6 – Sony A7RII

AchenKirchturmWolken2_A7RII_Erno100f2_f8

Bild 9: Ernostar 100f2.0 – bei f8 – Sony A7RII

Bild 10: Ernostar 100f2.0 – bei f5,6 – Sony A7RII

Bild 11: Ernostar 100f2.0 – bei f11 – Sony A7RII

Bild 12: Ernostar 100f2.0 – bei f9 – Sony A7RII

Bild 13: Ernostar 100f2.0 – bei f5,6 – Sony A7RII

Bild 14: Ernostar 100f2.0 – bei f8 – Sony A7RII

Bild 15: Dahlie im „Altweibersommer“ Ernostar 100f2.0 – bei f6,3 – Sony A7RII

Dieses letzte Bild 15 habe ich quasi als Paukenschlag platziert… jedenfalls hat das Ergebnis so auf mich gewirkt. Morgens kurz nach Sonnenaufgang gegen das Licht fotografiert (freihand – 1/1600 s)

Um das zu unterstreichen, hier drei Ausschnitte aus diesem Bild, jeweils ca. 1600 x 1600 Pixel groß aus dem Bild das ursprünglich 7938 x 5292 Pixel hatte (Sony A7RII):

Bild 16: Dahlie im „Altweibersommer“ Ernostar 100f2.0 – Ausschnitt Mitte 1600×1600 Pixel – bei f6,3 – Sony A7RII

Bild 17: Dahlie im „Altweibersommer“ Ernostar 100f2.0 – Ausschnitt Mitte Links 1750×1600 Pixel – bei f6,3 – Sony A7RII

Das sind überzeugende Beispiele der makellosen Auflösungsleistung über einen größeren Bereich des Kleinbildbereiches. Ich finde auch den Übergang zur Unschärfebereich sehr angenehm bzw. harmonisch.

Dazu hier noch ein anderes, überzeugendes Beispiel für den Übergang von Scharf zu unscharf:

Bild 18: Schärfeübergang im Nahbereich, Ernostar 100f2.0 bei f5,6 – Sony A7RII

Aber was ist mit der Leistung bei voller Offnung – Bl. 2,0?

Hier haben wir das Gegenstück zu Bild 7 (Bl. 8) , das mit Bl. 2,0 aufgenommen wurde:

Bild19: A7RII – Ernostar 100f2.0 – Bl. 2,0, Schärfe auf die „Nike“ gelegt

Hier der direkte Vergleich bei 100%-Darstellung:

AchenBeckenNike1_A7RII_Erno100f2_f2,0_crop100

Bild 20: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,0 (A7RII) – 100%-Ausschnitt nahe Mitte.

AchenBeckenNike1_A7RII_Erno100f2_f8_crop100

Bild 21: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.8,0 (A7RII) – 100%-Ausschnitt nahe Mitte.

Es ist zu erkennen, dass die Schärfe in der Bildmitte sehr deutlich zunimmt (übrigens schon stark zu Bl. 3,5 – 4,5) – aber der Kontrast sinkt sogar, was daran liegt, dass die Schatten aufgehellt sind. Das gilt aber nur für die Bildmitte (in einem Bildkreis-Durchmesser 12-15 mm), am Rand steigt der Kontrast an.

Sehen wir uns dasselbe Detail aufgenommen mit der X-Pro2 an – leider nicht unter identischen Lichtverhältnissen: bei den folgenden Aufnahmen schien die Sonne.

Zunächst auch mit Blende 2,0:

AchenNike1_X-Pro2_Erno100f2_f2,0_crop100

Bild 22: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,0 (X-Pro2) – 100%-Ausschnitt nahe Mitte.

Und jetzt mit Blende 6,3:

AchenNike1_X-Pro2_Erno100f2_f6,3_crop100

Bild 23: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.6,3 (X-Pro2) – 100%-Ausschnitt nahe Mitte.

Hier erkennt man deutlich, dass der Kontrast bei Abblenden mit der Zunahme der Auflösung auch ansteigt, was dem normalen Verhalten einer solchen Optik entspechen würde.

Hier erkennt man deutlich eine Farbverschiebung bei Abblenden: bei Bl.2,0 hat das Bild eher einen grün-blauen Stich, wird dann bei Bl.6,3 ins rötliche verschoben. Das liegt entweder an der Beteiligung des direkten Sonnenlichtes oder/und an der unterschieldichen Reaktion des automatischen Weißabgleiches – entspricht aber dem generellen Verhalten bei diesem Objektiv – auch am Sony-Sensor.

Nachdem ich diese Beobachtung gemacht habe, bin ich dem Kontrastverhalten in der Bildmitte gezielt nachgegangen.

In der folgenden Bildsituation ist das Kontrastverhalten am Sony-A7RII-Sensor deutlich zu erkennen – zuerst Blende 2,0 dann Blende 18:

Bild 24: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,0 (an A7RII) – KB-Vollbild.

Bild 25: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.18 (an A7RII) – KB-Vollbild.

Nun ist deutlich erkennbar, dass bei voller Öffnung das gesamte Bild einen ziemlich hohen Kontrast hat, dass sich beim Abblenden in einem zentralen Bildkreis mit ca. 15 mm Durchmesser ein heller Schleier auf das Bild legt. In einer vollständige Belichtungsreihe zeigt sich, dass der Kontrast bei Bl.2,8 noch gut ist (und Auflösung auch am Rand deutlich verbessert), bei Blende 4,5 ist das Bild noch „in Ordnung“ – ab Blende 5,6/6,3 bildet sich der Schleier in der Mitte deutlich erkennbar. Das Optimum dieser Kombination Ernostar/A7RII liegt im Bereich 2,8 – 4,5.

Hier der direkte Vergleich mit identischer Lichtsituation mit dem Referenobjektiv Leica Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8:

Bild 26:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8 bei Bl.2,8 (an A7RII) – KB-Vollbild.

Bild 27:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8 bei Bl.16 (an A7RII) – KB-Vollbild.

Beim Apo-Makro-Elmar ist eine Kontrastreduzierung in der Bildmitte am Sony-Sensor nicht erkennbar – oder jedenfalls im Vergleich zum Bild bei voller Blendenöffnung nicht auffällig. Dabei wissen wir nicht, ob eigentlich eine Kontraststeigerung des Objektives an sich vorhanden wäre, die sich aber hier nicht entfalten kann.

Somit ziehe ich den Schluss, dass am Sony-Sensor mit dem Ernostar ein Streulicht-Schleier in der Bildmitte entsteht, der sensorspezifisch ist, da wir ihn mit demselben Objektiv am Fuji-Sensor nicht beobachten, andererseits aber auch objektivspezifisch, da er mit dem Apo-Elmar nicht oderjedenfalls nicht in dem starken Maße beobachtet wird.

Nach meinem derzeitigen Stand der Erkenntnis entsteht der Streulichtschleier durch helle Bildpartien im aktiven Bildkreis! Das folgende Bild zeigt sehr deutlich, dass mit einem großflächig dunklen Hintergrund mit Ernostar bei f6,3 am Sony-Sensor keinerlei Bildschleier entsteht, der das Bild in der Mitte beeinträchtigt:

Bild 28: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.6,3 (an A7RII) – KB-Vollbild.

Wenden wir uns nun der Frage der Schärfe-Verteilung über das gesamte Kleinbild-Format zu. Hierzu verwende ich – wenn eine praktische Aufnahmesituation verwendet werden soll und kein genormtes Auflösungs-Target – am liebsten „mittelgrundige“ Architektur/Landschafts-Szenarien, da bei diesen vielfältige auch sehr feine Bildstrukturen vorhanden sind und die Witterung (Luftfeuchtigkeit!) keine nennenswerte Rolle spielt.

Hier also einmal Schloss Frankenstein (kein Witz!) in Ullstadt zuerst mit Ernostar und Apo-Elmar 100mm, beide abgeblendet auf f5,6:

SchlossFrankenstein_Ernostar100f2,0_f5,6

Bild 29: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.5,6 (an A7RII) – KB-Vollbild.

Bild 30:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8 bei Bl.5,6 (an A7RII) – KB-Vollbild.

Bei mittlerer Vergrößerung betrachtet sind die Bilder mit beiden 100mm-Objektiven m.E. völlig gleichwertig. Der Streulichtschleier im Ernostar ist bei Bl 5,6 hier noch so gering, dass er nur erkennbar ist, wenn man von dem Problem weiß. (Bei Blende 4 wären die Bilder noch ähnlicher ausgefallen).

Die Schärfe wurde auf das Stuck-Wappen etwas links oben von der Mitte gelegt.

Nun zur 100%-Ansicht auf Pixelebene des Sony-Bildes. Die Ausschnitte haben etwa die Größe 1500 x 1100 pixel. Zunächst das Ernostar:

SchlossFrankenstein_Ernostar100f2,0_f5,6_LOcrop100

Bild 31: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.5,6 (an A7RII) – 100%-Ansicht Mitte-Links-Oben.

SchlossFrankenstein_ApoElm100f2,8_f5,6_LOcrop100

Bild 32:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8 bei Bl.5,6 (an A7RII) – 100%-Ansicht Mitte-Links-Oben.

Im direkten Vergleich bei 100% sieht man den Kontrastverlust beim Ernostar schon deutlich – aber die Auflösung ist hier bei beiden Objektiven in der Bildmitte mindestens gleichwertig!

Der dramatische Unterschied zwischen den beiden Objektiven liegt dann in der Abbildungsleistung am Bildrand! Hier der Vergleich – erst wieder Ernostar, dann Apo-Elmar:

SchlossFrankenstein_Ernostar100f2,0_f5,6_LLOOcrop100

Bild 33: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.5,6 (an A7RII) – 100%-Ansicht Rand-Links-Oben.

SchlossFrankenstein_ApoElm100f2,8_f5,6_LLOOcrop100

Bild 34:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8 bei Bl.5,6 (an A7RII) – 100%-Ansicht Rand-Links-Oben.

Noch eindrucksvoller präsentiert sich das Apo-Elmar mit seiner Leistung am Rand bei voller Öffnung – Auflösung praktisch schon gleich wie abgeblendet – daher der Referenz-Status bei mir! Ich meine, dass der Kontrast hier bei Bl.2,8 sogar deutlich besser als bei Bl.5,6 ist – vielleicht ein zeichen, dass das Apo-Elmar mit dem Sony-Sensor ebenfalls etwas Streulicht produziert.

SchlossFrankenstein_ApoElmar100f2,8_f2,8_LLOOcrop100

Bild 35:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8 bei Bl.2,8 (an A7RII) – 100%-Ansicht Rand-Links-Oben.

Diese Ansicht lohnt sich beim Ernostar bei Blende 2,8 nicht mehr aufzurufen… aber auch bei Blende 2,8 hält das Ernostar in der Bildmitte mit dem Apo-Elmar völlig gleich-auf mit! Und da stimmt auch der Kontrast an der Sony noch… Das ist für mich eine mehr als achtbare Leistung.

Ebenfalls bemerkenswert finde ich, dass – außer bei voller Öffnung Bl. 2,0 – das Ernostar keine nennenswerten Farbsäume an harten Kontrast-Kanten zeigt!

SchlossFrankenstein_Ernostar100f2,0_f2,8_Mcrop100

Bild 36: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,8 (an A7RII) – 100%-Ansicht Mitte – harte Hell-Dunkel-Kontraste nahezu ohne Farbsäume!!! Ähnliche Qualität auch bis in die Ränder und Ecken!!!

Landschaft + Unendlich-Einstellung:

Die Beurteilung der Bildleistung eines Objektivs in tiefen Landschaften mit fernem Horizont kämpft grundsätzlich mit der Problematik langer Lichtwege durch die Luft und den damit verbundenen Einflüssen von Wetter (Luftfeuchtigkeit), Beleuchtungsverhältnissen (Tageszeit, Sonnenstand, Bewölkung) und Luft-Schichtungen – im Sommer auch mit Thermik-Schlieren!

Die manuelle Fokussierung ist dabei auch besonders kritisch – besonders bei hoch-auflösenden Sensoren und leistungsfähigen Objektiven, da kleinste Objektiv-Verschiebungen große Auswirkungen auf die Lage der Schärfe-Ebene haben.

Die diffuse Beleuchtung der Landschaft bietet im Allgemeinen die beste Basis um die Detailwiedergabe zu beurteilen. Harte Sonnenbeleuchtung zerstört bei allen Sonnenständen auch Details durch spitze Lichter und Schlagschatten. Schließlich liefert auch das flaueste Objektiv bei Streifendem Licht tolle Kontraste…..

Zwischen meiner Wohnung und dem fernen Horizont in einigen Kilometern Entfernung liegt ein flacher Talgrund – womit unter Normalbedingungen eine erhöhte Luftfeuchtigkeit = Dunst hinzunehmen ist (aber gesund!). Das erste Landschafts-Bild mit Ernostar bei voller Öffnung entstand noch im Hochsommer:

Bild 37: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,0 (an A7RII) – Volles KB-Format, Diffuses Licht, Schärfe liegt auf dem Kirchturm.

Volle Öffnung des Objektivs Bl.2,0. Ein tonal sehr ausgewogenes Bild, leicht warme Tönung trotz bedeckten Himmels (kann aber auch am Weißabgleich gelegen haben). Die Schärfe in der Bildmitte ist hervorragend und auch der Kontrast in der Bildmitte gut – selbstverständlich ist hier der Schärfeabfall zum Rand bei 100%-Ansicht des 42 MP-Bildes ganz erheblich, aber der Kontrast am Rand immer noch gut. Trotz voller Öffnung ist kaum Vignettierung zu sehen. Ich habe ja schon an anderer Stelle darauf hingewiesen, dass noch bis in die 50er/60er Jahre als normal hinzunehmen war, dass man bis B.8 oder sogar Bl.16 abblenden musste, um Bilder mit einigermaßen gleichmäßigem Schärfeverlauf zum Rand zu bekommen.

Immerhin kann man diesses Bild – nach leichter Kontrastanhebung – bis zu A3 drucken, ohne dass der Schärfeabfall zum Rand stört! Keine schlechte Leistung für ein 92 Jahre altes Objektiv ohne Coating…

Nun läge es ja nahe, die Leistung des Objektives bei entsprechend starker Abblendung zu überprüfen. Allerdings wissen wir von den vorangegangenen Untersuchungen bereits, dass sich dann bei der Kombination A7RII+Ernostar100f2.0 in einem großen Bereich der Bildmitte ein sehr störender Streulichtschleier auf die Bildmitte legt – und dieser Effekt ist bei Landschaftsaufnahmen, die üblicherweise eine große helle Himmelsfläche als Bildelement enthalten, besonders stark ausgeprägt.

Beim Vergleich des Apo-Elmarit 100f2.8 mit dem Ernostar 100f2.0 in dieser Aufnahmesituation ergab sich in der Bildmitte – mäßig auf 5,6/6,3 abgeblendet folgender überraschender Befund:

Ebenfalls diffuses Licht auf der Landschaft und leichter Dunst also niedriger Kontrast, zeigt sich bei 100%-Ansicht der 42 MP-Bilder (ca. 1600 x 1100 Pixel) in der Bildmitte sogar ein Auflösungsvorteil für das Ernostar!

Bild 38: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.6,3 (an A7RII) – 100%-Ansicht Mitte

Bild 39:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.8 bei Bl.5,6 (an A7RII) – 100%-Ansicht Mitte

Allerdings ist die Kontrastminderung durch Streulicht in den Schatten hier auch schon zu erkennen!

Am 20.November 2018 ergab sich plötzlich die Wettersituation, die an dieser Stelle sehr selten auftritt: absolut klare Luft und Windstille. Eine Gelegenheit, den Streulicht-Vergleich zwischen den beiden Sensoren unter günstigen Bedingungen zu überprüfen:

Bild 40: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,8 (an A7RII) – KB-Vollformat – Klare Luft + Sonnenschein

Bild 41: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.11 (an A7RII) – KB-Vollformat – Klare Luft + Sonnenschein

Hier sieht man den fast schon brutalen Kontrasteinbruch bei starkem Abblenden fast über das ganze Bildfeld. In dieser Situation bestätigt sich, dass das Streulicht oberhalb Blende 4,0 deutlich auftritt. Folgend die 100%-Ausschnitte, die zeigen, wie stark die Schärfe am Rand bei starkem Abblenden zunimmt:

Hambühl_A7RII_Ernostar100f2,0_f2,8_RRcrop100

Bild 42: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,8 (an A7RII) – 100%-Ausschnitt rechter Rand vom KB-Vollformat – Klare Luft + Sonnenschein

Hambühl_A7RII_Ernostar100f2,0_f11_RRcrop100

Bild 43: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.11 (an A7RII) – 100%-Ausschnitt rechter Rand vom KB-Vollformat – Klare Luft + Sonnenschein

Diese Bildqualität würde beim Ausdruck mindestens bis A2 ausreichen! Die 100%-Ansicht zeigt beim Sony-Sensor das Bild ja mit ungefähr 1,2 Metern Vollformat-Breite.

Aber die Bildmitte wird bei Bl.11 leider völlig durch das Streulicht degradiert:

Hambühl_A7RII_Ernostar100f2,0_f11_Mcrop100

Bild 44: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.11 (an A7RII) – 100%-Ausschnitt Mitte vom KB-Vollformat – Klare Luft + Sonnenschein

Dagegen noch einmal die Bildmitte bei Bl.2,8:

Hambühl_A7RII_Ernostar100f2,0_f2,8_Mcrop100

Bild 45: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.2,8 (an A7RII) – 100%-Ausschnitt Mitte vom KB-Vollformat – Klare Luft + Sonnenschein

Hier noch einmal derselbe Ausschnittt mit dem Apo-Elmar am Rand – zwar nicht mit der klaren Luft, aber die Detailwiedergabe hier zeigt deutlich, dass der größte Fortschritt von 1922 bis zu den 1980er Jahren in der Optik in der konstanten Auflösung bis zum Rand liegt:

Bild 46:Apo-Macro-Elmarit R 100mm f2.0 bei Bl.5,6 (an A7RII) – 100%-Ausschnitt rechter Rand vom KB-Vollformat – Diffuses Licht, bedeckter Himmel

Anmerkungen zum zum genauen Fokussieren an Sony A7RII und Fujifilm X-Pro2:

Die extrem hohe Auflösung der benutzten Sensoren (linear 220 – 270 Pixel je mm) erfordert – besonders bei Brennweiten >35mm (KB-Äquivalent) extrem genaues Fokussieren. Das kann grundsätzlich nur mit manueller Fokussierung sicher geleistet werden (auch bei AF-Objektiven in Vergleichssituationen zu empfehlen!).

Der Vorteil der Digitalen System-Kamera ist, dass grundsätzlich im Live-View in dem Bild fokussiert wird, das der Sensor liefert. Die Kameras leifern heute Fokussierhilfen für das manuelle Fokussieren.Die Kantenanhebungsmethode ist dabei für unsere Bedürfnisse nicht genau genug. Man muss bei den längeren Brennweiten grundsätzlich die Vergrößerung im Sucherbild verwenden! Diese Vergrößerung ist bei der Sony A7RII mit 12,5-fach ausreichend (das ist die zweite Stufe!) – bei der Fuji X-Pro2 ist auch die höhere Vergrößerungs-Stufe nicht ausreichend für kritisches Fokussieren! Ich hatte einen sehr hohen %-Anteil ungenau fokussierter Bilder…

Um dieses Problem zu umgehen hatte ich schon vor einiger Zeit Folgendes ausprobiert:

Das Ernostar wurde an der Sony A7RII genau fokussiert, dann aus dem M39-Gewinde ausgeschraubt und in den M39-Adapter an der X-Pro2 wieder eingeschraubt. Das Fokussier-Gewinde ist in meinem Ernostar schwergängig genug, dass die Stellung nicht extra gesichert werden musste.

Das ging zunächst völlig schief!!! An der Sony hatte ich den NEXLEI-Adapter von Novoflex, an der Fuji irgendein billiges chinesisches Produkt (ca. 10:1 Kostenverhältnis….!). Das Problem bestand natürlich in dem nicht exakt gleichen Auflagemaß bei den beiden Adaptern (mehrere 1/10 mm Unterschied….) – wobei das für die Benutzung an einer einzelnen Kamera ohne Bedeutung wäre… nur hier gibt die Präzision natürlich den Ausschlag.

Also habe ich erst einmal den FUXLEI-Adapter von Novoflex besorgt….

Bild 46: Das Präzisions-Adapter-Pärchen

… und gerade an diesem klaren Ausnahme-Tag 20.11. war ich bereit.

Tatsächlich waren nun alle vorher an der Sony fokussierten Einstellungen mit der Fuji auch auf den Punkt scharf!

Hier nun das entsprechende Vergleichs-Bild an der X-Pro2 mit dem Ernostar 100mm f2.0 bei Blende 6,3:

Hambühl_X-Pro2_Ernostar100f2,0_f6,3_iso400

Bild 47: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.6,3 (an X-Pro2, fokussiert an der A7RII) – APS-C-Format – Klare Luft + Sonnenschein – wegen des sehr tiefen Sonnenstandes bei iso400 (Standard war sonst iso200 an A7RII) – weiter Abblenden ging nicht, da dann die Verschlußzeit zu lang geworden wäre (Sollwert ist <1/400 s)

Hier zum direkten Vergleich das Bild mit Bl.6,3 an der A7RII – das KB-Format wurde exakt auf den Ausschnitt des APS-C-Formates an der X-Pro2 beschnitten – die Bildgröße ist 5176 x 3504 Pixel, gegenüber 6000 x 4000 Pixel bei X-Pro2:

Hambühl_A7RII_Ernostar100f2,0_f6,3_cropAPS

Bild 48: Ernostar 100mm f2.0 bei Bl.6,3 (an A7RII) – KB-Format beschnitten auf APS-C-Format – Klare Luft + Sonnenschein

Der Unterschied im Kontrast vor allem in Bildmitte ist zur Aufnahme an der X-Pro2 ist sehr deutlich: wesentlich höherer Kontrast am Fuji-Sensor, vermutlich weil dieser weniger Streulicht-Reflexionen mit dem Linsensystem des Ernostars erzeugt.

Eine Lösung für das kameraseitige kritische Fokussier-Problem an der X-Pro2 (das auch für jede andere manuell zu fokussierende Optik besteht!) könnte in der Verwendung einer Zubehör-Sucherlupe liegen, die man hochklappen kann. Ich habe bereits einen Winkelsucher mit Vergrößerung 2,5-fach provisorisch angesetzt: damit würde die Fokussierungsgenauigkeit allen Anforderungen genügen. Ich arbeite dran!

Noch besser wäre es allerdings, wenn Fujifilm dieses Problem kameraseitig dadurch lösen würde, dass man für diese 24 MP-Sensoren eine stärker vergrößernde Software-Fokussierlupenfunktion realisieren würde! Falls das mit einem Firmware-Update zu machen wäre: tut es bitte, Fuji !!!

An der X-Pro2 ist das Objektiv also fast ohne Einschränkungen nutzbar – Allerdings wäre das Objektiv für mich am APS-C-Format nicht so nützlich, da es dort eine KB-äquivalente Brennweite von 150mm besitzt. Das ist eine Brennweite, die ich bei meiner üblichen Arbeitsweise nicht so häufig verwende – als „echtes“ 100er an KB wäre es wesentlich nützlicher für mich.

Eine Lösung könnte darin liegen, einen der neuerdings verfügbaren „Booster“ zu verwenden (eigentlich ein „Brennweiten-Reduzierer“ – als Reducer seit sehr langer Zeit in der Astro-Optik bekannt). Mit dem (nach meinen bisherigen Erkenntnissen ausgezeichneten) Metabones „Booster ULTRA“ würde das Objektiv dann auf eine effektive Brennweite von 105mm kommen – mit dem Zusatznutzen einer Offenblende von f1,4 !!!

Außerdem könnte der „Booster“ – wie es bei den „Focal-Reducern“ in der Astro-Optik üblich ist – das Bildfeld etwas besser ebnen – wodurch die Randschärfe sich noch einmal deutlich verbessern könnte… (?)

Ich mag die Optik mit ihrem Bildcharakter sehr und das ist mir diesen Aufwand wert!

Zu überprüfen wäre, ob die gute Kompatibilität auch im abgeblendeten Zustand mit Booster an der X-Pro2 weiterhin besteht!

Mit dem existierenden M39-Anschluss geht das allerdings nicht. Ich werde das Objektiv daher als Nächstes auf einen SLR-Anschluß umrüsten, für den ich einen APS-C-Booster zum FX-Anschluß besitze. Danach werde ich wieder berichten.

Bisheriges FAZIT zum Ernostar 100mm f2.0:

Die Optik liefert in der Bildmitte bereits offen und vor allem ab Bl.2,8 sehr gute Auflösung und guten Kontrast. Der Kontrast ist bis zum Rand des KB-Formates ab Bl.2,8 ebenfalls gut, und das, obwohl das Objektiv keinerlei Vergütung besitzt! Die Schärfe am Rand legt bis mindestens Bl.18 extrem stark zu. Ab Bl.11 sollten Vergrößerungen bis mindestens A2 mit sehr guter Qualität über das KB-Bildformat möglich sein.

An dem Vollformat-Sensor der Sony A7RII bildet sich beim Abblenden des Ernostar über Bl.4,5 ein sehr stark störender Streulicht-Schleier, der sich bis Bl.18 auf das ganze Bild ausweitet und den Kontrast sehr stark degradiert! Dies ist keine Eigenschaft des Ernostar selbst, sondern entsteht durch die Kombination mit dem Sony-Sensor. Mit dem 24 MP-Sensor der Fuji X-Pro2 besteht diese Einschränkung nicht. Das Objektiv scheint damit an der Fuji-Kamera fast uneingeschränkt – die Vergrößerung der Fokussier-Lupeenfunktion ist allerdings für punktkritisches Arbeiten der Sensor-Auflösung von 270 Pixeln/mm nicht angemessen.

Nach diesen sensor-spezifischen Erfahrungen habe ich den Schluss gezogen, dass mich nur Aufnahmen auf Film zur vollen Wahrheit über die Eigenschaften Leistungsfähigkeit des Ernostar führen wird. Ich habe deshalb schon Aufnahmen mit dem Ernostar an meiner Rangefinder-Canon mit LTM-Anschluss gemacht, bei denen ich das Ernostar vorher an der Sony A7RII fokussiert habe. Ich warte auf die entwickelten Bilder, werde diese hochauflösend Scannen und dann wieder berichten.

Damit ist die Reise mit dem Ernostar 100mm f2.0 Bj. ca. 1923 vorläufig zuende – ein Teil 2 wird folgen, um die restlichen Fragen zu klären.

Auf bald!

Historische Anolog-Objektive und ihre Verträglichkeit mit Digitalsensoren:

Dies wird das Thema meines nächsten Blog-Beitrages sein. Ich hatte schon im Vorfeld der Ernostar-Untersuchungen mit mehreren Analog-Linsen einschlägige Erfahrungen mangelnder Kompatibilität mit Digital-Sensoren gemacht.

Dies ist ein weites Feld, denn jedes Objektiv und jeder Sensor ist ein Individuelles, komplexes technisches Meisterwerk. Allerdings habe ich nicht vor, reihenweise verschiedene Sensoren zu testen…