Dezember 2022 – fotosaurier

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