MTF – fotosaurier

Resolution of Lenses (Sharpness) on Analog Film – Compared to Digital Sensors

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.

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.

FAZIT of this article is: I just found a method to do this … and it works!

Fig. 1 is an example of the resolution-chart, generated with Olympus OM Zuiko Auto-W 28mm f/2.8 lens on black and white negative film (Agfa APX100) at the lenses optimum aperture f/5.6. It shows the MTF30-resolution-values from center to corner (21,7 mm picture-circle-radius):

Spoiler-Bild-Imatest-on-Film — **Fig. 1**: Resolution measured digitally on analog 35mm-film: The maximum mean resolution value, measured in the center (1.237 LP/PH), corresponds to **100 lines/mm on Film.** At f/8.0 the resolution is even more uniform over the frame – but a bit lower in the center. – source: fotosaurier

1. Introduction: Quality of historical lenses.

Until the end of the last milennium, photographic lenses were designed to generate highly detailed images on film (or glass-plates coated with light sensitive layers).

When at the beginning of the millennium 2000 ff the radical change to digital sensors for the recording of photographic pictures happened within a few years, the photographic community sat on a huge number of phantastic and beloved lenses for the ancient analog recording method with film. We all could not believe, that all these wonderful and iconic lenses would become useless.

This was a strong motivation, to put the historical lenses in front of the sensor-driven digicams! Knowing very well …

… that for the very special needs of digital imaging sensors, new lenses had to be designed under consideration of some special optical features along the optical path behind the lens, before the light hits the light sensitive elements.

The older „analog“ glass is not perfectly fitting to these conditions! … but what are the artefacts on sensors and how important are they?

Measuring the Modulation Transfer Funktion (MTF) of a lens is a fundamental method to characterize the optical resolution of a lens itself – independant from the recording method (film or digital sensors): the direct optical measurement of the MTF-curve over the imaging circle of a lens shows the contrast as a function of the „spatial frequency“– these data today often being available from the lens-makers. Historically, the method was developed parallel to each other by Zeiss and Angénieux (during the 2nd world-war). Fig. 1 shows the certificate, which was delivered with my Angénieux zoom-lens as a qualitiy-proof (showing that this is an extraordinary example … above average expectations!).

Angén-Certificate_70-210_IMG_9574 — **Fig. 1**: MTF-curve and actually tested contrast-value (86% at 20 cycles/mm) in a certificate for the Angénieux-Zoomlens 70-210mm f/3.5. The graph shows in the lower curve the lowest contrast transfer-limit at which the lens is accepted for delivery – source: fotosaurier/Angénieux

Reminder: One „cycle/mm“ is two lines/mm! Two lines (one black + one white!) are the spatial (linear) cycle. We call this here in my article „Linepairs = LP„. In the systematics, which I personally use in the IMATEST-software, the resolution is always defined as „Linepairs per Picture Height = LP/PH„, where the picture height on film or sensor always is 24mm (for 35mm stills) … if not otherways stated. That means:

For 35mm stills (24mm x 36mm) the data in „LP/PH“ can be converted into „cycle/mm“ with division by 24, or into lines/mm with division by 12.

Fig. 2 shows the type of MTF-plots, which are today typically used as the contrast over the radius of the image-circle:

MTF-curves Fujinon 56f1,2_eng — **Fig. 2**: Modern version of a MTF-curve, showing the contrast of a lens over the picture-circle (APS-C-format!) for two different spatial frequencies – separated for sagittal and meridional rays – source: Fujifilm

These lens-specific-informations are perfect to characterize the lens – but do not help me, in the case of historical lenses, for which these data are mostly not available. For these I have to measure the performance myself – either using analog film or the digital sensor.

In historical times (1960s to at least 90s) tests of „Lens Performance“ were published in several US-publications like „Modern Photography“ and „Popular Photography“ and others targeting on amateur photographers.

These mostly used the „USAF 1951“ target, which was mounted on a flat wall and photographed at scale 50:1 on b&w negative film and read by inspection with a loupe of defined enlarging power directly on the film strip,

SilverFast_Resolution_Target_USAF_1951 — **Fig 3**: Resolution Target „USAF 1951“ – source: By LaserSoft Imaging – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12126324

Results from these test were as shown in the following picture:

AnalogResol_OM24f2,8_ModernPhotgr — **Fig. 4:** Unfortunately I did not find the analog test results of the 28mm f/2.8 Zuiko Auto-W, which I use as my test reference in this article – ths is the test of it’s sister-lens with 24mm focal length. I have tested both with IMATEST on A7R4 Sensor and found, that in the corners, the 28mm-lens is **much better** in resolution than this example – source: Modern Photography

I tried this method myself in the 1970s and can tell you: it’s a lot of work!

2. The digital IMATEST lens testing method and software for digital imaging:

Testing 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 glass-filters 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.

Since several years I do quite a few measurements on historical lenses, using a high-resolution digital sensor with 62,5 Mega-Pixels, resulting in 61 MP effectively on Full Format (35mm stills).

Until now I did not know, whether the measurement of my historical lens is falsified due to artefacts, genrated 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 (60 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 60 MP-sensor** (A7R4) – explanation see text beneath – the graph lower left corresponds to the type of graph in Fig 1., the right graph corresponds to the type of pictures in Fig. 2 – 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!

3. 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, iso100, 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 very constant on the film-strip!

Why I chose the OM 28mm f/2.8 I will be explained in the next article „My crazy lenses – One Lens + Seven Cameras: Olympus OM 28mm f/2.8 – Analog vs Digital – Part I: Analog“ …

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 – 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. 2,800 LP/PH or higher) and corner-resolutions of 400-600 LP/PH on the sensor .

With other words: are the low values on edges and in coners of the frame, measured with the digital sensors, an artefact, caused by the change of angle, under which the light-rays are hitting the sensor (or by the filter stack)? 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 mostly be „cured“, 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-films:

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

b&w-film Agfa APX100, iso 100 and
colour negative film EKTAR 100,

which are both still available as „fresh“ products.

I will report here mostly about the black-and-white film results, because the results on colour film were very low in resolution – in fact only about 2/3 of that with the b&w-film. The colour-neg-film had been externally processed by my photo-dealers lab – while I did the devellopment of the b&w-film myself with Rodinal. As a consequence, my confidence into the colour-results is not too high … it has to be reviewed definitely! The lateral CA-values, however, were very well on par with the measurements with the sensor. I will re-try! Maybe with a different color film.

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) -digitaly speaking it is an „8k-resolution“.

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 4,536 pixels and so the „Nyquist Frequency“ of the scanner set-up corresponds to 2,268 LP/PH – corresponding to an effective sensor-size of 30,3 Mpxls.

Fig. 9 shows the b&w-picture, which was generated with the scanner:

AGFA100_OM28f2,8_2,8_H4536 — **Fig. 9:** 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 4.536 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. 9a you get an impression of the grain structure of the films emulsion at about 200% enlargement of the 30,3 MP-image:

Enlargement-Film-200% — **Fig. 9a**: 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 image „as scanned“ (in the center of frame):

Agfa100_OM28f2,8_4536_MTF — **Fig. 10**: **MTF-curve** (contrast over spatial frequency) **of the original b&w-scan** with 4,536 Pxls picture height in the center with OM 28f2.8 open aperture – source: fotosaurier

The „noise“ in the curve is caused by the film-grain, which is considerably bigger than the pixels.

I transformed these image data to a picture height of 3,024 pixels – of course by proportionally shrinking the pixel-count in the width as well.

Film_3024-pixel-height_at-800% — **Fig. 10a**: Here we look at about 1,000% into **the pixel-structure of the scanned and shrinked image**. At the edges of the dark rectangle (where the resolution is analysed!) the grain-diameter and the pixel-width (7,9 µm) are 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, what the following summary of the IMATEST-Data confirms:

Zusammenstellung_IMATEST_APX100_OM28f2,8_2,8 — **Fig. 11**: The reduction of the picture height of the SCAN to 3,024 pixels corresponding to 1,512 LP/PH leads to a much less noisy MTF-curve and a very smooth edge profile. Open aperture f/2.8 **the resolution MTF30 for this lens drops moderately by about 25% from center to corner**. – source: fotosaurier

With a pixel size of 7.9 µm we got a much smoother MTF-curve. The Nyquist-frequency of 1,512 LP/PH would allow to measure quite a bit higher MTF30-resolutions. On the same APX100-film-strip I had run the same test for three other lenses of the OM-system. In the following spreadsheet you see the highest MTF30-resolutions CENTER and CORNER (mean values) measured for for all three lenses:

Maximum MTF30 for OM-Lenses — **Fig. 12**: **Maximum** MTF30-resolutions for four Olympus OM-Lenses, **measured with my set-up with a scanner-resolution of 5,000 ppi, shrunk down to 1,512 LP/PH** – source: fotosaurier

Looking back to the results, which „Modern Photography“ and „Popular Photography“ published in analog lens tests of the 70s, 80s and 90s, measured on film (Plus-X from Kodak) and analysed visually with a loupe, we see, that the resolution-readings in the corners (sometimes called „far edge“ for the short edge of the frame) often started at 45/50 lines/mm with widangles and reached 75-90 lines/mm for the best lenses. This seems to be in fair correlation with the results of my method.

My interpretation of what we see here:

I. Looking first at the resolution-values in the center of the measurement on film we see something like a „barrier“ in the range of 1,350 LP/PH looking at different top-notch Olympus lenses.

With the A7R4-Sensor we measure two and a half times the resolution (2,767 LP/PH) compared to that on film (1,099 LP/PH) in the center of the OM 28f2.8 – at open aperture (f/2.8)! (See Fig. 7 / Fig. 11)

Conclusion 1: the maximum resolution-values, which we see with this method here on analog film are limited by the GRAIN of the film – and here they correspond to ca. 112 lines/mm. I estimate the MTF30-resolution-limit of the APX100 film to be 120 lines/mm respectively 1,440 LP/PH. For the (old?) Agfapan APX100 Professional film a resolution value of 100 lines/mm at 30% transfer factor value was given. (I do not know, wether the new APX100 emulsion (ADOX) matches with the former product exactly. Of course, the chart contrast of the used target has also influence – in my Imatest target it is 4:1.)

The (relatively small) differences with different lenses are probably caused by differences in contrast of each lens – which is also the reason, why in most cases the center-resolution rises by 10-20% from open aperture to f/5,6 and then drops again slightly. The width of the edge-profile in the center is also pretty constant (0.011-0.016 mm), which probably corresponds to the average film-grain diameter.

II. Looking at the corners we see the maximum corner-resolution on film typically lowered by 12-23% compared to the maximum center-resolution for these lenses – in the case of the OM 28 f/2.8 at f/2.8 the relative corner-drop (from 1,099 LP/PH at center to 734 LP/PH in corners) is exactly 33%. (see Fig. 9). The lowest corner values thus correspond to 50% of the grain-determined resolution-limit of this b&w-film.

Conclusion 2: The MTF30-corner-resolutions, measured with Imatest on the b&w-film APX100, delivers the REAL resolution values on film, because these values are far enough away from the resolution limit of the film, to be un-influenced by the grainyness!

Now we look at the results measured on digital sensor and on analog film, put together in one graph:

Resol_Film-Sensor_OM28f2,8_2,8 — **Fig. 13: „The proof“** (der Beweis!) – if the resolution is measured under 1.000 LP/PH, the **corner-resolution on sensor corresponds to the real resolution of the lens on film for this SLR-lens! –** source: fotosaurier

Fig. 13 shows principally the same Data, which were the basis of the graphs in Fig. 7 and Fig. 11 – right side (MTF over disxtance from center). Here the mean values of the MTF30-resolutions (center – part way – corner) are plotted over the distance from the center of the image.

The horizontal lines in Yellow and Green represent the Nyquist frequencies of the A7R4-sensor and the APX100-film respectively.

The blue line stands for the MTF30-resolution on film (734 LP/PH in corners).

The grey line shows the MTF30-resolution on the A7R4-sensor (784 LP/PH in corners).

Final CONCLUSION: yes, the enormous drop of resolution over the distance from the center, which is measured with high-resolution sensors, is real. This is no artefact, generated by the sensor in the corners but corresponds quite well with the resolution measured directly on film. Conclusion 1 has already shown, that the high resolutions, measured in the center of the image, are also real and the resolution-results on film are just limited by the grain of the film.

This seems to be widely valid for many historical SLR-lenses, which have an SLR-typical large back-focus. As we know, with RANGEFINDER-lenses having very short back focus to film, this may change dramatically – and that is covered widely in literature in the meantime. (Keywords: Sensor filter-stack; PCX-filter)

I have myself to-date researched the phenomenon on the example of the rangefinder-lens (LM-mount) Voigtländer VM Ultron 35mm f/1.7 in this article. Unfortunately until now available only in German …

My intention was, to find out, whether this corner-degradation-effect would also influence the picture quality with SLR-lenses:

… well – it obviously is NOT, even with wideangle lenses!

Another conclusion, which I draw from these results is, that the calibration of the film-scanner-resolution, set to 1.512 LP/PH (Picture-height of 3,024 Pixels), was a realistic choice for this type of b&w-film. It corresponds to a image-sensor with 13.5 Megapixels. That may need to be re-tuned with analog films with finer grain and higher resolution.

If we would use an ultra-fine-grain analog film (which exists!), we probably will measure very similar resolution curves as we get from the sensors! .. and I will definitely try to prove this hypothesis as well. (I have already tried to to this with the ADOX CMS 20 II – however, the development seems to be absolutly critical – I have to retry …)

–> It will also be interesting to extend this method an different analog films – and using the same lens for that, it may allow to characterize the film-emulsion with respect to its practical resolution power … of course with a specific calibration of the scan-process adapted to each film.

–> Last thought: I will try to find out, whether an innovative film pressure-plate, as it is used in the Contax RTS III (with vacuum!), can improve the variations of resolution, which are measured over the image frame …

At the end, you see in Fig. 14 + 15 the full resolution analysis of OM Zuiko Auto-W 28mm f/2.8 on 60 MP sensor and on b&w-film:

Ima-Graph_OM28mmf2,8 — **Fig. 14**: Resolution of Olympus OM Zuiko Auto-W 28mm f/2.8 **on 60 MP-sensor** (Sony A7R4) – source: fotosaurier

Imatest_OM28f2,8_APX100_Graph — **Fig. 15**: Resolution of Olympus OM Zuiko Auto-W 28mm f/2.8 **on analog film** (Agfa APX100) – source: fotosaurier

Finally, I want to tell you tell you a small anecdotal story about the early times of digital photography:

My own analog photograpy started in the mid-1950s (no error!) – and I was a busy hobby photographer, since then also developing my B&W-stuff on my own. So also my wife had a long pre-experience in seeing my film-enlargements on paper in sizes up to 50 cm x 70 cm.

When I made my first experiences with digital photography around 2002 with 6 MP (Canon EOS 10d), my wife was very critical about the results: „This does not look natural!“ she said. And she was right …

As a long-time enthusiast of the Olympus OM-System of 1972 I had realized of course, when Olympus tried something completely new in 2003 with the „E-1“ – a DSLR with the FourThirds format (17,3×13 mm). It had only 4,9 MP – less than the Canon, which I owned at that time. But surprise!: the pictures found grace in my wifes eyes … and my own! Since then I know: it takes more than just Megapixels, to tango!

Herbert Börger, Berlin, April 2023

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

Zu Leben und Werk von Pierre Angénieux finden Sie bei mir einen eigenen Text hier: Pierre Angénieux -. Sternstunden der Foto-Optik.

Die Optik mit Festbrennweite 90mm behandle ich hier.

Die Optik mit Festbrennweite 35mm behandle ich hier.

Die Optik mit Festbrennweite 24mm behandle ich hier.

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

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

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

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

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

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

Dagegen gestellt:

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

Hier der Auflösungsvergleich als Tabelle:

Vier_28er — **Die wichtigsten Vergleichs-Kandidaten v.l.n.r.: Angénieux 28mm f3.5 – Lydith 30mm f3.5 Meyer/Pentacon 29mm f2.8 – Olympus OM 28mm f2.8**

Vier_28er_2 — **Die wichtigsten Vergleichs-Kandidaten v.l.n.r.: Angénieux 28mm f3.5 – Lydith 30mm f3.5 – Vivitar Serie1 28mm f1.9 – Canon EF 28mm f1.8**

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Vgl_CAF28f1,8_f8-n — **Canon EF 28mm f1.8 bei Offenblende (oben) und optimaler Blende 8 (unten) – Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung über Bildkreisradiu**

Die Festbrennweite 24mm behandle ich im folgenden Text.

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

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

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

(Im Beitragsbild oben von links nach rechts.)

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

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

Sternstunden der Foto-Optik – Pierre Angénieux

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

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

Dagegen gestellt (siehe Tabelle unten):

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

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

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

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

Hier die Auflösungsvergleich-Tabelle:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Meinen Beitrag zur Festbrennweite 28mm finden Sie hier.

Den Beitrag zur Festbrennweite 24mm finden Sie hier.

Die Porträtbrennweite 90mm habe ich hier besprochen.

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

Autor: fotosaurier, Berlin, 13. Februar 2020

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

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

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

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

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

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

Als optische Qualitätsmerkmale ziehe ich heran:

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

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

Mein persönliches Interesse liegt dabei hierauf:

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

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

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

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

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

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

Kamera ist hier die Sony A7RMark4 mit 60 MP.

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

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

Dagegen gestellt:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Im Anhang kann man Messkurven einiger der Objektive ansehen.

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

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

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

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

Fazit:

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

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

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

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

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

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

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

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

Anhang:

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

Ernostar100f2_2,8_Vgl — **Ernostar 100mm f2,0 bei f2,8: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

Ernostar100f2_11_Vgl — **Ernostar 100mm f2,0 bei f11: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

CtrxSonnar85f2,0_f2,0_Vgl — **Contarex Sonnar 85mm f2,0 bei f2,0: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

CtrxSonnar85f2,0_f11_Vgl — **Contarex Sonnar 85mm f2,0 bei f11: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

VivitarSeries1-90f2,5_f2,5_Vgl — **VivitarSerie1 90mm f2,0 bei f2,5: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

VivitarSeries1-90f2,5_f8,0_Vgl Kopie.png — **VivitarSerie1 90mm f2,5 bei f8: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

Apo-SummicronM_90f2_f2,0_Vgl — **Apo-SummicronM ASPH 90mm f2,0 bei f2,0: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

Apo-SummicronM_90f2_f5,6_Vgl — **Apo-SummicronM ASPH 90mm f2,0 bei f5,6: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

SonyGM85f1,4-MF_f1,4_Vgl — **Sony GM 85mm f1,4 bei f1,4: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

SonyGM85f1,4-MF_f4,0_Vgl — **Sony GM 85mm f1,4 bei f4,0: Kantenprofil, MTF-Kurve und Auflösung**

Fotosauriers optisches Testverfahren für Objektive mit IMATEST

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Bei meinen Untersuchungen an HISTORISCHEN Objektiven treten allerdings folgende Einflüsse auf:

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

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

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

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

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

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

Hier sehe ich aufgrund meiner Erfahrungen drei Haupt-Probleme:

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

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

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

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

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

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

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

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

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