Extrem-Makro: Der große Objektivtest

[Gast_13213]

Hallo Zusammen,

in einem anderen Thread hatte ich von meinen Bemühungen in den Extrem-Makrobereich vorzudringen geschrieben. Ich hatte dort ein modifiziertes Componon 28mm verwendet. Mittlerweile hat sich mein Arsenal an dafür geeigneten Optiken deutlich erweitert und ich habe die Objektive ausgiebig getestet. Im Netz findet man dazu nicht allzuviel und es ist immer schwierig durch Vergleichen von Fotos unterschiedlicher Motive aus die Leistungsfähigkeit verschiedener Objektive rückschließen zu wollen. Meine Tests wurden hingegen mit dem gleichen Motiv unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt und lassen direkte Vergleiche zu.
Ich denke daher es ist keine schlechte Idee, die gesammelten Testergebnisse einer breiteren Öffentlichkeit zugänglich zu machen.
Vorweg zwei wichtige Punkte:
Da bei Maßstäben > 5:1 an Stacking kaum ein Weg vorbeiführt handelt es sich bei allen Aufnahmen um Stacks. Nur so kann man ausschließen, daß Unschärfen nicht am Objektiv liegen, sondern daran daß die Vorlage nicht exakt in der Schärfenebene liegt. Da die Schärfentiefe bei großen Maßstäben im Mikrometerbereich liegt, hat das fatale Auswirkungen.
Zweitens sind alle Testaufnahmen bei Offenblende entstanden. Bei Abbildungsmaßstäben von 5:1 und mehr führt jegliches Abblenden zu deutlich sichtbaren Detailverlusten.

Hier zunächst ein Bild der Stacking-Apperatur:

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Das verwendete Balgengerät stammt aus russischer Fertigung und läßt sich dank doppelter Bodenschiene bis auf 25cm ausziehen. Mit dem Auflagemaß der EOS von 44mm kommt man somit auf ca. 30cm Abstand zwischen Optik und Sensor.
Der Balgen ist insgesamt solide gebaut, bis auf den Verschiebeschlitten. Der läßt sich nicht wirklich bombenfest anziehen und ist damit ein echter Schwachpunkt. Um diesen zu beheben habe ich von unten die Schiene eines ausgeschlachteten Leica-M Balgen I als Verstellschiene untergebaut. Damit läßt sich der Balgen jetzt spielfrei verschieben und steht bombenfest.
Weiterhin mußte ich feststellen daß die M42-Anschlußringe nicht exakt planparallel saßen. Zu Beginn der Tests wiesen daher bei vollem Auszug einige Objektive einen unsymmetrischen Schärfeabfall zu den Rändern auf. Sprich: Der Mittelpunkt des Bildkreises fiel nicht auf den Mittelpunt des Sensors. Mit Hilfe einer Laserwasserwaage und eines Spiegels der auf dem Anschlußring auflag konnte ich das hinterher nachweisen (bei exakter Ausrichtung fällt der Laser exakt auf seine Quelle zurück). Durch Unterfütterung der Anschlußringe mit mehreren Lagen Tesafilm konnte ich auch dieses Problem lösen.
Dritter Nachteil: Der lichte Durchmesser des M42-Gewindes ist kleiner als die Sensordiagonale. Bei sehrgroßen Auszügen kommt es daher zu einer scharfen Vignettierung der äußeren Bildecken. Dieses Problem habe ich gelöst indem ich 4 Ecken hinten in den Anschlußring gefeilt habe.

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Damit waren alle Schwachpunkte beseitigt und die Testerei konnte beginnen

Zunächst habe ich alle Objektive beim Maximalauszug (im Falle der Verwendung des RMS-Adapters 332mm Sensor bis Objektivauflage) getestet.
Es traten gegeneinander an:

• Photar II 12,5mm f:2,4
• Macro-Nikkor 19mm f:2,8
• Componon 28mm f:2,0 (modifiziert, hatte ursprünglich f:4,0, siehe eigenen Thread)
• Mikrotar 45mm f:4,5
• Apo-Rodagon 50mm f:2,8
• Canon MP-E 65mm f:2,8

Anhang anzeigen 3478594 Anhang anzeigen 3478603

 

[Gast_13213]

Photar II 12,5 f:2,4

Die kürzeste Brennweite die mir zur Verfügung steht.
Bei 332mm Entfernung kommt man au eine Vergrößerung von sage und schreibe 24,8 : 1!
Zieht man allerdings den hervorragenden Schärfetiefenrechner von Erik Krause zu Rate, so wir schnell klar, daß die Lichtstärke des Photars nicht ausreicht um der Limitierung durch Lichtbeugung zu entkommen. Im Klartext bedeutet dies, egal wie gut das Objektiv gerechnet ist, das Bild wird bei 100% Ansicht nie richtig scharf sein können!

Trotzdem wollte ich mal ausprobieren wie das in der Praxis aussieht. Motiv war ein Schmetterlingsflügel, der ausreichend feine Strukturen aufweist:

Den 100%-Crop habe ich beherzt geschärft um trotz Beugung noch Details hervorzuheben:

In der Tat erkennt man die zelluläre Struktur einzelner Schmetterlingsschuppen. Insgesamt ist der Crop durch die Beugungsunschärfe beeinträchtigt.
Die Abbildungsqualität bei fast 25-facher Vergrößerung ist sicherlch nicht optimal, allerdings steht es mit dieser Leistung auch ohne Konkurrenz da. Nur mit hochgeöffneten Mikroskopobjektiven kann man mehr herausholen.

Als nächstes habe ich einen Maßstab von 16,3 : 1 realisiert. Dies ist der maximale Maßstab den ich auch mit dem Macro-Nikkor 2,8/19mm erreichen kann:

Hier ist das Ergebnis schon deutlich besser, obwohl man auch hier schon jenseits des Beugungslimits liegt. Aus dem 100% Crop habe ich wegen der Beugnunglimitierung auch wieder versucht durch unscharf maskieren das Maximum herauszuholen:

Hier finde ich es absolut erstaunlich was das Photar noch an Feinststrukturen herauskitzelt!
Im nächsten Beitrag tritt das Macro-Nikkor den direkten Vergleich an.

 

[Gast_13213]

Macro-Nikkor 19mm f:2,8

Das Macro-Nikkor 19mm kommt bei meinem Setup auf eine maximale Vergrößerung von 16,3 : 1

Auf den ersten Blick wirkt es knckiger und kontrastreicher als das Photar 12,5mm bei gleicher Vergrößerung:

Der optimierte 100% Crop zeigt allerdings nicht mehr so klar die Feinstruturen die beim Photar deutlich sichtbar waren:

Vorteil es Macro-Nikkors ist allerdings der deutlich größere Arbeitsabstand zum Motiv (ca. 18mm vs. 8mm), der die Beleuchtung wesentlich vereinfacht! Die bessere Beleuchtung könnte auch für den scheinbar besseren Kontrast verantwortlich sein.

 

[gio58093]

whow !!!

 

[Gast_13213]

Schneider Componon 28mm f:2,0

Als nächstes tritt das Componon 28mm f:4,0 an. Dieses Objektiv läßt sich werkseitig nur bis 4,0 aufblenden. Dieses Anschlag wurde von mir entfernt, so daß es sich nunmehr komplett bis Blende 2,0 öffnen läßt. Dies bringt einen enormen Vorteil, da dadurch die negativen Auswirkungen der Beugung verringert werden (bzw. erst bei größeren Maßstäben sichtbar werden). Da es als Vergrößerungsobjektiv konzpiert wurde, habe ich es in Retrostellung verwendet.

Ich erreiche mit dem Componon 28mm einen Maßstab von 10,8 : 1

Diesmal ist der 100% Crop nicht mehr mehr geschärft, da sich der Einfluß der Beugung in Grenzen hielt:

Eine beeindruckende Leistung für eine 11-fache Vergößerung. Nur das Photar II 2,0/25mm und das seltene Zuiko 2,0/20mm haben die Lichtstärke um in diese Liga vorzustoßen.

 

[Gast_13213]

Canon MP-E 65mm f:2,8

Nun kommen wir in den "Brot und Butter Bereich" der 5-fachen Vergrößerung.
Das Canon MP-E ist die modernste Objektivrechnung und weist 10 Linsen auf.
Es ist gleichzeitig auch das größte und schwerste Lupenobjektiv. Allerdings ist dieser Vergleich etwas unfair, da beim MP-E kein Balgen benötigt wird, der ja auch sperrig ist und etwas wiegt.
Das MP-E schafft maximal 5 : 1

Der 100% Crop ist ungeschärft:

 

[Gast_13213]

Apo-Rodagon 50mm f:2,8

Das Apo-Rodagon ist ein Vergrößerungsobjektiv und wurde invers am Balgen verwendet. In ersten Tests stellte es sich als etwas streulichtanfällig heraus. Dies kann jedoch leicht behoben werden, indem man einen M39 Zwischenring als Streulichtblende einschraubt.
Der maximal erzielbare Maßstab beträgt bei mir 5,1 : 1

Zu den Ecken ist ein leichter Leistungsabfall sichtbar, den das MP-E nicht hat.
Allerdings dürfte der kaum praxisrelevant werden.

100% Crop, ungeschärft:

Die Auflösung erscheint mir einen Tick besser als beim MP-E!

 

[Gast_13213]

Carl Zeiss Jena Mikrotar 45mm f:4,5

Der vorerst letzte Kandidat ist ein Mikrotar 45mm f:4,5 von Carl Zeiss Jena. Es ist relativ ähnlich dreilinsig aufgebaut wie das Luminar 40mm.

Er erzielbare Maßstab beträgt hier 5,8 : 1

Das dreilinsige Mikrotar erbringt eine beachtliche Leistung! Es ist keinerlei Leistungsabfall zu den Ecken feststellbar.

Unbearbeiteter 100% Crop

Hier ist es einen winzigen Tick schlechter als das Apo-Rodagon, aber es ist nicht wirklich der Rede wert. Eine beachtliche Leistung für so eine alte Konstruktion!

 

[Gast_13213]

So, das war's fürs erste. Der eindeutige Gewinner ist für ich das Componon 28mm (in modifizierter Form!). Wenn man einen noch längeren Balgen hätte, könnte es vermutlich das Photar 12,5mm schlagen. Um mit dem 28er auf 16,3:1 zu kommen bräuchte man aber einen Balgen der sich auf 44cm auziehen läßt.

Mein neuer Liebliing ist aber das Mikrotar! Klein, leicht, eine super Leistung bis in die Ecken und man schafft eine stärkere Vergößerung als mit dem MP-E!

 

[Gast_449252]

Ein toller Beitrag von Dir, vielen Dank!

Die Makrofotografie ist zwar nicht meine Welt, und bisher hatte ich nur mal Gelegenheit, für ein paar Stunden das MP5 auszuprobieren. Aber aufgrund Deines Beitrags und der tatkräftigen Mithilfe von Google habe ich jetzt einiges dazu gelernt, und den regnerischen Sonntag umgekriegt...

 

[Gast_13213]

Gerne

Ich habe gerade mal einen Nashornkäfer gestackt. Da der Bursche recht groß ist, brauchte ich eine längere Brennweite um in ganz drauf zu bekommen. Meine Wahl viel daher auf ein Rodagon 80mm f:4,0 das seit 30 Jahren (seit meinen aktiven Duka Zeiten) ein Schubladendasein gefristet hatte. Heute durfte es dann endlich mal wieder an eine Kamera. Ich habe es in Retrostellung bei Blende 5,6 verwendet:

 

[WoB]

Starke Bilder!
Vielen Dank für den aufschlussreichen Vergleich und dafür, dass du auch die Mühen des Einstellens auf dich genommen hast.

 

[Gast_13213]

Hier noch ein Stack. Diesmal der Kopf eines Rosenkäfers, aufgenommen mit dem Mikrotar:

 

[Gast_13213]

Hier noch ein direkter Vergleich was das "Aufbohren" der Blende von f:4,0 auf f:2,0 gebraucht hat - zumindest bei der sehr starken Vergrößerung von 10,8-fach:

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Es handelt sich um 100%-Crops.
Wie man sieht ist der Gewinn an Auflösung enorm!

Anhang anzeigen 3480392

 

[01af]

Das ist alles hochinteressant – vor allem, wie es im obersten Grenzbereich mit speziellen (und eigentlich gut beleumundeten) Lupenfotoobjektiven aussieht, wie etwa dem Leitz Photar 1:2,4/12,5 mm.

Aber als "Vergleichstest" ist das so, wie du das hier aufgezogen hast, ziemlich sinnlos. Du hättest dich lieber für einen Abbildungsmaßstab entscheiden und dann alle Objektive bei diesem Maßstab zum Vergleich antreten lassen sollen. Ich würde Maßstab 5:1 vorschlagen ... oder na ja, weil die beteiligten Objektive eine recht große Brennweitenspanne abdecken, vielleicht auch zwei Maßstäbe, z. B. 4:1 für die längeren und 8:1 für die kürzeren Brennweiten. Nur so bekäme man ein Gefühl für die Relationen der Leistungsklassen untereinander. Übrigens, was mir in deinem Test noch fehlt, wäre ein gewöhnliches 28er oder 24er Weitwinkelobjektiv in Retrostellung.

Und was die Auszugslänge angeht – es hat schon seinen Grund, warum die meisten Balgengeräte einen maximalen Auszug von rund 20 cm kaum überschreiten. Längere Auszüge machen das Gerät tendenziell schwerer, unhandlicher und instabiler ... und kompromittieren außerdem den kürzestmöglichen Auszug, der im Interesse vielseitiger Verwendbarkeit, auch draußen im Felde, möglichst kurz sein sollte. Die korrekte Methode, den maximalen Abbildungsmaßstab zu vergrößern, besteht nicht darin, den Auszug immer weiter zu verlängern, sondern ein Objektiv mit kürzerer Brennweite einzusetzen. Und wenn man schon sein kürzestes Objektiv am Start hat und es immer noch nicht reicht? Dann muß ein Mikroskop her, denn dann hätte man den mit einer Makro-Fotoausrüstung (also Balgen und Lupenfotoobjektiv) sinnvoll abdeckbaren Bereich längst weit überschritten. Nicht umsonst unterscheidet die einschlägige DIN-Norm Fernbereich (bis 1:10), Nahbereich (1:10 - 1:1), Makrobereich (1:1 - 10:1) und Mikrobereich (ab 10:1). Mit Makroausrüstung in den Mikrobereich vorzustoßen ist nicht besonders sinnvoll – wie man allein schon dem geradezu absurd anmutenden Aufwand für deinen Spezial-Makroaufbau ansieht.

 

[Gast_13213]

Es sind zum einen nicht alle Objektive für den gleichen Maßstab optimiert und können dann nicht sinvoll verglichen werden. Zum anderen wollte ich auch einfach mal zeigen welche Maßstäbe man mit den unterschiedlichen Brennweiten mit einem gegeben Maximalauszug erreichen kann und welche Unterschiede sich da in der Abbildungsleistung zeigen.
In der Praxis macht es wenig Sinn ein 19mm bei einem Vergößerungsmaßstab von 5:1 zu testen. Warum sollte man sich den kurzen Arbeitsabstand von weniger als zwei 2cm antun, wenn man beim Mikrotar mehr als das Doppelte hat? Die drei Objektive die den gleichen Bereich abdecken habe ich auch bei vergleichbaren Maßstäben von 5-6:1 getestet (MP-E, Apo-Rodagon und Mikrotar).

"wie man allein schon dem geradezu absurd anmutenden Aufwand für deinen Spezial-Makroaufbau ansieht."

Was soll daran absurd aufwändig sein? Wenn man Stacking betreiben will, und zwar auch bei Maßstäben unter 10:1 braucht man die Möglichkeit die Kamera oder das Objekt präzise um Millimeterbruchteile zu verschieben. Ein normaler Einstellschlitten tut es da nunmal nicht.
Gut, ich hätte mir auch einen motorisierten Stackshot kaufen können anstatt selbst etwas zu basteln. Das wäre vielleicht etwas weniger "absurd aufwändig" aber 500€ teurer geworden
Die Möglichkeit das Objekt nach Wunsch hoch/runter und seitlich und positionieren ist auch fast eine Notwendigkeit und nicht "absurd aufwändig".
Oder sollte man besser Klötzchen in der benötigten Höhe stapeln.
Gut die Haltearme für die Blitzköpfe sind der schiere Luxus, das gebe ich zu.
Und jetzt habe ich auch noch zwei zusätzliche Arme angebaut. Einen um ein LED -Einstellicht zu halten und einen für eine Diffusorplatte

 

[Stuessi]

Hallo,

danke für den ausführlichen Test.
Eigentlich sollte ein solcher aber nicht versteckt unter "... Canon .." sondern unter Fototechnik ... stehen.
Leider fehlen Angaben zur erreichten Auflösung. Einen größeren Abbildungsmaßstab erreicht man natürlich durch größere Auszuglänge. Nach meiner Erfahrung korreliert dies aber im Makrobereich kaum mehr mit besserem Auflösungsvermögen.

Gruß,
Stuessi

 

[01af]

Eigentlich sollte ein solcher aber nicht versteckt unter "... Canon ...", sondern unter Fototechnik ... stehen.

Ja, genau. Das hatte ich auch noch sagen wollen, hab's aber vergessen.

Leider fehlen Angaben zur erreichten Auflösung.

Na ja, stimmt schon. Dann wäre es perfekt gewesen, und ein einheitlicher Abbildungsmaßstab zum aussagefähigen Vergleich erübrigte sich dann ebenfalls. Doch um die Auflösungen halbwegs zuverlässig zu ermitteln, müßte man passend kalibrierte Testmuster fotografieren. Und die müßte man erst irgendwo auftreiben (ist ja nicht jeder so gut ausgestattet wie du) ... und außerdem gibt es ja wohl nichts langweiligeres ...

Einen größeren Abbildungsmaßstab erreicht man natürlich durch größere Auszuglänge.

Natürlich

Oder – was der elegantere Weg ist – durch kürzere Brennweite. Endlos lange Auszüge werden irgendwann zu einem mechanischen Problem ... insbesondere im Freien, wenn man gerade keinen kiloschweren Mikrometertisch dabeihat.

Nach meiner Erfahrung korreliert dies aber im Makrobereich kaum mehr mit besserem Auflösungsvermögen.

Sicher. Der Effekt nennt sich: leere Vergrößerung. Je besser das Objektiv, desto größer kann der Abbildungsmaßstab werden, bevor jede weitere Vergrößerung keine weiteren Details mehr zutage fördert (sondern nur noch dieselben Details größer abbildet). Trotzdem kann ein gewisses Maß an leerer Vergrößerung nützlich sein – einfach weil unsere Sensoren immer noch auf eine endliche Auflösung beschränkt sind.

Und je größer der Maßstabsbereich, desto heftiger spuckt die Beugung in die Suppe, so daß eine hohe Objektivqualität irgendwann einfach keinen Sinn mehr macht, sondern nur noch Lichtstärke zählt. Wie man in den Beispielbildern oben sehr schön sehen kann. Ein weiterer Grund, warum man bei rund 10:1 eine Grenze zieht, oberhalb derer ein Vorgehen mit rein fotografischen Mitteln keinen besonderen Sinn mehr macht (über das Ausleben eines gesunden Spieltriebes hinaus ).

Aber das bringt mich auf eine Idee ... vielleicht sollte man einmal das Voigtländer Nokton 1:0,95/10,5 mm Aspherical in Retrostellung am Balgen ausprobieren ...

 

[Gast_13213]

Mir fehlt leider die Ausrüstung um das Auflösungsvermögen zu bestimmen.
Der Einwand daß dieser Thread nicht notwendigerweise ins Canon-Forum gehört ist berechtigt. Ich habe ihn ohne viel nachzudenken unter Canon eröffnet, weil ich als Canon-Nutzer dort normalerweise immer unterwegs bin.
Von mir aus kann ein Admin diesem Thread gerne in eine geeignetere Rubrik verschieben.

Hier noch mein neustes Stacking-Bild:

 

[01af]

Hier noch mein neustes Stacking-Bild: [...]

Es fällt auf, daß du immeräh, meistens dann, wenn du etwas interessanteres als Test- oder Vergleichsbilder zeigst, im Maßstabsbereich um 1:1 herum unterwegs bist ... jedenfalls weit, weit entfernt von 10:1 oder mehr