Aktualisiert
01.02.2013

 

digitaleInfrarotfotografie

 
 

 

OBJEKTIVEVoigtlaenderobjektiv Color-Scopar 20mm/3,5sl II

 

Inhaltsverzeichnis

A) Grundphänomen sphärische und chromatische Aberration
B) Achromatische und apochromatische Objektive
C) Astigmatismus, Koma, Verzeichnung
D) Vergütung Hot Spots
E) Schwerpunktlage des Infrarotbandes
F) Eine lose Aufzählung von Objektiven mit Pentax
PKA-Anschluss und deren praktische Eigenschaften für IR-Fotos

G) Kamera-bedingte Bildfeldwölbung

 

 

Wenn man das Funktionieren eines Objektives in der Infrarotfotografie verstehen möchte, kommt man nicht umhin, sich mit einem grösseren Zusammenhang der optischen Korrektur zu beschäftigen. Deshalb sollen hier wichtige grundsätzliche optische Phänomene, die zu Abbildungsfehlern führen, deren Beseitigung und ihre Wechselwirkungen besprochen werden.

A) Aberration

Eine einfache Linse (Lupe) bricht in den aussenliegenden Randbereichen relativ zu stark. Dies liegt daran, dass die Linsen herstellungsmässig durch Kugelflächen (=Sphären) gebildet werden. Der Fehler heisst demnach sphärische Aberration, Öffnungsfehler oder Kugelgestaltsfehler. Am Ehesten wird er vermieden durch asphärische Linsen (aufwendiger in der Herstellung). Seine Auswirkung ist, dass Randstrahlen sich vor dem Chip / Film verfrüht schneiden und das scharfe Kernbild der zentrumsnahen Strahlen von einem unscharfen Bild der Randstrahlen überlagert wird, die sich "zu früh" geschnitten haben, vor dem Chip. Hochgeöffnete Systeme wie ein 55mm/1,2 oder 35mm/1,4 zeigen diesen Fehler gerne charakteristisch.

Jedes Glasprisma bricht die verschiedenen Wellenlängen, aus denen sich weisses Licht zusammensetzt, unterschiedlich stark, deshalb entsteht hinter dem Prisma ein Spektrum. Die Abhängigkeit der Brechung von der Wellenlänge heisst Dispersion. Grundsätzlich hat sie jedes Glas, mehr oder weniger. Die Auswirkungen davon scheinen zwei Erscheinungen zu sein, die genau genommen aber nur zwei Auswirkungen desselben grundsätzlichen Fehlers sind (Oberbegriff chromatische Aberration):

  1. In der Bildebene ist das rote Bild grösser als das blaue Bild, also zeigt das Bild an kontrastreichen Kanten Farbsäume, das nennen wir Farb-Querfehler
  2. Das scharfe Rotbild liegt weiter vom Objektiv weg als das scharfe Blaubild. Das nennen wir Farblängsfehler. Speziell für Infrarot ist dieser Fehler wichtig zu beachten und erklärt, warum fast alle Objektive für IR stärker fokussiert werden müssen.

 

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B) Achromate/Apochromate

Kombiniert man klassisch zwei Linsen, deren chromatische Aberrationen gegenläufig gleich sind (sich also aufheben können), aber deren Summe der Brechkräfte sich nicht aufhebt, hat man einen Achromaten, ein einfaches Objektiv, welches zumindestens für 2 Farben fehlerfrei ist. Die Konvention sieht vor, dass Cyan und Gelborange diese beiden Farben gleicher Brechkraft sein sollen. Die überwiegende Anzahl von Objektiven ist achromatsch korrigiert. Um drei Farben, z.B. Blau, Grün und Rot in gleicher Weise scharf zu bekommen, greift man zu Gläsern mit "anomaler Teildispersion". Das durch geeignete Kombination entstandene Objektiv heisst "apochromatisch". Grundsätzlich ist diese Art der Farbkorrektur dem Apochromaten überlegen, aber man darf nicht vergessen, dass die Bedingung blaue = grüne = rote Brennweite nur für die Farben des sichtbaren Spektrums gilt und es keine Aussage darüber gibt, wie stark die Abweichung der Brennweite im Infraroten ist. Weiter ist zu beachten, dass in der Reprotechnik verwendete APO-Objektive primär frei von Farbquerfehlern für R,G,B sein müssen, nicht unbedingt für Farblängsfehler. Die Angabe APO ist demnach nicht streng genug für das, was für die Qualifizierung einer scharfen Abbildung im Infrarotbereich nötig ist. Letztlich gibt es zwei hauptsächliche Wege, die Eignung eines Objektivs für IR zu ermitteln:

  1. Datenblätter des Herstellers über den Verlauf des Farblängsfehlers (in der Vergangenheit haben seriöse Hersteller wie Schneider Kreuznach von Fachobjektiven diese Angaben zur Verfügung gestellt)
  2. eigene Testaufnahmen unter reproduzierbaren Bedingungen von Mirentafeln / Auflösungstesten, um das absolute Mass der Auflösung im sichtbaren Bereich mit dem IR-Bereich zu vergleichen (diese Zahl wird wellenoptisch bedingt immer ca. 1/3 schlechter für IR ausfallen) und parallel die nötige Fokusverstellung zu ermitteln, um ein optimal scharfes IR-Bild im Vergleich zu einem optimal scharfen Grünbild zu erhalten. Es gibt Anwendungen (z.B. Falschfarben-Infrarotfotografie) bei denen sichtbare Farben und IR gleichzeitig zur Bildentstehung beitragen. Je geringer die Fokusdifferenz von IR zu Grün (Mitte des sichtbaren Spektrums) ist, desto qualitativer = schärfer ist das fertige Bild.

Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass bei einem apochromatisch korrigierten Objektiv diese Fokusdifferenz geringer ausfällt als bei einem Achromaten. Ein langbrennweitiges Objektiv wird i.A. eine grössere Fokusdifferenz aufweisen als eine kürzere Brennweite, wenn nicht besondere Massnahmen (Verwendung von z.B. SD-Gläsern) getroffen wurden.

 

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C) Astigmatismus, Koma, Verzeichnung, Bildfeldwölbung

Obwohl es grob vereinfachend wirkt, sind diese Fehler für die schrägen Strahlen der grösseren Bildwinkel Unterfehler der sphärischen Aberration. Was sich wie oben beschrieben für axiale Strahlen als Öffnungsfehler äussert, wirkt sich im schrägen Strahlengang anders aus, aber die primäre Ursache der Störung bleibt der Kugelgestaltsfehler der Linsen. Die Korrektur erfordert mindestens drei Linsen (Cookesches Triplet), vier Linsen (Tessar-Typ) oder heute häufig bei leistungsfähigen Objektiven sechs Linsen (Gauss-Typ). Das Auftreten und die Korrektur dieser monochromatisch genannten Fehler ist grundsätzlich von der Betrachtung der chromatischen Fehler zu unterscheiden. Es gibt eine fast unüberschaubare Fülle von Querkombinationen, dass z.B. ein Objektiv in einer einzelnen Farbe frei von Bildfeldwölbung ist, jedoch in einer anderen Farbe diesen Fehler zeigt.

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D) Vergütung / Hot Spots
Praktisch sehr bedeutsam für die Qualität von IR-Aufnahmen ist die Schwerpunktslage des Infrarotbandes und seine spektrale Breite. Zwei Beispiele seien exemplarisch gegenübergestellt:

Reflexmindernde Vergütung von Objektiven / Entstehung und Vermeidung von Hot Spots
Licht, welches aus der Luft (oder aus dem Vakuum) senkrecht auf eine Glasoberfläche fällt, wird zu ca. 4% reflektiert und nur ca. 96% gehen hinein in das neue Medium Glas. Wenn dieser Lichtstrahl aus dem Glas wieder in Luft tritt, werden nochmals ca. 4% der verbleibenden 96% reflektiert, nur ca 92% treten tatsächlich aus. Spielt man gedanklich diesen Vorgang für ein z.B. 12-linsiges Objektiv mit maximal 24 Grenzflächen durch, wird schnell klar, dass dies zu einer fotografischen Katastrophe führt, also ist Abhilfe nötig.
Die Grundidee der uns geläufigen Vergütungen basiert auf dem Wellencharakter der elektromechanischen Schwingung „Licht“ und ist nur so verständlich. Wir machen ein  einfaches Gedankenexperiment, das allerdings die tatsächlichen Abläufe nur näherungsweise beschreibt:

  1. Wir tragen auf der Vorderseite einer Glasfläche ein transparentes zusätzliches Medium als dünne Schicht auf, dessen Stärke exakt ¼ der verwendeten Lichtwellenlänge Lambda beträgt. Für grünes Licht von Lambda = 540nm Wellenlänge ist diese Schicht dann z.B. 135 nm dick.
  2. Auf der Vorderseite dieser dünnen Schicht (=Vergütung) entsteht ein Reflex.
  3. Auf der Rückseite dieser dünnen Schicht entsteht ebenfalls ein fast gleichstarker Reflex.
  4. Der Wegunterschied oder auch Phasenversatz zwischen Vorderseitenreflex und Rückseitenreflex für die Lichtwelle ist Hin- plus Rückweg durch diese dünne Schicht, also ½ Wellenlänge Lambda.
  5. Eine Welle, die mit einem „Zwilling“ jetzt um ½ Wellenlänge phasenversetzt zusammentrifft, muss sich durch vektorielle Addition / Interferenz auslöschen, denn Berge treffen auf Täler und die Summe der orientierten Amplituden wird in jedem Punkt gleich Null.
  6. Durch das Aufbringen der dünnen Schicht (in der Optik Lambda-Viertel-Schicht genannt) ist der Reflex auf der Glasvorderseite somit beseitigt worden. Die Fortführung dieses Gedankens auf die Rückseite der Linse erfolgt sinngemäss. Damit haben wir diese Linse (einfach) vergütet bzw. reflexgemindert / entspiegelt.

Tatsächlich sind Vergütungen erheblich komplexer. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit sollen einige Einzelphänomene genannt werden, die zum Gesamtergebnis und -Verständnis beitragen:

  1. Der Grad der Reflektion an einer Glasfläche ist direkt von der Brechzahldifferenz optisch dünneres Medium (Luft) zu optisch dichterem Medium (Glas) abhängig. Bestimmte Objektivkonstruktionen, die zur Leistungssteigerung hochbrechende Gläser verwenden, sind nicht unbedingt einfacher zu vergüten. Eine Plastiklinse, die optisch dünner ist als Glas (geringerer Brechungsindex) zeigt weniger Reflektionen als Glas.
  2. Eine Lambda-Viertel-Schicht ist definitionsgemäss auf eine Wellenlänge oder Farbe bezogen. Eine einfache Vergütung, die für grünes Licht optimal reflexmindernd ist, kann nicht gleichzeitig für rotes Licht optimal sein.
  3. Wird eine Lambda-Viertel-Schicht schräg durchlaufen, beträgt die Summe aus Hin-  plus Rückweg mehr als Lambda-Halbe, das heisst es erfolgt keine vollständige Eliminierung von Frontreflex mit Rückseitenreflex. Die Reflexminderung ist also Einfalls-Winkel-abhängig.
  4. In der Praxis wird nicht nur eine Lambda-Viertel-Schicht pro Oberfläche aufgebracht, sondern die heutige Technik verwendet Vielfachschichten, um die Reflexminderung für verschiedene Einfallswinkel und für ein breites Spektralband zu optimieren. Kürzel der Foto- Industrie dafür sind zum Beispiel EBC (Fuji Electron Beam Coating), SMC (Pentax Super Multi Coating), BBAR (Tamron Broad Band Anti Reflex) oder SSC (Canon Super Spectra Coating).
  5. Auch mit der besten Technik lässt sich eine Linsenoberfläche nicht für jeden Einfallswinkel und jede Wellenlänge gleich gut vergüten / entspiegeln. Deshalb muss sich der Optikdesigner entscheiden:
    1. für welche Einfalls-Bildwinkel muss die gewünschte Reflexarmut gewährleistet sein? Weitwinkel oder Teleobjektiv?
    2. für welchen Spektralbereich soll die Vergütung maximal wirken? Hier ist meistens für die allgemeine bildmässige Fotografie der sichtbare Wellenlängenbereich von 400nm bis 700nm das Zielgebiet. Luftbildobjektive, die häufiger auch für Infrarotaufnahmen eingesetzt werden, haben eine spektral breiter wirkende Vergütung, die aber dann als Kompromiss naturbedingt im sichtbaren Bereich nicht so effektiv sein wird wie eine Vergütung, die Infrarot „nicht zu können braucht“.
  6. Die Vergütung / Reflexminderung und die gewünschte Transmission durch das Glas stehen in direktem Zusammenhang. Grundidee ist, dass kein Licht verloren geht, also die Summe aus (unerwünschter) reflektierter Energie und durchgelassener Energie konstant ist, sofern im Glas keine Absorption stattfindet.  Das bedeutet, dass in Wellenlängenbereichen und unter Einfallswinkeln, wo die Vergütung / Reflexminderung nicht optimal ist, die Transmission um diesen reflektierten Energiebetrag verringert wird. Das führt zwangsläufig zu einem (kleineren, evtl. nicht sichtbaren) oder grösseren Farbshift von Mitte zu Rand des fotografischen Bildes, da sich dort die Winkel ändern.
  7. Da wir häufig Objektive zur Herstellung von Infrarotaufnahmen benutzen, die primär nicht für Infrarot konzipiert wurden, müssen wir uns auf negative Wirkungen einstellen:
    1. Der generelle Kontrast des IR-Bildes ist durch allgemeine Reflexanfälligkeit des Objektives verringert.
    2. Objektive, deren Gleichmässigkeit wir aus dem sichtbaren Bereich kennen und schätzen, werden für IR-Aufnahmen relativ dunklere Ecken und Farbabweichungen in den Ecken gegenüber der Bildmitte haben. Dies ist unvermeidbar, solange das Objektiv nicht für die Abbildung im nahen Infrarot gerechnet und optimiert wurde.
    3. In der Digitalfotografie kommt ein Problem des Sensors / Chips dazu: die Oberfläche des Chips ist stark reflektierend / spiegelnd, der Chip ist extrem glatt. Das bedeutet, dass anders als bei konventionellem Film (der matt ist und Licht „verschluckt“), das auf den Chip projizierte Licht wieder nach vorne zurück in das Objektiv geworfen wird, wo die unerwünschten Reflektionen aufs Neue beginnen. Befinden sich nun im Objektiv zur Chipseite hin orientiert Linsenoberflächen, die diese Reflexe gezielt auf kleinere Sensorbereiche bündeln / abbilden, kommt es zu den bekannten und unerwünschten Hot Spots. Diese Hot Spots sind somit ein Zusammenwirken von drei notwendigen Faktoren: nachlassende Wirkung der Vergütung im IR, Reflektion an der Chipoberfläche und das Vorhandensein von Linsenoberflächen, die rückgestrahltes Licht auf kleine Bereiche bündeln. Fehlt einer dieser 3 Faktoren, verringert sich die Erscheinung „Hot Spot“.
  8. Wie kann man Hot Spots vermeiden oder verhindern?
    1. Durch Teste müssen geeignete Objektive ermittelt werden. Es geht um die Frage: sind im Objektiv Flächen, die nach Lage und Krümmung gefährdet sind, vom Chip reflektiertes Licht wieder auf den Chip zu fokussieren? Das sieht keiner von aussen, das weiss nur der Optik-Konstrukteur, für den Anwender hilft nur testen.
    2. Eine kleine Blendenöffnung / grosse Blendenzahl wird im negativen Fall die Schärfe eines Hot Spots steigern und das Problem dadurch sprichwörtlich verschärfen.
    3. Je kürzer die verwendete Schwerpunktswellenlänge, desto eher nähern wir uns dem Bereich, für den die reflexmindernde Vergütung optimiert ist. Praktisch erzeugt ein Bild mit einem 720nm Filter weniger Hot Spots als mit einem 780nm Filter. Die effektivste Art, Hot Spots zu unterdrücken ist eine Zusatzfilterung mit z.B. einem KG3 Glas in 1mm Stärke, welches die langen IR-Wellenlängen über 850nm von der Abbildung praktisch ausschliesst.
  9. Es macht keinen Sinn, Filterhersteller zu fragen, ob seine IR-Durchlassfilter auch hochgradig vergütet wären, falls der Filterhersteller nur eine optimale Vielfachvergütung  für den sichtbaren Bereich hat. Diese Vergütungen verlieren im IR graduell ihre Wirkung.

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E) Schwerpunktlage des Infrarotbandes
Praktisch sehr bedeutsam für die Qualität von IR-Aufnahmen ist die Schwerpunktslage des Infrarotbandes und seine spektrale Breite. Zwei Beispiele seien exemplarisch gegenübergestellt:

  1. Ein IR-Langpassfilter vor dem Objektiv, welches oberhalb von 715nm die Durchlass-Intensität von 50% überschreitet und ein Kurzpassfilter vor dem Chip, welcher ab 755nm die Durchlass-Intensität von 50% wieder unterschreitet, bieten durch die geringe spektrale Breite von 40nm und eine relativ kurzwellige Schwerpunktslage von 735nm gute Voraussetzungen, falls es ein (für das noch sehr nah liegende Rot) apochromatisch korrigiertes Objektiv ist, relativ scharfe IR-Bilder aufzuzeichnen. Die Wirksamkeit seiner Antireflex-Vergütung wird guten Kontrast und eine sehr geringe Neigung zu Hot Spots zeigen.
  2. Ein IR-Langpassfilter vor dem Objektiv mit einer Kantenlage von 665nm in Verbindung mit einem Klarglas vor dem Chip ("undefiniertes Spektrum") sorgen dafür, dass die aufgezeichnete Bandbreite 400-450nm erreicht mit einer Schwerpunktslage von ca. 850nm. Dieses Beispiel liefert zwar eine grössere Brutto-Energie auf dem Chip ab, stellt das Objektiv aber vor schwierige Aufgaben: die Vergütung verliert stark an Wirkung, was in der Zunahme von Hot Spots resultiert, und die effektive Brennweitenstreuung in diesem grossen Spektralbereich lässt keine definierte Schärfelage mehr zu. Abhilfe verspricht da ein Abblenden des Objektives, um eine "spektrale Tiefenschärfe" zu bekommen. Dies fördert allerdings die Beugung, welche der Allgemeinschärfe entgegenwirkt. Abgesehen von der Tatsache, dass eine Schwerpunktslage von 850nm grundsätzlich 15% unschärfer ist als eine Schwerpunktslage von 735nm, ist der weitaus grössere Unterschied in der spektralen Breite zu suchen, die mehr als zehnmal so hoch ist. Das macht den chromatischen Längsfehler deutlich als 10fach höher, da die Kurve "Brennweite als Funktion der Wellenlänge" zum Langwelligen hin progressiv ansteigt. Das dagegen nötige Abblenden verschlechtert die Schärfe nochmals und steigert die Störung durch Hot Spots.
  3. Diese physikalischen Abhängigkeiten führen zu der grundsätzlichen Überlegung, das IR-Band gerade so kurz in der Schwerpunktslage zu wählen, dass die gewünschten IR-Bildeffekte sich einstellen und die Bandbreite gerade so zu wählen, dass die Bruttoenergie in diesem Band für die Belichtung ausreicht, die der Fotograf braucht. Wer qualitative Landschaften bei Sonne mit Wood-Effekt anstrebt, kommt mit Belichtungsdaten wie 1/100 Sekunde bei Blende 4,5 bis 6,3 aus. Dazu reicht ein Spektralband von 715-755nm. Wer mehr Energie benötigt und Phänomene aufzeichnen muss, die sich erst bei längeren Wellenlängen zeigen, muss in Bandbreite zulegen und in der Schwerpunktswellenlänge größer werden. Die Abnahme der Abbildungsschärfe ist dann physikalisch unausweichlich.

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F) Eine lose Aufzählung von Objektiven mit Pentax PKA-Anschluss und deren praktische Eigenschaften für IR-Fotos

  1. Festbrennweiten
    1. Voigtländer Skopar 20mm f/3,5
      Das Objektiv hat bereits im sichtbaren Spektralbereich erkennbare Farbsäume, sonst in der Summe der optischen Eigenschaften recht ordentlich. Leider wird daraus in IR-Falschfarbenaufnahmen je nach Filterkombination eine schlecht zu kompensierende Unschärfe, weil das IR-Bild und das sichtbare Blau/Grün Bild verschieden gross sind. In den Bildecken können dadurch regelrechte Doppelkonturen entstehen. Für Scharzweiss-Infrarot, wenn nur der IR-Bereich benutzt und das Objektiv entsprechend umfokussiert wird ( als IR-Index den linken Teil der Tiefenschärfenskala bei Blende 8 nehmen) sind die Ergebnisse sehr gut. Blende 5,6 bis 8 ist dann für saubere Qualität nötig.
    2. Pentax SMC-A 28mm f/2,8
      Dieses früher viel verkaufte Standard-Weitwinkel ist im sichtbaren Bereich gut, nicht überragend. Im Infraroten zeigt sich die ausgewogene Konstruktion von Pentax: es lässt nicht nach. Abgeblendet auf 5,6 - 8 ist es überzeugend mit nur vergleichsweise geringer IR - Umfokussierung.
    3. Pentax SMC-A Macro 50mm f/2,8
      Dieses Objektiv ist sowohl im Sichtbaren wie auch im Infraroten eine sichere Bank. Leider wird es selten angeboten. Obwohl der Nahbereich bis Bildmassstab 1:2 geht, kann man es ebenso für anspruchsvolle Arbeiten der Landschafts- und Objektfotografie optimal nutzen.
    4. Voigtländer Nokton 58mm f/1,4
      Dieses Objektiv ist das alte Topcor 58mm, gefertigt von Cosina und heute noch konkurrenzfähig.
      Für monochrome Schwarzweiss-Infrarotaufnahmen mit den Filtern IR 720, 760 oder 780 nm sollte man es nicht benutzen, es zeichnen sich schon früh nach beginnender Abblendung Hot Spots ab. Optimal ist es für IR-Falschfarbenaufnahmen, da die spektrale Korrektur in Längs- wie in Querrichtung ausgewogen ist. Die hohe Lichtstärke bringt gute Erkennbarkeit des Sucherbildes.
    5. Samyang 85mm f/1,4
      Üblicherweise machen hochspezialisierte Optiken gerne im IR schlapp. Das Samyang liefert aber schon ab Blende 4,5 bis 5,6 sehr ordentliche IR-Bilder. Die hohe Anfangslichtstärke ist bei "dichten" Filterkombis für die Erkennbarkeit im Sucher von Vorteil. Es wird gesagt, das Samyang sei eine detailverbesserte Raubkopie des Nikkor 85mm f/1,4. Die Gesamtleistung des Samyang 85mm/1,4 ist sehr überzeugend: praktisch keine Farb-Querfehler, und die Farb-Längsfehler sind wegen der moderaten 85mm Brennweite "gut in den Griff zu kriegen". Dazu kommt eine Vergütung, die für das unsichtbare IR-Bild reflexärmere und kontrastreichere Ergebnisse zeigt als vergleichbare Objektive, die im Sichtbaren besser vergütet scheinen. Insgesamt, auch mit der fast schon genialen Massenverteilung des Objektivs (liegt ruhiger in der Hand als andere mir bekannte Teles) ist das Samyang 85mm erste Wahl für Teleaufnahmen mit Falschfarben-IR.
    6. Pentax SMC - A 100mm f/2,8
      Dieses kurze Tele ist im Sichtbaren wie im Infraroten ein sehr guter Griff. Alleine der Blick auf die Lage des IR-Indizes verrät die gute Korrektur für das Längerwellige. Kontrastreiche Aufnahmen ab Blende 5,6 mit nur einer geringen Focusdifferenz zwischen Blau/Grün einerseits und IR andererseits sind die Folge. Das Gebrauchtangebot ist leider sehr dünn.
    7. Pentax SMC-A 135mm f/2,8
      Dieses vielfach verkaufte Tele ist im Sichtbaren sehr gut, macht aber für IR keine rechte Freude. Die Bilder für Blau/Grün und IR liegen so weit auseinander, dass unter praktischen Bedingungen kein rechter Kompromiss in der Schärfelage zu finden ist.
    8. Pentax SMC - A 200mm f/4
      Normalerweise gilt, die längere Brennweite hat den grösseren Farblängsfehler. Das 200mm f/4 stellt sich etwas dagegen. Im Sichtbaren ist das 200mm zwar nicht überragend, aber im Infraroten lässt es auch nicht besonders nach. Der Fokus für IR weicht zwar vom Blau/Grün-Fokus ab, jedoch in einem für diese Brennweite mit ihrer konventionellen Konstruktion unerwartet geringem Ausmass. Dadurch sind ab Blende 8 gut verwendbare IR-Fotos möglich. Gebrauchtangebote nur gelegentlich.
    9. Pentax SMC - A* 300mm f/4
      Spätestens bei IR-Aufnahmen versteht man den Stern. Die Farbkorrektur ist ähnlich gut wie bei einem 100er, aber wir sind bei dreihundert Millimetern! Leider wird dieses Objektiv selten angeboten. Es ist erstaunlich, aber in dieser Kombination von Lichtstärke, Qualität und Verwacklungsschutz der K 100 super sind mit einer nicht-IR-Sperrfilter-entledigten Kamera bei Sonne und günstigen Umständen scharfe Freihandaufnahmen mit ISO 800 machbar!
  2. Zoomobjektive
    1. Sigma 10 - 20mm f/4-5,6
      Das Sigmazoom 10-20mm f/4-5,6 ist nach unserem bisherigen Kenntnisstand das Infra-Weitwinkel schlechthin. Warum?
      • Der Brennweitenbereich ist absolut sehr leistungsfähig.
      • Wir konnten bisher keine Hot Spots feststellen.
      • Die Umfokussierung vom sichtbaren Bereich auf IR ist sehr gering, in vielen Fällen sogar nicht nötig.
      • Es können 77mm Filter benutzt werden, eine gerade noch gängige Grösse. Der Nachfolger mit der Lichtstärke 3,5 benutzt 82mm Filter, das ist schon schwierig zu beschaffen. Das im Sichtbaren sehr gute Sigma 8-16mm ist nicht filterbar.
      • Auch bei Benutzung von 2 Filtern / Sandwich tritt ab 11mm Brennweite keine Vignettierung mehr auf.
      • Der Verzicht auf die kürzeste Brennweite 10mm macht Sinn, da die Qualität schon bei 11mm eindeutig besser ist in Bezug auf Randschärfe/Verzeichnung.
      • Optimale Ergebnisse gibt es, wenn 1 1/2 Blenden abgeblendet wird, je nach Filterpaket und Kamera bedeutet das Stativeinsatz. Aber mit einer Serien-K100 super und ISO 400 sind in günstigen Fällen Freihandaufnahmen machbar.
      • Die Ausleuchtung der Ecken ist nicht optimal, aber das ist im IR-Bereich fast die Regel. Wer längerbrennweitige Vollformatobjektive benutzt, hat nie Ärger. Wer Weitwinkel (besonders auch extrem) benutzt, die zudem nur auf das APS-C Format gerechnet sind, kommt um Nacharbeit in den Ecken / Abdunklung der Mitte nicht herum, das ist leider die Regel.
    2. Sigma DC 17-70mm / 2,8-4,5 ohne Bildstabi
      Dieses zigtausendfach verkaufte Universalzoom ist bei mässigem Preis ein sehr guter Kauf, vorausgesetzt man bekommt im Rahmen der leider vorhandenen Fertigungstoleranzen ein sauber zentriertes Exemplar. Aber die Regeln des Internetkaufs erlauben die Rücksendung und einen Neustart, solange, bis die Qualität passt, denn dieses Objektiv ist die Mühe wert. Wenn es ordentlich montiert ist, schlägt es mehrfach teurere Konstruktionen. Im sichtbaren Bereich ist es sehr gut mit den bekannten Einschränkungen:
      • mangelnde Ausleuchtung der Ecken bei kürzester Brennweite und gleichzeitig offener Blende
      • leichte rote Farbsäume bei den kurzen Brennweiten
      • zu kurze Aufnahmedistanzen im Macrobereich
      Aber was kann es im IR?
      Es ist nicht perfekt, aber die Leistung hat eine überzeugende Breite:
      • Die chromatischen Querfehler halten sich in Grenzen, nur geringe Farbsäume und keine Doppelkonturen bei Falschfarbenaufnahmen. Der Farblängsfehler ist erstaunlich gut korrigiert, der Rotkanal ist relativ scharf.
      • Der AF funktioniert an einer Pentax K100D super zuverlässig, auch mit optisch dichten Sandwichfiltern Blau / Gelb.
      • Mit kurzen Brennweiten 17-24mm ist schon ab Blende 4 die Schärfe gut, Abblenden über 5,6 ist kontraproduktiv. Bei den längeren Brennweiten 35-70mm sind die Ergebnisse zwischen 4,8 und 6,8 optimal.
      • Fast alle relevanten Brennweitenbereiche werden mit nur einem Objektiv abgedeckt.
      • Die 50 x 50 mm quadratischen Hebo-Blau/Violettfilter reichen von der Grösse her ab 20mm Brennweite gerade so eben aus, wenn man sie mit Geschick hinter einen 72mm Gelbfilter montiert; bei Bedarf bitte hier nach Details fragen.
      Im Infraroten wie für die klassisch bildmässige Fotografie könnte man deshalb sagen: es gibt immer ein Spezialobjektiv, welches eine bestimmte Aufgabe besser löst, aber wenn ich mich auf ein Objektiv beschränken sollte, käme dieses Sigma 17-70mm auf die Pentax.
    3. Pentax 18 - 55mm f/3,5-5,6
      Das vielverkaufte Kitzoom ist bei mittleren Brennweiten gut einsetzbar, zumal es mit 52mm Filtermass ein breites Spektrum an Filtern erschliesst. Am kurzen Ende lässt die Randschärfe nach, am langen Ende ist die Lichtstärke begrenzt. Es ist allerdings im Hinblick auf Hot Spots / Reflexe aufgrund der geringen Linsenzahl vielen anderen aufwendigeren Konstruktionen praktisch überlegen und dadurch eine sehr vernünftige Lösung.
    4. Sigma 24-60mm f/2,8 EX DG
      Ist dieses alte Sigmazoom das beste IR-Normalobjektiv? Das 24-60mm ist schon älter und nicht mehr in der aktuellen Sigma-Liste, aber noch neu im Netz zu finden, allerdings nur noch wenige Exemplare. Wenn man ein gut zentriertes Exemplar bekommt, kann man erwarten:
      • sehr gute Ausleuchtung, auch bei Offenblende, da auf Vollformat gerechnet
      • praktisch keine Farbsäume / Farbquerfehler, dadurch saubere Darstellung für IR in den Ecken
      • geringer Farblängsfehler
      • auch im IR sicher scharf stellender AF
      • guter Kontrast, wenig Streulicht
      • hohe Lichtstärke, die im langen Bereich nicht nachlässt
      • für ein Objektiv dieses Brennweitenbereiches geringe Verzeichnung
      • zwar kein Supermakro, doch bei 60mm Brennweite Nahaufnahmen hoher Qualität mit nicht zu kurzem Arbeitsabstand
      • gute Qualität schon bei Blende 4
      • vergleichbar gute Tiefenschärfe bedingt durch die optische Konstruktion, also geringerer Abblendungsbedarf
      Was kann es nicht?
      • bei 60mm und Offenblende ist ein leichter Öffnungsfehler / sphärische Aberration zu sehen, was aber bei Blende 4 verschwindet
      • relativ schwer, relativ teuer, geringer Zoomfaktor
      Aus Sicht des optisch Machbaren ist das 24-60mm ein Glücksgriff. Nachfolger wie das 24-70mm waren teils schlechter, teils teurer, teils weniger gut am Tele-Ende. Die Leistung des 24-60mm liegt in der Beschränkung, und es kommt mit 77mm Filtern aus. Die gute Ausleuchtung und lebendige Farbwiedergabe erspart viel Nacharbeit. Auch für die Normalfarben-Fotografie ist es geeignet, auch wenn es Zooms mit höherem Faktor gibt. Das 24-60mm kann wenig, dafür gut.
    5. Pentax 55 - 300mm f/4-5,8
      Das Telezoom ist im sichtbaren Bereich gut & günstig und hält im IR seine Leistung auf erstaunliche Weise aufrecht. Getestet an einer K100 mit serienmässigem IR - Sperrfilter konnte in Farb-IR-Aufnahmen kein nennenswerter Farblängsfehler festgestellt werden, keine störenden Farbquerfehler / Farbsäume. Dies bezieht sich auf eine Filterkombi Violett mit IR-Durchlass  plus Gelbfilter, so dass effektiv Blau, Grün und IR zur Abbildung beitragen. Mit klassischen Schwarzfiltern wie RG 715, IR 72 oder IR 760nm tritt der Farblängsfehler im IR dann doch zu Tage, besonders oberhalb von 200mm Brennweite. Schärfe und Kontrast verlangen für gute Resultate nach einer Abblendung von 2-3 Blendenstufen. Was man für IR-Falschfarbenaufnahmen an sauberer Abbildung bekommt, stellt manches (teurere) Festobjektiv in den Schatten. Zusätzlich funktioniert der AF auch bei optisch dichten Filterkombis noch gut, ein dickes Handhabungsplus. Mit einer Kamera ohne internen IR-Sperrfilter liegen bisher keine systematischen Ergebnisse vor. Wegen der grundsätzlichen Eigenschaft Dispersion nehmen Schärfe und Kontrast mit zunehmender Brennweite ab.
    6. Pentax 70 - 210mm f/4
      Dieses schon etwas betagte Telezoom ist ein unauffälliges Meisterstück optisch geglückter Rechnung. Die Makrofunktion bei kürzester Brennweite sowie das Aufrechterhalten der Lichtstärke am langen Ende sind für den praktischen Gebrauch starke Argumente. Obwohl damals ohne SD / LD - Gläser konstruiert, ist das Ergebnis heute noch sehenswert. Das sichere Finden des manuellen Focus ist ein Indiz dafür, dass sich die Farblängsfehler in den physikalisch möglichen Grenzen halten. Zum Glück wurde es in hohen Stückzahlen produziert und damit heute noch oft angeboten.

 

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