Telekonverter

[Guppy]

Hallo

Wer hat nun Recht? Verlängert nun ein Telekonverter die Brennweite oder nicht?
Wenn ich wie erwähnt den Telekonverter in der vergrössernden Fotografie einsetze, dann wird die Brennweite nicht vergrössert, sondern es ist eine Ausschnitt Vergrösserung.
Fotografiert jemand auf unendlich, dann ist es eine Brennweitenverlängerung.
Bei näherem Fokus reduziert sich aber die Brennweite sehr schnell.
So haben beide Lager unter bestimmten und unterschiedlichen Voraussetzung recht, aber nicht generell.
Meine jetzt hier gemachte Äusserung bezieht sich auf einen professionellen Fotografen, der an einer Schule Fotografie lehrt und ursprünglich Physiker ist.
Er hat die Kombination mit einem Optik-Rechner bei unterschiedlichen Distanzen berechnet.
- 2 x Telekonverter verdoppeln die Brennweite wenn das Objektiv auf unendlich steht.
- Bei Fokussierung auf kleine Distanz nimmt auch die Brennweite ab.
- Der Abbildungsmassstab bleibt jedoch um eine konstanten Faktor vergrössert.

Seine Ergebnisse findet man betätigt im Buch "Science for the Curious Photographer: An Introduction to the Science of Photography" von Charles S. Johnson, Jr..

Im Bereich der makro- und vergrössernden Fotografie, kann nach diesen Erläuterungen, somit nicht von einer nennenswerten Brennweitenverlängerung durch Telekonverter gesprochen werden.


Da ich von Optik zu wenig Ahnung habe, nehme ich diese Erklärung zur Kenntnis und rechne damit, dass ich praktische Vergleiche und Test's bei unterschiedlicher Fokusdistanz anstellen muss, damit ich weiss wie es sich tatsächlich verhält.

Messungen habe ich bei 2:1, bei einer Distanz von 7 Metern und 26 Metern angefertigt.
Dabei treten Probleme auf, wo ich mit der Definition einiger Einheiten konfrontiert werde.
Spricht man in der Fotografie von Schärfe ist nicht die physikalische Schärfe, sondern der fotografische Schärfeeindruck gemeint.
Als Fotografen die ein Bild erstellen, ist somit für uns der Schärfeeindruck massgebend.
Dieser setzt sich zusammen aus Auflösung und Kontrast. Es kann somit sein, dass ein Bild wohl höher aufgelöst ist, mit schwachem Kontrast aber einen geringeren Schärfeeindruck vermittelt, wie ein Bild mit geringerer Auflösung und höherem Kontrast.
Zur Auflösung die in Anzahl Linienpaare gemessen wird:
Bei der Messung der Auflösung mit unterschiedlich breiten Linien, gelten diese, meist 5 parallele Linien, deren Abstand entsprechend ihrer Breite ist, als aufgelöst, wenn der Helligkeitsunterschied von schwarzer Linie zu weissem Zwischenraum noch 10% des maximalen Helligkeitsunterschiedes (schwarz zu weiss) beträgt.
Diese 10% Kontrast ist eine übliche Grenze, welche die Auflösungsgrenze definiert.
Es gibt aber auch andere Definitionen, die dann zu anderen Ergebnissen führen, also alles etwas uneinheitlich.
Bewusst muss man sich sein, dass auf einer Fotografie kleinere Details zu sehen sind, wie es durch die Linien als Auflösungsgrenze definiert ist.
Beispiel:
Besitzt eine Kamera einen Pixelpitch von 4µm und es wird im Massstab 1:1 fotografiert, dann werden maximal Liniengruppen aufgelöst deren Linien und Zwischenraumbreite jeweils 4µm in ihrer Breite besitzen. Eine Pixelreihe ist schwarz, die daneben liegende ist weiss, dann folgt wieder eine schwarze Pixelreihe.
Sind in Realität die Linien schmaler und näher, in ihrer Breite/Abstand also kleiner wie 4µm, dann werden sie nicht mehr aufgelöst, da die schwarzen Linien mit den weissen Zwischenräumen verschwimmen und ein Grau resultiert.
In Wirklichkeit fotografieren wir selten Zebras mit einem sich wiederholenden schwarz / weiss Streifenmuster sondern eher einzeln stehende Linien.
Wir sind immer noch bei einem Abbildungsmassstab von 1:1 und einem Pixelpitch von 4µm. Eine schwarze Linie auf einem weissen Blatt, die eine Breite von 2µm besitzt, also bei 1:1 die halbe Breite des Pixelpitch besitzt, ist beim Fotografieren auf dem Bild sichtbar, indem eine Pixelreihe etwas dunkler ist.
Unter bestimmten Umständen bildet eine digitale Kamera somit auch Strukturen ab, die weit unter ihrem Auflösungsvermögen liegen, diese aber nicht mehr in ihrer Originalgrösse. Das ist Haarspalterei, doch es zeigt, dass das kleinste Detail, das wir auf einem Bild sehen, kleiner ist wie die Definition der Auflösungsgrenze.
Betrachtet man das Auflösungsvermögen eines Objektivs, das im Gegensatz zur Digitalkamera ein analoges Bauteil ist, dann wird sichtbar, dass ein Objektiv auch kleinere Details zeigen kann, wie die im Datenblatt genannte Auflösungsgrenze es vermuten lässt.
Da der Fotograf immer die Kombination von Objektiv und Kamera anwendet, ist für ihn das Auflösungsvermögen dieser Kombination massgebend.
Dies zeigt auch, dass weder das maximale Auflösungsvermögen der Kamera noch das der Optik mit dieser Kombination ermittelt werden kann, da beide Bauteile mit ihrer Grenzauflösung das Resultat gemeinsam beeinflussen.
Will man das maximale Auflösungsvermögen einer Optik nicht nur berechnen, sondern messen, dann muss das Messgerät (z.B. Kamera) ein Auflösungsvermögen besitzen, das ein Mehrfaches des Prüflings (Objektiv) besitzt.
Für einen Fotografen geht es aber immer darum, die Kombination von Objektiv mit Kamera auszumessen.
Dies bedeutet, dass sich ein genanntes Auflösungsvermögen, immer auf ein bestimmtes Objektiv an einer bestimmten Kamera bezieht und nicht verallgemeinert werden darf!

Diese haarspaltende Betrachtung hat in der digitalen Fotografie, mit der Möglichkeit, kleine Details und Kanten mit der Bildbearbeitung gezielt zu verstärken an Bedeutung gewonnen.

Aus dem Erwähnten wird auch klar, dass es dienlich ist, wenn eine Kamera höher auflöst, wie die Nennwerte der maximalen Auflösung des Objektives lauten.

Das Erwähnte erhält auch seine Bedeutung, wenn man betrachtet, ob nun ein Telekonverter ein Gewinn oder Verlust an Bildqualität bewirkt.

Unbestritten ist, dass die Bildqualität mit einem guten Konverter, nicht die Bildqualität erreicht, die eine echte, entsprechend höhere Brennweite bringen kann.
Jedoch bietet die digitale Bildbearbeitung Möglichkeiten, den Qualitätsverlust so zu mindern, dass der Bildeindruck nicht gross leidet.

Im weiteren werde ich hier im Thema berichten, wie sich der Einsatz mit Telekonverter bei unterschiedlichem Abbildungsmassstab und unterschiedlicher Fokusdistanz äussert.

Wie immer sind bestätigende und gegenteilige Meinungen, Testergebnisse und eigene Erfahrungen willkommen.
Bei Links auf andere Quellen, die sich diesem Thema annehmen, ist zu beachten, dass aus diesen ersichtlich sein sollte, auf welchen Abbildungsmassstab sie sich beziehen.

Kurt

[Guppy]

Hallo Martin

Bei der Berechnung der Beugung ist der tatsächliche Blendendurchmesser zu berücksichtigen und nicht eine rechnerisch ermittelte Blende,
anhand einer Brennweite, die man nicht mit Sicherheit weiss.
Deshalb bewerte ich das Messen als realitätsnaher wie das Berechnen.

Für mich funktioniert in der Praxis eigentlich nur das Beispiel mit dem Rodagon am 2x Telekonverter bei einem Abbildungsmassstab von 4:1.
Hier muss die maximale Blende von 2.8 am Objektiv gewählt werden, damit die Auflösung ansteigt.
Andere Kombinationen haben bis jetzt bei vergrösserndem Abbildungsmassstab keinen Erfolg gebracht.
Klar ist, dass bei einem Mikroskop Objektiv mit fester Blende, keine Erhöhung der Auflösung eintritt.

Auf eine Distanz von 7 Meter mit 100mm Objektiv und Konverter, erhöht sich die Auflösung, der Kontrast sinkt
und der Schärfeeindruck bei unbearbeiteten Bildern sinkt ebenfalls.
Ein entsprechender Bildausschnitt des Bildes ohne Konverter, besitzt einen höheren Schärfeeindruck wie das Bild mit Konverter,
obwohl das Bild mit Konverter, bei näherer Betrachtung, mehr Details zeigt.

Kurt

[Guppy]

Hallo Martin
Die Einstellblende 2.8 des Rodagon ergibt mit einem 2x Konverter eine höhere Auflösung,
man beachte, dass ich nie von einer besseren Abbildungsleistung gesprochen habe.
Wie erwähnt wirkt ein unbearbeiteter Bildauschnitt ohne Konverter schärfer und klarer.

Interessant ist, dass sich das Bild mit Konverter bei 4:1 abdunkelt, sich aber, wenn die Blende am Rodagon nicht verändert wird,
die rein optische Schärfentiefe und die Auflösung des Objektes nicht verändert,
denn der objektseitige Öffnungswinkel verändert sich nicht = gleiche Apertur = gleiche Auflösung!
Dies obwohl sich nach deiner Aussage, die wirksame Blende verändern sollte.

Kurt

[Guppy]

Hallo Martin
Die offenere Blende bei gleichem freien Arbeitsabstand ergibt einen grösseren objektseitigen Öffnungswinkel,
was einer höheren Apertur und somit höherer Auflösung entspricht.
Rechenweise nach Mikroskopisch-Optischer Art.
http://www.mikroskopie.de/kurse/apertur.htm

Blendenzahl = 1 / ( 2 x NA )
NA = 1 / ( 2 x Blendenzahl)

Auflösung (LP/mm) = 1 / (Lichtwellenlänge (mm) / (2 x NA))

Kurt

[Guppy]

Hallo

Hier nun ein Vergleich mit und ohne Nikon 2 X Teleconverter TC 200, mit einem AF MICRO NIKKOR 105mm 1:1.8 D, an einer Nikon D810 (Vollformat).

Dies im Bereich der Makro-Fotografie, bei einem Abbildungsmassstab von 1:4 (Bildbreite 15cm) und mit 2 x Telekonverter bei Abbildungsmassstab von 1:2 (Bildbreite 7.5cm).
Der freie Arbeitsabstand von Frontlinse zu Objekt verändert sich durch den Konverter nicht und betrug immer etwa 45cm.
Ein Setup, so wie es hier häufig angewendet wird.

Ohne Konverter bei 1:4 beträgt die Auflösung des Objektes 20LP/mm,
mit 2 x Konverter bei 1:2, sind es 40LP/mm.

Es hat sich gezeigt, dass ohne Konverter die Auflösung bei Blende 8 und 5.6 saubere 20LP/mm beträgt. Mit dem 2 x Konverter und am Objektiv eingestellter Blende von, 8.0, 5.6, 4.0 und 2.8 wurde eine Auflösung von 40LP/mm erreicht. Der beste Kontrast und die beste Klarheit war bei den Blenden 5.6 und 4.0. Bei Blende 2.8 zeigte sich auch in der Bildmitte leichte Farbränder durch chromatische Aberration.
Allgemein war der Kontrast und die Klarheit mit Konverter etwas schwächer.
Meine Messungen sagen nichts über das Verhalten im Bereich des Bildrandes aus.

Hier zur Dokumentation die Bilder. Zuerst das unbeschnittene Bild, danach ein Ausschnitt aus dem Original mit einer Breite von 1200 Pixeln (ein Pixel des Kamerabildes entspricht einem Pixel auf dem Monitor).

Unbeschnittenes Bild ohne Konverter, Blende 8.

1_BL8_OhneKonverter.JPG (144.44 KiB) 667 mal betrachtet

Ausschnitt des Bildes ohne Konverter, Blende 8.

2_BL8_OhneKonverter_Ausschnitt.jpg (131.1 KiB) 667 mal betrachtet

Unbeschnittenes Bild mit Konverter, Blende 5.6..

3_BL5p6_mitKonverter.JPG (144.04 KiB) 667 mal betrachtet

Ausschnitt des Bildes mit Konverter, Blende 5.6.

4_BL5p6_mitKonverte_Ausschnittr.JPG (210.56 KiB) 667 mal betrachtet

Es zeigt sich klar, dass ein Konverter in diesem Bereich des Abbildungsmassstabes (1:4 auf 1:2), keine leere Vergrösserung macht,
sondern entsprechend dem Faktor des Konverters den Bildausschnitt verkleinert (das Objekt vergrössert)
und ebenfalls entsprechend dem Faktor des Konverters die Auflösung des Objektes erhöht.

Vergleiche betreffend der Schärfentiefe, habe ich nicht gemacht.
Mit dem 2 x Konverter bleibt der freie Arbeitsabstand gleich, erhöht sich also nicht so, wie wenn ein Objektiv mit doppelter Brennweite verwendet wird.

Ob nun ein Telekonverter optisch korrekt, die Brennweite tatsächlich erhöht lässt sich generell nicht sagen.
Verwendet man den 2 x Telekonverter im vergrössernden Bereich, ändert sich bei gleich eingestellter Blende am Objektiv,
weder die Auflösung noch die optische Schärfentiefe. Wird die Blende geöffnet, erhöht sich die Auflösung.
Dieses Verhalten deutet auf eine Brennweitenverlängerung hin, sofern die Blende entsprechend geöffnet wird.

Verwendet man den 2 x Telekonverter auf grössere Distanz, erhöht sich die Auflösung und die Schärfentiefe wird geringer aber nicht entsprechend dem Faktor des Telekonverters.

Verwendet man den 2 x Telekonverter in der Makrofotografie im Bereich eines verkleinernden Massstabes (1:4 zu 1:2), verdoppelt sich die Auflösung.
Entsprechen muss aber auch die Blende geöffnet werden, denn das gehört zur Brennweitenverlängerung dazu. Dies kompensiert dann auch den Lichtverlust.
Diese Erkenntnis ist somit für die Makro-Fotografie eine gute Nachricht.

Dies zeigt somit klar, dass allgemein gültige Aussagen nur "allgemein gültige Aussagen" sind und sie im konkreten Fall nur bedingt zutreffen.

Kurt

[Werner Buschmann]

Hallo Kurt,

vielen Dank für Deine Arbeit und die spannenden Ergebnisse.
Werde sie morgen gleich nochmal lesen.