Grundsatzfrage lp/mm und maximaler Abbildungsmaßstab

Balgengeräte, Zwischenringe, Nahlinsen etc.
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krimberger
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Grundsatzfrage lp/mm und maximaler Abbildungsmaßstab

Beitragvon krimberger » Mi Mär 22, 2017 08:14

Hallo,
ich habe sehr viel im Stacking Buch von meinem Namensvetter Kurt W. und im restlichen Internet herumgestöbert aber keine befriedigende Antwort gefunden ob es grobe Faustzahlen gibt, bis zu welchem Abbildungsmaßstab ein Objektiv sinnvoll zu verwenden ist. Die Maßzahl die ich für Objektive gefunden habe ist lp/mm.
Bei meinem 60mm Oly Makroobjektiv habe ich Maximal-Werte von bis zu 51 lp/mm bei 50%Kontrast gefunden. Das ergibt unabhängig von meiner Sensorauflösung bei 13mm Sensorhöhe bei Abbildungsmaßstab 1:1 nach meiner theoretischen Maximal-Rechnung 663 lp/BH (bei Annahme Auflösung ist überall gleich).
Liege ich da richtig, wenn ich mit Zwischenringen den Maßstab auf 2:1 vergrößere, dass nur mehr die halbe Menge Linienpaare am Sensor ankommt also ca. 330? Oder stimmt diese Rechnung so nicht?
Wenn ich das Ganze z.B. auf ca. A3 also mit 297mm Bildhöhe bei Querformat drucken will, können nach meiner Theorie Linienpaare dünner als ca. 0,9 Millimeter (297/330=0,9) nicht mehr ordentlich dargestellt werden.

In diesem Zusammenhang stelle ich mir im Makrobereich die Frage wie weit muss ich überhaupt auf die Kamerauflösung achten, wenn eigentlich die Objektive die begrenzenden Faktoren sind. Sind normale (Makro)-Objektive überhaupt sinnvoll mit Zwischenringen (Balgen) für Maßstäbe über 1:1 einsetzbar?
Oder liege ich mit meiner Theorie total falsch und lp/mm Werte verändern sich nicht linear bei Verwendung von Zwischenringen?

Auf eine klärende Antwort oder einen Hinweis-Link würde ich mich freuen.

Grüße
Kurt K.
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Grundsatzfrage lp/mm und maximaler Abbildungsmaßstab

Beitragvon Stuessi » Mi Apr 26, 2017 17:30

Hallo Kurt,

wenn Du nur Makroaufnahmen mit mindestens 50% Kontrastübertragung erwartest, stimmt Deine Argumentation.
Mit steigender Auflösung sinkt die Kontrastübertragung.
Nun kann man aber auch bei 5 bis 10% Kontrast noch Objekte erkennen und trennen. Und diese kleinen Objekte (oder Linienpaare) werden erst bei größerem Abbildungsmaßstab vom Objektiv auf unterschiedliche Pixel abgebildet.

Gruß,
Georg
Zuletzt geändert von Stuessi am Do Apr 27, 2017 11:47, insgesamt 1-mal geändert.
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Beitragvon Guppy » Mi Apr 26, 2017 21:31

Kurt W. an Kurt K.

Hallo Kurt

Die Masszahl für Objektive im LP/mm bezieht sich auf die Auflösung des Objektes. In den Genuss dieser Auflösung kommt man mit einer Kamera, die entsprechend hoch auflösen kann.
All meine Angaben in LP/mm beziehen sich auf die Auflösung des Objektes. Wobei ich natürlich diese Auflösung mit einer Kamera (Nikon D7100/D500) messe,
also einer DSLR Kamera die hoch auflöst.
Massgebend ist die Grösse des Pixelpitches und das Vermögen der Kamera die mathematisch mögliche Auflösung, wirklich zu erreichen.
Bis etwa 5:1 löst ein passendes und gutes Objektiv höher auf wie die Kamera (Nikon D7100/D500).
Ein massgebendes Kriterium in der Fotografie ist die Auflösung in den Ecken, sie sollte nicht unter 80% der Auflösung in der Bildmitte fallen, es ist somit die Grösse des Bildkreis mit einer guten Auflösung massgebend.
Das Auflösungsvermögen der Kombination Kamera Objektiv nimmt mit steigender Vergrösserung nicht linear zu.
Siehe http://www.focus-stacking.ch/Focus_Stacking_PDF.pdf ab Seite 111:
1:1 = 120 LP/mm (Auflösung des Objektes)
2:1 = 210 LP/mm (Auflösung des Objektes)
3:1 = 320 LP/mm (Auflösung des Objektes)
4:1 = 400 LP/mm (Auflösung des Objektes)
5:1 = 500 LP/mm (Auflösung des Objektes)
danach steigert sich die Auflösung nicht mehr entsprechend der Erhöhung des Abbildungsmassstabes.
Ab etwa hier, bestimmt das maximale Auflösungsvermögen des Objektives die Auflösung im Bild und nicht mehr die Kamera.
(Ab hier nimmt das Auflösungsvermögen auf dem Chip der Kamera in LP/mm ab.)
6:1 = 560 LP/mm (Auflösung des Objektes)
7:1 = 600LP/mm (Auflösung des Objektes)
8:1 = 650 LP/mm (Auflösung des Objektes)
9:1 = 680 LP/mm (Auflösung des Objektes)
Ab 10:1 sind Mikroskop Objektive empfehlenswert, sie besitzen aber einen kleinen qualitativ guten Bildkreis, mit einem sichtbaren Auflösungsabfall im Bereich der Ecken muss gerechnet werden.
Bei 10:1 erreichen sie in der Bildmitte eine Auflösung von 1000 LP/mm.
20:1 etwa 1300 LP/mm
40:1 etwa 1800 LP/mm
60:1 etwa 2200 LP/mm
100:1 etwa 2700 LP/mm
Zu beachten ist, dass sich die Bildbreite stärker verkleinert, wie die Auflösung des Objektes sich steigert.

Je grösser das Bildformat der Kamera ist, umso stärker muss für den gleichen Bildausschnitt vergrössert werden und entsprechend steigt die Auflösung des Bildes (LP/BB).
Bis 10:1 gibt es gute Lupen- und Vergrösserungsobjektive die einen Vollformat Chip, bis in die Ecken mit guter Auflösung versorgen.
So erhält man bei einer Vollformat Kamera nach oben genannter Auflösung der Objektive, folgende Linienpaare auf die Bildbreite.
1:1, Bildbreite 36mm (36mm x 120 LP/mm) = 4320 LP/BB (BB=Bildbreite)
2:1, Bildbreite 18mm (18mm x 210 LP/mm) = 3780 LP/BB (-12.5%)
3:1, Bildbreite 12mm (12mm x 320 LP/mm) = 3840 LP/BB
4:1, Bildbreite 9mm (9mm x 400LP/mm) = 3600 LP/BB (ca. -5%)
5:1, Bildbreite 7.2mm (7.2mm x 500LP/mm) = 3600 LP/BB
6:1, Bildbreite 6mm ((6mm x 560LP/mm) = 3360 LP/BB (ca. - 6%)
7:1, Bildbreite 5.14mm (5.14mm x 600LP/mm) = 3084 LP/BB (-8%)
8:1, Bildbreite 4.5mm (4.5mm x 650LP/mm) = 2925 LP/BB (-5%)
9:1, Bildbreite 4mm (4mm x 680LP/mm) = 2720 LP/BB (-7%)
Die Daten sind keine Labordaten und somit ungenau, zeigen aber klar, wie sich die Auflösung auf die Bildbreite reduziert und entsprechend im Bild sichtbar wird
Diese Daten beziehen sich auf unterschiedliche Objektive bei unterschiedlicher Blende, die jeweils beim genannten Abbildungsmassstab sehr hoch auflösen.

Ein und dasselbe Objektiv besitzt zum Beispiel bei 1:1 eine hohe Auflösung in der Bildmitte, aber in den Bildecken ist sie mangelhaft, unter 50% der Auflösung in der Bildmitte.
Bei 2:1 steigt die Auflösung in der Bildmitte auf den doppelten Wert und in den Ecken beträgt die Auflösung noch 65%.
Bei 3:1 steigt die Auflösung in der Bildmitte linear an und in den Bildecken beträgt sie noch 80%.
Ab hier wird das Objektiv interessant.
Bei 4:1 ist die Auflösung doppelt so hoch wie bei 2:1 und der Abfall in den Bildecken beträgt nur 10%.
Bei 5:1 ist die Auflösung in der Bildmitte entsprechend höher und sinkt in den Ecken nicht messbar ab.
Bei 6:1 beträgt die Auflösung in der Bildmitte nicht mehr das doppelte wie bei 3:1, es besteht aber kein Abfall zu den Ecken.
Bei 7:1 ist die Zunahme der Auflösung noch einmal geringer, die Bildecken sind entsprechend der Bildmitte aufgelöst.
Bei 8:1 ist die Zunahme der Auflösung noch einmal geringer und wird klar von einem Objektiv mit kürzerer Brennweite übertroffen, dies auch in den Bildecken.
Dies bei unterschiedlicher Blende, also diejenige, die am höchsten auflöst.
Dieses Beispiel zeigt ein Objektiv, das für einen Abbildungsmassstab von etwa 3:1 bis 6:1 geeignet ist.
In etwa so verhalten sich die Objektive individuell.
Die Objektive werden in Retro eingesetzt. Die Zeiss Luminare sind in ihrer Bauweise, Objektivanschluss, schon in Retro.
Je höher der Abbildungsmassstab, umso kürzer muss die Brennweite bei Retro Objektiven sein.

Dies ist ein kleiner Überblick über das Verhalten der Objektive bei unterschiedlichem Abbildungsmassstab.
Weitere, konkrete Fragen sind willkommen.

Kurt W.
Zuletzt geändert von Guppy am Mi Apr 26, 2017 22:18, insgesamt 3-mal geändert.
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Beitragvon Stuessi » Do Apr 27, 2017 21:45

Hallo,

die von Kurt W. genannten optimalen Werte sind nur erreichbar, wenn der Objektkontrast sehr groß ist. Er hat sie mit Hilfe einer (sehr teuren) Strichvorlage in Durchlicht untersucht.
Ausgangspunkt war aber die Modulationsübertragung von 50%. Von der ist man bei den vielen genannten Objektiven und Abbildungsmaßstäben weit entfernt. Dies zeige ich für den Abbildungsmaßstab 1:1.

1. Meine Strichvorlage mit Perioden zwischen 50 Lp/mm und 500 Lp/mm habe ich -ebenfalls in Durchlicht- mit dem für 1:1 gerechneten ApoRodagon-D 1x 75mm/4 bei Blende 5,6 mit der Sony A6000 (Pixelpitch 3,9 µm) fotografiert. Das Tripel mit 100 Lp/mm habe ich an zwei Stellen markiert. (Die Zahlen auf der Vorlage geben die Strichbreite in µm an.)

Die markierten Linien werden zwar noch getrennt, man erkennt aber nicht mehr, dass die Strichbreite der hellen Linien und der dunklen Zwischenräume gleich groß ist...

2. Bild: Tastet man das Ergebnis bezüglich der Intensität ab, so sieht man, dass nur noch eine kleine Modulation bei 100 Lp/mm übrig ist.

3. Bild zeigt die von mir mit Quick-MTF bestimmte MTF-Kurve der Kombination Kamera + Objektiv

Weitere Daten zum Objektiv findet man unter http://www.rodenstock-photo.com/Archiv/ ... __8225.pdf

Grüße,
Georg
Dateianhänge
Kamera: Dynax 7D
Objektiv: Sigma 2,8/90
Belichtungszeit:
Blende:
ISO:
Beleuchtung:
Aufnahmedateiformat (RAW/JPG):
Beschnittsbetrag in % (Breite u. Hoehe):
Stativ:
---------
Aufnahmedatum:
Region/Ort:
vorgefundener Lebensraum:
Artenname:
kNB
sonstiges:
B1-ABM1x-006.jpg (65.13 KiB) 506 mal betrachtet
B1-ABM1x-006.jpg
Kamera: Dynax 7D
Objektiv: Sigma 2,8/90
Belichtungszeit:
Blende:
ISO:
Beleuchtung:
Aufnahmedateiformat (RAW/JPG):
Beschnittsbetrag in % (Breite u. Hoehe):
Stativ:
---------
Aufnahmedatum:
Region/Ort:
vorgefundener Lebensraum:
Artenname:
kNB
sonstiges:
B2-Plot of ABM1x-006.jpg (77.09 KiB) 506 mal betrachtet
B2-Plot of ABM1x-006.jpg
Kamera: Dynax 7D
Objektiv: Sigma 2,8/90
Belichtungszeit:
Blende:
ISO:
Beleuchtung:
Aufnahmedateiformat (RAW/JPG):
Beschnittsbetrag in % (Breite u. Hoehe):
Stativ:
---------
Aufnahmedatum:
Region/Ort:
vorgefundener Lebensraum:
Artenname:
kNB
sonstiges:
B3-ROI(V) 926x2583 (18%) (DSC09760) mtf.jpg (88.79 KiB) 506 mal betrachtet
B3-ROI(V)  926x2583 (18%) (DSC09760) mtf.jpg
Zuletzt geändert von Stuessi am Do Apr 27, 2017 21:59, insgesamt 5-mal geändert.
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Grundsatzfrage lp/mm und maximaler Abbildungsmaßstab

Beitragvon Guppy » Do Apr 27, 2017 22:44

Hallo Georg
Vielen Dank für deine Erklärung.
Meine Art und Weise der Ermittlung der Auflösung dient mir, um Unterschiede von Objektiv zu Objektiv zu ermitteln,
zum Vergleich der Auflösung von Bildmitte zu Bildecken, bei unterschiedlichen Blenden und wie es sich verhält, wenn ich z.B. Zwischenringe oder andere Veränderungen vornehme,
also für mich zu Vergleichszwecken dienen und keine absoluten Werte sind, die mit Daten aus anderer Quelle verglichen werden sollen.
Bei Vergleichen ermittle ich die Daten immer wieder neu und greife nicht auf alte Daten zurück.

Wie erwähnt:
"Die Daten sind keine Labordaten und somit ungenau, zeigen aber klar, wie sich die Auflösung auf die Bildbreite reduziert und entsprechend im Bild sichtbar wird"

So soll man entsprechend der Frage von Kurt K. an Hand meiner genannten Zahlenwerte, Zusammenhänge und Verläufe erkennen können und nicht die Zahlenwerte als absolute Messwerte beurteilen.
Denkst du, dass meine damit gemachten Beobachtung andere Ergebnisse geben würden, wenn ich jeweils die Auflösung bei einer Modulationsübertragung von 50% messe?

In der digitalen Fotografie, hat man besser wie zur analogen Zeit, die Möglichkeit feinste Details sogar auch gezielt nach Grösse herauszuarbeiten
und so auch Strukturen gut sichtbar machen kann, die unter 50% Kontrast liegen.

Kurt
Zuletzt geändert von Guppy am Fr Apr 28, 2017 10:44, insgesamt 1-mal geändert.
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Beitragvon Stuessi » Fr Apr 28, 2017 12:40

Guppy hat geschrieben:Quelltext des Beitrags ..Denkst du, dass meine damit gemachten Beobachtung andere Ergebnisse geben würden, wenn ich jeweils die Auflösung bei einer Modulationsübertragung von 50% messe?...


Hallo Kurt,

kurze Antwort: kaum

Ich nehme als Beispiel ABM 5:1 und mein ApoRodagon N 50/2,8

Du schreibst S. 112:

Blende 3,4 und 450 Lp/mm

Mein Objektiv hat bei Messungen MTF(50) bei Blende 4 die größte Auflösung, nämlich ca. 180 Lp/mm, visuell komme ich auf ca. 350 Lp/mm.
Bei Blende 3,4 ist die visuell ermittelte Auflösung etwas größer, das Gesamtbild aber etwas flauer.

Meine Beispiele sollen Deine Angaben ergänzen.

Deine Ergebnisse benutze ich u. a. bei diesen Fragen:

Welches Objektiv passt optimal zu einem bestimmten ABM?

Welcher Stackabstand passt zur Blende bei gewähltem ABM?

Viele Grüße,
Georg
Zuletzt geändert von Stuessi am Fr Apr 28, 2017 21:33, insgesamt 3-mal geändert.

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