Flare-Resistenz von F- und Z-Bajonett Optiken

Totalreflexion

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Ich bin mir nicht ganz sicher, wo dieses Thema am besten hingehört, aber hier scheint es mir gut zu passen.

Ich möchte in diesem Faden versuchen, die Anfälligkeit verschiedener Objektive für Flares/Ghosting bzw. für Blendenflecke, wie man früher sagte, und neuerdings für Sensor-Reflexionen, ausgelöst durch helle Lichtquellen wie die Sonne, anhand reproduzierbarer Bilder zu vergleichen.

Die Fragstellung knüpft z.B. auch an die Frage/These an, ob "man für Sonnensterne immer einen FTZ und ein F-Weitwinkel dabei haben" sollte, eine These, die in diesem Faden aufgeworfen wurde: https://www.nikon-fotografie.de/community/threads/wo-kommen-denn-all-die-fleckerln-her.310914/

Das Problem: bisher wurden viele individuelle Einzelbilder gezeigt, mal mit deutlich sichtbaren flares, mal nur wenig sichtbar oder gar nicht, ganz verschiedene Optiken, die Sonne mal hier mal dort im Bild - was ganz und gar nicht bedeuten soll, dass solche Bilder unsinnig wären - im Gegenteil - sie sind Beispiele und liefern wichtige Indizien ! Aber wie soll man bewerten, ob in der gleichen Situation Optik A oder Optik B weniger oder mehr bunte Flecken geliefert hätte?

Ich zeige als "Aufreißer" auch ein solches individuelles Beispielbild:

D8B_0432.jpg

Sehr deutlich sichtbare Blendenflecke ! Offensichtlich hat die Sonne auf die Fronlinse geschienen, ohne dass ich das bemerkt habe (oder vielleicht habe ich es gewollt?). Nur, welchen Schluss soll man ziehen? Dass diese Optik (übrigens das AiS-Nikkor 18mm 1:3.5) besser gemieden werden sollte, wenn man in einer kritischen Licht-Situation möglichst keine farbigen Flecken haben möchte? Ohne einen direkten Vegleich mit einer anderen Optik in genau dieser Situation ist keine Aussage möglich.

Um die Sache reproduzierbar und für verschiedene Optiken vergleichbar zu machen, komme ich um ein gestelltes, aber reproduzierbares setup nicht drumherum. Daher wird wieder ein Testchart abfotografiert, bei dem zwei gegenüberliegende Quadranten mit schwarzem Karton abgedeckt sind, um die flares besser sichtbar zu machen. Die Sonne wird durch eine LED-Taschenlampe simuliert.

Ich zeige zu jeder Optik zwei Bilder mit gleichen Belichtungsparametern (d.h. gleiche Blende, gleiche Belichtungszeit), wobei die Beleuchtung des Testchart einmal eingeschaltet (zur Kontrolle der vergleichbaren Belichtung) und einmal ausgeschaltet ist (zur besseren Erkennbarkeit der flares.

Es gibt leider sehr viele Parameter, die variiert werden können:
- Brennweite der Optiken, die verglichen werden sollen;
- Blende;
- relative Position der Lichtquelle im Bild;
- etc.

Ich beginne mit einer starken Weitwinkel-Brennweite (20mm) als typischer Brennweite für Landschaftsaufnahmen mit Sonne im Bild. Daher auch stark abgeblendet (Blende 11), Sonne (LED) auf halber Bild-Diagonale.

Den Anfang macht die älteste Optik von denen die ich vergleichen kann, das AiS-Nikkor 20 mm 1:2.8. Dieses Objektiv hatte schon eine Reihe von Entwicklungsstufen hinter sich gebracht, es gab mehrere Vorläufer, und dieses ist die letzte manuell zu fokussierende Version die Nikon im Programm hatte (es war bis in die 2000er Jahre hinein erhältlich). Es ist mit 12 Linsen sehr aufwändig gebaut.

Nikkor 20 mm f/2,8 AiS (12 Linsen in 9 Gruppen) Nikon F-Bajonett + F-Z Adapter auf Z-Bajonett / Nikon Z7II / Blende 11 / 0,5 sec:

Nikkor-F_AiS_20mm2p8_Bl-11_A__N72_0471.jpg

Nikkor-F_AiS_20mm2p8_Bl-11_B__N72_0472.jpg

Man erkennt einerseits auf der durch das optische Zentrum verlaufenden Linie eine Anzahl von farbigen Flecken, das sind die auch als "Blendenflecke" bekannten Reflexionen, Blendenflecke genannt, weil Form und Größe durch die Blende bestimmt werden, und andererseits eine Anzahl von farbigen Flecken um die helle Lichtquelle herum. Diese zuletzt genannten vielen eng beieinander liegenden farbigen Flecken werden üblicherweise mit der Reflexion am Sensor assoziiert.

Wie werden sich im Vergleich dazu neuere Optik-Entwicklungen schlagen?

Ich möchte hier Stück für Stück weitere Optiken zeigen, um Vergleiche zu ermöglichen. Das kann ggf. auch ein bischen dauern.
Dabei soll dieser Faden keine one man show werden.
Eure Kommentare, Schlussfolgerungen, Vorschläge, Hinweise, Anregungen, Beispielbilder, etc. sind willkommen !
 
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Gleiche Parameter, nun eine etwas jüngere 20 mm Optik (ca.), die an eine F-Bajonett-Nikon nicht mehr adaptiert werden kann.

Voigtländer Ultron 21 mm f/1,8 (13 Linsen in 11 Gruppen) VM-Bajonett (Leica) + VM-Z Adapter auf Z-Bajonett / Nikon Z7II / Blende 11 / 0,5 sec:

V-Ultron-VM_20mm1p8_Bl-11_A__N72_0493.jpg

V-Ultron-VM_20mm1p8_Bl-11_B__N72_0494.jpg

Diese Optik liefert im Vergleich zum AiS-Nikkor deutlich weniger Blendenflecke auf der Diagonallinie im gegenüberliegenden Quadranten, aber ein zusätzlicher relativ heller großer Fleck ist ganz außen unten links sichtbar. Die Sensor-Reflexion-assoziierten Flecken scheinen ähnlich ausgeprägt zu sein.
 
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Gleiche Parameter, nun die jüngste 20 mm Optik: das Z-Nikkor.

Nikkor Z 20 mm f/1,8 (14 Linsen in 11 Gruppen) Z-Bajonett / Nikon Z7II / Blende 11 / 0,5 sec:

Nikkor-Z_20mm1p8_Bl-11_A__N72_0464.jpg

Nikkor-Z_20mm1p8_Bl-11_B__N72_0465.jpg

Diese Optik liefert nach meinem Eindruck die wenigsten Blendenflecken. Die Sensor-Reflexionen sind aber auch hier sichtbar; vielleicht ein wenig schwächer als bei den anderen beiden Optiken.
 
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Zusammenfassung für die 20 mm Optiken:
- Die modernste, für das Z-Bajonett gerechnete Optik, hat in diesem Vergleich die geringste flare-Anfälligkeit.
- Für schön ausgeprägte Blendenflecke empfiehlt sich das AiS-Nikkor (F-Bajonett).
- Den ausgeprägtesten und symmetrischsten Sonnenstern produziert das Voitländer Ultron, wenngleich mit einer geringen Strahlen-Anzahl.

Es kann reiner Zufall sein, aber in diesem Vergleich lässt sich die gestiegene Leistungsfähigkeit jüngerer Entwicklungen m.M.n. gut demonstrieren.

Gibt es Vorschläge oder Wünsche für weitere Vergleiche?
- Anderer Blendenwert?
- Andere "Sonnen"-Position? z.B. weiter außen, ggf. außerhalb des Bildes?
- Welche Brennweiten sind noch interessant? (kürzer als 20 mm sind mit diesem setup nicht sinnvoll realisierbar)

Meine Vergleichsmöglichkeiten sind im Bereich AF-S und AF-D Objektiven allerdings sehr eingeschränkt, da habe ich nur noch sehr wenige spezielle Optiken behalten (z.B. das AF-S 58mm 1:1.4; könnte ich in einem 50 mm Vergleich einfließen lassen).
 
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Schöne Arbeit!

Die "Blendenflecken" entstehen innerhalb des Objektivs durch Reflexion von Licht an den Linsenoberflächen und lassen sich nur durch Antireflexbeschichtungen (AR-Beschichtung) reduzieren.
Eine nicht mit einer AR-Beschichtung versehenen Linse reflektiert bis zu 5% des Lichts, lässt also nur 95% durch.
Das Z 20/1.8 hat 11 Gruppen, besitzt also 21 relevante Luft/Linse Oberflächen und würde unbeschichtet nur 34% des Lichts zum Sensor durchlassen, 66% würde als Falschlicht im Objektiv vagabundieren.
Im Laufe der Zeit hat sich die Technolgier der AR-Beschichtung so weit entwickelt, dass heute Mehrschichtvergütungen, die die Reflexion auf bis zu 0.14% reduzieren möglich sind. Dabei handelt es sich um sog. "Lamda/4"-AR-Beschichtungen, die für eine bestimmte Wellenlänge wirksam sind. Diese werden in Abhängigkeit der Glassorte (je nach Brechungsindex) ausgewählt. Es handelt sich um MagnesiumFlouride, SilziumOxide, Nitrde (mal nach PVD-, CVD- oder PECVD-Prozess googeln), die z.B. aufgedampft werden.
Bei 0.14% Reflexion ist die Summe des Falschlichts im Z 20/1.8 auf 3% reduziert, 97% treffen also auf den Sensor. Dadurch erzeugen modern beschichtete Linsen weniger "Flares".
Die Farbe so eines "Blendenfleckes" ist immer die Mischfarbe aus dem Spektrum, dessen Reflexion nicht (oder weniger) unterdrückt wird.

Die "Sonnensterne" entstehen durch Beugung an der "Blendenschneide". Hier ist das Ziel, Blenden mit geringst möglicher Dicke herzustellen. Optisch wirksame Blendenschneiden haben aber immer eine axiale Ausdehung (übliche Schneidradien von 0,1 mm) und auf einer Seite eine Fase von 15°-30°. Auf welcher Seite der Blendenschneide, dem Lichteinfall zu- oder abgewandt, die Fase angebracht wird, hängt von der Position der Blende im Objektiv ab. Wenn der Sonnenstern also besonders "schön" ist, ist die Blendenschneide in Bezug auf Beugung besonders "wirksam" - und wahrscheinlich besonders günstig zu produzieren. Auch so etwas unscheinbares wie eine Blendenlamelle kann ein Objektiv teurer machen.
 
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Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
(y) Vielen Dank für Deine informativen Ergänzungen.
Ein paar Kleinigkeiten zu Deinen Erläuterungen müsste ich aber wieder geradebiegen, weil entweder zu allgemein oder zu speziell formuliert. Dazu muss ich aber etwas ausholen.
 
RAWky
RAWky kommentierte
Nur zu ...
 
Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Danke! Siehe Beitrag #8.
 
Bin gerade auf eine Bild aus Hawaii 2011 gestoßen: Sonnenstern mit nur wenigen Flares, was m.E. für das AI 3,5/28mm spricht, welches ich im Frühjahr 1980 gekauft hatte (das 2,8/28mm war mir damals zu teuer) für unsere 1.Schottlandreise im Sommer 1980. An der D700 bei Bl.16 vom Stativ aus am Kraterrand des Haleakala frierend, soweit meine Reisenotzizen:

1737543101769.jpeg
@Totalreflexion - hoffe, ich darf das hier einklinken...
 
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Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Beispiele, die das Flare-Verhalten demonstrieren, sind von meiner Seite aus unbedingt willkommen. Noch lieber sind mir natürlich definierte Vergleichs-Beispiele. Zu Deinem Bild mit extrem tiefen Sonnenstand muss man dazu sagen, dass die Sonne zwangsläufig nur noch mit einem Bruchteil ihrer Helligkeit durch die Atmosphäre kommt, weshalb dies wohl ein sehr gutmütiges Beispiel ist.
Super, dass Du dazu auch die Blende angeben kannst.
Das Ai 3,5/28 habe ich selbst in meinem Bestand. Ich könnte es in einen Vergleich von 28mm - 35 mm Brennweiten mit einbeziehen.
 
achim kostrzewa
achim kostrzewa kommentierte
Da hätt' ich noch ein Bild dazu. Wieder 3,5/28 an der D300 (2008), f/11 (weiß ich, weil ich da noch Buch geführt hab, wenn vom Stativ aus fotografiert). Die D300 hat die Objektivdaten bez. Blende & Zeit zwar gespeichert, aber die Macht der Gewohnheit... Auf dieser Reise hatte ich noch beides: F4 & FM2n für Diafilm, sowie die D300 und eine Sony R-1. Die Belichtungsdaten brauchte ich für die Fotokurse an Bord... Renate und ich führten damals eine 80-köpfige Gruppe vom Berliner Veranstalter 'Colibri Tours'. Zwei Wochen nur Südgeorgien, ein Traum. Wir hatten noch einen Geologen und eine Historikerin an Bord der "Ushuaia".
Hier sind die "Blendenkringel" stärker ausgebildet. Das war abends um 19:00 kurz bevor wir die Insel verlassen haben und die Kolonie im Schatten versank.

1737560605789.jpeg
Südgeorgien, St. Andrews Bay, 11/2008 Foto © Achim Kostrzewa, aus unserem Reisebericht...
 
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Hier noch eine kleine Exkursion, wie man Streulicht innerhalb des Objektivtubus durch Streulichtblenden vermeiden kann und wie man die Positionen geomerisch ermittelt:

Grün = Nutzlicht
Rot = Streulicht
Dunkelgrün = mit Streulicht verunreinigtes Nutzlicht
Gelb = durch Abschattung vermiedene Streulichtquelle, in Richtung Hinterlinse und aus Richtung Frontlinse.

Licht fällt von links durch die Frontlinse nach rechts auf die Hinterlinse. Durch Reflexion an Linsen dazwischen kann Licht an jede Stelle des Tubus gestreut und von dort zurück auf die Hinterlinse geworfen werden.

Das Ganze ist natürlich nur prinzipiell und idealisiert dargestellt, in der Realität ist es etwas komplexer.




abschattung.jpg

Am Ende ist die Hinterlinse mit Hilfe von 3 Streulichtblenden, die das Nutzlicht nicht beschneiden, vom Streulicht abgeschattet, weil kein Lichtbündel, welches durch die Frontlinse in das Objektiv gelangt, ausserhalb des Nutzlichtkanals mehr die Tubusinnenseite erreicht.
Das verhindert keine Blendenflecken, erhöht aber den Kontrast und vermeidet "Schleier". Es können aber auch Linsenfassungen als Streulichtblenden dienen.
 
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Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Also, pardon, aber ein richtig gutes Beispiel ist die Zeichnung m.M.n. nicht. Welche möglichen oder verhinderten Strahlen die einzelnen Linien jeweils bedeuten sollen, erschließt sich mir nicht wirklich.
Dass nicht nur (gerichtete) Reflexionen zwischen Linsenflächen, sondern auch (ungerichtete) Reflexionen an Tubus-Wänden und Spiegelkasten-Wänden zu Streulicht-Artefakten im Bild beitragen können, ist natürlich richtig. Ebenso, das man diese zu vermeiden sucht (durch mattschwarze Farbe/Oberflächenbehandlung und/oder Strukturierung der Oberfläche).
 
Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
So, nach längerem Nachdenken habe ich den Sinn der diversen Linien und der Einfärbung der Flächen in dieser Zeichnung nun doch verstanden: es handlet sich um Konstruktions-Hilfslinien, um die optimale Position der einzelnen Streulicht-Blenden zu finden (und so mit der kleinstmöglichen Anzahl von Streulicht-Blenden im Tubus auszukommen). Solche expliziten zusätzlichen Streulichtblenden findet man aber in Foto-Objektiven in dieser Form eher selten... ein Beispiel, das mir dazu einfällt, sind die beiden rechteckigen Streulicht-Blenden im Nikon FTZ-Adapter.
 
RAWky
RAWky kommentierte
Alle Tubenoberflächen, die mit einer gelben Zone in Berührung kommen, sind entweder für einfallendes Licht aus Richtung Frontlinse, oder für dessen Reflexion in Richtung Hinerlinse abgeschattet.
Die erste eingezeichnete Blende schattet die Hinterlinse von allen Relexionen links von der Blende ab.
Die zweite Blende schattet die Hinterlinse von den Reflexionen ab, die nicht durch Reflexionen von eintreffendem Licht von der ersten Blende abgeschattet werden.
Die dritte Blende macht das gleiche für Reflexionen des Lichts, welches ausserhalb des Nutzlichts die zweite Blende passiert.
Eine vierte Blende ist hier nicht nötig.

Natürlich könnte man auch den Tubus auch entsprechend der Form des Nutzlichkanals gestalten, dann wären Streulichtblenden überflüssing und man hätte es nur noch mit unvermeidlichen Reflexionen zu tun.

Da aber kaum ein Objektiv die Form seines Nutzlichtkanals aufweist, soll meine Illustration nur aufzeigen, auf was so ein Objektivdesigner alles achten sollte und woher manche "Characktereigenschaften" von Objektiven kommen können.
 
Das Thema AR-Beschichtung, oder Vergütung, wie man früher sagte, ist noch deutlich komplexer.

Eine nicht mit einer AR-Beschichtung versehenen Linse reflektiert bis zu 5% des Lichts,
Der Reflexionsgrad hängt von der Brechzahl (Buchstabe n) des jeweiligen Glases ab. Die Zahl stimmt ungefähr für Kronglas mit n ≈ 1,6; da liegt der Reflexionsgrad bei 5,3%. Bei einem normalen Schwerflintglas mit n ≈ 1,7 sind wir schon bei 6,7%, und bei einem Glas mit n ≈ 1,85 (kommt in modernen Optikrechnungen durchaus vor) liegt der Reflexionsgrad bei beachtlichen 8,9% (jeweils immer nur für eine Glas/Luft-Grenzfläche angegeben).
Eine auf das jeweilige Glas abgestimmte AR-Beschichtung bzw. Vergütung ist also ausgesprochen wichtig.
Übrigens: bei Fensterglas (Floatglas) liegt der Reflexionsgrad eher etwas unter 5%.

Mehrschichtvergütungen, die die Reflexion auf bis zu 0.14% reduzieren möglich sind
Diese Zahl scheint mir nur ein möglicher Beispielwert zu sein. Der Reflexionsgrad kann (für einen begrenzten Wellenlängenbereich) auch weiter reduziert werden. Für die Ziel-Wellenlänge kann theoretisch bereits mit einer Einzelschicht-Vergütung der Reflexionsgrad auf annähernd Null reduziert werden. Das Problem ist, dass man dafür eine passende Brechzahl des Beschichtungsmaterials benötigt. Beispiel: für eine Einzelschicht-Vergütung auf SK2 (n=1,62) bräuchte man ein Beschichtungsmaterial mit n=1,27. Das gibt es aber nicht. Übliches Beschichtungsmaterial mit möglichst kleiner Brechzahl ist Magnesiumfluorid mit n≈1,38. Das wäre z.B. gut geeignet für eine Vergütung von LASF31 (n=1,88). Eine Schicht Magnesiumfluorid auf LASF31 mit einer Dicke von 96 nm (lambda/4 für 530 nm) hätte rein rechnerisch im Grünen (Wellenlänge 530 nm) einen Reflexionsgrad von nur 0,004%. Allerdings wäre der Reflexionsgrad im Roten (Wellenlänge 650 nm) schon bei 0,8%.

Dass man auch mit modernen multilayer coatings den Rest-Reflexionsgrad nicht beliebig klein machen kann, liegt zum einen daran, dass man einen geeigneten Kompromiss für den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich (ca. 400 nm - 700 nm) insgesamt finden muss, und andererseits an den unvermeidlichen Dickentoleranzen bei der Herstellung der Beschichtungen.

Dabei handelt es sich um sog. "Lamda/4"-AR-Beschichtungen,
Das ist nur korrekt bei den heutzutage so gut wie gar nicht mehr vorkommenden Ein- und Zwei-Schicht-Vergütungen. Aktuelle AR-Beschichtungen (multi layer coatings) haben eine größere Anzahl von Schichten, deren Dicken i.A. nichts mehr mit der Lambda/4-Dicke zu tun haben.
Darüber hinaus gibt es zunehmend die Nano-Kristall-Beschichtungen, die ganz anders funktionieren.

die für eine bestimmte Wellenlänge wirksam sind.
Im Prinzip ist das korrekt. Nur darf daraus nicht geschlossen werden, dass die Beschichtungen abseits der "bestimmten Wellenlänge" unwirksam sind. Sie sind immer noch wirksam, nur nicht mehr so gut.
Ich kann das mal anhand einer Einzelschicht-Vergütung demonstrieren (MgF2 auf LASF31-Glas, das schon oben erwähnte Beispiel):

Bildschirmfoto 2025-01-22 um 12.38.24.jpg

Die gestrichelte Linie ist der Reflexionsgrad des unbeschichteten Glases; die durchgezogene Kurve mit Vergütung (Dispersion wurde hier vernachlässigt).
 
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RAWky
RAWky kommentierte
Lambda/4 Beschichtungen kann man mehrfach stapeln. Andere sind mir nicht geläufig (Lanbda/2 oder ein anderer Teiler der Wellenlänge?). Nanopartikeloptik basiert, so weit ich weiss, auf Absorption und Streuung.Es gibt wohl Nanopartikel-Polarisatoren. Die ARNEO-Beschichtung soll ja auch Nanopartikel enthalten, die dann alle nicht-senkrecht auf die Linsenoberfläche treffenden Lichtbündel wegpolarisieren? Keine Ahnung was da vor sich geht. Meine Literatur geht nur bis Stand 2019 ...
 
Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Wenn man Lambda/4 Schichten in der Abfolge hohe/niedrige Brechzahl immer weiter stapelt, erhält man keine AR-Beschichtung, sondern eine hochreflektierende Beschichtung. Klingt komisch, ist aber so. Deswegen ist bei Lambda/4 Sichten für AR bei 2 Schichten Schluss. Die Beschichtungen von sog. Etalons sind typischerweise aus > 20 Lambda/4-Schichten aufgebaut.
Lambda/2 Schichten haben exakt keine Wirkung.
Für Multilayer-AR-Schichten gibt es kein definiertes Rezept für die Dicke der einzelnen Schichten.
Bei den Nanokristall-Beschichtungen besteht die Oberfläche (vereinfacht dargestellt) aus dicht nebeneinander liegenden spitzen Pyramiden (oder Kegel), deren seitliche Abmessungen deutlich kleiner sind als die Wellenlänge. Man erzielt auf diese Weise gewissermaßen einen kontinuierlichen Übergang der Brechzahl in dieser Pyramiden-Schicht von 1 (Luft) zur Brechzahl des Glases.
 
Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Noch eine Ergänzung. Das was Nikon unter ihrem Nano Crystal Coating verstehen, ist anscheinend eine Beschichtungs-Variante, bei der die gesamte Schicht infolge der Zwischenräume zwischen den Nano-Partikeln eine niedrigere effektive Brechzahl aufweist, so dass man gewissermaßen die für eine ideale lambda/4-Schicht benötigte niedrige Brechzahl synthetisieren kann.
Zu der ARNEO getauften Beschichtung konnte ich noch nichts aussagekräftiges finden, nur marketing-Geschwurbel.
 
Noch zwei Reflexionsgradkurven zur Ergänzung; zum einen die Magnesiumfluorid-Einzelschicht auf einem preisgünstigen Glas (BK7), welches typischerweise bei Schutzfiltern zum Einsatz kommt:

Bildschirmfoto 2025-01-22 um 13.17.50.jpg
Hier funktioniert die Einfachschicht wegen der geringen Brechzahl des Substrat-Glases nicht mehr sonderlich gut.

Als Beispiel für eine Mehrschichten-Vergütung Kurven für B+W Filtergläser (bitte beachten, die Kurven zeigen die Gesamt-Reflexion an beiden Glas-Seiten):

photo-optics-bw-verguetung-filtergals-oberflaeche-81af6dd24d26d6805027dd6e9b7edc64.png
(Quelle: https://schneiderkreuznach.com/de/fotooptik/verguetungen)
 
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@RAWky @Totalreflexion Ich ahne, was Ihr sagen wollt. Interessanter Exkurs. Aber eher allgemeingültig gehalten. Könnte Ihr noch etwas dazu sagen, ob es Unterschiede zwischen F und Z gibt?

Die Z Objektive können mit der Hinterlinse viel näher an den Sensor kommen, weil der Spiegel fehlt. Machen sich hier Verschmutzungen stärker bemerkbar? Das war etwas was ich irgendwo an glaubhafter Stelle aufgeschnappt und mir gemerkt hatte, weil es mir auch plausibel erschien.

Ein Vergleich der Systeme ist natürlich schwierig, weil es sowohl bei F als auch bei Z einfache und hochwertige Obejktive gibt. Das muss man vergleichbare Paare finden. Außerdem ist seit der letzten Neukonstruktion eines F-Objektivs viel Zeit vergangen. Hat sich die Qualitat der Beschichtungen in dieser Zeit verbessert?
 
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Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Na, ich will gar nicht unbedingt was bestimmtes aussagen, jedenfalls hatte ich keine Agenda im Hinterkopf, bevor ich mit der Aufnahme der Vergleichsbilder angefangen habe. Ich wusste nur aus den Testbildern, die ich im Zuge des "Schutzfilter"-Freds schon gemacht hatte, dass es von Objektiv zu Objektiv große Unterschiede geben kann.

Ich würde davon ausgehen, das die von Dir angesprochenen Aspekte (Hinterlinsen-Positionen, Staub) ein Rolle spielen können. Staub versuche ich natürlich, soweit möglich, zu vermeiden und somit als Effekt auszuklammern.

Bei einem F/Z Systemvergleich gibt es noch einen weiteren Parameter, über den ich mir Gedanken mache, und zwar der Sensor selbst. Um den Objektiv-Vergleich über alle Objektive ziehen zu können, muss ich zwangsweise alles am Z-Gehäuse anflanschen. Es könnte aber auch ganz spannend sein, insbesondere im Hinblick auf die mutmaßlichen Sensor-Reflexionen, einen Sensor aus der F-Kamera-Generation im Vergleich zu haben. Freilich dann nur mit den F-Optiken, aber man könnte dann ggf. auch den Einfluss verschiedener Sensoren bewerten. Eine D850 habe ich zur Verfügung, könnte ich also noch mit einbeziehen. Freilich könnte man auch noch zusätzlich Aufnahmen auf Film machen, durchaus ebenfalls spannend, aber das wäre mir wirklich zu großer Aufwand (machbar wäre es, es stehen auch noch mehrere FM2 im Schrank).

Mögliche Parameter gibt es also genug; ich muss mal sehen, was ich zeitlich bewerkstelligen kann, und außerdem soll es ja auch für die Leser des Fadens interessant sein und im Idealfall Erkenntnisse bringen.

Zu Deiner Frage mit der Qualität der Beschichtungen: da hat sich im Verlauf der letzten 30 Jahre nach meiner Beobachtung und Kenntnis (weniger im Bereich Foto-Optik, mehr im Bereich industrielle optische Systeme) relativ viel getan. Beschichtungen sind im Vergleich zu früher viel robuster, multilayer coatings können mit verbesserter Prozessführung und engeren Toleranzen aufgebracht werden, usw. Was davon als Verbesserung wahrgenommen wird, hängt aber auch mit dem Bewertungsmaßstab zusammen, der für jeden Nutzer unterschiedlich sein kann.
 
Um den Einfluss der Kameras und ihrer Sensoren auf Bildstörungen auszuklammern, müsste man die Abbildungen der Objektive ohne Kameras und zwar an einer Mattscheibe bewerten und vergleichen. Alles andere sind Zufallsergebnisse oder welche die nur für eine bestimmte Kamera bei einer bestimmten Einstellung gelten.
Ansonsten: Dreck/Staub in optischen Systemen ist umso kritischer, je näher er sich an der Bildebene befindet.

Grüße - Bernhard
 
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Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
1. Ich verstehe nicht, an welcher Stelle des von mir genutzten setups der Zufall ins Spiel kommt? Baue ich das setup neu auf und wiedehole die Aufnahmen mit den gleichen Parametern, kommen im wesentlichen die gleichee Bilder heraus (bis auf kleine unvermeidbare Positions-Variationen).
2. Ohne Kamera, mit einer Mattscheibe. Kann ich machen (zumindest mit den F-Optiken). Und wie dann weiter? Wie registriere und dokumentiere ich das auf die Mattscheibe geworfene Licht? Wie sorge ich dabei für Reproduzierbarkeit? Und wie zeige ich dann die Ergebnisse in diesem Forum? Um jedem Leser dieses Fadens einen Gewinn an Erkenntnissen zu bescheren und nicht nur für mich zufrieden festzustellen, welche Unterschiede ich entdeckt habe? Bitte auch überlegen, ob eine Mattscheibe mit ihren Eigenschaften (streut alles auftreffende Licht zu annähernd 100%, im Idealfall gleichmäßig in alle Richtungen) wirklich ein geeigneter Bildfänger ist für diese Aufgabe, bei der Helligkeitsunterschiede von vielen Größenordnungen (mehr als Faktor 10000) zu bewerten sind?
3. Dreck/Staub in optischen Systemen wird um so deutlicher sichtbar, je weiter die Ebene, in der sich Dreck/Staub befindet, von der Aperturblendenebene entfernt ist. Das gilt für beide Seiten des optischen Systems, sowohl für die Objekt-, wie auch für die Bildseite.
 
Ohne Kamera, mit einer Mattscheibe. Kann ich machen (zumindest mit den F-Optiken). Und wie dann weiter? Wie registriere und dokumentiere ich das auf die Mattscheibe geworfene Licht? Wie sorge ich dabei für Reproduzierbarkeit? Und wie zeige ich dann die Ergebnisse in diesem Forum?
Einfach wie früher: Unter einem dunklen Tuch die Mattscheibe abfotografieren. Fertig.
Zufallsergebnisse kommen durch die unterschiedlichen Kamera- und Sensoreigenschaften bzw. Kamera-Einstellungen zustande. Habe ich aber doch konkret geschrieben.

Grüße - Bernhard
 
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BernhardJ
BernhardJ kommentierte
Wohlgemerkt, es geht hier um Flares, da sind solche auf der Mattscheibe prima sichtbar. Wie halt früher zu analogen Zeiten.
Wo soll denn die Mattscheibe bitteschön das was auf sie fällt streuen und reflektieren? In den völlig dunklen Raum unter dem matten Samt-Vorhang? Und dieser soll das dann wieder zurück schicken? Überleg' doch mal bitte.
 
Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Ich habe vorher schon überlegt. Und ich habe auch schon Jahre im Optik-Labor verbracht und zahlreiche Abbildungen auf Mattscheiben realisiert. Daher bin ich mir der Problematik nicht nur bewusst, ich kenne sie. Wenn Du flares auf der Mattscheibe erkennst, wenn gleichzeitig ein Teil der Mattscheibe Faktor 10000 überbelichtet ist, dann sind die flares so hell, dass die mit den Erscheinungen, die in diesem Faden beobachtet, verglichen und bewertet werden, kaum etwas gemein haben.
 
BernhardJ
BernhardJ kommentierte
Wieso sollten die Flares bzw. das Gesamtbild auf der Mattscheibe eine andere Flächenhelligkeit bzw. Kontrastumfang als auf einem Kamerasensor oder Film aufweisen? Wieso nimmst Du an, dass die Mattscheibe so arg überbelichtet wird?
Deine Labortätigkeiten in allen Ehren, aber selbst auf der Mattscheibe einer Mittelformat-Kamera kann man Flares und störende Lichtflecke aus der Optik prima erkennen - und das nicht einmal in Dunkelheit. Das sind meine praktischen Erfahrungen aus den analogen Kamera-Zeiten.
 
Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
Vielleicht liegt das daran, dass die Optiken der analogen Kamera-Zeit noch keine hochoptimierten AR coatings auf allen Glas-Luft-Grenzflächen hatten?

Es geht hier doch nicht darum, ob und mit welchen Mitteln flares prinzipiell visuell beobachtet werden können, das hatten wir doch schon. Sicher ist das grundsätzlich auch auf einer Mattscheibe möglich. Dazu braucht es auch keine Mittelformatkamera. Das kann man auch an der Kleinbildspiegelreflex im Lichtschachtsucher provozieren. Aber ich will doch gerade davon wegkommen, dass mal hier mal da Bilder mal mit mal ohne flares gezeigt werden, die aber eben keinen Vergleich zulassen, und so keine Aussage ermöglichen, ob es mehr oder weniger flare-empfindliche Optiken gibt oder nicht.

Ein Problem der (idealen) Mattscheibe besteht darin, dass sie 100% des einfallenden Lichts in alle Richtungen streut und sich damit in der Umgebung des hellen Bildflecks auch selbst überstrahlt. Reale Mattscheiben haben darüber hinaus eine Richtcharakteristik, bei der das Maximum der Streulichtkeule in dem Winkel liegt, aus dem das Licht eingestrahlt wurde. Das macht es für eine quantitative Auswertung, die ich hier anstrebe, fast unmöglich, in einer Abbildung des von der Mattscheibe gestreuten Lichts auf die Helligkeit der flares zurückzuschließen, weil die Helligkeit der flares dann vom Beobachtungswinkel abhängen.
Film ist in der Hinsicht schon mal besser, weil das auftreffende Licht zu einem großen Teil absorbiert wird, der Streulichtanteil ist geringer. Die idelae Mattscheibe würde zu 100% absorbieren und wäre gleichzeitig Bildsensor. Die realen modernen Bildsensoren sind von diesem Ideal gar nicht mal so weit entfernt.

Eine Frage beim Mattscheiben-setup ist: wenn die flares verursachende Lichtquelle ebenfalls auf der Mattscheibe zu sehen ist, wie gut können dann die flares insbesondere in der Umgebung des Bildes der hellen Lichtquelle beobachtet werden, wenn diese eben vergleichsweise sehr schwach sind? Nächste Frage: wie gestaltet man davon eine Dokumentation und Auswertung, die reproduzierbar ist, weil nur infolge der Reproduzierbarkeit ein Vergleich unterschiedlicher Optiken möglich wird? Da spielen am Ende dann wirklich noch weitere Paramter eine nicht zu vernachlässigende Rolle, die man entweder alle kennen und berücksichtigen muss, oder wenigstens sicher reproduzieren können muss. Das kannst Du dann auch gerne Zufallsergebnis nennen.

Ansonsten wäre mein Vorschlag, Du machst einen parallelen Faden auf und zeigst Deine von der Mattscheibe abfotografierten Bilder mit flares in einem reproduzierbaren setup und einem Vergleich mit verschiedenen Optiken. Das wäre sicher eine gute Ergänzung.

In diesem Faden möchte ich mich gerne dem reproduzierbaren Vergleich verschiedener Optiken im Hinblick auf flares widmen (sobald ich dafür Zeit habe und mich nicht genötigt fühle, zu starke Vereinfachungen oder Verallgemeinerungen in den korrekten Kontext zu rücken). Das von mir gewählte setup zu kritisieren ist legitim. Noch besser ist, wenn die Kritik belegt ist. Wer konstruktiv beitragen möchte, ist herzlich eingeladen.
 
BernhardJ
BernhardJ kommentierte
Da ich ja keine Mittel sowie Zeit habe hochauflösende, vergütete Mikrooberflächen-Mattscheiben oder andere "normierte" Bildsensoren zu besorgen bzw. ein Labor-Aufbau zu finanzieren und voranzutreiben, geschweige irgendwelche teuren Objektive zu besorgen die ich vergleichen könnte, werde ich mit Sicherheit keinen solchen quasi-professionellen Messaufbau realisieren.
Ich bleibe aber dabei, dass um Objektive verschiedener Hersteller und Systeme einigermaßen brauchbar und nachvollziehbar zu vergleichen, muss man versuchen den Faktor Kamera aus dem Aufbau so gut wie möglich ausklammern.
Dass Du die Vergleiche überhaupt anstellst, verdient meine Hochachtung. Es war nicht meine Absicht Deine Arbeit abzuwerten, sondern einfach über diverse Parameter und Einflüsse zu diskutieren.
 
Zu DSLR-Zeiten hatte ich öfters Abrieb vom Verschluss (meiner Meinung nach ein wesentlicher Grund für Sensorverschmutzung) auf dem Sensor. Der wurde aber nur unter bestimmten Umständen sichtbar. Näher an den Sensor als diese Brösel geht wohl kaum...

Nun zu den Flares: Die sieht man aber auch schon im Sucher und/oder in der direkten Bildkontrolle, weil sie nicht rausgerechnet werden können.

Eine Projektion auf eine Mattscheibe mit Objektiven dieser geringen Schnittweite ist schon vom Aufbau her schwierig - wir haben es ja nicht mit Obektiven für eine Balgenkamera zu tun...

Verunreinigungen in, vor oder hinter der Linse zeigen sich eher indirekt durch Beugung oder Brechung. Flares sind die Windmühlen, gegen die die Designer und die Technologen versuchen anzukämpfen. Sie sind aber auch ein Stilmittel in z.B. SciFi-Filmen, aber dort meist künstlich generiert (weil die Objektive, mit denen (Kino-)Filme gedreht werden selten qualitativ angreifbar sind).

Hier mal ein Beispiel für Beugung durch senkrechte feine Strukturen auf einem Filter (Streak-Filter) vor der Frontlinse. Die Frontlinse wurde sozusagen definiert "verschmutzt".

Anm.: Diese Art Beugung sehen wir auch auf jedem Hubble-Foto. Dort allerdings sternförmig, weil der Fangspiegel ja irgendwie im Strahlengang vor dem Hauptspiegel eines Spiegelteleskops aufgehangen werden muss, da beugt sich das Licht an den Streben der Fangspiegelhalterung.

NZ8_3278.JPG
 
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Ergänzung zum Vergleich von 20mm Brennweite Objektiven.

Da ich ja inzwischen den verbeulten Filter von meinen Z 14-30 f4 Zoom erfolgreich entfernt habe, kann ich nun den Vergleich der 20 mm Festbrennweiten um ein Zoom ergänzen. Gleichzeitig habe ich im Hinterkopf, verschiedene Sensoren bei der gleichen Optik zu vergleichen. Das erforderte eine Anpassung der Belichtungs-Parameter, was ich ohnehin schon vorhatte, um die flares deutlicher herauszuarbeiten. Um die verschiedenen Sensoren bei gleicher Empfindlichkeit nutzen zu können, verwende ich nun bei allen Kameras durchgehend ISO 100 (nicht mehr ISO 64 wie bei den ersten Testbildern). Außerdem verdoppele ich die Belichtungszeit. Damit ist nun die Gesamt-Belichtung um fast 2 Stops erhöht und die flares folglich fast 4 mal heller. Dafür erspare ich mir nun das Zeigen der Bilder bei eingeschalteter Chart-Beleuchtung (die logischerweise nun auch auf etwa 1/4 reduziert ist); d.h. ihr müsst mir nun vertrauen, dass alle Vergleichsbilder mit identischer Belichtung aufgenommen sind.

Hier also nochmal 3 verschiedene Nikon-Objektive mit Brennweite 20 mm, an Nikon Z7ii; Belichtung jeweils 1 sec bei Blende 11, ISO 100.

Nikkor AiS 20 mm F2.8 (12 Linsen in 9 Gruppen):

Nikkor-AiS-20-f2p8_Blende11_Z7ii__N72_0541.jpg


Zoom-Nikkor Z 14-30 F4 (14 Linsen in 12 Gruppen) bei Brennweite 20 mm:

Nikkor-Z-14-30-f4_20mm-Blende11_Z7ii__N72_0524.jpg


Nikkor Z 20 mm F1.8 (14 Linsen in 11 Gruppen):

Nikkor-Z-20-f1p8_Blende11_Z7ii__N72_0533.jpg

Auch dieser Vergleich bestätigt die geringe flare-Anfälligkeit der Nikkor Z 20 mm Optik.

Interessant ist m.M.n., dass bei den bunten flares um die helle Lichtquelle herum, der Herkunft mit der Reflexion am Sensor assoziiert wird, die Helligkeit und die Verteilung der Flecken bei allen Optiken annähernd gleich ist, obwohl z.B. der Abstand der Hinterlinse zum Sensor bei allen Optik sehr unterschiedlich ist (beim AiS-Nikkor ca. 40 mm, beim Z-Nikkor ca. 17 mm, beim Zoom variabel - in der 20 mm Einstellung ca. 30 mm Abstand).

Diese Beobachtung stützt nicht die Hypothese, dass Optiken mit näher am Sensor positionierter Hinterlinse anfälliger wären bzgl. der Sensor-Reflexions-flares.
 
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Sensor-Vergleich bei 20 mm Optik.

Ein Vergleich mit Einschluss der D850 geht natürlich nur bei F-Bajonett-Objektiven. Daher sind die folgenden Aufnahmen alle mit dem AiS-Nikkor 20 mm F2.8 entstanden. Belichtung jeweils 1 sec bei Blende 11, ISO 100.

An der Nikon z7ii (45 MP Sensor), gleiches Bild wie im vorigen Beitrag:

Nikkor-AiS-20-f2p8_Blende11_Z7ii__N72_0541.jpg


An der Nikon D850 (45 MP Sensor):

Nikkor-AiS-20-f2p8_Blende11_D850__D85_0996.jpg


An der Nikon Z6ii (24 MP Ssensor):

Nikkor-AiS-20-f2p8_Blende11_Z6ii__N62_0604.jpg

Die Blenden-Flecken sind bei allen drei Sensoren praktisch identisch. Was zu erwarten war.

Die mutmaßlichen "Sensor-Reflexionen", die zahlreichen Flecken um die helle Lichtquelle, weisen Unterschiede auf.
- Ausdehnung und Verteilung der Flecken bei Z7ii und D850 sehr ähnlich, jedoch deutlich andere Farbgebung der inneren Flecken.
- Farbgebung der Flecken bei Z7ii und Z6ii sehr ähnlich, aber Ausdehnung unterschieldich.
 
Kommentar
Anmerkungen zum Vergleich der verschiedenen Sensoren (Kameras).

Nach meinem Eindruck liegen die "Sensor-Reflexionen" bei der Z6ii enger um die helle Lichtquelle herum, und bei der Z7ii sind sie etwas weiter ausgedehnt.
Das ist genau andersherum, als der Größenverteilung der Sensor-Pixel entsprechen würde.
- Diese Beobachtung stützt daher nicht die Hypothese, dass es sich bei den "Sensor-Reflexionen" um so etwas ähnliches wie ein vergrößertes Bild der Bayer-Farbmatrix handeln würde.
- Die Beobachtung würde eher die Hypothese stützen, dass bei den "Sensor-Reflexionen" die Beugung an der Sensor-Pixelstruktur eine wesentliche Rolle spielt (je kleiner das Gitter, desto größer der Beugungswinkel).
 
Kommentar
Passt nicht ganz zum Thema, aber zeigt auch Flares. Im Mai letzten Jahres erlebte ich eine Situation, die meiner Vermutung nach auf eine temporäre Überhitzung des Sensors meiner Nikon Z 7II in Verbindung mit dem Nikkor Z 100-400mm zurückzuführen ist. Während einer Serie von Aufnahmen mit ziemlich direkter Sonneneinstrahlung zeigte sich kurz darauf, auch bei Aufnahmen im Schatten, ein deutlicher Farbstich in den Bildern. Dieser Effekt trat unmittelbar nach den Aufnahmen in der Sonne auf und deutet auf eine thermische Beeinträchtigung des Sensors hin. Nach dem Abkühlen blieb aber glücklicherweise kein Schaden zurück.

Mit optischem Sucher habe ich so Blödsinn natürlich nie gemacht.

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2 Kommentare
Totalreflexion
Totalreflexion kommentierte
:eek: Autsch. Ich habe mir schon gut überlegt, warum ich bei meinen Test-Aufnahmen eine Kaltlichtquelle verwende, selbst dabei ist mir wegen der massiven Überbelichtung nicht ganz wohl. Die Sonne hingegen strahlt weit über die Hälfte ihrer Gesamt-Energie im infraroten Spektrum ab. Besonders kritisch ist, wenn zur Bildkomposition mit der Sonne im Bild vor der Aufnahme die Blende nicht weit abgeblendet auf der Arbeitsblende steht, sondern offen. Wie war das gleich noch bei den Z-Kameras? Ich glaube man kann das einstellen.

Interessant an Deiner Aufnahme zu sehen, dass auch hier (mit einem Teleobjektiv) zusätzlich zu den üblichen Blendenflecken die "Sensor-Reflexion"-assoziierten Flecken gut zu sehen sind.
 
Timbre
Timbre kommentierte
Die Gefahr einer Sensorüberhitzung wurde mir erst richtig bewusst, als ich – ich glaube hier im Forum oder im Nachbarforum – ein Bild einer Nikon Z9 gesehen habe, deren Sensorschutzabdeckung durch gebündeltes Sonnenlicht, das durchs Objektiv fiel, regelrecht „gegrillt“ war. Dieses Bild hat mir deutlich vor Augen geführt, was passieren kann, wenn zu viel konzentriertes Licht auf den Sensor trifft, auch bei Spiegellosen.
 
Nächster Punkt auf der Checkliste: ein Versuch, dem Vorschlag von @BernhardJ zu folgen, und die flares auf einer Mattscheibe zu beobachten.

Setup identisch wie vor, jedoch steht als Kamera nun eine Nikon F mit Lichtschachtsucher auf dem Stativ. Daher alle Beobachtungen nur an dem AiS-Nikkor 20mm F2.8.
Visuelle Beobachtungen:
- Bei Offenblende (2,8) sind die Blendenflecken sehr gut sichtbar, trotz starker Blendung des Auges durch das extrem helle Bild der Lichtquelle auf der Mattscheibe.
- Bei Blende 11, der von mir gewählten Vergleichsblende, kann ich die Blendenflecke nicht mehr erkennen, sie sind schlicht zu schwach. Da ich weiß, wo welche sein müssten, kann ich sie knapp erahnen.

Als Vergleichsbild zunächst die Aufnahme direkt (d.h. keine Mattscheibe) mit der Z6ii + FTZ + AiS Nikkor 20 F2.8 bei Blende 2,8:

Nikkor-AiS-20-f2p8_Blende2p8_Z6ii__N62_0599.jpg

Nun der Versuch, die Beobachtung auf der Mattscheibe im Lichtschachtsucher der Nikon F zu dokumentieren, für's Forum: "Abfotografieren. Fertig"
Das konnte ich nur improvisieren; mit der Z6ii und Nikkor-Z MC, handgehalten über dem Lichtschachtsucher der Nikon F.

Blende 2,8 am Test-Objektiv:

Nikkor-AiS-20-f2p8_Blende2p8_F-LSS-sp__N62_0617.jpg

Um die abfotografierte Mattscheibe gut mit der Direkt-Aufnahme vergleichen zu können, ist das obige Bild natürlich vertikal gespiegelt worden (sonst nur der Ausschnitt etwas korrigiert).
Man kann die körnige Struktur der Mattscheibe ganz gut erkennen. Und auch die Blendenflecken an gleicher Position, wenn auch etwas schwächer sichtbar.

Was man bei obigem Bild nicht sieht, ist, dass ich beim Abfotografieren gemerkt habe, dass bei der zweiten Abbildung (dem Abfotografieren) neue, zusätzliche Blendenflecke entstehen (war eigentlich auch zu erwarten).
Um diese zu demonstrieren, habe ich weitere Aufnahmen bei etwas anders gehaltener Kamera gemacht (etwas seitlich versetzt gehalten), und die auf diese Weise klar zu identifierenden zusätzlichen Blendenflecke der zweiten Abbildung in der folgenden Aufnahme beispielhaft markiert:

Nikkor-AiS-20-f2p8_Blende2p8-A_F-LSS-sp__N62_0618.jpg

Die Dokumentation und quantitative Bewertung von flares mittes einer Mattscheibe als (primärem) "Sensor" ist also alles andere als einfach.

Ich sehe Tests mit einer Mattscheibe daher nicht als zielführend an (interessant war es aber trotzdem).
 
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