Makroobjektive

Dem Definitions- und Dimensionsdilemma auf der Spur

2007-08-06 Die Makro-Fotografie ist ein faszinierendes, großartiges Foto-Genre. Das haben nicht nur ambitionierte Fotografen, sondern auch die Kamera- und Zubehör-Industrie erkannt. Dennoch herrscht auf diesem Gebiet ein heilloses Definitions- und Dimensionsdilemma. Wenn es etwa darum geht, dem Fotografen zu sagen, wie groß ein Gegenstand im Bild sein wird, taugt der angegebene Abbildungsmaßstab nichts. Die Makro-Entfernung alleine sagt nicht viel aus, und auch die Brennweite gibt keine Klarheit über die Makrovergrößerung. Warum ist das alles so verwirrend? Dieser Beitrag versucht, zur Klärung der Sache einmal auf den Grund zu gehen.  (Wilfried Bittner)

Canon hatte kürzlich die PowerShot TX1 vorgestellt, eine attraktive kleine Kamera mit HD-Video, 10-fachem Zoom und 0 cm Makro (Bild 1). Null Zentimeter Macro; das hört sich schon sehr beeindruckend an – da kann man also wirklich voll ran ans Motiv, bis an die Frontlinse! Aber was kann man von diesem "Super-Macro", wie es Canon nennt, nun tatsächlich erwarten? Kann man damit das Auge einer Fliege Format füllend abbilden?

Probieren wir’s doch einmal aus. Als Erstes stellt man fest, dass es auf dem LCD-Bildschirm zappenduster wird, wenn man an ein Objekt bis auf die Frontlinse heran geht; klar, denn es kommt ja kein Licht mehr ins Objektiv. Also versuchen wir´s halt mit einem durchsichtigen Gegenstand wie z. B. der gläsernen Strichplatte einer Messlupe. Sie hat in der Mitte eine Skala von -10 mm bis +10 mm, also insgesamt 2 cm. So sieht dann das Foto mit "Super-Macro" aus (Bild 2), wenn man diese Strichplatte der Canon PowerShot TX1 voll "auf’s Auge drückt" – so sieht also 0 cm Makro aus.

Aber hier ist der ernüchternde und auch etwas verwirrende Vergleich: In Bild 3 ist dieselbe Strichplatte mit dem Sigma Apo Macro 180 mm (Bild 5 oben an einer Nikon D200) fotografiert, wobei das Objektiv auf seine kürzeste Entfernung von 46 cm fokussiert wurde. Das Ergebnis: Nicht viel Unterschied zur "Super-Macro"-Aufnahme aus 0 cm Abstand, jedenfalls nicht so viel, wie man es von 0 cm Objektabstand gegenüber knapp einem halben Meter erwarten würde.

  Bild 2: Strichplatte TX1 mit 0 cm Abstand [Foto: Wilfried Bittner]
  Bild 3: Strichplatte, 46 cm Abstand mit Sigma Apo Macro 180 mm an Nikon D200 [Foto: Wilfried Bittner]
  Bild 4: Strichplatte, 46 cm Abstand mit Zoom-Nikkor 18-200 mm an Nikon D200 [Foto: Wilfried Bittner]
Als Nächstes noch ein Vergleich (und noch mehr Verwirrung): Dieselbe Kamera (Nikon D200), die gleiche Brennweite, die gleiche Entfernung, aber dieses Mal mit dem Nikon Zoom-Nikkor 18-200 mm VR (Bild 5 unten). Seine Nahgrenze ist 43 cm, aber für diesen Test wurde es auf ebenfalls 46 cm eingestellt und auf 180 mm gezoomt. Das Ergebnis (Bild 4): ein Riesenunterschied! Hier sieht man nun übrigens die volle Strichplatte, die etwa so groß wie eine 2-Euro-Münze ist.

Kurze Zusammenfassung der bisherigen Versuchsergebnisse: Fast kein Unterschied zwischen 0 cm und knapp einem halben Meter (Bilder 2 und 3), aber ein gewaltiger Unterschied bei scheinbar gleichen Voraussetzungen (Bilder 3 und 4); die zwei Objektive an der Nikon D200 waren (wie schon erwähnt) praktisch auf identische Werte eingestellt. Daraus lassen sich zwei Erkenntnisse gewinnen. Erstens: Die Macro-Entfernung alleine sagt nicht viel aus; zweitens: Auch die Brennweite sagt nicht viel über die Makrovergrößerung aus, selbst bei bekannter Einstellentfernung.

Zum Glück gibt es ja noch den so genannten Abbildungsmaßstab; dieser wird bei allen Makro-Objektiven angegeben, etwa mit 1:2 oder 1:1. Der Haken an dieser Angabe ist jedoch die Abhängigkeit vom Filmformat bzw. von der Sensorgröße. Wenn man z. B. eine SD-Speicherkarte mit unterschiedlichen Sensorgrößen im Abbildungsmaßstab 1:1 fotografiert, dann bekommt man folgende Ergebnisse (siehe Bild 6): Links mit einer Hasselblad H2 (48 mm x 36 mm Sensor), in der Mitte mit einer Nikon D200 (DX-Sensor), und rechts mit einem 1/2.5” Sensor (nur simuliert, denn derzeit schafft das keine Kompaktkamera ohne Zusatzlinsen). Wie der Vergleich deutlich zeigt, wiederum ein beachtlicher Unterschied. Daraus resultiert unsere dritte Erkenntnis: Nicht einmal der Abbildungsmaßstab sagt dem Fotografen, wie groß der Gegenstand im Bild sein wird.

Grundsatzfrage: Warum ist das alles so verwirrend? Zur Klärung fangen wir doch einmal ganz von vorne an und gehen der Sache auf den Grund.

Abbildungsmaßstab 1:4 bedeutet, dass ein 4 cm großer Gegenstand 1 cm groß auf dem Sensor abgebildet wird (auf ein Viertel verkleinert, oder 0.25x). 1:1 bedeutet, dass ein Gegenstand in Originalgröße auf dem Sensor abgebildet wird. Bei 4:1 wird ein 1 Bild 5: Sigma und Nikkor an der Nikon D200 [Foto: Wilfried Bittner] cm großer Gegenstand 4 cm groß abgebildet (also 4-fach vergrößert, oder 4x). Aber – wie bereits gezeigt – es hängt auch noch von der Sensorgröße ab, wie weit der fotografierte Gegenstand dann das Bild ausfüllt.

Olympus macht für das 50 mm f/2,0 Macro (Blende 2,0!) folgende Angabe: "Es beinhaltet eine Vergrößerung von 1:2 (halbe Lebensgröße), was einer Bildvergrößerung äquivalent zur Lebensgröße (1:1) einer 35mm Film-Kamera entspricht." Das ist etwas unglücklich formuliert; der Abbildungsmaßstab ist nur 1:2, daran gibt es nichts zu rütteln. Wegen des kleineren Sensors (FourThirds) wird jedoch das Bild mit dem Motiv so ausgefüllt wie bei 35-mm-Vollformat mit 1:1. Das FourThirds- System hat also für Nahaufnahmen durchaus Vorteile, nicht zuletzt die bessere Schärfentiefe.

Der Begriff Makro Die ersten Makro-Objektive waren so genannte Balgenköpfe (Novoflex, Leica), die für den Nahbereich gerechnet waren, aber entweder ein Balgengerät oder Zwischenringe benötigten. Dann kamen Objektive mit langem Einstellauszug für einen Abbildungsmaßstab von 1:2, und wenn man bis auf 1:1 herangehen wollte, dann war wiederum ein Zwischenring nötig. Mittlerweile kann man mit allen modernen Makro-Objektiven ohne weiteres Zubehör einen Abbildungsmaßstab von 1:1 oder mehr erreichen. Canon hat z. B. ein Spezialobjektiv, mit dem man sogar 5:1 vergrößert abbilden kann (das Canon Macro Photo MP-E 65mm f/2.8 1-5x Manual Focus). Nikon nennt seine Makro-Objektive "Micro Nikkor". Dritthersteller wie Tamron und Sigma dehnen den Begriff etwas aus und geben auch einigen Zoomobjektiven den Ehrentitel "Macro", soweit sie wenigstens 1:4 erreichen.

Bild 6: SD-Speicherkarte in Abbildungsmaßstäben 1:1 [Foto: Wilfried Bittner]

Bei den Schnappschusskameras mit fest eingebautem Objektiv gibt es meistens einen Makro-Modus, aber dafür existieren keine echten Mindestanforderungen. Bei manchen Modellen gilt alles unter einem Meter Objektabstand zur Frontlinse schon als Makro.  Außerdem ist der Makro-Modus oft auf einen bestimmten Zoombereich beschränkt. Zum Beispiel der "Super Macro"-Modus der eingangs erwähnten Canon TX1 funktioniert nur in der maximalen Bild 7: Makro Nikkor 60 mm [Foto: Wilfried Bittner] Weitwinkelstellung. Bei den Nikon Coolpix-Modellen reicht der Makro-Modus über den gesamten Zoombereich, aber nur im mittleren Bereich ist er wirklich sinnvoll. Dieser echte Makrobereich wird mit einem grünen Makrosymbol angezeigt.

Entfernung Bei den Objektiven für Spiegelreflexkameras werden auf dem Fokussierring die Entfernungen in Metern und Feet angezeigt. Diese Entfernungen werden von der Filmebene bzw. Sensorebene (nicht von der Frontlinse aus) gemessen. Zu diesem Zweck sind auch auf den meisten Kameragehäusen entsprechende Markierungen angebracht (siehe Bild 7).

Bei den Kompaktkameras mit fest eingebauten Objektiven wird die Entfernung meistens vom vorderen Ende des Objektivs gemessen, besonders bei den Angaben für Makro (gelber Pfeil im Bild 7); diese Entfernung ist auch gleichzeitig der freie Arbeitsabstand.

Brennweite Bei einfachen Objektiven ändert sich die Brennweite nicht, wenn man sie von Unendlich auf Nah stellt; jedoch bei Makro-Objektiven, bei Objektiven mit Innenfokussierung und bei den meisten Zoomobjektiven verändert sie sich. Nach dem überraschenden Ergebnis mit dem Nikkor 18-200mm VR (im Vergleich mit dem Sigma Macro) wurde es auf der optischen Bank vermessen. Die Grafik (Bild 8) zeigt, wie stark sich seine Brennweite im Telebereich verkürzt, wenn man an die Nahgrenze geht (untere Kurve).

Bild 8: AF-S Nikkor 18-200 mm VR [Foto: Wilfried Bittner]

Obwohl der Zoomring auf 200 mm eingestellt ist, hat das Objektiv tatsächlich nur eine Brennweite von 86 mm im Nahbereich. Um den Benutzer nicht allzu sehr zu verwirren, wird in den EXIF-Daten die Brennweite trotzdem mit 200 mm angegeben. Das ist übrigens keine Besonderheit dieses Zooms von Nikon, sondern das Gleiche ist auch bei ähnlichen Objektiven anderer Hersteller feststellbar.

Dies scheint also vorerst einmal den gewaltigen Unterschied in der Makrovergrößerung im Vergleich zum 180 mm Sigma zu erklären. Die Übersicht in der folgenden Tabelle zeigt dazu noch die Messwerte von einigen anderen Objektiven.

  max.
Abbildungs-
maßstab 
Brennweite
bei max. Macro
Brennweiten-
änderung 
Entfernungs-
einstellung 
freier Arbeitsab-
stand
    mm % cm cm
AF Micro Nikkor 60mm 1:2.8D 1:1 48,6 -19 22 7,5
Tokina AT-X Pro Macro 100 F2.8D 1:1 71,6 -28 30 11,5
AF Micro Nikkor 105mm 1:2.8D  1:1 77 -27 31 14
Sigma Apo Macro 180mm 1:3.5D 1:1 81,4 -55 46 23
PC Micro Nikkor 85mm 1:2.8D 1:2 88,7 +4 39 21
Tamron SP 90mm 1:2.5 (altes Modell) 1:2 90 0 39 22,5
AF-S Nikkor 18-200mm 1:3.5-5.4 VR 1:4 86,1 -56 42 22
Canon PowerShot TX1 1:3,1 unbekannt 0 0 0

Dem aufmerksamen Leser wird (beim Studium der Übersicht in Bild 9) aufgefallen sein, dass auch das 180 mm Sigma eine Brennweitenverkürzung erleidet, wenn man es auf ganz nah einstellt, und zwar ähnlich stark wie das Nikon Zoom 18-200mm VR. Selbst der freie Arbeitsabstand ist bei Beiden fast gleich.

Was aus der Tabelle nicht ersichtlich ist, ist die Lage der optischen Hauptebenen in den zwei verschiedenen Linsensystemen. Beim Sigma liegen sie im vorderen Bereich des langen Objektivs, beim voll ausgefahrenen Nikon Zoom liegen sie mehr im hinteren Bereich. Dieser Unterschied ist der Hauptgrund für die unterschiedlichen Makrovergrößerungen der beiden Objektive.

Auf die optischen Hauptebenen wollen wir hier nicht genauer eingehen; nur soviel: Sie dienen zur vereinfachten schematischen Darstellung von mehrlinsigen Systemen.

Doch warum verändert sich die Brennweite bei den meisten Makro-Objektiven? Bei der optischen Rechnung ist die Entfernung des Objektes ein wichtiger Faktor. Wurde ein Objektiv für Unendlich gerechnet, dann nimmt die Abbildungsqualität umso stärker ab, je näher man damit fotografiert. Dieses Problem wird konstruktiv mit "Floating Elements", also verschiebbaren Linsengruppen, gelöst. Dabei gibt es verschiedene Bauarten:

  • Das klassische Vivitar 90 mm "Series 1 Macro" hatte eine feststehende Linsengruppe am hinteren Ende, und die vordere Hauptgruppe wurde über ein langes Gewinde bis auf 1:2 ausgefahren. Etliche moderne Makro-Objektive basieren noch auf dem gleichen Prinzip.
  • Das Micro Nikkor 60 mm hat zusätzlich noch eine Zwischengruppe, die sich über eine Steuerkurve zwischen der stationären hinteren und der ausfahrenden vorderen Gruppe bewegt.
  • Das oben genannte Sigma Apo Macro 180 mm HSM IF EX hat eine feste Baulänge (IF=Internal Focus) mit gleich zwei verschiebbaren internen Linsengruppen. Der bauliche Aufwand ist ähnlich groß und teuer wie bei Zoomobjektiven.

Bild 9: Längsschnitt durch ein typisches Makro-Objektiv [Foto: Wilfried Bittner] Bild 9 zeigt einen Längsschnitt durch ein typisches Makro-Objektiv, oben in der Unendlichstellung, darunter voll ausgefahren. Es hat eine bewegliche Hauptgruppe vorne zum Scharfstellen und hinten zur Korrektur eine Linsengruppe, die stehen bleibt.

Ein Tipp am Rande: Wer zusätzlich noch Zwischenring oder ein Balgengerät verwendet, um einen noch höheren Abbildungsmaßstab zu erreichen, sollte das Makro-Objektiv voll ausgefahren lassen, denn nur in dieser Stellung kommt das optische Korrekturglied voll zur Wirkung.

Worauf kommt es nun wirklich an, wenn man sich ein Makro-Objektiv anschaffen will? Drei Kriterien spielen dabei wichtige Rollen.

1. Wie groß soll das Motiv (Münze, Briefmarke, Schmetterling o. ä.) auf dem Bild sein?

Bei Spiegelreflexkameras kann man sich mit der folgenden Tabelle helfen:

    Motivausschnitt bei Abbildungsmaßstab [mm]
  Sensorgröße [mm] 1:4 1:2 1:1
Hasselblad 48 x 36 192 x 144 96 x 72  48 x 36
Canon Vollformat 35,8 x 23,9 143,2 x 95,6 71,6 x 47,8 35,8 x 23,9
Canon 1,3x 28,7 x 18,7 114,8 x 74,8  57,4 x 37,4 28,7 x 18,7
Canon 1,6x 22,2 x 14,8 88,8 x 59,2  44,4 x 29,6  22,2 x 14,8
Nikon, Sony, Pentax 1,5x 23,7 x 15,6 94,8 x 62,4  47,4 x 31,2  23,7 x 15,6
Sigma Foveon 1,8x 20,7 x 13,8 82,8 x 55,2 41,4 x 27,4 20,7 x 13,8
Olympus, Panasonic 2x 17,3 x 13 69,2 x 52  34,6 x 26 17,3 x 13

Bei Hybridkameras oder Schnappschusskameras ist man am besten damit beraten, das Makro einfach im Laden auszuprobieren.

2. Wie viel freien Arbeitsabstand benötigt man bei dem gewünschten Abbildungsmaßstab?

Die Prospekte der Hersteller prahlen mit kurzen Makroentfernungen, als ob das ein Vorteil oder Feature wäre. In der Praxis braucht man hingegen einen möglichst großen Arbeitsabstand, damit man das Motiv auch gut ausleuchten kann und um z. B. außerhalb der Fluchtdistanz von Insekten zu bleiben – mit 4 cm oder gar 0 cm Objektdistanz zur Frontlinse lässt sich kein Schmetterling fotografieren. Für flüchtige Motive empfehlen sich Makro-Objektive mit 150, 180 oder 200 mm Brennweite. Aber selbst da soll man die Modelle der verschiedenen Hersteller vergleichen. So hat z. B. das anonsten recht gute Micro Nikkor 70-180 mm einen enttäuschend kurzen Arbeitsabstand von 37 cm.

Auch die Super-Zooms einiger Hybridkameras bieten große Arbeitsabstände für Kleintiere und Insekten.

3. Wie steht es mit der Abbildungsqualität?

Die speziellen Makro-Objektive für Spiegelreflexkameras sind durchwegs gut bis ausgezeichnet, auch die von den Drittherstellern. Verzeichnung, Bildfeldwölbung und chromatische Aberration werden mit großem optischem Aufwand korrigiert.

Bei Hybrid- und Schnappschusskameras ist das Makro nicht die Hauptfunktion, sondern mehr eine Dreingabe. Für den Hausgebrauch reicht es aber meistens aus, und bei vielen Motiven, wie z. B. Blumen oder Libellen, fallen die oben genannten Abbildungsfehler überhaupt nicht auf; da ist wegen der geringen Schärfentiefe der Hintergrund in den Bildecken sowieso völlig unscharf. Für anspruchsvolle Arbeiten, wie z. B. Reproduktionen von flachen Vorlagen, sind sie nicht geeignet.

Das Gleiche gilt für die Makrofunktion der Zoomobjektive für Spiegelreflexkameras: Für die gelegentliche Nahaufnahme im Urlaub reicht es aus. Man sollte aber nicht zu viel davon erwarten, denn nicht ohne guten Grund gibt es Spezialobjektive für Nahaufnahmen.

Die endgültige Entscheidung hängt natürlich auch vom Geldbeutel ab. Wer nur gelegentlich ein paar Makroaufnahmen machen will, der kann ein teures Makro-Objektiv nicht so leicht rechtfertigen. Andererseits kann ein leistungsfähiges Objektiv, das hervorragende Ergebnisse liefert, einen geradezu in das schöne Hobby der Makrofotografie saugen.

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