Fischaugenobjektiv

Ein Fisheye-Objektiv ist ein Ultraweitwinkelobjektiv , das starke visuelle Verzerrungen erzeugt, um ein breites Panorama- oder halbkugelförmiges Bild zu erzeugen . ^{[ 1 ] [ 2 ] : 145} Fisheye-Objektive erreichen extrem weite Bildwinkel , die weit über die jedes geradlinigen Objektivs hinausgehen. Anstatt Bilder mit geraden Perspektivlinien ( geradlinige Bilder ) zu erzeugen, verwenden Fisheye-Objektive eine spezielle Abbildung („Verzerrung“; z. B. gleichförmiger Raumwinkel , siehe unten), die den Bildern ein charakteristisches konvexes, nicht geradliniges Aussehen verleiht.

Der Begriff „Fisheye“ wurde 1906 von dem amerikanischen Physiker und Erfinder Robert W. Wood geprägt . Er basiert auf der Beobachtung, dass Fische unter Wasser ein extrem weites, halbkugelförmiges Sichtfeld haben (ein Phänomen, das als Snellsches Fenster bekannt ist ). ^{[ 3 ] [ 2 ] : 145} Ihre erste praktische Anwendung fand in den 1920er Jahren in der Meteorologie statt ^{[ 4 ] [ 5 ],} wo sie zur Untersuchung der Wolkenbildung eingesetzt wurden, was ihnen den Namen „ Ganzhimmelobjektiv“ einbrachte . Der Bildwinkel eines Fisheye-Objektivs liegt üblicherweise zwischen 100 und 180 Grad ^{[ 1 ]} , obwohl auch Objektive mit bis zu 280 Grad existieren (siehe unten). Ihre Brennweite hängt vom verwendeten Filmformat ab.

Serienmäßig gefertigte Fisheye-Objektive für die Fotografie kamen erstmals in den frühen 1960er Jahren auf ^{[ 6 ]} und werden im Allgemeinen wegen ihrer einzigartigen, verzerrten Bildwirkung verwendet. Für das gängige 35-  mm-Filmformat sind typische Brennweiten von Fisheye-Objektiven:8–10 mm für kreisförmige Bilder, und12–18 mm für diagonale Bilder, die das gesamte Bildfeld ausfüllen. Für Digitalkameras mit kleineren Bildsensoren wie z. B.1/4 Zoll undBei CCD- oder CMOS- Sensoren im 1/3-Zoll- Format kann die Brennweite von „Miniatur“-Fisheye-Objektiven bis zu ... betragen.1–2 mm .

Fischaugenobjektive finden auch in anderen Bereichen Anwendung, beispielsweise bei der Projektion von Bildern, die ursprünglich mit einem Fischaugenobjektiv aufgenommen oder computergeneriert wurden, auf halbkugelförmige Projektionsflächen. Sie werden außerdem in der wissenschaftlichen Fotografie eingesetzt , etwa zur Aufnahme von Polarlichtern und Meteoren , zur Untersuchung der Geometrie von Pflanzenbeständen und zur Berechnung der bodennahen Sonneneinstrahlung . Im Alltag begegnet man ihnen wohl am häufigsten als Türspione , die ein weites Sichtfeld ermöglichen.

Panoramen mit Fischaugenverzerrung gab es schon vor der Fotografie und dem Fischaugenobjektiv. 1779 veröffentlichte Horace Bénédict de Saussure seine nach unten gerichtete Fischaugenaufnahme der Alpen: „Alle Objekte sind perspektivisch vom Zentrum aus gezeichnet.“ ^{[ 7 ]}

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  „Vue circulaire des montagnes qu'on découvre du sommet du Glacier de Buet“, Horace-Benedict de Saussure ^{[ 8 ]}
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  Woods Eimer (oben) und verbesserte Kamera (unten) (1906)
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  Erstes bekanntes Fischaugenbild, aufgenommen 1905 mit Hilfe von Woods Eimerapparatur (1906).
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  Bonds halbkugelförmige Linse (1922)

1906 veröffentlichte Wood eine Abhandlung, in der er ein Experiment beschrieb, bei dem er eine Kamera in einem mit Wasser gefüllten Eimer baute. Er begann mit einer Fotoplatte am Boden, einem Objektiv mit kurzer Brennweite und einer Lochblende etwa in der Mitte des Eimers und einer Glasscheibe am Rand, um Wellenbewegungen zu verhindern. Mit diesem Experiment wollte Wood herausfinden, „wie die Außenwelt für Fische aussieht“, daher der Titel der Abhandlung: „Fischaugenperspektiven und Sehen unter Wasser“. ^{[ 3 ]} Später baute Wood eine verbesserte, „horizontale“ Version der Kamera, bei der er auf das Objektiv verzichtete und stattdessen ein Loch in die Seite eines mit Wasser gefüllten Behälters stach, in den sich auch eine Fotoplatte befand. In der Abhandlung beschrieb er eine dritte „Fischaugen“-Kamera aus Messingblech. Deren Hauptvorteile waren die bessere Transportierbarkeit und die absolute Dichtigkeit. ^{[ 3 ]} In seiner Schlussfolgerung meinte Wood, dass „das Gerät den gesamten Himmel fotografieren wird, sodass nach diesem Prinzip ein Sonnenscheinrekorder gebaut werden könnte, der keine Anpassung an Breitengrad oder Monat erfordern würde“, bemerkte aber auch ironisch: „Die für die Illustration dieses Artikels verwendeten Ansichten erinnern ein wenig an die ‚Freak‘-Bilder aus Zeitschriften.“ ^{[ 3 ]}

W. N. Bond beschrieb 1922 eine Verbesserung von Woods Apparatur, bei der der Wassertank durch eine einfache halbkugelförmige Glaslinse ersetzt wurde, wodurch die Kamera deutlich portabler wurde. Die Brennweite hing vom Brechungsindex und Radius der halbkugelförmigen Linse ab, und die maximale Öffnung betrug ungefährf /50Es war nicht chromatisch korrigiert und projizierte ein gekrümmtes Bildfeld auf eine ebene Platte. Bond bemerkte, dass die neue Linse zur Aufzeichnung von Wolkenbedeckung oder Blitzeinschlägen an einem bestimmten Ort verwendet werden könne. ^{[ 9 ]} Bonds halbkugelförmige Linse reduzierte zudem den Bedarf an einer Lochblende zur Gewährleistung einer scharfen Fokussierung, wodurch sich auch die Belichtungszeiten verkürzten. ^{[ 10 ]}

1924 beschrieb Robin Hill erstmals ein Objektiv mit 180°-Bildwinkel, das im September 1923 für eine Wolkenkartierung eingesetzt worden war ^{[ 4 ].} Das von Hill und R. & J. Beck, Ltd. entwickelte Objektiv wurde im Dezember 1923 patentiert ^{[ 11 ]} . Das Hill Sky Lens gilt heute als erstes Fischaugenobjektiv ^{[ 2 : 146} ]. Hill beschrieb außerdem drei verschiedene Abbildungsfunktionen eines Objektivs, das eine ganze Hemisphäre erfassen sollte (stereografisch, äquidistant und orthografisch) ^{[ 4 ] [ 12 ]} . Verzerrungen sind bei einem Objektiv mit einem Bildwinkel von über 125° unvermeidbar, doch Hill und Beck gaben in ihrem Patent an, dass die stereografische oder die äquidistante Projektion die bevorzugten Abbildungsfunktionen seien. ^{[ 11 ]} Die dreielementige, dreigruppige Linsenkonstruktion verwendet als erstes Element eine stark divergente Meniskuslinse, um Licht über ein weites Sichtfeld einzufangen, gefolgt von einem Sammellinsensystem, um das Bild auf eine ebene Fotoplatte zu projizieren. ^{[ 11 ]}

Die Hill Sky Lens wurde an einer Ganzhimmelkamera angebracht , die typischerweise paarweise im Abstand von 500 Metern (1.600 Fuß) für Stereoaufnahmen verwendet wurde und mit einem Rotfilter zur Kontrastverbesserung ausgestattet war; in ihrer ursprünglichen Form hatte die Linse eine Brennweite von 0,84 Zoll (21 mm) und erzeugte ein Bild mit einem Durchmesser von 2,5 Zoll (64 mm) bei ...f /8[ ^{13 ]} Conrad Beck beschrieb das Kamerasystem in einem 1925 veröffentlichten Artikel. ^{[ 14 ] Mindestens} eines wurde rekonstruiert. ^{[ 15 ]}

1932 meldete die deutsche Firma Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft AG (AEG) ein Patent für das Weitwinkelobjektiv an, eine Weiterentwicklung des Hill Sky Lens mit fünf Elementen in vier Gruppen . ^{[ 2 ] : 148 [ 16 ]} Im Vergleich zum Hill Sky Lens von 1923 besaß das Weitwinkelobjektiv von 1932 zwei divergierende Meniskuselemente vor der Blende und verwendete eine verkittete achromatische Gruppe im konvergierenden Teil. ^{[ 16 ]} Miyamoto schreibt Hans Schulz die Entwicklung des Weitwinkelobjektivs zu . ^{[ 12 ]} Die patentierte Grundkonstruktion wurde für die Wolkenfotografie als 17-mm-Objektiv hergestellt.f /6,3[ ^{17 ]} und Umbo nutzten das AEG-Objektiv für künstlerische Zwecke; die Fotografien wurden in einer Ausgabe von Volk und Welt ^aus dem Jahr 1937 veröffentlicht . ^{[ 18 ]}

Das AEG- Weitwinkelobjektiv bildete die Grundlage für das spätere Nippon Kogaku (Nikon) Fisheye-Nikkor 16 mm.f /8Das Objektiv von 1938 wurde für militärische und wissenschaftliche Zwecke (Wolkenbeobachtung) eingesetzt. ^{[ 17 ] [ 19 ]} Nikon, das einen Vertrag zur Lieferung von Optiken an die Kaiserlich Japanische Marine hatte, erhielt möglicherweise im Rahmen des Stahlpakts Zugang zum AEG-Design . ^{[ 19 ]}

Ebenfalls 1938 patentierte Robert Richter von der Carl Zeiss AG das Pleon- Objektiv mit sechs Elementen und fünf Linsengruppen ^{[ 20 ]} , das im Zweiten Weltkrieg zur Luftaufklärung eingesetzt wurde. Die konvergierende hintere Linsengruppe des Pleon-Objektivs war symmetrisch und basierte auf dem von Richter 1933 für Zeiss entwickelten Topogon- Objektiv mit vier Elementen. Tests an einem nach dem Krieg erbeuteten Objektiv zeigten, dass das Pleon-Objektiv eine äquidistante Projektion mit einem Sichtfeld von etwa 130° ermöglichte. Die Negative wurden mithilfe eines speziellen Vergrößerungsgeräts mit Entzerrungsfunktion entwickelt, um Verzeichnungen zu eliminieren. ^{[ 2 ] : 149 [ 21 ]} Das Pleon-Objektiv hatte eine Brennweite von etwa 72,5 mm und eine maximale Blendenöffnung von …f /8und verwendete ein plankonkaves Frontelement mit einem Durchmesser von 300 mm (12 Zoll); das Bild auf dem Negativ hatte einen Durchmesser von ungefähr 85 mm (3,3 Zoll). ^{[ 21 ]}

Etwa zur gleichen Zeit, als Schulz bei AEG das Weitwinkelobjektiv entwickelte , arbeitete Willy Merté bei Zeiss am Sphaerogon , das ebenfalls ein 180°-Bildwinkelfeld abdecken sollte. ^{[ 22 ] [ 23 ]} Im Gegensatz zum Weitwinkelobjektiv war Mertés Sphaerogon nicht auf Mittelformatkameras beschränkt; Prototypen wurden auch für die Contax I, eine Miniaturkamera, gebaut. Die ersten Prototypen des Sphaerogon hatten eine maximale Blendenöffnung vonf /8Spätere Beispiele wurden jedoch um eine halbe Blendenstufe schneller berechnet.f /6.8[ ^{24 ]} Mehrere Prototypen von Sphaerogon -Linsen wurden im Rahmen der Zeiss-Linsensammlung sichergestellt, die 1945 vom Army Signal Corps als Kriegsreparationen beschlagnahmt wurde ^; [ 25 ^{] die Sammlung} , die die Firma Zeiss als Dokumentation ihrer Konstruktionen aufbewahrt hatte, wurde später von Merté, dem ehemaligen Leiter der optischen Berechnung bei CZJ, der unter dem Offizier des Signal Corps, Edward Kaprelian, arbeitete, dokumentiert. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

Nach dem Krieg wurde das Fisheye-Nikkor- Objektiv an eine Mittelformatkamera montiert und in leicht modifizierter Form (die Brennweite wurde geringfügig auf 16,3 mm erhöht) im März 1957 als „Sky-image Recording Camera“ für die japanische Regierung produziert. ^{[ 28 ]} Im September 1960 folgte die Markteinführung als Nikon Fisheye Camera (auch bekannt als „Nikon Sky Camera“ oder „Nikon Cloud Camera“) zu einem Verkaufspreis von 200.000 Yen (entspricht 1.230.000 Yen im Jahr 2024). ^{[ 29 ]} Das überarbeitete Objektiv erzeugte ein kreisrundes Bild mit 50 mm Durchmesser und deckte ein vollständiges halbkugelförmiges Sichtfeld von 180° ab. ^{[ 30 ]} Von der Nikon Fisheye Camera wurden nur 30 Exemplare hergestellt, von denen 18 an Kunden, hauptsächlich in den Vereinigten Staaten, verkauft wurden; Nikon vernichtete vermutlich den restlichen Bestand, um Steuerstrafen zu vermeiden. ^{[ 31 ]} Fotografien, die mit der Fisheye-Kamera aufgenommen und 1957 in Life veröffentlicht wurden , machten die Öffentlichkeit erstmals mit der Verzerrung durch die Fisheye-Kamera vertraut; ^{[ 32 ]} darunter eine Fotografie des Fraktionssaals des US-Senats , aufgenommen von Ed Clark und veröffentlicht in einer Ausgabe vom April 1957, ^{[ 33 ]} und eine Fotografie des Stabhochspringers Bob Gutowski , aufgenommen von Ralph Crane und veröffentlicht im Juli 1957. ^{[ 34 ]}

Die Produktion der Nikon Fisheye-Kamera wurde im September 1961 eingestellt ^{[ 28 ]} , und Nikon brachte 1962 das erste in Serie gefertigte Fisheye-Objektiv für 35-mm-Kameras auf den Markt ^{[ 12 ]} , das Fisheye-Nikkor 8 mm.f /8, ^{[ 35 ]} was erforderte, dass der Spiegelreflexspiegel der Nikon F- und Nikkormat -Kameras vor der Montage des Objektivs arretiert wurde. Vor den frühen 1960er Jahren wurden Fisheye-Objektive hauptsächlich von professionellen und wissenschaftlichen Fotografen verwendet, doch die Einführung des Fisheye-Objektivs für das 35-mm-Format steigerte seine Verbreitung. ^{[ 36 ]} Das Fisheye-Nikkor 8 mmf /8Es hat ein Sichtfeld von 180° und besteht aus 9 Linsen in 5 Gruppen; es verfügt über einen festen Fokus und integrierte Filter für Schwarzweißfotografie. Recherchen zufolge wurden weniger als 1400 Exemplare hergestellt. ^{[ 37 ]} Mit zunehmender Verfügbarkeit von Fisheye-Objektiven gewann die charakteristische Verzerrung an Popularität, insbesondere für Albumcover . So nutzte beispielsweise der britische Modefotograf Tim Walker ein Fisheye-Objektiv für das Cover von Harry Styles ' Pop/Rock-Album „ Fine Line “ aus dem Jahr 2019. ^{[ 38 ]} Auch andere Genres wie Punkrock, Hip-Hop und Skateboard-Videos haben den Fisheye-Look für sich entdeckt. ^{[ 32 ]} Insbesondere für den Musikvideo-Regisseur Hype Williams wurde das Fisheye-Objektiv Mitte bis Ende der 1990er-Jahre zu einem Markenzeichen, als er Videos für Künstler wie Busta Rhymes , Missy Elliott und Puff Daddy drehte .

In den 1960er und 70er Jahren brachte Nikon anschließend noch einige weitere wegweisende kreisförmige Fisheye-Objektive mit Nikon-F-Anschluss heraus:

• 10 mmf /5,6OP (1968), das erste Fisheye-Objektiv mit orthografischer Projektion, das auch das erste Objektiv mit einem asphärischen Element war ^{[ 40 ].}
• 6 mmf /5,6(1969), das erste Fisheye-Objektiv mit einem 220°-Bildwinkel; ^{[ 6 ]} das zugehörige Patent enthält eine Konstruktion für ein Objektiv mit einem 270°-Bildwinkel. ^{[ 39 ]} Ein 6,2 mmf /5,6Das SAP-Fisheye wurde später in begrenzter Stückzahl mit asphärischer Oberfläche und einem Sichtfeld von 230° hergestellt. ^{[ 41 ]}
• 8 mmf /2,8(1970), das erste kreisförmige Fischaugenobjektiv mit variabler Fokussierung, automatischer Blende und Spiegelreflexsuche (Spiegelvorspannung nicht mehr erforderlich). ^{[ 6 ]}

Zeitgleich entwickelten andere japanische Hersteller sogenannte „Vollformat“- oder Diagonal-Fisheye-Objektive, die ein Bildfeld von etwa 180° diagonal über das Filmformat erfassten. Das erste derartige Diagonal-Fisheye-Objektiv war das Fish-eye Takumar 18 mm.f /11, 1962 von Pentax (Asahi Optical) veröffentlicht, ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]} gefolgt vom etwas lichtstärkeren UW Rokkor-PG 18 mmf /9,5Minolta brachte 1966 ein Objektiv mit Spiegelreflexkamera und fester Brennweite auf den Markt. ^{[ 44 ]} Beide waren spiegelverkehrt und hatten eine feste Brennweite. Pentax und Minolta folgten 1967 mit lichtstärkeren Objektiven mit variabler Brennweite ( Super Fisheye-Takumar 17 mm).f /4) ^{[ 45 ]} und 1969 ( Rokkor-OK 16 mmf /2,8[ ^{46 ] [ 47 ]} bzw. Das 16-mm-Rokkor wurde später von Leica als Fisheye-Elmarit-R (1974) für seine Spiegelreflexkameras übernommen und 1986 für das Alpha-System auf Autofokus umgerüstet . Stand 2018 ^wird das gleiche optische Grunddesign noch immer als Sony SAL16F28 verkauft.

Im Gegensatz zu geradlinigen Objektiven lassen sich Fisheye-Objektive nicht allein durch Brennweite und Blendenöffnung vollständig charakterisieren. Bildwinkel, Bilddurchmesser, Projektionstyp und Sensorabdeckung variieren unabhängig davon.

Arten der Formatverwendung

Kreisförmig		Beschnittener Kreis	Vollformat
3:2	52% Sensor	78 % Sichtfeld, 92 % Sensor	59% Sichtfeld
4:3	59% Sensor	86 % Sichtfeld, 90 % Sensor	61% Sichtfeld
Kreisförmiges Fisheye für 35 mm			Vollformat-Fisheye mit einfacher Gegenlichtblende.
Das VLT- Bild der ESO wurde mit einem kreisförmigen Fischaugenobjektiv aufgenommen.		35-mm-Zirkular-Fisheye mit DX-Format -Kamera	Diagonales Fischaugenobjektiv für den Einsatz in einem geschlossenen Raum ( Nikkor 10,5 mm).

Bei einem kreisförmigen Fisheye-Objektiv liegt der Bildkreis innerhalb des Film- oder Sensorbereichs; bei einem diagonalen („Vollformat-“) Fisheye-Objektiv liegt der Bildkreis um den Film- oder Sensorbereich herum . Dies bedeutet, dass die Verwendung eines Fisheye-Objektivs für ein anderes Format als das, für das es vorgesehen ist, einfach ist (im Gegensatz zu einem Objektiv mit geradliniger Abbildung) und seine Eigenschaften verändern kann.

Des Weiteren bilden verschiedene Fisheye-Objektive Bilder unterschiedlich ab („verzerren“), und die Art der Verzerrung wird als ihre Abbildungsfunktion bezeichnet . Ein gängiger Typ für den Verbrauchergebrauch ist die raumwinkelgleiche Abbildung .

Obwohl digitale Fisheye-Effekte sowohl in der Kamera als auch als Computersoftware verfügbar sind, kann keiner von beiden den Blickwinkel der Originalbilder auf den sehr großen Blickwinkel eines echten Fisheye-Objektivs erweitern.

Die Brennweite wird durch den Bildwinkel, die verwendete Abbildungsfunktion und die erforderlichen Abmessungen des endgültigen Bildes bestimmt. Brennweiten für gängige Amateurkameragrößen werden wie folgt berechnet:

Berechnete Brennweiten für Fisheye-Objektive, ^{[ a ]} ​​(Millimeter)

Inverse Abbildungsfunktion [ 48 ]		Stereografische	Gleichmäßig	Gleichflächiger Winkel	Orthografische
		${\displaystyle f={r \over 2}\cot {\theta \over 2}}$	${\displaystyle f={r \over \theta }}$	${\displaystyle f={r \over 2}\csc {\theta \over 2}}$	${\displaystyle f=r\csc {\theta }}$
Kreisförmig [ b ]	APS-C ( r = 8,4 mm )	4.2	5.3	5.9	8.4
	135 ( r = 12 mm )	6.0	7.6	8,5	12.0
	6 × 6 ( r = 28 mm)	14.0	17.8	19.8	28.0
Diagonale [ c ]	APS-C ( r = 15,1 mm )	7,5	9.6	10.6	15.1
	135 ( r = 21,7 mm )	10.8	13.8	15.3	21,7
	6 × 6 ( r = 39,6 mm )	19.8	25.2	28.0	39,6

Die ersten entwickelten Fisheye-Objektive waren „zirkular“ – sie erfassten eine 180°-Halbkugel und projizierten sie als Kreis innerhalb des Filmformats. Konstruktionsbedingt decken zirkuläre Fisheye-Objektive daher einen kleineren Bildkreis ab als geradlinige Objektive, die für dieselbe Sensorgröße ausgelegt sind. Die Ecken eines zirkularen Fisheye-Bildes sind vollständig schwarz. Diese Schwärze unterscheidet sich von der allmählichen Vignettierung geradliniger Objektive und setzt abrupt ein.

Für wissenschaftliche Anwendungen waren einige kreisförmige Fischaugenfernrohre in orthografischen Projektionsmodellen erhältlich . Diese haben einen vertikalen, horizontalen und diagonalen Blickwinkel von 180° .

Für APS-C- und Micro-Four-Thirds-Kameras sind mehrere Objektive auf den Markt gekommen, die an Crop-Kameras ein 180°-Bildfeld ermöglichen. Das erste dieser Objektive war das Sigma 4,5  mm. ^{[ 49 ]} Sunex bietet ebenfalls ein 5,6  -mm-Fisheye-Objektiv an, das an Nikon- und Canon-DSLR-Kameras mit 1,5-fachem Zoom ein kreisförmiges 185°-Bildfeld erfasst.

Nikon produzierte ein 6-mm-Kreis-Fisheye-Objektiv für 35-mm-Film, das ursprünglich für eine Antarktisexpedition entwickelt wurde . Es bot ein 220°-Sichtfeld und war darauf ausgelegt, bei senkrechter Ausrichtung den gesamten Himmel und die umliegende Landschaft einzufangen. Dieses Objektiv wird nicht mehr hergestellt ^{[ 50 ]} und wird heutzutage zur Erstellung interaktiver Virtual-Reality-Bilder wie QuickTime VR und IPIX verwendet . Aufgrund seines extrem weiten Sichtfelds ist es sehr groß: Es wiegt 5,2 Kilogramm, hat einen Durchmesser von 236 Millimetern, eine Länge von 171 Millimetern und einen Bildwinkel von 220 Grad. Es überragt eine herkömmliche 35-mm-Spiegelreflexkamera um ein Vielfaches ^{[ 51 ]} und verfügt über ein eigenes Stativgewinde – ein Merkmal, das normalerweise bei großen Teleobjektiven zu finden ist , um die Belastung des Bajonettanschlusses zu reduzieren . Das Objektiv ist extrem selten. ^{[ 52 ]}

In jüngerer Zeit bietet der japanische Hersteller Entaniya mehrere Fisheye-Objektive mit Bildwinkeln von bis zu 250° an 35-mm-Vollformatkameras und bis zu 280° an kleineren Sensoren an (siehe Liste unten), die für Virtual-Reality- Anwendungen konzipiert sind. 2018 stellte Venus Optics ein 210°-Fisheye-Objektiv für das Micro-Four-Thirds -System vor. ^{[ 53 ]}

Die von Nikon hergestellten 8-mm- und 7,5-mm-Kreis-Fisheye-Objektive haben sich aufgrund ihrer äquidistanten (äquiangulären) Projektion, bei der die Entfernung entlang des Radius des kreisförmigen Bildes proportional zum Zenitwinkel ist, für wissenschaftliche Zwecke als nützlich erwiesen .

Mit zunehmender Beliebtheit von Fisheye-Objektiven in der allgemeinen Fotografie begannen Kamerahersteller, Fisheye-Objektive mit einem vergrößerten Bildkreis zu produzieren, der das gesamte rechteckige Filmformat abdeckte. Diese werden als diagonale, manchmal auch als „rechteckige“ oder „Vollformat“-Fisheye-Objektive bezeichnet. (Dies geschah lange vor der Digitalfotografie; die Verwendung des Begriffs „Vollformat“ im Zusammenhang mit Fisheye-Objektiven hat also nichts mit der Bezeichnung für einen digitalen Sensor mit den Maßen 36 × 24 mm zu tun.) ^{[ 54 ]}

Der Bildwinkel von diagonalen Fisheye-Objektiven beträgt lediglich 180° von Ecke zu Ecke : Ihr diagonaler Bildwinkel (AOV) beträgt 180° , während die horizontalen und vertikalen Bildwinkel kleiner sind. Bei einem 15-mm-Vollformat-Fisheye-Objektiv mit gleichförmigem Bildwinkel beträgt der horizontale Bildwinkel 147° und der vertikale Bildwinkel 94°. ^{[ 55 ]}

Eines der ersten diagonalen Fisheye-Objektive, das in Serie produziert wurde, war das Nikon Fisheye-Nikkor F 16 mm.f /3,5, hergestellt in den frühen 1970er Jahren.

Um denselben Effekt bei Digitalkameras mit kleineren Sensoren zu erzielen, sind kürzere Brennweiten erforderlich. Nikon stellt ein 10,5-mm-Fisheye-Objektiv für seine APS-C-DX-Spiegelreflexkameras her. ^{[ 56 ]} Mehrere andere Hersteller bieten „Vollformat“-Fisheye-Objektive (diagonal) für APS-C- und Micro-Four-Thirds-Kameras an (siehe nächster Absatz).

Eine Zwischenform zwischen diagonalem und kreisförmigem Fisheye besteht aus einem kreisförmigen Bild, das für die Breite des Filmformats optimiert ist, nicht für die Höhe . Daher wird das kreisförmige Bild bei allen nicht-quadratischen Filmformaten oben und unten beschnitten, weist aber weiterhin schwarze Ränder links und rechts auf. Dieses Format wird als „Porträt“-Fisheye bezeichnet; ^{[ 57 ]} historisch gesehen war es eher selten – nur das 12-mm-Format kam zum Einsatz.f /8Das Accura-Objektiv (siehe Liste unten) folgt direkt dem Porträtprinzip. Heutzutage lässt sich ein Porträt-Fisheye-Effekt jedoch leicht erzielen, indem man ein Fisheye-Objektiv verwendet, das für die vollständige Abdeckung eines kleineren Sensorformats ausgelegt ist, wie beispielsweise ein APS-C-Fisheye-Objektiv mit Diagonale an einer 35-mm-Vollformatkamera oder ein m43-Fisheye-Objektiv mit Diagonale an einer APS-C-Kamera.

Miniatur-Digitalkameras , insbesondere solche, die als Überwachungskameras eingesetzt werden , verfügen häufig über Fisheye-Objektive, um einen möglichst großen Bildausschnitt zu erzielen. Diese Miniatur-Fisheye-Objektive sind für kleine CCD/CMOS-Bildsensoren konzipiert, die in Consumer- und Überwachungskameras weit verbreitet sind. [ 58 ] [ 59 ] Gängige Bildsensorformate sind 1/4", 1/3" und 1/2 " . Je ^{nach aktiver Fläche des Bildsensors kann} dasselbe Objektiv auf einem größeren Bildsensor ( z . B. 1/2") ein kreisförmiges Bild und auf einem kleineren (z. B. 1/4 " ) ein Vollformatbild erzeugen .

Eine vollständige Liste aller aktuellen und aller früheren Fisheye-Objektive finden Sie unter den externen Links weiter unten.

Der in Canon-Kameras verwendete APS-C-Bildsensor ist22,3 mm × 14,9 mm oderDie Diagonale beträgt 26,82 mm und ist damit etwas kleiner als die Sensorgröße anderer bekannter Kamerahersteller mit APS-C-Sensoren wie Fuji, Minolta, Nikon, Pentax und Sony. Weitere gängige APS-C-Sensoren sind:23,6–23,7 mm in der langen Dimension und15,6 mm auf der kürzeren Seite, für eine Diagonale von28,2–28,4 mm .

• Sigma4,5 mmf /2,8
• Lensbaby5,8 mmf /3,5

• Nikon10,5 mmf /2,8für Nikon F DSLRs
• Samyang8 mmf /3,5für diverse APS-DSLRs. Besonders hervorzuheben ist seine stereografische Projektion .
• Samyang8 mmf /2,8für verschiedene spiegellose Kamerahalterungen. Besonders hervorzuheben ist seine stereografische Projektion .
• Sigma10 mmf /2,8für verschiedene APS-DSLRs.

• Pentax10–17 mmf /3,5–4,5/ Tokina10–17 mmf /3,5–4,5(gemeinsam entwickelt) für verschiedene APS-DSLRs.

• Accura 12 mmf /8(180°-Porträt-Fisheye-Objektiv, d. h. optimiert für die Höhe statt für die Breite des Bildausschnitts, wodurch ein kreisförmiges Bild mit größerem Durchmesser entsteht, d. h. oben und unten beschnitten. 1968. Vertrieben unter den Markennamen Beroflex, Berolina, Panomar, Sigma, Spiratone, Universa, Upsilon, Vemar usw. Sehr schlechte Qualität.) ^{[ 60 ]}
• C-4 Optics Hyperfisheye 4,9 mmf /3,5(270°, 2020, nur für spiegellose Kameras , 13 kg) ^{[ 61 ]}
• Canon FD 7,5 mmf /5,6(180°, 1971, drei Versionen: ursprüngliche Version mit silbernem Bajonettring, SSC-Version von 1973 mit silbernem Bajonettring, NewFD-Version von 1979 mit der gleichen SSC-Beschichtung, schwarzem Bajonettring; alle haben eingebaute, am Rad wählbare Farbfilter) ^{[ 62 ]}
• Entaniya HAL 200 6 mmf /4(200°, 19,9 mm Bilddurchmesser, nur für spiegellose Kameras ) ^{[ 63 ]}
• Entaniya HAL 250 6 mmf /5,6(250°, 23,7 mm Bilddurchmesser, nur für spiegellose Kameras , feste Blende, 2 kg (das Unternehmen stellt auch ein 280°-Modell her, allerdings mit nur 5 mm Bilddurchmesser)) ^{[ 64 ]}
• Nikon F 6 mmf /2,8(220°, 1972) ^{[ 65 ]}
• Nikon F 6 mmf /5,6(220°, 1970) ^{[ 65 ]}
• Nikon F 6,2 mmf /5,6(230° und damals das weiteste Fisheye-Objektiv. Das Gehäuse ähnelt dem bereits erwähnten 6-mm-Objektiv.)f /5,6, jedoch mit anderer Gravur: 6,2 mm 230°. Angeblich das seltenste Nikon-Objektiv überhaupt, nur 3 Stück wurden hergestellt) ^{[ 66 ]}
• Nikon F 7,5 mmf /5,6(220°, 1966) ^{[ 65 ]}
• Nikon F 8 mmf /2,8(180°, 1970) ^{[ 65 ]}
• Nikon F 8 mmf /8(180°, 1962) ^{[ 65 ]}
• Olympus OM Auto-Fisheye 8 mmf /2,4(180°, selten)
• Peleng 8 mmf /3,5(180°)
• Sigma 8 mmf /4.0EX DG (180°)
• Sigma 8 mmf /3,5EX DG (180°, Nachfolger des Sigma 8 mm)f /4.0)
• Die Weapons Research Establishment (heute aufgelöst) in Salisbury, Südaustralien, stellte ein 186°-Fisheye-Objektiv mit einem Bilddurchmesser von etwa 25 mm her. Die optische Konstruktion, die nun von R. Dixon stammte, war dem ursprünglichen Beck-Hill-Design sehr ähnlich.

• Canon EF 15 mmf /2,8(optisch einfacherer Nachfolger des unten genannten FD-Modells; inzwischen eingestellt) ^{[ 62 ]}
• Canon Fisheye FD 15 mmf /2,8(Vorgänger des oben genannten Modells, nicht kompatibel mit EF-Anschluss. Zwei Versionen: Original mit silbernem Bajonettring, 1973; NewFD mit schwarzem Bajonettring, 1980. Beide verfügen über eingebaute Farbfilter und SSC-Vergütung) ^{[ 62 ]}
• Fuji Photo Film Co. EBC Fujinon Fish Eye 16 mmf /2,8(M42- und X-Fujinon-Montagen, nicht mehr erhältlich)
• Minolta AF 16 mmf /2,8seitdem als Sony A weitergeführt
• Nikon Fisheye-Nikkor 16 mmf /2,8AI-s und AF D (seit 1979)
• Nikon Fisheye-Nikkor 16 mmf /3,5(1973, Vorgänger des oben Genannten)
• Pentax SMC 17 mmf /4Fischauge
• Pentax 18 mm f/11 Pancake Fisheye (160°) ^{[ 67 ]}
• Samyang 12 mmf /2,8ED AS NCS Diagonal Fisheye (bekannt für seine stereografische Projektion; erhältlich mit verschiedenen Anschlüssen für Spiegelreflex- und spiegellose Kameras)
• Sigma 15 mmf /2,8EX DG Diagonal Fisheye
• TTArtisan 11mmf /2,8Fisheye (bekannt als erstes Fisheye-Objektiv, das unter anderem für Leica-M-Messsucherkameras und Fuji GFX angeboten wurde (allerdings deckt das Objektiv nicht das gesamte GFX-Bildfeld ab!). Ein Experte stellte fest, dass die tatsächliche Brennweite 15 mm beträgt und der Bildwinkel nur 176° ist. ^{[ 68 ]} )
• Zenitar 16 mmf /2,8Fischaugenobjektiv

• Canon EF 8–15  mmf /4Das L Fisheye USM  bietet einen 180°-Blickwinkel über alle Brennweiten, wobei sich das Fisheye-Objektiv an einer 35-mm-Vollformatkamera von kreisförmig zu diagonal wandelt, d. h. der vertikale Bildwinkel ändert sich. An Kameras mit APS-C/H-Sensor liefert es lediglich ein beschnittenes kreisförmiges Vollformatbild. Eine Zoom-Sperre verhindert, dass der Brennweitenbereich an Kameras mit APS-C-Sensor nicht vollständig abgedeckt wird.
• Nikon AF-S Fisheye Nikkor 8–15  mmf /3,5–4,5E ED – Dieses Objektiv wurde für Vollformat- und FX-Kameras entwickelt und verhält sich identisch zum Canon-Objektiv.
• Tokina AT-X AF DX = Pentax DA ED IF 10–17 mmf /3,4–4,5 – ein Fisheye-Zoomobjektiv, das für Kameras mit APS-C-Sensor entwickelt wurde und auch als NH-Version ohne integrierte Gegenlichtblende erhältlich ist: Dann ist es auch an Vollformatkameras verwendbar.
• Pentax F 17–28  mmf /3,5–4,5Fisheye  – Dieses Objektiv wurde für 35-mm-Vollformatkameras entwickelt und sollte  im Autofokus-Zeitalter das 16-mm-f/2.8-Objektiv ersetzen. Es basiert auf einem 17-  mm-Vollformat-Fisheye (Diagonale). Bei 28  mm Brennweite ist der Fisheye-Effekt nahezu verschwunden, sodass ein stark verzerrtes Weitwinkelbild entsteht. Es war als „Spezialeffekt“-Objektiv gedacht und soll sich nicht besonders gut verkauft haben. ^{[ 69 ]}

• Canon 5,2 mm f/2,8 RF L ^{[ 70 ]} (ein 190°-Stereografie-Fisheye mit zwei Fisheye-Linsensystemen: für 3D-Virtual-Reality-Aufnahmen auf einem einzelnen 35-mm-Vollformat-Bildsensor und weniger relevant für die Fotografie: Die Unterbringung von zwei Bildkreisen auf einem 36 mm breiten Rahmen bedeutet, dass jeder nur einen Durchmesser von 18 mm haben kann, wodurch ein beträchtlicher Teil der Auflösung verloren geht)
• Pentax K „Vogelauge“ 8,4 mmf /2,8(Prototyp, 1982, Darstellung nicht ganz identisch mit einem Fischaugenobjektiv) ^{[ 71 ]}

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  Eine Aufnahme des Louvre -Museumseingangs, aufgenommen mit der 7,5-mm-Kamera.f /5,6Nikkor-Zirkular-Fisheye-Objektiv
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  Mit einem Fisheye-Objektiv wurde der gesamte Kapitelsaal der Kathedrale von Wells aufgenommen.
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  Canon 8–15  mm Zoom bei 8  mm Brennweite der BMW M3
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  Aufnahme mit einem 16  -mm-Vollformat-Fisheye-Objektiv vor und nach der Umrechnung in die geradlinige Perspektive. ^{[ n 1 ]}
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  Vergleich eines 11-mm-Objektivs mit geradliniger Abbildung und eines 16-mm-Fisheye-Objektivs an einer Vollformat-DSLR
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  Vergleich der herkömmlichen (geradlinigen) Abbildungsfunktion mit vier verschiedenen Fisheye-Abbildungsfunktionen bei konstanter Brennweite.

• Viele Planetarien verwenden heutzutage Fischaugen-Projektionsobjektive, um den Nachthimmel oder andere digitale Inhalte auf das Innere einer Kuppel zu projizieren.
• In POV-Pornos werden Fischaugenobjektive verwendet, um Dinge direkt vor der Kamera größer erscheinen zu lassen.
• Flugsimulatoren und visuelle Kampfsimulatoren verwenden Fischaugen-Projektionslinsen, um eine immersive Umgebung für das Training von Piloten, Fluglotsen oder Militärpersonal zu schaffen.
• Das IMAX Dome -Filmformat (früher OMNIMAX) verwendet ebenfalls ein kreisförmiges Fischaugenobjektiv zum Fotografieren und anschließende Projektion auf eine halbkugelförmige Leinwand.
• Wissenschaftler und Ressourcenmanager (z. B. Biologen, Förster und Meteorologen) nutzen Fischaugenobjektive für die hemisphärische Fotografie , um Pflanzenbestandsindizes und die bodennahe Sonneneinstrahlung zu berechnen. Anwendungsgebiete sind die Bewertung des Waldzustands, die Charakterisierung von Winterquartieren der Monarchfalter und die Bewirtschaftung von Weinbergen .
• Astronomen verwenden Fischaugenobjektive, um Daten zur Wolkenbedeckung und Lichtverschmutzung zu erfassen.
• Fotografen und Videografen verwenden Fisheye-Objektive, um die Kamera für Actionaufnahmen so nah wie möglich heranzubringen und gleichzeitig den Kontext einzufangen, zum Beispiel beim Skateboarden , um sich auf das Board zu konzentrieren und dennoch ein Bild des Skaters zu erhalten.
• Das „Auge“ des HAL-9000- Computers aus 2001: Odyssee im Weltraum wurde mit einem Fisheye-Nikkor 8 mm Objektiv gebaut.f /8Objektiv. ^{[ 73 ]} Die Perspektive von HAL wurde mit einem Fairchild-Curtis-„Bugeye“-Objektiv gefilmt, das ursprünglich für Filme im Cinerama 360-Kuppelformat entwickelt wurde. ^{[ 74 ]}
• Das erste Musikvideo, das fast vollständig mit einem Fischaugenobjektiv gedreht wurde, war das Video zum Beastie Boys- Song " Hold It Now, Hit It " aus dem Jahr 1987.
• In der Computergrafik lassen sich mithilfe kreisförmiger Fisheye-Bilder Umgebungskarten der realen Welt erstellen . Ein vollständiges 180-Grad-Weitwinkel-Fisheye-Bild passt mit dem richtigen Algorithmus in die Hälfte eines kubischen Kartenausschnitts. Umgebungskarten können zur Darstellung von 3D-Objekten und virtuellen Panoramaszenen verwendet werden.
• Viele private Wetterstationen mit Online-Kameras weltweit laden Fischaugenbilder der aktuellen lokalen Himmelsbedingungen sowie eine Zeitraffersequenz des Vortages mit Klimadaten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind und Niederschlagsmenge hoch. ^{[ 75 ]}
• In Türspionen , um dem Betrachter im Inneren einen besseren Blick nach draußen zu ermöglichen.

Das Objekt wird durch die Linse gemäß ihrer Abbildungsfunktion im Bild positioniert . Die Abbildungsfunktion gibt die Position r des Objekts vom Bildmittelpunkt als Funktion der Brennweite f und des Winkels θ zur optischen Achse in Radiant an .

Vergleich der Abbildungsfunktionen

Thema	Der ursprüngliche Tunnel soll fotografiert werden, wobei die Kamera von der Mitte des Tunnels zur linken Wand gerichtet ist.
	Normal	Fisheye [ 76 ] [ 48 ]
	Geradlinig	Stereografisch [ 77 ]	Gleichmäßig	Gleichflächiger Winkel	Orthografische
Andere Namen	gnomonisch, Perspektive, konventionell	Panorama, konform, Planisphäre	linear, linear skaliert	flächengleich	senkrecht
scope="row" Bild
Abbildungsfunktion [ 48 ]	${\displaystyle r=f\tan \theta }$	${\displaystyle r=2f\tan {\frac {\theta }{2}}}$	${\displaystyle r=f\,\theta }$	${\displaystyle r=2f\sin {\frac {\theta }{2}}}$[ A ]	${\displaystyle r=f\sin \theta }$
Anmerkungen	Funktioniert wie eine Lochkamera. Gerade Linien bleiben gerade (verzerrungsfrei). Der Öffnungswinkel muss kleiner als 90° sein. Er wird symmetrisch zur optischen Achse gemessen und muss kleiner als 180° sein. Große Öffnungswinkel sind schwierig zu realisieren und führen zu hohen Preisen. ${\displaystyle \theta }$	Die Winkel bleiben erhalten. Diese Abbildungsmethode ist ideal für Fotografen, da sie Objekte am Bildrand weniger stark komprimiert. Samyang ist der einzige Hersteller, der diese Art von Fisheye-Objektiv produziert; es ist jedoch unter verschiedenen Markennamen erhältlich. Die Abbildung lässt sich problemlos per Software implementieren.	Behält Winkelabstände bei. Praktisch für Winkelmessungen (z. B. Sternkarten). PanoTools verwendet diese Art der Zuordnung.	Die Oberflächenbeziehungen bleiben erhalten. Jedes Pixel hat denselben Raumwinkel bzw. dieselbe Fläche auf der Einheitskugel . Es wirkt wie ein Spiegelbild auf einer Kugel und eignet sich besonders für Spezialeffekte (einfache Entfernungen) sowie für Flächenvergleiche (z. B. zur Bestimmung der Wolkenstärke). Dieser Objektivtyp ist beliebt, skaliert jedoch Objekte am Bildrand. Die Preise für diese Objektive sind hoch, aber nicht extrem.	Die Beleuchtungsstärke bleibt planar. Das Bild erscheint wie eine Kugel, deren Umgebung unter einem Öffnungswinkel von < 180° liegt. Die Bildverzerrung ist am Rand stark ausgeprägt, die Bildkompression in der Mitte jedoch geringer.
Beispiele [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]	(Zahlreich)	Samyang 8 mmf /2,8 Samyang 12 mmf /2,8	Canon FD 7,5 mmf /5,6 Coastal Optical 7,45 mmf /5,6 Nikkor 6 mmf /2,8 Nikkor 7,5 mmf /5,6 Nikkor 8 mmf /2,8 Nikkor 8 mmf /8.0 Peleng 8 mmf /3,5 Rokkor 7,5 mmf /4.0 Sigma 8 mmf /3,5 Samyang 7,5 mmf /3,5	Canon EF 15 mmf /2,8(1988) Minolta 16 mmf /2,8(1971) Nikkor 10,5 mmf /2,8[ B ] Nikkor 16 mmf /2,8(1995) Sigma 4,5 mmf /2,8 Sigma 8 mmf /3,5EX DG Sigma 8 mmf /4.0[ C ] Sigma 15 mmf /2,8(1990) Zuiko 8 mmf /2,8	Nikkor 10 mmf /5,6OP Yasuhara Madoka180 7,3 mmf /4

Zur Verbesserung der Off-Axis-Auflösung von Fisheye-Objektiven sind auch andere Mapping-Funktionen (z. B. Panomorph- Linsen) möglich.

Mithilfe geeigneter Software lassen sich die von einem Fisheye-Objektiv erzeugten krummlinigen Bilder in eine herkömmliche geradlinige Projektion umwandeln . Obwohl dies zu einem gewissen Detailverlust an den Bildrändern führt, ermöglicht das Verfahren die Erzeugung eines Bildausschnitts mit einem größeren Sichtfeld als bei einem herkömmlichen geradlinigen Objektiv. Dies ist besonders nützlich für die Erstellung von Panoramaaufnahmen .

Alle Arten von Fisheye-Objektiven verzerren gerade Linien. Blendenöffnungswinkel von 180° oder mehr sind nur mit starker tonnenförmiger Verzeichnung möglich .

• Azimutale äquidistante Projektion
• Kurvenförmige Perspektive
• Dashcam
• Miniaturfälschung
• Stereografische Projektion

• Theorie der Fischaugenprojektion
• Liste aller aktuellen und erschwinglichen Fisheye-Objektive für die Fotografie
• Die neue Fischliste, Luca Vascon, 2021
• Kumler, James „Jay“; Bauer, Martin (2000). Fisheye-Linsendesigns und ihre relative Leistungsfähigkeit . Internationales Symposium für Optische Wissenschaft und Technologie. San Diego, Kalifornien: SPIE. doi : 10.1117/12.405226 .Alternative archivierte URL