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Fokus-Drift beim Abblenden - Warum?
- Ersteller Willi!
- Erstellt am
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Hilft es dir weiter, wenn ich sage, daß dieser Fehler meines Wissens nach durch sphärische Aberation hervorgerufen wird?
Sprich: Die Lichtstrahlen die vorne reingehen, schneiden sich hinten nicht in einem Punkt (bzw. auf einer Ebene, dem Film/Sensor). Dagegen kann man bei der Konstruktion von Objektiven natürlich etwas tun, z.B. durch den Einsatz asphärischer Linsen.
So weit, so einfach, eigentlich. Und warum paßt der Fokus nun bei bestimmten Blenden und bei anderen nicht, das ist ja die interessante und eigentliche Frage. Meine stümperhafte Erklärung dazu: Je nach Blendeneinstellung ändert sich der 'Weg' des Lichts, und eine (annähernd) perfekte Korrektur ist eben nur für eine ganze bestimmte Situation möglich. In den anderen Fällen paßt es dann nicht mehr 100%ig.
Edit: Matthias war schneller. Aber kürzer.
Gruß
Dirk
Sprich: Die Lichtstrahlen die vorne reingehen, schneiden sich hinten nicht in einem Punkt (bzw. auf einer Ebene, dem Film/Sensor). Dagegen kann man bei der Konstruktion von Objektiven natürlich etwas tun, z.B. durch den Einsatz asphärischer Linsen.
So weit, so einfach, eigentlich. Und warum paßt der Fokus nun bei bestimmten Blenden und bei anderen nicht, das ist ja die interessante und eigentliche Frage. Meine stümperhafte Erklärung dazu: Je nach Blendeneinstellung ändert sich der 'Weg' des Lichts, und eine (annähernd) perfekte Korrektur ist eben nur für eine ganze bestimmte Situation möglich. In den anderen Fällen paßt es dann nicht mehr 100%ig.
Edit: Matthias war schneller. Aber kürzer.
Gruß
Dirk
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Die Strahlen schneiden sich bei real existierenden Objektiven nicht genau an einem Punkt sondern ergeben eine dreidimensionale geometrische Figur.
Wenn man nun beim Abblenden die Randstrahlen abschneidet ergibt sich ein anderes Maximum. Der Ort an dem sich die meisten (nicht alle) Strahlen schneiden wandert quasi in eine Richtung und sorgt für eine veränderung der Schärfeebene.
bevor ich lang rumfasele http://photographylife.com/what-is-focus-shift
HTH
Stefan
Wenn man nun beim Abblenden die Randstrahlen abschneidet ergibt sich ein anderes Maximum. Der Ort an dem sich die meisten (nicht alle) Strahlen schneiden wandert quasi in eine Richtung und sorgt für eine veränderung der Schärfeebene.
bevor ich lang rumfasele http://photographylife.com/what-is-focus-shift
HTH
Stefan
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OK: sphär.Aberr., Dank an alle!
Fasse für mich zusammen:
Weil man es nicht mit einer idealen Linse, sondern mit einer realen "Linse" zu tun hat, fokkusieren die Strahlen nicht für jede Entfernungseinstellung im gleichen Punkt. Wenn insbesondere die Randstrahlen, die ja einen guten Teil der Fläche in einem lichstarken Objektiv ausmachen z.B. deutlich vorn fokkusieren, dann "richten" die Zentrumsstrahlen nicht viel aus (außer, dass sie zu einer gewissen Unschärfe beitragen). Blendet man ab, bleiben nur mehr die Zentrumsstrahlen übrig, und der Fokus wandert nach hinten (bei auch sonst gestiegener Schärfe).
Selbst wenn die spär.Aberration für "unendlich" durch geignete Konstruktion korrigiert ist, dann bleibt das Problem, dass bei Naheinstellung die Randstrahlen nicht mehr den gleichen Weg durch die Linse nehmen, wie bei unendlich Einstellung, und daher anders gebrochen werden. Bei den zentrumsnahen Strahlen ändert sich weniger.
Fasse für mich zusammen:
Weil man es nicht mit einer idealen Linse, sondern mit einer realen "Linse" zu tun hat, fokkusieren die Strahlen nicht für jede Entfernungseinstellung im gleichen Punkt. Wenn insbesondere die Randstrahlen, die ja einen guten Teil der Fläche in einem lichstarken Objektiv ausmachen z.B. deutlich vorn fokkusieren, dann "richten" die Zentrumsstrahlen nicht viel aus (außer, dass sie zu einer gewissen Unschärfe beitragen). Blendet man ab, bleiben nur mehr die Zentrumsstrahlen übrig, und der Fokus wandert nach hinten (bei auch sonst gestiegener Schärfe).
Selbst wenn die spär.Aberration für "unendlich" durch geignete Konstruktion korrigiert ist, dann bleibt das Problem, dass bei Naheinstellung die Randstrahlen nicht mehr den gleichen Weg durch die Linse nehmen, wie bei unendlich Einstellung, und daher anders gebrochen werden. Bei den zentrumsnahen Strahlen ändert sich weniger.
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Hallo Willi!
Wobei du die Auswirkung dieses Objektivfehlers auf das Scharfstellen möglicher Weise abschwächen kannst, in dem du nicht mit dem Phasen-AF fokussierst, sondern mit dem Kontrast-AF per LiveView.
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Was da im Absatz "Phase Detect AF Problem" steht, sollte man aber schnell wieder vergessen.
Damit will ich natürlich nicht das Problem in Abrede stellen, aber die dort verwendete Argumentation, hinsichtlich der Funktionsweise des Phasen-AF, ist komplett an der tatsächlichen Funktionsweise vorbei.
Allein schon der Satz:
http://photographylife.com/what-is-focus-shift schrieb:
Wenn der Phasen-AF Strahlenbündel aus der optischen Achse des Objektivs nutzen würde, könnte er überhaupt nicht arbeiten, weil er eine Messbasis/Parallaxe (vergleichbar mit dem Augenabstand) benötigt.
MfG
Jürgen
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Allein schon der Satz:
Wenn der Phasen-AF Strahlenbündel aus der optischen Achse des Objektivs nutzen würde, könnte er überhaupt nicht arbeiten, weil er eine Messbasis/Parallaxe (vergleichbar mit dem Augenabstand) benötigt.
MfG
Jürgen
Tja die guten alten Schnittbildmattscheiben funktionieren auch, und haben ihren Meßkeil genau in der Mitte der Mattscheibe.
Im Prinzip ist das was wir Als AF-Sensor bezeichnen immer ein Sensorpaar, da ein Phasenvergleich von zwei Sensoren stattfindet.
Die Meßbasis ist also der Abstand dieser zwei Sensörchen. Bei Kreuzsensoren sind es dann vier. 'Center of the lens' würde ich also mit mittlerem Bereich des Objektivs, und nicht mit Optischer Achse übersetzten. Und in der Mitte sind ja in der Regel die Objektive bei Offenblende (denn gemessen werden kann ja nur mit offener Blende) am schärfsten, bzw. die Abberationen am geringsten Stefan
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Hallo Stefan,
Jeder AF-Sensor benötigt eine Mindestlichtstärke des Objektivs, die sich aus dem besagten Winkel der Linsen/Prismen ergibt, bei deren Unterschreitung die Strahlenbündel abgeschattet werden (Vignettierung).
Diese Mindestlichstärke liegt bei Nikon üblicherweise bei F5,6 und neuerdings auch für einige AF-Felder bei F8 (D800/D4), die Blende des Objektivs ist bei der Messung zwar meist geöffnet (damit u.a. das Sucherbild hell ist), für die AF-Sensoren ergibt sich dadurch aber keinerlei Vorteil gegenüber der Mindestöffnung (F5,6/F8) - dadurch wird für die AF-Sensoren nichts heller (wie u.a. auch im Link behauptet) oder schärfer.
MfG
Jürgen
die mittige Lage des Schnittbildkeils ist auch hier für die jeweilige Position der beiden zu vergleichenden Strahlenbündel unerheblich, da die Winkel der Prismen ihre weiter außen liegende Position bestimmt.Tja die guten alten Schnittbildmattscheiben funktionieren auch, und haben ihren Meßkeil genau in der Mitte der Mattscheibe.
Nein, die Messbasis wird durch den Winkel der vorgelagerten Linsen/Prismen bestimmt, der Abstand der CCD-Reihen auf dem Chip ist unerheblich.Im Prinzip ist das was wir Als AF-Sensor bezeichnen immer ein Sensorpaar, da ein Phasenvergleich von zwei Sensoren stattfindet.
Warum sollte nur bei offener Blende gemessen werden können?Bei Kreuzsensoren sind es dann vier. 'Center of the lens' würde ich also mit mittlerem Bereich des Objektivs, und nicht mit Optischer Achse übersetzten. Und in der Mitte sind ja in der Regel die Objektive bei Offenblende (denn gemessen werden kann ja nur mit offener Blende) am schärfsten, bzw. die Abberationen am geringsten
Jeder AF-Sensor benötigt eine Mindestlichtstärke des Objektivs, die sich aus dem besagten Winkel der Linsen/Prismen ergibt, bei deren Unterschreitung die Strahlenbündel abgeschattet werden (Vignettierung).
Diese Mindestlichstärke liegt bei Nikon üblicherweise bei F5,6 und neuerdings auch für einige AF-Felder bei F8 (D800/D4), die Blende des Objektivs ist bei der Messung zwar meist geöffnet (damit u.a. das Sucherbild hell ist), für die AF-Sensoren ergibt sich dadurch aber keinerlei Vorteil gegenüber der Mindestöffnung (F5,6/F8) - dadurch wird für die AF-Sensoren nichts heller (wie u.a. auch im Link behauptet) oder schärfer.
MfG
Jürgen
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In diesem Zusammenhang könnte vielleicht noch Folgendes von Interesse sein:
Auch bei hochgeöffneten modernen Objektiven ist die sphärische Aberration (deutsch: Kugelgestaltfehler) meiner Kenntnis nach in aller Regel so gut korrigiert, dass die sich beim Abblenden ergebende Verschiebung der bildseitigen Ebene mit dem kleinsten Zerstreukreisdurchmesser (Schnitt durch die Kaustik mit der kleinsten Fläche) in aller Regel im Bereich der bildseitigen (sensor-/filmseitigen) Schärfentiefe verbleit. Oder anders ausgedrückt: Der sich beim Abblenden durch den "focus shift" ergebende Zerstreukreisdurchmesser bleibt meines Wissens bei modernen Objektiven in der Regel kleiner als der für eine subjektiv als "scharf" empfundene Betrachtung aus der Entfernung der Bilddiagonalen zulässige Zerstreukreisdurchmesser. Im Bildergebnis sichtbar wird dieser "focus shift" (deutsch: Blendendifferenz) daher für normalsichtige Personen in aller Regel erst beim Unterschreiten einer Betrachtungsentfernung von ca. der Bilddiagonalen.
In der analogen Fotografie ist der im Bildergebnis sichtbare Effekt des "focus shift" meines Wissens geringer ausgeprägt als in der digitalen Fotografie, da das Ausmaß der Verlagerung der bildseitigen Ebene mit dem geringsten Zerstreukreisdurchmesser bei vielen Objektiven wohl geringer ausfällt als die Ausdehnung der lichtempfindlichen Filmschicht. Wohl nicht zuletzt deshalb (und vielleicht auch wegen der bequemen Verfügbarkeit einer "100% + Lupe") gewann meiner Kenntnis nach dieses Thema seit dem Siegeszug der digitalen Fotografie an Bedeutung.
Weiter hat das Abblenden meiner Kenntnis nach - je nach Stand und Art der Korrektur eines bestimmten Objektivs - unterschiedliche Auswirkungen auf die Abbildungsleistung in unterschiedlichen Bildhöhen (Entfernungen von der Bildmitte). Ein den "focus shift" korrigierendes Scharfstellen bei geschlossener (Arbeits-) Blende auf die Motivmitte mag nach meiner Kenntnis daher beispielsweise zu einer höheren Abbildungsleistung in der Bildmitte führen, die Abbildungsleistung an anderen Stellen des Bildfeldes mag sich dadurch jedoch gegebenenfalls vermindern.
Am Beispiel des Zeiss Planar 1,4/50 ZF werden der "focus shift" sowie auch die Auswirkungen und die Ratsamkeit eines korrigierenden Eingreifens des Fotografen auf den Seiten 24 bis 27 des folgenden Dokuments (nach der Überschrift: "Dreidimensionale Eigenschaften") aus meiner Sicht recht informativ erörtert: http://www.zeiss.ch/C12567A8003B8B6F/EmbedTitelIntern/CLN_30_MTF_de/$File/CLN_MTF_Kurven_DE.pdf
Eine Verschiebung der bildseitigen Ebene maximaler Schärfe beim Abblenden hinter die Sensor(Film-)ebene ist meiner Kenntnis nach im Übrigen nur bei einem Objektiv gegeben, dessen sphärische Aberration unterkorrigiert ist. Ist sie jedoch überkorrigiert, wie meines Wissens häufig bei modernen Rechnungen, dann verhält es sich nach meiner Kenntnis genau umgekehrt. Siehe hierzu zum Beispiel: http://digicam-experts.de/wissen/20
Auch das Aussehen des Zerstreukreises der Abbildung eines vor oder hinter der Einstellebene gelegenen Gegenstandspunktes ("Bokeh") ändert sich meines Wissens in Abhängigkeit davon, ob die sphärische Aberration eines Objektivs eher unter- oder eher überkorrigiert ist.
Auf die Frage in welch unterschiedlicher Art und Weise unterschiedliche Ansätze bei der Objektivkonstruktion die oben angesprochenen Themen adressieren und auch auf die Frage, ob und wie der "focus shift" beim Fokussieren korrigiert werden kann, geht zum Beispiel auch dieser auf Victor Online veröffentlichte und aus meiner Sicht sehr informative Artikel zu den Unterschieden zwischen den Zeiss CF und Fujinon HC Objektiven für das Hasselblad System ein: http://www.hasselbladusa.com/media/1663143/the_evolution_of_lenses.pdf
Auch bei hochgeöffneten modernen Objektiven ist die sphärische Aberration (deutsch: Kugelgestaltfehler) meiner Kenntnis nach in aller Regel so gut korrigiert, dass die sich beim Abblenden ergebende Verschiebung der bildseitigen Ebene mit dem kleinsten Zerstreukreisdurchmesser (Schnitt durch die Kaustik mit der kleinsten Fläche) in aller Regel im Bereich der bildseitigen (sensor-/filmseitigen) Schärfentiefe verbleit. Oder anders ausgedrückt: Der sich beim Abblenden durch den "focus shift" ergebende Zerstreukreisdurchmesser bleibt meines Wissens bei modernen Objektiven in der Regel kleiner als der für eine subjektiv als "scharf" empfundene Betrachtung aus der Entfernung der Bilddiagonalen zulässige Zerstreukreisdurchmesser. Im Bildergebnis sichtbar wird dieser "focus shift" (deutsch: Blendendifferenz) daher für normalsichtige Personen in aller Regel erst beim Unterschreiten einer Betrachtungsentfernung von ca. der Bilddiagonalen.
In der analogen Fotografie ist der im Bildergebnis sichtbare Effekt des "focus shift" meines Wissens geringer ausgeprägt als in der digitalen Fotografie, da das Ausmaß der Verlagerung der bildseitigen Ebene mit dem geringsten Zerstreukreisdurchmesser bei vielen Objektiven wohl geringer ausfällt als die Ausdehnung der lichtempfindlichen Filmschicht. Wohl nicht zuletzt deshalb (und vielleicht auch wegen der bequemen Verfügbarkeit einer "100% + Lupe") gewann meiner Kenntnis nach dieses Thema seit dem Siegeszug der digitalen Fotografie an Bedeutung.
Weiter hat das Abblenden meiner Kenntnis nach - je nach Stand und Art der Korrektur eines bestimmten Objektivs - unterschiedliche Auswirkungen auf die Abbildungsleistung in unterschiedlichen Bildhöhen (Entfernungen von der Bildmitte). Ein den "focus shift" korrigierendes Scharfstellen bei geschlossener (Arbeits-) Blende auf die Motivmitte mag nach meiner Kenntnis daher beispielsweise zu einer höheren Abbildungsleistung in der Bildmitte führen, die Abbildungsleistung an anderen Stellen des Bildfeldes mag sich dadurch jedoch gegebenenfalls vermindern.
Am Beispiel des Zeiss Planar 1,4/50 ZF werden der "focus shift" sowie auch die Auswirkungen und die Ratsamkeit eines korrigierenden Eingreifens des Fotografen auf den Seiten 24 bis 27 des folgenden Dokuments (nach der Überschrift: "Dreidimensionale Eigenschaften") aus meiner Sicht recht informativ erörtert: http://www.zeiss.ch/C12567A8003B8B6F/EmbedTitelIntern/CLN_30_MTF_de/$File/CLN_MTF_Kurven_DE.pdf
Eine Verschiebung der bildseitigen Ebene maximaler Schärfe beim Abblenden hinter die Sensor(Film-)ebene ist meiner Kenntnis nach im Übrigen nur bei einem Objektiv gegeben, dessen sphärische Aberration unterkorrigiert ist. Ist sie jedoch überkorrigiert, wie meines Wissens häufig bei modernen Rechnungen, dann verhält es sich nach meiner Kenntnis genau umgekehrt. Siehe hierzu zum Beispiel: http://digicam-experts.de/wissen/20
Auch das Aussehen des Zerstreukreises der Abbildung eines vor oder hinter der Einstellebene gelegenen Gegenstandspunktes ("Bokeh") ändert sich meines Wissens in Abhängigkeit davon, ob die sphärische Aberration eines Objektivs eher unter- oder eher überkorrigiert ist.
Auf die Frage in welch unterschiedlicher Art und Weise unterschiedliche Ansätze bei der Objektivkonstruktion die oben angesprochenen Themen adressieren und auch auf die Frage, ob und wie der "focus shift" beim Fokussieren korrigiert werden kann, geht zum Beispiel auch dieser auf Victor Online veröffentlichte und aus meiner Sicht sehr informative Artikel zu den Unterschieden zwischen den Zeiss CF und Fujinon HC Objektiven für das Hasselblad System ein: http://www.hasselbladusa.com/media/1663143/the_evolution_of_lenses.pdf
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Hej Pesch, ist doch alles prima und richtig! Kein Grund, gleich 12 Hintertürchen einzubauen. :up:
Einzig bei der Sache mit der Emulsionsdicke und der daraus resultierenden Toleranz gegen Unschärfe würde ich sachte widersprechen oder einfach nur anders formulieren wollen. Wenn dieser Punkt denn überhaupt relevant ist, ist es ein Einfluss, der die Auflösung des Films verringert oder begrenzt. Und das wiederum begrenzt die Vergrößerung bei akzeptabler Bildauflösung. Und das macht schließlich so ein Bild toleranter gegen leichte Unschärfe aus anderen Quellen. Aber das merke ich nur an, weil ich mich bemühe, immer von der "gesehenen" Auflösung des fertigen Bilds aus zu denken (und in der digitalen Welt eben nicht "in Pixeln")
Übrigens erfreulich, dass nicht ein einziges Mal das unsägliche "meines Wissens nach..." zu lesen ist!
Gruß, Matthias
Kommentar
Übrigens erfreulich, dass nicht ein einziges Mal das unsägliche "meines Wissens nach..." zu lesen ist!
Was deutlich macht, dass deine Signatur Understatement der übelsten Sorte ist.
LG
Dirk
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[MENTION=2110]masi1157[/MENTION]:
Die Ausdehnung der lichtempfindlichen Schichten eines modernen Farbfilms liegt meines Wissens bei ca. 20 Mikron.
Unterstellt man nun zum Beispiel eine Justage des Autofokussystems einer analogen Kamera auf die mittlere günempfindliche Filmschicht, so kann sich die Lage der Bildebene mit den kleinstmöglichen Zerstreukreisdurchmessern aufgrund des hier thematisierten "focus shift" also im Maße der Ausdehnung dieser Schichten in die blau- oder rotempfindliche Schicht hinein verlagern, ohne dass sich meines Wissens eine deutliche Verschlechterung des gesamten Schärfeeindrucks im Vergleich zum gesamten Schärfeeindruck bei Lage in der mittleren Filmschicht ergeben wird.
Siehe auch die diesbezüglichen Erläuterungen in der Spalte 2 unten auf der unten links mit 12 nummerierten Seite des folgenden Artikels ab "And there’s another reason why focusing with digital cameras needs to meet tighter constraints…": http://www.hasselbladusa.com/media/1663143/the_evolution_of_lenses.pdf
Die Ausdehnung der lichtempfindlichen Schichten eines modernen Farbfilms liegt meines Wissens bei ca. 20 Mikron.
Unterstellt man nun zum Beispiel eine Justage des Autofokussystems einer analogen Kamera auf die mittlere günempfindliche Filmschicht, so kann sich die Lage der Bildebene mit den kleinstmöglichen Zerstreukreisdurchmessern aufgrund des hier thematisierten "focus shift" also im Maße der Ausdehnung dieser Schichten in die blau- oder rotempfindliche Schicht hinein verlagern, ohne dass sich meines Wissens eine deutliche Verschlechterung des gesamten Schärfeeindrucks im Vergleich zum gesamten Schärfeeindruck bei Lage in der mittleren Filmschicht ergeben wird.
Siehe auch die diesbezüglichen Erläuterungen in der Spalte 2 unten auf der unten links mit 12 nummerierten Seite des folgenden Artikels ab "And there’s another reason why focusing with digital cameras needs to meet tighter constraints…": http://www.hasselbladusa.com/media/1663143/the_evolution_of_lenses.pdf
Kommentar
Das ist ja alles richtig und dem widerspreche ich gar nicht. Ich zäume die Sache bloß von der anderen Seite auf. So, wie ich eben bei digitalen Fotos nicht "auf Pixelebene" denke, sondern dem Sensor wegen der Pixelgröße einfach eine maximale Auflösung (oder eine "Pixelunschärfe") zuschreibe, die im fertigen Foto einfach nur ein Unschärfeanteil neben mehreren anderen (Beugung, Abbildungsfehler, Defokus, Verwacklung usw.) ist. Und so würde ich es beim Film auch angehen. Der hat eben wegen der Emulsionsdicke, der Korngröße und anderer Einflüsse eine begrenzte Auflösung, also quasi eine "Filmunschärfe". Und die ist im fertigen Foto genauso wieder ein Anteil unter mehreren anderen. Solange einer dieser Anteile deutlich überwiegt, darf man sich eben bei den anderen Anteilen ein bisschen mehr erlauben, ohne dass das Ergebnis gleich deutlich unschärfer wird.
Und solange alle Unschärfeanteile gemeinsam kleiner sind, als das Auge sie bei gegebener Ausgabegröße und Betrachtungsabstand auflösen kann, erscheint das Bild scharf, oder besser "ausreichend aufgelöst". Ich finde diese Darstellung ausgehend vom fertigen betrachteten Bild einfach "ganzheitlicher", oder wie soll ich's nennen? Sie erklärt nämlich sehr einfach, warum die Pixelgröße (oder hier die Korngröße/Emulsionsdicke) keine magische Grenze für Beugung oder Defokus ist, an der alles darunter scharf und alles darüber unscharf wäre (wie man es ja auch liest).
Aber das soll alles kein Widerspruch sein. Wir meinen weitgehend das gleiche, drücken es nur unterschiedlich aus.
Gruß, Matthias
Kommentar
Das Thema wurde ja hier http://www.zeiss.de/C12567A8003B8B6F/EmbedTitelIntern/CLN_35_Bokeh_DE/$File/CLN35_Bokeh_de.pdf nahezu allzumfassend behandelt.
Stefan
Kommentar
Stefan, so ist es auch aus meiner Sicht. Meines Erachtens überhaupt eine sehr lesenswerte Schrift zu welcher dieser Link führt.
Kommentar
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