Wie entsteht Fehlfokus?

mfri · 24 Januar 2009

Hallo,

ich habe ein technisches Verständnis-Problem. In den Objektiv-Foren ist häufig von Objektiven mit Front- bzw. Backfokus die Rede, d.h. der Fokus sitzt vor bzw. hinter dem fokussierten Objekt.

Mein Verständnis von der Fokussierung ist, dass der AF-Sensor ein Maß für den Kontrast ermittelt (auf einer Zeile bzw. einem Kreuz) und den Fokus verschiebt bis dieser Kontrast ein Maximum erreicht. Maximaler Kontrast am AF-Sensor sollte auch zu maximalem Kontrast am Bildsensor führen. Dann müsste aber der Fokus immer auf dem Punkt sitzen, der mit dem Sensor ausgewählt wurde, wenn nicht müsste es am AF Sensor bzw. an der Kamera liegen. In den Foren ist aber i.d.R. Fehlfokus als eine Eigenschaft des
Objektivs diskutiert. Wo liegt mein Denkfehler?

Danke,

Michael

nwsDSLR · 24 Januar 2009

Hallo!

Thema gab es schon oft.

https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=327341&highlight=fehlfokus
https://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=298493&highlight=fehlfokus

Und viele mehr

Ein SLR-Fokus arbeitet mit Phasenvergleichs- nicht mit Kontrastmessung (außer evtl. bei Live View). Einmal gemessen, gibt die Kamera dem Objektiv etwas vor und prüft es - nach Scharfstellung - nicht mehr nach. Fehler werden daher nicht bemerkt.

So etwa, habe ich mir das zusammengefasst gemerkt.

MarvinP · 24 Januar 2009

Was ich mich aber auch gefragt habe:

Bei meinem 2.8 Objektiv trifft der Autofokus eigentlich ziemlich gut.
Nur unterscheidet es sich teils sehr, ob sich der Tiefenschärfebereich eher nach vorne oder nach hinten ausdehnt - Teilweise ist kaum was vor dem scharfgestellten Punkt scharf und viel dahinter, teilweise umgekehrt, teilweise ist es vorne und hinten beinahe gleich viel.

Zugegeben, das fällt nur bei hohen Abbildungsmaßstäben und großen Blenden auf, aber arbeitet der Autofokus so, dass hauptsache der eine Punkt scharf ist, ungeachtet dessen, ob der Punkt nun haargenau in der Mitte der Tiefenschärfe liegt? Oder arbeitet der Autofokus gar nicht so genau?

Liechtenauer · 24 Januar 2009

mfri schrieb:
Dann müsste aber der Fokus immer auf dem Punkt sitzen, der mit dem Sensor ausgewählt wurde, wenn nicht müsste es am AF Sensor bzw. an der Kamera liegen. In den Foren ist aber i.d.R. Fehlfokus als eine Eigenschaft des
Objektivs diskutiert. Wo liegt mein Denkfehler?

Hallo, Michael!
Meiner Ansicht nach gibt es keinen Denkfehler.

nwsDSLR schrieb:
Ein SLR-Fokus arbeitet mit Phasenvergleichs- nicht mit Kontrastmessung (außer evtl. bei Live View). Einmal gemessen, gibt die Kamera dem Objektiv etwas vor und prüft es - nach Scharfstellung - nicht mehr nach. Fehler werden daher nicht bemerkt.

So etwa, habe ich mir das zusammengefasst gemerkt.

Eine Antwort auf die Frage ist das aber nicht. Egal ob Kontrast- oder Phasenvergleichs-AF: beides passiert in der Kamera, nicht im Objektiv.
Deswegen bin ich immer irritiert, wenn hier im Forum behauptet wird, z.B. Sigma-Objektive hätten grundsätzlich oder fast immer Fehlfokusprobleme und das würde an schlechter Qualitätskontrolle bei Sigma liegen. Das Objektiv hat doch mit der Ermittelung des korrekten Fokuspunkts gar nichts zu tun.

Der Fehler, wenn es einen gibt, kann sich eigentlich nur bei der "Kommunikation" zwischen Kamera und Objektiv einschleichen. Sprich: Sigma-Objektive "verstehen" Canon-Kameras (oder Nikons oder...) eben nicht richtig. Ich wäre nicht verwundert, wenn Canon (oder Nikon oder...) auch gar kein Interesse daran hätte, dass Sigma-Objektive die Kamera "verstehen"... :angel:

MfG

mfri · 24 Januar 2009

Der Fehler, wenn es einen gibt, kann sich eigentlich nur bei der "Kommunikation" zwischen Kamera und Objektiv einschleichen. Sprich: Sigma-Objektive "verstehen" Canon-Kameras (oder Nikons oder...) eben nicht richtig. Ich wäre nicht verwundert, wenn Canon (oder Nikon oder...) auch gar kein Interesse daran hätte, dass Sigma-Objektive die Kamera "verstehen"...

Bei einer echten "Regelung" wäre die Kommunikation ja recht einfach (vor - zurück - noch ein bisschen - STOP!). Und lt. Canon Objektiv-Forum gibt es auch dezentrierte Canon Objektive. Und angeblich funktionieren ja dezentrierte Objektive nach einer Justage in der Fachwerkstatt einwandfrei, d.h. es scheint schon ein optischen (nicht elektronisches) Problem zu sein.

plonlu · 24 Januar 2009

Liechtenauer schrieb:
Der Fehler, wenn es einen gibt, kann sich eigentlich nur bei der "Kommunikation" zwischen Kamera und Objektiv einschleichen. Sprich: Sigma-Objektive "verstehen" Canon-Kameras (oder Nikons oder...) eben nicht richtig. Ich wäre nicht verwundert, wenn Canon (oder Nikon oder...) auch gar kein Interesse daran hätte, dass Sigma-Objektive die Kamera "verstehen"...

genauso ist es.
den genauen algorithmus weiß nur canon, und den geben sie auch nicht her. darum müssen alle fremdhersteller den code irgendwie "nachbasteln" - und das klappt oft nicht richtig.

AMGaida · 24 Januar 2009

Liechtenauer schrieb:
Deswegen bin ich immer irritiert, wenn hier im Forum behauptet wird, z.B. Sigma-Objektive hätten grundsätzlich oder fast immer Fehlfokusprobleme und das würde an schlechter Qualitätskontrolle bei Sigma liegen. Das Objektiv hat doch mit der Ermittelung des korrekten Fokuspunkts gar nichts zu tun.

Das trifft ziemlich genau die Aussage vom Sigma-Service als ich mich wegen einer Justage meines Sigma 17-70 erkundigte. Da sagte man mir:

... es gilt, dass das Objektiv nur sehr passiv an der Schärfefindung und Beurteilung beteiligt ist, es sei denn es ist dezentriert oder hat einen anderweitigen Defekt. [...] Somit ist die AF-Messung betroffen und diesbezüglich liegt nun die gesamte Messtechnologie ausschließlich in der Kamera. Wir benötigen für die beschriebene Justage zwingend die eingesetzte Kamera. Bekommen wir in solch einem Fall lediglich das Objektiv, können wir meist die Fehlfokussierung gar nicht nachvollziehen, da es sich um ein individuelles Problem der Kombination handelt. Könnten wir mit unseren Servicekameras ebenfalls eine Front-/Backfokussierung feststellen, sind es mit Sicherheit nicht die Werte die Ihrer Kamera entsprechen und die Justage wäre so oder so vertane Zeit. Wir bitten daher um die Einsendung beider Geräte.

Liechtenauer · 24 Januar 2009

mfri schrieb:
Bei einer echten "Regelung" wäre die Kommunikation ja recht einfach (vor - zurück - noch ein bisschen - STOP!).

Um in meiner Analogie zu bleiben: Es macht einen Unterschied, ob die Kamera "vorwärts", "vamonos" oder "dawai" sagt.

Und lt. Canon Objektiv-Forum gibt es auch dezentrierte Canon Objektive. Und angeblich funktionieren ja dezentrierte Objektive nach einer Justage in der Fachwerkstatt einwandfrei, d.h. es scheint schon ein optischen (nicht elektronisches) Problem zu sein.

Dezentrierung ist was völlig anderes als Fehlfokus. Bei Dezentrierung sind einfach einzelne Linsen im Objektivtubus "schief" eingebaut (also nicht im 90-Grad-Winkel zur Lichtachse sondern 88 oder 92 Grad oder so). Das führt aber nicht zu einem Fehlfokus sondern nur dazu, dass z.B. die rechte untere Ecke des Bildes unschärfer ist als die linke untere Ecke. So einen Fehler kann man natürlich durch eine Reparatur des Objektivs beheben.

Aber was ist mit "erratischen" Fehlern? Was ist, wenn auf JEDEM Foto die GESAMTE FLÄCHE außerhalb der Fokusebene liegt? Oder wenn die Fokussierung an einer 40D passt, an einer 450D dagegen nicht - obwohl beide Kameras mit einem beliebigen anderen Objektiv völlig korrekt umgehen? Was willst Du in solchen Fällen am Objektiv justieren? Dass es Objektivfehler geben kann, bestreite ich nicht. Aber dass ein Objektiv für einen Fehlfokus verantwortlich sein kann, erscheint mir schwer verständlich. Schließlich bekommt es von der Kamera nur Informationen wie "vor", "zurück" oder "passt". Und ob es passt, wird in der Kamera gemessen, nicht im Objektiv.

MfG

aliatus · 24 Januar 2009

Canon verwendet 6 verschiedene Antriebsarten in seinen Objektiven, diese auch
noch in unterschiedlichsten Größen/Ausführungen. In Kombination mit der Vielzahl
an Objektiven, vom UWW bis zum Ultra-Tele, ergibt sich eine Unmenge an
möglichen Varianten, die als Datenbank in der Kamera hinterlegt und gepflegt werden
müssten.
Es ist einfacher und besser dem Mikrokontroller des Objektives nur das
Ergebnis der AF-Messung zu übermitteln und diesem komplett die individuelle Steuerung zur Scharfstellung zu überlassen.

MarvinP · 25 Januar 2009

MarvinP schrieb:
Was ich mich aber auch gefragt habe:

Bei meinem 2.8 Objektiv trifft der Autofokus eigentlich ziemlich gut.
Nur unterscheidet es sich teils sehr, ob sich der Tiefenschärfebereich eher nach vorne oder nach hinten ausdehnt - Teilweise ist kaum was vor dem scharfgestellten Punkt scharf und viel dahinter, teilweise umgekehrt, teilweise ist es vorne und hinten beinahe gleich viel.

Zugegeben, das fällt nur bei hohen Abbildungsmaßstäben und großen Blenden auf, aber arbeitet der Autofokus so, dass hauptsache der eine Punkt scharf ist, ungeachtet dessen, ob der Punkt nun haargenau in der Mitte der Tiefenschärfe liegt? Oder arbeitet der Autofokus gar nicht so genau?

Kann mir das netterweise noch jemand erläutern?

Liechtenauer · 26 Januar 2009

MarvinP schrieb:
Kann mir das netterweise noch jemand erläutern?

Im Grunde beschreibst Du eine Fehlfokussierung. Wenn Du auf einen Punkt scharfstellst, wird wirklich nur dieser Punkt (bzw. die Ebene, auf der er liegt) scharf abgebildet. Alles davor und dahinter ist mehr oder weniger unscharf. In einem gewissen Bereich vor und hinter der Schärfeebene wird diese Unschärfe aber nicht sichtbar, weil die "Zerstreuungskreise" (das, was auf dem Bild den Eindruck von Unschärfe erzeugt) so klein sind, dass der Sensor oder (bei kleineren Abbildungsmaßstäben) unsere Augen sie nicht wahrnehmen können.

Dieser "als scharf empfundene" Bereich vor und hinter der eigentlichen Schärfeebene ist aus physikalischen Gründen "immer gleich": Etwa ein Drittel des Schärfebereichs liegt vor der eigentlichen Schärfeebene, zwei Drittel liegen dahinter (natürlich ändert sich die Größe des Schärfebereichs mit der Blende, aber das Verhältnis 1/3 zu 2/3 bleibt erhalten). Wenn Du also den Eindruck hast, dass sich der Schärfebereich auf Deinen Fotos mal noch vorn oder nach hinten verlagert, dann liegt das daran, dass der Fokuspunkt geringfügig "falsch" lag.

Mögliche Ursachen:
- Du hast Dich nach dem Fokussieren leicht vor oder zurück bewegt.
- Der Sensor Deiner Kamera (der ja etwas größer ist als der im Sucher sichtbare Bereich) hat nicht z.B. nur die Pupille sondern auch die Augenbraue noch erfasst und auf die scharf gestellt
- Toleranz im Messsystem der Kamera. Die Systeme arbeiten nicht hundert Prozent genau.

Das fällt aber nicht ins Gewicht, weil es nicht/kaum/selten sichtbar wird.

MfG

MarvinP · 26 Januar 2009

Gibt es diese mehr oder minder großen Toleranzen bei allen Kameras?
Und wird das AF System ungenauer, je dunkler und kontrastärmer das Motiv ist?

Georgius · 26 Januar 2009

Ja, Toleranzen gibt es immer und bei allem
Ja, bei Strahlenden Sonnenschein auf eine schwarzweißkarierte Fläche zu fokussieren ist wahrlich keine Kunst

Manni1 · 4 Februar 2009

nwsDSLR schrieb:
...Einmal gemessen, gibt die Kamera dem Objektiv etwas vor und prüft es - nach Scharfstellung - nicht mehr nach. Fehler werden daher nicht bemerkt.

Biste da ganz sicher? Ich kenn das anders. Du redest da von Steuerung. Normal läuft das aber mittels Regelung ab. Wenn das gemessene Signal sein Vorzeichen wechselt, wird zurückgefahren, und unterhalb eines Grenzwertes gestoppt.

Fehler können dabei allenfalls entstehen, wenn Sensor & Fokusmeßsystem nicht zueinander justiert sind. Und das ist nun wirklich ausschließlich Sache der Kamera, nicht der Optik davor.

Mag ja sein, daß der eine oder andre Kamerahersteller das anders realisiert. Daraus mögen etliche der hier diskutierten Fehlfokusprobleme resultieren.

Manni

Manni1 · 4 Februar 2009

MarvinP schrieb:
Und wird das AF System ungenauer, je dunkler und kontrastärmer das Motiv ist?

Logisch, oder?

mfri · 4 Februar 2009

Hallo Manni,

Normal läuft das aber mittels Regelung ab. Wenn das gemessene Signal sein Vorzeichen wechselt, wird zurückgefahren, und unterhalb eines Grenzwertes gestoppt.

Fehler können dabei allenfalls entstehen, wenn Sensor & Fokusmeßsystem nicht zueinander justiert sind. Und das ist nun wirklich ausschließlich Sache der Kamera, nicht der Optik davor.

Genau das dachte ich auch, s. ursprüngliche Frage. Hier im Forum ist aber immer wieder von Objektiven mit Front/Backfokus die Rede, mir ist nach wie vor nicht klar wie das geht...

Gruß Michael

Leeto · 4 Februar 2009

Eine Regelung kommt meines Wissens nur bei der Kontrastfokussierung zum Einsatz. Die wird aber nicht über AF-Sensoren, sondern immer über den Bildsensor gemacht.

Einsatz fast ausschließlich bei Kompaktknipsen. Neuerdings auch bei einigen DSLRs mit LiveView (450D kanns, 40D kanns nicht).

Vorteil: Front-/Backfokus ist unbekannt. Billig, da Hardware bereits vorhanden.

Nachteil: Langsam. Oft ist das Vor- und Zurückfahren deutlich zu sehen (eigentlich immer). Ist halt eine Regelung. Die fährt immer erstmal über den optimalen Punkt hinaus.

Grüße
Peter

Manni1 · 4 Februar 2009

Bei meiner D50 ist es definitiv eine Regelung. Die Frage Regelung oder bloß Steuerung hat im Übrigen mit der Art der Fokusmessung überhaupt nix zu tun.

Wenn ich an die D50 ein aus andren Gründen ungeeignetes älteres Tamron anschließe, dann pumpt dieses ohne Ende um den Schärfepunkt herum: eine klare Regelung; bloß der Regelkreis funktioniert da halt nicht. Mit 'ner Steuerung tät die Linse einfach vor/hinter dem Optimum stehenbleiben.

Es mag aber sicher sein, daß andre Hersteller nicht regeln sondern steuern - die hier öfter auftauchenden Problemfälle lassen darauf schließen.

barfoos · 5 Februar 2009

Mein Senf dazu:

mit den Phasenvergleichssensoren misst die Kamera nicht wie scharf oder unscharf ein Objekt ist. Es wird die Entfernung gemessen. Und die wird dem Objektiv mitgeteilt. Selbiges hat jetzt die Aufgabe, seinen Fokus auf diese Entfernung zu drehen. Da hilft auch nachmessen nix. Die Entfernung bleibt die selbe. (Das ganze geht nur, wenn das bild schon wenigistens ein bisschen scharf ist -> daher pumpt die Kamera manchmal einmal komplett durch)

Neuerdings haben ja einige Kameras eine manuell einstellbare Korrektur für die Justage vorgesehen. Denkbar wäre jetzt, das eine einmalig anzuwendende Automatik einen abgleich zwischen LiveView (da gibt es soweit ich weiß keinen Fehlfokus) und Phasenvergleichssensoren vornimmt. Solange es das nicht gibt, muss/kann man das halt von Hand machen.

gruß
barfoos

Manni1 · 5 Februar 2009

barfoos schrieb:
Mein Senf dazu:

mit den Phasenvergleichssensoren misst die Kamera nicht wie scharf oder unscharf ein Objekt ist. Es wird die Entfernung gemessen. Und die wird dem Objektiv mitgeteilt.

In Millimeter, Zoll, Werst oder Ellen? Die Erklärung sicher, weshalb fremdsprachige Fremdhersteller beim Umrechnen Probleme haben. :lol:

Erklär uns bitte mal, wie ein kamerainternes Meßsystem eine absolute Entfernung weitergeben soll.