Focus offset


Fotografie » TechTalk » Fysica »  Focus » Offset

Spiegelreflextoestellen gebruiken aparte sensoren voor het scherpstellen en de effectieve beeldopname. Het voordeel is dat de scherpstelling vliegensvlug gebeurt (het systeem kan bepalen hoe ver het onderwerp staat en aan welke snelheid het beweegt), maar er is altijd een kleine offsetfout.

Algemene pagina scherpstelling (verschil compact - reflex).

Focus offset probleem bij SLR

Het is technisch onmogelijk de focus-sensor (die het beeld krijgt in rusttoestand, samen met het matglas waarop het beeld geprojecteerd wordt) optisch te laten samenvallen met de hoofdsensor (die het beeld ontvangt bij het nemen van de foto). Wat de focussensor ervaart als "in focus" is niet noodzakelijk perfect in focus als de spiegel terugklapt en het beeld naar de hoofdsensor gestuurd wordt. Er kan namelijk een "backfocus" fout optreden tussen beide sensors. De schematische voorstelling rechts geeft meer uitleg.

Men kan zowel een "frontfocus" als een "backfocus" fout hebben (scherpstelling vòòr of achter het onderwerp). In het algemeen zal men het hebben over een focus offset fout.

Fototoestellen (bodies) zijn gecertifieerd voor een bepaalde maximale opening. Voor een Canon EOS 20D is dat ƒ/2.8. Deze informatie is blijkbaar een fabrieksgeheim, in de gebruikershandleiding staat het in ieder geval niet expliciet vermeld. Als je een lens met een grotere opening gebruikt (bijvoorbeeld de prime lens EF 85mm ƒ/1.8), dan kan je de maximale lensopening van ƒ/1.8 in theorie niet gebruiken met een Canon 20D als het focusvlak kritisch is (scherpstellen op de ogen bij portretten).

Bij de eerste foto is scherpgesteld op de middenste boom op de witte achtergrond, gebruikmakend van de middenste focussensor. De opening is ƒ/1.8 en de sluitertijd was 1/350", voldoende voor een scherp beeld. Als je de uitvergroting bekijkt, dan zal je merken dat de bomen niet scherp zijn, maar alles wat verder staat dan het huis is wel scherp (let op de daken!). Dit is een typisch voorbeld van focusfout.

Als vergelijking, dezelfde situatie, genomen met een Sony DSC-F828, ƒ/2.5 1/75" (dit is de maximale lensopening bij 135mm). De details in de bomen zijn goed zichtbaar en de daken die verderstaan dan het scherptepunt zijn onscherp, wat de bedoeling is.

De uitleg is te zien op de derde foto (je zal op de foto moeten klikken om de uitvergroting te zien). De foto is sterk bijgewerkt om het effect meer zichtbaar te maken.
De Canon EOS 20D is gecertifieerd om te werken met lenzen tot ƒ/2.8. Bij lenzen met een grotere opening is de scherptediepte zo klein (20.5 - 21.8 cm op de foto) dat het kleiner is dan de backfocusfout van de camera (er werd scherpgesteld op 20 cm). Bij een opening van ƒ/2.8 is de scherptediepte 19.5 - 23 cm; de scherptediepte vangt als het ware de backfocusfout op.

Het probleem met de backfocus is zeer goed merkbaar bij macrofotografie. Niet vanwege de lens, maar omdat de scherptediepte zeer beperkt en scherp afgetekend is.

Bij Live preview (contrastdetectie scherpstelling) heeft men geen last van focus offset (omdat één enkele sensor voor zowel de scherpstelling als het beeld dient), maar met de live preview is een snelle scherpstelling niet mogelijk.

Op de vierde foto rechts heb je een zicht op de onderkant van de body van een reflextoestel (met zijn spiegel in hoge stand). Je ziet goed de openingen voor de focussensoren (die overeenkomen met de stippen op het matglas).

Het is belangrijk dat de afstand van de lens tot de sensor (B) overeenkomt met de afstand tot de focusdetector (C) zodat het beeld dat scherp is op de detector eveneens scherp is op de gevoelige plaat. Ook moet de afstand tot het matglas (A) identiek zijn, dan heb je ook een scherp beeld in de zoeker als er goed scherpgesteld is, maar dit laatste is van minder belang, omdat de focusdetector veel nauwkeuriger werkt dan onze ogen.

Focus shift
(niet vergelijkbaar met de focus offset)

De focus fout kan ook zuiver door de lens veroorzaakt worden. De autofocus voert eigenlijk een afstandsmeting uit (triangulatie of driehoeksmeting) door de lichtstralen die door beide uitersten van de lens gaan te vergelijken. Iedere lens heeft een residuele asferische aberratie, dat wil zeggen dat de lichtstralen die door de zijkanten van de lens gaan (voor de AF meting) niet precies samenkomen met de lichtstralen die meer door het centrum van de lens passeren (voor de foto).

In tegenstelling met de klassieke back-focus fout (die vooral zichtbaar is op maximale opening) treed deze fout op bij het verkleinen van het diafragma (van ƒ/2.8 naar ƒ/4: bij deze waarden is de scherptediepte nog niet zo groot dat het de fout kan opvangen). In dit geval gebruikt men beter de benaming focus shift (effekt van het dichtdraaien van de lens) in plaats van focus offset (front- of backfocus afhankelijk van de body).

Deze fouten zijn heel beperkt en zullen enkel opvallen bij lenzen van topkwaliteit waarbij het beeld zo scherp is dat de kleinste imperfecties zichtbaar worden. Met een kitlens (behalve de EF 24-105 ƒ/4 L IS USM) of een hyperzoom zullen de focusfouten niet zichtbaar zijn!


Correctie van de back focus fout

De focus offset wordt in het nederlands ook systematische fout genoemd, omdat het een fout is die door het systeem veroorzaakt wordt. Het is een fout die altijd evenveel aanwezig is (daarom kan die softwarematig gecompenseerd worden met de "micro adjustement" indien de body dit toelaat.

Bij de meeste merken kan je op de professionele toestellen de focus offset-fout manueel corrigeren. Je kan dit doen voor alle lenzen in één keer, of lens per lens. Hoewel het meer een body-probleem dan een lens-probleem is, is het beter de correctie uit te voeren per lens. Het is een zuiver electronische correctie: bij het signaal van de focus sensoren wordt er een offset bijgeteld. Er bestaat ook een mechanische correctie: dit zijn de eccentrieken die de spiegels ondersteunen (deze worden éénmaal in de fabriek afgeregeld). Dankzij de electronische correctie hoeft de mechanische instelling niet meer zo secuur te gebeuren (deze afregeling was heel moeilijk uit te voeren, en kon verlopen bij de montage).

Bij de laatste reeks digitale spiegelreflexen met hoge resolutie wordt het maximum uit de lens gehaald en is een backfocus- of frontfocusfout goed zichtbaar. Omdat de focussensoren het buitenste deel van de lenzen gebruiken voor het bepalen van de scherpstelling (uitleg scherpstelling hier) en de hoofdsensor vooral belicht wordt door centrumstralen, spelen de individuele lensparameters (en met name hoe de sfericiteit wordt gecompenseerd: door asferische lenzen of meervoudige lenzen) een grote rol. Het is dus echt aan te raden de correctie uit te voeren voor ieder lens apart. Fabrikanten proberen de schuld te schuiven op de lensfabrikanten (Sigma, Tamron,...) maar ook de lenzen van de body fabrikant (Canon, Nikon,...) vertonen een focus offset.

Correctie met testblad

Hoe ga je te werk? Klik op de afbeelding rechts om een testpagina te bekomen. Print die af op stevig papier (of eventueel verstevigen met een stuk karton). Vlak op tafel leggen en het blad onder een hoek van ongeveer 30 fotograferen. Hoe meer loodrecht op het blad (hoek van 60), hoe meer dat het scherpe gebied uitgestrekt is (de overgang scherp-onscherp is soms niet goed zichtbaar).

Instellingen:

Stel heel precies scherp op de zwarte streep rechts midden op het blad. Het is belangrijk dat je het deel van de lijn uitkiest dat omgeven is door wit, zodat de focussensor enkel kan scherpstellen op de lijn (de blokjes worden gebruikt om het gebied met maximale focus te bepalen) Tussen scherpstellen en het nemen van de foto mag je het toestel niet bewegen.

Controleer dan de foto. Er moet een duidelijk afgetekend scherp gebied in het beeld zichtbaar zijn. Dit gebied met maximale scherpte moet rond de horizontale lijn gelegen zijn. Indien dit niet het geval is, moet de electronische focus correctie op het fototoestel uitgevoerd worden, gebruik negatieve waarden voor een backfocus (scherp gebied verderaf) en positieve waarden voor een frontfocus (scherp gebied dichtbij). Opnieuw een testfoto nemen en herhalen tot het scherpe gebied gelegen is rondom de zwarte lijn. Deze procedure herhalen voor alle lenzen (hoeft niet voor kitlenzen).

Real life situatie

Gebruik de lens met de instellingen die je normaal zal gebruiken (probeer de afstand tot het onderwerp ongeveer identiek te kiezen). Voor gezichten is een afdruk op A4 voldoende, maar voor portretten ten voeten uit en landschapsfotografie verdient het de instellingen achteraf te controleren met een paar real-life foto's waar het vlak van de scherptediepte goed zichtbaar is.

Bij portretfotografie neem je een foto waarbij je de grond kan zien (gras, gravel, roosters,...). Achter het gezicht moet de achtergrond liefst zo effen mogelijk zijn. Gebruik verder dezelfde instellingen als hierboven. Stel scherp op de ogen en niet hercadreren. Het scherpe gebied moet zich uitstrekken voor en achter het model (rode lijn op de grond).

Wegens de beeldverwelving (field curvature) zal het scherpe gebied naar voren buigen aan de zijkanten van het beeld (meer scherpte vòòr het model dan achter). De beeldverwelving is sterker merkbaar met breedhoeklenzen (dat je best niet gebruikt bij portrets).


EF 28-135

Sigma 50-150

EF 70-200

Testfoto met backfocus fout


Vergelijkingsfoto zonder backfocus (compact fototoestel)


Bepalen van de focus offset


Positie van de focus sensoren


Schematische voorstelling


Klik op de afbeelding voor een testblad (A4)


Controle in een real life situatie

Drie voorbeelden met de testblad

De eerste lens is een kitlens met een relatief kleine opening (ƒ/5.6): het beeld is scherp over een breed gebied (scherp tussen -6 en +6). Een dergelijke lens legt geen zware eisen op aan het autofocus systeem.

De middelste lens vertoont een lichte front-focus (scherp tussen -4 en 0). De focus offset fout wordt nipt opgevangen door de scherptediepte.

De derde lens (nochtans een Canon L) vertoont een zware back focus (scherp tussen +2 en +4). De offset wordt niet opgevangen door de scherptediepte en de foto's zullen nooit de maximale scherpte bereiken omdat er scherpgesteld wordt achter het geselecteerd onderwerp.

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren