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Autor: Sascha Stewen
Veröffentlicht: 26. Mai 2013

Dezentrierung

In Reih’ und Glied

Um die beste technische Bildqualität zu erreichen ist es notwendig, dass alle Komponenten fehlerfrei zusammenarbeiten. Dies betrifft, trotz eines hohen Elektronikanteils, in besonderem Maße die mechanische und optische Konstruktion von Objektiv und Kamera. Durch immer höhere Auflösungen steigen dabei auch die Anforderungen an die Genauigkeit, da Fehler immer leichter sichtbar werden. Ein wichtiger Punkt ist die richtige Zentrierung.

Verschoben und verkippt: dezentriertes optisches System
Die von uns verwendeten Objektive besitzen Linsen mit sphärischen, planen oder asphärischen Oberflächen, die alle rotationsymmetrisch geformt sind. Dies bedeutet, dass das Profil der Oberfläche vom Mittelpunkt ausgehend in jede Richtung gleich ausfällt. Die Achse, die durch die beiden Mittelpunkte der Oberflächen gebildet wird ist die Symmetrieachse. In der geometrischen Optik bezeichnet man diese als optische Achse. Da in den Objektiven mehrere Linsen genutzt werden existieren auch mehrere optische Achsen. Die Herausforderung der Objektivbauer ist es, die Linsen so einzufassen, dass diese einzelnen optischen Achsen eine gemeinsame Achse und damit die gesamte optische Achse des Objektivs bilden. Ist dies der Fall, spricht man von einem korrekt zentrierten Objektiv.
Da das Ziel in der Photographie die Abbildung des Motivs ist, darf der Sensor bzw. Film bei der Betrachtung der Zentrierung nicht außer Acht gelassen werden. Auch diese besitzen im übertragenen Sinn eine optische Achse, die rechtwinklig durch den Mittelpunkt ihrer Oberfläche stößt. Im Gesamtsystem aus Kamera und Objektiv müssen die optischen Achsen beider Komponenten eine gemeinsame Gerade bilden, um von einem vollständig zentrierten System sprechen zu können.


Formen der Dezentrierung

Ganz oben: ein korrekt zentriertes optisches System
Mittig oben: eine verkippte Zentrierung
Mittig unten eine verschobene Zentrierung
Ganz unten: ein verkippter und verschobener Sensor
Sobald zwei Komponenten mit eigener optischer Achse in Kombination betrachtet werden, besteht die Möglichkeit zur Dezentrierung. Dies bedeutet, dass die beiden optischen Achsen keine gemeinsame Gerade bilden. Grundsätzlich gibt es zwei Varianten von Dezentrierungen:

1. Verschobene Zentrierung
Bei dieser Form der Dezentrierung sind die beiden optischen Achsen verschoben, laufen aber weiterhin parallel zueinander.

2. Verkippte Zentrierung
Die beiden optischen Achsen besitzen bei dieser Variante der Dezentrierung einen gemeinsamen Schnittpunkt, sind aber zueinander verkippt.

In der Praxis können beide Formen der Dezentrierung natürlich auch in Kombination auftreten, die optischen Achsen also sowohl verschoben, als auch verkippt sein und so weder einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen, noch parallel zueinander laufen. Da in der Regel mehr als nur zwei Elemente mit einer optischen Achse vorhanden sind, entstehen vielfache Kombinationsmöglichkeiten untereinander.

Folgen

Wenn Linsen oder Linsengruppen in einem Objektiv ungewollt verschoben oder verkippt sind ändert sich gegenüber der ursprünglichen optischen Rechnung die Lichtbrechung und damit der Weg des Lichts. Dies kann dazu führen, dass Abbildungsfehler wie sphärische oder chromatische Aberrationen entstehen oder verstärkt werden. Eine typische Form ist die sichtbare Unschärfe an zwei diagonal gegenüber liegenden Bildecken.
Eine kontrollierte Dezentrierung kann hingegen auch positiven Einfluss auf die Bildqualität nehmen. Bildstabilisatoren in den Objektiven genauso wie in der Kamera nutzen die Möglichkeiten, durch verschieben oder verkippen einzelner Linsengruppen beziehungsweise des Sensors Bewegungen der Kamera auszugleichen und so ein Verwackeln zu unterdrücken.

Ursachen

Bereits bei der Fertigung kann durch zu große Einzelteiltoleranzen oder einer unpassenden Materialauswahl der Fassungen und Führungen im Objektiv ein grundsätzliches Problem bei der Zentrierung entstehen. In solchen allerdings recht seltenen Fällen kann man von einem Konstruktionsfehler sprechen. Häufiger und damit wahrscheinlicher sind individuelle Fehler bei der Fabrikation und der anschließenden Qualitätssicherung, sofern eine solche überhaupt bei jedem Objektiv durchgeführt wird und nicht nur stichprobenartig erfolgt. Auch auf dem Versandweg vom Hersteller zum Händler und gegebenenfalls vom Händler zum Kunden können durch starke Erschütterungen oder sogar Druckbelastungen Dezentrierungen entstehen. Gleiches gilt natürlich für den üblichen Transport im Rahmen der Nutzung des Objektivs. Auch gut gepolsterte Phototaschen und -rucksäcke können bei ungünstigen Situationen Erschütterungen nicht ausreichend dämpfen und so für eine Dezentrierung sorgen. Auch extreme Kälte und Hitze und die damit einhergehenden Bewegungen im Material können eine fehlerhafte Zentrierung zur Folge haben, auch wenn dies nur in wenigen Fällen Ursache sein dürfte. Auf lange Sicht kommt allerdings noch die übliche Materialalterung hinzu.
Vorbeugen kann man den Problemen durch einen möglichst sachgemäßen Umgang. Erschütterungen und Stöße sollten genauso wie große Temperaturschwankungen vermieden werden.

Heimtest

Der “Vier-Ecken-Test” ist eine besonders einfache, aber trotzdem effektive Methode um ohne komplizierte Messtechnik festzustellen, ob ein Objektiv oder eine Kamera richtig zentriert ist. Benötigt werden neben dem zu testenden Equipment ein stabiles Stativ (aufgestellt auf einem festen Untergrund), ein markantes Objekt in größerer Entfernung (Beispielsweise ein Kirchturm, Sendemast oder ähnliches) und gute Sichtbedingungen.
Im ersten Schritt müsst ihr das markante Objekt mittig im Bild platzieren. Das mittlere Autofokusmessfeld oder je nach Kamera hinzublendbare Gitterlinien oder Fadenkreuze helfen bei der richtigen Orientierung. Die Belichtung sollte manuell festgelegt und im Verlauf des Tests nicht geändert werden. Sofern es die Lichtverhältnisse erlauben solltet ihr dabei die größte Blendenöffnung wählen, damit eventuelle Probleme leichter erkannt werden können. Den Bildstabilisator solltet ihr deaktivieren, da er auch bei einer automatischen Stativerkennung ein zusätzliches Fehlerpotenzial bietet. Anschließend müsst ihr auf das Objekt fokussieren, entweder automatisch oder manuell, idealerweise über Live-View mit Vergrößerung, so dass die höchstmögliche Schärfeleistung erzielt wird. Nun wird der Stativkopf gelöst und das Objekt in einer Bildecke, beispielsweise oben links, platziert. Ohne die Fokussierung zu verändern wird, sinnvollerweise mit Fern- oder Selbstauslöser, eine Aufnahme gemacht. Die gleiche Prozedur muss mit den anderen drei Ecken wiederholt werden. Als Resultat liegen nun vier Aufnahmen vor, die bei gleicher Belichtung und gleicher Fokussierung entstanden sind. Da alle vier Bildecken gleichweit vom Zentrum des Bildes entfernt sind sollten alle vier Darstellungen des Objektes die gleiche Abbildungsqualität bieten. Ist dies nicht der Fall, so solltet ihr den Test mit anderen Motiven und anderen Objektiven und Kameras wiederholen. Bei einer eindeutigen und reproduzierbaren Abweichung der vier Aufnahmen voneinander kann von einer Dezentierung ausgegangen werden.

Heimtest: Kameraeinrichtung am mittigen Motiv, von jeder Ecke ein Bild und anschließend der Vergleich: in diesem Fall ist das Objektiv leicht dezentriert.
Es geht bei dem Test nicht um die absolute Leistungsfähigkeit des Objektivs, sondern nur um die relative Leistung der vier Ecken zueinander. Die so ermittelte Qualität in der Bildecke entspricht also in der Regel nicht der maximalen Abbildungsleistung des Objektivs in diesem Bereich.
Die Genauigkeit der Methode erfüllt natürlich keine Laborstandards, liegt aber am Maximum dessen, was ohne komplizierte Messverfahren und entsprechendes Hintergrundwissen zu Hause erreicht werden kann. Die häufig zu lesenden Empfehlungen, das Bücherregal, eine an die Wand geklebte Zeitung oder eine Ziegelsteinmauer zu photographieren führen hingegen oft zu falschen Ergebnissen, da für aussagekräftige Ergebnisse eine genaue Anpassung der Motiv- und Sensorebene notwendig ist, die mit heimischen Mitteln oft nicht erreicht werden kann.

Stimmt’s, ...

... dass eine fehlerhafte Zentrierung bei “normalen” Aufnahmen häufig nicht zu sehen ist?

Wie jeder andere Bildfehler kann auch die Dezentrierung stärker oder schwächer ausfallen, zudem zeigt sie sich in erster Linie bei flächigen Motiven und geringen Schärfentiefen. Aus dem Grund kann man davon ausgehen, dass viele leichte Dezentrierungen unbemerkt bleiben. Auch stärkere Fehler sind oft nur bei genauer Kontrolle der Aufnahmen zu finden.

... dass Bildstabilisatoren einen negativen Einfluss auf die Zentrierung haben?

Alle optischen Bildstabilisatoren, dass sind jene die mit beweglichen Linsen im Objektiv oder mit einem beweglichen Sensor im Kameragehäuse, nutzen bewusst die Dezentrierung aus um die Verwacklung zu korrigieren und sind dahingehend optimiert. Sie zeigen im normalen Betrieb deswegen sehr selten negative Auswirkungen, sofern man den Stabilisator abschaltet, wenn er nicht gebraucht wird (oder er dies automatisch macht). Durch diese beweglich gelagerten Teile besteht allerdings ein größeres Fehlerpotenzial, so dass es eher zu Problemen aufgrund von Stößen oder Schlägen, etwa beim Transport, kommen kann als bei Objektiven und Kameras ohne Stabilisator. Wie groß das Risiko für ein bestimmtes Objektiv oder eine bestimmte Kamera ist lässt, sich aber aufgrund der unterschiedlichen Konstruktionsweisen nicht allgemein bestimmen. Auch können Bildstabilisatoren eine bestehende Dezentrierung, die im Betrieb ohne Stabilisierung nicht auffällt, in Extremsituationen sichtbar machen.

… dass Dezentrierungen auch kreativ genutzt werden können?

Das Verschwenken und Verschieben (Tilt and Shift) eines Objektivs in Bezug zur Film- bzw. Sensorebene, dass genutzt wird um Einfluss auf die Schärfe oder die Linienführung im Bild zu übernehmen, ist letztlich nichts anderes als eine bewusste Dezentrierung. Neben den Fachkameras, die generell dafür ausgelegt sind, und speziellen, qualitativ hochwertigen Tilt/Shift-Objektiven gibt es auch eine Vielzahl von günstigen Alternativen, die für viele Kameraanschlüsse erhältlich sind.

… dass auch eine falsche Lagerung zu Dezentrierungen führen kann?

Ja, das stimmt. Objektive sollten bei Nichtnutzung immer aufrecht stehend gelagert werden, um so einseitige Belastungen auszuschließen. Zudem ist es sinnvoll, auf eine trockene Umgebung zu achten. Dies schützt nicht nur vor Pilzbefall, sondern beugt auch Materialermüdungen vor, die zu einer Dezentrierung führen können.

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