Unscharfe Mondfotos, die Innenfokussierung und das Focus-Bracketing

[herbert41]

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1. Problem:
Nachdem ich von der Schärfe meiner Mondfotos mit G9 / Leica 100-400mm und den Farbrändern doch recht enttäuscht war, habe ich die Mondfotos mit dem Oly Pro 4/300mm wiederholt. Zwar gibt es nun keine Farbränder mehr, aber es waren – trotz Stativ – nur ca. 5% der Aufnahmen einigermaßen scharf, unabhängig davon, ob der Auto-Fokus oder der manuelle Fokus verwendet wurde.
Ich habe lange nach der Fehlerursache gesucht. Die optische Qualität des Oly Pro steht eigentlich außer Frage. Es musste eine andere Ursache geben.

2. Vermutete Ursache:
Das Oly Pro hat eine Innenfokussierung. Zur Scharfstellung werden also im Inneren des Objektivs Linsen bzw. Linsengruppen gegeneinander verschoben. Für diesen Vorgang bedarf es einer komplizierten Mechanik, die bei Auto-Fokus-Betrieb im Inneren motorisch angetrieben wird, bei der manuellen Fokussierung händisch über den Drehring.

Bei verschiedenen Versuchen fiel mir auf, dass die Übersetzung vom manuellen Drehring auf den Verschiebe-Mechanismus im Nah- und Fernbereich völlig unterschiedlich ist. Dies kann man am besten beobachten, wenn man den „Entfernungsbalken“ in den Sucher / das Display einblendet. Im rot markierten Bereich (also in der Nähe von unendlich, d. h. auch bei der Fokussierung auf den Mond) wird die Übersetzung der Drehbewegung des Entfernungsrings auf die Scharfstellung schlagartig so groß, dass die geringste Drehbewegung eine starke Verlagerung der Schärfe-Ebene zur Folge hat. Hier nützt dann auch das Focus Peaking nichts mehr! Offensichtlich tritt dieser Effekt auch beim Auto-Fokus auf.

3. Abhilfe:
Um diese Vermutung zu überprüfen, habe ich bei den Mondaufnahmen das Focus Bracketing mit folgenden Einstellungen genutzt:

Schritt +1 (also die kleinste Schrittweite)
Bildzähler 20
Sequenz 0 / - / + (wichtig, da man nicht weiß, ob die – möglichst genau eingestellte – Ausgangs-Fokusebene vor oder hinter der Mond-„Ebene“ liegt).

Ergebnis: eine Serie von 20 Fotos mit hin und her wandernder Fokus-Ebene, aus der man dann am großen Monitor in aller Ruhe das schärfste Foto heraussuchen kann. (Ob zusätzliches Stacking oder Post Focus mit anschließendem Stacking noch eine Verbesserung ergibt, habe ich nicht ausprobiert.)

Es funktioniert (s. Beispiele)!

Die Fotos habe ich mit FixFoto hinsichtlich Helligkeit und Kontrast nachbearbeitet und etwas nachgeschärft. ISO 200, BZ 5,6 / 8 / 11, Zeiten 1/125 bis 1/1000

056 P1040797 A ff.JPG (83.65 KiB) 737 mal betrachtet

080 P1040963 A 3-4.JPG (76.91 KiB) 737 mal betrachtet

110 P1040886 A ff2.JPG (68.15 KiB) 737 mal betrachtet

[bernybutterfly]

Hallo Herbert,

eine gute Idee, die du da erfolgreich umgestzt hast!

Die Modbilder sind schön scharf und vor allem prima im Kontrast!
Die Farbgebung - vor allem des mittleren Bildes - ist sehr natürlich. - So schaut der Mond auch im (farbreinen) Teleskop aus.

Es gibt hier ja einen Mondbilder-Threat.
Da kannst du sie ja noch reinstellen.

[ifi1]

Hallo Herbert,
das Ergebnis kann sich sehen lassen, gefällt mir, gut gemacht.

[mbf]

Danke für die Mühe und den Beitrag, eine gute Lösung!
Trotzdem möchte ich kurz nachhaken:

2. Vermutete Ursache:
Das Oly Pro hat eine Innenfokussierung. Zur Scharfstellung werden also im Inneren des Objektivs Linsen bzw. Linsengruppen gegeneinander verschoben. Für diesen Vorgang bedarf es einer komplizierten Mechanik, die bei Auto-Fokus-Betrieb im Inneren motorisch angetrieben wird, bei der manuellen Fokussierung händisch über den Drehring.

Ich bezweifle, dass beim manuellen Fokussieren eine echte mechanische Umsetzung erfolgt und statt dessen ein "focus by wire" erfolgt. Das steht ja nicht im Widerspruch mit dem Folgenden:

Bei verschiedenen Versuchen fiel mir auf, dass die Übersetzung vom manuellen Drehring auf den Verschiebe-Mechanismus im Nah- und Fernbereich völlig unterschiedlich ist. Dies kann man am besten beobachten, wenn man den „Entfernungsbalken“ in den Sucher / das Display einblendet. Im rot markierten Bereich (also in der Nähe von unendlich, d. h. auch bei der Fokussierung auf den Mond) wird die Übersetzung der Drehbewegung des Entfernungsrings auf die Scharfstellung schlagartig so groß, dass die geringste Drehbewegung eine starke Verlagerung der Schärfe-Ebene zur Folge hat. Hier nützt dann auch das Focus Peaking nichts mehr! Offensichtlich tritt dieser Effekt auch beim Auto-Fokus auf.

Das wäre dann halt etwas unsauber umgesetzt. Das kann aber eine Vielzahl von Ursachen haben. Denkbar wäre es, dass hier die Abtastrate (Schritte pro Umdrehung) des Drehrings nicht ausreichend ist, um im Fernbereich feinere Schritte zu erlauben, da im Fernbereich ja ohnehin eine "gröbere" Verstellung erfolgt, wie man es von manuellen Objektiven her kennt.

Ich meine aber, das ist mir auch beim manuellen Scharfstellen beim 100-300 schon aufgefallen, hatte es aber nicht weiter verfolgt. Muss mal wieder durchschauen...

[herbert41]

. . .
Ich bezweifle, dass beim manuellen Fokussieren eine echte mechanische Umsetzung erfolgt und statt dessen ein "focus by wire" erfolgt. Das steht ja nicht im Widerspruch mit dem Folgenden:

Bei verschiedenen Versuchen fiel mir auf, dass die Übersetzung vom manuellen Drehring auf den Verschiebe-Mechanismus im Nah- und Fernbereich völlig unterschiedlich ist. Dies kann man am besten beobachten, wenn man den „Entfernungsbalken“ in den Sucher / das Display einblendet. Im rot markierten Bereich (also in der Nähe von unendlich, d. h. auch bei der Fokussierung auf den Mond) wird die Übersetzung der Drehbewegung des Entfernungsrings auf die Scharfstellung schlagartig so groß, dass die geringste Drehbewegung eine starke Verlagerung der Schärfe-Ebene zur Folge hat. Hier nützt dann auch das Focus Peaking nichts mehr! Offensichtlich tritt dieser Effekt auch beim Auto-Fokus auf.

Das wäre dann halt etwas unsauber umgesetzt. Das kann aber eine Vielzahl von Ursachen haben. Denkbar wäre es, dass hier die Abtastrate (Schritte pro Umdrehung) des Drehrings nicht ausreichend ist, um im Fernbereich feinere Schritte zu erlauben, da im Fernbereich ja ohnehin eine "gröbere" Verstellung erfolgt, wie man es von manuellen Objektiven her kennt.

Ich meine aber, das ist mir auch beim manuellen Scharfstellen beim 100-300 schon aufgefallen, hatte es aber nicht weiter verfolgt. Muss mal wieder durchschauen...

@Iris, Bernd und Matthias: Danke für eure Kommentare!

Hallo Matthias,

danke für deine ausführlichen Überlegungen!
Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, wie bei dem von dir angeführten "focus by wire" auf eine mechanische "letzte Stufe" verzichtet werden soll. Ich habe mal ein altes Schneider Variogon auseinandergenommen. Dort werden die Linsen bzw. Linsemgruppen in komplizierten Scheckengängen, Nuten usw. geführt. Ob der Antrieb für diese Mechanik dann per Hand oder elektrisch erfolgt, ist letztlich egal.

Bei 30m Entfernung funktioniert die Scharfstellung (Auto oder manuell) problemlos, siehe das Reiher-Foto; ich hatte keine Mühe, auf das Auge des Vogels scharfzustellen. Spätestens bei 400m wird es dann problematisch.

@ Bernd: Danke für den Kommentar zur Farbe! Ich kann mich immer nicht entscheiden: eher goldgelb, wie der Mond ja manchmal auch aussieht oder lieber doch neutral, wie du vorschlägst!

Gruß Herbert

P1040150 ff 4-3 1280 k.JPG (497.34 KiB) 661 mal betrachtet

[mbf]

Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, wie bei dem von dir angeführten "focus by wire" auf eine mechanische "letzte Stufe" verzichtet werden soll. Ich habe mal ein altes Schneider Variogon auseinandergenommen. Dort werden die Linsen bzw. Linsemgruppen in komplizierten Scheckengängen, Nuten usw. geführt. Ob der Antrieb für diese Mechanik dann per Hand oder elektrisch erfolgt, ist letztlich egal.

Objektivinnenleben sind mir auch bekannt, ich mag den Blog von lensrentals.

Jein... Die Frage ist, ob bei den aktuellen Objektiven überhaupt noch eine direkte mechanische Ansteuerung der Linsen(gruppen) "von außen" erfolgen kann, ob sie hier technisch noch vorgesehen (oder praktikabel) ist. Dafür muss man den oder die Motoren entkoppeln und so weiter. Und bei den neuesten Systemen mit Linearmotoren dürfte das ohnehin technisch nicht mehr gehen.

Da muss ich jetzt aber passen, auf die Schnelle habe ich keine valide Quelle gefunden, die eine Aussage über das 300/4 trifft.

[bernybutterfly]

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@ Bernd: Danke für den Kommentar zur Farbe! Ich kann mich immer nicht entscheiden: eher goldgelb, wie der Mond ja manchmal auch aussieht oder lieber doch neutral, wie du vorschlägst!

Gruß Herbert
P1040150 ff 4-3 1280 k.JPG

Hallo Herbert,
die Farbe des Mondes ist sehr unterschiedlich und hängt u.a. stark davon ab, wie hoch am Himmel er steht. Je niedriger, desto mehr Luft = Schmutz muss das Licht durchdringen. Aber auch das von der Erde reflektierte Licht wirkt mit.
Wegen der geringeren Luftunruhe beobachte ich den Mond möglichst im Zenit. Dann ist die Farbe weniger rötlich.

siehe da:
https://www.starobserver.org/ap220515/

Wegen der Stacking-Idee: Ohne spezielle Software wird das Summenbild wahrscheinlich weniger scharf wie ein Einzelbild, da die Luftunruhe jedes Bild individuell verzerrt. Es gibt also sehr selten 2 gleiche Bilder.

[herbert41]

@ Bernd: Zwei interessante Hinweise! Die Farbscala ist beachtlich!
@ Matthias: Eine Erklärung des Innenlebens moderner Objektive durch einen Fachmann, das wär's! Ich werde mal in die Richtung recherchieren.
Gruß Herbert

[herbert41]

Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, wie bei dem von dir angeführten "focus by wire" auf eine mechanische "letzte Stufe" verzichtet werden soll. Ich habe mal ein altes Schneider Variogon auseinandergenommen. Dort werden die Linsen bzw. Linsemgruppen in komplizierten Scheckengängen, Nuten usw. geführt. Ob der Antrieb für diese Mechanik dann per Hand oder elektrisch erfolgt, ist letztlich egal.

Objektivinnenleben sind mir auch bekannt, ich mag den Blog von lensrentals.

Jein... Die Frage ist, ob bei den aktuellen Objektiven überhaupt noch eine direkte mechanische Ansteuerung der Linsen(gruppen) "von außen" erfolgen kann, ob sie hier technisch noch vorgesehen (oder praktikabel) ist. Dafür muss man den oder die Motoren entkoppeln und so weiter. Und bei den neuesten Systemen mit Linearmotoren dürfte das ohnehin technisch nicht mehr gehen.

Da muss ich jetzt aber passen, auf die Schnelle habe ich keine valide Quelle gefunden, die eine Aussage über das 300/4 trifft.

Hallo Matthias,
nach längerem Suchen habe ich die Darstellung eines komplett zerlegten Canon-Zoom-Objektivs mit USM-Motor (2015) gefunden:

https://www.fotomagazin.de/technik/was- ... m-objektiv

Drei ineinandersitzende Tuben mit eingefrästen Schneckengängen (s. Foto) ermöglichen die gezielte Beweglichkeit der Linsengruppen und damit sowohl die Scharfstellung wie auch die Brennweiteneinstellung.

Ob per Hand oder per Motor: Die Linsengruppen bewegen sich also in vorgegebenen Bahnen, woraus offensichtlich (zumindest bei großer Gegenstandsweite) eine nichtlineare Übertragung des motorischen Vortriebs (bei Autofokus) bzw. der Drehbewegung (manueller Fokus) auf die Verlagerung der Fokusebene (also das Scharfstellen) folgt, wie auch an dem "Entfernungsbalken" deutlich zu erkennen ist.

Innentubus-Elemente.JPG (53.15 KiB) 601 mal betrachtet

Gruß Herbert

[Holger R.]

die Tendenz ist bei allen Objektiven so, dass im Nahbereich feiner fokussiert werden muss (geringere Tiefenschärfe), deshalb sind Makroobjektive oft langsam vom AF, und (wie beim Oly 60mm z.B.) macht dann eine Trennung verschiedener Fokussierbereiche Sinn.

Ich habe bisher mit jedem Teleobjektiv den Mond aufgenommen, und hatte eigentlich nie Probleme mit der Fokussierung (AF, kleines Feld).

Aber die manuelle Fokussierung bei Olympus auf eine gewisse Distanz ist in der Tat unterirdisch, ich wurde mit meinem 150-400 zum Gespött am See, weil ich es nicht geschafft habe, manuell auf die Mitte eines 12cm Pfostens zu fokussieren. Gefühlt ein halbes Grad am Fokusring machten 10cm in der Schärfentiefe aus, die Schärfe sprang von davor nach dahinter. Dass das noch kein Entwickler gemerkt hat ist nicht vorstellbar.
Zeitgleich ist halt klar, dass diese Objektive unfassbar schnell fokussieren müssen, und deshalb kann hier nicht mehr die präzise Umsetzung stattfinden, wie bei einem Makroobjektiv

[herbert41]

. . .
Gefühlt ein halbes Grad am Fokusring machten 10cm in der Schärfentiefe aus, die Schärfe sprang von davor nach dahinter. Dass das noch kein Entwickler gemerkt hat ist nicht vorstellbar.
. . .

Danke Holger für die Bestätigung! Unglaublich, dass auch der Autofokus damit überfordert ist!
Gruß Herbert

[oberbayer]

Ein sehr interessantes Thema.
Habe ja auch das PL100-400mm an der G9.
Am langen Ende ist das manuelle fokussieren nicht einfach.
Ich lese hier mal sehr aufmerksam mit!

[Jock-l]

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Neben Bernds Hinweis zur Dichte der Luftschichten ergänze ich Richtung thermische Einflüsse (habe quergelesen, daß es noch Niemand als Stichwort heraushob; oder überlesen). Gerätschaften vor dem Einsatz draußen aufstellen/ aufbauen.