Nooit meer backfocus

• Geplaatst op 19 Juli 2010
• Door Evert van Stijn - Nikon Service Point
• 0

Met het toenemen van het aantal mega pixels blijft de scherpte van de digitale camera´s steeds maar verbeteren. Zelfs bij enorme vergrotingen kunnen nu de kleinste details scherp worden weergegeven. Door deze enorme scherpte springt bij het werken met grote openingen en kleine scherpte dieptes het scherpte vlak er nu ook fantastisch mooi uit…. Maar ook afwijkingen en gebreken in het focus systeem zijn nu beter dan ooit tevoren genadeloos zichtbaar.

Zo bleek dat vanaf het passeren van de 6 megapixel grens bij digitale SLR modellen het wel eens voor kwam dat de scherpte net voor of achter het onderwerp zat. Niet gehinderd door enige kennis van zaken werd wereldwijd op het internet al snel de termen front- en backfocus hieraan gekoppeld. Met name rond 2004 en 2005 stonden de forums bol van beruchte backfocus problemen bij diverse merken die op dat moment in de race waren met dergelijke camera´s. Eén ding is echter zeer storend, namelijk dat de term backfocus al van oudsher de benaming is voor een ander technisch aspect welke hier ook nog eens nauw aan verbonden is. Backfocus is namelijk de afstand tussen het achterste lensdeel en het brandpunt van een objectief. Zo is (met name bij groothoek objectieven) deze backfocus bij objectieven van meetzoeker camera´s veel korter dan de backfocus van objectieven van spiegel reflex camera´s waar achter de lens ruimte nodig is om een spiegel op en neer te laten klappen. Ook bij reflex camera´s van verschillende beeldformaten is bij dezelfde brandpuntsafstand een andere backfocus nodig. Zo is de backfocus van een 50mm objectief voor een 6x6 reflex veel groter dan de back-focus voor een 50mm kleinbeeld objectief. Om deze backfocus te vergroten wordt een speciaal optische constructie toegepast waarbij de ruimte achter het objectief (de backfocus) aanzienlijk groter wordt dan de feitelijke brandpunt afstand. Deze optische constructie wordt retrofocus of omgekeerd teleobjectief genoemd. Aan de term backfocus is ook nog een andere term verwant namelijk de metal backfocus, dit is de afstand van de bajonet tot aan het brandpunt. (Zie figuur 1)

Backfocus is dus een fysieke eigenschap (afmeting) die bij elk objectief hoort, zelfs als deze spot on scherpstelt. Het is dus beter, om wanneer het over de scherpte klacht gaat waarbij de scherpte achter het scherpstel punt zit, nooit meer de term backfocus te gebruiken maar b.v. de term rear focus. Dit is ook mooi in lijn met de aanduidingen op de DC Nikkors (DC = Defocus Control). Op de DC instel ring van dit objectief is ook gekozen voor de F van Front en de R van Rear.

Hoe constateer je nu front of rear-focus?

Veel mensen constateren alleen maar de onscherpte maar hebben geen flauw idee wat hier de oorzaak van is. Vaak is dit ook niet zomaar te herleiden door alleen maar de meest onscherpe foto´s eens goed te bekijken. Om er achter te komen of de geconstateerde onscherpte het gevolg is van front of rear-focus begin je met een nauwkeurige beoordeling van een hoeveelheid met inzicht geselecteerde foto´s. Geen testfoto´s van kranten of baksteen muurtjes, maar foto´s van willekeurige onderwerpen met daarbij een duidelijk verloop van voor naar achtergrond. Bijvoorbeeld een vogel in de wei of op een schuin weglopende tak. Als de tak of de gras spietjes naar de achtergrond net even scherper lijken dan die bij de vogel zelf. Of als bij een portret op de ogen is scherp gesteld en het zijn juist de oren die mooi scherp zijn. Als er een structurele afwijking in te herkennen is waarbij de scherpte telkens achter het gekozen onderwerp ligt, dan is er duidelijk sprake van rear-focus.

Het kan natuurlijk ook andersom, dat niet de ogen maar een pukkel op de neus of het gras (asfalt, straat stenen, of wat dan ook) voor het onderwerp altijd net even scherper blijken te zijn. In dat geval is er natuurlijk sprake van front-focus.

Als één van deze twee afwijkingen in veel van de foto´s geconstateerd wordt en men dus aan de apparatuur begint te twijfelen kan een serie test opnames duidelijkheid bieden. Maak bij het nemen van deze testopnames gebruik een groot diafragma. Hierdoor heb je de minste scherptediepte en zul je het makkelijkst kunnen zien of de scherpte wel daar zit waar je op scherp gesteld hebt. Het hoeft niet perse het grootste diafragma te zijn. Soms neemt de scherpte en het contrast met één stop diafragmeren zo toe dat deze kwaliteitsverbetering opweegt tegen de toename in scherptediepte.

Fotografeer vervolgens onderwerpen zoals eerder besproken, of bijvoorbeeld een regenpijp tegen een schuin weglopende muur, een schuin rijtje batterijtjes waarbij elk batterijtje net iets verder staat en je op de middelste scherp stelt, of een liniaal schuin van boven (van voor naar achter) met in het midden een klein onderwerpje naast de liniaal waarop scherp gesteld kan worden. Het maakt niet uit als je maar een duidelijk detailrijk verloop van voor naar achtergrond in de foto hebt. Zorg er echter voor dat alles nauwkeurig geschied. Zeker als je dingen dichtbij fotografeert is het van belang dat je een statief gebruikt. Als je zelf al een paar centimeter heen en weer beweegt heeft het geen zin om langs de close-up opname van een liniaal te kijken hoeveel centimeter de camera afwijkt. Maar als je iets groots op 10 meter afstand fotografeert maakt dit totaal niets uit. Maak ook in elke test opstelling meerdere opnames en ga dan op zoek naar de gemiddelde afwijking. Stel hierbij telkens opnieuw scherp waarbij je de lens eerst afwisselend even op een onderwerp verder of dichterbij dan het test onderwerp laat scherp stellen, zodat het scherptevlak de ene keer van voren en de andere keer van achter af wordt benaderd.

Als deze testfoto´s nu aantonen dat er inderdaad sprake is van front of rear-focus komt direct de volgende vraag. Is het objectief de oorzaak, of de camera? Ook hier moeten de zaken weer structureel getest worden, bijvoorbeeld door het uitwisselen van apparatuur. Wat gebeurt er als je een andere lens gebruikt, of als je de lens op een andere camera zet. Gaat de klacht met de lens mee, of met de camera? Of erger nog, blijft het in beide gevallen net zo onscherp?

Het is dus noodzakelijk om de test te herhalen met diverse lenzen op diverse camera´s, om een goed beeld te krijgen van wat er nu eigenlijk afwijkt. Als blijkt dat de meeste lenzen op dezelfde camera een soortgelijke afwijking vertonen dan is het aannemelijk dat de camera afwijkt. Maar als slechts één lens een significante afwijking vertoont dan is het aannemelijk dat deze lens niet goed is.

Hoe ontstaat front of rear-focus?

Eenvoudig gezegd; doordat er niet goed wordt scherp gesteld. Dit kan zowel veroorzaakt worden door falen van de apparatuur alsook door falen van de gebruiker.

Als het aan de gebruiker ligt zijn de meest voorkomende oorzaken:

1. te snel afdrukken terwijl de camera nog niet klaar is met scherpstellen (dit kan als er voor ontspan prioriteit is gekozen zoals in continu AF standaard is);
2. foutief gebruik van een focus lock functie. (dit kan zowel met de hand als ook een automatisch lock werking zijn);
3. niet goed rekening houden met de voorkeuren en afmetingen van de AF velden (dit is zeer ingewikkeld en bij weinig gebruikers bekend).

Als het aan de camera ligt zijn de meest voorkomende oorzaken:

1. val of stoot schade (als de klacht plotseling geconstateerd wordt);
2. verloop van spiegel standen (als de klacht er langzaam is ingeslopen);
3. fabricage fout (als de klacht er vanaf het begin in zit) Komt zelden voor maar was bij sommige D70 camera´s wel het geval.

Als het aan het objectief ligt zijn de meest voorkomende oorzaken:

1. afwijkingen als gevolg van val of stoot schade (als de klacht plotseling geconstateerd wordt, maar in dergelijke gevallen valt de front of rear-focus vaak in het niet bij de veel opvallender onscherpte naar één of meerdere hoeken);
2. afwijkingen als gevolg van speling door slijtage of los geraakte lensdelen (als de klacht er langzaam is ingeslopen);
3. lensfouten, met name sferische aberratie (als de klacht er vanaf het begin in zit).

Van al deze oorzaken van een slechte of foutieve scherpstelling zijn er drie welke interessant zijn om nader te verklaren.

1. Foutief gebruik van een focus lock functie.
2. Niet goed rekening houden met de voorkeuren en afmetingen van de AF velden.
3. Sferische aberratie.

1. Foutief gebruik van een focus lock functie kan op diverse manieren plaats vinden.

Zo kan men met het middelste AF veld scherp stellen op iets en deze afstand locken en vervolgens anders kaderen waarbij het voorwerp waarop scherp gesteld is aan de zijkant in de opname komt te staan. Nu is de diagonale afstand waarop scherp gesteld is langer dan de afstand tot het vlak waarin het voorwerp zich bevindt met rear focus tot gevolg. (Zie figuur 2)

Ook kan er met de lock functie een fout ontstaan als het onderwerp of de fotograaf beweegt. Op korte afstanden kan het bewegen van de fotograaf ernstige afwijkingen geven. Het bewegen van het voorwerp is vooral gevaarlijk als deze beweging erg traag van of naar de camera is. Als deze beweging dusdanig traag is dat het door de camera niet als een beweging wordt herkend, dan kan in de stand single AF de afstand instelling gelockt raken terwijl het voorwerp toch verplaatst met front of rear focus tot gevolg.

Zo kan zowel het gebruik van focus lock als juist het niet gebruiken ervan voor fouten bij het scherpstellen zorgen. En kunnen S en C AF een geheel andere uitwerking hebben met elk hun eigen voor maar ook nadelen. Dit is voor elke situatie anders en in sommige uitzonderlijke gevallen kan zelfs met de hand scherpstellen de beste of zelf enige oplossing zijn. Als dit voor sommige vreemd overkomt is het misschien goed om dit te vergelijken met belichten. Wanneer je een zwart knoopje op een zwart overhemd fotografeert en een wit knoopje op een wit overhemd dan zal bij gebruik van elke vorm van automatische belichting (zelfs de meest geavanceerde meting als de significant verbeterde “1005 pixel 3D color matrix meting”) beide foto´s in een grijs knoopje op een grijs overhemd resulteren. In een dergelijke situatie is het heel normaal om voor een goed resultaat met de hand te moeten ingrijpen. Ja elke vorm van AUTOmatiek kan dus de mist in gaan, zo ook AUTOfocus. Het komt dus vooral op vakmanschap aan om bij een opname alle parameters zo te manipuleren en te kiezen dat het gewenste resultaat verkregen wordt. Voor een zo scherp mogelijk resultaat dient men op basis van kennis en ervaring een juiste balans te kiezen voor een sluitertijd die kort genoeg is om elke beweging van zowel de camera als het onderwerp te bevriezen, een gemiddeld diafragma voor een zo hoog mogelijke scherpte en contrast, de laagst mogelijke ISO stand in verband met ruis en tot slot de juiste mate van verscherping. Maar om deze mooie scherpte nu te vangen is het dus beslist ook van belang om afhankelijk van de situatie voor de juiste methode van scherpstellen te kiezen. Single of continu AF, focus of ontspan prioriteit, misschien wel met de hand scherpstellen en helemaal geen AF gebruiken. Voor elke afzonderlijke situatie is weer een andere methode van werken vereist. Er is wat dit betreft geen instelling aan te raden als zijnde de beste, vraag dus ook nooit aan een ander; “hoe heb jij je AF altijd ingesteld staan”, maar overdenk elke keer opnieuw de situatie en kies de instelling die er het beste (soms het minst slecht) bij past.

2. Bij niet goed rekening houden met de voorkeuren en afmetingen van de AF velden is het goed te weten wat deze voorkeuren en afmetingen eigenlijk zijn.

Ten eerste zijn de AF velden vaak groter dan de haakjes in de zoeker aangeven. (Zie figuur 3) Dit is van belang om bij dynamisch AF een bewegend voorwerp te kunnen volgen als deze zich van het ene naar het andere veld begeeft. Dit zou men kunnen uitproberen door op een wit vel papier een streep te trekken en hier op scherp te stellen en te zien tot hoe ver buiten de haakjes de AF blijft werken. Als er zich nu buiten de AF haakjes in de zoeker, maar binnen het dus grotere AF veld zich een ander voorwerp bevindt, zou hier ook zomaar op scherp gesteld kunnen worden in plaats van op het gekozen onderwerp tussen de haakjes.

Ten tweede kent het AF systeem twee voorkeuren, ten eerst voor het hoogste contrast en ten tweede hieraan gelijk voor wat het dichtstbijzijnd is. En als er binnen dit AF veld (welke dus groter is dan de haakjes) zich twee voorwerpen bevinden waarvan het ene met groot contrast op de achtergrond en het andere met laag contrast op de voorgrond kan er helemaal een onvoorspelbare situatie ontstaan daar deze twee voorkeuren met elkaar in conflict raken. Men moet dan zelf een creatieve oplossing vinden om dit probleem te omzeilen.

Diegene die zich hier niet in kunnen vinden, en klagen dat die zo geavanceerde apparatuur hierin niet hoort te falen, moeten zich realiseren dat fotografie ook een vak is en de apparatuur slechts het gereedschap. Het is juist die enorme mate van geavanceerdheid die veel van de problemen veroorzaakt. Een veel goedkoper digitaal compact cameraatje kent de meeste van deze klachten dan ook helemaal niet. Er is dan ook beslist geen eenduidige relatie tussen de prijs van de apparatuur en het vrijwaren van problemen. Zo zijn het bijvoorbeeld de dure objectieven die het meeste last van vignetering hebben, daar dit verschijnsel juist bij grote openingen voor komt en lichtsterke objectieven nu eenmaal duurder zijn. Het doortastend handelen en omgaan met dergelijke probleem is veel belangrijker en onderscheidt de vakfotograaf van de willekeurige gebruikers. Kennis en ervaring zijn hierbij van het grootste belang, ervaring moet men zelf opdoen, maar hopelijk kan dit tot de kennis bijdragen.

3. Sferische aberratie is iets magisch binnen de onscherpte problematiek. Het is namelijk een lensfout met niet alleen maar nadelen, het heeft wonderlijk genoeg ook een voordeel.

In het algemeen is het grootste nut van lichtsterke objectieven niet zozeer de lichtsterkte ten aanzien van de belichting, maar de mogelijkheid tot het verkrijgen van een gewenste onscherpte in de voor en/of achtergrond. Bij dergelijke objectieven is dus niet alleen de scherpte maar juist ook de onscherpte van belang. Hierbij gaat het niet alleen om de hoeveelheid onscherpte, maar ook de tekening of de kwaliteit van de onscherpte. Deze kan met name op contrastrijke delen als glimmertjes sterk tekenende vormen aannemen zoals strakke vlakjes in de vorm van het diafragma, holle cirkels, of mooi zacht verlopende dotjes. Ook harde contrastrijke lijnen kunnen zich in de onscherpte als dubbele lijnen aftekenen. En een detailrijke achtergrond kan dan zelfs met een grote mate van onscherpte er dan toch nog druk uitzien. Als wij het over deze tekening of de kwaliteit van de onscherpte hebben, hebben wij het over het zogenaamde bokeh van de lens. Om nu een mooi zacht bokeh te verkrijgen is er in het optisch ontwerp dus ook aandacht besteed aan de onscherpte. Dit beseffend maakt het een stuk makkelijker te aanvaarden dat dit mogelijk ook wel eens een beetje ten koste van de scherpte kan zijn gegaan. Het is namelijk een geringe mate van sferische aberratie die voor het zo mooi zachte bokeh van een objectief kan zorgen. Afhankelijk van het afdrukformaat en de kijkafstand zal de zeer geringe onscherpte in het scherpte vlak over het algemeen niet eens storen of zelfs zichtbaar zijn, maar juist door de mooie zachte onscherpte springt het onderwerp er meteen uit (Zie figuur 4).

Maar nu komt het; de sferische aberratie heeft ook tot gevolg dat het scherpte vlak zich afhankelijk van het gekozen diafragma naar voren of naar achteren verplaatst. De AF sensor kijkt min of meer door F 5.6 heen, maar de opname is waarschijnlijk met een ander diafragma gemaakt. En bij dat andere diafragma zit de scherpte dus op een andere plek met een geringe mate van front of rear-focus tot gevolg. Maar ja, je moet er wat voor over hebben, voor een mooi bokeh. (Zie figuur 5, 6, 7 en 8)

Wat is de oplossing voor al deze klachten?

De oplossing is natuurlijk afhankelijk van de oorzaak. Vertoont de apparatuur slechts een afwijking, dan zou justeren uitkomst kunnen bieden. Maar het kan ook zijn dat er iets defect is. Een kromme lens bajonet en een ingedrukte body door val of stoot schade is natuurlijk geen kwestie van even justeren. Hier dienen zaken hersteld en vervangen te worden, waarna justeren (op honderdste van een millimeter) het geheel natuurlijk wel afrondt.

Maar het kan dus ook zijn dat de geconstateerde afwijking een vaste eigenschap van een bepaald objectief is welke totaal niet te veranderen valt. In dat geval kan men bij de nieuwe type camera´s de functie fijnafstelling AF in het setup menu gebruiken. Met deze functie is het mogelijk om een afwijking in het AF systeem te corrigeren. Het biedt twee mogelijkheden, namelijk één om de afwijking van de camera te corrigeren en één om diverse afwijkingen van respectievelijk 12 verschillende objectieven te corrigeren. Hiermee is het mogelijk om het scherpte vlak met 20 kleine stapjes in de richting van de camera of naar de achtergrond te verplaatsen. Dit gebeurt proefondervindelijk met gebruik van de al eerder besproken proefopnames. Afwisselend proefopnames maken en corrigeren in het menu, weer proefopnames maken en de correctie in het menu weer aanpassen, weer proefopnames maken enzovoort, net zolang totdat het gewenste resultaat is verkregen.

Daar de correctie wordt ingesteld met het desbetreffende AF objectief op de camera gemonteerd, en de camera het objectief herkent, wordt de instelling automatisch opgeslagen onder de naam welke wordt gevormd door het brandpunt en lichtsterkte van het objectief. Bij plaatsing van het desbetreffende objectief zal de ingestelde correctie direct in werking treden. Zo kan er van meerdere objectieven een afzonderlijke correctie in de camera geprogrammeerd worden.

Wanneer men echter een eenduidige afwijking op alle objectieven ondervindt, dan is het ook mogelijk om een algehele correctie voor de camera in te stellen. Dit gebeurt op dezelfde manier met de testopnames maar wordt dan onder de noemer standaard opgeslagen. Deze instelling compenseert een eventuele afwijking aan de camera en telt gewoon op bij de eventuele correcties van de diverse objectieven.

Al deze correcties zijn in één keer uit te schakelen door de functie fijnafstelling AF in het menu uit te zetten.

De functie fijnafstelling AF werkt weliswaar zeer nauwkeurig maar geeft echter niet altijd het gewenste resultaat. In de gebruiksaanwijzing (en in de folders) van de digitale SLR camera´s van Nikon worden een aantal objectieven genoemd welke bij gebruik van AF mogelijk niet goed scherpstellen. Hierbij wordt gemeld dat dit met name in de telestand en bij korte opname afstand plaatsvindt. Als remedie wordt er aangegeven om in dergelijke gevallen handmatig op het matglas scherp te stellen.

Het lijkt dus voor de hand liggend dat als je dit constateert, je dit nu met de functie fijnafstelling AF kunt corrigeren. Maar aangezien de afwijking vooral in tele en dichtbij plaats vindt moet je er dus wel rekening mee houden dat de correctie minder nodig zal zijn voor opnames op langere opnameafstanden en bij kortere brandpuntsafstanden. In dit geval is de fijnafstelling AF dus nauwelijks bruikbaar daar je voor het objectief slechts één correctie kunt instellen. Datzelfde geldt ook voor de lenzen met een beetje sferische aberratie hetgeen het zachte bokeh op de achtergrond zozeer ten goede komt. Zoals hierboven besproken hebben deze objectieven vaak een kleine verschuiving van het scherptevlak bij het veranderen van het diafragma. Ook hier werkt de fijnafstelling van de AF dus niet optimaal als men niet constant met hetzelfde diafragma werkt.

Tot slot...

Na dit alles gelezen te hebben lijkt de titel “Nooit meer backfocus“ niets meer dan een misleidende kop uit een roddelblaadje. Maar gelukkig is er toch een oplossing tegen deze scherpstelfouten. Dat is namelijk de statief mode van de scherpstelfunctie in live view (alleen bij camera´s die over deze functie beschikken als de D3, D300 en D700). Hierbij wordt er op de opname sensor gezocht naar de hoogst haalbare scherpte in het beeld. Dit werkt niet altijd handig en zeker niet snel, maar is onovertroffen van kwaliteit.

en besluit.

Let op… het testen en zoeken naar afwijkingen is niet zomaar iets. Als je bijvoorbeeld nergens last van hebt maar uit nieuwsgierigheid eens een testje doet en hierbij een kleine afwijking vindt, dan is de kans groot dat je nu zomaar opeens wel enorme last krijgt van iets waar je je eerst totaal niet van bewust was. Kun je er nu nog mee leven, of moet het opgelost worden. Tot hoe nauwkeurig wil je dit nu opgelost hebben? Is dat wel mogelijk? Moet je oude vertrouwde lens nu ingeruild worden voor een veel duurdere nieuwe welke hier geen last van heeft? Wees je dus van één ding goed bewust, wanneer de interesse voor deze technische zaken zich sterk ontwikkelen, gaat dit vaak ten kosten van het creatieve in de fotografie. Zo zijn er mensen die zich helemaal verliezen in het testen en zoeken naar gebreken, terwijl een ander alleen maar probeert het beste uit zijn apparatuur te halen en vervolgens met de leukste foto´s thuis komt.

Evert van Stijn - Nikon Service Point 19-07-2010