Off-Axis und Lens-Shift

Artikel aus AV-views 2-2020

In technischen Beschreibungen von Projektoren, aber auch in unseren Testberichten, tauchen immer wieder Begriffe wie „Off-Axis“ und „Lens-Shift“ auf. Wir wollen hier kurz erklären, was sie beschreiben und welche praktische Bedeutung sie haben.

Im Prinzip arbeiten die heutigen elektronischen Projektoren noch so, wie die Dia-Projektoren der Eltern und Großeltern. Eine helle Lichtquelle durchleuchtete früher von hinten das Dia, ein mittig davor angeordnetes Projektionsobjektiv fing das mit der Bildinformation modulierte Licht auf und fokussierte es auf der Bildwand. Dabei lag die Bildmitte der Projektion exakt auf der Höhe der Mitte des Objektivs und dahinter befand sich die Mitte des Dias ebenfalls auf dieser Achse.

Optische Achse

Diese gedachte Linie bezeichnet man als die optische Achse. Sie ist ein fixes Element der optischen Theorie und gilt auch bei heutigen Projektoren stets noch so. Nun ist es aber in der Praxis selten so, dass die Bildmitte auf Höhe des Objektivs sein soll. Früher nahm man tatsächlich entsprechend hohe Diatische, damit das Bild in akzeptable Höhe kam. Heute aber wollen wir den Projektor beispielsweise auf den Tisch stellen, und dennoch das komplette Bild oberhalb der Tischkante sehen. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, den Projektor schräg zu stellen. Dann sieht man zwar das gesamte Bild oberhalb der Tischkante, es ist aber geometrisch zum Trapez verzerrt, also oben wesentlich breiter als unten. Das lässt sich natürlich elektronisch ausgleichen, indem man das Bild oben schmaler rechnet, so dass es optisch wieder das korrekte Seitenverhältnis zeigt. Da oben nun beispielsweise der Inhalt aus zuvor zehn Pixeln jetzt nur noch auf fünf verteilt wird, sinkt dort die Auflösung – es können weniger Details dargestellt werden. Zum Ausgleich kleiner Schrägprojektionen ist das je nach darzustellendem Inhalt durchaus akzeptabel, aber nicht optimal.

Off-Axis-Projektion

Es gibt aber eine optisch saubere Lösung ohne Verzerrungen und ohne Detailverlust. Dazu berechnet man das Objektiv so, dass es auch passt. In der Grafik ist die vom Objektiv erfasste Fläche als schwarzer Block dargestellt. Bei der Projektion sieht man nun das gewünschte Bild hier größtenteils oberhalb der optischen Achse, also genau da, wo man es haben will. Diese Konfiguration ist in heutigen Projektoren üblich. Im Datenblatt stehen dann Angaben wie „Native Offset“ = 80 %, was so viel bedeutet, als dass 80 % des projizierten Bildes oberhalb der optischen Achse zu sehen sind. Hier tauchen durchaus auch Werte von mehr als 100 % auf, wenn die Bildunterkante oberhalb der optischen Achse zu sehen ist. Manchmal findet man auch einen Offset-Winkel in Gradzahlen, der aber in der Praxis ohne ausreichende Geometriekenntnisse nicht besonders hilfreich ist.

Schon äußerlich kann man bei manchem Projektor erkennen, dass er einen festen Off-Axis-Winkel hat. Das ist der Fall, wenn ein mehr oder weniger großer Teil im unteren Bereich des Projektionsobjektives durch Gehäuseteile abgedeckt ist (siehe Bild links unten).

Am „Staubbild“ auf dem Objektiv erkennt man gut, welcher Teil genutzt wird. Links entsteht das Bild deutlich oberhalb der optischen Achse, in der Mitte wird praktisch On-Axis projiziert und rechts liegt das Bild so weit unten rechts, dass schon eine Ecke beschattet wird.

Flexibilität durch Lens-Shift

Besonders flexibel wird man bei der Installation eines Projektors, wenn dieser einen Lens-Shift bietet, das Objektiv sich also in seiner Ebene im vorgegebenen Rahmen frei verschieben lässt. Im einfachen Fall nutzt man dazu eine oder zwei Stellschrauben, mit deren Hilfe man die Objektivhalterung vertikal und häufig sogar auch horizontal verschieben kann. Bei teuren Geräten ist diese Verschiebung sogar elektromotorisch möglich. So kann man die Bildlage feinfühlig an die Erfordernisse anpassen.

03 Objektiv Off Axis

Ein Teil des Objektivs ist vom Gehäuse verdeckt – typisch für Projektoren mit Off-Axis-Projektion.

Beim Lens-Shift stößt man aber manchmal an Grenzen. Will man etwa die maximale horizontale mit der maximalen vertikalen Verschiebung kombinieren, dann gerät man schon mal in die Randbereiche des Objektivs, was eine Abschattung in einer Ecke der Projektion zur Folge hat. (MP)