Weitwinkel- und Tele-Ende der Projektionsoptik

Was bedeuten Weitwinkel- und Tele-Ende beim Projektorobjektiv — und was ändert sich am Licht zwischen beiden?

Ein Zoomobjektiv am Projektor lässt sich zwischen zwei Anschlägen verstellen. Am Weitwinkel-Ende ist das Projektionsverhältnis am kleinsten — aus einem gegebenen Abstand entsteht dort das größte Bild. Am Tele-Ende ist das Verhältnis am größten und das Bild am kleinsten. Optisch sind die beiden Enden nicht gleichwertig: Am Weitwinkel-Ende gibt die Optik den meisten Lichtstrom ab.

Viele Projektoren können ihr Bild größer oder kleiner stellen, ohne dass Du das Gerät verschiebst. Ganz am einen Anschlag wird das Bild so groß wie möglich, ganz am anderen so klein wie möglich, und dazwischen ist alles einstellbar. Das macht die Aufstellung im Wohnzimmer bequemer, weil der Projektor nicht auf den Zentimeter genau stehen muss. Es gibt aber einen Preis: An dem Anschlag mit dem kleinen Bild kommt weniger Licht auf der Leinwand an. Wer den Projektor ganz nach hinten setzt und dann das Bild kleinstellt, bekommt also ein dunkleres Bild als jemand, der näher heranrückt.

Ausführliche Erklärung

Beim Verstellen ändert ein Zoomobjektiv seine Brennweite, und mit der Brennweite ändert sich das Projektionsverhältnis gleichläufig: Kurze Brennweite und kleines Verhältnis fallen zusammen, lange Brennweite und großes Verhältnis ebenso. Ein Objektiv mit 16,7 bis 24,6 Millimetern Brennweite deckt entsprechend ein Band von rund 0,94 bis 1,39 ab. Der Verstellweg selbst — was er kostet und wie er sich zum Overscan verhält — steht bei Zoom und Overscan; hier geht es um die beiden Enden dieses Wegs.

Die Namen sind aus der Fotografie entliehen und meinen am Projektor etwas anderes als dort. Beim Aufnahmeobjektiv sagt „Weitwinkel", wie viel von einer Szene aufs Bild passt. Beim Projektionsobjektiv sagt es, wie viel Bild aus einem gegebenen Abstand entsteht. Die Richtung ist dieselbe geblieben — kurze Brennweite, weiter Winkel, großes Bild —, die Bezugsgröße nicht.

Praktisch ist das Band zwischen den Enden der Aufstellspielraum. Ein Objektiv, das von 1,45 bis 2,17 reicht, wirft aus demselben Abstand am kurzen Ende das größere und am langen Ende das kleinere Bild; umgekehrt gelesen sagt es, in welchem Abstandsbereich eine gewünschte Bildbreite überhaupt zustande kommt. Beide Enden sind Anschläge und keine Betriebsempfehlung: Am Rand des Zoombereichs schrumpft zusätzlich der nutzbare Lens Shift, weshalb die Auslegung in die Mitte des Bands gehört. Was bei einer winkelselektiven Leinwand zusätzlich an derselben Objektivstellung hängt, führt Wurfweite, Lens Shift und Einfallswinkel aus.

Wie die Hersteller die Enden benennen

Zwei Systematiken sind belegt, und sie funktionieren verschieden. Epson benennt die Klasse im Produktnamen: Ultra Short-Throw, Short Throw, Wide-Throw, Middle-Throw und Long Throw stehen wörtlich auf den Produktseiten und ordnen jedes Objektiv einem Abschnitt des Abstandsbands zu. Panasonic kennzeichnet dieselbe Ordnung im Modellcode: In der Objektivübersicht führen die Modelle mit den kleinsten Projektionsverhältnissen ein U, die nächsten ein W, die mittleren ein S und die längsten ein T. Diese Lesart ergibt sich aus der Sortierung der Katalogtabelle; eine gedruckte Legende dazu gibt es nicht, und wer sich darauf verlässt, sollte den Wert am Objektiv nachschlagen statt am Buchstaben.

Was am jeweiligen Ende mit dem Licht passiert

Die Katalog-Lumenzahl eines Projektors beschreibt das helle Ende des Zoomwegs. ISO/IEC 21118 verlangt für die Lichtstrommessung ausdrücklich den Zoom am Weitwinkel-Ende, weil die Optik dort am lichtstärksten ist; die Messbedingungen im Einzelnen stehen bei den Helligkeitsangaben. Für die Planung zählt der Umkehrschluss: Wer das Objektiv Richtung Tele fährt, liegt unter der Zahl auf dem Datenblatt.

Der optische Grund liegt in der Blende. Über den Zoomweg steigt die Blendenzahl zum langen Ende hin an, und eine größere Blendenzahl heißt weniger Lichtdurchsatz. Die Datenblätter führen dazu Spannen: Wo zwei Brennweiten stehen, stehen meist auch zwei F-Werte. Welche der beiden Zahlen zu welchem Ende gehört, schreibt keines der Dokumente hin — dass die größere am langen Ende steht, folgt aus der Definition der Blendenzahl, die die Brennweite ins Verhältnis zur Öffnung setzt.

Wie groß der Abfall ausfällt, sagt keine Herstellerunterlage. Die Objektivtabellen nennen je Objektiv genau einen Lichtstromwert, nicht zwei — der Wert für das Weitwinkel-Ende. Der Abstand zum Tele-Ende hängt an der Bauart des Objektivs und lässt sich hier deshalb nur der Richtung nach angeben. Für die Auslegung reicht das aus: Wer die Lichtrechnung mit dem Katalogwert führt und den Projektor anschließend ans lange Ende stellt, hat sich seine Reserve bereits ausgegeben.

Warum der Bildrechner die Enden so beschriftet

Ein Bildrechner ermittelt aus Aufstellabstand und Bildbreite das nötige Projektionsverhältnis. Für sich genommen ist dieser Wert nur eine Zahl; etwas wert ist er erst im Vergleich mit dem Band, das ein bestimmtes Objektiv abdeckt. Deshalb bekommen die beiden Bandenden Namen — Weitwinkel für den kleinen Wert am nahen Rand, Tele für den großen am fernen. Landet das Ergebnis nahe an einem der beiden, ist das ein Warnzeichen: Dort bleibt für Abweichungen bei der Montage kein Spielraum, und am Tele-Rand kommt der Lichtverlust dazu.

Häufiges Missverständnis

„Die Lumenzahl im Datenblatt gilt für jede Zoomstellung." Sie gilt für die Weitwinkelstellung, und das ist die günstigste des ganzen Zoomwegs. In einem Raum, in dem der Projektor weit hinten sitzt und das Objektiv nahe am Tele-Anschlag arbeitet, kommt weniger auf der Leinwand an, als die Rechnung mit dem Katalogwert erwarten lässt.

„Tele bündelt das Licht, also wird das kleinere Bild heller." Das kleinere Bild wird tatsächlich heller als das große — dieselbe Lichtmenge auf weniger Fläche ergibt mehr Leuchtdichte. Der Zoomweg liefert diesen Gewinn aber nicht vollständig aus, weil das Objektiv am langen Ende zugleich Lichtstrom verliert. Wer ein helleres Bild will, macht es kleiner oder wählt eine Leinwand mit höherem Gain; der Zoom allein ist dafür das schwächste Mittel.

„Weitwinkel heißt, dass der Projektor mehr sieht." Ein Projektionsobjektiv nimmt nichts auf. Der weite Winkel beschreibt hier, wie stark das Bild aufgefächert wird — und damit, wie groß es aus gegebenem Abstand ausfällt.

Nicht zu verwechseln mit

Weitwinkelobjektiv der Fotografie: Dort geht es um den Bildwinkel bei der Aufnahme. Am Projektor beschreibt derselbe Ausdruck die Endstellung mit dem größten Bild.
Kurzdistanz und Ultrakurzdistanz: Gerätefamilien mit dauerhaft kleinem Projektionsverhältnis, keine Stellungen eines Zooms. Ein klassischer Projektor am Weitwinkel-Anschlag ist kein Kurzdistanzgerät.
Digitaler Zoom: Skalierung im Signalweg. Er ändert die Optik nicht und gewinnt deshalb auch keinen Lichtstrom, siehe Zoom und Overscan.
Lens Shift: Verschiebt das Bild, ohne seine Größe zu ändern, siehe Lens Shift.

In der Planung

Ein Wohnzimmer mit fester Deckendose fünf Meter hinter der Sitzgruppe, die Bildbreite soll 2,80 Meter werden. Rechnerisch ergibt das ein nötiges Projektionsverhältnis von rund 1,8.

Zuerst zu klären ist, wie hell das Bild in diesem Raum werden soll und wie viel Reserve die Anlage haben darf; daraus ergibt sich der Lichtbedarf. Die zweite Frage betrifft die Rechnung selbst, und dort entscheidet sich, welche Zahl überhaupt eingesetzt werden darf. Ein Objektiv mit dem Band 1,3 bis 2,1 erreicht die 1,8 nahe seinem Tele-Anschlag; die Katalog-Lumenzahl beschreibt aber das andere Ende, und die Rechnung mit ihr wäre zu optimistisch. Ein Objektiv mit dem Band 1,5 bis 2,4 erreicht denselben Wert in der Mitte, mit Spielraum nach beiden Seiten und ohne den Abschlag am langen Ende.

Über Modelle wird zuletzt gesprochen, und dann mit beiden Zahlen im Blick: dem Band, das den Abstand in der Mitte abdeckt, und dem Lichtstrom, den das Objektiv an dieser Stelle wirklich abgibt. Bei Gehäusen mit Wechseloptik ist beides eine eigene Kaufentscheidung, weil der Lichtstrom je Objektiv unterschiedlich ausfällt.

Verknüpfte Inhalte

Was das Projektionsverhältnis ist und wie es sich aus Abstand und Bildbreite ergibt, klärt das Projektionsverhältnis. Wie der Verstellweg zwischen den beiden Enden funktioniert und was er beim Lens Shift kostet, steht bei Zoom und Overscan. Warum die Optik am kurzen Ende mehr Licht durchlässt, führt die Blendenzahl aus; unter welchen Bedingungen die Lumenzahl des Datenblatts gemessen wird, die Helligkeitsangaben. Dass derselbe Projektor je nach Objektiv verschieden viel Licht abgibt, behandelt der Lichtstrom je Objektiv.

Quellen

Die Zuordnung der beiden Zoom-Enden zu großem und kleinem Bild ist im Objektivleitfaden von Christie ausgeschrieben und deckt sich mit den Objektivtabellen von Panasonic und Epson, in denen Brennweite und Projektionsverhältnis gleichläufig ansteigen. Die Klassennamen der Epson-Objektive stehen wörtlich auf den Produktseiten des Herstellers; die Buchstabenkennung im Panasonic-Modellcode ist aus der Sortierung der Objektivübersicht erschlossen und vom Hersteller nicht erläutert. Die Messbedingung am Weitwinkel-Ende stammt aus ISO/IEC 21118 und ist bei den Helligkeitsangaben belegt.