Foto: Nikon Gastautor/-in, 10. März 2013, 07:00 Uhr

Wie funktionieren Phasen-, Kontrast- und Hybridautofokus?

Die Autofokussysteme werden immer präziser. Wir verlassen uns blindlings darauf und wissen, dass die Bilder – auch in schwierigen Situationen – fast immer scharf werden. Wie funktioniert diese Technik, und welche unterschiedlichen Systeme gibt es?

 

Eine der häufigsten Gründe für unscharfe Fotos ist eine falsche Einstellung der Aufnahmeentfernung am Objektiv. Seit den 1960er Jahren entwickeln Kamera- und Objektivhersteller immer präzisere Verfahren zur automatischen Entfernungseinstellung, um so die Gefahr unscharfer Bilder zu verringern. Drei Verfahren haben sich dabei bis heute durchgesetzt und in der Praxis bewährt: Der Kontrast- und der Phasenautofokus sowie seit kurzem auch eine als Hybridautofokus bezeichnete Kombination aus diesen beiden oder mehreren Verfahren.

Foo Nikon

Bei den passiven Autofokussystemen wird der Strahlengang über einen Hilfsspiegel auf das Autofokusmodul umgelenkt. Im Sucher können die verschiedenen Messfelder selektiv angewählt werden. (Fotos Nikon)

Sowohl beim Phasen- als auch beim Kontrastautofokus handelt es sich um passive AF-Systeme. Diese benötigen im Gegensatz zu den aktiven AF-Systemen – die beispielsweise auf Basis von Infrarotlicht oder Ultraschallwellen, die von der Kamera ausgeschickt werden, die Schärfe für bestimmte Bildpartien ermitteln – keinen Messstrahl. Bei der automatischen Scharfstellung auf Basis der Phasendetektion wird ein Teil des durch das Objektiv einfallenden Lichtes auf das AF-Modul gelenkt und dort durch den zweigeteilten Sensor – ähnlich wie bei einem Schnittbildindikator früherer Spiegelreflexkameras – in zwei Halbbilder aufgespalten. Aus der Lage der einfallenden Lichtstrahlen kann der Prozessor der Kamera errechnen, wie weit und in welche Richtung das Linsensystem des Objektivs für die Scharfstellung verschoben werden muss. Die Verstellung übernehmen dann sehr präzise arbeitende Micro-Motoren unterschiedlicher Bauart, die früher auch in der Kamera, heute fast ausschliesslich im Objektiv, untergebracht sind. Bis noch vor kurzem arbeiteten die meisten Spiegelreflexkameras mit dem Phasenautofokus.

Der Prozessor errechnet aus den Informationen des Autofokussensors die korrekte Motivdistanz und steuert den Mikromotor im Objektiv an. (Foto Canon) 

Mit den spiegellosen Kamerasystemen begann der Siegeszug des Kontrastautofokus. Bei diesem Verfahren der Schärfenermittlung analysiert das AF-System die Kontrasteigenschaften des projizierten Bildes auf dem Sensor. Ein eigenes AF-Messmodul gibt es nicht, stattdessen werden einige Pixel des Bildsensors für die Kontrastermittlung mit herangezogen.

Beim Kontrast-Autofokus geht man davon aus, dass ein Bild seine optimale Schärfe erreicht hat, wenn der Kontrast zwischen zwei Bilddetails am höchsten ist. Allerdings muss dazu das Objektiv hin- und herfahren, um herauszufinden in welcher Stellung der optimale Kontrast erreicht wird. Wie viele solcher Nachjustierungen der Entfernungseinstellung nötig sind, hängt von der Rechenleistung der Kamera ab. Bei den Phasen-Detektionssystemen weiss die Kamera sofort nach der Analyse ihrer Messung, wie stark und in welche Richtung das Objektiv verstellt werden muss. Daher ist der Phasenautofokus sehr präzise und schnell. Aber er ist von vornherein nicht mit LiveView kompatibel, der ja vor allem auch bei Videoaufnahmen gern genutzt wird.

Kameras mit feststehenden, teildurchlässigen Spiegeln können dagegen den Phasenautofokus in Kombination mit LiveView nutzen und so auch bei Videoaufnahmen mit kontinuierlicher Scharfstellung arbeiten, ohne dass der Filmer befürchten muss, dass durch das Hin- und Herfahren des Objektivs bei der Schärfenermittlung das Seherlebnis beeinträchtigt wird.

Spiegellose Systemkompaktkameras nutzen verschiedene Technologien, die unter dem Begriff «Hybridautofokus» zusammengefasst werden. Im Bild der Trans-X CMOS-II Sensor von Fujifilm. (Darstellung: Fujifilm)

Seit einiger Zeit gibt es nun auch Kameras, die beide oder mehrere Verfahren kombinieren, um für jede Aufgabe und in jeder Situation eine optimale automatische Scharfstellung gewährleisten zu können: die sogenannten Hybrid-AF-Systeme. Dazu werden einige Pixel auf dem Bildsensor so angeordnet, dass sie wie ein Phasen-AF-Modul genutzt werden können. Kameras mit Hybrid-AF schalten automatisch je nach Situation von der einen Methode zur anderen um. So wird also bei schwacher Beleuchtung und schwachem Kontrast der schnelle Phasenautofokus gewählt und bei guten Lichtbedingungen der besonders präzise Kontrastautofokus. Galten Systeme mit Kontrastautofokus in der Vergangenheit als langsamer, so sind die modernen Vertreter zum Teil sogar schneller als die seit vielen Jahren bewährten Phasen-Detektionssysteme.

Obwohl die drei Systeme gut etabliert sind und auch in kritischen Situationen äusserst präzise arbeiten, bleibt im Bereich des Autofokus noch immer ein grosses Entwicklungspotential, so dass damit gerechnet werden darf, dass die automatische Scharfeinstellung in Zukunft und in Verbindung mit noch präziseren Sensoren und noch schnelleren Mikromotoren noch weiter optimiert werden dürfte.

Quelle: www.prophoto-online.de

 

 

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