Autofokus


Geschichte

Bereits in den 30er Jahren wurden (manuelle) Entfernungsmesser in gute Kameras eingebaut. Dazu musste so lange am Objektiv gedreht werden, bis sich das durch einen gekoppelten drehbaren Spiegel erzeugte Bildchen mit dem Sucherbild deckte.
Heute wird aber ein Autofokus selbst bei preiswerten Kameras erwartet.

1977 präsentierte Konica mit der C 35 das erste Serienmodell einer Kompaktkamera mit (passiven) Autofokus. Sie arbeitete mit einem Autofokussystem, dass das o.g. Prinzip verwendete. Nur wurden hier die beiden Bilder von einem speziellen CCD-Linien-Sensor verglichen. Ein Motor bewegt die Entfernungseinstellung des Objektivs so lange, bis die beiden Bilder sich decken (höchster Kontrast!).
Fachausdruck: "passive Triangulations-Autofokus" (Objekt und die beiden Spiegel bilden ein Dreieck)
SLRs arbeiten meist mit dieser Methode. Hier befinden sich im Strahlengang jeweils zwei teildurchlässige Spiegel, deren Bilder durch zwei CCD-Sensoren verglichen werden. Gute Kameras haben mindestens 5 solcher Sensoren-Paare, um die Objekt-Entfernung präzise ermitteln zu können. Sie haben auch unterschiedliche Ausrichtung, da ein Sensor auf parallele Strukturen nicht scharf stellen kann.
 

Seit 1981 gibt es den Kontrast Autofokus. Hier wertet eine Phasendetekor CCD den Kontrast (üblicherweise in Bildmitte) aus. Bei exakter Entfernungseinstellung ist der Kontrast nämlich am höchsten!
Die Pentax ME-F war 1981 die erste Kamera mit diesem Autofokus-Prinzip.
Fast alle Kompakt-Digitalkameras arbeiten nach diesem Prinzip. Da - im Gegensatz zu SLRs - der Aufnahmesensor ständig zur Verfügung steht, wird er einfach als Schärfesensor verwendet. Dabei wird die Bildmitte oder mehrere weitere kleine Bereiche aktiviert und auf maximalen Kontrast optimiert. (→Mehrfeld-Autofokus).
Das dazu notwendige "Pumpen" der Entfernungseinstellung dauert bei einigen Kameras allerdings relativ lange, andere sind nach weniger als 0,2 Sekunden damit fertig.

Der aktive Autofokus arbeitet nach einem anderen System. Es wurde übrigens 1980 bei der Kompakt-Kamera Canon AF 35 M erstmals eingesetzt und seitdem in vielen Kompaktkameras verwendet. Dieser "aktive Triangulations-Autofokus" sendet einen unsichtbaren (!) Infrarot-Lichtstrahl aus. Eine CCD erfasst das reflektierte Licht und das System berechnet aus der seitlichen Verschiebung die Entfernung. (Sender, Motiv und CCD-Sensor bilden ein Dreieck = Triangel)
Nachteil dieses System ist die begrenzte Reichweite! Bei manchen Kameras (Fuji 602) ist bei ca. 1,5 m Schluss. Gute Kameras haben Reichweiten bis zu 5 Meter.
Blitzaufnahmen bei völliger Dunkelheit sind im Nahbereich(!) dann möglich!
Manche Kameras kombinieren dieses System (zur Grobeinstellung) mit dem o.g. Kontrast-Autofokus.
 

Der Ultraschall-Autofokus (Polaroid SX-70) war nur eine kurze Episode. Fotos durch Glasscheiben waren nicht möglich. Bei den anderen Methoden ist das kein Problem (sh.  viertes Bild in "Fotos > China")
 


Autofokus-Varianten



Mehrfeld-Autofokus

Moderne Kameras bieten zusätzlich zu dem "Mittenfokus" zusätzlich ein Fokussystem, das an mehreren Stellen des Bildes die Entfernung bestimmt und die kürzeste dann einstellt. Das hat den Vorteil, dass z.B. bei einem Foto von zwei Personen nicht auf den Hintergrund zwischen ihnen scharf gestellt wird.


Das passiert bei "Mittenfokus"!

Bei guten Kameras wird das vom Autofokus ausgewählte Objekt auf dem Monitor markiert.
 

In manchen Fällen (z.B. Landschaftsaufnahmen) soll der Hintergrund unbedingt scharf sein. Der Mehrfeld-Autofokus stellt aber auf den unwichtigen Vordergrund (Büsche usw.) scharf.
Deshalb muss hier auf Mittenfokus umgestellt und das eigentliche Ziel (hier das Boot) zur Scharfstellung angepeilt werden! →Schärfespeicher (s.u.)

("Sommerpalast" bei Peking)

Verschiebbarer Fokuspunkt
Manche Kameras bieten die Möglichkeit, den Schärfe-Messpunkt zu einer beliebigen Stelle im Bild zu verschieben. Dieser Gag macht nur Sinn bei bestimmten Aufnahmen vom Stativ! Aber selbst dann wird man diese Möglichkeit vermutlich nicht nutzen, weil man nicht mehr weiß, wie man den Fokuspunkt verschiebt.
Mit der normalen Methode - Kamera auf die betr. Stelle richten, halb durchdrücken, dann neu ausrichten und auslösen - ergibt sich viel schneller der gleiche Effekt!


Fokus-Geschwindigkeit

Bei älteren Digitalkameras waren mehrere Sekunden nötig, um die Schärfe einzustellen (Auslöser halb eindrücken). Bei Teleobjektiven dauerte es besonders lange! Die anschließende "Auslöseverzögerung" (Auslöser dann ganz durchdrücken) war bei den meisten Kameras allerdings relativ gering .
Moderne Kameras (auch Kompaktkameras!) benötigen für beides zusammen weniger als 0,2 Sekunden! Sie sind deshalb voll "schnappschusstauglich".

 

Autofokus-Lampe
Bei sehr trüber Beleuchtung (Biergarten im Dämmerlicht, Familie unter dem Tannenbaum ...) wird man zwar das Blitzlichtgerät benutzen, aber vorher muss die Kamera die Entfernung ermitteln! Manche passive Autofokussysteme können das noch bei sehr schwachem Licht ("Party-Eignung"). Aber bei völliger Dunkelheit ist auch das beste System überfordert.
Manche Digitalkameras geben auch dann nicht auf! Sie senden einen (sichtbaren) Lichtstrahl auf das Motiv und dadurch kann der Kontrast-Autofokus wieder tätig werden. Beim Kamera-Kauf sollte man deshalb auf die Angabe "Autofokus-Lampe" achten!
Die Blitzlichtgeräte für Autofokus-KB-Spielreflexkameras arbeiten übrigens auch nach diesem Prinzip.
Moderne System beschränken sich nicht darauf, nur einen Lichtstrahl zu senden. Sie projizieren ein Gittermuster, das z.B. auch auf gleichmäßig weißer Fläche das Scharfstellen ermöglicht.
Weil es doppelt so viele grüne Sensorzellen wie rote gibt (→ Sensoren), ist das Hilfslicht z.B. bei manchen Fuji-Kameras nicht rot, sondern grün.
Manche Kameras lassen den Blitz zur Scharfstellung vorab stroboskopartig kurz flackern.

Zwei wesentliche Nachteile hat diese Methode allerdings. Einmal dauert die Scharfstellung deutlich länger als gewohnt und zum anderen sind unbemerkte Schnappschüsse wegen des verräterischen Lichtstrahls nicht möglich.
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Schärfe- / Auslöser-Priorität
Normalerweise arbeiten Kameras mit "Schärfepriorität"; d.h. die Kamera wartet nach dem Drücken des Auslösers, bis der Autofokus das Motiv scharf gestellt hat. Das kann bei manchen Kameras schon 1 Sekunde und länger dauern.
Manche Kameras warnen nur durch ein ein "AF!", dass der Autofokus (z.B. wegen zu kurzer Entfernung) seine Aufgabe nicht erledigen konnte, lassen aber eine Auslösung zu. →Hinweis
Bei besseren Kameras kann gezielt auf "Auslöser-Priorität" umgeschaltet werden. Dann wird sofort ausgelöst ... auf die Gefahr, dass die Entfernung noch nicht richtig stimmt.



Schärfespeicher

Eine Funktion die ich sehr oft nutze, ist der sog. Schärfespeicher. Dabei wird im Modus "Mittenfokus" das Hauptmotiv angepeilt, der Auslöser halb durchgedrückt, dann die Kamera auf den gewünschten Bildausschnitt bewegt und erst danach der Auslöser voll durchgedrückt.
Diese Methode sorgt nicht nur dafür, dass die Schärfe exakt dort liegt, worauf es mir ankommt, sondern ermöglicht auch eine praktisch verzögerungsfreie Auslösung! Der Autofokus hat seine Arbeit ja schon vorher getan!
Besonders bei Personen-Aufnahmen ist das sehr hilfreich, um genau den richtigen Moment abzupassen.
Bei Gegenlichtaufnahmen wird so auch für eine optimale Belichtung des Hauptmotivs gesorgt.



Gesichtserkennung ("
face-detection" = fd)
Seit der Einführung der Fuji 6500 fd (→Aktuell vom 19.07.2006) gibt es viele Kameras, deren Autofokus Gesichter erkennt und darauf scharf stellt. Außerdem wird die Belichtung auf gute Durchzeichnung der Gesichter optimiert. Allerdings ist nicht jede "fd"-Kamera gleich gut im Erkennen..

Wie das in der Praxis funktioniert, habe ich mit der 6500fd ausprobiert. Ergebnis: Zwar wurden häufig (auch mehrere) Gesichter erkannt, aber keineswegs immer. Nur Personen, die direkt in die Kamera sehen (und keine Sonnenbrille tragen), werden erkannt. Prinzip: "Punkt, Punkt, Komma, Strich ..."
In den meisten Fällen hätte der Mehrfeld-Autofokus auch ein gutes Bild geliefert, nicht selten sogar ein besseres! Wenn nämlich kein Gesicht erkannt wird, dann schalten viele Kameras ungefragt auf "Mittenfokus" um ... mit den o.g.  Problemen. Genau das wäre z.B. bei dem ganz oben gezeigten Bild der Fall gewesen, denn meine Töchter wären von "fd" nicht erkannt worden ...

Inzwischen gibt es aber Kameras, die (manchmal) selbst Gesichter im Profil erkennen; sogar Kameras, die ein Lächeln erkennen erst dann auslösen ...
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Es gibt Situationen, wo "fd" eindeutig bessere Bilder liefert. Hier ein (zugegeben etwas konstruiertes) Beispiel:

Obwohl die Puppe extrem weit am Bildrand sitzt, hat "fd" sie erkannt und die Belichtung und Entfernung entsprechend angepasst. In diesem Fall sogar den Blitz aktiviert! Ein grünes Rechteck im Monitor signalisierte, dass das Gesicht erkannt wurde. (Das Rechteck wurde von mir nachträglich wieder in das fertige Bild einmontiert!).
Ohne "fd" stellt die Kamera Schärfe und Belichtung auf den Hintergrund ein, da selbst für den Mehrfeld-Autofokus die Puppe zu weit außerhalb der Bildmitte sitzt.

Fazit:
Ich würde "fd" nur bei "angesagten" Personenaufnahmen ("bitte zur Kamera sehen!")  aktivieren. Besonders bei schwierigen Situationen (Person am Bildrand, Gegenlicht ...) werden so vollautomatisch gute Resultate erzielt. Ein erfahrener Fotograf würde allerdings mit dem Schärfespeicher (sh. oben) ein gleiches Ergebnis erreichen.
Die Tester von dpreview bezeichnen "fd" als "Netten Partygag".

fd im Wiedergabemodus
Bereits die 6500fd bot die Möglichkeit, im Wiedergabemodus nacheinander alle von fd erkannten Gesichter automatisch herauszoomen zu lassen. So kann sofort und problemlos entschieden werden, ob eine Wiederholung notwendig ist.

 


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Letzte Überarbeitung: 13.06.2008