40 Jah­re und ein biss­chen wei­se

Tech­nik im Fo­kus: Vor 40 Jah­ren kam die ers­te Ka­me­ra mit Au­to­fo­kus auf den Markt – und wur­de als Er­fin­dung be­lä­chelt, die kei­ner braucht. Doch in der Zwi­schen­zeit hat die Welt auf AF um­ge­schal­tet: In­tel­li­gen­te AF-Sys­te­me kön­nen vie­les schnel­ler und bes­ser

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Die ers­te Au­to­fo­kus­ka­me­ra der Welt wä­re fast ei­ne Lei­ca ge­wor­den. Zwi­schen 1960 und 1973 pa­ten­tier­te das Un­ter­neh­men ei­ne Rei­he von Au­to­fo­kus­tech­no­lo­gi­en und nahm 1976 so­gar ei­nen Pro­to­ty­pen mit auf die pho­to­ki­na. Al­ler­dings glaub­ten die Un­ter­neh­mens­len­ker, ih­re Kun­den wüss­ten, wie man scharf­stellt – und ent­schie­den sich da­für, die Pa­tent­rech­te an Mi­nol­ta zu ver­kau­fen. Bis die Ja­pa­ner die Tech­no­lo­gie zur Se­ri­en­rei­fe ent­wi­ckelt hat­ten, soll­ten noch ein paar Jah­re ver­ge­hen, da­zu spä­ter mehr. Doch der De­al stand un­ter kei­nem gu­ten Stern. Denn spä­ter ver­lor Mi­nol­ta ei­nen gro­ßen Rechts­streit mit Ho­ney­well über – Sie ah­nen es – geis­ti­ges Ei­gen­tum von Au­to­fo­kus­tech­no­lo­gi­en und wur­de zur Zah­lung von 127,5 Mil­lio­nen Dol­lar ver­ur­teilt. Ein Ge­richt hat­te ent­schie­den, dass Au­to­fo­kus­pa­ten­te von Ho­ney­well ver­letzt wor­den wa­ren. Es war der An­fang vom En­de der Tra­di­ti­ons­mar­ke Mi­nol­ta, aber das ist ei­ne ganz an­de­re Ge­schich­te.

Das ers­te Jahr­zehnt: Die wil­den Kin­der­jah­re des Au­to­fo­kus

Die ers­te Au­to­fo­kus­ka­me­ra am Markt war 1977 dann schließ­lich die Ko­ni­ca C35 AF mit ei­nem Au­to­fo­kus­sys­tem von Ho­ney­well. Bei die­sem wur­den zur Scharf­stel­lung mit be­weg­li­chen Spie­geln zwei Halb­bil­der zur De­ckung ge­bracht. Ein elek­tro­ni­scher Sen­sor wer­te­te lau­fend den Zu­stand der Halb­bil­der aus und steu­er­te so lan­ge, bis sie de­ckungs­gleich wa­ren. Ein sol­ches AF-Ver-

fah­ren wird als pas­si­ves Au­to­fo­kus­sys­tem be­zeich­net und ist bis heu­te ak­tu­ell. Der An­trieb des Au­to­fo­kus­sys­tems wech­sel­te in der Ge­schich­te hin­ge­gen mehr­fach den Platz – zwi­schen Ob­jek­tiv und Ge­häu­se hin und her. Als Brü­cken­tech­no­lo­gie ent­wi­ckel­ten sich zu­nächst rei­ne Au­to­fo­kus­ob­jek­ti­ve, die an be­reits vor­han­de­ne Ge­häu­se ge­flanscht wer­den konn­ten. Schon in den 1970er-Jah­ren hat­te Ni­kon auf der Ca­me­ra Show in Chi­ca­go den Pro­to­ty­pen ei­nes sol­chen Au­to­fo­kus­ob­jek­tivs vor­ge­stellt – ein AF-Nik­kor 80/4,5, das je­doch nie in Se­rie ging. Statt­des­sen wan­der­te der An­trieb ins Ge­häu­se, um spä­ter mit wei­ter ent­wi­ckel­ten Tech­no­lo­gi­en wie­der ins Ob­jek­tiv zu­rück­zu­keh­ren. Da­bei gab es durch­aus ein paar Son­der­we­ge (sie­he Kas­ten, S. 48).

Das zwei­te Jahr­zehnt: Der Au­to­fo­kus wird er­wach­sen

Die ei­gent­li­che Er­folgs­sto­ry des Au­to­fo­kus be­gann 1985. Mi­nol­ta brach­te mit der 7000 AF die ers­te Spie­gel­re­flex­ka­me­ra mit ei­nem voll­stän­dig ins Ge­häu­se in­te­grier­ten Au­to­fo­kus­sys­tem auf den Markt. De­ren ge­sam­te Tech­nik wur­de von ver­schie­de­nen Mi­kro­pro­zes­so­ren ge­steu­ert. Par­al­lel stell­te Mi­nol­ta zwölf neue Au­to­fo­kus­ob­jek­ti­ve mit in­te­grier­tem ROM-IC und ei­gens kon­stru­ier­tem A-Ba­jo­nett vor. Und an­ders, als von klu­gen Markt­for­schern vor­her­ge­sagt, war der Au­to­fo­kus für an­spruchs­vol­le Ama­teu­re und Pro­fis durch­aus ein Kauf­ar­gu­ment. Wi­ki­pe­dia spricht vom „Sput­ni­kSchock der Fo­to­in­dus­trie“. Auf ein­mal war der Au­to­fo­kus al­so hipp. Ca­non und Ni­kon, die auch bei die­sem The­ma Hek­tik ver­mie­den, ka­men in Zug­zwang. Die F-501 war im Au­gust 1986 Ni­kons ers­te Spie­gel­re­flex­ka­me­ra mit ins Ge­häu­se in­te­grier­tem Au­to­fo­kus­mo­tor. Da­mit be­en­de­te Ni­kon auch das Ex­pe­ri­ment mit der F3AF, die schon drei Jah­re vor­her auf dem Markt war. Sie hat­te ei­nen un­för­mi­gen AFMess-Auf­satz na­mens DX-1, war dop­pelt so teu­er wie ei­ne nor­ma­le F3 und das kom­plet­te Ob­jek­tiv­pro­gramm be­stand aus zwei Te­le­ob­jek­ti­ven – da­mit al­lein kön­nen Pro­fis nichts an­fan­gen. Ent­spre­chend blieb sie ein La­den­hü­ter. Erst 1988 brach­te Ni­kon mit der F4 das ers­te AF-Pro­fi-Mo­dell auf den Markt. 1987 war es bei Ca­non mit dem EF-Ba­jo­nett so­weit, und im Ge­gen­satz zu Ni­kon und Mi­nol­ta steck­te der Fo­kus­mo­tor schon bei den ers­ten AF-Mo­del­len nicht in der Ka­me­ra, son­dern di­rekt im Ob­jek­tiv. Das hat den Vor­teil, dass man für je­des Ob­jek­tiv in­di­vi­du­ell den pas­sen­den Mo­tor aus­wäh­len kann. Selbst lan­ge Te­le­tü­ten kön­nen so sehr schnell fo­kus­sie­ren. Bis 1990 war die Ob­jek­tiv­pa­let­te so weit ge­die­hen, dass die Zahl an Au­to­fo­kus­ob­jek­ti­ven die der ma­nu­ell fo­kus­sier­ten Op­ti­ken ein­ge­holt hat­te. So schaff­te Ca­non mit sei­ner Ul­tra­schall­tech­no­lo­gie den nächs­ten Qua­li­täts­sprung und hat­te jetzt auf ein­mal die Na­se vorn. Ni­kon und Co. blieb nichts an­de­res üb­rig, als den Weg mit­zu­ge­hen. Sitzt der Mo­tor näm­lich in der Ka­me­ra, muss er das Ob­jek­tiv über ei­ne Wel­le an­trei­ben – das hat zwar den Vor­teil, dass man klei­ne­re (und güns­ti­ge­re) Ob­jek­ti­ve oh­ne ei­ge­nen An­trieb bau­en kann, es hat aber auch viel mehr Nach­tei­le. So macht es we­nig Sinn, mit der glei­chen Mecha­nik ein kom­pak­tes Nor­mal­ob­jek­tiv und ein ki­lo­schwe­res Te­le zu ver­sor­gen. All das dau­ert mit­un­ter ziem­lich lan­ge, für vie­le Mo­ti­ve zu lan­ge …

Das drit­te und vier­te Jahr­zehnt: Mehr Fo­to­spaß durch aus­ge­feil­te Tech­nik

1996 stell­te Ni­kon schließ­lich mit der F5 die ers­ten AF-S-Ob­jek­ti­ve vor, und spä­tes­tens jetzt war der Au­to­fo­kus bes­ser als je­der MF – auch für die Heer­schar der Pro­fi­fo­to­gra­fen. Un­se­re Wün­sche – su­per­schnell, auf den Punkt ge­nau und na­tür­lich ab­so­lut ge­räusch­los – wer­den zwar im­mer noch nicht übe­r­all rea­li­siert. Aber das soll­te ei­nen nicht wun­dern, schließ­lich ist die Tech­nik hoch­kom­plex. Der AF-Pro­zes­sor muss in Se­kun­den­bruch­tei­len meh­re­re auf­ein­an­der­fol­gen­de Ein­zel­mes­sun­gen aus­wer­ten, um dar­aus Be­we­gungs­ge­schwin­dig­keit und -rich­tung des Mo­tivs zu be­rech­nen. Ne­ben­bei kon­trol­liert er noch, ob das Mo­tiv jetzt nicht bei ei­nem be­nach­bar­ten Mess­feld auf­taucht, das dann die wei­te­re Mes­sung über­nimmt. Die­se Mes­s­er­geb-

nis­se muss der AF-Pro­zes­sor dem Fo­kus­an­trieb mit­tei­len, da­mit der die Ent­fer­nungs­ein­stel­lung ent­spre­chend nach­führt. Da ist ganz schön was zu rech­nen. Dank der im­mer hö­he­ren Re­chen­leis­tun­gen ak­tu­el­ler Ka­mer­a­pro­zes­so­ren sind die Tref­fer­chan­cen ge­gen­über frü­he­ren Zei­ten aber stark ge­stie­gen. Im De­tail sind meh­re­re Fak­to­ren wich­tig: • Ob­jek­tiv­typ: Kur­ze Brenn­wei­ten er­for­dern in der Re­gel auch re­la­tiv kur­ze Ver­stell­we­ge. Die­se sind tech­nisch we­sent­lich ein­fa­cher zu be­wäl­ti­gen, als die län­ge­ren Ver­stell­stre­cken bei Te­le­brenn­wei­ten. • Ob­jek­tiv­kon­struk­ti­on: Hier geht es um die zu be­we­gen­de Mas­se am Ob­jek­tiv. Ob die ein­zel­nen Kom­po­nen­ten aus Me­tall, Glas oder Kunst­stoff ge­fer­tigt sind, hat na­tür­lich Aus­wir­kun­gen auf das Ge­wicht der zu be­we­gen­den Tei­le. Und ob der Mo­tor dann tat­säch­lich gan­ze Lin­sen­grup­pen samt Tu­bus hin­und her­schiebt oder nur ei­ne klei­ne Lin­se, macht eben­falls ei­nen deut­li­chen Un­ter­schied. • Licht­stär­ke: Bei Ob­jek­tiv­licht­stär­ken ab f 5,6 ge­lan­gen man­che AF-Mes­sSys­te­me be­reits an die Gren­ze ih­rer Leis­tungs­fä­hig­keit; sie wer­den ät­zend lang­sam oder lie­gen schlicht da­ne­ben. Für zu­ver­läs­si­ges Fo­kus­sie­ren sind licht­star­ke Ob­jek­ti­ve (f2,8 oder bes­ser) zu emp­feh­len, da­zu spä­ter mehr. • Emp­find­lich­keit der Sen­so­ren: Wel­cher Hel­lig­keits­be­reich wird von den Sen­so­ren zu­ver­läs­sig ab­ge­deckt? Wel­cher Kon­trast wird, mi­ni­mal und ma­xi­mal, vom Sys­tem ak­zep­tiert und kor­rekt ver­ar­bei­tet? All die­se Fak­to­ren ha­ben Ein­fluss auf den Fo­kus­sier­vor­gang. • Soft­ware: Je schnel­ler die In­for­ma­tio­nen be­rech­net und aus­ge­wer­tet wer­den, um­so schnel­ler kann der AF re­agie­ren. Doch die Ge­schwin­dig­keit des Aus­wer­te­vor­gangs ist nicht das ein­zi­ge Kri­te­ri­um. Auch die Art und Wei­se der In­for­ma­ti­ons­aus­wer­tung be­ein­flusst das Er­geb­nis. Da­zu ha­ben mo­der­ne Ka­me­ras meh­re­re un­ter­schied­li­che AF-Mo­di, die je nach Auf­ga­ben­stel­lung aus­ge­wählt wer­den kön­nen:

• AF-S (sing­le au­to­fo­cus). Ein leich­tes Nie­der­drü­cken des Aus­lö­sers be­wirkt Scharf­stel­len auf das an­vi­sier­te Ob­jekt, Durch­drü­cken löst die Auf­nah­me aus. Wird bei halb durch­ge­drück­tem Aus­lö­ser fo­kus­siert und die Ka­me­ra an­schlie­ßend be­wegt, bleibt der ur­sprüng­li­che Fo­kus trotz­dem er­hal­ten (Fo­kus­spei­cher). • AF-C (con­ti­nuous au­to­fo­cus). Ein leich­tes Nie­der­drü­cken des Aus­lö­sers be­wirkt auch hier Scharf­stel­len auf das an­vi­sier­te Ob­jekt. Un­ter­schied zu AF-S: Be­we­gen sich das Ob­jekt oder die Ka­me­ra, und der Aus­lö­ser ist im­mer noch halb ge­drückt, wird die Schär­fe auf das sich be­we­gen­de Ob­jekt nach­re­gu­liert. • AF-A (au­to­ma­tic au­to­fo­cus). Die Au­to­ma­tik ent­schei­det selbst­stän­dig, wie sta­tisch oder be­wegt das Ob­jekt ist und wählt das pas­sen­de Fo­kus­pro­gramm.

Au­to­fo­kus­sys­te­me

Die an­ge­führ­ten Ar­gu­men­te tref­fen für al­le auf dem Markt ver­füg­ba­ren Au­to­fo­kus­sys­te­me zu. Bei ge­nau­er Be­trach­tung er­gibt sich je­doch ei­ne kla­re Tren­nung der Funk­ti­ons­wei­se in ak­ti­ve und pas­si­ve AF-Sys­te­me. Bei ak­ti­ven Sys­te­men wird von der Ka­me­ra ein Si­gnal „ak­tiv“zum Ob­jekt ge­sen­det. Das kann ein Ul­tra­schall­ton, ein La­ser- oder ein In­fra­rot­strahl sein. Vom an­vi­sier­ten Ob­jekt wird das Si­gnal zu­rück zur Ka­me­ra re­flek­tiert, die Mes­s­elek­tro­nik wer­tet Da­ten wie Zeit, Stre­cke oder Win­kel aus und stellt dann au­to­ma­tisch auf das Ob­jekt scharf. Ein Vor­teil der ak­ti­ven AF-Ver­fah­ren ist, dass sie auch bei schlech­ten Licht­ver­hält­nis­sen oder so­gar bei völ­li­ger Dun­kel­heit ar­bei­ten. Nach­tei­lig ist die Be­gren­zung des Auf­nah­me­ab­stands auf ei­ni­ge Me­ter. Sehr glat­te und ent­spre­chend aus­ge­rich­te­te Flä­chen kön­nen zu­dem die Si­gnal-Re­fle­xi­on be­hin­dern oder ver­fäl­schen. Pas­si­ve AF-Sys­te­me brau­chen kei­nen Sen­der und ge­stat­ten da­her ei­ne kom­pak­te Bau­wei­se und da­mit ei­ne kos­ten­güns­ti­ge Ge­samt­kon­zep­ti­on. Al­le mo­der­nen AF-Sys­te­me sind pas­si­ve Sys­te­me, bei de­nen die Ka­me­ra kei­ne Mess­si­gna­le sen­det, son­dern nur pas­siv über Sen­so­ren Schär­fe oder Kon­trast des Mo­tivs aus­wer­tet und mit die­sen In­for­ma­tio­nen die Fo­kus­ein­stel­lung steu­ert. Reicht die Um­ge­bungs­hel­lig­keit oder – je nach Sys­tem – der Mo­tiv­kon­trast nicht aus, zeigt das Sys­tem deut­li­che Schwä­chen. Es kann kei­nen ein­deu­ti­gen Fo­kus­sier­punkt fin­den und fo­kus­siert sehr lang­sam oder falsch. In sol­chen Fäl­len kann man sich mit ei­nem zu­sätz­li­chen AF-Hilfs­licht be­hel­fen. Man­che Blitz­ge­rä­te und Ka­me­ras ha­ben ein sol­ches an Bord. Da­mit wird das Mo­tiv kurz „an­ge­strahlt“. In die­ser kur­zen, hel­len bzw. kon­trast­rei­chen Be­leuch­tungs­pha­se stellt das Sys­tem auf das an­ge­strahl­te Ob­jekt scharf. Ob­wohl hier ein Licht­strahl ge­sen­det wird, spricht man nicht von ei­nem ak­ti­ven AF-Sys­tem. Ver­mut­lich, weil die­ses zu­sätz­li­che Licht nur zur „Be­leuch­tung“des Mo­tivs dient und kein Mess­si­gnal ist, das nach Re­fle­xi­on ge­zielt aus­ge­wer­tet wird.

Kon­trast­mes­sung und Pha­sen­de­tek­ti­on

Zwei pas­si­ve AF-Ver­fah­ren sind ak­tu­ell Stand der Tech­nik: Kon­trast­mes­sung und Pha­sen­de­tek­ti­on. Die Kon­trast­mes­sung ist da­bei im Prin­zip nichts an­de­res als das Fo­kus­sie­ren von Hand: Das Mo­tiv wird an­vi­siert und mit dem Ein­stell­ring stellt man von un­scharf nach scharf, bis die op­ti­ma­le Ein­stel­lung

er­reicht ist. Um auf Num­mer si­cher zu ge­hen, fo­kus­siert man über die ge­wähl­te Schär­fe­nebe­ne hin­aus, bis das Ob­jekt wie­der un­scharf wird. Sol­che Wie­der­ho­lun­gen sind auch beim Kon­trast-AF er­for­der­lich. Op­ti­mal scharf­ge­stellt ist dann, wenn der Kon­trast des be­ur­teil­ten Mo­tivs das Ma­xi­mum er­reicht hat. Stark ver­ein­facht kann man sich so die Funk­ti­ons­wei­se der AF-Kon­trast­mes­sung vor­stel­len. Statt des Fo­to­gra­fen be­wer­tet al­ler­dings ein Sen­sor in der Ka­me­ra das Ge­sche­hen und steu­ert den Vor­gang. Das kann ein Sen­sor sein, der spe­zi­ell zur Kon­trast­aus­wer­tung ein­ge­baut ist. Na­he­zu im­mer wird je­doch der oh­ne­hin vor­han­de­ne Bild­sen­sor für die­se Auf­ga­be ge­nutzt oder spe­zi­el­le Aus­schnit­te da­von. Ein Nach­teil beim Kon­trast-AF war lan­ge Zeit sei­ne re­la­tiv ge­rin­ge Ge­schwin­dig­keit.Vor­tei­le sind die ein­fa­che­re Bau­wei­se und der ge­rin­ge­re Platz­be­darf. Denn in spie­gel­lo­sen Sys­tem­ka­me­ras so­wie in

Kom­pakt­ka­me­ras fällt das Licht vom Ob­jek­tiv per­ma­nent auf den Sen­sor. Da lag es na­he, das Si­gnal des Sen­sors di­rekt als AF-Si­gnal zu nut­zen und sich den Um­weg über ein teu­res AF-Mo­dul zu spa­ren. Die klas­si­schen Ge­schwin­dig­keits­nach­tei­le sind da­bei üb­ri­gens längst Ge­schich­te, denn die ra­pi­de stei­gen­de Re­chen­ka­pa­zi­tät hat zu neu­en Tech­no­lo­gi­en ge­führt, mit de­nen der Kon­trast-AF jetzt auf der Über­hol­spur ist – mehr dar­über wei­ter un­ten im Ab­schnitt „Die Viel­falt der Sys­te­me“. SLR-Ka­me­ras ha­ben statt­des­sen ei­nen se­pa­ra­ten Pha­sen-Au­to­fo­kus. Bei der klas­si­schen AF-Ka­me­ra lenkt ein Schwing­spie­gel das Licht in den Su­cher und gibt erst im Mo­ment der Auf­nah­me den Licht­weg zum Sen­sor frei. Die­ser kann al­so gar kein AF-Si­gnal lie­fern. Statt­des­sen wer­den Teil­bil­der des Mo­tivs aus dem Haupt­strah­len­gang auf spe­zia­li­sier­te AF-Sen­so­ren um­ge­lenkt. Die­ses Um­len­ken der Teil­bil­der er­folgt je nach Sys­tem durch geo­me­tri­sche Strah­len­tei­lung, mit Pris­men, Lin­sen und ei­nem teil­durch­läs­si­gen Spie­gel. Die AF-Sen­so­ren wer­ten die Abbildungen der Teil­bil­der aus und ge­ben der AF-Steue­rung vor, wie zu fo­kus­sie­ren ist, da­mit der an­vi­sier­te Be­reich auch scharf ist. Die Fo­kus­sie­rung ist ab­ge­schlos­sen, wenn die bei­den Teil­bil­der zur De­ckung ge­bracht sind. Die Ka­me­ra er­mit­telt mit ei­ner ein­zi­gen Mes­sung, in wel­che Rich­tung und wie weit die Lin­sen ver­scho­ben wer­den müs­sen, um ein schar­fes Bild zu er­zeu­gen. Ge­gen­über der Kon­trast­mes­sung war die­ses Ver­fah­ren schnel­ler, denn die Fo­kus­sen­so­ren er­fas­sen be­reits mit ei­ner Mes­sung, wie viel und in wel­cher Rich­tung die Lin­sen be­wegt wer­den müs­sen. Das Er­geb­nis „sitzt“fast oh­ne Nach­jus­tie­rung. Kom­ple­xe Mo­tiv­ver­fol­gun­gen ge­lin­gen zu­ver­läs­sig durch die Kom­bi­na­ti­on von 100 und mehr AF-Fel­dern. Und so setzt die­ses AF-Sys­tem in sei­nen ma­xi­ma­len Aus­bau­stu­fen, al­so in den schnel­len Top-SLRs wie Ni­kon D5 oder Ca­non EOS 1DX II, im­mer noch Maß­stä­be. Der kon­struk­ti­ve Auf­wand ist je­doch im­mer grö­ßer als beim Kon­trast-AF, und der kom­ple­xe Auf­bau er­for­dert teu­re Ein­zel­kom­po­nen­ten. Die Pha­sen-Mes­sung ist prin­zi­pi­ell flott, aber noch nicht auf den Punkt ge­nau. Jetzt muss der Her­stel­ler ent­schei­den: Wird nach­fo­kus­siert oder nicht? Ge­schwin­dig­keit und Ge­nau­ig­keit sind hier klas­si­sche An­ti­po­den und im­mer ist ein Kom­pro­miss nö­tig. Man­che Her­stel­ler bie­ten bei ei­gens da­für aus­ge­leg­ten Ob­jek­ti­ven Lö­sun­gen an, mit de­nen man das über ei­ne USB-Do­cking­sta­ti­on soft­ware­sei­tig selbst ein­stellt, bei Sig­ma et­wa zwi­schen Ge­schwin­dig­keitsprio­ri­tät, Stan­dard oder Prä­zi­si­ons­prio­ri­tät. Pro­fes­sio­nel­le Te­le-, Ma­kro- und Zoom­ob­jek­ti­ve mit wei­ten Ver­stell­we­gen bie­ten zu­dem oft die Mög­lich­keit, den Fo­kus­sier­be­reich ein­zu­schrän­ken. Dann muss der Au­to­fo­kus bei­spiels­wei­se nur zwi­schen drei Me­tern und un­end­lich statt zwi­schen 1,2 Me­tern und un­end­lich su­chen und ge­winnt da­durch Se­kun­den­bruch­tei­le, die über scharf oder un­scharf ent­schei­den kön­nen. Die ein­fa­che An­nah­me „Kon­trast­mes­sung für Spie­gel­lo­se und Kom­pakt­ka­me­ras, Pha­sen­de­tek­ti­on für SLRs“trifft in der Pra­xis so al­ler­dings längst nicht mehr zu. Man­che Ka­me­ra­her­stel­ler kom­bi­nie­ren die bei­den AF-Ver­fah­ren zu ei­nem Hy­bridsys­tem, und die Ka­me­ra wählt bei der Auf­nah­me je nach Ein­stel­lun­gen und Um­ge­bungs­licht das bes­ser ge­eig­ne­te AF-Ver­fah­ren. Im Live-View-Mo­dus – aber auch im Vi­deo-Mo­dus – ist bei SLR-Ka­me­ras der Spie­gel hoch­ge­klappt. Der Strah­len­gang zu den AF-Sen­so­ren ist da­durch un­ter­bro­chen. Man­che SLR-Ka­me­ras schal­ten des­we­gen au­to­ma­tisch von Pha­sen- auf Kon­trast-AF um. Sie ar­bei­ten dann im Live-View-Be­trieb wie ei­ne spie­gel­lo­se Ka­me­ra: Der Sen­sor lie­fert das Bild­si­gnal für den Mo­ni­tor und über­nimmt per Kon­trast-AF auch die Fo­kus­sie­rung. Da die SLR-Ka­me­ras und ih­re Ob­jek­ti­ve aber für den Pha­sen-AF aus­ge­legt sind, führt Live-View-Be­trieb mit Kon­tras­tAF-Mes­sung auf dem Sen­sor meist zu ei­ner lang­sa­men bis ex­trem lang­sa­men AF-Steue­rung. Ei­ne be­son­de­re AF-Form ist der prä­dik­ti­ve – vor­aus­pla­nen­de – Au­to­fo­kus. Bei Se­ri­en­auf­nah­men wird ana­ly­siert, wo­hin und wie schnell sich das auf­zu­neh­men­de Ob­jekt be­wegt. Das ist ein un­schlag­ba­res Werk­zeug bei schnell ab­lau­fen­den Vor­gän­gen. Die Prä­zi­si­on, mit der die kom-

ple­xen Be­rech­nungs- und Ein­stell­vor­gän­ge ab­lau­fen, hängt nicht zu­letzt vom Preis der Ka­me­ra und des Ob­jek­tivs ab.

Li­ni­en- und Kreuz­sen­so­ren

Die Sen­so­ren zur Au­to­fo­kus­sie­rung ha­ben un­ter­schied­li­che Ei­gen­schaf­ten. Li­ni­en­sen­so­ren er­ken­nen gut Struk­tu­ren, die nicht in der glei­chen Rich­tung wie die Sen­so­ren selbst ver­lau­fen. Senk­recht an­ge­ord­ne­te Li­ni­en­sen­so­ren er­ken­nen waag­rech­te Mo­ti­ve al­so be­son­ders gut. In der Pra­xis ist es nicht zu ver­mei­den, dass sich die An­ord­nung der Sen­sor­zei­len mit dem Ver­lauf von Li­ni­en und Kan­ten im Mo­tiv deckt. Das kann zu Fo­kus­sier­feh­lern oder län­ge­rem Hin- und Her­su­chen füh­ren. Die Lö­sung für die­se Pro­ble­ma­tik heißt Kreuz­sen­so­ren. Sie er­ken­nen so­wohl waag­recht als auch senk­recht und schräg ver­lau­fen­de Bild­struk­tu­ren. So ist si­cher­ge­stellt, dass ei­ne ex­ak­te Fo­kus­sie­rung er­folgt, un­ab­hän­gig da­von, wel­chen do­mi­nie­ren­den Struk­tur­ver­lauf das Mo­tiv hat. Kreuz­sen­so­ren sind nicht nur uni­ver­sel­ler in ih­ren Ei­gen­schaf­ten, sie sind auch teu­rer als Li­ni­en­sen­so­ren und er­for­dern ei­nen hö­he­ren kon­struk­ti­ven Auf­wand.

Licht­stär­ke und Au­to­fo­kus

Die Leis­tungs­fä­hig­keit ei­nes Au­to­fo­kus­sys­tems hängt auch von der Licht­men­ge ab, die durch das Ob­jek­tiv auf den Sen­sor ge­langt. Ge­ne­rell kann man sa­gen, dass es für den Au­to­fo­kus im­mer bes­ser ist, wenn ein Ob­jek­tiv ei­ne gro­ße Blen­den­öff­nung auf­weist. Bei licht­schwa­chen Ob­jek­ti­ven mit klei­ner Blen­den­öff­nung funk­tio­niert der Au­to­fo­kus nur ein­ge­schränkt, in man­chen Fäl­len so­gar gar nicht mehr. In un­se­rer Ab­bil­dung (Mit­te) ar­bei­ten bei Ob­jek­ti­ven mit Blen­de 2,8 oder bes­ser sie­ben zen­tra­le Kreuz­sen­so­ren mit ho­her Emp­find­lich­keit. Bei Ob­jek­ti­ven mit ei­ner Licht­stär­ke im Be­reich 2,8 bis 4 ist nur noch der zen­tra­le Au­to­fo­kus­sen­sor ein Kreuz­sen­sor und das auch nur noch mit nor­ma­ler Emp­find­lich­keit; al­le üb­ri­gen 44 Sen­so­ren ar­bei­ten nur noch als ver­ti­ka­le Li­ni­en­sen­so­ren. Bei Ob­jek­ti­ven, die ei­ne Licht­stär­ke im Be­reich 4,0 bis 5,6 ha­ben, gibt es gar kei­nen Kreuz­sen­sor mehr. Al­le 45 AF-Sen­so­ren ar­bei­ten als ver­ti­ka­le Li­ni­en­sen­so­ren. Und bei licht­schwa­chen Ob­jek­ti­ven mit ei­ner Licht­stär­ke im Be­reich 5,6 bis 8,0 ist nur noch ein ein­zi­ger AF-Sen­sor ak­tiv. In die­sem Fall muss man ma­nu­ell fo­kus­sie­ren. So­ny hat das Pro­blem mit Dop­pel­sen­so­ren ge­löst. Zwei Sen­so­ren sit­zen über­ein­an­der, ei­ner ar­bei­tet bei Blen­de 2,8 oder bes­ser, der an­de­re über­nimmt, wenn Blen­de 2,8 nicht zur Ver­fü­gung steht. So hat man an die­ser Stel­le trotz­dem ei­nen Mess­wert. Wich­tig ist auch: Wo sit­zen die Sen­so­ren? Nur in der Mit­te oder im gan­zen Bild? Ide­al ist ei­ne Ver­tei­lung über das gan­ze Bild­feld, vor al­lem um be­weg­te Mo­ti­ve zu ver­fol­gen.

Die Viel­falt der Sys­te­me

Ak­tu­ell wer­den die Mes­sun­gen für Be­lich­tung und Au­to­fo­kus im­mer mehr zu­sam­men­ge­fasst. Über das rei­ne Scharf­stel­len hin­aus nut­zen ak­tu­el­le Ka­me­ras die Er­geb­nis­se der Mehr­feld-AF-Mes­sung in Ver­bin­dung mit der Be­lich­tungs­mes­sung und -steue­rung da­zu, Si­cher­heit und Kom­fort beim Fo­to­gra­fie­ren wei­ter zu er­hö­hen. Je nach­dem, in wel­chem Bild­be­reich et­wa das AF-Sys­tem das Mo­tiv er­kennt, legt die Ka­me­ra den Schwer­punkt der Be­lich­tungs­mes­sung in die­sen Be­reich, um die Be­lich­tung des Haupt­mo­tivs zu op­ti­mie­ren. Auch je­de au­to­ma­ti­sche Mo­tiv­pro­gramm­wahl ba­siert auf der Ana­ly­se der Ent­fer­nungs­und Be­lich­tungs­ver­tei­lung. Er­kennt der Com­pu­ter ei­ne Land­schaft, wird er klei­ne Blen­den be­vor­zu­gen, bei ei­nem Por­trät ei­ne gro­ße Blen­de und bei Be­we­gung ei­ne kur­ze Zeit. Mit be­rück­sich­tigt wird auch der Ab­bil­dungs­maß­stab des Mo­tivs (er­gibt sich aus Auf­nah­me­ent­fer­nung und Brenn­wei­te), et­wa für Por­trät- oder Na­h­auf­nah­me­pro­gram­me. Hat­ten AF-Mo­du­le vor ein paar Jah­ren noch zehn oder viel­leicht 40 Mess­punk­te, so ge­hen sie jetzt in die Hun­der­te oder gar Tau­sen­de. Da liegt es na­he, die Da­ten des Be­lich­tungs­sen­sors – der u.a. Farb­in­for­ma­tio­nen misst – auch für die Be­we­gung zu nut­zen. Neu­es­ter Trend ist die AF-Mes­sung di­rekt auf dem Sen­sor. Für die Kon­trast­mes­sung steht der ge­sam­te Sen­sor zur Ver­fü­gung, und man schaut, wo der Kon­trast am höchs­ten ist. Aber so ein­fach fin­det die Kon­trast­mes-

sung prak­tisch nicht mehr statt. Dar­über, wel­che In­for­ma­tio­nen wie in die Fo­kus­be­rech­nung ein­flie­ßen, schwei­gen sich die Fir­men (de­ren Ent­wick­lungs­ab­tei­lung meis­tens nicht in Deutsch­land be­hei­ma­tet ist) ger­ne aus. Trotz­dem ein paar Bei­spie­le: Bei den Du­al-Pi­xel-Sen­so­ren in Ca­non-Ka­me­ras be­steht je­des Pi­xel aus zwei Sub­pi­xeln. Da­durch las­sen sich an be­lie­bi­gen Stel­len Pha­sen-Lö­sun­gen er­zeu­gen. Olym­pus und Fu­ji­film nut­zen de­fi­nier­te Be­rei­che auf dem Sen­sor, um Pha­sen­ef­fek­te zu mes­sen. Im Fall von Olym­pus und Ca­non sind die Ka­me­ras da­durch in der La­ge, auch äl­te­ren – auf Pha­sen­kon­trast op­ti­mier­ten – Ob­jek­ti­ven ein Si­gnal zu bie­ten, mit dem sie zü­gig ar­bei­ten kön­nen. Be­sit­zer grö­ße­rer Ob­jek­tiv­samm­lun­gen wis­sen das zu schät­zen. Zu­dem kann ein ge­schickt ein­ge­setz­ter Pha­sen-AF die AF-Mes­sung auch dann be­schleu­ni­gen, wenn die Ob­jek­ti­ve – wie bei Fu­ji­film – be­reits al­le für die Kon­trast­mes­sung aus­ge­legt sind. So­ny baut aus dem glei­chen Grund zwei ver­schie­de­ne Ar­ten von Ob­jek­ti­v­ad­ap­tern, um „SLR-Ob­jek­ti­ve“an spie­gel­lo­sen Ka­me­ras ein­satz­fä­hig zu ma­chen. Bei der ein­fa­chen Ver­si­on schraubt man den Ad­ap­ter als „Ba­jo­nett­ver­län­ge­rung“mit Da­ten­über­tra­gung zwi­schen Ka­me­ra und das für Ka­me­ras mit Spie­gel ge­rech­ne­te Ob­jek­tiv. An­schlie­ßend über­nimmt der Kon­trast-AF der Ka­me­ra den Fo­kus­pro­zess, muss aber ein für Pha­senAF kon­stru­ier­tes Ob­jek­tiv steu­ern. Bei der Edel­ver­si­on steckt des­we­gen ein zu­sätz­li­ches Pha­sen-Au­to­fo­kus-Mo­dul im Ad­ap­ter. Die­ses über­nimmt dann die AF-Steue­rung, was dem Tem­po zu­gu­te kommt. Mü­ßig zu er­wäh­nen, dass so viel Kom­fort sei­nen Preis hat, aber auch hier gilt: Wer über ei­ne statt­li­che Ob­jekt­samm­lung ver­fügt, wird das trotz­dem sehr be­grü­ßen. Grund­sätz­lich sitzt bei spie­gel­lo­sen Ka­me­ras das Ba­jo­nett nä­her am Sen­sor als bei SLR-Mo­del­len mit Spie­gel­kas­ten. Ob­jek­ti­ve für spie­gel­lo­se Ka­me­ras pas­sen des­we­gen nicht an SLRs – man müß­te das Ob­jek­tiv ins Ba­jo­nett nä­her an den Sen­sor drü­cken. Um­ge­kehrt las­sen sich aber SLR-Ob­jek­ti­ve gut an spie­gel­lo­se Ka­me­ras ad­ap­tie­ren, da das Ob­jek­tiv für ein tie­fe­res Ge­häu­se aus­ge­legt ist und so Platz für ei­nen Ad­ap­ter zwi­schen Ka­me­raund Ob­jek­tiv­ba­jo­nett bleibt. Der Pa­na­so­nic-Au­to­fo­kus schließ­lich ar­bei­tet ähn­lich wie ein Pha­sen­kon­tras­tAF mit zwei Bil­dern und ei­ner „Pro­gno­se“. Aus den ver­schie­de­nen Lauf­zei­ten von zwei un­schar­fen Bil­dern – eins weit vorn und eins weit hin­ten – wird die un­ge­fäh­re Ent­fer­nung er­mit­telt. Dort fährt der Fo­kus hin, dann wird wei­ter ge­mes­sen. Die Tat­sa­che, dass man nicht nur in vie­len klei­nen Stu­fen ar­bei­tet, son­dern auch mal ei­nen gro­ßen Satz macht, ver­hilft den Pa­na­so­nics im COLORFOTO-AFTest re­gel­mä­ßig zu Top-Er­geb­nis­sen.

Rein­hard Merz

Fo­tos: Her­stel­ler, Shut­ter­stock

Oh­ne Um­we­ge: Beim Kon­trast-AF von spie­gel­lo­sen Sys­tem- und Kom­pakt­ka­me­ras fällt das Licht di­rekt auf den Sen­sor, der auch zur Fo­kus­sie­rung ver­wen­det wird. (Fo­to: Her­stel­ler)

Auf­nah­men: Im ers­ten Schritt er­fasst die Ka­me­ra die bei­den Teil­bil­der ei­ner Auf­nah­me. Je­des Teil­bild ist aus ei­nem leicht an­de­ren Blick­win­kel fo­to­gra­fiert. AF-Mes­sung: Im zwei­ten Schritt wer­tet die Ka­me­ra die Teil­bil­der aus und be­stimmt an­hand der Si­gnal­dif­fe­renz, wie weit die Fo­kus-Ein­heit be­wegt wer­den muss. Die Ka­me­ra ver­schiebt das AFE­le­ment des Ob­jek­tivs ent­spre­chend der Mes­sung und er­hält di­rekt ein sehr gu­tes Er­geb­nis. Ca­non setzt in im­mer mehr Mo­del­len auf Sen­so­ren mit Du­al-Pi­xelTech­nik: Bei die­sem Auf­bau be­steht je­der Pi­xel aus zwei Sub­di­oden. Vor­teil die­ser Tech­nik: Ei­ne Pha­sen-AF Mes­sung di­rekt auf dem Auf­nah­me­sen­sor, auch bei Li­veView und Vi­deo. Die Gra­fik links (Quelle: Ca­non) er­klärt die ein­zel­nen Schrit­te. Si­gna­le der bei­den Di­oden Fo­kus­sie­rung des Ob­jek­tivs

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(Abb.‍Sig­ma).

In der Mit­te sit­zen fünf dia­go­na­le Kreuz­sen­so­ren über fünf klas­sisch ho­ri­zon­tal/ senk­recht aus­ge­rich­te­ten Kreuz­sen­so­ren. Die dia­go­na­len ar­bei­ten bis Blen­de 2,8, die an­de­ren bis Blen­de 5,6. Um die mitt­le­ren fünf Kreuz­sen­so­ren be­fin­den sich 16 wei­te­re Kreuz­sen­so­ren bis Blen­de 5,6. Zu­sam­men er­gibt dies 21 klas­sisch aus­ge­rich­te­te Kreuz­sen­so­ren bis Blen­de 5,6 plus fünf dia­go­na­le Kreuz­sen­so­ren bis Blen­de 2,8. Im Rand­be­reich kann der Fo­to­graf links und rechts je 10 wei­te­re Kreuz­sen­so­ren bis Blen­de 4 nut­zen. Bei Blen­de 5,6 er­fas­sen al­le 10 noch ho­ri­zon­ta­le Li­ni­en. Das Dia­gramm zeigt die Ver­tei­lung der ver­schie­de­nen AF-Sen­so­ren am Bei­spiel ei­ner Ca­non EOS 1DX. Da­bei un­ter­schei­den sich die Sen­so­ren zum ei­nen durch ih­re Aus­rich­tung für ho­ri­zon­ta­le oder waa­ge­rech­te Struk­tu­ren. Kreuz­sen­so­ren kön­nen so­gar bei­de er­fas­sen. Zum an­de­ren sind die Sen­so­ren un­ter­schied­lich emp­find­lich. Ein Sen­sor, der bis Blen­de 2,8 ar­bei­tet, nutzt ei­ne brei­te­re Ba­sis ent­spre­chend der Blen­de 2,8, was Ge­nau­ig­keit und Ge­schwin­dig­keit ver­bes­sert. Mit licht­schwä­che­ren Ob­jek­ti­ven ar­bei­tet er da­ge­gen nicht. Ein mit Blen­de 5,6 an­ge­ge­be­ner AF-Sen­sor kommt auch mit licht­schwä­che­ren Ob­jek­ti­ven klar, nutzt aber bei licht­star­ken Ob­jek­ti­ven nicht de­ren Rand­strah­len. Eben­falls im Rand­be­reich sit­zen links und rechts je 10 Sen­so­ren, die aus­schließ­lich ho­ri­zon­ta­le Li­ni­en er­fas­sen und bis Blen­de 5,6 ar­bei­ten.

Pha­sen­de­tek­ti­on: Das Sys­tem kann auf­grund der Mes­sung am AF-Sen­sor be­stim­men, wie weit der ak­tu­el­le Fo­kus da­ne­ben­liegt. Bei licht­star­ken Ob­jek­ti­ven prin­zi­pi­ell ge­nau­er, wenn das Sys­tem da­für aus­ge­legt ist.

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