Autofokus
Eftersom autofokus ( AF ) är tekniken för en kamera eller andra optiska enheter som det hänvisas till, på motivet automatiskt skarp anteckning . En grundläggande åtskillnad görs mellan aktiv autofokus , som också fungerar i fullständigt mörker, och passiv autofokus , där endast det ljus som utsänds eller reflekteras av motivet används.
Idag är hastigheten och noggrannheten för autofokus vanligtvis högre än vad man kan uppnå manuellt. Moderna kameror mäter flera bildområden för att i slutändan själva bestämma var objektet är. Vissa analoga Canon- kameror använder ögonspårning för att bestämma det aktuella relevanta fokusfältet via fotografens blickriktning.
historia
Den första kameran som såldes i Tyskland med inbyggd autofokus var Konica C35 AF i november 1977 . Detta följdes av ett brett utbud av varianter från alla tillverkare mycket snabbt. Utrustningsfunktionen blev standard för nya kameror inom amatörsektorn inom ett år. De första 35 mm SLR-kamerorna med automatisk fokusering av linsen genom kamerahuset följde väldigt snabbt: 1981 Pentax ME F , följt 1983 av Nikons Nikon F3AF, som fungerade på en liknande princip .
Under tiden har autofokussystem blivit standard i mobiltelefoner och har till stor del ersatt de fasta fokuslinser som används där .
Allmän
Enkla AF-system har bara en enda fokuseringssensor, medan mer avancerade system nu har ett helt nät av sensorer. Kameror inom den semi-professionella sektorn har ofta mer än 50 sensorer, som vanligtvis kan väljas individuellt för att fånga objektet som ska fokuseras, varvid tillgängligheten för de enskilda sensorerna kan bero på vilket objektiv som används.
Lägen för autofokus
I fotoutövning idag görs , förutom traditionell manuell fokusering ( MF ), en åtskillnad mellan olika autofokuslägen:
- AF.S ( enkel autofokus ): Kameran ställer in fokus på det riktade objektet och behåller sedan denna inställning, även om objektet rör sig till en närmare eller mer avlägsen plats tills bilden tas.
- AF.C ( kontinuerlig autofokus ): Kameran ställer in fokus på det riktade objektet och justerar sedan denna inställning kontinuerligt beroende på om objektet rör sig till en närmare eller mer avlägsen plats innan bilden tas.
- AF.A ( automatisk autofokus ): Kameran beslutar för sig själv på en fall-till-fall-basis huruvida föremålet är en stationär en, som den fokuserar bäst med AF.S , eller en rörlig en, som den använder AF C. Fokuserade .
Fokusfel
Om fokus inte bestäms i den faktiska bildplanet (med analoga kameror som av den fotografiska filmen, med digitala kameror som av bildsensorn), men, till exempel, med en fokuseringsskärm eller en autofokussensor i en separat hjälpplan, detta kan leda till fokuseringsfel när du ställer in avståndet, vilket återspeglas i lätt suddiga bilder eller inspelningar. Moderna digitalkameror erbjuder därför under tiden också möjligheten att justera positionen för sina autofokussensorer i kameran.
Passiv autofokus
Det mest utbredda idag är passiva autofokussystem och de två grundläggande teknikerna för fasjämförelse och kontrastmätning. Passiv autofokusering beror dock alltid på tillräcklig belysning och tillräcklig objektkontrast. Om motivet dessutom är upplyst med ett extra ljus kan den rent passiva autofokuseringen också utökas till en kvasaktiv process .
Kantkontrastmätning
Fokusering med hjälp av kontrastmätning på konturkanter fungerar i princip på samma sätt som den ögat , d.v.s. fotografen, fokuserar utan några ytterligare hjälpmedel: Den bildomfånget av den linsen varieras tills ljusstyrkekurvan vid ljus / mörker konturkanter är lika brant som möjligt. Den kamerans processor beräknar frekvensfördelningen i bilden, och ju större andel av höga frekvenser (dvs abrupta ljus mörka förändringar), desto skarpare bild.
Men kameran måste testa olika fokus för att bestämma riktningen för justeringen. Inte bara är riktningen känd när minst två mätningar är tillgängliga, men nästa fokusposition kan också extrapoleras vid behov.
Mätmetoden för kantkontrast används ofta i video- och kompakta digitalkameror eftersom den är billig att implementera .
På grund av beräkningsansträngningen och den nödvändiga förkunskaperna om de absoluta procedurerna ( djup från defokusering ) används endast relativa procedurer ( djup från fokus ) i praktiken med autofokusering av de flesta tillverkare , med relativa procedurer i detta sammanhang som betyder att för att förbättra eller förbättra fokus För att bestämma försämringen av bildskärpan och riktningen för den nödvändiga fokuseringen är alltid flera bilder med olika fokusering nödvändiga (så att säga en "testserie" för optimering av bildskärpan). Nackdelarna med denna metod är beräkning och motorutgifter, vilket har en negativ effekt på batteriladdningen och den tid som krävs. För varje ny fokusmätning (även utan att ändra bildsektionen) är en fokusändring, det vill säga defokusering, först och främst nödvändig; därför krävs tid igen även om ingen förbättring kan uppnås.
Eftersom mätningen görs med bildsensorn är ingen feljustering möjlig. Den optimala fokusinställningen bör alltid uppnås.
Fasjämförelse
Den äldre passiva metoden är fasjämförelse, som är mer komplex och kräver ytterligare sensorer. I moderna digitalkameror är dessa placerade direkt ovanför sensornivån; alternativt kan ett separat sensorchip användas med reflexkameror med en lins. I princip kräver autofokus för fasjämförelse mindre datorkraft, eftersom fokuseringsriktningen kan bestämmas med den första mätningen.
Metoden härrör från den rent optiska tvärsnittsbildindikatorn , ett hjälpmedel som användes med mekanisk fokusering i reflexkameror med en lins från 1960- till 1980-talet. I mitten av motivet genom sökaren shim medan två inbördes lutande omattierte cirkelhalvor placerades, så att två fält zuschoben varandra tills de passar ihop exakt i fokus under manuell fokusering. Denna teknik är också grunden för autofokus för fasdetektering. Den består av två sensorrader som kan bedöma placeringen av de två fälten i förhållande till varandra på vertikala kanter.
Metoden implementerades först 1976 med Honeywells Visitronic-chip. Den första seriekameran som utrustades med den var Konica C35-AF 1977 . Funktionsprincipen baseras på triangulering av objektavståndet genom att (åtminstone) två autofokussensorer ( stereobild ) tittar genom samma lins . Resultatet är snabb och exakt fokusering som kan upprepas så ofta som krävs utan förnyad mekanisk fokusering och därmed utan att slösa bort tid. När det gäller digitalkameror används denna metod huvudsakligen i de dyrare SLR-kamerorna och systemkamerorna på grund av de högre kostnaderna och den tekniska komplexiteten , men många kompaktkameror är nu också utrustade med denna teknik.
Linjesensorer och korssensorer
Autofokussensorer som arbetar med fasjämförelsen letar efter jämförbara ljusintensitetsmönster vid två punkter som ligger långt från varandra. Fokus kan endast bestämmas framgångsrikt om ljusintensiteterna varierar mellan de två punkterna (längs eller tvärs) i riktning mot bildförökning; Plana eller parallella fodrade bildmotiv tillåter inte fokus bestämning med dessa linjesensorer. Av denna anledning är flera AF-sensorer vanligtvis inrymda i en kamera på ett sådant sätt att deras linjekänslighet orienteras tvärs mot varandra.
För att uppnå en ännu högre sensortäthet och därmed en högre och dynamisk fokusbestämning finns det så kallade korssensorer vars linjekänslighet är inriktad i två dimensioner. Antalet korssensorer som ofta markeras i specifikationen för en kameramodell kan därför multipliceras med två och användas tillsammans med de andra AF-sensorerna som kvalitetsparameter. I äldre kameror och nuvarande nybörjarmodeller placeras korssensorer huvudsakligen i mitten av bilden, vilket är viktigt för motivet, där inte dubbelt så många linjesensorer kan rymmas i samma utrymme. Dagens flaggskeppsmodeller som Canon EOS 80D fungerar uteslutande med korsformiga sensorer.
Autofokus med dubbla pixlar
Med Canons Dual-pixel autofocus är en utveckling av fasjämförelsemätningen. Istället för att applicera ett kvasi-osynligt lager av fasjämförelsessensorer över sensornivån har alla effektiva pixlar på sensorytan två separata fotodioder som är separerade för fasdetektering AF och läses ut tillsammans för att generera bilddata. För att utföra en sådan fasdetektering på bildsensorn läses de vänstra och högra fotodioderna separat ut och de resulterande parallaxbilderna används för att bestämma fasskillnaden. Fördelen med denna metod är att varje pixel kan användas för att bestämma fasskillnaden. Samtidigt undviks nackdelarna med ett ytterligare fas autofokusskikt, såsom för. B. att sensorlinjerna under vissa bakgrundsbelysningsförhållanden blir synliga.
Hybrid autofokus
Kombinationen av ovan beskrivna kantkontrastmätning med fasjämförelsemätning kallas hybrid autofokus. Kameran kombinerar fördelen med en snabbare fasjämförelse i första steget med den mer exakta mätningen av kontrastkant i det andra steget. Detta innebär att fokusering kan ske vid valfri bildpunkt, även om fasautofokus är begränsad till vissa punkter i bilden på grund av antalet sensorer.
Aktiv autofokus
Den aktiva autofokusen fungerar också i fullständigt mörker. Man gör en åtskillnad mellan direkt avståndsmätning med ultraljud och utvidgning av passiva metoder med objektbelysning.
Ultraljudstransitmetod
En aktiv ultraljudsprocess ( ekolod ) har använts i olika Polaroid- kameror , till exempel sedan 1982 . Tiden det tar för ljudet att resa från kameran till objektet och tillbaka mäts och fokuseras beroende på det beräknade avståndet. Fördelen med denna metod är att den fungerar extremt snabbt, eftersom ingen testfokusering är nödvändig, vilket är fallet med kontrastmätning. Nackdelen är att inget exakt val av fokus på motivet är möjligt och att eftersom det inte är en optisk process, fungerar det inte alls med glasrutor och endast i begränsad utsträckning med speglar. Dessutom fungerar proceduren bara upp till ett visst avstånd, vilket i vissa fall ligger långt under hyperfokalavståndet .
Objektbelysning
En fasjämförelse eller kontrastmätning kan utföras trots motivets otillräckliga ljusflöde om det aktivt är upplyst. Antingen används ett extra ljus, som liknar en ficklampa , eller mätblixt.
AF-hjälpbelysning
AF-hjälplampan är vanligtvis röd eller - e. B. med Pentax K-5 - grön (synlig), alternativt infraröd (osynlig), i det senare fallet, dock lite mindre exakt på grund av objektivets längsgående CA. Som framgår av bildexemplet används helst ingen enhetlig ljusfläck utan ett mönster som projiceras på motivet. Om fasjämförelsen mäts horisontellt är ett vertikalt linjemönster särskilt lämpligt. Den största fördelen är dock att ett sådant belysningsmönster till och med kan användas för att fokusera på områden utan kontrast, varför denna metod också används när objektet faktiskt ger tillräckligt med ljus för mätningen, men har för lite kontrast. Om kameran inte har någon egen blixt är AF-hjälpljuset vanligtvis inbyggt i tillhörande blixt .
Förutom den (tidsmässigt) kontinuerlig belysning med en AF hjälpljus, som mäter är blinkar också användas. Deras fördel, förutom deras låga kostnad (ingen ytterligare ljuskälla krävs), är det faktum att de också kan användas för att fokusera föremål som rör sig snabbt på grund av deras undertryckta rörelseoskärpa, medan nackdelen (förutom deras "iögonfallande") är att de är jämnt upplysta, som med en rent passiv metod, återigen kan bara objekt med tillräcklig kontrast fokuseras.
Särskilda förbättringar av autofokus
I samband med autofokus erbjuder vissa kameror ytterligare funktioner.
Fokusfälla
När det gäller fokalfälla , fällfokus , infångningsfokus , lämnar kameran inställningen av fokusnivån till fotografen och kontrollerar bara regelbundet om ett objekt ligger på den valda fokusnivån: Om så är fallet, lösa hon från. Ett tillämpningsexempel på denna teknik skulle vara observationen av en utfodringsplats i en röjning: Så snart ett djur visas i fokuserad position, fotograferas det automatiskt av kameran.
Förutsägbar autofokus
Med prediktiv autofokus , ofta felaktigt kallad " predictive autofokus ", kameran kan upptäcka om och hur snabbt objektet rör sig under serie skott, och använda detta för att uppskatta den sannolika nästa position av objektet. För detta ändamål mäts fokus igen mellan de enskilda bilderna av seriexponeringen, extrapoleras för nästa exponering och justeras därefter. Detta gör det till exempel möjligt att avbilda närmare fordon konsekvent skarpt, även när man tar en serie bilder.
Kameror med förutsägbar autofokus, som först implementerades av Canon i deras fortfarande analoga Canon EOS RT från 1989 och senare döpte AI Servo , erbjuds nu av många tillverkare, inklusive: från Nikon, Sony, Pentax, Olympus och Panasonic.
Se även
Individuella bevis
- ↑ a b Michael J. Hussmann: 20 år av EOS - Canons SLR-system. I: Fototidningen. 1 maj 2007, nås 21 juni 2012.
- ↑ SLR-fotograferingsguide: Nikons fokuslägen , öppnades 21 juni 2012.
- ↑ canon.de: Dual Pixel CMOS AF
