Frage zu Front/Backfokus

Mahlzeit zusammen,

obwohl ich kein großer Fan von all zu theoretischen Diskussionen bin (da diese ja auch gerne mal in Gefilde abhauen, welche von Praxis dann gerne sehr weit entfernt sind), geistert mir ein Gedanke immer wieder durch den Kopf, wenn ich das "Mähr" von Front- und Backfokus höre, welches ja all zu schnell bei unscharfen Bildern hervor geholt wird.

Ich habe mir viele Threads durchgelesen und glaubte eigentlich die Funktion eines Phasen-AFs verstanden zu haben, die Thematik Front- und Backfokus jedoch zeigt mir, daß ich IRGENDWO ein Verständnissproblem habe, und das hätte ich gerne geklärt

Ein AF funktioniert ja so, daß er so lange den Fokus des Objektivs ansteuert, bis er - über welche Messmethode auch immer (Phasen, Kontrast) - den für ihn bestmöglichen/schärfsten Fokus ermittelt, sprich: dort, wo der AF "stehen" bleibt ist er an dem Punkt, wo er das Motiv unter dem Messfeld nicht mehr schärfer bekommt.

Ob der AF dies nun durch die Triangulation der versch. Phasen macht oder durch die Messung/Errechnung des Kontrastes (was ja oft beim LiveView geschieht), ist egal, er macht es ja logischerweise "through the lens", sprich er verwendet genau das, was der Sensor sieht (und hier MUSS mein Denkfehler liegen).

Wäre nun also ein Objektiv so gebaut, daß es bei einer gewissen Fokuseinstellungen weiter hinten oder weiter vorne den Fokus hat, wie es eigentlich sein soll, würde doch der AF trotzdem an die korrekte Stelle "fahren", da er ja nicht weiß, wo der korrekte Punkt wäre....er sucht einfach solange, bis der Bereich des Bildes scharf ist.

Woran liegt es also, daß es doch Front/Backfokus gibt?

Daran, daß auf den Sensor eben doch ein minimal anderer Strahlengang (durch ein qualitativ beeinträchtigtes Objektiv) gerät wie auf den AF-Sensor???

Ich hoffe, ich konnte meine Frage halbwegs verständlich machen, auch wenn es nicht ganz leicht ist.

mit besten Grüßen

Ulrik

gute Frage - habe ich mir auch schon oft gestellt. Vor allem weil viele behaupten, dass an ein und der selben Kamera verschiedene Scherben andere Ergebnisse zeigen.

Dass der AF-Sensor möglicherweise nicht sauber justiert sein mag, kann ich noch verstehen, aber verschiedene Ergebnisse an einem Gehäuse?

Soweit ich weiß (und ich bin da kein Experte) guckt der Phasen-AF eben nicht, wann es scharf ist, sondern er ermittelt halt vor dem Fokussieren die Entfernung (Triangulation) und teilt dem Objektiv dann mit "fahre an Position xy", ohne hinterher nochmal nachzumessen. Wenn das Objektiv dann unter "xy" etwas anderes versteht als die Kamera führt das dann wohl zum Fehlfokus.
So habe ich das bisher jedenfalls verstanden.

Okay, klingt grundsätzlich logisch und würde auch erklären, warum der Phasen-AF nur eine Messung braucht (da er ja dann schon weiß, wo er hin muss), aber warum fährt dann so manches Objektiv - bspw. auch bei Makro-AF - wenn es vor der Messung recht weit vom Fokuspunkt entfernt ist, manchmal erstmal den kompletten Bereich (manchmal recht hektisch) durch, bis es den dann wirklich passenden Autofokus findet?

Und ich meine nun keine "Billig"-Objektive, sondern bspw. das Sigma 150mm EX Macro, welches - auch wenn man Sigma nicht mag - wirklich sehr, sehr gute Abbildungsleistung bringt und für mich auch ansonsten gute Leistung zeigt (auch wenn mit Sicherheit mich viele jetzt verteufeln ).

Wie gesagt, meine vielleicht penetranten Fragen sollen mitnichten die Antworten grundlos in Frage stellen, aber mein Wissensdurst ist halt noch nicht 100% gestillt, auch wenn die Antwort für mich "logisch" erscheint. Empirisch würde ich aus dem Bauch raus halt behaupten, daß die Objektive doch ab und zu den Bereich "abfahren", trotz Phasen-AF (und ich meine nun nicht das Fokusieren gen Himmel, bis der AF kapiert, daß Unendlich wohl das passendste is). Wen dem vor allem so ist (was ich absolut nicht bezweifeln möchte), würde solch ein Objektiv seinen Front/Backfokus dann nicht verlieren, wenn ich im LiveView via Kontrast-AF fokusiere? (wenn auch unendlich langsam)

gruß

Ulrik

Das Problem liegt darin, daß die dem Phasen-AF zugrundeliegende Triangulation nicht die gesamte Linse benutzt, sondern zwei "Fensterchen" an gegenüberliegenden Seiten der Linsen. Nur so bekommt man innerhalb einer einzelnen Linse ein Dreieck zustande, das dann Meßgrundlage für die Triangulation ist.

Das Verfahren wird genauer, je breiter die Meßbasis ist; allerdings soll der AF auch mit nicht so lichtstarken Objektiven funktionieren. Die besagten Bereiche der Linse liegen daher so weit auseinander, daß das Verfahren gerade noch mit Objektiven einer bestimmten Mindestlichtstärke (meist 5,6 oder 6,3) funktioniert. Einige Canon-DSLRs haben noch zusätzliche Sensoren, die noch weiter außen liegende Stellen der Linse nutzen - was die Genauigkeit erhöht, aber nur mit Objektiven von mindestens (im Fall von Canon) Lichtstärke 2,8 genutzt werden kann.
Noch höhere Objektiv-Lichtstärke erhöht daher bei keiner DSLR die Präzision, und niedrigere Objektiv-Lichtstärke als die, für die die Meßbasis ausgelegt ist, macht den AF unnutzbar - völlig unabhängig von der Motiv-Helligkeit.

Der AF "sieht" also nicht das Gesamtbild und beurteilt nicht die Schärfe (wie ein Mensch mit Blick auf die Mattscheibe), sondern er kann nur seine beiden Teilbilder vergleichen. Im Prinzip ganz ähnlich funktioniert ein Schnittbild-Entfernungsmesser, den man aus älteren SLRs kennt. Auch dort kennt man das Phänomen, daß das Schnittbild, wenn man zu stark abblendet, schwarz wird - eben weil die genutzten Randbereiche der Linse dann von der Blende verdeckt werden.

Durch die Richtung der Abweichung "weiß" der AF im Idealfall, in welche Richtung er korrigieren muß. Genauso kann man am Schnittbild an der Richtung, in die die Teilbilder verschoben sind, die notwendige Drehrichtung erkennen.
Das funktioniert aber nur zuverlässig, wenn die Abbildung relativ große Schärfentiefe hat (z. B. bei kurzer Brennweite), oder wenn das Objektiv schon in die Nähe des gewünschten Motives "vorfokussiert" ist. Solange das Objektiv völlig jenseits der Schärfe eingestellt ist, gibt es keine auswertbaren Teilbilder mit genügend Motivkontrast und Übereinstimmung, und dann muß der AF erst mal blind suchen. Speziell bei einem Macroobjektiv ist der Bereich, der abgesucht werden muß, auch extrem groß (es sei denn, man grenzt ihn vorher per Schalter ein).
Bei einer Kamera mit Schnittbild sieht man bei grober Fehlfokussierung auch nur zwei unscharfe Teilbilder, aus denen man nichts schließen kann. Erst in gewisser Nähe zum Fokuspunkt erkennt man etwas, das man in Übereinstimmung bringen könnte.

Wenn das Objektiv nicht ganz sauber aufgebaut (dezentriert) ist, kann es zu einer gewissen Abweichung zwischen den gegenüberliegenden Meßpunkten kommen, und die wirkt sich dann als Front- oder Backfokus aus.
Aus demselben Grund konnten auch schon Schnittbilder alter Kameras einen Front- oder Backfokus haben - nur haben die Leute damals nicht so viel herumgetestet, weil der Film dafür zu teuer war.
Je nachdem, wie das AF-System aufgebaut ist, kann sogar dasselbe Objektiv am einen Kameragehäuse einen Fehlfokus zeigen und am anderen nicht; das heißt noch lange nicht, daß der Fehler beim Gehäuse zu suchen ist. Jeder AF ist anders, schon allein durch unterschiedliche Lage der Sensoren. Bei einem Kreuzsensor kommt es zudem darauf an, wie die Elektronik damit umgeht, wenn die horizontalen Sensoren was Anderes melden als die vertikalen.
Wenn ein Objektiv jedoch sauber justiert ist, funktioniert es mit allen Gehäusen gleichermaßen gut.

Ob der AF dies nun durch die Triangulation der versch. Phasen macht oder durch die Messung/Errechnung des Kontrastes (was ja oft beim LiveView geschieht), ist egal, er macht es ja logischerweise "through the lens", sprich er verwendet genau das, was der Sensor sieht (und hier MUSS mein Denkfehler liegen).

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Ja, ein Denkfehler ist zumindest schon mal da. Der AF-Sensor bei einer DSLR liegt ja im Kameraboden, er sieht also zwar das "gleiche" Licht wie der Sensor (über einen kleinen Spiegel hinter dem Hauptspiegel umgelenkt).

ABER: der Strahlengang beim Phasen-AF ist natürlich ein anderer, das Licht muss ja nun irgendwie in den "Boden" der Kamera. Dafür muss das Licht halt vom Spiegel korrekt abgelenkt werden, und der Abstand Hauptebene<->AF-Sensor muss natürlich identisch sein zu dem Abstand Hauptebene<->Bildsensor.

Je nach System wird nun die Lage des AF-Sensors im Boden der Kamera mit Justierungsschrauben so eingestellt, das er exakt an der gleichen Position im Strahlengang liegt, oder die Position des kleinen Spiegels justiert (oder beides).

Das kann natürlich "verstellt" sein, dann sind im Endeffekt AF-Sensor und Bildsensor nicht "auf einer Ebene", und im Ergebnis kommen dann natürlich immer unscharfe Bilder raus.

Ein zweiter Grund kann der nicht geschlossene Regelkreis bei der Objektivansteuerung sein, da die Systeme eben nicht "so lange scharfstellen bis es 'scharf' ist", sondern im Gegenteil den letzten Teilschritt quasi direkt an das Objektiv übermitteln:

"jetzt noch 3 Schritte im Uhrzeigersinn, dann ist es scharf". Wenn nun das Objektiv diese 3 Schritte anders ausführt, als die Kamera das erwartet, gibt's natürlich ein Problem.

Dritte Variante ist die Dezentrierung von Objektiven, die dazu führt, dass der Phasen-AF "ungenau" misst, einfach weil von der Optik auf der einen Seite des Bildes "Müll" reinkommt (weils eben dezentriert ist).

Bei der Kontrastmessung mit dem Bildsensor fällt mindestens Punkt eins, je nach Umsetzung auch Punkt zwei und teilweise Punkt drei "weg". Dauert dafür immer noch länger als die Messung über den spezialisierten Sensor.