Die Welt aus Sicht eines AF Sensors

[Nightshot]

Bei Teleobjektiven stimmt die Näherung recht gut, bei Weitwinkelobjektiven stimmt die Näherung dagegen überhaupt nicht mehr.

Die Lage der farbigen Punkte zueinander bleibt aber gleich. Sie rutschen bei WW nur enger in die Mitte zusammen.

nun ist und bleibt die frage wie schlecht das signal für einen sensor noch sein darf damit der Algorithmus noch funktioniert... das wird man leider wohl kaum rausfinden können

Das ist eigentlich recht einfach, du brauchst nur eine Kamera bei der du die AF Suche deaktivieren kannst. Du machst es der Kamera immer schwerer was zu sehen und wenn der AF nicht mehr los läuft hast eine Situation gefunden, bei der keine Phasenbeziehung mehr herstellbar war. Wenn eine hast bei der es nicht deaktivieren kannst, läuft der AF erst nach min obwohl das Ziel in der anderen Richtung liegt ist der Suchlauf angesprungen.

oder ob die Sensoren bei absoluter nichtübereinstimmung auch in den nachbarfeldern nach entsprechenden Mustern suchen

Ist möglich, Canon kann diesen Trick aber nur auf der langen doppelten Sensorzeile, die in der Bildmitte von oben nach unten verläuft.

 

[Spacemarine2009]

Bei Teleobjektiven stimmt die Näherung recht gut, bei Weitwinkelobjektiven stimmt die Näherung dagegen überhaupt nicht mehr.

Aber das bedeutet dann ja, dass man mit der Position der Strahlenbündel auf der Frontlinse nicht unbedingt erklären kann, warum manche AF-Sensoren nur bis zu einer bestimmten Blende funktionieren.

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Edit: Nightshot hat es schon beantwortet, ich habe die Antwort übersehen.

 

[Mi67]

Mal wieder ein echter "Nightshot"!
Gratulation zum fein illustierten Beitrag!

 

[UnclePat]

Aber das bedeutet dann ja, dass man mit der Position der Strahlenbündel auf der Frontlinse nicht unbedingt erklären kann, warum manche AF-Sensoren nur bis zu einer bestimmten Blende funktionieren.

Naja, da muss man einfach unterscheiden zwischen Frontlinse und Blende (eigentlich Austrittspupille, nehme ich an). Die AF-Sensoren "sehen" durch die entsprechenden Bereiche der Austrittspupille. Bei langen Teleobjektiven kann man da naeherungsweise die Frontlinse betrachten (ist halt sehr anschaulich) im WW klappt das eben gar nicht mehr, wie Rainer schon geschrieben hat. Trotzdem ist das Prinzip das gleiche.

 

[Richie2007]

Ich versteh ehrlich gesagt nur Bahnhof trotz der großartigen Erklärungsarbeit. Um meinen Unwissen mal auf die Spur zu kommen:

Welche Stellen auf Bild 2 entsprechen nun einem AF-Meßfeld?

Und zweitens:
Zeigt das zweite Bild im zweiten Post nun nur die Sicht EINES Meßfeldes?
Wenn ja, kann man dann also sagen während beim Bildsensor gilt: Ein Sensor = ein Bild, gilt beim AF-Meßfeld: Ein Meßfeld = ein Bild mehrmals aus unterschiedlichen Perspektiven?

 

[UnclePat]

Welche Stellen auf Bild 2 entsprechen nun einem AF-Meßfeld?

Die dunklen Striche sind die Pixelzeilen. Jedes AF-Messfeld verwendet mehrere dieser Zeilen gleichzeitig; untershiedlich viel je nachdem welcher AF-Feld-Modus (Spot, normal, erweitert) aktiviert ist.

Und zweitens:
Zeigt das zweite Bild im zweiten Post nun nur die Sicht EINES Meßfeldes?
Wenn ja, kann man dann also sagen während beim Bildsensor gilt: Ein Sensor = ein Bild, gilt beim AF-Meßfeld: Ein Meßfeld = ein Bild mehrmals aus unterschiedlichen Perspektiven?

Nein, das Bild zeigt die Sicht der gesamten zentralen AF-Sensorgruppe (11 Sensorfelder).
Der AF-Sensor vergleicht die Bilder in zwei gegenueberliegenden Feldern. Liniensensoren vergleichen nur zwei Halbbilder auf einer Achse (horizontal oder vertikal), Kreuzsensoren bestehen aus 4 Feldern (horizontal und vertikal) und bei der 7D gibt es noch den Sensor mit erweiterter f/2.8-Messbasis, der in der Bildmitte zusaetzlich zu den vier Feldern in der vertikalen und horizontalen noch ein vertikal angeordnetes Feld-Kreuz miteinbezieht.

Die ungefaehre Anordung der Felder im Bildfeld hat Rainer hier markiert.

 

[Richie2007]

Ok ich glaube ich komme meinen Verständnissproblem auf die Spur.

Kann es also sein, wenn eine Kamera 51 Meßfelder hat, dass dies nicht zwingend sich in gleicher Anzahl von einzelnen AF-Sensorfeldern niederschlagen muss. Also sprich Meßfelder im Sucher ist nicht gleich tatächlich vorhandene Pixel auf dem AF-Sensor?

 

[UnclePat]

Kann es also sein, wenn eine Kamera 51 Meßfelder hat, dass dies nicht zwingend sich in gleicher Anzahl von einzelnen AF-Sensorfeldern niederschlagen muss. Also sprich Meßfelder im Sucher ist nicht gleich tatächlich vorhandene Pixel auf dem AF-Sensor?

Das ist korrekt solange du "Pixel" durch "Pixelzeilen" oder "Pixelfelder" ersetzt. Natuerlich benoetigt ein Sensorfeld mehrer Pixel, angeordnet in einer Zeile oder Matrix.

 

[Lea.J]

Also sprich Meßfelder im Sucher ist nicht gleich tatächlich vorhandene Pixel auf dem AF-Sensor?

ne stimmt die anzahl der pixel übersteigt die anzahl der vom hersteller genannten messzellen bei weitem

im Anhang hab ich mal probiert NUR die mittlere Messzelle darzustellen

bei blenden Größer 5,6 führt die kammera 2 untersuchungen durch und versucht:
1. die Strecke die die Bildinhalten oben links und unten rechts (jeweils nur innerhalb der blauen makierungen) gegeneinander Verschoben sind auszurechnen
2. die Strecke zwischen den Bildinhalten oben rechts und unten links (auch jeweils nur den inhalt der blauen kreise)

bei blenden kleiner/gleich 5,6 führt die Kammera die 2 messungen durch:
1. Rechts vs. Links in den Grünen Kreisen
2. Oben vs. Unten in den Grünen Kreisen

alles was auserhalb der angesprochenen kreise liegt gehört zum messbereich der anderen AF-Messzellen ... also jeweils rechts vom kringel liegt der bereich der messzelle die eben rechts vom mittleren AF-Punkt ist... zu jeder Messzelle gehören aber immer eine Vielzahl von Pixeln, aber alle zentralen Messzellen teilen sich die Vier Optiken, welche die mittleren Bilder Erzeugen... die von vier weiteren Optiken erzeugen Äußeren vier Bilder werden nur von den Blende 2,8 empfindlichen Messfeldern der Kamera mitbenutzt

der vergleich könnte z.b. stark vereinfacht so aussehen (Pixelwerte: w: weiß, g: grau, s: schwarz)
grüner kreis rechts vs. grüner kreis links:
rechts: wssgwsgssw
Links: gwsgsswgswg
verschiebung: 3Pixel -> 3Pixel= 2m bei 150mm brennweite
(alle werte frei erfunden und vermutlich total realitätsfern)

 

[UnclePat]

im Anhang hab ich mal probiert NUR die mittlere Messzelle darzustellen

Obwohl die tatsaechliche Groesse des zentralen Messfeldes die von dir eingezeichneten Kreise doch deutlich uebersteigen sollte. Der AF muss ja auch die Phasenverschiebung sehen koennen, wenn das Objekt ausserhalb des Fokus ist.
Ausserdem werden die diagonalen Zeilen nur vom zentralen Sensor verwendet. Durch die kleinere Messbasis Sensoren koennte man abschaetzen, das die entsprechenden 5.6er Zeilen etwa nur halb so lang sind.

bei blenden Größer 5,6 führt die kammera 2 untersuchungen durch und versucht:
1. die Strecke die die Bildinhalten oben links und unten rechts (jeweils nur innerhalb der blauen makierungen) gegeneinander Verschoben sind auszurechnen
2. die Strecke zwischen den Bildinhalten oben rechts und unten links (auch jeweils nur den inhalt der blauen kreise)

bei blenden kleiner/gleich 5,6 führt die Kammera die 2 messungen durch:
1. Rechts vs. Links in den Grünen Kreisen
2. Oben vs. Unten in den Grünen Kreisen

Bist du sicher, dass die Kamera bei f/2.8 die 5.6er Sensoren ueberhaupt nicht zur Messung heranzieht?

 

[BernhardB]

@nightshot: Tolle Arbeit!

Wäre es unverschämt zu fragen, ob du das mal als Dokument (pdf) zusammenfasst? Oder willst du das mal als Buch verkaufen?

 

[Richie2007]

Ok mal anders formuliert:

1. AF Sensor ist das Ganze
2. Mehrere Pixel bilden ein Pixelfeld o. Messzeile
3. Mehrere Messzeilen bilden ein Messfeld

Aber wie verhalten sich die Messfelder im Sucher zu den messfeldern auf dem Sensor? Muss die Anzahl übereinstimmen oder überschneiden sich die Messfelder in der Benutzung der Messzeilen?

 

[DrJohn]

@nightshot: Tolle Arbeit!

Wäre es unverschämt zu fragen, ob du das mal als Dokument (pdf) zusammenfasst? Oder willst du das mal als Buch verkaufen?

Mit dem Lob schließe ich mich an. Eine Veröffentlichung als zusammenfassende Webseite fände ich allerdings noch besser. Da funktionieren dann animiertes GIF und man könnte das Video als youtube-Video einbetten.
(Wäre im Übrigen auch eine tolle Ausgangsbasis für eine Verbesserung von http://de.wikipedia.org/wiki/Autofokus#Phasenvergleich)

 

[UnclePat]

Aber wie verhalten sich die Messfelder im Sucher zu den messfeldern auf dem Sensor? Muss die Anzahl übereinstimmen oder überschneiden sich die Messfelder in der Benutzung der Messzeilen?

Das hast du wohl ueberlesen...

Die ungefaehre Anordung der Felder im Bildfeld hat Rainer hier markiert.

 

[Nightshot]

Eine Veröffentlichung als zusammenfassende Webseite fände ich allerdings noch besser. Da funktionieren dann animiertes GIF und man könnte das Video als youtube-Video einbetten.

Was ich hier zeige ist nur ein Ausschnitt aus dem Autofokus Kompendium das ich schon länger in Planung habe.

Ich gebe zu ich bin etwas schnell in die Sache gesprungen, da ich dachte das Grundprinzip wäre hinreichend bekannt. Ich habe das jetzt mal schöner aufbereitet. Das hier ist nun das neue Übersichtsbild wie man es im Sucher sieht.




Folgendes Bild zeigt nun wie der AF Sensor aussieht und in welcher Form das Bild auf diesen Sensor projiziert wird. Da sich auf dem Sensor nur Bildzeilen befinden werden auch nur ausgewählte Streifen aufgenommen.




Nehmen wir nun an, das aktive Messfeld liegt auf der Bergsteigerin. Die Kamera nimmt alle Bildzeilen her, die das anvisierte Objekt erfassen und vergleicht deren Abbildung. Da die Bergsteigerin im Fokus ist sind die Zeilen deckungsgleich.



Was würde passieren, wenn das aktive Messfeld nun auf das Zentrale umgeschaltet wird? Die Kamera vergleicht nun wieder die zugehörigen Zeilen, da der Berg im Hintergrund aber nicht im Fokus ist, gibt es nun einen Versatz der gemessen werden kann. Aus der Richtung vom Versatz kann die Kamera errechnen ob sich das Objekt vor oder hinter der gerade eingestellten Schärfeebene befindet und aus dem Betrag wird die zu fahrende Strecke für das Objektiv ermittelt. Ist das Objektiv ausreichend lichtstark können die 2,8er Sensoren verwendet werden. Bei gleichem Fehlfokus zeigen sie den doppelten Versatz auf den Messfeldern und sind dementsprechend genauer.

 

[Gast_316272]

Meine Güte , jetzt ist es zu verstehen, wenn man nicht genügend Vorkenntnisse hat.
Vielen Dank.

 

[Graukater]

Super Sache. Ich fand es z.B. immer schwierig, die Anordnung der einzelnen Sensorzeilen(-Paare) mit der räumlichen Geometrie der AF-Messfelder im Sucher bzw. Gesamtbild in Einklang zu bringen. Mit den Linsen / der eigenen Optik des AF-Moduls und den dadurch erzeugten Mehrfachbildern ist der Groschen jetzt endlich gefallen!

Gruß, Graukater

 

[josupi]

das nenn ich mal anschaulich

p.s.
Wie erklärt es sich eigentlich, dass das ganz außen liegende horizontale AF-Feld auf dem Sensor nicht auch räumlich weiter außen liegt als die drei etwas weiter mittig angeordneten?

 

[Nightshot]

Wie erklärt es sich eigentlich, dass das ganz außen liegende horizontale AF-Feld auf dem Sensor nicht auch räumlich weiter außen liegt als die drei etwas weiter mittig angeordneten?

Wenn genau hin schaust, etwas weiter raus gehen sie schon und beim Rest mogelt Canon einfach.

Bei der 50D haben sie noch ein ehrliches Bild veröffentlicht, das zeigt wie die äußere Zeile etwas zur Mitte wandert und nicht wirklich am Rand ist:

http://www.imaging-resource.com/PRODS/E50D/ZAFSENSORS.JPG

Zur 7D gibt es nur diese Bild, das ja offensichtlich nicht der Realität entspricht.

http://www.imaging-resource.com/PRODS/E7D/ZAFPOINTCOVERAGE.JPG

 

[UnclePat]

Wenn genau hin schaust, etwas weiter raus gehen sie schon und beim Rest mogelt Canon einfach.

Bei der 50D haben sie noch ein ehrliches Bild veröffentlicht, das zeigt wie die äußere Zeile etwas zur Mitte wandert und nicht wirklich am Rand ist:

http://www.imaging-resource.com/PRODS/E50D/ZAFSENSORS.JPG

Zur 7D gibt es nur diese Bild, das ja offensichtlich nicht der Realität entspricht.

http://www.imaging-resource.com/PRODS/E7D/ZAFPOINTCOVERAGE.JPG

Ha, das erklaert ziemlich genau meine Beobachtungen!

Ich hatte enorme Probleme mit den aeussersten Punkten der 7D auf eine vertikale Linie zu fokussieren, obwohl der Kontrast extrem hoch war.

Die im Sucher abgebildeten Punkte scheinen da tatsaechlich etwas irrefuehrend zu weit aussen zu sein...