Ratgeber

Autofokus

Der Autofokus ist in modernen Kameras ein selbstverständliches Ausstattungsmerkmal, aber bei weitem nicht unfehlbar. Gerade bei den langen Brennweiten und hohen Lichtstärken der SLR-Objektive muss er besonders präzise arbeiten.

Canon EOS 40D Vorderseite

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Canon EOS 40D Vorderseite

Früher war der Fotograf mit Hilfe von Mattscheibe, Mikroprismen- und Schnittbildentfernungsmesser allein für die richtige Scharfstellung verantwortlich. Heute nimmt ihm der Autofokus die Arbeit und Verantwortung ab. Moderne AF-Systeme funktionieren - trotz sehr berechtigter Kritik - mittlerweile so schnell, dass sie im alltäglichen Einsatz, gerade wenn es schnell gehen soll, der manuellen Fokussierung durch den Fotografen überlegen sind. Im folgenden Beitrag erläutert Horst Gottfried praxisnah die wichtigsten Grundlagen und Einstellmöglichkeiten moderner AF-Systeme. Im nächsten Heft folgt ein Testbericht zur Genauigkeit verschiedener AF-Systeme und den technischen Hintergründen.

Canon EOS 40D Rückseite/ Bedienelemente/ AF-Modus

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Einige Kameras wie die EOS 40D bieten einen AF-Modus mit automatischer Umschaltung zwischen Einzel- und kontinuierlicher Fokussierung.

Standard: MehrfeldmessungSLR-Kameras werden fast immer mit aktiviertem Mehrfeld-Autofokus ausgeliefert. Wie viele Felder "Mehrfeld" bedeutet, ist von Kamera zu Kamera verschieden. Angefangen hat es mal mit drei Feldern, in denen die Entfernung ermittelt wird. Inzwischen sind neun oder elf Felder häufig zu finden, Topmodelle bieten teils noch mehr. Die automatische Entscheidung für eines oder mehrere der Felder hängt von aufwendigen Algorithmen ab, mit denen der Kameracomputer Lage und Verteilung der Punkte ebenso analysiert wie die jeweils ermittelten Entfernungen. Dann wird noch die von der Belichtungsmessung erkannte Helligkeitsverteilung zur Analyse des Motivtyps herangezogen, um danach die Entfernungseinstellung so zu steuern, dass sie dem Motiv am besten gerecht wird. Zusätzliche Sicherheit geben aufleuchtende Messrahmen der aktiven Fokussierfelder im Sucher.

Je mehr Messfelder über das Bildfeld verteilt sind, desto sicherer kann der Autofokus seine Entscheidung treffen. Die Mehrfeldmessung bildet zudem die Grundlage für weitergehende Komfortfunktionen wie die automatische Wahl von Motivprogrammen und die Bewegungsverfolgung.

Wenn sich auch der Mehrfeld-AF als Standardeinstellung für den Alltagsgebrauch bewährt, gibt es doch Situationen, in denen er nicht immer die richtige Entscheidung trifft. Meist liegt er daneben, wenn sich im Vorgrund Details aufdrängen, um die es dem Fotografen aber gar nicht geht, oder aber, wenn keine eindeutige Entfernungs- oder Musterstruktur im Bildbereich erkannt werden kann. Für solche Fälle erlauben Kameras die Umschaltung auf Spot-AF mit einem Messfeld. Damit ist der Autofokus zudem oft noch ein paar Sekundenbruchteile schneller, da der kamerainterne Computer nicht so viel zu rechnen hat.

Über die reine Scharfstellung 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, im welchem Bildbereich z. B. das AF-System das Motiv erkennt, legt die Kamera den Schwerpunkt der Belichtungsmessung in den Bereich, auf den fokussiert wird, um die Belichtung des Hauptmotivs zu optimieren. Auch eine eventuell vorhandene automatische Motivprogrammwahl basiert auf der Analyse der Entfernungs- und Belichtungsverteilung. Erkennt der Computer eine Landschaft, wird er kleine Blenden bevorzugen, bei einem Porträt große, bei Bewegungserkennung wird er kürzere Zeiten bevorzugen. Mit berücksichtigt wird auch der sich aus Aufnahmeentfernung und Brennweite ergebende Abbildungsmaßstab des Motivs, etwa um Porträt- oder Nahaufnahmeprogramm zu wählen.

Teleobjektiv/ Fokussierbereichsbegrenzung

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Bei professionellen Teleobjektiven und langbrennweitigen Zooms findet sich oft eine Fokussierbereichsbegrenzung (oberer Schieber). Sie hilft dem Autofokus, schneller sein Ziel zu finden.

Ein Autofokus-Sonderfall ist die Schärfentiefe-Automatik von Canon. Sie sorgt dafür, dass die Kamera die erforderliche Blende für die ausreichende Schärfentiefe zwischen dem nächsten und dem entferntesten erfassten Motivpunkt wählt.

Detaillösung: Spot-AFDie Spot-AF-Messung gestattet es, die Schärfe präzise auf das Motivdetail zu legen, auf das es ankommt. Für den Fall, dass dieses außerhalb der Bildmitte liegt, erlauben es die meisten Spiegelreflexkameras, aus den vorhandenen Messfeldern eines auszuwählen, das den entscheidenden Bildbereich erfasst.  Das mag für Aufnahmen mit feststehender Kamera interessant sein, von größerer praktischer Bedeutung ist es aber, das zentrale AF-Feld fest vorzuwählen und dann mit dem Messwertspeicher zu arbeiten. Damit können Sie blitzschnell Ihr Hauptmotiv anvisieren, durch leichtes Drücken des Auslösers oder der Speichertaste (AF-Lock) Fokussieren und die Einstellung festhalten, um dann den eigentlich gewünschten Bildausschnitt zu wählen.

Die bei vielen Kameras mögliche Kopplung des Autofokus mit dem Belichtungsspeicher ist übrigens mit Vorsicht zu genießen, speziell mit Spot-Belichtungsmessung, da die Konzentration ein helles oder dunkles Detail im komplementären Umfeld zu stärkeren Verlusten als nötig in der Durchzeichnung führen kann.

Kompromiss für Fortgeschrittene: die mittleren SensorenWie auch bei der Belichtungsmessung liegt ein guter Weg oft in der Mitte. Bei der neuen Olympus E-3 könnten dies dann die vier zentralen der elf AF-Felder sein. Das bietet größere Sicherheit als der reine Spot-AF und lässt sich zugleich weniger leicht von Randdetails ablenken wie der 11-Feld-AF mit einem größeren Gesamtmessfeld. Bei einigen Kameras lässt sich auch ein dezentraler Spot als Hauptmesspunkt definieren, von dem die umliegenden zur Sicherheit mit zur Entfernungsbestimmung herangezogen werden, aber das gehört aus den schon bei der Spotmessungen geschilderten Gründen eher in die Kategorie "Schön zu haben, muss aber nicht sein".

Manuelle ScharfeinstellungIn bestimmten Situationen erweist es sich als sinnvoll, bei Belichtung und Fokussierung von automatisch auf manuell umzuschalten. Das kann der Fall sein, wenn eine ganze Bildserie von einem Motiv in gleichbleibender Entfernung aufgenommen werden soll; der Ort der Aktion fest steht, wie etwa bei einem Stabhochspringer beim Überqueren der Latte oder auch bei Studio- und Tabletop-Aufnahmen unbewegter Motive. Hat man die gewünschte Entfernung manuell vorgewählt, braucht man sich nicht mehr darum zu kümmern, ob das Hauptmotiv auch vom AF-Messfeld erfasst wird oder nicht, kann sich ganz auf die Haltung, die Situation oder das Licht konzentrieren, und die Kamera löst mit kürzestmöglicher Verzögerung aus. Falls mal ein kritisches Motiv auftaucht, ist es zudem sehr praktisch, wenn man bei den Objektiven mit einem Ultraschallmotor als Fokusantrieb ohne Umschalten auch im AF-Modus noch von Hand direkt nachfokussieren kann.

Problemfall BewegungSchwierig wird es für den AF, wenn sich das Hauptmotiv bewegt. Schon lange versprechen die Kamerahersteller, dass ihre Systeme die Bewegungsrichtung  und -geschwindigkeit (Problem 1) vorausberechnen und entsprechend nachfokussieren und das sie das Motiv bei seinem Weg durchs Bild (Problem 2) verfolgen können und entsprechend wechselnde AF-Felder die Aufgabe der Entfernungsermittlung übernehmen. Wie gut das funktioniert, hängt nicht nur von der Kamera ab, sondern auch von der Geschwindigkeit des Motivs, seiner Entfernung und der verwendeten Brennweite - kurz: je größer der Abbildungsmaßstab und die Geschwindigkeit, desto kritischer wird es. Hinzu kommt noch die Struktur des Motivs. Weist es ein eindeutiges, kontrastreiches Muster auf, ist es für den Autofokus leichter zu erkennen als etwa die einfarbige Front der Lokomotive eines herannahenden Zuges.

AF-Varianten/ Messfeldsteuerung

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Links: Im Modus "Nächstes Objekt" stellt der Autofokus der Olympus E-3 die Schärfe bei tiefengestaffelten Motiven auf das Vordergrund-Motiv ein. Mitte: Bei bewegten Objekten im Bild soll der Modus "Dynamisch" mit automatischer Schärfeverfolgung für eine bestmögliche Trefferquote sorgen. Rechts: Der gezielten Fokussierung auf ein ganz bestimmtes Detail, z. B. bei Makroaufnahmen, dient der Modus "Einzelfeld".

Dank der immer höheren Rechenleistungen aktueller Kameracomputer sind die Trefferchancen gegenüber früheren Zeiten deutlich gestiegen. Immerhin muss der AF-Prozessor in Sekundenbruchteilen mehrere aufeinanderfolgende Einzelmessungen auswerten, um daraus Bewegungsgeschwindigkeit und -richtung des Motivs zu berechnen und nebenbei noch kontrollieren, ob das Motiv jetzt nicht bei einem benachbarten Messfeld auftaucht, das dann die weitere Messung übernimmt. Diese Messergebnisse muss der Rechner dem Fokusantrieb mitteilen, damit der die Entfernungseinstellung entsprechend nachführt. Da hat er also ganz schön was zu rechnen. Kein Wunder, dass das manchmal länger dauert als es das herannahende Motiv erlaubt.

Wer auf Nummer sicher gehen will, wählt beim AF-Modus Einzelbildfokussierung mit Schärfepriorität. Das mag bei Serienaufnahmen zwar ein paar Fotos weniger geben, darunter sind dann aber mehr scharfe als mit kontinuierlicher Fokussierung und Auslösevorrang - auch wenn die Schärfe nicht immer hundertprozentig stimmt. Das kann aber durchaus akzeptabel sein, denn was bei Teleaufnahmen schon störend auffällt, bemerkt bei Weitwinkel und kleiner Blende kaum einer. Bei längeren Brennweiten empfiehlt es sich, so weit wie möglich abzublenden und die Schärfentiefe auszunutzen.

Aber auch den Wechsel der AF-Betriebsarten kann jetzt dank der möglichen Bewegungserkennung die Automatik übernehmen, wie es etwa in allen Canon-Modellen der Fall ist. Die automatische AF-Umschaltung auf Schärfenachführung läuft dort unter dem Begriffen "AI-Focus". Eine derartige Option, sofern vorhanden, empfiehlt sich als Grundeinstellung, solange nicht spezielle Gründe die Fixierung auf Einzel- oder kontinuierliche Fokussierung verlangen.

Immer öfter kommen noch spezielle Vorwahlmöglichkeiten für AF-Optionen im Rahmen der Individual-Funktionen hinzu. Auf die Spitze treibt es z. B. die EOS  1Ds Mark III. Das Profimodell erlaubt es, Größe und Empfindlichkeit der AF-Bereiche für neu erfasste Objekte zu variieren und so z. B. dafür zu sorgen, dass etwa bei einem Schwimmer der Autofokus nicht auf eine plötzlich im Vordergrund auftauchende Hand fokussiert, sondern auf dem bis dahin verfolgten Hauptmotiv bleibt.

Schärfentiefe/ Nahbereich

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Große Abbildungsmaßstäbe, sei es bei langen Brennweiten oder kurzen Aufnahmeabständen, stellen die höchsten Ansprüche an die Fokussiergenauigkeit. Mit immer größeren Blendenöffnungen (unten) und entsprechend geringerer Schärfentiefe wird die Fokussierung besonders kritisch.

OptimierungsmöglichkeitenIst der Autofokus bei der Kaufentscheidung ein wichtiges Kriterium, sollten Sie nicht nur auf die Zahl der Sensoren achten, sondern auch auf ihre Eigenschaften. Da ist zum einem die Empfindlichkeit. Sie bestimmt den Mindestlichtwert, den eine Szene aufweisen muss, damit der AF sicher funktioniert, und auch die Anforderungen an die Mindestlichtstärke der Objektive. Zum anderen funktionierten einfache AF-Sensoren wie früher der Schnittbild-Enfernungsmesser nur in einer Ebene. Das kann bei Motiven mit gleichmäßigen Strukturen, etwa Lattenzaun oder Lamellenjalousie, zu Problemen führen. Dagegen helfen Kreuzsensoren mit zwei gekreuzten Messebenen in Form eines (+)-Zeichens, wie sie immer häufiger zu finden sind.

So besitzt die Canon EOS 400D einen zentralen Kreuzsensor plus zwei waagerechte und sechs senkrechte. In der Pentax K10D sind es neun Kreuze in der Mitte und zwei senkrechte außen. Bei der neuen Olympus E-3 sind sogar alle elf Kreuzsensoren. Auch die Canon 40D mit ihren neun Kreuzsensoren bestätigt den Trend. In ihr ist der zentrale Sensor diagonal angeordnet und soll bei lichtstarken Objektiven bis f/2,8 für zusätzliche Präzision sorgen. Die Rolle eines Kreuzsensors übernehmen in manchen Kameras mehrere rechtwinklig zueinander angeordnete Einfach-Sensoren. Grundsätzlich kann die Funktionalität eines AF-Sensors wie Kreuzmessung und Empfindlichkeit von der Lichtstärke des Objektivs abhängen.

Professionelle Tele- und Zoomobjektive bieten meist die Möglichkeit, den Fokussierbereich einzuschränken, so dass der Autofokus beispielsweise nur zwischen 3 m und unendlich statt zwischen 1,2  m und unendlich suchen muss. Er findet dann schneller sein Ziel. Bislang nur höchst selten vorhanden ist eine Fokus-Belichtungsreihenautomatik, die zusätzliche Aufnahmen mit leicht unterschiedlichen Entfernungseinstellung macht, so dass man im Zweifel ein Porträt hat, bei dem die Schärfe wirklich auf den Augen und nicht auf der Nasenspitze oder den Ohren liegt.

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Je nach Bedarf lassen sich bei vielen Spiegelreflexkameras die Speicherfunktionen von Autofokus und Belichtungsmessung beim Antippen des Auslösers und Drücken der Speichertaste je nach Bedarf kombinieren.
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Eine praxisgerechte Alternative bei Systemen mit zahlreichen AF-Sensoren ist die Beschränkung des Messbereichs auf den zentralen Sensor samt benachbarten Messfeldern, wie es z. B. die Olympus E-3 erlaubt.
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Wenn ganze Bildserien mit der Fokussierung auf einem Hauptmotiv seitlich im Bild erfolgen sollen, ist die entsprechende Vorwahlmöglichkeit des Sensors, hier kombiniert mit den Umfeldern, sinnvoll.
Autofokus/ AF-Strahlengang

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Anders als Kompaktkameras, die das Bild auf dem Sensor zur Fokussierung nutzen, weisen Spiegelreflexkameras ein eigenes optisches System für den Autofokus auf. Über Umlenkspiegel werden die Lichtstrahlen auf den Sensor im Boden des Spiegelkastens gelenkt.

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