Was bedeutet Autofokus?

Als Autofokus (AF) wird die Technik einer Kamera oder allgemein eines jeden optischen Apparates bezeichnet, automatisch auf das Motiv scharfzustellen. Grundsätzlich wird zwischen passivem Autofokus, also solchem, der nur das vom Motiv abgestrahlte oder reflektierte Licht verwendet, und aktivem Autofokus unterschieden, der auch bei völliger Dunkelheit funktioniert.



Passiver Autofokus:

Am weitesten verbreitet sind heute passive Autofokussysteme. Die beiden grundsätzlichen Techniken sind der Phasenvergleich und die Kontrastmessung. Der passive Autofokus ist auf genügende Beleuchtung und ausreichenden Objektkontrast angewiesen, um zu funktionieren. Durch Beleuchtung des Motivs mit einem Hilfslicht kann er jedoch zu einem aktiven Verfahren erweitert werden.

Kontrastmessung:

Eine Fokussierung mittels Kontrastmessung läuft prinzipiell so ab, wie auch das Auge beziehungsweise ein Fotograf ohne weitere Hilfsmittel fokussieren: Die Bildweite des Objektivs wird solange variiert, bis der Kontrast maximal ist. Da die Kamera im Gegensatz zu einem Lebewesen keine Vorstellung davon hat, wie weit das Motiv ungefähr entfernt ist, reicht eine einzige Kontrastmessung nicht aus, um die Fokussierrichtung festzulegen. Erst wenn mindestens zwei Messungen vorliegen, ist nicht nur die Richtung bekannt, sondern es kann die Fokusposition evtl. auch extrapoliert werden.

Die Methode der Kontrastmessung kommt häufig in Video- und kompakten Digitalkameras zum Einsatz. Hier ist ohnehin ein das gesamte Format ausfüllender Bildsensor vorhanden, und die Integration des Phasenkontrastverfahrens in diesen Chip wäre sehr aufwendig bis unmöglich. Aufgrund des rechnerischen Aufwandes und nötigen Vorwissens der absoluten Verfahren („Depth from Defocus“) kommen in der Praxis meist nur relative Verfahren („Depth from Focus“) zum Einsatz.

Der Prozessor der Kamera errechnet dabei die Frequenzverteilung im Bild. Je größer der Anteil der hohen Frequenzen, desto schärfer das Bild. Relatives Verfahren bedeutet, dass mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Fokussierung notwendig sind, um eine Verbesserung oder Verschlechterung der Bildschärfe und die Richtung der nötigen Fokussierung zu ermitteln. Die Nachteile dieser Methode sind also großer Rechen- und Motoraufwand, was sich negativ auf die Batteriekapazität und Geschwindigkeit niederschlägt. Des Weiteren ist für eine erneute Fokusmessung ohne Veränderung des Bildausschnittes wiederum eine Fokusveränderung (=zunächst eine Defokussierung) notwendig, sodass diese neue Messung üblicherweise merkbar Zeit benötigt.


Phasenvergleich:

Die ältere und bessere passive Methode ist der Phasenvergleich. Dieses Verfahren ist zwar komplexer und erfordert einen speziellen Sensor, es erfordert jedoch prinzipiell keine große Rechenleistung, und die Fokussierrichtung kann mit der ersten Messung bestimmt werden.

Die Methode wurde erstmals 1976 durch Honeywells Visitronic-Chip realisiert. Die erste damit ausgerüstete Serienkamera war die Konica C35-AF. Das Funktionsprinzip beruht auf Triangulation der Objektentfernung durch (mindestens) zwei durch dieselbe Linse schauende Autofokussensoren (Stereobild). Das Ergebnis ist eine schnelle und genaue Fokussierung, die ohne erneute mechanische Fokussierung und damit ohne Zeitverlust beliebig oft wiederholt werden kann. Bei Digitalkameras findet dieses Verfahren aufgrund der höheren Kosten und technischen Komplexität überwiegend in den teureren Spiegelreflexkameras Verwendung, jedoch sind beispielsweise viele Kompaktkameras der Firma Ricoh ebenfalls mit dieser Technik ausgestattet, hier „Hybrid-AF“ genannt.



Aktiver Autofokus:

Der aktive Autofokus funktioniert auch in absoluter Dunkelheit. Man unterscheidet zwischen direkter Entfernungsmessung mittels Ultraschallwellen und der Erweiterung von passiven Methoden mittels Objektbeleuchtung.