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Phasen-Autofokus und Triangulation
- Ersteller Hans-Peter R.
- Erstellt am
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??? Die Strahlen für die Phasenmessung verlaufen nicht am Rand. Es wird ein Bildausschnitt aus der Mitte genommen. Schau mal durch deinen Sucher. Das AF-Feld ist auf das mittlere Drittel beschränkt. Das sieht man auch an der Größe des kleinen Hilfsspiegels. Der Strahlenteiler sitzt erst direkt vor dem AF-Modul. Da sind die Randstrahlen längst im Prismensucher, da der Hauptspiegel am Rand gar nicht halbdurchlässig ist.
Du betrachtest nur das Bild, das ein Objektiv auf den Sensor zaubert. Dabei vergisst Du, dass das AF-Modul nochmal ein eigenes optisches System darstellt.
Zum Einstieg, wenn Du halt nicht lesen magst wie das ganze funktioniert und den gezeigten Bildern nicht glaubst, nimm Dir eine Kamera mit Schnittbildindikator, guck selbst, und grüble ein wenig über den nach. Wie ist es möglich, dass der ein scharfes Bild zeigt, obwohl das Objektiv unscharf gestellt ist?
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Das ist einfach. Das liegt an der Mattscheibe mit eingeschliffener Fresnelllinse, Microraster usw.
Beim Phasen AF ist das aber eben kein eigenes optisches System. Das Objektiv ist das selbe, danach kommt der Hauptspiegel, wo durch den teildurchlässigen Bereich ein Teil des Bildes nach unten abgelenkt wird. Bis dahin ist das Bild auf beiden Spiegeln noch identisch. Dann passiert das Abbild die Strahlenteiler-Linsen vor dem AF-Modul. Da gibt es aber keine Blenden mehr, keine optische Umkehrung usw. Und die gleiche Blende (im Objektiv), die vom Bildsensor aus gesehen als Aperturblende nicht das Bild beschneidet, soll im AF-Modul genau das bewirken? Wie sollte das gehen??? Ich sehe dafür keine logische Erklärung.
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die erklärung liegt in der (zu) kleinen triangulationsbasis: http://www.canon.com/camera-museum/tech/report/2011/09/img/zu_02.gif
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@Flat
Du bist ein harter Brocken...Ich versuche es nochmal so: "Randstrahlen" sind hier keine Strahlen, die am Rand des Sensors auftreffen. Sondern gemeint sind Strahlen, die das optische System am Rand passieren. Schau bitte nochmal auf die im folgenden Link in der ersten Abb. eingezeichneten Strahlen. https://photographylife.com/how-phase-detection-autofocus-works
Die eingezeichneten Strahlen kommen von einem Objekt in der Bildmitte, werden aber gerade noch so von der Frontlinse eingefangen und gehen dann hart am Rand der Blende vorbei. Das sind die Randstrahlen, die für die AF-Messung herhalten müssen. Bei der Aufnahme treffen die den Sensor aber zentral. Wenn ich die Blende zu weit schließe, blocke ich diese Strahlen ab und der AF steigt aus.
Wird's jetzt klarer?
Grüße
Oliver
Du bist ein harter Brocken...Ich versuche es nochmal so: "Randstrahlen" sind hier keine Strahlen, die am Rand des Sensors auftreffen. Sondern gemeint sind Strahlen, die das optische System am Rand passieren. Schau bitte nochmal auf die im folgenden Link in der ersten Abb. eingezeichneten Strahlen. https://photographylife.com/how-phase-detection-autofocus-works
Die eingezeichneten Strahlen kommen von einem Objekt in der Bildmitte, werden aber gerade noch so von der Frontlinse eingefangen und gehen dann hart am Rand der Blende vorbei. Das sind die Randstrahlen, die für die AF-Messung herhalten müssen. Bei der Aufnahme treffen die den Sensor aber zentral. Wenn ich die Blende zu weit schließe, blocke ich diese Strahlen ab und der AF steigt aus.
Wird's jetzt klarer?
Grüße
Oliver
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L
Leider nicht. Die Zeichnung von Mansurov ist gleich in mehrfacher Hinsicht falsch. Die Strahlen laufen nicht neben einander durchs Objektiv, sondern kreuzen sich in oder nahe der Blendenebene. Und der kleine Hilfsspiegel für den AF ist wesentlich kleiner, als der Hauptspiegel, weshalb er Randstrahlen, wenn diese tatsächlich immer am Rand laufen würden, nie einfangen könnte. Nein, Klarheit hat das nicht gebracht. Aber ich habe nicht den Glauben, diese hier zu bekommen. Nicht, weil sich niemand bemühen würde, im Gegenteil. Aber ich habe Zweifel, ob das überhaupt jemand wirklich verstanden hat. Die meisten wiederholen sicher nur, was sie gelesen haben. Das ist auch OK so aber wirklich verstehen heißt auch, es verständlich erklären zu können. Ich suche einfach noch weiter und melde mich dann, wenn ich es verstanden habe.
@Flat
Du bist ein harter Brocken...Ich versuche es nochmal so: "Randstrahlen" sind hier keine Strahlen, die am Rand des Sensors auftreffen. Sondern gemeint sind Strahlen, die das optische System am Rand passieren. Schau bitte nochmal auf die im folgenden Link in der ersten Abb. eingezeichneten Strahlen. https://photographylife.com/how-phase-detection-autofocus-works
Die eingezeichneten Strahlen kommen von einem Objekt in der Bildmitte, werden aber gerade noch so von der Frontlinse eingefangen und gehen dann hart am Rand der Blende vorbei. Das sind die Randstrahlen, die für die AF-Messung herhalten müssen. Bei der Aufnahme treffen die den Sensor aber zentral. Wenn ich die Blende zu weit schließe, blocke ich diese Strahlen ab und der AF steigt aus.
Wird's jetzt klarer?
Grüße
Oliver
Leider nicht. Die Zeichnung von Mansurov ist gleich in mehrfacher Hinsicht falsch. Die Strahlen laufen nicht neben einander durchs Objektiv, sondern kreuzen sich in oder nahe der Blendenebene. Und der kleine Hilfsspiegel für den AF ist wesentlich kleiner, als der Hauptspiegel, weshalb er Randstrahlen, wenn diese tatsächlich immer am Rand laufen würden, nie einfangen könnte. Nein, Klarheit hat das nicht gebracht. Aber ich habe nicht den Glauben, diese hier zu bekommen. Nicht, weil sich niemand bemühen würde, im Gegenteil. Aber ich habe Zweifel, ob das überhaupt jemand wirklich verstanden hat. Die meisten wiederholen sicher nur, was sie gelesen haben. Das ist auch OK so aber wirklich verstehen heißt auch, es verständlich erklären zu können. Ich suche einfach noch weiter und melde mich dann, wenn ich es verstanden habe.
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Hi,
Wenn ich aber dann zunehmend unschlüssiger werde, ob mein Gegenüber meine Antworten wirklich sorgfältig gelesen hat und zumindest in Erwägung zieht, sie könnten stimmen, dann komme ich irgendwann mal zu einem Punkt, an dem einfach andere Dinge des Alltags wichtiger werden und ziehe mich tendenziell aus der Diskussion zurück. Denn dann könnten wirklich nur noch Wiederholungen kommen.
Ciao
HaPe
na ja, das ist die eine Sicht der Dinge. Ich denke schon, es halbwegs verstanden zu haben und es scheinen mir die allermeister Erklärungen im Web plausibel, konsistent und verständlich zu sein. Es gibt dann keinen Grund, den Sachverhalt auf eine andere Weise darzustellen. Zumindest funktioniert diese Theorie, um die Effekte der realen Welt zu erklären.
Wenn ich aber dann zunehmend unschlüssiger werde, ob mein Gegenüber meine Antworten wirklich sorgfältig gelesen hat und zumindest in Erwägung zieht, sie könnten stimmen, dann komme ich irgendwann mal zu einem Punkt, an dem einfach andere Dinge des Alltags wichtiger werden und ziehe mich tendenziell aus der Diskussion zurück. Denn dann könnten wirklich nur noch Wiederholungen kommen.
Ciao
HaPe
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An der Canon-Zeichnung ist unglücklich, dass die Blende nicht explizit eingezeichnet ist.
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Dann stell Dich kurz auf meine Seite und stell Dir vor, Dich überzeugen die Darstellungen im Web nicht. Sie sind für mich überhaupt nicht plausibel, nicht immer konsistent und auch nicht verständlich (zumindest nicht nachvollziehbar, weil schon im Ansatz zu ungenau und widersprüchlich).
Deshalb suche ich noch weiter nach einer Erklärung, die ich auch mit den Gesetzmäßigkeiten der Optik in Übereinstimmung bringe. Bis dahin zweifele ich eben. Und glaub mir, ich habe Deine Links sehr sorgfältig und aufmerksam gelesen.
Gruß, Flo
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Hallo Florian,
Der ist doch eigentlich recht didaktisch aufgebaut und geht von der Theorie bis zur Praxis.
MfG Jürgen
hast Du auch den kompletten Thread von Marianne Oelund gelesen?
Der ist doch eigentlich recht didaktisch aufgebaut und geht von der Theorie bis zur Praxis.
MfG Jürgen
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Vielen Dank an Euch für diesen genialen Thread!
Ich bin kein Physiker aber als Ingenieur an der praktischen Anwendung der von Euch beschriebenen Grundlagen sehr interessiert und angetan.
Auch ohne Bilder - das Highlight der Woche :up:
Danke nochmals, Bernd (b!)
Ich bin kein Physiker aber als Ingenieur an der praktischen Anwendung der von Euch beschriebenen Grundlagen sehr interessiert und angetan.
Auch ohne Bilder - das Highlight der Woche :up:
Danke nochmals, Bernd (b!)
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Hallo Florian!
Die Strahlen laufen als Kegelförmiges Bündel, dessen Spitze von einem Motivpunkt kommt, auf die Frontlinse des Objektives zu, passieren das Objektiv in ihrem größtem Kegelumfang bei der Irisblende, und laufen dann als Kegelförmiges Bündel weiter, dessen Spitze sich dann auf dem Bildsensor befindet.
Das eben stimmt nicht.
Die Strahlen laufen als Kegelförmiges Bündel, dessen Spitze von einem Motivpunkt kommt, auf die Frontlinse des Objektives zu, passieren das Objektiv in ihrem größtem Kegelumfang bei der Irisblende, und laufen dann als Kegelförmiges Bündel weiter, dessen Spitze sich dann auf dem Bildsensor befindet.
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Hallo Micha ,
na das nun ganz sicher nicht. Dann würde der Sensor nur einen kleinen hellen Lichtpunkt in der Mitte darstellen.
Ein Objektiv wirft ein Bild dessen, was die Frontlinse (je nach ihrer äußeren und/oder inneren Krümmung) einfangen kann, auf den Sensor. Da das Bild auf dem Sensor seitenverkehrt und kopfstehend ist, wird es an irgend einem Punkt im Linsensystem gekreuzt. Der Hauptspiegel stellt es dann wieder Kopf nach oben und die beiden schrägen Flächen des Dachkantprismas (die beiden Dachflächen) stellen es durch Überkreuz-Spiegelung wieder seitenrichtig dar.
Nimm eine Sammellinse bei Sonnenschein und suche den Kreuzungspunkt der Lichtstrahlen. Das ist der Punkt, an dem der Untergrund anfängt zu qualmen und stinken. Ich glaube, über diese Gesetzmäßigkeit eines Linsensystems brauchen wir nicht streiten. Die ist Fakt. Anders würde auch die Irisblende nicht so funktionieren, wie sie es tut. Die Blende würde bei parallelen oder neben einander laufenden Lichtstrahlen die äußeren abdecken und damit unweigerlich den Bildkreis verkleinern. Das Ergebnis auf dem Bildsensor wäre eine zentrale runde Projektion ähnlich eines zirkular Fisheye. je nach Durchmesser der Irisblende mal größer, mal kleiner.
Die Lichtstrahlen kreuzende Wirkung einer kleinen Blende erhält man auch ohne Linse. nennt sich Camera obskura. Auch hier ist das Bild seitenverkehrt und kopfstehend und ist erst auf einer Projektionsfläche sichtbar. Wird das Loch zu groß, kreuzen sich die Lichtstrahlen nicht mehr und man kann wieder direkt durchschauen. Deshalb braucht man bei Objektiven eben Linsensysteme, um die kreuzende Wirkung auch bei großer Blende bei zu behalten.
Da sich die Irisblende aber beim Kreuzungspunkt des Lichtkegels befindet, schneidet sie eben nicht das Bild außen herum ab, sondern reduziert insgesamt die Helligkeit und erhöht die Schärfentiefe. Und weil eben der AF-Sensor über den kleinen Hilfsspiegel auch nichts anderes sehen kann, als eben dieses mal hellere mal dunklere Bild, das eben nicht beim Abblenden außen herum beschnitten wird (außer durch die Größe des Hilfsspiegels natürlich), leuchtet mir die angebliche Wirkweise nicht ein. Wo soll nach dem Hilfsspiegel die optische Komponente sitzen, die diesen Effekt hervorrufen soll? Zu vermuten wäre, daß es die kleinen Linsen vor dem AF-Sensor sind. Über deren Wirkung muß ich noch grübeln. Daß dort aber die Wirkung der Blende im Objektiv geändert wird, fällt mir schwer zu glauben.
Vielleicht ist das ja auch der Fehler bei der akribischen Ermittlung im verlinkten DSLR-Forum. Statt einer Kamera hätte der Kollege erst mal eine Projektionsfläche an Stelle des AF-Sensors einbauen müssen, um die Wirkung der Blende zu demonstrieren. Ohne Projektionsfläche erhält man keinen scharfen Blick durch ein Objektiv. Da mußt Du nur mal irgend ein Objektiv vor Dein Auge halten und versuchen, durch zu schauen. Im Falle des DSLR-Suchers ist die so genannte Mattscheibe die Projektionsfläche, die für ein klares, scharfes Bild sorgt. Nimm die mal raus, da wirst Du Dich wundern.
LG
Florian
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oh weh! ich fürchte, wir müssen doch zur unterstufen-physik zurück. was genau ist denn an
nicht zu verstehen?
sieh dir mal diese Zeichnung an:
http://www.puchner.org/Fotografie/technik/die_kamera/objektiv_01.gif
und versuche sie zu verstehen. danach können wir die detailfragen klären.
nicht zu verstehen?
sieh dir mal diese Zeichnung an:
http://www.puchner.org/Fotografie/technik/die_kamera/objektiv_01.gif
und versuche sie zu verstehen. danach können wir die detailfragen klären.
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Lieber Hanner,
dieser kurze von Dir zitierte Textauszug ist vollkommen korrekt und leicht verständlich. Leider NUR dieser kurze Auszug. Der Fehler ist wo anders:
"Die Strahlen laufen als Kegelförmiges Bündel"
"passieren das Objektiv in ihrem größtem Kegelumfang bei der Irisblende"
und
"und laufen dann als Kegelförmiges Bündel weiter, dessen Spitze sich dann auf dem Bildsensor befindet."
Das suggeriert, es würde A) nur Licht von einem einzigen Motivpunkt kommen, B) dieses Licht im Objektiv nur außen durch die Linsen gehen, C) die Irisblende würde in der Ebene des größten Lichtkegels sitzen und D) als Bündel mit Brennpunkt auf der Sensorebene ankommen. Und das ist alles falsch.
Die von Dir verlinkte Grafik zeigt nur den Weg des Lichts für einen einzigen Punkt. Ein solches Bild besteht aber aus Millionen (tatsächlich unendlich vielen) Punkten, die sich über eine mehr oder weniger große Fläche verteilen. Es müßten schon alle Lichtstrahlen dargestellt werden, damit man das Prinzip versteht. Dann sieht man auch, daß die Blende an einer Engstelle im Linsensystem sitzt.
dieser kurze von Dir zitierte Textauszug ist vollkommen korrekt und leicht verständlich. Leider NUR dieser kurze Auszug. Der Fehler ist wo anders:
"Die Strahlen laufen als Kegelförmiges Bündel"
"passieren das Objektiv in ihrem größtem Kegelumfang bei der Irisblende"
und
"und laufen dann als Kegelförmiges Bündel weiter, dessen Spitze sich dann auf dem Bildsensor befindet."
Das suggeriert, es würde A) nur Licht von einem einzigen Motivpunkt kommen, B) dieses Licht im Objektiv nur außen durch die Linsen gehen, C) die Irisblende würde in der Ebene des größten Lichtkegels sitzen und D) als Bündel mit Brennpunkt auf der Sensorebene ankommen. Und das ist alles falsch.
Die von Dir verlinkte Grafik zeigt nur den Weg des Lichts für einen einzigen Punkt. Ein solches Bild besteht aber aus Millionen (tatsächlich unendlich vielen) Punkten, die sich über eine mehr oder weniger große Fläche verteilen. Es müßten schon alle Lichtstrahlen dargestellt werden, damit man das Prinzip versteht. Dann sieht man auch, daß die Blende an einer Engstelle im Linsensystem sitzt.
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:tief durchatmend:
ich gestehe dir ja zu, dass du versuchst, die grundlagen der strahlenoptik zu verstehen, aber irgendwie bin ich am ende meiner didaktischen möglichkeiten angelangt und verabschiede mich heulend aus diesem thread ...
Vielleicht ist die Erklärung für das Versagen der Triangulation bei kleinen Blenden ja ganz einfach.
Die Lichtstrahlen eines zentralen Motiv-Punktes werfen ein gefächertes Licht (auch) Richtung Objektiv. Die Frontlinse passieren diese Lichtstrahlen als gedachten Licht-Kegel. Die weiter geschlossene Irisblende schneidet davon die äußeren Breiche des Lichtkegels ab, so daß nur noch ein kleinerer verbleibender Lichtkegel die Blende passieren kann und hinter der Blende dem entsprechend auch weniger weit aufgefächert die weiteren Linsen durchläuft. Da ein Teil dieses Lichts nun fehlt, ist die Helligkeit reduziert und weil die äußeren schräger einfallenden Strahlen fehlen, erhöht sich die Schärfentiefe (die verbleibenden Strahlen laufen deutlich mehr in einer Richtung). Das verbleibende Bild ist dennoch nicht außen Beschnitten und der gesamte Bildkreis des Objektivs bleibt in seinem Durchmesser erhalten aber für den Autofokus sind die verbleibenden Lichtstrahlen zu ähnlich in ihrem Winkel, weshalb er für die Triangulation eine zu schmale Basis hat. Da das AF-Modul ohnehin nur kleine Streifen für den Phasenvergleich aus diesem Bild nimmt, spielt die verminderte Helligkeit durch die Abblendung vielleicht eine untergeordnete Rolle, zumal es am Tage und Abends ja viel mehr unterschiedlich hell ist. Ich denke, damit ist das Problem gelöst, ohne einen tatsächlichen Beschnitt des Bildkreises zu unterstellen, der physikalisch in diesem System gar nicht als Erklärung taugt und auch nicht sein kann, da er auf dem Foto und im Sucher ebenso sichtbar wäre.
Das deckt sich auch mit Frau Oelunds Darstellungen bis zu ihrem Step 3. Erst der Versuchsaufbau mit den drei Objektiven bringt den Bildkreisbeschnitt in's Spiel und zieht die falschen Schlüsse.
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