Der japanische High-Tech-Blog Egami hat ein interessantes Patent von Canon ausgegraben. In der Anfang Februar 2016 veröffentlichten Patentschrift beschreibt Canon, wie sich ein Foto durch Verschieben der Sensorebene fokussieren lässt. Dieses Verfahren könnte helfen, einen kontrastbasierten Autofokus spürbar zu beschleunigen – vor allem auch bei Videoaufnahmen.

Neu ist die Idee nicht, durch Änderung der Bildebene zu fokussieren. Das konnte bereits die Contax AX aus den 90er Jahren – allerdings war die Idee hier aus der Not heraus geboren: Von Zeiss gab es keine AF-Objektive, also musste der Autofokus in die Kamera verlagert werden. Bei Canon liegt der Fall natürlich anders: Wie alle Kamerahersteller sucht auch Canon nach Wegen, den sehr genauen Kontrast-Autofokus zu beschleunigen – vor allem, wenn der Fokus bei schnellen Bildserien und Videoaufnahmen nachgeführt werden soll.

Bereits die Contax AX konnte automatisch fokussieren, indem die Filmebene verschoben wurde.
 

Der Kontrast-AF ist gegenüber dem Phasen-AF einer Spiegelreflexkamera dadurch im Nachteil, dass er nicht erkennen kann, ob der Fokus aktuell vor oder hinter dem Motiv liegt. Zum automatischen Scharfstellen muss daher der gewünschte Fokusbereich (in immer kleineren Inkrementen) überfahren werden, bis die optimale Einstellung gefunden ist. Die Phasenvergleichsmessung kennt dieses Problem nicht, zudem reicht hier bereits ein Messwert, um die ungefähre Abweichung zur gewünschten Fokusentfernung zu ermitteln.

Schneller wird ein Kontrast-AF, indem man die Datengewinnung und -verarbeitung beschleunigt. Diesen Weg sind in der Vergangenheit zum Beispiel Panasonic und Olympus gegangen. Dieses Verfahren wird aber umso wirkungsloser, je größer die Massen der Fokusgruppen sind, die innerhalb des Objektivs bewegt werden müssen. Aus diesem Grund verbaut zum Beispiel Sony beim unlängst vorgestellten Objektiv FE 70-200mm F2.8 GM OSS für das E-Mount gleich zwei Fokusgruppen: Eine schwere fürs Grobe, sowie eine kleinere, leichte für die Feinarbeit beim Nachführ-AF.

So könnte der AF per Sensor-Verschiebung bei Canon funktionieren:
Ein piezoelektrisches Element (gelb) rückt den Bildsensor (rot) näher an die Hinterlinse oder weiter zurück.
Ausgleichsgewichte (blau) sorgen dafür, dass es nicht zu unerwünschten Vibrationen kommt.
 

Canons neues Patent beschreibt nun ein Verfahren zur Beschleunigung des Kontrast-AF, wie es ähnlich Contax bereits bei der AX angewandt hat: Fokussiert (zumindest grob) wird, indem der Sensor in der Z-Achse, also in der Bildebene verschoben wird. Problem dabei: auch der Sensor hat eine gewisse Masse. Wird sie bewegt, überträgt sich das aufs Kameragehäuse, was zu unerwünschten Vibrationen führen kann. Dem möchte Canon mit speziellen Ausgleichgewichten begegnen, die seitlich platziert sind, damit die gesamte Konstruktion nicht zusätzlichen Platz in der Tiefe benötigt.

Der „Z-Shift“-Sensor wäre vor allem bei Objektiven von Vorteil, deren AF-Antrieb nicht für den Kontrast-AF optimiert sind – also in erster Linie ältere DSLR-Optiken. Und noch einen Pluspunkt bringt ein um die Z-Achse verschiebbarer Sensor: Mit seiner Hilfe könnten Objektive und Kameras zusammengebracht werden, die für unterschiedliche Auflagenmaße konstruiert sind. 

Weiterführende Informationen: Patentbeschreibung auf Japan Platform for Patent Information (Englisch).

(Martin Vieten)