Wie kann das Objektiv einen konsistenten Front- oder Backfokus verursachen?

In Ihrem Fall passiert wahrscheinlich eines von zwei Dingen:

• Das fragliche Objektiv ist ein älteres Design, das keinen Positionssensor enthält, um der Kamera zu melden, wie weit sich die Fokuselemente tatsächlich bewegt haben, wenn die Kamera eine Anweisung gesendet hat, sich um einen bestimmten Betrag zu bewegen.
• Das Objektiv verfügt zwar über einen solchen Fokuspositionssensor, muss jedoch kalibriert werden.

In beiden Fällen kann AF Fine Tune (Nikon) oder AF MicroAdjustment (Canon) Abhilfe schaffen, wenn die betreffende Kamera über AFFT/AFMA-Fähigkeit verfügt. AFFT/AFMA wird den zweiten Fall effektiver korrigieren als den oben aufgeführten ersten Fall. Wenn der erste Fall zutrifft, kann das erste in HamishKLs Antwort identifizierte Problem immer noch Schwierigkeiten verursachen, wenn das Objektiv auch dieses Problem hat.

Eine vollständigere Erklärung und Hintergrund für die obige Antwort

Ihre Frage scheint eine falsche Annahme darüber zu treffen, wie der Phasenerkennungs-Autofokus (PDAF) in den meisten Kameras funktioniert. Es scheint, dass Sie glauben, dass das PDAF -System in DSLRs den optischen AF-Sensor verwendet, um zu bestätigen, dass der AF erreicht wurde, bevor Sie ein Bild aufnehmen. Das ist nicht der Fall. Die überwiegende Mehrheit der PDAF- Systeme nimmt keine zweite optische Messung mit dem PDAF -Sensor in der Kamera vor, um zu bestätigen, dass der AF erreicht wurde, bevor der Spiegel beginnt, aus dem Weg zu schwingen, damit ein Foto aufgenommen werden kann.

Die Antwort von @HarnishKL identifiziert korrekt Möglichkeiten, wie ein Objektiv immer noch weich sein kann, wenn es so gut fokussiert ist, wie es sein kann, verfehlt jedoch den wahrscheinlichsten Grund dafür, warum ein Objektiv den Fokus ständig in die gleiche Richtung verfehlt: weil das Objektiv es nicht ist Es bewegt sich nicht so weit, wie die Kamera es angewiesen hat.

Als zu Filmzeiten erstmals PDAF-Systeme entwickelt wurden, stand die Geschwindigkeit im Vordergrund. Um für Käufer attraktiv genug zu sein, die ein Upgrade von ihren manuell fokussierten Kameras und Objektiven erwägen, mussten die neuen AF-Systeme mindestens so schnell sein, wie ein mäßig geübter Benutzer fokussieren konnte, und auch mindestens so genau, wie dieser Benutzer fokussieren konnte. Wenn das AF-System entweder schneller bei gleicher Genauigkeit oder genauer bei gleicher Geschwindigkeit sein könnte, machte es die Kameras mit AF attraktiver. Beides merklich besser zu machen , lag damals etwas außerhalb der technischen Möglichkeiten. Die Rechenleistung von Chips, die klein genug waren, um in eine Spiegelreflexkamera zu passen, war damals viel geringer als die Rechenleistung heutiger Chips.

In der späten Filmära, als PDAF- Systeme geboren wurden, wurde ein sehr geringer Prozentsatz von Fotos jemals mit einer Größe von mehr als etwa 8 x 10 gedruckt oder betrachtet. Die überwiegende Mehrheit von ihnen wurde mit 4 x 6 Zoll angezeigt. Der Standard für gut genug in Bezug auf die Fokusgenauigkeit war damals viel niedriger als heute in der aktuellen Ära der 36 MP, 100 % Pixel-Peeping, 96 ppi großen HD-Monitore. Der Schwerpunkt lag also damals auf der Fokussiergeschwindigkeit.

Da die Hauptüberlegung für PDAF- Systeme die Geschwindigkeit war, waren die meisten PDAF-Systeme bis vor kurzem das, was als Open-Loop bezeichnet werden kann . Die Kamera verwendete den optischen PDAF -Sensor, um zu messen, wie weit und in welche Richtung das Objektiv unscharf war, die Kamera sendete Anweisungen an das Objektiv, wie weit in welche Richtung der Fokus verschoben werden sollte, und dann nahm die Kamera das Bild auf. Die Kamera brauchte keine Zeit, um eine zweite Messung über den AF-Sensor durchzuführen, um zu bestätigen, dass der Fokus tatsächlich erreicht wurde. Es hätte zu lange gedauert, PDAF- Systeme nutzbar zu machen.

In jüngerer Zeit verwenden Kameras, die eine Art Bestätigung versuchen, normalerweise einen Positionssensor am Objektiv, um zu bestätigen, dass es sich tatsächlich um den angewiesenen Betrag bewegt hat. Sie nehmen normalerweise immer noch keine weitere Fokusmessung mit dem AF-Sensor vor. Für viele Anwendungen würde es noch zu lange dauern.

Hier ist der Grund: Um AF und Bildraten so schnell wie möglich zu machen, sobald der AF-Sensor den Fokus gemessen und die Zeit berechnet hat, die das Objektiv voraussichtlich benötigt, um den angewiesenen Betrag zu bewegen, wenn der Auslöser vollständig gedrückt wird Ganz unten beginnt der Spiegel, sich aus dem Weg zu bewegen. Sobald sich der Spiegel bewegt, wird das optische PDAF -System deaktiviert. Aber ein Positionssensor im Objektiv, der misst, wie weit der Fokus bewegt wurde, kann eine bestimmte Menge an Bewegung messen und bestätigen und sie während der Zeit, in der der Spiegel hochschwenkt, an die Kamera übermitteln. Wenn eine zusätzliche Bewegung erforderlich ist, kann die Kamera eine weitere Anweisung an das Objektiv senden, um den Betrag zu bewegen, der noch benötigt wird, wie vom Positionssensor im Objektiv gemeldet. Diese Bewegung kann er allerdings nur über den Sensor im Objektiv bestätigen, denn der optische PDAF -Sensor ist an dieser Stelle blind!

Wie Roger Cicala von lensrentals.com in Teil 3B seiner „Autofocus Reality“-Serie für seinen Blog entdeckte und darauf hinwies , sind sowohl eine Kamera als auch ein Objektiv mit dieser Positionsbestätigungsfunktion erforderlich, um die erhöhte Genauigkeit des ausgefeilteren Systems zu erzielen. Wenn das Objektiv den Positionssensor hat, aber die Kamera nicht darauf achtet, nützt es nichts. Wenn die Kamera die Fähigkeit hat, aber das Objektiv keinen Positionssensor hat, nützt es nichts. Es braucht sowohl ein Objektiv mit Positionssensor als aucheine Kamera, die die bereitgestellten Informationen nutzt, um einen Nutzen zu erzielen. Aber selbst dann, wenn der Positionssensor beim Messen der Position der Fokussierelemente des Objektivs etwas abweicht, muss das AF-System der Kamera angewiesen werden, die Ungenauigkeit korrekt auszugleichen.

Bei der neuen Objektivserie Sigma Global Lens kann ein optionales USB-Dock verwendet werden, um das Objektiv tatsächlich zu kalibrieren , um falsche Fokuselementpositionen zu korrigieren, anstatt die Kamera den erwarteten Fehler kompensieren zu lassen.

Ich kann mir ein paar Gründe vorstellen, vorausgesetzt, es gibt keine Fehler am Körper, und Sie beziehen sich ausschließlich auf AF-Objektive. Angenommen, Sie fotografieren bei normalem sichtbarem Licht:

1. Mechanischer Verschleiss der Linse Fokussierspirale . Dies kann bedeuten, dass, obwohl die Kamera tatsächlich eine perfekte Fokussierung erzielt, das Objektiv nach Abschluss der AF-Routine während der Aufnahme wieder aus dem Fokus "entspannen" kann. Sie können dies jedoch normalerweise sehen und treten häufig als Fokusinkonsistenz von Aufnahme zu Aufnahme auf.

2. Die optischen Gruppen des Objektivs sind falsch ausgerichtet oder beschädigt . Ungeachtet dessen, was Sie vielleicht denken, und im Gegensatz zu dem, was Sie richtig über den Phasenerkennungsfokus gesagt haben, scheint es, dass eine Kamera tatsächlich glauben kann, dass sie einen perfekten Autofokus erreicht hat, obwohl das Objektiv eindeutig unscharf ist. Ich habe das bisher nur bei offensichtlich beschädigten Objektiven (sowohl dSLR als auch Point & Shoot) gesehen, aber es passiert. Der Fehler liegt oft ausschließlich beim Objektiv, da andere Objektive an denselben Körpern immer noch gut funktionieren können.

3. Der letzte Grund ist , dass die Brennebene des Objektivs aufgrund eines Herstellungsfehlers zu weit vorne / hinten liegt. In diesem Fall müssen Sie genau wissen, was das Problem ist, bevor Sie sicher empfehlen können, dies durch Fokusanpassungen vorn/hinten in der Kamera zu kompensieren; Diese Anpassungen funktionieren nur zufriedenstellend, wenn die Linsengruppen alle richtig ausgerichtet sind, aber die Fokusebene immer noch zu weit hinten/vorne ist. Manchmal sind eine oder mehrere Gruppen/Elemente falsch ausgerichtet, was andere Aspekte der optischen Leistung negativ beeinflusst – nicht nur den groben Fokus.

All die oben genannten Probleme sind bei robusten Metallobjektiven viel seltener und noch weniger ein Problem bei den robusten Meisterwerken mit manueller Fokussierung vergangener Tage.

Antwort geschrieben für die folgende Frage, die vom OP als Duplikat dieser Frage geschlossen wurde. Es gibt einige andere Probleme, die diese andere Frage über die in dieser Frage identifizierten Probleme hinaus beantworten:

Warum ist bei DSLRs manchmal eine Feineinstellung des Fokus erforderlich? [Duplikat]

Viele DSLRs haben eine „Feineinstellung“-Option, die in der Kamera pro Objektiv gespeichert ist.

Warum brauchen manche Objektive das?

Warum projizieren einige Objektive kein scharfes Bild auf den Sensor, wenn das Kameragehäuse es auf einen Punkt eingestellt hat, von dem es glaubt, dass der Fokus korrekt ist?

Ich nehme an, dies ist ein Nebeneffekt der NICHT Verwendung des Sensors selbst zur Bestätigung des Fokus, sondern der Verwendung des Phasendetektionsarrays ...

Es ist ein Nebeneffekt von VIELEN Dingen, die alle zusammenwirken, um kleinere Fokussierungsprobleme auffälliger zu machen, als sie es früher waren.

• Bei den meisten PDAF-Systemen bestätigen weder der PDAF-Sensor noch der Bildsensor den Fokus. Vielmehr misst der PDAF den Betrag und die Richtung der Defokussierung und weist das Objektiv an, sich um diesen Betrag zu bewegen. Wenn es eine Bestätigung gibt, basiert sie normalerweise auf einem Positionssensor in der Linse, der bestätigt, dass sich die Linse physisch um den angewiesenen Betrag bewegt hat. Diese Bestätigung erfolgt oft, während der Spiegel hochschwenkt und das PDAF-System bereits „blind“ ist. Bei PDAF gibt es keine Bestätigung, dass das gewünschte Objekt fokussiert ist, sondern nur eine Bestätigung, dass sich das Objektiv wie angewiesen bewegt hat. Nur die neuesten Kameras und Objektive sind zu dieser Art von Bestätigung fähig.
• Digitale Sensoren sind viel flacher als die meisten Filme zum Zeitpunkt der Belichtung. Fokussierungsfehler, die durch die ungenaue Form des Films (und bei Farbfilmen durch die unterschiedliche Tiefe der drei separaten Farbstoffschichten) verdeckt worden wären, werden von viel flacheren digitalen Sensoren nicht mehr verdeckt.
• Die Auflösung digitaler Sensoren nimmt weiter zu. Fehler, die früher innerhalb der Toleranzen größerer Pixel lagen, sind jetzt groß genug, um von kleineren Pixeln erkannt zu werden. Wenn ein Unschärfekreis kleiner ist als die Pixel des Sensors, ist er nicht unschärfer als ein theoretisch perfekter Lichtpunkt. Wenn dieser gleich große Unschärfekreis größer ist als die viel kleineren Pixel in einer anderen Kamera, ist er im Vergleich zu einem kleineren Unschärfekreis oder Lichtpunkt, der immer noch kleiner ist als die kleineren Pixel der zweiten Kamera, als Unschärfe erkennbar.
• Auf dem Verbrauchermarkt erhältliche Objektive nehmen in der Auflösung weiter zu. Fokussierungsfehler, die durch unschärfere Objektive maskiert wurden, werden nicht mehr durch viel schärfere Objektive maskiert. Wenn der Fokusfehler eine Unschärfe erzeugt, die kleiner ist als die maximale Auflösungsfähigkeit des Objektivs, wäre dies nicht wahrnehmbar. Wenn die gleiche Menge an Unschärfe größer ist als das maximale Auflösungsvermögen eines anderen Objektivs, kann sie erkannt werden. In der Vergangenheit waren einige der schärfsten Verbraucherobjektive nur manuell fokussierbar (viele von ihnen sind es immer noch). Daher haben Variationen in PDAF-Systemen keine Auswirkung auf Bilder, die nur mit Objektiven mit manueller Fokussierung aufgenommen wurden.
• Die aktuelle Auflösung von Kamerasensoren und Objektiven überschreitet die Toleranzen, mit denen wir sie zu vertretbaren Kosten herstellen können. Nicht nur sind Toleranzen von nur 50 Mikron zu groß, um unentdeckt zu bleiben, was die „Winkelheit“ des Befestigungsflansches des Kameraobjektivs zum Sensor der Kamera betrifft, sondern es gibt auch Toleranzen, die größer sind als die minimalen Abweichungen, deren Auswirkungen wir sehen können in Bezug auf die PDAF-Array-Positionierung, Linsenfokuselementbewegungen, Linsenfokuspositionssensor usw.

Roger Cicala, Chef-Objektiv-Guru bei lensrentals.com, hat mehrere Serien von Blog-Einträgen sowohl zu Herstellungstoleranzen als auch zu Autofokus-Realität geschrieben.

Bezüglich Herstellungstoleranzen siehe:
Diese Linse ist weich und andere Mythen
Diese Linse ist weich und andere Fakten
Optische Qualitätssicherung

Denn warum die Sensorauflösung so wichtig ist, wie gut wir sehen können, wo ein Objektiv weniger als perfekt ist (und alle echten Objektive sind weniger als perfekt , nicht nur in ihrer Implementierung, sondern auch in ihrem Design, wenn sie mehr als ein einziges abbilden sollen Wellenlänge des Lichts), siehe:
Warum wir mit dem Testen von Kinoobjektiven beginnen werden. Und warum wir das noch nie gemacht haben.

Für weitere Lektüre zu AF-Systemen ist die Autofocus Reality-Reihe von Roger Cicala sehr aufschlussreich: Teil 1 , Teil 2 , Teil 3A , Teil 3B und Teil 4 . Und: Wie der Autofokus (häufig) funktioniert