Phasendifferenzmessung für den Autofokus
Das Prinzip ist von den Mikroprismen und Schnittbildindikatoren aus der Vor-AF-Zeit bekannt.
Das Licht von einem Objektpunkt(Motiv) wird von der Eintrittspupille aufgefangen – objektseitiges Strahlenbüschel – und vom Objektiv auf dem Sensor projiziert – bildseitiges Strahlenbüschel.
Der bildseitige Öffnungswinkel(1) und der Abstand zwischen der Schärfeebene und dem Gegenstand(das Motiv) sind die entscheidenden Parameter für die Phasendifferenz.
Die PDAF-Sensoren(2) sehen nicht das komplette bildseitige Strahlenbüschel, sondern nur die jeweils gegenüberliegenden Randstrahlen(zwei Teilbilder), die bei Defokussierung nicht deckungsgleich sind.
Wenn die Schärfeebene auf dem Gegenstand(das Motiv) liegt, ist die Phasendifferenz Null.
Eine große Blendenöffnung, also großer bildseitiger Öffnungswinkel erhöht die Genauigkeit der Messung der Phasendifferenz. Das ist gut für die geringere Schärfentiefe.
Die Sensorgröße spielt keine Rolle.
____________________________________________________________
(1)
Der bildseitige Öffnungswinkel ergibt sich direkt aus dem Durchmesser der Eintrittspupille und Brennweite(ggf. mit Auszug) – die wirksame Blende wird ebenfalls aus diesen beiden Parametern bestimmt.
(2)
Ein PDAF-Sensor besteht bei DSLMs aus mehreren Pixel (auf dem Bildsensor) mit zweierlei Blickrichtung auf gegenüberliegende Randstrahlen des bildseitigen Strahlenbüschels.
Die Pixel der AF-Sensoren sehen richtungsabhängig nur jeweils gegenüberliegende Randstrahlen des bildseitigen Strahlenbüschels, um zwei Teilbilder (kleiner Ausschnitt des Motivs) zu erfassen.
D.h. ein PDAF-Sensor braucht für jede der beiden Blickrichtungen genügend Pixel um eine verwertbare Struktur abzubilden, also zwei Teilbilder, die einen Phasenvergleich erlauben.
Die Teilbilder müssen ausreichend Struktur aufweisen um eine Verschiebung detektieren zu können, d.h. trotz Defokussierung muss noch eine gewisse Grundschärfe vorhanden sein.
Die Phasendifferenz ist die Verschiebung dieser zwei Teilbilder gegeneinander.
Diese Verschiebung der zwei Teilbilder muss durch die räumliche Ausdehnung eines PDAF-Sensors erfasst werden können. Eine Vorfokussierung oder Einschränkung des AF-Bereichs hilft dem AF, denn bei zu starker Defokussierung kann der PDAF-Sensor keine verwertbaren Teilbilder mehr sehen.
Die PDAF-Sensoren sind gleichmäßig in Zeilen und Spalten auf dem Bild-Sensor angeordnet.
Unter dern Annahme, dass die Abstände zwischen den PDAF-Sensoren vertikal und horizontal gleich sind, dann haben die aktuellen Sony-Sensoren ca. 22 PDAF-Sensor-Zeilen, die Canon R5 hat ca. 63 PDAF-Sensor-Zeilen.