In de loop der jaren zijn er talrijke autofocus systemen in gebruik genomen. Vroeger werd er hoofdzakelijk met een aktief systeem gewerkt (toestel zendt stralen uit), nu zijn alle systemen passief (analyseren het beeld).
Manuele systemen
Bij deze systemen moet de gebruiker zelf de scherpstelling doen. Hij kan hierbij bepaalde hulpmiddelen gebruiken.
Fix focus en manuele instelring
Bij goedkope fototoestellen is het beeld nooit echt scherp (wegwerptoestellen of pocket instamatic-gevallen uit de jaren '80, gsm's en webcams). Daardoor is een exacte scherpstelling niet nodig als de lens breedhoekig is. Het fototoestel wordt vast ingesteld op de hyperfocale afstand, waardoor je "scherpe" beelden kan bekomen vanaf 1 meter tot oneindig.Duurdere fototoestellen die uitgerust zijn met een diafragma-regeling hebben een focus-instelling nodig; deze hoeft niet echt nauwkeurig te zijn omdat de scherptediepte redelijk groot is bij breedhoeklenzen. Daarom wordt er ook met icoontjes gewerkt in plaats van afstanden: 1 - 1.5 - 3 meter en oneindig. Deze methode van scherpstellen wordt soms zone focussing genoemd.
Meetzoekercamera (rangefinder)
De parallax afstandsmeting afstandsmeting is geen autofocus, het is een hulp bij manuele focus. Het systeem werd toegepast in compact fototoestellen (filmtoestellen).- Dit toestel gebruikt de hoofdlens en een tweede lens (de zoeker of rangefinder).
- De zoeker wordt gebruikt voor het bepalen van de compositie en is in het midden uitgerust met een kleine half-doorlatende spiegel (M1).
- Een deel van het licht van de hoofdlens wordt op de zoeker geprojecteerd door middel van de meetspiegel M2.
Het tweede versie van het systeem gebruikt een aparte lens voor de driehoeksmeting (dit toestel heeft dus drie lenzen).
- A Half-doorlatende spiegel, laat het licht door van de zoeker en van de parallax lens
- B Lens van de zoeker
- C Normale hoofdlens (om de film te belichten)
- E kantelbaar prisma
- F Oculair
- G Beeld in het oculair (het beeld komt door de zoeker B)
- H en I projectie van de parallax-lens naargelang de focus-positie.
Voordelen
Toen het systeem op de markt kwam bestonden er geen alternatieven
Nadelen
Het is geen automatisch systeem. Het werkt enkel met toestellen met vaste lenzen (het tweede systeem kon in theorie werken met verwisselbare lenzen). Toen het geïntroduceerd werd bestonden er nog geen sensoren om het beeld te analyseren en de focus automatisch bij te stellen. Het werkt niet met telelenzen (die een beperkte scherptediepte hebben en dus een nauwkeurige scherpstelling nodig hebben).
| Met parallax fout (verkeerde scherpstelling) |
|---|
| Geen parallax fout |
De focuseerhulp met rangefinder tweede versie (met hoofdlens, oculair en rangefinder) wordt gebruikt door de Leica M7.
Je kan de parallax-focushulp niet vergelijken met de manuele split prisma stigmometer waarbij een tweede lens niet nodig is. Hoewel beide systemen een beeldverschuiving veroorzaken, is bij het eerste systeem een dubbelbeeld aanwezig, terwijl bij het tweede systeem het enig beeld gesplitst en lateraal verschoven wordt (het beeld wordt gebroken als de focus verkeerd staat). Dit manueel systeem dat gebruikt werd bij de SLR (Single lens Reflex) is nu volledig electronisch uitgevoerd (zie verder).
Aktieve systemen
De aktieve systemen sturen een signaal uit en gebruiken de weerkaatsing om de afstand tot het onderwerp te bepalen.
Ultrasone afstandsmeting
Het systeem werkt met geluidsgolven die door het onderwerp weergekaatst worden. Geluid beweegt zich voort aan een snelheid van ongeveer 340 m/s. Korte geluidspulsen (bips) worden uitgestuurd. De afstand tot het onderwerp wordt bepaald door de tijd tussen het zenden van de puls en het ontvangen van het gereflekteerd geluid. Het is een radar, maar dan met geluidsgolven in plaats van radiogolven (sonar).
Voordelen
Dit systeem is eenvoudig toe te passen. Een schatting van de afstand is gemakkelijk te maken want de reflektie-tijd ligt in de orde van de milliseconden. De eerste parkeer-radars waren trouwens gebaseerd op een ultrasoon systeem. De ultrasone afstandsmeting werd gebruikt op de eerste videocamera's (met aparte recorder) en op de Polaroid-instantfototoestellen. In die tijd was de transducer (zender-ontvanger) redelijk groot en zag er uit als een soort "oor" boven het toestel.
Nadelen
Het systeem is weinig nauwkeurig. De uitgestraalde geluidsgolf is breedhoekig. Er ontstaan talrijke secondaire reflekties die de meting in de war kunnen sturen. In omgevingen met veel lawaai werkt het systeem niet. Afstandsmeting door een venster is niet mogelijk.
Infra-rode afstandsmeting
Bij dit systeem gebruikt men niet de tijd van de weerkaatsing, maar de hoek waaronder de gereflekteerde straal ontvangen wordt. De tijd is namelijk veel te kort en kan met eenvoudige middelen niet gemeten worden. Door goniometrie (driehoeksmeting) wordt de afstand geschat.-
Verschillende sub-systemen worden gebruikt.
- Bij één methode wordt de weergekaatste straal ontvangen door een lineaire array (een sensor met een rij pixels) om zo de afstand te schatten.
- Bij een tweede methode bestaat de sensor slechts uit twee pixels, maar de sensor is gekoppeld aan de focus-lens en beweegt mee met de scherpstelring. Als beide sensoren evenveel licht ontvangen, dan is de instelling juist.
Dit systeem werkt beter dan de voorgaande maar is complexer (een complexiteit dat niet haalbaar was in de jaren '80). Autofocus is niet mogelijk als er op een donkere oppervlakte scherpgesteld wordt (onvoldoende reflekties). Dit systeem is heel goed bruikbaar bij het filmen van mensen (de huid is sterk reflekterend in het infra-rood gebied), maar kan in de war gestuurd worden als het onderwerp gebogen is of onvoldoende evenwijdig met het fototoestel (de stralen worden in de verkeerde richting weerkaatst en komen niet meer op de sensor terecht).
Passieve systemen
Deze systemen gebruiken enkel de beeldinhoud om scherp te stellen.Prisma afstandsmeting (split prisma stigmometer)
Dit systeem gebruikt twee kleine prisma's om een beeldverschuiving te bekomen, afhankelijk van de focus fout. Als de focus juist staat, dan is er geen beeldverschuiving. Dit systeem was vroeger manueel uitgevoerd als split prisma in de zoeker (stigmometer), maar bestaat nu in electronische uitvoering, waarbij een special sensor de beeldverschuiving berekent en de focus bijstelt. Het is een eenvoudig en ongelofelijk vernuftig systeem. Het wordt verder in detail besproken op deze pagina's.Je zal ook de benaming télémètre de Dodin of télémètre à champ coupé terugvinden.
Voordelen
Dit systeem is het meest performant. In tegenstelling met het parallax systeem is er geen tweede optiek nodig. Het werkt zowel met compact-toestellen (vaste lenzen) als met reflextoestellen, maar wordt in de praktijk enkel toegepast bij reflextoestellen.
Nadelen
In vergelijking met de contrastdetectie methode dat een zuiver electronisch systeem is, is de split prisma afstandsmeting een mechanisch systeem dat enkel toegepast wordt in duurdere fototoestellen.
Contrast detectie (geen echte afstandsmeting)
Dit systeem is het enige dat geen afstandsmeting uitvoert, maar het beeld zelf analyseert.
Voordelen
Eenvoudig systeem dat tevens het meest nauwkeurige is (is gebaseerd op het effektief opgenomen beeld). Extra functionaliteiten kunnen eenvoudigweg ingebouwd worden (face recognition of gezichtsherkenning) als de sensor en processor snel genoeg zijn.
Nadelen
- Bij onscherpte weet het systeem niet of het onderwerp dichter of verder staat.
- Het systeem is minder performant bij weinig licht (wegens ruis in het opgenomen beeld).
- Het systeem is afhankelijk van de snelheid van de sensor.
Dit systeem werd voor het eerst toegepast bij videocamera's van Panasonic (jaren '80: NV-M5, NV-M7, NV-MC20 en dergelijke). Bij videocamera's is de sensorsnelheid altijd voldoende aangezien er 25 beelden per seconde worden geleverd.
Om de focuseersnelheid nog te verhogen wordt de sensor op een piezo-element gemonteerd dat met een frekwentie van ongeveer 10Hz trilt (AF Piezo). Daardoor kan de electronica bepalen of het onderwerp dichter of verder geplaatst is. Het piezo-element fungeert als een soort focuszoeker. Van zodra het beeld scherp is wordt de trilling uitgeschakeld.
Dit systeem waarbij de sensor op een piezo-element gemonteerd staat mag je niet vergelijken met een ultrasone scherpstelmotor (USM en anderen): het zijn twee verschillende dingen!
Tegenwoordig bestaat er een systeem die de voordelen van beide systemen combineert (Dual Pixel AF), dat wil zeggen een effektieve afstandsmeting door de sensor zelf, maar er is een aangepaste sensor en een zwaardere processor nodig, waardoor dit systeem enkel toegepast kan worden in de duurdere toestellen.
Zone focussing (manueel)
Principe van de parallax afstandsmeting (manueel)
Rangefinder
Ultrasone transducer met zender en ontvanger
Afstandsmeting door goniometrie (hoekmeting)
Split prisma stigmometer