Fotografie voor beginners

Basiskennis Digitale Spiegelreflexcamera – Sluiter en Autofocus

In dit tweede artikel van Basiskennis Digitale Spiegelreflexcamera ga ik de sluiter en de autofocus behandelen. In het eerste deel heb ik uitgelegd hoe de sensor, de beeldprocessor en de buffer werken. Deze keer 2 nieuwe onderwerpen die zichtbaar en onzichtbaar deel uit maken van de digitale spiegelreflexcamera.

Sluiter

De sluitertijd is de tijd die de sensor krijgt om het licht wat door het objectief komt, te registreren. Veel daarover wordt al in dit artikel behandeld. Daarom staat hier een korte samenvatting.

De sluiter regelt de belichtingstijd met twee gordijnen. Beide gordijnen moeten open zijn om de sensor te kunnen belichten. Dit zijn mechanische sluiters en dit mechanisme heeft een bepaalde levensduur. Die levensduur wordt uitgedrukt in clicks.

Voor camera’s zoals de Canon EOS 500D of 650D is dit ongeveer 100 000 clicks, dus 100 000 keer het openen en sluiten van de mechanische sluiter.

Bij duurdere camera’s zoals de Canon EOS 1D X heeft de sluiter een levensduur van ongeveer 400 000 clicks, 4 keer zoveel als bij de Canon EOS XX0D serie. De meest gangbare sluitertijden liggen in het bereik van 30 seconden tot 1/4000 seconde.

In het filmpje hieronder zie je hoe eerst de spiegel opklapt en hoe vervolgens de sluiter open en dicht gaat.

Autofocus

Er zijn twee soorten gangbare manieren van Autofocus aanwezig in moderne digitale spiegelreflexcamera’s: Fase detectie en Contrast detectie

Fase detectie

Fase detectie wordt door verschillende fabrikanten toegepast. Sony kiest ervoor om een half doorlatende spiegel te gebruiken waardoor een deel van het binnenkomende licht naar de optische zoeker gaat en de rest gaat naar de sensor en de Autofocus module.

De Canon EOS 650D en de Nikon 1 camera’s hebben de Fase detectie op de sensor zitten. Bij de 650D werkt de Fase detectie alleen bij het gebruik van Live View omdat de spiegel dan opgeklapt is en de sensor dan constant belicht wordt.

De sensoren voor de Fase detectie kunnen dus aanwezig zijn op de beeldsensor of in een aparte module zijn gehuisvest, ergens onderin de behuizing van de camera.

Hieronder staat een afbeelding van een Sony dSLR die gebruik maakt van een doorlatende spiegel om een groot deel van het licht naar de sensor te sturen en een klein deel naar de Autofocus Sensor, onderin de camera.

Sony Fase Detectie
Sony Fase Detectie (bron)

Het licht komt hier binnen als de rode lijn en dit komt terecht op de eerste spiegel die een groot deel van het licht (ongeveer 80%) weerkaatst naar een pentaprisma wat het licht naar de optische zoeker leidt.

De andere 20% gaat via een tweede spiegel, geplaatst achter de eerste, en die buigt het licht af naar de Autofocus sensor onderin de behuizing.

Hoe die module het beeld kan scherpstellen wordt hieronder uitgelegd

Focussen met Fase detectie

Hoe weet de sensor nou dat het beeld scherp is? Dat weet het omdat het een deel van het binnenkomende licht gebruikt om te kijken of het overeenkomt.

De eerste spiegel laat een deel van het licht door en dit wordt via de tweede spiegel naar de Autofocus module gestuurd. Onderweg wordt het licht opgedeeld in meerdere kleine beeldjes die elk op een andere sensor vallen in de Autofocus module.

Fase detectie Autofocus
Vereenvoudigde weergave van licht wat op de Autofocus sensor valt – (bron)

Een lijnsensor berekent dan vervolgens of er voor of achter het onderwerp is gefocust en als dit het geval is, dan krijgt het objectief de instructie om te focussen in de juiste richting om zo het beeld scherp te krijgen.

In de onderstaande illustratie wordt geprobeerd om op het paarse rondje te focussen. Er zijn 4 scenario’s waarmee duidelijk wordt gemaakt hoe de autofocus probeert scherp te stellen. De gele balk is de sensor van de Autofocus die bepaald of het onderwerp scherp is.

De sensor gebruikt de licht wat aan de buitenkant binnenkomt in het objectief en wat vervolgens op de sensor valt om te controleren of het onderwerp scherp is. Beide sensoren moeten namelijk precies hetzelfde beeld registreren, anders is het scherpstellen niet gelukt.

Het blauwe element is het objectief die zorgt dat het licht op de juiste manier wordt afgebogen.

Autofocus Phase Detection
Autofocus Phase Detection
© Wikipedia

Bij 1 is het onderwerp buiten de focus omdat het onderwerp zich zo dicht voor het objectief bevindt dat er niet scherp gefocust kan worden. Je kunt dit zien omdat de twee lijnen kruisen en daarachter op de sensor vallen (gele lijn).

Bij 2 is het onderwerp scherp gefocust en het scherpstellen is hier geslaagd. Dat is te zien omdat beide rondjes, groen en rood-gestippeld, precies op dezelfde plek samenkomen en één geheel vormen.

Bij 3 is het onderwerp te ver weg. De beide lijnen komen niet genoeg bij elkaar om op hetzelfde punt samen te kunnen komen. Er kan dus niet scherp gefocust worden op dit onderwerp.

Bij 4 is het onderwerp helemaal te ver weg en de twee rondjes komen nog minder in de buurt van elkaar dan bij 3.

Wanneer er scherpgesteld (2) is wordt er een seintje gegeven aan de camera, zodat er gefotografeerd kan worden.

De volledige instructie om scherp te stellen is:

  1. Het binnenkomende licht wordt geregistreerd door de aanwezige sensoren in de Autofocus module.
  2. Als er voor of achter het onderwerp is scherpgesteld, dan wordt berekent hoeveel deze afwijking is en een instructie wordt naar het objectief gestuurd.
  3. Het objectief veranderd de focus en opnieuw wordt door de Autofocus module berekent of het beeld scherp op de sensor terecht komt.
  4. Als stap 3 is geslaagd dan zal één (of meerdere) autofocuspunt(en) oplichten in de zoeker, vergezeld van een geluidssignaal (als deze ingeschakeld is).

Het objectief kan gaan ‘hunten’ – zoeken – als er geen scherp beeld kan worden gevonden. Het objectief begint dan helemaal aan het einde van het focusbereik en blijft focussen totdat er wel scherpte bereikt kan worden.

Contrast detectie

Bij contrast detectie wordt gebruik gemaakt van, je raadt het al, contrast. De camera probeert grote verschillen in contrast te vinden bij een autofocuspunt tijdens het scherpstellen om aan de hand van die verschillen scherpte te kunnen berekenen.

De 9 autofocus punten van de Canon EOS 650D zijn als volgt verdeeld over het beeld:

Canon EOS 650D Autofocus Pattern
Canon EOS 650D Autofocus punten

Bij het scherpstellen zal elk punt door middel van contrast proberen een scherpe lijn te vinden waarop het de scherpte kan berekenen.

Ik neem hiervoor een grafische uitvergroting van zo’n Autofocus punt.

Canon Autofocus Point
Canon Autofocus Punt

Hier zie je het autofocus punt, wat oplicht omdat het contrast heeft gevonden, op een zwarte streep. Als er genoeg contrast is, dan kan de focus erop scherpstellen.

Hoog contrast
Het hoge contrast tussen zwart en wit zorgt ervoor dat er scherpgesteld kan worden.

Een voorbeeld van een situatie waarin NIET scherpgesteld kan worden door de autofocus

Laag contrast
Laag contrast – Scherpstellen is niet mogelijk omdat de overgang van zwart naar wit geleidelijk gaat.

De afbeelding van het lage contrast is een voorbeeld van een focuspunt waarop scherpstellen mislukt. Zoals je kunt zien is het niet scherp en de camera kan dit punt dus niet gebruiken om scherp te stellen.

Egale vlakken? Help de AF

Mijn ervaring is dat de autofocus het erg moeilijk heeft met oppervlakten die egaal van kleur zijn. Als je een foto van een witte muur wilt maken en deze muur is helemaal egaal, dan is het voor de autofocus niet mogelijk om scherp te stellen, er ontbreekt contrast.

Je kunt de autofocus een handje helpen door een streepjescode op een ondergrond of voorwerp te plakken. De zwart-witte lijntjes leveren precies het contrast wat de camera nodig heeft om scherp te stellen. Zet na het scherpstellen de autofocus op M en je kunt een scherpe foto maken!

Voordeel van fase detectie t.o.v. contrast detectie

Fase detectie is beter dan contrast detectie omdat de camera het binnenkomende licht van het objectief kan gebruiken om beelden te vergelijken en van daaruit scherpte te berekenen. De contrast detectie is langzamer omdat er bij elk (automatisch) autofocus punt contrast berekend moet worden.

Het objectief moet dan een stukje voor en achter het onderwerp zoeken, om daarna het juiste punt te vinden wat scherp moet zijn. Dit wordt ook wel ‘hunten’ genoemd.

Dit merk je vooral wanneer de camera geen punt kan vinden waarop scherpgesteld kan worden, het objectief gaat zoeken en de autofocus in het objectief is dan druk bezig om iets te vinden waar contrast in verschijnt.

Conclusie

De spiegelloze camera’s zoals de Canon EOS M, de Nikon 1en Sony NEX series gebruiken allemaal fasedetectie omdat er geen spiegel aanwezig is in de camera. Het licht kan niet naar een andere sensor worden afgebogen.

In digitale spiegelreflexcamera’s komt fasedetectie steeds meer voor omdat het sneller en zekerder is. Sony integreert het in zijn nieuwe Sony Alpha camera’s met de half doorlatende spiegel en Canon heeft het als hulpmiddel op de sensor.

Ik vermoed dat de contrastdetectie vervangen zal worden door de fasedetectie omdat de laatste nog in ontwikkeling is en voordelen biedt ten opzichte van de contrastdetectie.

Relevante artikelen

Zoeken

8 reacties

  1. Hallo Maarten,

    Zeer leerzaam Maarten, maar niet alles is even duidelijk voor mij.
    Vindt het wel grappig om te weten dat 100.000 keer clicks de camera is afgeschreven!

    En zeker die autofocus vind ik interessant.

    Nu een andere vraag, moet van mijn 2 jongens 15 en 18 jaar verschillende portret foto’s maken met als doel gezichtsuitdrukking welke steeds anders moeten zijn. Het gaat om zo’n 15 foto’s.

    Heb jij nog wat tips? Moet ik voor diafragma of voor sluitertijd gaan?
    En welke waardes kan ik het beste gebruiken?

    Graag je reactie.

    Groeten,

    Kees

    • Hallo Kees,

      Dankjewel, maar toch wil ik vragen: wat is er voor jou niet duidelijk? Misschien dat ik dat nog kan verbeteren / verduidelijken!

      Tips: ik raad je aan om voor het diafragma te kiezen, een groot open diafragma waardoor je een onscherpe achtergrond krijgt, waardoor het onderwerp extra van de achtergrond loskomt.

      Verder is het belangrijk dat je ISO zo laag mogelijk is (bij voldoende licht) en de sluitertijd gelijk of hoger moet zijn dan het brandpuntsafstand van de lens als er geen beeldstabilisatie aanwezig is.

      De instellingen zijn in dit geval vrij standaard, alleen bij de nadruk op het gebruik van het diafragma kun je dus variëren in scherpte / onscherpte van de achtergrond.

      Groeten Maarten

      • Hoi Maarten,

        Bedankt voor je reactie, de fase detectie vind ik moeilijk om te begrijpen, dit komt misschien door dat als ik dingen lees deze ook gelijk in de praktijk wil uit proberen.
        De tekeningen geven mij een duidelijk beeld hoor. Maar dingen zelf uitproberen is voor mij de beste leermeester.

        Maar nogmaals vindt het boeiende stof die je telkens weer op je site neer zet.

        Groeten,

        Kees

  2. Je artikel over Fase en Contrastdetectie gelezen. Ik gebruik een Panasonic MFT G1, die vervangen moet worden, waarbij ik denk aan de GH3. Probleem is dat deze camera Contrast AF gebruikt, waardoor foto’s maken van vliegende vogels (afgekort BIF, birds in flight) vrijwel onmogelijk is.

    Een niet te grote camera (niet voor niets voor MFT gekozen) waarop ook mijn MFT lenzen passen met Fase detectie of een hybrid detectie, zou dus een alternatief kunnen zijn. Maar welke?

    Heb jij een of meerdere suggesties?

    • Hallo Rinze,

      Het is lastiger om met Contrast AF scherp te stellen op een vogel maar het moet niet onmogelijk zijn..
      Ik ben niet thuis in de MFT camera’s en daarom wil je aanraden om je vraag op een site of forum te plaatsen waar ze meer kennis over deze camera’s hebben.

      • Na wikken en wegen een Sony Alpha A77 met faseautofocus gekocht voor als snelheid voorop staat (bewegende onderwerpen). Het M43 systeem houd ik er naast, want contrast autofocus heeft óók zijn voordelen, b.v. bij afnemende lichtomstandigheden. Daarnaast is het M43 systeem licht van gewicht en daardoor heel mobiel inzetbaar. Twee systemen dus in één fototas.

  3. Hallo Maarten,

    Met leergierigheid lees ik je stukjes. Ik heb een vraag.

    Ik neem regelmatig concerten van ons kamerkoor op met mijn videocamera. Nu begreep ik dat dat tegenwoordig ook heel goed kan met een digitale reflexcamera.

    Er zou alleen een beperking zijn voor wat betreft de opnameduur van de video. Dat zou te maken hebben met het warm worden van de beeldsensor. Is jou daar iets van bekend? En zo ja. Wat zou de maximumduur van een video-opname kunnen zijn?

    Ik hoor het graag.

    Met vriendelijke groet,
    Cor Quint

    • Hallo Cor,

      Je kunt tegenwoordig prima filmen met een digitale spiegelreflex, maar de opnameduur hangt af van het model camera. Kun je mij vertellen met welke camera je van plan bent om te filmen?

      Omdat bij het filmen de sensor continu uitgelezen wordt en de sensor daar niet voor gemaakt is, kan er warmteproductie ontstaan die de chip bij lang gebruik kan beschadigen. In de handleiding van je camera zou ergens de maximale opnameduur vermeldt moeten worden.

      Het komt (vaak) voor dat de maximale opnameduur korter is dan wat de camera aankan. Dit heeft te maken met het bestandsformaat van het geheugenkaartje en de bijbehorende maximale grootte van bestanden. Stel dat jouw camera dit heeft, dan kan het zijn dat hij automatisch na 29 minuten en 59 seconden, of een bestandsgrootte van 4GB, stopt met filmen. Hou hier rekening mee, en sla de handleiding erop na om te controleren of jouw camera deze grenzen ook hanteert.

Schrijf een reactie

Ben je nieuwsgierig geworden, wil je bijdragen aan de discussie, of heb je een aanvulling? Deel je mening! Voor algemene vragen is er de Vraagbaak.

Opmerking: de reactie wordt eerst gelezen (en indien nodig geredigeerd), voordat deze wordt geplaatst. Het emailadres blijft privé.