Canon EF- und RF-Objektive – alle Autofokus-Motoren

Canon-Objektivtechnologie

Autofokus-Systeme

• Die Einführung von Autofokus-Objektiven hat die Fotografie stark verändert. Schnell bewegte Motive können dadurch präziser und zuverlässiger aufgenommen werden.
• Seit der Einführung des ersten Autofokus-Objektivs im Jahr 1981 hat Canon die Objektivtechnologie mit verschiedenen Ansätzen kontinuierlich weiterentwickelt.
• Canon hat sieben Autofokus-Motortechnologien entwickelt, die in EF-, EF-S-, RF- und RF-S-Objektiven eingesetzt werden.

Arten von Autofokus-Aktuatoren

• Autofokus-Linsenelemente bewegen sich stets linear entlang der optischen Achse.
• Autofokus-Aktuatoren werden in rotatorische Antriebssysteme und lineare Antriebssysteme unterteilt.
  • Rotatorische Antriebssysteme: Sie wandeln Rotation in lineare Gleitbewegung um.
  • Lineare Antriebssysteme: Sie führen die Gleitbewegung direkt aus.

Canon-Autofokus im Vergleich

• Canons USM-Autofokus-Antriebssystem besteht aus mehreren Mechanismus-Familien.
• Der Ultraschallmotor vom Ringtyp war das erste Autofokus-System, das FTM-(Full-Time Manual)-Fokus-Override ermöglichte.
• Neuere Autofokus-Antriebe bieten Focus-by-Wire, was bedeutet, dass der manuelle Fokusring am Objektivtubus nicht mechanisch mit der Fokusgruppe verbunden ist, sondern elektronisch gesteuert wird.

Arc Form Drive (AFD)

• Wurde von 1987 bis 1990 eingesetzt und war der erste Autofokus-Motor in EF-Objektiven.
• AFD umfasst einen Zahnradantrieb und ein Übertragungssystem, mit denen zwischen manuellem Fokus und Autofokus umgeschaltet werden kann.
• AFD-Objektive sind im Betrieb laut und reagieren langsam, bieten jedoch eine zuverlässige Autofokus-Leistung.

Ultraschallmotor vom Ringtyp (USM)

• Wird seit 1987 bis heute eingesetzt; anders als herkömmliche Motoren nutzt der Ultraschallmotor nicht Magnetfelder, sondern den piezoelektrischen Effekt und Reibung.
• Der Ringtyp-USM bietet extrem hohe Geschwindigkeit, Lautlosigkeit und hohes Drehmoment, sodass große Fokus-Linsenelemente bewegt werden können.
• Dieser Motor wird nicht von elektromagnetischen Feldern beeinflusst und erfordert eine komplexe Stromversorgung sowie Ansteuerschaltungen.

DC-Mikromotor

• Wurde von 1990 bis 2012 eingesetzt und treibt den Autofokus mit einem ultrakompakten Gleichstrommotor an.
• Dieser Motor wurde hauptsächlich in Einsteiger-Autofokus-Objektiven verwendet und ist laut bei begrenztem Drehmoment.

Micro USM und Micro USM II

• Wurden von 1992 bis 2016 eingesetzt und sind ultrakompakte Ultraschallmotoren, die piezoelektrische Keramikelemente zur Schwingungserzeugung verwenden.
• Micro USM II wurde halb so groß wie die ursprüngliche Version konstruiert.

Diese Zusammenfassung beschreibt Canons verschiedene Autofokus-Technologien und deren Entwicklung und behandelt die Merkmale sowie Vor- und Nachteile der einzelnen Technologien.

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Hacker-News-Kommentare

• Früher musste ich beim Fotografieren meines Hundes manuell fokussieren. Das Geräusch des frühen Ring-USM-AF machte meinen Hund wahnsinnig, und er rannte aus dem Zimmer

  • Ich habe mich gefragt, ob es psychologische Auswirkungen hat, eine Kamera auf einen Hund zu richten, aber selbst als ich mich hinter dem Vorhang versteckte und den AF-Motor benutzte, rannte der Hund aus dem Zimmer
  • Spätere USM-AF-Motoren wurden leiser, und mein Hund ließ sich dann entspannt fotografieren

• Wirklich eine großartige Website

  • In einem anderen Artikel desselben Autors geht es um die algorithmische Frage, wie Kameragehäuse den Motor verwenden, wenn der "Fokus"-Knopf gedrückt wird
  • Ich konnte keinen Artikel darüber finden, wie das Kameragehäuse entscheidet, welches Objekt es will. Vermutlich steckt darin irgendeine Machine-Learning-Technik, die Gesichter von Menschen oder Vögeln erkennen kann

• Für mich als Canon-Nutzer seit Mitte der 80er war das eine interessante Lektüre

  • Es gibt viele Artikel über Canon-Linsentechnologie

• Wirklich interessante Arbeit

  • Mich hat frustriert, dass es keine Möglichkeit gibt, den Fokussiermotor bei Videoaufnahmen direkt zu steuern
  • Videografen kleben immer noch Zahnkränze an Objektive und montieren externe mechanische Follow-Focus-Mechanismen
  • Es scheint, als würden die Hersteller keine direkte Steuerung anbieten, um ihre "Cinema"-Objektivlinien zu schützen. Manuelle Objektive werden für Tausende Dollar verkauft
  • Ich habe mir das Canon Camera Control SDK angesehen, aber die Fokussteuerung fehlt in praktisch allen Produktlinien, mit Ausnahme von zwei PTZ-Kameras

• @ExAr – eine wahre Fundgrube an Informationen, danke für die Mühe

  • Ich frage mich, ob du einen Blog darüber betreibst, wie du die Grafiken erstellst. Zum Beispiel ist dieses Sucherbild sehr beeindruckend
  • Ich frage mich, wie du die Lichtstrahlen und das Auge simulierst

• Ich wollte schon immer wissen, wie verschiedene Autofokus-Systeme funktionieren. Diese Seite ist erstaunlich

  • Ich wünschte, es gäbe auch eine Seite über das Nikon-Autofokus-System
  • Es gibt noch einige Objektive ohne Autofokusmotor. Der Motor sitzt im Kameragehäuse, und eine kleine Schraube am Objektivanschluss überträgt die Motordrehung auf die Autofokus-Teile im Objektiv. Das war aber sehr langsam und laut

• Großartiger Beitrag, danke

  • Ich habe eine Frage. Das EF 400mm f2.8 (2. Generation) fokussiert an der alten 7Dmk2 sehr schnell, an der neuen R6Mk2 aber nicht. Bei anderen Objektiven ist es umgekehrt. Ich frage mich, warum das so ist
  • Ich habe gehört, dass ältere 7D- und 1D-Gehäuse den AF-Motor mit mehr Leistung versorgen, konnte das aber nirgends bestätigt finden

• Dieser piezoelektrische Antrieb ist wirklich cool

  • Es gibt ein Video, das den Mechanismus zeigt
  • Es gibt auch ein Video, in dem der Motor mit maximaler Geschwindigkeit läuft

• Diese Motortypen arbeiten alle im Open Loop. Man kann keinen bestimmten Zustand exakt anweisen

  • Wenn man dem Objektiv zum Beispiel signalisiert, auf 3 m zu fokussieren, ist der Zustand möglicherweise nicht exakt derselbe wie beim nächsten Mal, wenn es wieder auf 3 m fokussiert
  • Deshalb kann die Kalibrierung der Kamera knifflig sein, und nach der Kalibrierung sollte man die Kamera besser nicht mehr anfassen

• Erstaunliche Website. Ich dachte zuerst, das sei ein Inhalt direkt von Canon

  • Es gibt ein Vergleichsdiagramm, das alle Autofokus-Antriebsarten zeigt, die in Canon-EF-, EF-S-, RF- und RF-S-Objektiven verwendet wurden
  • Es fehlt ein Hinweis auf EF-M, Canons spiegellose Kameras mit Wechselobjektiven
  • Ultraschallgeräusche sind für das menschliche Ohr nicht hörbar, aber empfindliche Mikrofone können sie erfassen, was bei Videoaufnahmen problematisch sein kann
  • Ich habe mehrere Ring-USM-Objektive benutzt und konnte beim Fokussieren Geräusche hören. Es klang wie sanftes weißes Rauschen
  • Die neuesten Autofokus-Antriebsarten – Schrittmotoren, Nano USM und Voice-Coil-Motoren – bieten Focus-by-Wire
  • Ich habe grundsätzlich nichts gegen Focus-by-Wire, aber die Umsetzung war nicht gut. Als ich mehrere EF-M- (alle STM) und RF-Objektive (teils STM, teils Nano USM) benutzt habe, war die Motorbewegung deutlich langsamer als das Drehen des Fokusrings durch den Nutzer, und die Abstufung der Fokus-Schritte war sichtbar
  • Im Gegensatz dazu war das Full-Time Manual (FTM) der alten EF Ring USM vergleichsweise gut. Es erforderte nicht viel Kraft, reagierte ohne Verzögerung vollständig, war beim manuellen Drehen vollkommen analog und hatte keine diskreten Schritte. Schade, dass neue Objektive dieses Design nicht verwenden
  • Ich wünschte, Formulierungen wie Canon EF 15mm F2.8 Fisheye würden zu "f/2.8" geändert. Auch auf Canons offiziellen Seiten wird das so geschrieben
  • Denn das f ist eigentlich eine klein geschriebene kursiv gesetzte Variable für die Brennweite, und "/" bedeutet Division. Die Blendenöffnung ist (15 mm / 2.8) = 5,4 mm, also der tatsächliche Durchmesser der Öffnung, durch die das Licht fällt. Die absolute Blendenöffnung beträgt 5,4 mm, die relative Blende ist f/2.8