Teleobjektiv und Quad PD: So wirken Autofokus und Optik zusammen

Quad PD: Was ist das und wie funktioniert es?

Quad PD steht für Quad Phase Detection, eine Bauart des Phasenvergleichs-Autofokus direkt auf dem Bildsensor. Um sie zu verstehen, lohnt ein Blick auf das Prinzip der Phasenerkennung.

Phasenerkennung allgemein: Das Licht, das durch die linke und die rechte Hälfte des Objektivs fällt, erzeugt zwei Teilbilder. Liegt der Fokus richtig, decken sie sich. Liegt er davor oder dahinter, sind sie gegeneinander verschoben. Aus Richtung und Größe dieser Verschiebung kann die Kamera berechnen, in welche Richtung und wie weit das Objektiv nachstellen muss. Das ist der Grund, warum Phasen-AF in der Regel zielgerichteter arbeitet als ein reiner Kontrast-Autofokus, der sich durch Hin- und Herfahren an den schärfsten Punkt herantastet.

Von zwei auf vier Teilpixel: Bei Sensoren mit zwei Fotodioden pro Bildpunkt (oft als Dual-Pixel bezeichnet) werden linke und rechte Hälfte verglichen. Solche Systeme erkennen senkrechte Kanten gut, tun sich aber mit rein waagerechten Strukturen schwerer, weil dort links und rechts kaum ein Unterschied entsteht. Bei Quad PD liegen vier Fotodioden im Raster 2×2 unter einer gemeinsamen Mikrolinse. Damit kann der Sensor zusätzlich oben und unten vergleichen und erkennt Strukturen in beiden Richtungen.

Zwei Missverständnisse halten sich zu Quad PD. Es sind nicht „vier Phasen pro Bildpunkt“, sondern vier Teilbereiche eines Bildpunkts, die zwei Messrichtungen ermöglichen. Und Quad PD erhöht nicht die Lichtempfindlichkeit: Die hängt vom Sensor insgesamt ab, nicht vom Messprinzip. Wie gut der Autofokus bei wenig Licht arbeitet, bestimmen vor allem die Lichtmenge, die Blende und der Motivkontrast.

Der Begriff Quad PD stammt vor allem aus der Smartphone-Welt. Ähnliche Prinzipien mit geteilten Bildpunkten nutzen einige Kamerahersteller unter eigenen Namen. Ob eine bestimmte Kamera so arbeitet, erfahren Sie aus den Herstellerangaben.

Vor- und Nachteile von Teleobjektiv und Quad PD im Zusammenspiel

So arbeiten Teleobjektiv und Quad PD zusammen

Der Autofokus ist eine Kette aus mehreren Gliedern: Der Sensor misst die Phasenverschiebung, die Kamera berechnet daraus den Stellweg, sendet einen Befehl ans Objektiv, dessen Motor die Fokusgruppe bewegt, und danach wird erneut gemessen. Quad PD verbessert das erste Glied. Wie schnell und treffsicher das Ganze arbeitet, hängt genauso vom Objektiv ab. Einen ausführlichen Überblick gibt der Beitrag warum der Autofokus bei Teleobjektiven entscheidend ist.

• Fokusmotor und Bauart: Teleobjektive mit Innenfokus bewegen nur eine Linsengruppe im Inneren, die Baulänge bleibt gleich. Leichte Fokusgruppen lassen sich schneller verstellen als schwere.
• Fokusbegrenzer: Viele Teleobjektive haben einen Schalter, der den Fokusbereich einschränkt, etwa auf größere Entfernungen. Das verkürzt die Wege, wenn der Autofokus das Motiv kurz verliert.
• Telekonverter: Ein 1,4-fach-Konverter kostet eine Blendenstufe, ein 2-fach-Konverter zwei. Aus f/5,6 wird mit 1,4× also f/8. Welche AF-Funktionen dann noch zur Verfügung stehen, legt der Hersteller fest.
• Passendes Bajonett: Ein Objektiv passt nur an das passende Bajonett oder über einen vom Hersteller freigegebenen Adapter. Ob der Autofokus über einen Adapter voll funktioniert, entnehmen Sie den Herstellerangaben.

Beim Smartphone sieht es anders aus. Das Tele-Modul hat einen eigenen kleinen Sensor; ob dieser Quad PD nutzt, hängt vom Telefon ab. Ein Tele-Aufsatz vor der Linse verändert die Optik davor. Ob und wie gut der Autofokus des Telefons damit arbeitet, hängt vom Aufsatz und vom Telefon ab. Grundlagen dazu finden Sie im Ratgeber Teleobjektiv fürs Handy.

Bildqualität: was das Teleobjektiv beiträgt

Ein treffsicherer Autofokus ist die Voraussetzung für ein scharfes Bild, aber nicht die einzige. Die Optik selbst entscheidet über Kontrast, Farbsäume und Detailwiedergabe.

Optische Konstruktion: Lange Brennweiten neigen zu chromatischer Aberration, also farbigen Säumen an Kontrastkanten. Hersteller setzen dagegen Gläser mit besonders geringer Dispersion ein, bezeichnet als ED, APO oder Fluorit. Vergütungen auf den Linsen verringern Reflexe und erhalten den Kontrast bei Gegenlicht.

Verwacklung: Je länger die Brennweite, desto stärker wirkt jede kleine Kamerabewegung im Bild. Als Faustregel ohne Stabilisator gilt: Verschlusszeit höchstens 1 geteilt durch die kleinbildäquivalente Brennweite. Ein 300-mm-Objektiv an APS-C entspricht etwa 450 mm, also sollten es ohne Stabilisierung höchstens rund 1/500 s sein. Ein Stabilisator erlaubt längere Zeiten, solange sich das Motiv selbst nicht bewegt.

Luft und Entfernung: Über große Distanzen mindern Dunst und Hitzeflimmern die Schärfe. Das kann kein Autofokus ausgleichen. Morgens und bei kühler Luft sind die Bedingungen oft besser.

Schnellere Fokussierung: was realistisch ist

Quad PD kann die Fokussuche verkürzen, weil die Kamera mehr Strukturen auswerten kann und die Richtung zum Schärfepunkt kennt. Konkrete Zeitangaben stammen aber immer von Herstellern und gelten für deren Messbedingungen. In der Praxis zählt, wie Sie den Autofokus einstellen:

• Einzel-AF eignet sich für ruhende Motive. Die Kamera stellt einmal scharf und hält die Einstellung.
• Kontinuierlicher AF führt die Schärfe nach, solange Sie den Auslöser halb drücken. Für Sport und Tiere in Bewegung ist das die richtige Wahl.
• Kleines Messfeld: Bei Motiven hinter Zweigen oder in Gruppen verhindert ein kleines AF-Feld, dass die Kamera auf den Vordergrund scharfstellt.
• Vorfokussieren: Wenn Sie wissen, wo die Aktion stattfindet, stellen Sie vorab auf diese Stelle scharf. So muss der Autofokus nur noch wenig nachregeln.

Anwendungsbeispiele: Teleobjektiv und Autofokus in der Praxis

Tier- und Vogelfotografie: Hier arbeiten Sie oft mit langen Brennweiten aus großer Distanz. Äste und Gräser vor dem Motiv stören den Autofokus. Eine Messung, die auch waagerechte Strukturen erfasst, und ein bewusst klein gewähltes Messfeld helfen, das Tier statt des Zweigs zu treffen.

Sportfotografie: Schnelle Richtungswechsel verlangen kontinuierlichen AF und ein Objektiv, dessen Fokusmotor zügig nachführt. Gegen Bewegungsunschärfe hilft nur eine kurze Verschlusszeit, oft 1/1000 s oder kürzer.

Porträt: Festbrennweiten mit 85 oder 135 mm oder ein 70-200-mm-Zoom erzeugen bei offener Blende eine sehr geringe Schärfentiefe. Liegt die Schärfe einige Zentimeter neben dem Auge, ist das deutlich zu sehen. Eine Augenerkennung der Kamera und eine präzise Messung sind hier besonders hilfreich.

Landschaft und Architektur: Mit dem Tele heben Sie Details oder Strukturen in der Ferne hervor. Die Motive bewegen sich nicht, Geschwindigkeit des Autofokus spielt kaum eine Rolle. Wichtiger sind ein stabiles Stativ, eine passende Blende und ruhige Luft.

Hochzeit und Konzert: Wenig Licht und wechselnde Abstände prägen diese Situationen. Lichtstarke Teles mit f/2,8 geben dem Autofokus mehr Licht und erlauben kürzere Verschlusszeiten. Ein Teleobjektiv ermöglicht außerdem Aufnahmen aus der Distanz, ohne das Geschehen zu stören.

Die Rolle von Lichtstärke und Brennweite

Lichtstärke: Die größte Blendenöffnung eines Objektivs gibt an, wie viel Licht es durchlässt. Zwischen f/2,8 und f/5,6 liegen zwei Blendenstufen, also das Vierfache an Licht. Mehr Licht bedeutet kürzere Verschlusszeiten oder niedrigere ISO-Werte und damit weniger Rauschen. Auch der Autofokus profitiert, denn jede Phasenmessung braucht genügend Licht und Kontrast. In welchem Helligkeitsbereich der Autofokus einer Kamera arbeitet, geben die Hersteller als Lichtwert (EV) an. Mehr dazu im Ratgeber zu Lichtstärke, Schärfentiefe und Bokeh.

Brennweite: Mit wachsender Brennweite wird der Bildwinkel kleiner und die Schärfentiefe bei gleichem Abstand und gleicher Blende geringer. Telezooms der Einsteiger- und Mittelklasse haben am langen Ende häufig nur f/5,6 oder f/6,3. Das ist bei Tageslicht unproblematisch, wird aber in der Dämmerung oder im Wald schnell knapp.

Zusammenwirken: Je länger die Brennweite und je kleiner die Offenblende, desto mehr kommt es auf einen genauen Autofokus und auf ausreichend Licht an. Ein Telekonverter verschärft beides, weil er die Brennweite verlängert und gleichzeitig Licht kostet.

Autofokus-Technik im Überblick

Kontrast-Autofokus: Die Kamera verstellt den Fokus und sucht den Punkt mit dem höchsten Kontrast. Das ist genau, aber ohne Richtungsinformation langsamer.

Phasen-AF mit separatem Modul: Spiegelreflexkameras leiten einen Teil des Lichts über einen Hilfsspiegel zu einem eigenen AF-Sensor. Das funktioniert schnell, die Messfelder sind aber auf bestimmte Bereiche des Suchers beschränkt.

Phasen-AF auf dem Bildsensor: Spiegellose Kameras und Smartphones messen direkt auf dem Bildsensor. Dual-Pixel- und Quad-PD-Sensoren nutzen dafür geteilte Bildpunkte. Viele Kameras kombinieren Phasen- und Kontrastmessung zu einem Hybrid-Autofokus und ergänzen sie um eine Motiverkennung für Gesichter, Augen, Tiere oder Fahrzeuge.

Kurz gesagt

• Quad PD ist eine Sensor-Technik: Vier Teilpixel unter einer Mikrolinse erlauben die Phasenmessung in zwei Richtungen.
• Wie gut ein Teleobjektiv fokussiert, hängt von Kamera und Objektiv gemeinsam ab, also auch von Fokusmotor, Bauart und Lichtstärke.
• Bildstabilisierung hilft gegen Verwacklung, gegen Bewegungsunschärfe des Motivs hilft nur eine kurze Verschlusszeit.
• Telekonverter kosten Licht und können den Autofokus einschränken; maßgeblich sind die Herstellerangaben.