Image Stabilizer

Январь 16, 2016
3849
Комментариев 0

Image Stabilizer

Основная причина смазанных изображений — сотрясение камеры, особенно при использовании телеобъективов. Обычно, установив выдержку затвора не более чем величина, обратно пропорциональная фокусному расстоянию объектива (например, 1/300 с для объектива с фокусным расстоянием 300 мм), можно предотвратить смазывание изображения, вызванное сотрясением камеры. Однако в условиях недостаточного освещения или при использовании низкочувствительной пленки необходимо использовать более длительную выдержку, что приводит к смазыванию изображений при съемке с рук. Для разрешения этой проблемы компания Canon разработала Image Stabilizer (IS — стабилизатор изображения).

Как работает Image Stabilizer (стабилизатор изображения)

Image Stabilizer (IS — стабилизатор изображения) сдвигает группу линз параллельно фокальной плоскости. В результате толчков объектива, вызванных сотрясениями камеры, лучи света от объекта наклоняются относительно оптической оси, приводя к смазыванию изображения. При смещении объектива от центра лучи света отклоняются. Сдвигая группу линз IS в плоскости, перпендикулярной оптической оси, в соответствии со степенью сотрясения изображения, можно стабилизировать лучи света в фокальной плоскости. На рис. 1 показано, что происходит при толчке объектива вниз. Центр изображения перемещается вниз в фокальной плоскости. Когда группа линз IS смещается в вертикальной плоскости, лучи света отклоняются так, чтобы вернуть центр изображения в центр фокальной плоскости. Так как сотрясения камеры происходят и в вертикальной и в горизонтальной плоскости, группа линз IS может сдвигаться вертикально и горизонтально в плоскости, перпендикулярной оптической оси, для компенсации сотрясений изображения.

Рис. 1 — Принцип стабилизации изображения (Image Stabilizer) параллельным перемещением.

Сотрясения камеры определяются двумя гироскопическими датчиками (по одному для горизонтальной и вертикальной плоскости). Как показано на фото 1, гироскопические датчики определяют угол и скорость смещения камеры, вызванного ручной съемкой. Для предотвращения выходных ошибок датчика, вызванных перемещением зеркала или затвора, гироскопические датчики в объективе защищены корпусом.

Фото 1 — Гироскопичекий датчик для определения сотрясений.

Группа линз IS приводится в движение непосредственно подвижной катушкой. Она представляет собой небольшую, легкую катушку с высоким быстродействием и замечательной управляемостью. Она может работать в широком диапазоне частот (приблизительно от 0,5 Гц до 20 Гц). Положение группы линз IS определяется с помощью IRED (инфракрасных светодиодов) на тубусе группы линз IS и PSD (датчиков положения) на печатной плате. Для точной регулировки используется управление с обратной связью. В блоке IS также содержится механизм блокировки, который фиксирует группу линз IS в центральном положении при выключении функции IS или камеры (рис. 2).

Рис. 2 — Система Image Stabilizer (стабилизатор изображения) объектива EF 70-200mm f/2.8L IS USM.

WСистема стабилизации изображения (Image Stabilizer)

Image Stabilizer (стабилизатор изображения) работает следующим образом

Когда кнопка спуска затвора камеры нажимается наполовину, блокировка оптической системы стабилизатора отпускается и одновременно запускаются гироскопические датчики вибраций.
Гироскопические датчики вибраций определяют компоненту угловой скорости движения объектива, вызванного дрожанием рук, и передают полученный сигнал в микрокомпьютер.
Обнаруженный сигнал преобразуется микрокомпьютером в сигнал перемещения оптической системы стабилизатора, который затем передается на схему привода оптической системы стабилизатора.
В ответ на сигнал управления привод оптической системы стабилизатора выполняет параллельное перемещение системы.
Состояние привода оптической системы стабилизатора преобразуется в сигнал обнаружения с помощью датчика положения и схемы обнаружения, установленных в блоке стабилизатора изображения (Image Stabilizer). Затем этот сигнал передается в микрокомпьютер.
Микрокомпьютер сравнивает сигнал перемещения, полученный на шаге 3, с сигналом обнаружения, полученным на шаге 5, и выполняет управление с обратной связью, повышая тем самым управляемость оптической системы стабилизатора. Этот микрокомпьютер, первый высокоскоростной 16-разрядный компьютер в объективах EF, может одновременно управлять стабилизацией изображения, двигателями USM и EMD. (рис. 3)

Рис. 3 — Схема процесса работы системы Image Stabilizer

Режим 2 Image Stabilizer (стабилизатор изображения)

Описанные выше характеристики стабилизатора изображения (Image Stabilizer) настроены таким образом, что он наиболее эффективен при съемке неподвижных объектов, но при попытке панорамирования движущегося объекта система компенсации сотрясений может повлиять на изображение в видоискателе, мешая выполнять кадрирование. Это происходит потому, что движение камеры при панорамировании воспринимается как сотрясение, что приводит к включению стабилизатора изображения (Image Stabilizer).

Для решения этой проблемы компания Canon разработала режим 2 Image Stabilizer (стабилизатор изображения). В этом режиме, если движение, например панорамирование, продолжается определенное время, стабилизация изображения в направлении движения отключается. Так как при этом изображение в видоискателе стабилизируется во время движения, становится возможным точное кадрирование. В режиме 2 Image Stabilizer (стабилизатор изображения) при выполнении панорамирования сохраняется стабилизация изображения в вертикальном направлении относительно движения камеры, что позволяет компенсировать вертикальные сотрясения во время панорамирования. (рис. 4).

Рис. 4 — Управление стабилизацией в режиме 2 Image Stabilizer

Режим 2 Image Stabilizer (стабилизатор изображения) был впервые представлен в объективе EF 300mm f/4L IS USM. С тех пор он устанавливается и в другие объективы, в основном в телеобъективы и зум-телеобъективы.

Image Stabilizer (стабилизатор изображения), совместимый со штативом

Когда первые объективы IS использовались со штативом, стабилизатор изображения (Image Stabilizer) работал неправильно, заставляя фотографа отключать функцию стабилизации изображения (Image Stabilizer). Однако объектив EF 300mm f/2.8L IS USM и другие новые модели супертелеобъективов типа L серии IS оснащены стабилизатором изображения (Image Stabilizer), который допускает работу со штативом и предотвращает неправильное срабатывание. Так как с помощью гироскопических датчиков вибрации система автоматически определяет, когда камера установлена на штатив, фотограф может сконцентрироваться на съемке, не беспокоясь о включении и выключении стабилизатора. А когда с каким-либо объективом серии IS используется штатив с одной опорой, стабилизация изображения работает так же, как и при съемке с рук.

Рис. 5 - График эффективности Image Stabilizer (стабилизатор изображения) для объектива EF 70-200mm f/2.8L IS USM

Результат стабилизации изображения

Впервые функция стабилизации изображения для объективов EF была использована в 1995 году в объективе EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM. При переводе в выдержку затвора результат стабилизации изображения соответствует приблизительно двум ступеням. С телеобъективом 300 мм она позволяет выполнять съемку с рук при выдержке 1/60 секунды. Позже, с развитием конструкции блока стабилизации изображения (Image Stabilizer) и используемых алгоритмов, качество результата еще больше возросло: до трех ступеней с объективом EF 70-200mm f/2.8L IS USM, который поступил в продажу в 2001 году, и до 4 ступеней с объективом EF 70-200mm f/4L IS USM, выпущенным в 2006 году. Таким образом, верхний предел выдержки затвора при съемке с рук был значительно повышен. Когда установлен экстендер и режим 2 Image Stabilizer (стабилизатор изображения) включен, он обеспечивает такие же результаты стабилизации изображения. Функция стабилизации изображения (Image Stabilizer) также эффективна при съемке крупным планом и съемке в движении. Функция стабилизации изображения (Image Stabilizer), которая дает фотографам столько преимуществ, будет устанавливаться на многие объективы EF и станет стандартной функцией технологии объективов EF, включая дальнейший рост использования в еще большем числе объективов в будущем.